一种带预警功能的在线监测电流互感器在电力安全监控领域的应用
时间：2023-03-11 11:00:05 来源：千叶帆 本文已影响人
广西电网有限责任公司柳州供电局 谭华章 胡竞湘
随着社会经济的发展，配电网不停电运行技术得到了迅速的发展和广泛应用，以旁道设备为主的不停电工程也得到了广泛的应用。提高配电网停电运行技术，提高配电网停电运行的安全性和效率，开展能够进行智能监控的新型侧路操纵装置技术的研发成为当务之急。
在现有专利文件中，除了开放式剩余电流传感器外，电流互感器还包括固定板、上固定柱、下固定柱、上固定螺钉和下固定螺钉等。剩余电流传感器的空芯可以轻松快速地打开，如果是被测导线，则被测导线可以直接进入环形变压器，连接电源外壳，正常操作剩余电流传感器。通过上述方案，在试验线路上设置多个剩余电流传感器间隔，通过人员检查、巡逻测量是否存在安全风险。因不是实时的，并不能迅速找到故障位置，所以需要大量人力。因此，有必要提供具有警报功能的在线监测电流传感器。本文解决了现有侧路系统设备不具备电流检测功能的问题，使操作员无法快速找到故障位置。
电流互感器基本原理是从电磁感应原理中开发出来的，由闭合的铁心及绕组构成的。在设备运转接近短路时，可以将一次高压的大电流按照设定好的数值转成低压小电流，然后给二次仪表，继电保护提供能量进行测量[1]。电流互感器传感元件既能够选择光学传感器器件，也可选择空心输入线圈或低功率的铁心线圈。这种装置不但能够完成高低压侧的电气隔离，而且还会产生很大的抗电磁干扰。而二次变换器的主要任务是把光信息转换成和被测量电流电压大小成比率的消息，产生和放大的、能够用来通信的数字信号，并提供保护和检测之用。修理请求（MR）则是表明装置必须修理时的必要讯息。二次电源是指二次转换器的供电（可能与一个开关电源合流，或与其他互感器的电源合并）。
现阶段，我国电流互感器发展中存在的问题主要有以下几点：
第一，由于电流互感器绝缘隔离部分厚薄相对较大，有的绝缘隔离层上也有小皱褶，所以真空处理效果较差，空气浸渍也不能完全产生含空气的真空腔，导致局部放电。
第二，电容屏的规格与配置不满足市场需求。如由于电容的极板光滑平整度较低，且电容屏放置过少，电容损坏或错位，从而损害了电流互感器的均电压功能。所以，当在电流互感器的固体上绝缘的电场技术强度超过规定值后，就可能产生强烈的放电性。
第三，由于绝缘材质的不清洁性或含水率偏高，电流互感器表面上或许会出现沿面的放电电流。在端子引线沿焊盘表面放电时，此类情形比较普遍。
第四，由于电子式电流互感器的金属部分有浮动电位，接线容易松动，从而产生火花现象放电。因此，若初级绕组的支撑螺栓松开，就会引起端极屏蔽导线的接触，初级绕组屏蔽铝箔电位悬空，或连接错误，又或者断开，从而导致电流互感器出现故障。
第五，电流互感器的阻力增加和内部过热故障通常是由端屏连接螺栓松动、丝锥固定螺栓松动以及连接螺母、螺栓、夹板松开等所造成的。另外，若现场维修或处理方式不当也应引起重视。
2.1 电流互感器原理
电流互感器在电力系统设备中起着非常重要的作用，其可将电流转换为次级电流以测量、保护或控制仪表。电流传感器工作可靠性直接关系到电网的安全稳定工作，目前动力电网广泛使用电流互感器，这种装置主要使用10kV油浸式电流变压器。若改设备发生故障，液体绝缘介质会引起设备爆炸和火灾，严重危害电网的安全稳定工作。
在电力系统中，电流互感器发挥着关键作用，其可以对电网系统的电流信号进行直接转换，将大电流信号转为标准的小电流信号（1A或5A)，这对电力系统有着较好的保护作用。当前，随着科技的快速发展，纳米材料的出现引起了人们的兴趣。与传统铁材料相比，纳米合金芯有着较好优势，即较高的相对磁导率、较低的黏合力、较小的自损耗等，这些优势可延长电流互感器的使用寿命。
电流传感器是通常使用的电流转换设备，其中以特定比例将电流转换成小电流是用于收集输出参数的电力系统的重要设备，并且是用于输出控制、输出测量和继电器保护装置的重要信号源。变压器的精度影响保护器件的测量精度和性能。传统电流传感器的设计基于工作频率。电流传感器的频率特性可以在高频信号下变化。当信号频率超过电流传感器的频率范围时，二次电流波形是不现实的，对测量结果有较大影响。严重时，应拒绝继电保护装置的动作，因此拒绝动作或引起错误。在测量电路中，变压器的次级侧环与测量电路串联，次级侧线圈与测量电路连接。
2.2 在线监测电流互感器的内部结构
本发明的在线监测电流互感器具有较好的报警功能，具体内容如下：
第一，变压器主体主要由底座和分解罩组成。底座底面有橡胶垫，底座另一侧有连接块，两块上有连接孔。底座和盖子通过圆形块连接，两个圆形块和孔会聚在中心轴上[2]。圆形设置在环形块的端部，环形块的油漆端与两根电线电连接。
第二，警报单元。主要由电流检测模块、微处理器和安装在盖子上的警报模块组成。警报单元带有静音按钮的蜂鸣器，用于关闭警报声音。警报单元还包括设置在盖子上的显示模块和存储模块，两者都由微处理器和电力连接。微处理器分别将电流检测模块和警报模块连接起来。其中，连接电流检测模块和漆环线路电。通过电流检测模块检测漆环承受的电流负载，用于微处理器控制报警模块[3]。
第三，支架的右侧连接到铰链。支架另一侧通过挂钩板安装，支架另一侧安装与挂钩板一致的限位块。
第四，在封装顶部安装装载插槽。能量存储装置、微处理器以及显示模块安装在安装盒中。报警模块固定在安装插槽一侧的头罩上部。安装插槽的入口固定盖封装在安装有能量存储模块、微处理器及显示模块的插槽中，并插入玻璃镜头。
下文结合附件来具体讲述本发明的优选适用例，简单阐述本发明的基本原则以及本发明的适用范围。
本发明提供了一种具有报警功能的在线监测电流互感器。包括变压器主体和报警第单元，报警单元安装在变压器主体上，通过报警第单元测量电路是否出现故障，并将故障信号发送给操作人员，以避免安全事故。具体来讲，变压器主体包括连接到机座和两个环机座的可拆卸挡板，在机座和挡板之间形成，连接孔和环形螺钉，连接到两个连接部件（如图1所示）。
图1 电流互感器正面图
在本具体实施例中，底座和挡板的另一侧用铰链连接，连接环安装在挡板的另一侧，底座的另一侧安装与连接环兼容的定位限制装置块。挡板安装在顶部，安装板和带有玻璃透镜的盖子上。需要注意的是，当气座固定在挡板上时，两个半圆环块处的连接垫相互接触，使两条漆包线连接在一起[4]。为了便于电流传感器饱和体的组装，在底座的下方安装连接块，在第二连接块上安装连接孔。传感器体与螺钉匹配，可以固定，并在底座的下面贴上橡胶垫（如图2所示）。
图2 电流互感器整体图
另外，警报第单元检测漆包线承受的电流负载，具体来讲，在警报系统中，是蜂鸣器，蜂鸣器是关闭警报信号的噪音抑制按钮。当然，警报模块可能是警告灯，警告灯的颜色取决于当前负载大小[5]（如图3、4所示）。
图3 半圆环形
图4 电流互感器侧面图
基于上述方案，警告第二单元包括安装在安装插槽中的显示模块和存储模块，存储模块包括连接到微处理器的。具体来讲，存储模块、微处理器、显示模块从安装插槽按从下到上的顺序排列，警告模块固定在安装插槽一侧的覆盖件上方。存储模块、微处理器和显示模块用安装版密封。
本发明是一个带警示功能的现场测试式电压互感器，通过将电压测量模组、微处理器和警示模组安装在揭棋上，微处理器部分和电流测量模组、警示模组的电性联接，并利用电压检验功能测量漆包线卷导线上所接受的电压负载，供于微处理器控制警示模块进行报警，作业人员可根据警示模块发出的报警信号快速确定故障的位置，对故障位置进行检修，避免出现安全事故。
上述规定，仅是对本发明较佳的措施办法，而对本发明的保护范围也并不仅限于如此，凡是熟悉本技术范畴的科技人员，在本发明所揭露的技术范畴内，能轻松做到的变更或更新技术，均应当包括在本发明的保护范围之中。
通过对本发明分析可得知，由于绝缘问题发展中总有一定的潜伏时期，停电例检试验期一般较长，且持续时间也较为稳定，因此无法及时发现设备的早期缺陷，而应用在线测试技术可以做到及时、精确地反映电气设备内的绝缘情况，为安全工作提供了可靠保证。
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