电力系统的零序电流检测装置的制作方法

1.本发明涉及电气技术领域，具体涉及一种电力系统的零序电流检测装置。


背景技术：

2.在电力系统中，发生接地短路故障的机率远高于相间故障，可以通过获得零序电流来判断系统是否发生接地短路故障，以便根据严重程度用于保护跳闸或报警。
3.相关技术中，一般采用以下方式获取零序电流：
4.1、在系统中性点(例如变压器y绕组中性点)装设专用的零序电流互感器；
5.2、在专用的零序电流互感器一次侧穿过三相导体(例如一次侧穿过三相电缆的零序电流互感器)，以直接获得零序电流；
6.3、在无装设专用的零序电流互感器条件时，通过对a、b、c三相电流进行矢量和，来间接获得零序电流。
7.然而，上述方式1仅适用于存在系统中性点的情况，安装要求较高，对于不存在系统中心点的情况不适用。方式2仅适用于零序电流互感器一次侧可穿过三相导体的情况，方式3虽然可以通过对a、b、c三相电流进行矢量和来间接获得零序电流，但当零序电流很小而负荷电流较大时无法满足准确度要求，例如，对于一次侧额定电流为3000a、5p20的三相电流互感器，其测量误差达一次侧额定电流的5％(即150a)，而小电流接地系统的单相接地时零序电流一般仅为几安或几十安，对于此类情况采用a、b、c三相电流进行矢量和来间接获得零序电流的方式就无法适用。


技术实现要素：

8.本发明为解决上述技术问题，提供了一种电力系统的零序电流检测装置。
9.本发明采用的技术方案如下：
10.本发明的实施例提出了一种电力系统的零序电流检测装置，包括：铁芯；一次绕组，所述一次绕组绕制在铁芯的一侧，所述一次侧绕组挂接在导线上；二次绕组，所述二次绕组包括第一二次绕组和第二二次绕组，所述第一二次绕组和所述第二二次绕组绕制在所述铁芯的另一侧，所述第一二次绕组用于检测电流的零序分量，所述第二二次绕组用于检测电流的正负序分量，所述第一二次绕组的变比为所述第二二次绕组的变比的1/3。
11.本发明上述的电力系统的零序电流检测装置还具有如下附加技术特征：
12.根据本发明的一个实施例，所述电力系统包括相间保护装置和零序保护装置，所述第一二次绕组与相间保护装置相连，所述第二二次绕组与零序保护装置相连。
13.根据本发明的一个实施例，所述一次绕组对应电力系统中的每相导线设置，每个所述二次绕组中的第一二次绕组串接后与所述相间保护装置相连。
14.根据本发明的一个实施例，所述第一二次绕组的外部接线中有且仅有一点接地，所述第二二次绕组的外部接线中有且仅有一点接地。
15.本发明的有益效果：
16.本发明在同一铁芯上配置两组参数不同的二次绕组，通过特定的接线方式使得其中一组二次绕组中流过正序和负序电流、另一组二次绕组中流过零序电流，从而可以直接获得零序电流，对于不存在中性点的电力系统也适用，适用范围更加广泛。
附图说明
17.图1是根据本发明一个实施例的电力系统的零序电流检测装置的结构示意图；
18.图2是根据本发明一个实施例的电力系统的零序电流检测装置的接线示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.图1是根据本发明一个实施例的电力系统的零序电流检测装置的结构示意图。如图1所示，该装置包括：铁芯1、一次绕组2和二次绕组3。
21.其中，一次绕组2绕制在铁芯的一侧，一次绕组2挂接在导线上；二次绕组3包括第一二次绕组31和第二二次绕组32，第一二次绕组31和第二二次绕组32绕制在铁芯的另一侧，第一二次绕组31用于检测电流的零序分量，第二二次绕组32用于检测电流的正负序分量，第一二次绕组31的变比为第二二次绕组32的变比的1/3。
22.具体地，在计算不对称短路故障下的短路电流时，一般采用对称分量法。三相网络内任一组不对称的三相相量a、b、c都可以分解为三组对称分量： (1)正序分量a1、b1、c1，(2)负序分量a2、b2、c2，(3)零序分量 a0、b0、c0。正相分量的相序(顺时方向)依次为a1、b1、c1，大小相等，互隔120度；负相分量的相序(逆时方向)依次为a2、b2、c2，大小相等，互隔120度；零序分量a0、b0、c0，大小相等且相位相同。由于三相对称网络中对称分量的独立性，即正序电势只产生正序电流和正序电压降，负序和零序亦然。因此，可利用叠加原理，分别计算，然后从对称分量中求出实际的短路电流或电压值。对称分量法实质上是一种叠加的方法。
23.短路电流中的零序分量是接地电流值的直接反映，可以考虑在电流互感器的二次侧设两个绕组，通过特定的外部接线方式，使得一个二次绕组中仅反映短路电流中的零序分量，另一个二次绕组中反映短路电流中的正序和负序分量。
24.铁芯和绕组情况如图1所示，其与多抽头电流互感器类似，p1-p2为一次绕组2，s1-s2和s3-s4为同一铁芯上的两个二次绕组(第一二次绕组 31和第二二次绕组32)，可根据实际用途确定绕组匝数、容量等参数。因为s1-s2和s3-s4共用同一铁芯，为保证测量电流的准确性，外部接线必须满足其流过电流相互独立的要求，即确保s1-s2和s3-s4分别流过电流的零序分量和正负序分量。
25.零序分量二次绕组中测到的电流为各相电流的零序分量；常规中性点零序电流互感器测到的电流为各相电流中零序分量之和，也即接地故障电流，由于各相电流中的零序分量均相等，故零序分量应为接地故障电流的1/3，在选择电流互感器变比时需考虑相应转换。例如，常规中性点零序电流互感器的变比为600/5a时，零序分量二次绕组(第一二次绕
组31)相对一次绕组的变比应为200/5a。正负序分量二次绕组(第二二次绕组32)相对一次绕组的变比选择与常规三相电流互感器原则一致。
26.由此，在同一铁芯上配置两组参数不同的二次绕组，通过特定的接线方式使得其中一组二次绕组中流过正序和负序电流、另一组二次绕组中流过零序电流，从而可以直接获得零序电流，对于不存在中性点的电力系统也适用。零序电流互感器的参数可以按照零序电流大小进行选择，保证了零序电流测量的准确度。零序电流互感器与a、b、c三相电流互感器安装在同一铁芯上，可以解决专用的零序电流互感器安装位置限制问题。不受安装位置、测量准确度等条件的限制，适用范围更加广泛。
27.根据本发明的一个实施例，如图2所示，电力系统包括相间保护装置 4和零序保护装置5，第一二次绕组与相间保护装置4相连，第二二次绕组与零序保护装置5相连。
28.具体地，相间保护装置4用于实现三相电力系统中的相间保护，对电力系统中相间发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的继电保护装置。零序保护装置5用于根据电力系统中的零序电流实现接地短路故障保护的继电保护装置。
29.根据本发明的一个实施例，一次绕组2对应电力系统中的每相导线设置，每个二次绕组3中的第一二次绕组31串接后与相间保护装置4相连。第一二次绕组31的外部接线中有且仅有一点接地，第二二次绕组32的外部接线中有且仅有一点接地。
30.具体地，如图2所示，采用穿过两个二次绕组的直线表示其共用同一铁芯。零序分量二次绕组(第一二次绕组31)接线时，应每相串接后将l线和n线送入零序保护装置5，以确保仅反映每相电流中的零序分量；相应地，正负序分量二次绕组(第二二次绕组32)接线时不引接n线，只将a、b、 c三相电流送入相间保护装置4，以确保仅反映每相电流中的正序和负序分量。对于备用的零序分量二次绕组，应每相串接后端接l和n；对于备用的正负序分量二次绕组，应将a、b、c三相同侧端子短接。
31.零序分量二次绕组(第一二次绕组31)外部接线中需保证有且仅有一点接地，以避免引入地电位差电流；正负序分量二次绕组(第二二次绕组32) 外部接线中也需保证有且仅有一点接地(一般为中性点处)，以避免形成零序电流回路。
32.综上所述，根据本发明实施例的电力系统的零序电流检测装置，在同一铁芯上配置两组参数不同的二次绕组，通过特定的接线方式使得其中一组二次绕组中流过正序和负序电流、另一组二次绕组中流过零序电流，从而可以直接获得零序电流，对于不存在中性点的电力系统也适用，不受安装位置、测量准确度等条件的限制，适用范围更加广泛。
33.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
37.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。