专利名称：电流钳及电能质量监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力设备领域，具体而言，涉及一种电流钳及电能质量监测装置。
背景技术：
在线运行的变压器绕组内会产生较大的直流，我们将这种在交流电流中有直流电流的现象称之为电流偏磁现象，变压器绕组内产生直流偏磁现象可以由如下两个原因引起(I)太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”。地磁场的变化将在地球表面诱发电位梯度，其大小取决于地面电导率和地磁风暴的严重程度，当这一低频且具有一定持续时间的电场作用于中性点接地的电力变压器时，将在绕组中诱发地磁感应电流，其频率在O. 01 IHz之间，与50Hz的交流系统相比较，可以近似看成直流。该直流电流值较大，但持续时间短。(2)直流输电线路与交流输电线路的并行运行或交流网络中存在电压电流关系曲线不对称的负载。直流输电系统常常采用单极运行方式，因为可以利用大地这个良导体，省去一根导线而节约成本。由于地下长期有大的直流电流流过，因而在其换流站周围一定区域中会产生地表电流，与其并行运行的交流输电系统变电站中的变压器如果距离换流站不远，就会受到干扰，这种干扰作用的直接表现就是通过交流变压器的接地中性点在交流变压器的励磁电流中产生直流分量。该直流电流值较小，但持续时间较长。在线运行的变压器内产生直流偏磁现象，直流磁通使得变压器铁芯每隔半个周期就会出现较严重的磁饱和，励磁电流高度畸变，产生大量谐波，变压器无功损耗增加，铁芯损耗增加，噪音和振动增大。严重的磁饱和会使正常情况下在铁芯中闭合的磁通部分离开铁芯，即漏磁通增加，从而使变压器金属结构件中的杂散损耗增加，可能导致其过热，破坏绝缘，损坏变压器或降低其使用寿命。另外，直流偏磁也是影响电力系统的电能质量的重要因素。为了减少直流偏磁对变压器的损耗以及对电能质量的影响，需要测量变压器中心点接地的交流电流和直流电流，以对变压器的直流偏磁现象进行深入的研究，然而现有技术中针对于大型变压器中心点接地钢板这种特殊截面的介质，柔性电流钳仅可以测量变压器中心点接地钢板的交流电流，无法同时测量变压器中心点接地钢板的交流和直流分量电流。针对现有技术中无法同时测量大型变压器中心点接地钢板的交流和直流分量，从而无法依据变压器中心点接地的交流和直流分量进行变压器直流偏磁的研究的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中无法同时测量大型变压器中心点接地钢板的交流和直流分量，从而无法依据变压器中心点接地的交流和直流分量进行变压器直流偏磁的研究的问题，目前尚未提出有效的解决方案，为此，本发明的主要目的在于提供一种电流钳及电能质量监测装置，以解决上述问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电流钳，该电流钳包括电流感应装置，包括铁芯，铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，当测量本体穿过空腔时产生电磁感应，电流感应装置通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号；直流分量分离装置，与电流感应装置连接，用于将接地电流信号进行交流和直流电流分离，以获取并输出直流分量信号和交流分量信号。进一步地，电流感应装置包括缠绕在铁芯上的铁芯绕组，其中，铁芯包括第一子铁芯和第二子铁芯，其中，第一子铁芯的一端为封闭端，另一端为开口端，第一子铁芯的开口端与第二子铁芯连接，以在铁芯的内部形成空腔，其中，空腔为矩形空腔；铁芯绕组缠绕在第一子铁芯上。进一步地，直流分量分离装置包括直流分量分离电路，与铁芯绕组的第一输出端 连接，用于对铁芯绕组的第一输出端输出的接地电流信号进行电流分离，以获取直流分量信号；直流输出端，与直流分量分离电路连接，用于输出直流分量信号；交流输出端，与铁芯绕组的第二输出端连接，用于输出接地电流信号。进一步地，直流分量分离装置包括电流供电电路，与直流分量分离电路连接，用于为直流分量分离子电路提供电能。进一步地，第一子铁芯的开口端包括第一子开口端和第二子开口端，其中，第一子开口端通过铰接件与第二子铁芯的第一端连接，在第一子铁芯与第二子铁芯扣合的状态下，第二子开口端与第二子铁芯的第二端连接，第一子铁芯与第二子铁芯扣合连接形成铁
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Λ ο进一步地，铰接件包括弹性锁紧机构。进一步地，在第一子铁芯的封闭端的外侧安装有手柄，直流分量分离装置安装在手柄的内部。进一步地，在电流感应装置的外部包裹绝缘材料。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电能质量监测装置，该电能质量监测装置包括电流钳。进一步地，电能质量监测装置还包括第一采集装置，与电流钳的交流输出端连接，用于采集交流电流信号；第二采集装置，与电流钳的直流输出端连接，用于采集直流电流号。通过本发明，电流钳的电流感应装置的铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，使得当测量本体穿过该铁芯的空腔时产生电磁感应，使得电流感应装置通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号，然后直流分量分离装置将该接地电流信号进行直流和交流分量的分离，获取并输出直流分量信号和交流分量信号，解决了现有技术中无法同时测量大型变压器中心点接地钢板的交流和直流分量，从而无法依据变压器中心点接地的交流和直流分量进行变压器直流偏磁的研究的问题，实现了对变压器中心点接地电流的交流电流信号和直流电流信号的同步测量，从而可以根据变压器中心点接地电流中交直流的同步测量数据进行变压器中心点接地直流偏磁的研究和电能质量的监测。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据本发明实施例的电流钳的结构示意图；图2是根据本发明实施例的电流钳的工作原理示意图；图3是根据本发明实施例的电流钳的详细结构示意图；以及图4是根据本发明实施例的电能质量监测装置的结构示意图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。图1是根据本发明实施例的电流钳的结构示意图。图2是根据本发明实施例的电流钳的工作原理示意图。图3是根据本发明实施例的电流钳的详细结构示意图。如图1所示，本发明提供的电流钳包括电流感应装置10，包括铁芯101，铁芯101具有与测量本体相匹配的空腔，当测量本体穿过空腔时产生电磁感应，电流感应装置10通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号；直流分量分离装置30，与电流感应装置10连接，用于将接地电流信号进行交流和直流电流分离，以获取并输出直流分量信号和交流分量信号。采用本发明的电流钳，通过电流感应装置与测量本体产生电磁感应，以获取测量本体中的接地电流信号，直流分量分离装置与电流感应装置连接，将直流分量分离装置获取的接地电流信号进行交流和直流电流分离，以获取并输出直流分量信号和交流分量信号，其中，电流感应装置包括铁芯，铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，当测量本体穿过空腔时产生电磁感应，电流感应装置通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号。通过本申请，电流钳的电流感应装置的铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，使得测量本体可以穿过铁芯的空腔时产生电磁感应，使得电流感应装置通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号，然后直流分量分离装置将该接地电流信号进行直流和交流分量的分离，获取并输出直流分量信号和交流分量信号，解决了现有技术中无法同时测量大型变压器中心点接地钢板的交流和直流分量，从而无法依据变压器中心点接地的交流和直流分量进行变压器直流偏磁的研究的问题，实现了对变压器中心点接地电流的交流电流信号和直流电流信号的同步测量，从而可以根据变压器中心点接地电流中交直流的同步测量数据进行变压器直流偏磁的研究。其中，测量本体可以是变压器中心点接地装置，具体地，变压器中心点接地装置可以是变压器中心点接地钢板。在本申请的上述实施例中，如图2所示，电流感应装置10包括缠绕在铁芯101上的铁芯绕组，其中，铁芯101包括第一子铁芯和第二子铁芯，具体地，如图3所示，第一子铁芯的一端为封闭端，另一端为开口端，第一子铁芯的开口端与第二子铁芯连接，以在铁芯101的内部形成空腔，其中，空腔为矩形空腔，测量本体穿过矩形空腔，使得铁芯101与测量本体产生电磁感应，并在铁芯101内产生电磁场；铁芯绕组缠绕在第一子铁芯上，用于通过与电磁场的电磁感应获取接地电流信号。
具体地，图3所示的电流钳，第一子铁芯的开口端包括第一子开口端和第二子开口端，其中，第一子开口端通过铰接件与第二子铁芯的第一端连接，在第一子铁芯与第二子铁芯扣合的状态下，第二子开口端与第二子铁芯的第二端连接，第一子铁芯与第二子铁芯扣合连接形成铁芯101。其中，上述实施例中的铰接件可以包括弹性锁紧机构。具体地，弹性锁紧机构使用弹簧实现弹性锁紧。具体地，如图2和图3所示，将上述实施例中与电流钳的第一子铁芯的开口端连接的第二子铁芯打开，以打开铁芯101的矩形空腔，使得测量本体穿过矩形空腔，然后将第一子铁芯与第二子铁芯扣合，使得铁芯101的内部形成上述矩形空腔，然后就可以通过电流钳测量到测量本体的接地电流信号，在测量过程中，测量本体作为一次绕组，由于测量本体中有交流电流流过，铁芯101可以感应该交流电流并产生电磁，然后缠绕在铁芯101上的铁芯绕组(在测量过程中该铁芯绕组作为二次绕组)通过电磁感应获取接地电流信号，并将该接地电流信号输出至直流分量分离装置30。其中，矩形空腔的长度可以为50cm，矩形空腔的宽度可以为10cm，其中，如图3所示，矩形空腔的宽度也即第一子铁芯的开口端的开口宽度。具体地，将该电流钳应用到变压器中心点接地电流信号的测量中，如图2和图3所示，该电流钳的第一子铁芯具有开口端，并且在铁芯101内部形成空腔的尺寸与测量本体相匹配，从而可以实现对变压器中心点接地宽截面导线的接地电流信号的测量。在本发明的上述实施例中，直流分量分离装置30可以包括直流分量分离电路，与铁芯绕组的第一输出端连接，用于对铁芯绕组的第一输出端输出的接地电流信号进行电流分离，以获取直流分量信号；直流输出端，与直流分量分离电路连接，用于输出直流分量信号；交流输出端，与铁芯绕组的第二输出端连接，用于输出接地电流信号。其中，交流输出端输出的接地电流信号作为接地电流信号，虽然该接地电流信号中既包含交流分量信号也包含直流分量信号，但是在后续对交流电流信号进行处理的过程中，其中的直流分量并不会对后续的处理有影响。其中，直流分量分离装置30还可以包括电流供电电路，与直流分量分离电路连接，用于为直流分量分离子电路提供电能。通过本申请的上述实施例，电流钳包括可开口的铁芯101、缠绕在铁芯101上的铁芯绕组、直流分量分离电路以及双输出端，铁芯101和铁芯绕组可以配合通过电磁感应获取测量本体的接地电流信号，然后直流分量分离电路将接地电流信号中的直流分量分离出来，并通过双输出端将直流和交流分量信号分别输出，从而可以同时测量测量本体中的交流电流和直流分量。在本发明的上述实施例中，可以在第一子铁芯的封闭端的外侧安装有手柄，直流分量分离装置30可以安装在手柄的内部。将直流分量分离装置30可以安装在手柄的内部，可以减小电流钳的体积，从而使得电流钳的携带更加地方便。另外，在电流感应装置10的外部可以包裹绝缘材料，可以实现安全测量，可以很好地保护测量者的安全，减少安全事故。图4是根据本发明实施例的电能质量监测装置的结构示意图，如图4所示的电能质量监测装置包括电流钳I。
通过本申请，电流钳的电流感应装置的铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，使得当测量本体穿过该铁芯的空腔时产生电磁感应，使得电流感应装置通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号，然后直流分量分离装置将该接地电流信号进行直流和交流分量的分离，获取并输出直流分量信号和交流分量信号，解决了现有技术中无法同时测量大型变压器中心点接地钢板的交流和直流分量，从而无法依据变压器中心点接地的交流和直流分量进行变压器直流偏磁的研究的问题，实现了对变压器中心点接地电流的交流电流信号和直流电流信号的同步测量，从而可以根据变压器中心点接地电流中交直流的同步测量数据进行电能质量监测。在本发明的上述实施例中，电能质量监测装置还可以包括第一采集装置3，与电流钳的交流输出端连接，用于采集交流电流信号；第二采集装置5，与电流钳的直流输出端连接，用于采集直流电流信号。其中，交流输出端输出的交流电流信号即为上述的接地电流信号，虽然该接地电流信号中既包含交流分量信号也包含直流分量信号，但是在后续对交流电流信号进行处理的过程中，其中的直流分量并不会对后续的处理有影响。上述实施例中的电能质量监测装置可以测量直流分量。其中，电能质量监测装置中的处理装置可以将第一采集装置和第二采集装置将采集到的电流信号进行电流分析，具体地，电流分析包括分析直流电流信号在时间轴上的分布规律、对比分析直流电流信号的波形和交流电流信号的波形、对比分析相对于该监测点电能质量监测数据的交流电流信号的波形和直流电流信号的波形，并通过对上述分布规律以及波形的对比分析结果获取直流电流分量在此电网结点的发生规律，根据该发生规律研究直流偏磁现象和电能质量事件的相关性，并且可以在获取电能质量监测数据的同时，预测直流电流分量(直流偏磁)的产生。具体地，如图4所示，在电流钳的交流输出端连接第一采集装置3，并在直流输出端连接第二采集装置5，第一采集装置3和第二采集装置5分别采集电流钳输出的交流电流信号和直流电流信号，并将该交流电流信号和直流电流信号应用于后续的电能质量监测中。从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果通过本申请，电流钳的电流感应装置的铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，使得当测量本体穿过该铁芯的空腔时产生电磁感应，使得电流感应装置通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号，然后直流分量分离装置将该接地电流信号进行直流和交流分量的分离，获取并输出直流分量信号和交流分量信号，解决了现有技术中无法同时测量大型变压器中心点接地钢板的交流和直流分量，从而无法依据变压器中心点接地的交流和直流分量进行变压器直流偏磁的研究的问题，实现了对变压器中心点接地电流的交流电流信号和直流电流信号的同步测量，从而可以根据变压器中心点接地电流中交直流的同步测量数据进行变压器中心点接地直流偏磁的研究和电能质量的监测。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电流钳，其特征在于，包括电流感应装置，包括铁芯，所述铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，当所述测量本体穿过所述空腔时产生电磁感应，所述电流感应装置通过所述电磁感应获取所述测量本体中的接地电流信号；直流分量分离装置，与所述电流感应装置连接，用于将所述接地电流信号进行交流和直流电流分离，以获取并输出直流分量信号和交流分量信号。
2.根据权利要求I所述的电流钳，其特征在于，所述电流感应装置包括缠绕在所述铁芯上的铁芯绕组，其中，所述铁芯包括第一子铁芯和第二子铁芯，其中，所述第一子铁芯的一端为封闭端，另一端为开口端，所述第一子铁芯的开口端与第二子铁芯连接，以在所述铁芯的内部形成所述空腔，其中，所述空腔为矩形空腔；所述铁芯绕组缠绕在所述第一子铁芯上。
3.根据权利要求2所述的电流钳，其特征在于，所述直流分量分离装置包括直流分量分离电路，与所述铁芯绕组的第一输出端连接，用于对所述铁芯绕组的第一输出端输出的接地电流信号进行电流分离，以获取直流分量信号；直流输出端，与所述直流分量分离电路连接，用于输出所述直流分量信号； 交流输出端，与所述铁芯绕组的第二输出端连接，用于输出所述接地电流信号。
4.根据权利要求3所述的电流钳，其特征在于，所述直流分量分离装置包括电流供电电路，与所述直流分量分离电路连接，用于为所述直流分量分离子电路提供电能。
5.根据权利要求2所述的电流钳，其特征在于，所述第一子铁芯的开口端包括第一子开口端和第二子开口端，其中，所述第一子开口端通过铰接件与所述第二子铁芯的第一端连接，在所述第一子铁芯与所述第二子铁芯扣合的状态下，所述第二子开口端与所述第二子铁芯的第二端连接，所述第一子铁芯与所述第二子铁芯扣合连接形成所述铁芯。
6.根据权利要求5所述的电流钳，其特征在于，所述铰接件包括弹性锁紧机构。
7.根据权利要求2所述的电流钳，其特征在于，在所述第一子铁芯的封闭端的外侧安装有手柄，所述直流分量分离装置安装在所述手柄的内部。
8.根据权利要求I所述的电流钳，其特征在于，在所述电流感应装置的外部包裹绝缘材料。
9.一种电能质量监测装置，其特征在于，包括权利要求I至8中任意一项所述的电流钳。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电能质量监测装置还包括第一采集装置，与所述电流钳的交流输出端连接，用于采集交流电流信号；第二采集装置，与所述电流钳的直流输出端连接，用于采集直流电流信号。
全文摘要
本发明公开了一种电流钳及电能质量监测装置。其中，该电流钳包括电流感应装置，包括铁芯，铁芯具有与测量本体相匹配的空腔，当测量本体穿过空腔时产生电磁感应，电流感应装置通过电磁感应获取测量本体中的接地电流信号；直流分量分离装置，与电流感应装置连接，用于将接地电流信号进行交流和直流电流分离，以获取并输出直流分量信号和交流分量信号。通过本发明，实现了对变压器中心点接地电流的交流电流信号和直流电流信号的同步测量，从而可以根据变压器中心点接地电流中交直流的同步测量数据进行变压器中心点接地直流偏磁的研究和电能质量的监测。
文档编号G01R31/00GK102981035SQ20121052353
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者黄永宁, 张爽, 张展, 樊益平, 张春宁, 焦龙 申请人:宁夏电力公司电力科学研究院, 北京一同宇科技发展有限公司, 国家电网公司