一種電流互感器寬范圍智能取電方法
【專利摘要】一種電流互感器寬范圍智能取電方法，它包括以下步驟：采用多個相同電流互感器分別對母線電流進行采集，每個電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了個相互獨立的電流；將采集到的個相互獨立的電流匯聚到納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個交流電流，得到的交流電流通過整流電路變換為直流，而后利用串聯升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進行充電，完成智能取電。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：不受地域、天候、時間的限制，能時時提取母線上的電量；對電網正常運行不會產生影響；使用方便，維護成本低；智能取電范圍廣，能夠提取到變壓器空載時母線電流。
【專利說明】一種電流互感器寬范圍智能取電方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電流互感器技術，尤其涉及配網自動化終端的一種小電流取電的方法。

【背景技術】
[0002]在電力系統中，有許多在線監(jiān)測設備都必須使用長期、穩(wěn)定、可行的電源進行供電。目前配網自動化終端電源多是采用相鄰配電站低壓供電、電壓互感器PT取電、太陽能取電和傳統的電流互感器CT取電等方式。這幾種供電方式存在著如下的不足:相鄰配電站低壓供電缺點在于附近沒有配電站時無法采用，配電站計劃停電或出現故障會造成監(jiān)測設備供電終止；電壓互感器PT取電的配網自動化終端電源體積大、制造成本高、安裝不方便，在環(huán)網柜或其它體積較小的空間內安裝難以實現，而戶外安裝的PT易受外力損壞，使運行安全性受到影響；太陽能取電方式是利用光伏發(fā)電，受環(huán)境和氣候影響較大，夜間無法供電，成本較高，容易損壞；傳統電流互感器CT供電的難點在于如何在較小的一次電流下得到足夠的功率，同時在一次電流很大時，防止供電電源的過電壓及過熱。因此，需要研發(fā)體積小、成本低、供電穩(wěn)定、能夠適應寬范圍取電的電流互感器，從而滿足配網自動化終端設備電源的要求。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所提供的一種電流互感器寬范圍智能取電方法，它能夠實現母線電流從300mA至1A的時時采集，為配網自動化終端設備提供周期性電源，具有成本低、壽命長、供電穩(wěn)定、取電范圍廣等特點，是解決現行配網自動化終端設備電源的理想方法。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下的技術方案實現的，它包括以下步驟:
(1)、電流采集
采用多個相同電流互感器分別對母線電流進行采集，每個電流互感器的原邊繞組匝數%及副邊繞組匝數i^21均為一,實現每個電流互感器采集到的電流最大,根據磁勢平衡方程，
囑 A=W1
得出單個電流互感器的副邊電流I21,
J -1 -J ~ 10 jI
上式中為電網母線電流，121為單個電流互感器的副邊電流J13為單個電流互感器的勵磁電流，A為單個電流互感器的原邊繞組匝數，*￥21為單個電流互感器的副邊繞組匝數，
每個電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了■個相互獨立的電流；
(2)、電流匯集將步驟(I)采集到的.個相互獨立的電流匯聚到一個納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個交流電流Jr3;
(3)、電能蓄存
將步驟(2)中得到的交流電流通過整流電路變換為直流，而后利用串聯升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進行充電，完成智能取電。
[0005]通過上述方法得到的電能經過蓄存后可向配網自動化終端設備提供周期性電源，整個蓄能過程采取“以時間換能量”的思路，時時以涓流充電的方式，將電能蓄存在電容中，達到電容的額定容量，以滿足為配網自動化終端設備提供周期性電源的目的，由于單個電流互感器采集到的電能較小，無法滿足需要，因此以增加電流互感器的數量來確保能夠從母線上取到足夠的電能。
[0006]將本發(fā)明的方法應用到配網自動化終端設備供電電源中，在技術上取得了突破性的進步，克服了傳統互感器的供電“死區(qū)”，采用了“以時間換能量”的思路，利用多個取能電流感器、一個匯集鐵芯的電流互感器結構，時時采集母線上的電能，以涓流充電的方式為蓄能設備充電，達到能夠為用電設備提供周期性工作的電源。
[0007]電網中母線電流可以在任一時刻看著是恒流源，對■個相同的電流互感器而言，其原邊電流具有大小相同、方向相同的特性，同時采用了相同的納米晶鐵芯、相同的匝比、相同的負載，則每個電流互感器的副邊電流也應具有大小相同、方向相同的特點，即從母線上取到了.個相互獨立的電流。
[0008]電流匯集中的納米晶匯集鐵芯實質是采用乃個原邊繞組及一個副邊繞組的電流互感器，
一個原邊電流將產生一個主磁通，■個原邊電流將產生■個主磁通，由于■個獨立電流具有相同的性質，則■個主磁通相互疊加，在副邊感應出一個電流，實現對電流的匯集目的。對于匯聚鐵芯而言，根據磁勢平衡方程可知。
[0009]nItlM2l + ZjiV3 = I^M21
要實現納米晶匯集鐵芯輸出電流最大,就必須使JV3最小，因此2￥3取1，將電流互感器的副邊電流131代入上式，整理得:
h ~
由此可知，本發(fā)明可以通過增減采集電流互感器的個數調節(jié)取能互感器副邊電流的大小，以滿足工程要求，從而成功實現從母線上提取到足夠大的電能。
[0010]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:一是不受地域、天候、時間的限制，能時時提取母線上的電量；二是對電網正常運行不會產生影響；三是使用方便，維護成本低；四是智能取電范圍廣，能夠提取到變壓器空載時母線電流，本發(fā)明是目前配網自動化終端設備供電電源最理想的方式之一。

【具體實施方式】
[0011]為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結合具體圖示，作進一步闡述。
[0012]本發(fā)明所述的一種電流互感器寬范圍智能取電方法，它包括以下步驟:
(1)、電流采集
采用多個相同電流互感器分別對母線電流進行采集，每個電流互感器的原邊繞組匝數IV1及副邊繞組匝數IV21均為一，實現每個電流互感器采集到的電流最大，根據磁勢平衡方程，
肌Wr1胃
得出單個電流互感器的副邊電流121,

*1
上式中1^為電網母線電流，I21為單個電流互感器的副邊電流,f I1為單個電流互感器的勵磁電流，^^為單個電流互感器的原邊繞組匝數，*￥21為單個電流互感器的副邊繞組匝數，
每個電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了■個相互獨立的電流；
(2)、電流匯集
將步驟(I)采集到的?個相互獨立的電流匯聚到一個納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個交流電流I3;
(3)、電能蓄存
將步驟(2)中得到的交流電流J3通過整流電路變換為直流，而后利用串聯升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進行充電，完成智能取電。
[0013]通過上述方法得到的電能經過蓄存后可向配網自動化終端設備提供周期性電源，整個蓄能過程采取“以時間換能量”的思路，時時以涓流充電的方式，將電能蓄存在電容中，達到電容的額定容量，由于單個電流互感器采集到的電能較小，無法滿足需要，因此以增加電流互感器的數量來確保能夠從母線上取到足夠的電能。
[0014]將本發(fā)明的方法應用到配網自動化終端設備供電電源中，在技術上取得了突破性的進步，克服了傳統互感器的供電“死區(qū)”，采用了“以時間換能量”的思路，利用多個取能電流感器、一個匯集鐵芯的電流互感器結構，時時采集母線上的電能，以涓流充電的方式為蓄能設備充電，達到能夠為用電設備提供周期性工作的電源，當在一個周期T內充電提前結束，互感器繼續(xù)提取到的電能則通過旁路保護電阻消耗。
[0015]電網中母線電流可以在任一時刻看著是恒流源，對■個相同的電流互感器而言，其原邊電流具有大小相同、方向相同的特性，同時采用了相同的納米晶鐵芯、相同的匝比、相同的負載，則每個電流互感器的副邊電流也應具有大小相同、方向相同的特點，即從母線上取到了.個相互獨立的電流。
[0016]電流匯集中的納米晶匯集鐵芯實質是采用■個原邊繞組及一個副邊繞組的電流互感器，
一個原邊電流將產生一個主磁通，■個原邊電流將產生■個主磁通，由于■個獨立電流具有相同的性質，則■個主磁通相互疊加，在副邊感應出一個電流，實現對電流的匯集目的。對于匯聚鐵芯而言，根據磁勢平衡方程可知。
[0017]ni2lN2l + I1N1 = I^M21
要實現納米晶匯集鐵芯輸出電流最大，就必須使IV3最小，因此I3取1，將電流互感器的副邊電流121代入上式，整理得:
4 = n (4 ~ ,￠+4)
上式中％為電流互感器的數量，為電網母線電流，I21為單個電流互感器的副邊電流，I3為電流互感器的副邊電流，&為單個電流互感器的勵磁電流，/0為納米晶匯集鐵芯的勵磁電流,IV1單個電流互感器的原邊繞組數量，H21為單個電流互感器的副邊繞組數量或納米晶匯集鐵芯的一個原邊繞組數量,IV3為電流互感器的副邊繞組數量。
由此可知，本發(fā)明可以通過增減采集電流互感器的個數調節(jié)取能互感器副邊電流的大小，以滿足工程要求，從而成功實現從母線上提取到足夠大的電能。
[0018]根據本方法可以得出一種智能取電裝置，圖1是本發(fā)明的具體實施一種結構框圖，它包括電流采集單元3、電流匯集單元4及電能蓄存單元5 ；
其中，電流采集單元由多個相同結構的納米晶鐵芯2構成，各個納米晶鐵芯2上的原邊繞組及副邊繞組相同且繞組匝數均為一匝；
電流匯集單元4由一個電流互感器構成，電流互感器的原邊繞組數量與電流采集單元中的多個納米晶鐵芯副邊繞組數量相同，電流互感器的副邊繞組匝數為一匝；
電能蓄存單元5包括整流電路、升壓電阻及蓄能電容，整流電路的輸出端與升壓電阻連接，升壓電阻與電容連接；
上述電流采集單元中的各個納米晶鐵芯的原邊繞組分別連接在母線I上，各個納米晶鐵芯的副邊繞組分別與電流匯集單元中電流互感器的原邊繞組連接，電流互感器的副邊繞組與電能蓄存單元中整流電路的輸入端連接。
【權利要求】
1.一種電流互感器寬范圍智能取電方法，其特征在于，它包括以下步驟: (I )、電流采集 采用多個相同電流互感器分別對母線電流進行采集，每個電流互感器的原邊繞組匝數iVj及副邊繞組匝數JV21均為一，實現每個電流互感器采集到的電流最大，根據磁勢平衡方程， 得出單個電流互感器的副邊電流I21, 1-1-1 *21 I *1 上式中Ii為電網母線電流，121為單個電流互感器的副邊電流,? ?為單個電流互感器的勵磁電流,I1為單個電流互感器的原邊繞組匝數，*^31為單個電流互感器的副邊繞組匝數， 每個電流互感器的副邊電流大小相同、方向相同，即從母線上取到了■個相互獨立的電流； (2)、電流匯集 將步驟(I)采集到的.個相互獨立的電流匯聚到一個納米晶匯集鐵芯的原邊繞組上，由納米晶匯集鐵芯的副邊繞組感出一個交流電流13; (3)、電能蓄存 將步驟(2)中得到的交流電流I3通過整流電路變換為直流，而后利用串聯升壓電阻，將電壓升高，最后采用涓流充電的方式對超大電容進行充電，完成智能取電。
【文檔編號】H01F38/32GK104200978SQ201410447898
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權日:2014年9月4日
【發(fā)明者】陳洪波, 付克勤, 羅建, 楊森 申請人:國家電網公司, 國網重慶市電力公司璧山供電分公司