本實(shí)用新型涉及電流互感器領(lǐng)域，特別是涉及一種負(fù)荷自適應(yīng)電流互感器。

背景技術(shù)：

電流互感器廣泛用于配電網(wǎng)線路中實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電流及零序電流的采集，與配電開(kāi)關(guān)設(shè)備例如柱上開(kāi)關(guān)成套設(shè)備、環(huán)網(wǎng)柜成套設(shè)備及故障指示器等配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

電流互感器應(yīng)用于配電線路采集主要有測(cè)量用電流互感器和保護(hù)用電流互感器。測(cè)量用電流互感器采集精度高，但易飽和，采集電流范圍小。保護(hù)用電流互感器采集誤差大，不易飽和，采集范圍為額定電流的10～20倍都能保持良好的線性范圍。通常，這兩種電流互感器獨(dú)立安裝使用，也可以是同一電流互感器多觸頭雙繞組出線，同時(shí)具有測(cè)量及保護(hù)功能，并具備不同的輸出變比。

目前電流互感器都是出廠前設(shè)定好某一變比，使用時(shí)根據(jù)不同的負(fù)荷情況再手動(dòng)調(diào)整其二次出線觸頭，改變其輸出變比。這種依靠人工手動(dòng)調(diào)整其輸出變比的方式工作量大，效率低，還易出錯(cuò)。如果不隨負(fù)荷波動(dòng)及時(shí)調(diào)整其輸出變比又會(huì)導(dǎo)致如下情況，以一種常見(jiàn)的變比為200-400-600/5的多觸頭雙繞組電流互感器為例，其保護(hù)精度為5P10，測(cè)量精度為0.5級(jí)，安裝時(shí)根據(jù)配電線路當(dāng)前負(fù)荷情況(<200A，200A～400A，400A～600A)，將電流互感器的變比設(shè)定為200/5或400/5或600/5，保護(hù)電流互感器能在10倍額定電流(<2000A，2000A～4000A，4000A～6000A)情況下能保持線性(精度為5％)，測(cè)量電流互感器能在5％～120％(10A～240A,20A～480A，30A～720A)范圍內(nèi)電流采集精度達(dá)到0.5％。

情況1、當(dāng)電流互感器輸出變比設(shè)定在200/5這一檔位，負(fù)荷電流在某一時(shí)段達(dá)到240A以上時(shí)，如果不調(diào)整電流互感器的輸出變比，配電線路發(fā)生短路故障情況下(2000A～6000A)，保護(hù)電流互感器會(huì)因飽和達(dá)不到采集效果，同時(shí)，測(cè)量電流互感器也會(huì)隨著負(fù)荷電流的增大其采集誤差越來(lái)越大，測(cè)量精度也達(dá)不到測(cè)量要求，甚至飽和，這時(shí)保護(hù)電流互感器和測(cè)量電流互感器會(huì)同時(shí)失去作用，相應(yīng)的配電開(kāi)關(guān)設(shè)備失去監(jiān)測(cè)及保護(hù)功能。

情況2、當(dāng)電流互感器輸出變比設(shè)定在400/5或600/5這一檔位時(shí)，保護(hù)電流互感器在4A或6A以下的負(fù)荷電流因其采集精度問(wèn)題而采集不到負(fù)荷電流，當(dāng)配電線路在此條件下發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)電流互感器因采集不到配電線路負(fù)荷電流，從而導(dǎo)致相應(yīng)的配電開(kāi)關(guān)設(shè)備失去接地保護(hù)的作用，當(dāng)負(fù)荷電流在10A～20A或10A到30A時(shí)，測(cè)量電流互感器隨著負(fù)荷電流的變小采集誤差也越來(lái)越大，測(cè)量電流互感器也會(huì)失去其作用。

諸如以上情況都是因電流互感器的輸出變比不能隨負(fù)荷波動(dòng)而做出自動(dòng)調(diào)整從而導(dǎo)致配電開(kāi)關(guān)設(shè)備失去保護(hù)及測(cè)量作用，甚至導(dǎo)致配電線路發(fā)生安全事故，影響供電的可靠性。在當(dāng)前，隨著用電負(fù)荷情況的日趨復(fù)雜和多變，如果電流互感器不能隨負(fù)荷的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整其變比輸出，將會(huì)有很大的安全隱患，相應(yīng)的產(chǎn)品也會(huì)逐漸失去其使用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置。

一種負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置，包括三觸頭雙繞組電流互感器，用于采集電力線纜上的負(fù)荷電流；大功率繼電器，用于與三觸頭雙繞組電流互感器觸頭相接，控制三個(gè)繼電器KM1、KM2、KM3的帶電狀態(tài)，從而切換電流互感器的輸出變比；保護(hù)采集模塊，用于接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號(hào)，保護(hù)配電線路；測(cè)量采集模塊，用于接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號(hào)，測(cè)量配電線路的電流；CPU模塊，用于控制三個(gè)繼電器的通斷狀態(tài)，從而改變電流互感器的輸出變比，并可根據(jù)三個(gè)繼電器KM1、KM2、KM3的有電、無(wú)電狀態(tài)判斷電流互感器工作時(shí)的輸出變比；三觸頭雙繞組電流互感器的二次出線觸頭與負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置的面板左下角的航空插頭通過(guò)電纜航插線相連。

本實(shí)用新型所述的負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置，其中，所述三觸頭雙繞組電流互感器中三觸頭分別引出三個(gè)變比端子：600/5、400/5、200/5；每一個(gè)變比端子再引出兩個(gè)繞組，其中一個(gè)繞組作為保護(hù)采集用，精度為5P10；另一個(gè)繞組作為測(cè)量采集用，精度為0.5級(jí)；所述三觸頭雙繞組電流互感器為穿芯式，直接穿過(guò)電力電纜線。

本實(shí)用新型所述的負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置，其中，所述大功率繼電器為24V額定電流為60A的大功率繼電器；其中繼電器KM1、KM2、KM3均包括左右兩個(gè)開(kāi)關(guān)；KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)與200/5變比端子引出的兩個(gè)繞組相連，KM1的常閉觸點(diǎn)與400/5變比端子引出的兩個(gè)繞組相連；KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)與400/5變比端子引出的兩個(gè)繞組相連，KM2的常閉觸點(diǎn)與600/5變比端子引出的兩個(gè)繞組相連；KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)與200/5變比端子引出的兩個(gè)繞組相連，KM3的常閉觸點(diǎn)與600/5變比端子引出的兩個(gè)繞組相連；

當(dāng)KM1帶電時(shí)，KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，KM1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；當(dāng)KM1失電時(shí)，KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM1的常閉觸點(diǎn)接通；

當(dāng)KM2帶電時(shí)，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，KM2的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；當(dāng)KM2失電時(shí)，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM2的常閉觸點(diǎn)接通；

當(dāng)KM3帶電時(shí)，KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，KM3的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；當(dāng)KM3失電時(shí)，KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM2的常閉觸點(diǎn)接通；

當(dāng)KM1、KM3全為0，KM2為0或1時(shí)，電流互感器的輸出變比為200/5；

當(dāng)KM1＝1、KM2＝0，KM3為0或1時(shí)，電流互感器的輸出變比為400/5；

當(dāng)KM2＝1、KM3＝1時(shí)，KM1為0或1時(shí)，電流互感器的輸出變比為600/5；

其中，1代表帶電，0代表失電。本實(shí)用新型所述的負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置，其中，

所述200/5變比端子引出的用于保護(hù)采集的繞組依次與繼電器KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)、繼電器KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)和保護(hù)采集模塊相連接；

所述200/5變比端子引出的用于測(cè)量采集的繞組依次與繼電器KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)、繼電器KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)和測(cè)量采集模塊相連接；

所述400/5變比端子引出的用于保護(hù)采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)和保護(hù)采集模塊相連接；

所述400/5變比端子引出的用于測(cè)量采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)和測(cè)量采集模塊相連接；

所述600/5變比端子引出的用于保護(hù)采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM3的常閉觸點(diǎn)和保護(hù)采集模塊相連接；

所述600/5變比端子引出的用于測(cè)量采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM3的常閉觸點(diǎn)和測(cè)量采集模塊相連接。

本實(shí)用新型所述的負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置，其中，所述繼電器KM1、KM2、KM3的線圈一端分別與CPU的3個(gè)I/O口相接，另一端接地。

本實(shí)用新型所述的負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置，其中，三觸頭雙繞組電流互感器的二次側(cè)公共端接地。

本實(shí)用新型所述的負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置，其中，所述繼電器KM1、KM2、KM3的線圈各連接一個(gè)光耦隔離；所述光耦隔離分別與CPU模塊的3個(gè)I/O口連接。

本實(shí)用新型負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，其突出效果在于：

(1)本實(shí)用新型針對(duì)目前配電開(kāi)關(guān)成套設(shè)備廣泛使用的電流互感器在保護(hù)及測(cè)量方面存在的問(wèn)題，從影響配電開(kāi)關(guān)成套設(shè)備實(shí)際測(cè)量及保護(hù)的根本原因出發(fā)，將傳統(tǒng)多觸頭雙繞組電流互感器輸出變比觸頭的狀態(tài)信息接入配電終端中，根據(jù)配電線路負(fù)荷變化情況實(shí)時(shí)控制電流互感器的輸出變比觸頭，從而實(shí)現(xiàn)了配電開(kāi)關(guān)成套設(shè)備負(fù)荷自適應(yīng)電流采集及保護(hù)。

(2)提高了配電開(kāi)關(guān)成套設(shè)備的采集精度和保護(hù)可靠性，增加了電流互感器的使用壽命，減少了配電線路安全隱患，保證了配電開(kāi)關(guān)成套設(shè)備的產(chǎn)品性能及安全穩(wěn)定運(yùn)行。

下面結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置作進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置的原理示意圖。

圖3為本實(shí)用新型負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置的算法示意圖。

圖4為本實(shí)用新型負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置的流程圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1和圖2所示，負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置包括：

三觸頭雙繞組電流互感器1：三觸頭分別引出不同的變比端子：600/5、400/5、200/5，每一個(gè)變比端子再引出兩個(gè)繞組2，一個(gè)作為保護(hù)采集用，精度為5P10。另一個(gè)作為測(cè)量采集用，精度為0.5級(jí)，此種電流互感器為穿芯式，直接穿過(guò)電力電纜線，采集電力線纜上的負(fù)荷電流。

24V額定電流為60A的大功率繼電器：與三觸頭雙繞組電流互感器觸頭相接，控制三個(gè)繼電器的帶電狀態(tài)，從而切換電流互感器的輸出變比，當(dāng)KM1、KM3全為0(失電為0，得電為1)，KM2為任意狀態(tài)時(shí)(0或1)，即配電開(kāi)關(guān)成套設(shè)備的默認(rèn)狀態(tài)下，電流互感器的輸出變比為200/5。當(dāng)KM1＝1、KM2＝0時(shí)，KM3為任意狀態(tài)時(shí)(0或1)，電流互感器的輸出變比為400/5。當(dāng)KM2＝1、KM3＝1時(shí)，KM1為任意狀態(tài)時(shí)(0或1)，電流互感器的輸出變比為600/5。

保護(hù)采集模塊3：作為配電終端一部分，主要接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號(hào)(保護(hù)用)。

測(cè)量采集模塊4：作為配電終端一部分，主要接收并采集電流互感器所采集的電力線路的電流信號(hào)(測(cè)量用)。

CPU模塊：作為配電終端一部分，CPU的I/O口與三個(gè)繼電器的線圈相接，中間加裝光耦隔離，控制三個(gè)繼電器的通斷狀態(tài)，從而改變電流互感器的輸出變比；同時(shí)，可根據(jù)三個(gè)繼電器的有電無(wú)電狀態(tài)判斷電流互感器工作時(shí)的輸出變比。

三觸頭雙繞組電流互感器1的二次出線觸頭與負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置的面板左下角的航空插頭通過(guò)電纜航插線6相連。

其中繼電器KM1、KM2、KM3均包括左右兩個(gè)開(kāi)關(guān)；KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)與200/5變比端子引出的兩個(gè)繞組2相連，KM1的常閉觸點(diǎn)與400/5變比端子引出的兩個(gè)繞組2相連；KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)與400/5變比端子引出的兩個(gè)繞組2相連，KM2的常閉觸點(diǎn)與600/5變比端子引出的兩個(gè)繞組2相連；KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)與200/5變比端子引出的兩個(gè)繞組2相連，KM3的常閉觸點(diǎn)與600/5變比端子引出的兩個(gè)繞組2相連；

當(dāng)KM1帶電時(shí)，KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，KM1的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；當(dāng)KM1失電時(shí)，KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM1的常閉觸點(diǎn)接通；

當(dāng)KM2帶電時(shí)，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，KM2的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；當(dāng)KM2失電時(shí)，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM2的常閉觸點(diǎn)接通；

當(dāng)KM3帶電時(shí)，KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，KM3的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；當(dāng)KM3失電時(shí)，KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM2的常閉觸點(diǎn)接通。

200/5變比端子引出的用于保護(hù)采集的繞組依次與繼電器KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)、繼電器KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)和保護(hù)采集模塊3相連接；

200/5變比端子引出的用于測(cè)量采集的繞組依次與繼電器KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)、繼電器KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)和測(cè)量采集模塊4相連接；

400/5變比端子引出的用于保護(hù)采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)和保護(hù)采集模塊3相連接；

400/5變比端子引出的用于測(cè)量采集的繞組依次與繼電器KM1的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)和測(cè)量采集模塊4相連接；

600/5變比端子引出的用于保護(hù)采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM3的常閉觸點(diǎn)和保護(hù)采集模塊3相連接；

600/5變比端子引出的用于測(cè)量采集的繞組依次與繼電器KM2的常閉觸點(diǎn)、繼電器KM3的常閉觸點(diǎn)和測(cè)量采集模塊4相連接。

繼電器KM1、KM2、KM3的線圈一端各連接一個(gè)光耦隔離5，三個(gè)光耦隔離5分別與CPU模塊的3個(gè)I/O口相接，繼電器KM1、KM2、KM3的線圈另一端接地。

其中，三個(gè)繼電器KM1、KM2、KM3分散布置，一方面可以避免相互之間的電磁信號(hào)干擾；另一方面，電流互感器的輸出變比調(diào)整均需經(jīng)過(guò)兩個(gè)繼電器的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，可以有效的防止誤跳，從而避免了誤跳造成對(duì)CPU等部件的電沖擊。

采用本發(fā)明的裝置，創(chuàng)造性的在測(cè)量裝置和互感器之間引入了繼電器，并使得每個(gè)待測(cè)信號(hào)線路中具有同時(shí)可控制的繼電器，使得在任何一個(gè)繼電器誤操作閉合時(shí)，另一個(gè)繼電器仍然處于打開(kāi)狀態(tài)，從而在最簡(jiǎn)單的構(gòu)造下，防止對(duì)后端昂貴的測(cè)量裝置和設(shè)備造成損毀性電沖擊。

三觸頭雙繞組電流互感器1的二次側(cè)公共端接地。

結(jié)合圖3和圖4所示，負(fù)荷自適應(yīng)電流測(cè)量及保護(hù)裝置的控制方法為：

(1)當(dāng)電流互感器檢測(cè)到的負(fù)荷電流在200A以下時(shí)，KM1帶電或KM3帶電，配電終端延時(shí)5秒，控制輸出使得KM1失電，KM3失電。此時(shí)電流互感器的輸出變比調(diào)整為200/5。

(2)當(dāng)電流互感器檢測(cè)到的負(fù)荷電流在200A～400A時(shí)，KM1無(wú)電或KM2帶電，配電終端延時(shí)5秒，控制輸出使得KM1帶電，KM2失電。此時(shí)電流互感器的輸出變比調(diào)整為400/5。

(2)當(dāng)電流互感器檢測(cè)到的負(fù)荷電流在400A以上時(shí)，KM2無(wú)電或KM3無(wú)電，配電終端延時(shí)5秒，控制輸出使得KM2得電，KM3得電。此時(shí)電流互感器的輸出變比調(diào)整為600/5。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。