專利名稱：一種能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種能提供用于高壓電能計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)所需要的高壓信號(hào)的取樣方法。
背景技術(shù)：
電能，作為使用方便、優(yōu)質(zhì)潔凈的重要能源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，與人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，促使發(fā)、供、用電量不斷增加；電能的買賣以及如何計(jì)量和計(jì)算其價(jià)值，日益顯得十分重要。
目前的電能計(jì)量，主要依據(jù)電能計(jì)量裝置所測(cè)得的計(jì)量數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行；搞好電能的計(jì)量工作，正確計(jì)量電量的使用量，使計(jì)量數(shù)值更加準(zhǔn)確、公平、公正，直接影響到發(fā)、供、用電三方的經(jīng)濟(jì)利益。
高壓電能計(jì)量裝置是電能計(jì)量的專用設(shè)備，它是連接發(fā)、供、用電三方必不可少的設(shè)備。由于它的應(yīng)用面大量廣，除要求安全可靠性能穩(wěn)定外，提高計(jì)量性能、減少自身電量損耗、減小體積、節(jié)約占地空間、節(jié)約能源、節(jié)約材料、節(jié)省投資、降低計(jì)量成本、電磁兼容性好以及環(huán)保，安裝、使用、維護(hù)方便，成為從業(yè)人員研究、關(guān)注的焦點(diǎn)。
目前，國(guó)、內(nèi)外高壓電能的計(jì)量裝置所需要的高壓信號(hào)，通常是采用電壓互感器將高電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓(100V或100/ V)、采用電流互感器將大電流變換成標(biāo)準(zhǔn)的小電流(5A或1A)，再將上述的標(biāo)準(zhǔn)低電壓、標(biāo)準(zhǔn)小電流送入相應(yīng)的計(jì)量裝置，以完成相應(yīng)的計(jì)量工作。
電磁式電流互感器(簡(jiǎn)稱CT，下同)體積大、重量大、成本高、鐵芯易飽和，而電磁式電壓互感器(簡(jiǎn)稱PT，下同)除上述缺點(diǎn)外，電磁諧振、高次諧波、操作過(guò)電壓均會(huì)給電壓互感器的安全運(yùn)行造成威脅，成為難以解決的問(wèn)題；同時(shí)，PT的導(dǎo)線截面非常小，屬電力系統(tǒng)應(yīng)用元件中比較脆弱的產(chǎn)品，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)諧振或奇次諧波源時(shí)，極易燒毀PT，影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而且，PT運(yùn)行時(shí)耗能較高，亦不利于節(jié)能和減少電能的傳輸、計(jì)量損耗。
制造PT、CT的材料主要有硅鋼片、銅、鋼、變壓器油以及環(huán)氧樹脂等材料，均是不可再生的、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少的重要材料，如何減少高壓計(jì)量裝置自身的電量損耗、減小其體積、節(jié)約能源、節(jié)約材料、節(jié)省投資、降低計(jì)量成本、確保其電磁兼容性好以及環(huán)保性能、方便產(chǎn)品的安裝、使用、維護(hù)，均已成為計(jì)保行業(yè)從業(yè)人員一直在研究、關(guān)注的焦點(diǎn)。
公開日為1995年4月19日，授權(quán)公告號(hào)為CN 1051373C的中國(guó)發(fā)明專利中公開了一種“配電變壓器高壓計(jì)量裝置”，其特征在于所述的計(jì)量裝置無(wú)高壓互感器；取樣電流取自配電變壓器高壓線圈的末端取樣電壓取自配電變壓器高壓繞組中性端相鄰的分接頭。與傳統(tǒng)高壓計(jì)量裝置不同，其電能計(jì)量信號(hào)取樣點(diǎn)不是接在配電變壓器高壓繞組的首端，而是接在其中性端，由于中性點(diǎn)的特殊性，電流取樣回路相間電位差為零，電壓取樣直接從分接頭引出，使它能省去高壓電壓互感器和高壓電流互感器，但其存在著以下問(wèn)題1.變壓器運(yùn)行在空載、不同負(fù)載或滿載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，變壓器的鐵芯磁通密度是不相同的，取出的電壓誤差隨負(fù)荷的變化而變化，不能滿足高壓計(jì)量精度的要求；2.要求輸出的容量較高，對(duì)變壓器的空載損耗有一定影響，不利于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；3.高/低壓回路未能實(shí)現(xiàn)電磁隔離，不符合現(xiàn)行運(yùn)行安全規(guī)程的要求，存在安全隱患；4.無(wú)法同時(shí)提供計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)回路所需的信號(hào)，高壓測(cè)量或保護(hù)回路仍需通過(guò)高壓互感器來(lái)取信號(hào)，不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的取消電壓互感器；5.當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)電壓升高，極易擊穿或燒毀計(jì)量電能表；6.只能適用于星形接法的配電變壓器，適用面較窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其可實(shí)現(xiàn)真正意義上的高、低壓隔離，符合現(xiàn)行運(yùn)行安規(guī)、計(jì)量、測(cè)量和保護(hù)規(guī)程的要求，電磁兼容性(亦稱電磁屏蔽性)好，不會(huì)影響變壓器的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)，能適應(yīng)電網(wǎng)自動(dòng)化的需要，可提供同時(shí)滿足計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)系統(tǒng)多種精度需要的電能、電壓或電流信號(hào)，其取樣方式既節(jié)能、節(jié)省安裝空間、節(jié)約制作材料、又可大幅度降低計(jì)量成本，環(huán)保，便于計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)裝置的安裝、使用和維護(hù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，包括電流取樣和電壓取樣，其特征是在變壓器內(nèi)部的一次線圈側(cè)設(shè)置小電流傳感器，從變壓器的原邊或進(jìn)線端按比例取出一高壓電流信號(hào)；在變壓器內(nèi)部一次線圈之各相的繞組中設(shè)置相應(yīng)的分壓線圈，從變壓器的原邊按比例取出一高壓電壓信號(hào)；對(duì)各相所取出的高壓電壓信號(hào)分別進(jìn)行電磁/電壓隔離、補(bǔ)償；將所取的電流信號(hào)和經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)，以V-v接線方式或Y-y接線方式送入高壓電能計(jì)量、測(cè)量單元進(jìn)行高壓電能的計(jì)量、測(cè)量；或者，以零序或開口三角接線方式送入保護(hù)裝置，為其提供保護(hù)所需之信號(hào)。
其中，上述的小電流傳感器為貫穿式或空心式電流互感器。
其所述的分壓線圈帶有調(diào)壓抽頭，可在±5％的范圍內(nèi)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使分壓線圈的輸出電壓與變壓器的輸出電壓調(diào)節(jié)同步進(jìn)行和相匹配。
上述的電磁/電壓隔離、補(bǔ)償通過(guò)隔離/誤差補(bǔ)償器來(lái)實(shí)現(xiàn)；其所述的隔離/誤差補(bǔ)償器為隔離變壓器、電容式電壓互感器、微型電壓互感器、電子式電壓互感器或電阻分壓器。
或者，其所述的隔離/誤差補(bǔ)償器包括隔離變壓器、電容式電壓互感器、微型電壓互感器、電子式電壓互感器、電阻分壓器和接在其輸出端的可調(diào)式補(bǔ)償單元構(gòu)成。
其所述的可調(diào)式補(bǔ)償單元由可調(diào)的補(bǔ)償電容、補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻構(gòu)成，其補(bǔ)償電容并接在隔離變壓器輸出端的兩端，補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻串聯(lián)或并聯(lián)后接在隔離變壓器輸出端的兩端。
其所述的隔離變壓器原邊線圈亦帶有調(diào)壓抽頭，其經(jīng)過(guò)切換開關(guān)與變壓器分壓線圈的調(diào)壓抽頭分別對(duì)應(yīng)連接，可在±5％的范圍內(nèi)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使隔離變壓器的輸出電壓與變壓器的輸出電壓調(diào)節(jié)同步進(jìn)行和相匹配。
上述之電流信號(hào)或經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)為與后續(xù)的計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)模塊、單元或裝置所需額定電流或電壓相匹配的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。
上述之高壓電能計(jì)量單元為機(jī)械式電能表、電子式電能表、貫穿式電能表或電子式電能計(jì)量模塊；上述之高壓測(cè)量單元為電磁式或數(shù)字式高壓電壓/電流表。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.采用小電流傳感器和設(shè)置在變壓器一次側(cè)線圈上的分壓線圈作為計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)回路的信號(hào)提供源，省去了常規(guī)的分體獨(dú)立式CT、PT，大大縮小了高壓信號(hào)取樣裝置的體積，使得將整個(gè)取樣裝置設(shè)置在變壓器內(nèi)部成為可能；2.采用小電流傳感器為計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)回路提供電流信號(hào)，其輸入/輸出比完全為線性，可提高計(jì)量性能，用空心互感器為保護(hù)回路提供電流信號(hào)，可解決磁飽和帶來(lái)的保護(hù)回路不動(dòng)作或誤動(dòng)作現(xiàn)象；3.采用隔離/誤差補(bǔ)償器對(duì)所采集的電壓信號(hào)進(jìn)行處理，可同時(shí)滿足高、低壓隔離、電磁屏蔽(電磁兼容)、滿足計(jì)量準(zhǔn)確度之比差、角差的要求和電壓保護(hù)回路取樣信號(hào)等要求；4.將獨(dú)立的高壓PT改成為將隔離/誤差補(bǔ)償器并聯(lián)在變壓器分壓線圈的抽頭處，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)諧振、奇次諧波源或出現(xiàn)操作過(guò)電壓時(shí)，變壓器的線圈起到了保護(hù)作用，避免了燒毀PT故障的發(fā)生，有利于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，且可節(jié)約大量的有色金屬和制作材料；5.通過(guò)實(shí)際測(cè)量，采用上述方法后對(duì)變壓器的原運(yùn)行參數(shù)幾乎不產(chǎn)生任何影響，這就意味著高壓電流、電壓、電能的測(cè)量可以幾乎不損耗電能，節(jié)約了能源，減少了計(jì)量、測(cè)量和保護(hù)回路的運(yùn)行成本。


圖1是本發(fā)明的取樣方法示意框圖；圖2是采用本取樣方法的取樣裝置之系統(tǒng)方框圖；圖3是單相變壓器計(jì)量裝置實(shí)施例之電氣線路連接示意圖；圖4是采用本取樣方法的保護(hù)裝置實(shí)施例之電氣線路連接示意圖；圖5為三相三線制計(jì)量裝置實(shí)施例之電氣線路連接示意圖；圖6為三相四線制計(jì)量裝置實(shí)施例之電氣線路連接示意圖。
圖中1為變壓器，2為CT，3為分壓線圈，4為隔離/誤差補(bǔ)償器，5為高壓計(jì)量、測(cè)量裝置，6為高壓保護(hù)裝置，7為顯示裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1中，本發(fā)明之具體實(shí)現(xiàn)方法為在變壓器內(nèi)部的一次側(cè)線圈設(shè)置小電流傳感器，從變壓器的原邊或進(jìn)線端按比例取出一高壓電流信號(hào)；在變壓器內(nèi)部一次線圈之各相的繞組中設(shè)置相應(yīng)的分壓線圈，從變壓器的原邊按比例取出一高壓電壓信號(hào)；對(duì)各相所取出的高壓電壓信號(hào)分別進(jìn)行電磁/電壓隔離、補(bǔ)償；將所取的電流信號(hào)和經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)，以V-v接線方式或Y-y接線方式送入高壓電能計(jì)量、測(cè)量單元進(jìn)行高壓電能的計(jì)量、測(cè)量，或以零序或開口三角接線方式送入保護(hù)裝置，為其提供保護(hù)所需之信號(hào)。
圖2中，在變壓器1內(nèi)部的一次側(cè)線圈或其進(jìn)線端設(shè)置小電流傳感器2，變壓器一次線圈之各相的繞組中設(shè)置相應(yīng)的分壓線圈3，對(duì)各相所取出的高壓電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離/誤差補(bǔ)償器4分別進(jìn)行電磁/電壓隔離、補(bǔ)償；將電流信號(hào)和經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)送入高壓電能計(jì)量、測(cè)量裝置5進(jìn)行計(jì)量；或者，送入高壓保護(hù)裝置(圖中未示出)為其提供保護(hù)所需之信號(hào)。
其小電流傳感器可以為貫穿式或空心式電流互感器；其隔離/誤差補(bǔ)償器為隔離變壓器、電容式電壓互感器、微型電壓互感器、電子式電壓互感器或電阻分壓器；在隔離變壓器、電容式電壓互感器、微型電壓互感器、電子式電壓互感器或電阻分壓器的輸出端可以設(shè)置可調(diào)式補(bǔ)償單元；可調(diào)式補(bǔ)償單元由可調(diào)的補(bǔ)償電容、補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻構(gòu)成，其補(bǔ)償電容并接在隔離電壓傳感器輸出端的兩端，補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻串聯(lián)或并聯(lián)后接在隔離電壓傳感器輸出端的兩端。
其高壓電能計(jì)量單元可以為機(jī)械式電能表、電子式電能表、貫穿式電能表或電子式電能計(jì)量模塊；其高壓測(cè)量單元可以為電磁式或數(shù)字式高壓電壓/電流表。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1單相線路變壓器之高壓計(jì)量信號(hào)取樣方法采用圖1之方法和圖3之連接關(guān)系，在變壓器的一次側(cè)線圈1B的引線上或其進(jìn)線端設(shè)置小電流傳感器CT，變壓器一次線圈繞組中設(shè)置相應(yīng)的分壓線圈FY，各相所取出的高壓電流、電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離/誤差補(bǔ)償器分別進(jìn)行電磁/電壓隔離、補(bǔ)償；將電流信號(hào)和經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)送入高壓電能計(jì)量裝置5的電壓、電流輸入端子UA、UO、IH和IL，進(jìn)行計(jì)量。
其中，隔離/誤差補(bǔ)償器采用隔離變壓器GLB和接在其輸出端的可調(diào)式補(bǔ)償單元構(gòu)成，其可調(diào)式補(bǔ)償單元由可調(diào)的補(bǔ)償電容、補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻構(gòu)成，其補(bǔ)償電容并接在隔離變壓器輸出端的兩端，補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻串聯(lián)或并聯(lián)后并接在隔離變壓器輸出端的兩端。
可調(diào)式補(bǔ)償單元中各元件的連接關(guān)系不局限于圖中所示的連接關(guān)系，根據(jù)實(shí)際補(bǔ)償?shù)男枰?，還可以有其他連接方式，各補(bǔ)償元件的具體數(shù)值根據(jù)需要而定。
如果隔離變壓器的隔離/誤差補(bǔ)償效果能滿足使用的需要，則可調(diào)式補(bǔ)償單元亦可取消以節(jié)約制造成本。
由于將變壓器的原邊線圈當(dāng)作分壓器，按匝數(shù)比分壓取樣，U1∶U2＝N1∶N2。考慮到溯源性的問(wèn)題，在變壓器的原邊線圈取500V電壓，并聯(lián)接入500V/100V的隔離/誤差補(bǔ)償器，隔離/誤差補(bǔ)償器由小容量的電壓互感器(電磁補(bǔ)償)、補(bǔ)償電容(可調(diào))、補(bǔ)償電組(可調(diào))等原件組成，以滿足高壓電能計(jì)量、電流測(cè)量的準(zhǔn)確度要求(比差、角差)。
為了消除電場(chǎng)、磁場(chǎng)的影響，隔離/誤差補(bǔ)償器要經(jīng)過(guò)電磁屏蔽處理，以排除電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾解決電磁兼容問(wèn)題。
設(shè)置隔離/誤差補(bǔ)償器是為了完成以下4項(xiàng)工作a、高、低壓隔離，解決安全運(yùn)行問(wèn)題；b、電磁屏蔽，解決電磁兼容問(wèn)題；c、電壓補(bǔ)償器，滿足比差、角差的計(jì)量性能要求，使計(jì)量滿足準(zhǔn)確度要求；d、為電壓保護(hù)回路提供取樣信號(hào)。
與普通的電壓互感器相比，該隔離/誤差補(bǔ)償器體積非常小，耗用材料少、自身耗電量極低。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)沖擊電壓、沖擊電流或諧振電流、電壓時(shí)，變壓器的繞組(相當(dāng)于一個(gè)大電感線圈)對(duì)隔離/誤差補(bǔ)償器有保護(hù)作用，后續(xù)的計(jì)量、測(cè)量部分可免于受到影響和危害。
分壓線圈帶有調(diào)壓抽頭1、2、3，可在±5％的范圍內(nèi)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，隔離變壓器原邊線圈亦帶有調(diào)壓抽頭1′、2′、3′，同樣可在±5％的范圍內(nèi)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在分壓線圈的調(diào)壓抽頭與隔離變壓器原邊線圈的調(diào)壓抽頭之間連接一切換開關(guān)(為了圖面簡(jiǎn)潔，圖中未畫出，下同)，通過(guò)調(diào)節(jié)切換開關(guān)的檔位，可以使分壓線圈的輸出電壓及隔離變壓器的輸入電壓與變壓器的輸出電壓調(diào)節(jié)同步進(jìn)行和相匹配，保證隔離變壓器的輸出電壓穩(wěn)定在所需要的(例如500V±5％)范圍內(nèi)。
通過(guò)設(shè)置適宜的隔離/誤差補(bǔ)償器輸出值，使電流信號(hào)或經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)為與后續(xù)的計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)模塊、單元或裝置所需額定電流或電壓相匹配的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，如符合中國(guó)現(xiàn)行計(jì)量、測(cè)量規(guī)程的5A、1A、10mA、100V或10mV等標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量電壓/電流信號(hào)，亦可采用符合美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)或國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)之相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中與電子式電壓/電流互感器有關(guān)的22.5mV、150mV、200mV、225mV、1V、2V或4V等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。
由于其電壓、電流信號(hào)均為標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流信號(hào)，可以方便地與現(xiàn)有的計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)模塊、單元或裝置進(jìn)行匹配，無(wú)需再進(jìn)行變換，有利于簡(jiǎn)化線路結(jié)構(gòu)和減少中間環(huán)節(jié)，提高計(jì)量、測(cè)量和保護(hù)的精度。
按照中國(guó)現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，小電流傳感器提供的電流測(cè)量的方式可以有兩種(a)提供標(biāo)準(zhǔn)的電流5A，按照電流互感器來(lái)處理，為電能表計(jì)量電能提供標(biāo)準(zhǔn)電流；(b)提供標(biāo)準(zhǔn)的電流10mA，直接供給電能計(jì)量模塊，進(jìn)行高壓電能計(jì)量或是電流測(cè)量。
同樣，隔離/誤差補(bǔ)償器提供的電壓測(cè)量的方式亦可以有兩種(a)提供標(biāo)準(zhǔn)的低電壓100V，按照電壓互感器來(lái)處理，為電能表計(jì)量電能提供標(biāo)準(zhǔn)電壓；(b)提供標(biāo)準(zhǔn)的電壓10mV，直接供給電能計(jì)量模塊，進(jìn)行高壓電能計(jì)量或是電壓測(cè)量。
其小電流傳感器為貫穿式或空心式電流互感器，具體地，其小電流傳感器可以選擇光纖電流傳感器(OCT)、空心電流傳感器、若高夫司基(Rogowski)線圈、電子式電流互感器或光電電流互感器。
由于上述形式的電流傳感裝置沒(méi)有鐵芯，采用其為保護(hù)回路提供保護(hù)信號(hào)，其輸入/輸出比完全為線性，可解決磁飽帶來(lái)的靈敏度降低和引起的保護(hù)回路誤動(dòng)作現(xiàn)象，且CT無(wú)一次線圈，電流回路幾乎沒(méi)有功耗，可節(jié)約大量貴重或不可再生材料，其中銅材可節(jié)省約99.8％、硅鋼片約98％、樹脂或變壓器油節(jié)約100％以及大量的鋼材。
其隔離變壓器亦可以采用電壓互感器、電容式電壓互感器、微型電壓互感器、電子式電壓互感器或電阻分壓器等電壓傳感器件進(jìn)行代換。
采用上述電壓傳感器件來(lái)替代高壓互感器(PT)后，并聯(lián)在變壓器分壓線圈分壓后的5％的電壓上的回路之功耗極低，經(jīng)實(shí)測(cè)對(duì)變壓器的空載損耗幾乎無(wú)影響，可忽略，同時(shí)，可大量節(jié)約各種貴金屬和不可再生的制造材料，其中銅材可節(jié)省約95％、硅鋼片約92％、樹脂或變壓器油節(jié)約100％以及大量的鋼材。
其高壓電能計(jì)量單元可以為機(jī)械式電能表、電子式電能表、貫穿式電能表或電子式電能計(jì)量模塊；其高壓測(cè)量單元可以為電磁式或數(shù)字式高壓電壓/電流表，此為本領(lǐng)域之公知技術(shù)，在此不再敘述。
采取以上措施后，高壓電能計(jì)量裝置的總體節(jié)能可達(dá)90％，節(jié)約制造材料85％，每個(gè)計(jì)量點(diǎn)可節(jié)約投資近萬(wàn)元，每年每個(gè)計(jì)量點(diǎn)可節(jié)省自身?yè)p耗電費(fèi)1000～2000元(10KV電壓等級(jí)線路)或1500～3800元(35KV電壓等級(jí)線路)。
由于圖中各裝置或部件之符號(hào)、編號(hào)、命名方法與現(xiàn)行的變配電系統(tǒng)之制圖習(xí)慣相同，其各個(gè)字母、符號(hào)的具體含義本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以理解，不再細(xì)述。
實(shí)施例2采用本取樣方法的取樣裝置與高壓保護(hù)裝置的連接采用圖4之連接關(guān)系，將設(shè)置于三相電源上之電流互感器2之輸出端和連接于變壓器三相一次側(cè)線圈之分壓線圈3上的隔離/誤差補(bǔ)償器4之輸出端的首、尾端分別依次串聯(lián)連接，形成開口三角形接線方式，將其電壓/電流信號(hào)送入保護(hù)裝置6，為其提供運(yùn)行保護(hù)所需之信號(hào)。
同理，上述元器件亦可采用零序接線方式與保護(hù)裝置連接。
由于上述接線方式、工作原理和高壓保護(hù)裝置為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再敘述。
為了圖面簡(jiǎn)潔，圖中亦未畫出分接開關(guān)。
其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例3三相三線制變壓器之高壓計(jì)量信號(hào)取樣方法對(duì)于三相三線制的變壓器，可采用圖5所示之連接關(guān)系，使用兩組小電流傳感器、兩組分壓線圈和兩個(gè)隔離/誤差補(bǔ)償器分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在變壓器的A、C相上，小電流傳感器和隔離/誤差補(bǔ)償器的輸出端采用V-v接線方式與三相電能計(jì)量模塊的電壓、電流輸入端對(duì)應(yīng)連接，電能計(jì)量模塊的輸出端與顯示單元7連接。
設(shè)置顯示單元的目的是將測(cè)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，只要對(duì)電能計(jì)量模塊進(jìn)行相應(yīng)的絕緣和電磁屏障處理，滿足變壓器的相關(guān)安全技術(shù)指標(biāo)要求，電能計(jì)量模塊完全可以設(shè)置在變壓器的殼體內(nèi)。
由于數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及顯示為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再敘述。
其余同實(shí)施例1。
實(shí)施例4三相四線制變壓器之高壓計(jì)量信號(hào)取樣方法對(duì)于三相四線制的變壓器，可采用圖6所示之連接關(guān)系，將三個(gè)小電流傳感器、三組分壓線圈和三個(gè)隔離/誤差補(bǔ)償器分別對(duì)應(yīng)設(shè)置在變壓器的三相上，小電流傳感器和隔離/誤差補(bǔ)償器的輸出端采用Y-y接線方式與三相電能表的電壓、電流輸入端對(duì)應(yīng)連接。
其余同實(shí)施例1。
本發(fā)明可廣泛用于各種電壓等級(jí)和規(guī)格的單相或三相變壓器之電能計(jì)量領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，包括電流取樣和電壓取樣，其特征是在變壓器內(nèi)部的一次線圈側(cè)設(shè)置小電流傳感器，從變壓器的原邊或進(jìn)線端按比例取出一高壓電流信號(hào)；在變壓器內(nèi)部一次線圈之各相的繞組中設(shè)置相應(yīng)的分壓線圈，從變壓器的原邊按比例取出一高壓電壓信號(hào)；對(duì)各相所取出的高壓電壓信號(hào)分別進(jìn)行電磁/電壓隔離、補(bǔ)償；將所取的電流信號(hào)和經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)，以V-v接線方式或Y-y接線方式送入高壓電能計(jì)量、測(cè)量單元進(jìn)行高壓電能的計(jì)量、測(cè)量；或者，以零序或開口三角接線方式送入保護(hù)裝置，為其提供保護(hù)所需之信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述的小電流傳感器為貫穿式或空心式電流互感器。
3.按照權(quán)利要求1所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述的分壓線圈帶有調(diào)壓抽頭，可在±5％的范圍內(nèi)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使分壓線圈的輸出電壓與變壓器的輸出電壓調(diào)節(jié)同步進(jìn)行和相匹配。
4.按照權(quán)利要求1所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述的電磁/電壓隔離、補(bǔ)償通過(guò)隔離/誤差補(bǔ)償器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5.按照權(quán)利要求4所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述的隔離/誤差補(bǔ)償器為隔離變壓器、電容式電壓互感器、微型電壓互感器、電子式電壓互感器或電阻分壓器。
6.按照權(quán)利要求4所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述的隔離/誤差補(bǔ)償器包括隔離變壓器、電容式電壓互感器、微型電壓互感器、電子式電壓互感器、電阻分壓器和接在其輸出端的可調(diào)式補(bǔ)償單元構(gòu)成。
7.按照權(quán)利要求6所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述的可調(diào)式補(bǔ)償單元由可調(diào)的補(bǔ)償電容、補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻構(gòu)成，其補(bǔ)償電容并接在隔離變壓器輸出端的兩端，補(bǔ)償電感和補(bǔ)償電阻串聯(lián)或并聯(lián)后接在隔離變壓器輸出端的兩端。
8.按照權(quán)利要求5或6所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述的隔離變壓器原邊線圈帶有調(diào)壓抽頭，其經(jīng)過(guò)切換開關(guān)與變壓器分壓線圈的調(diào)壓抽頭分別對(duì)應(yīng)連接，可在±5％的范圍內(nèi)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使隔離變壓器的輸出電壓與變壓器的輸出電壓調(diào)節(jié)同步進(jìn)行和相匹配。
9.按照權(quán)利要求1所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述之電流信號(hào)或經(jīng)過(guò)隔離、補(bǔ)償后的電壓信號(hào)為與后續(xù)的計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)模塊、單元或裝置所需額定電流或電壓相匹配的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。
10.按照權(quán)利要求1所述的能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，其特征是所述之高壓電能計(jì)量單元為機(jī)械式電能表、電子式電能表、貫穿式電能表或電子式電能計(jì)量模塊；所述之高壓測(cè)量單元為電磁式或數(shù)字式高壓電壓/電流表。
全文摘要
一種能適應(yīng)計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)需要的高壓信號(hào)取樣方法，屬測(cè)量領(lǐng)域。包括電流/電壓取樣，其特征是在變壓器一次線圈側(cè)設(shè)置小電流傳感器，在變壓器一次線圈之各相繞組中設(shè)置相應(yīng)分壓線圈，對(duì)各相所取出的電壓信號(hào)分別進(jìn)行電磁/電壓隔離、補(bǔ)償，將所取的電流信號(hào)和經(jīng)隔離、補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)，以V－v或Y－y接線方式送入高壓電能計(jì)量、測(cè)量單元進(jìn)行計(jì)量、測(cè)量；或者，以零序或開口三角接線方式送入保護(hù)裝置。其可真正實(shí)現(xiàn)高、低壓隔離，可同時(shí)提供滿足計(jì)量、測(cè)量或保護(hù)系統(tǒng)多種精度需要的電能、電壓或電流信號(hào)，其取樣方式既節(jié)能、節(jié)省安裝空間、節(jié)約制作材料、又可大幅度降低計(jì)量成本，環(huán)保?？蓮V泛用于各種單相或三相變壓器之電能計(jì)量領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01R21/00GK1793987SQ200510048228
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者榮博, 郭興昌, 趙振曉, 汪立華, 張慶華 申請(qǐng)人:淄博計(jì)保互感器研究所