一种带电状态下可更换的低压电流互感器的制作方法

本实用新型涉及电气设备设计领域，具体地说，涉及一种带电状态下可更换的低压电流互感器。

背景技术：

随着电力系统的快速发展，在电力系统中，连接一次系统和二次系统的过程中经常使用到低压电流互感器。低压电流互感器可以为电力系统的计量和继电保护提供准确和标准的信息。低压电流互感器在配电柜和开关柜的保护系统中，是必不可少的元器件。带有低压电流互感器的绝缘开关柜(GIS)由于占地面积小，体积较小，方便灵活，绝缘等级高等优点，被广泛应用于电力系统中。

现实生活中，由于公、专变压器及小区公用配变负荷季节性的突变和互感器使用年限的到期，互感器及互感器故障、烧毁等原因导致线损失真、电量损失，电流互感器的更换需经停电。更换电流互感器的作业降低了供电的可靠性和用电的连续性，会引发客户不满投诉，同时也减少了相应售电量。

目前国内还没有一种可带电更换的低压电流互感器，导致每次更换低压电流互感器都会影响负荷的稳定供电。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型采用交流接触式电磁继电器、三相电流型AC/DC/AC电路、DSP芯片等设备进行新的电路及其相关控制设计，提供一种带电状态下可更换的低压电流互感器及其带电更换方法，实现了低压电流互感器在带电状态下的可更换，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种带电状态下可更换的低压电流互感器，所述低压电流互感器包括一次线圈、二次线圈、电磁铁芯、显示仪表、三相电流型AC/DC/AC电路和PWM控制芯片；其中，二次线圈的三相线路依次拆绕在电磁铁芯的副边；且二次线圈的三相出线端a3、b3、c3依次与显示仪表连接端口A、B、C电连接，用于显示电流数据；一次线圈的三相线路依次缠绕在电磁铁芯的原边，且一次线圈引出六个连接引脚a1、a2、b1、b2、c1、c2；所述引脚a1、a2、b1、b2、c1、c2分别各接出一主线接头和由主线接头引出的副线接头，所述引脚a1和a2的主线接头连接到A相线路，所述引脚b1和b2的主线接头连接到B相线路，所述引脚c1和c2的主线接头连接到C相线路，用于构成所述低压电流互感器的电流回路；所述引脚a1、b1、c1的副线接头依次与三相电流型AC/DC/AC电路的三个正引脚f1、f2、f3电连接，所述引脚a2、b2、c2的副线接头依次与三相电流型AC/DC/AC电路的三个负引脚f4、f5、f6电连接，三相电流型AC/DC/AC电路的十二个控制引脚与PWM控制芯片的十二个触发引脚对应电连接，用于构成更换所述低压电流互感器的负荷转移回路。

通过上述技术方案，PWM控制芯片控制导通三相电流型AC/DC/AC电路，使得三相电流型AC/DC/AC电路与所述低压电流互感器并联，并作为负荷转移电路，实现了负载不断电；PWM控制芯片控制三相电流型AC/DC/AC电路以改变经过三相电流型AC/DC/AC电路的电流，并且在显示仪表上显示的低压电流互感器通过的电流数据在安全范围内，更换低压电流互感器，以保证在带电作业的情况下更安全。

作为对本实用新型所述的低压电流互感器的进一步说明，优选地，所述低压电流互感器还包括第一交流电磁继电器、第二交流电磁继电器和交流继电器控制器；其中，第一交流电磁继电器的三个常闭触点d1、d2、d3依次电连接在所述主线接头与所述引脚a1、b1、c1之间，第一交流电磁继电器的三个常开触点d4、d5、d6依次电连接在所述副线接头与所述正引脚f1、f2、f3之间；第二交流电磁继电器的三个常闭触点e1、e2、e3依次电连接在所述主线接头与所述引脚a2、b2、c2之间，第二交流电磁继电器的三个常开触点e4、e5、e6依次电连接在所述副线接头与所述负引脚f4、f5、f6之间；交流继电器控制器分别与第一交流电磁继电器和第二交流电磁继电器电连接。

通过上述技术方案，采用第一交流电磁继电器和第二交流电磁继电器导通低压电流互感器并断开三相电流型AC/DC/AC电路，以避免电量损失；在需要更换低压电流互感器时，通过交流继电器控制器控制，导通三相电流型AC/DC/AC电路并断开低压电流互感器，实现了通过低压电流互感器的电流更小，更大程度地保证了操作人员的人身安全。

作为对本实用新型所述的低压电流互感器的进一步说明，优选地，主线接头和副线接头均为双向插接头，所述双向插接头外部由绝缘材料制成。

通过上述技术方案，在更换低压电流互感器时，只需将旧低压电流互感器的接线端拔出，主线接头依然接在电源端，此时不影响副线接头和三相电流型AC/DC/AC电路导通，无需断电更换。

作为对本实用新型所述的低压电流互感器的进一步说明，优选地，三相电流型AC/DC/AC电路包括IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7、IGBT8、IGBT9、IGBT10、IGBT11、IGBT12、滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4、滤波电容C5和滤波电容C6；其中，IGBT1的1脚、IGBT2的1脚和IGBT3的1脚电连接于正引脚g+；IGBT1的2脚与IGBT4的1脚电连接且引出所述正引脚f1，IGBT2的2脚与IGBT5的1脚电连接且引出所述正引脚f2，IGBT3的2脚与IGBT6的1脚电连接且引出所述正引脚f3；IGBT4的2脚、IGBT5的2脚和IGBT6的2脚电连接于负引脚g-，用于构成将输入的交流电转换为直流电的AC/DC转换电路；IGBT7的1脚、IGBT8的1脚、IGBT9的1脚电连接于正引脚h+，所述正引脚h+与所述正引脚g+电连接；IGBT7的2脚与IGBT10的1脚电连接且引出所述负引脚f4，IGBT8的2脚与IGBT11的1脚电连接且引出所述负引脚f5，IGBT9的2脚与IGBT12的1脚电连接且引出所述负引脚f6；IGBT10的2脚、IGBT11的2脚和IGBT12的2脚电连接于负引脚h-，所述负引脚h-与所述负引脚g-电连接，用于构成将直流电转换为输出的交流电的DC/AC转换电路；滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3分别以并联形式连接在所述正引脚f1、f2、f3的线路上；滤波电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6分别以并联形式连接在所述负引脚f4、f5、f6的线路上。

通过上述技术方案，利用12个IGBT组成的三相电流型AC/DC/AC电路，以符合与PWM控制芯片12个控制引脚匹配连接，既保证了电流原样输出，也适用于接入到高压的供电线路中。

作为对本实用新型所述的低压电流互感器的进一步说明，优选地，PWM控制芯片采用TMS320系列的DSP芯片。

通过上述技术方案，采用DSP芯片产生PWM信号控制三相电流型AC/DC/AC电路的通断，更快速可靠，控制方便。

作为对本实用新型所述的低压电流互感器的进一步说明，优选地，第一交流电磁继电器与第二交流电磁继电器为交流接触式继电器，所述交流接触式继电器的交流赫兹为50Hz，额定绝缘电压为690V，额定工作电压至380V。

通过上述技术方案，采用接触式继电器实现低压电流互感器与供电线路的导通和断开，实现简单。

为了实现另一目的，本实用新型还提供了一种所述的低压电流互感器的带电更换方法，所述带电更换方法包括如下步骤：1)当显示仪表显示副边电流异样，PWM控制芯片工作，产生PWM控制信号；2)所述PWM控制信号输入到三相电流型AC/DC/AC电路的十二个控制引脚，并导通三相电流型AC/DC/AC电路；或者，3)交流继电器控制器工作，控制第一交流电磁继电器的常闭触点d1、d2、d3断开，常开触点d4、d5、d6关闭，同时控制第二交流电磁继电器的常闭触点e1、e2、e3断开，常开触点e4、e5、e6关闭，以使所述负荷转移回路导通，所述低压电流互感器的电流回路断开；4)PWM控制芯片控制三相电流型AC/DC/AC电路中通过的电流增加，并查看显示仪表确定通过低压电流互感器的电流大小；5)显示仪表显示的电流数据在安全范围内，将旧的低压电流互感器由主线接头处拔出，并插入新的低压电流互感器。

本实用新型的有益效果如下：

1)本实用新型采用三相电流型AC/DC/AC电路并联到低压电流互感器的供电线路中作为负荷转移电路，通过PWM控制芯片控制导通三相电流型AC/DC/AC电路，以及控制通过三相电流型AC/DC/AC电路的电流大小，以起到分流的作用，实现了在带电作业的情况下，更换低压电流互感器更安全，负载不断电，不影响供电系统正常使用；

2)本实用新型进一步地采用第一交流电磁继电器和第二交流电磁继电器导通低压电流互感器并断开三相电流型AC/DC/AC电路，以避免电量损失；而在需要更换低压电流互感器时，通过交流继电器控制器控制，导通三相电流型AC/DC/AC电路并断开低压电流互感器，实现了通过低压电流互感器的电流更小，更大程度地保证了操作人员的人身安全；

3)本实用新型进一步地利用12个IGBT组成的三相电流型AC/DC/AC电路，以符合与PWM控制芯片12个控制引脚匹配连接，既保证了电流原样输出，也适用于接入到高压的供电线路中；

4)本实用新型的带电更换方法，通过PWM控制芯片控制三相电流型AC/DC/AC电路导通和通过电流增加，以减少通过低压电流互感器的电流，以实现在负载不断电的情况下，借助显示仪表带电更换低压电流互感器。

附图说明

图1为本实用新型的低压电流互感器的电路结构图；

图2为本实用新型的带有继电器的交流继电器控制器的电路结构图；

图3为本实用新型的三相电流型AC/DC/AC电路的电路结构图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，图1为本实用新型的低压电流互感器的电路结构图；所述低压电流互感器包括一次线圈1、二次线圈2、电磁铁芯3、显示仪表4、三相电流型AC/DC/AC电路8和PWM控制芯片9。

二次线圈2的三相线路依次拆绕在电磁铁芯3的副边；且二次线圈2的三相出线端a3、b3、c3依次与显示仪表4连接端口A、B、C电连接，用于显示电流数据，通过电流数据可以判断是否需要更换低压电流互感，在要更换低压电流互感时，还可以通过显示仪表确定电流数据是否在安全范围内，这样在更换低压电流互感时可以保证操作人员的人身安全。

一次线圈1的三相线路依次缠绕在电磁铁芯3的原边，且一次线圈1引出六个连接引脚a1、a2、b1、b2、c1、c2；所述引脚a1、a2、b1、b2、c1、c2分别各接出一主线接头11和由主线接头11引出的副线接头12，所述引脚a1和a2的主线接头连接到A相线路，所述引脚b1和b2的主线接头连接到B相线路，所述引脚c1和c2的主线接头连接到C相线路，用于构成所述低压电流互感器的电流回路；所述引脚a1、b1、c1的副线接头依次与三相电流型AC/DC/AC电路8的三个正引脚f1、f2、f3电连接，所述引脚a2、b2、c2的副线接头依次与三相电流型AC/DC/AC电路8的三个负引脚f4、f5、f6电连接，用于构成更换所述低压电流互感器的负荷转移回路，有分流的作用，更换所述低压电流互感器更安全。

三相电流型AC/DC/AC电路8的十二个控制引脚与PWM控制芯片9的十二个触发引脚对应电连接，PWM控制芯片采用TMS320系列的DSP芯片，采用DSP芯片产生PWM信号控制三相电流型AC/DC/AC电路的通断，更快速可靠，控制方便；通过PWM控制芯片控制三相电流型AC/DC/AC电路的导通和断开，以保证在低压电流互感器正常使用时，三相电流型AC/DC/AC电路不损耗电量，在更换低压电流互感器时，三相电流型AC/DC/AC电路8并联地接入低压电流互感器的电流回路，实现了负载不断电；此时，PWM控制芯片控制三相电流型AC/DC/AC电路以增加经过三相电流型AC/DC/AC电路的电流，减小经过低压电流互感器的电流，并且查看显示仪表上显示的低压电流互感器通过的电流数据，在电流数据处在安全范围内时，进行更换低压电流互感器操作，以实现在带电作业的情况下安全地更换低压电流互感器。

由此可见，本实用新型的低压电流互感器利用三相电流型AC/DC/AC电路和DSP芯片实现低压电流互感器在带电状态下的可更换。所述带电更换方法的步骤如下。

首先，当显示仪表显示副边电流异样，PWM控制芯片工作，产生PWM控制信号。

其次，所述PWM控制信号输入到三相电流型AC/DC/AC电路的十二个控制引脚，并导通三相电流型AC/DC/AC电路。

再次，PWM控制芯片控制三相电流型AC/DC/AC电路中通过的电流增加，并查看显示仪表确定通过低压电流互感器的电流大小。

最后，显示仪表显示的电流数据在安全范围内，将旧的低压电流互感器由主线接头处拔出，并插入新的低压电流互感器。

其中，主线接头和副线接头均为双向插接头，所述双向插接头外部由绝缘材料制成，在更换低压电流互感器时，只需将旧低压电流互感器的接线端拔出，主线接头依然接在电源端，此时不影响副线接头和三相电流型AC/DC/AC电路导通，无需断电更换；另外，三相电流型AC/DC/AC电路也可以由副线接头处拔出，再用于其他的低压电流互感器上，不用在每一个低压电流互感器都配有三相电流型AC/DC/AC电路，节省制作预算。

请参看图3，图3为本实用新型的三相电流型AC/DC/AC电路的电路结构图；利用12个IGBT组成的三相电流型AC/DC/AC电路，以符合与PWM控制芯片12个控制引脚匹配连接。

具体地，IGBT1的1脚、IGBT2的1脚和IGBT3的1脚电连接于正引脚g+；IGBT1的2脚与IGBT4的1脚电连接且引出所述正引脚f1，IGBT2的2脚与IGBT5的1脚电连接且引出所述正引脚f2，IGBT3的2脚与IGBT6的1脚电连接且引出所述正引脚f3；IGBT4的2脚、IGBT5的2脚和IGBT6的2脚电连接于负引脚g-，用于构成将输入的交流电转换为直流电的AC/DC转换电路；IGBT7的1脚、IGBT8的1脚、IGBT9的1脚电连接于正引脚h+，所述正引脚h+与所述正引脚g+电连接；IGBT7的2脚与IGBT10的1脚电连接且引出所述负引脚f4，IGBT8的2脚与IGBT11的1脚电连接且引出所述负引脚f5，IGBT9的2脚与IGBT12的1脚电连接且引出所述负引脚f6；IGBT10的2脚、IGBT11的2脚和IGBT12的2脚电连接于负引脚h-，所述负引脚h-与所述负引脚g-电连接，用于构成将直流电转换为输出的交流电的DC/AC转换电路，保证了交流电流原样输出。

为了滤除交流电转换过程中产生的高次谐波，引脚f1、f2、f3、f4、f5、f6的线路上各连接一滤波电容，滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6以并联形式连接线路上。

实施例2

如图2所示，图2为本实用新型的带有继电器的交流继电器控制器的电路结构图；所述低压电流互感器在一次线圈1、二次线圈2、电磁铁芯3、显示仪表4、三相电流型AC/DC/AC电路8和PWM控制芯片9的连接电路基础上，还包括第一交流电磁继电器5、第二交流电磁继电器6和交流继电器控制器7。设置交流电磁继电器，以保证在更换低压电流互感器时，完全断开电流回路而接通负荷转移回路，实现了更换低压电流互感器更安全。选用交流接触式继电器作为第一交流电磁继电器和第二交流电磁继电器，所述交流接触式继电器的交流赫兹为50Hz，额定绝缘电压为690V，额定工作电压至380V。

具体地，接入双位置继电器控制主线接头和副线接头的导通和断开，将第一交流电磁继电器5的三个常闭触点d1、d2、d3依次电连接在所述主线接头与所述引脚a1、b1、c1之间，第一交流电磁继电器5的三个常开触点d4、d5、d6依次电连接在所述副线接头与所述正引脚f1、f2、f3之间；第二交流电磁继电器6的三个常闭触点e1、e2、e3依次电连接在所述主线接头与所述引脚a2、b2、c2之间，第二交流电磁继电器6的三个常开触点e4、e5、e6依次电连接在所述副线接头与所述负引脚f4、f5、f6之间；此时，低压电流互感器的电流回路是导通的，负荷转移回路完全断开，三相电流型AC/DC/AC电路8无电流通过，不影响低压电流互感器的使用，也不消耗电量。

将第一交流电磁继电器5和第二交流电磁继电器6均连接在交流继电器控制器7上，利用交流继电器控制器7控制第一交流电磁继电器5和第二交流电磁继电器6，在更换低压电流互感器时，使得三个常闭触点d1、d2、d3断开，常开触点d4、d5、d6导通，这样负荷转移回路并联到低压电流互感器的电流回路中，实现了负载不断电，而低压电流互感器与电源断开连接，可以安全地更换低压电流互感器。

由此可见，本实用新型的低压电流互感器利用采用第一交流电磁继电器和第二交流电磁继电器导通低压电流互感器并断开三相电流型AC/DC/AC电路，以避免电量损失；而在需要更换低压电流互感器时，通过交流继电器控制器控制，导通三相电流型AC/DC/AC电路并断开低压电流互感器，实现了通过低压电流互感器的电流更小，更大程度地保证了操作人员的人身安全，其带电更换方法为：

首先，当显示仪表显示副边电流异样，PWM控制芯片工作，产生PWM控制信号。

其次，交流继电器控制器工作，控制第一交流电磁继电器的常闭触点d1、d2、d3断开，常开触点d4、d5、d6关闭，同时控制第二交流电磁继电器的常闭触点e1、e2、e3断开，常开触点e4、e5、e6关闭，以使所述负荷转移回路导通，所述低压电流互感器的电流回路断开。

再次，PWM控制芯片控制三相电流型AC/DC/AC电路中通过的电流增加，并查看显示仪表确定通过低压电流互感器的电流大小。

最后，显示仪表显示的电流数据在安全范围内，将旧的低压电流互感器由主线接头处拔出，并插入新的低压电流互感器。

其中，主线接头和副线接头仍为双向插接头，所述双向插接头外部由绝缘材料制成，在更换低压电流互感器时，只需将旧低压电流互感器的接线端拔出，主线接头依然接在电源端，此时不影响副线接头和三相电流型AC/DC/AC电路导通，无需断电更换

需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。