風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，屬于風(fēng)電場計量互感器【技術(shù)領(lǐng)域】；解決的技術(shù)問題是：提供一種方便風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量的電流互感器；采用的技術(shù)方案是：風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，包括：一次繞組電路和二次繞組電路，所述二次繞組電路包括：信號執(zhí)行回路、信號采集回路、信號轉(zhuǎn)換回路和過載保護回路，二次繞組電路中包含有：中間繼電器ZJ1、ZJ2、ZJ3，過載電流繼電器LJ1、逆功率繼電器NGJ1、斷電延時時間繼電器SJ1、通電延時時間繼電器SJ2、通電延時時間繼電器SJ3、保護停止按鈕SB1和電鈴D1；本發(fā)明適用于電力部門。
【專利說明】風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，屬于風(fēng)電場計量互感器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電網(wǎng)正迎來大規(guī)模風(fēng)電場接入系統(tǒng)的高潮，風(fēng)力發(fā)電作為一種新型清潔能源，對于改善能源結(jié)構(gòu)具有重要意義，但風(fēng)力發(fā)電由于其出力與自然風(fēng)力大小密切相關(guān)，具有很大的不確定性，對電網(wǎng)運行管理提出了很高的要求。
[0003]從用電營銷的角度來說，風(fēng)電場的下網(wǎng)電量計量成為亟待解決的重要問題之一，其突出表現(xiàn)為:由于風(fēng)電場主接線設(shè)計及運行所獨有的特點，風(fēng)電場關(guān)口點計量裝置的配置是按照上網(wǎng)電量及上網(wǎng)功率傳輸?shù)男枰O(shè)置的，風(fēng)電場上網(wǎng)電流很大，需要配置較大變比的電流互感器計量上網(wǎng)電量；下網(wǎng)時，負荷及對應(yīng)電流僅為上網(wǎng)平均電流的幾十分之一，以裝機10萬千瓦規(guī)模的風(fēng)電場為例，上網(wǎng)最大功率可達到10萬千瓦，而下網(wǎng)功率最大僅為3000多千瓦，造成下網(wǎng)運行時，電流互感器工作在極小電流的非線性區(qū)域，計量誤差很大，因此，設(shè)法解決風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量失 準的問題變得十分突出與緊迫。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題是:提供一種方便風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量的電流互感器。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，包括:一次繞組電路和二次繞組電路，所述二次繞組電路包括:信號執(zhí)行回路、信號采集回路、信號轉(zhuǎn)換回路和過載保護回路，二次繞組電路中包含有:中間繼電器ZJ1、ZJ2、ZJ3，過載電流繼電器LJ1、逆功率繼電器NGJ1、斷電延時時間繼電器SJ1、通電延時時間繼電器SJ2、通電延時時間繼電器SJ3、保護停止按鈕SBl和電鈴Dl，其中:
所述中間繼電器ZJl的線圈為ZJl.1，其常開觸點為ZJl.2 ；
所述中間繼電器ZJ2的線圈為ZJ2.1，其常閉觸點為ZJ2.2 ；
所述中間繼電器ZJ3的線圈為ZJ3.1，其常開觸點有兩個，分別為ZJ3.2和ZJ3.3 ； 所述過載電流繼電器LJl的線圈為LJl.1，其常開觸點為LJl.2 ；
所述逆功率繼電器NGJl的常開觸點為NGJ1.1 ；
所述斷電延時時間繼電器SJl的線圈為SJl.1，其常開觸點為SJl.2 ；
所述通電延時時間繼電器SJ2的線圈為SJ2.1，其常開觸點為SJ2.2 ；
所述通電延時時間繼電器SJ3的線圈為SJ3.1，其常開觸點為SJ3.2 ；
所述信號執(zhí)行回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述工作繞組的一端依次串接中間繼電器ZJl的常開觸點ZJl.2和過載電流繼電器LJl的線圈LJl.1后與電能表Al的一端相連，所述工作繞組的另一端并接磁勢平衡繞組的一端后與上述電能表Al的另一端相連；所述中間繼電器ZJ2的常閉觸點ZJ2.2和中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.2分別并接在磁勢平衡繞組的兩端;
所述信號采集回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1的一端與低壓交流電源一端相連，逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1的另一端串接斷電延時時間繼電器SJl的線圈SJl.1和通電延時時間繼電器SJ2的線圈SJ2.1后與低壓交流電源的另一端相連，所述逆功率繼電器NGJl的輸入端串接在測量用電流互感器的二次回路中；所述信號轉(zhuǎn)換回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述中間繼電器ZJl的線圈ZJl.1和中間繼電器ZJ2的線圈ZJ2.1分別并接在低壓交流電源的兩端，所述斷電延時時間繼電器SJl的常開觸點SJl.2串接在中間繼電器ZJl的線圈ZJl.1的電路中，所述通電延時時間繼電器SJ2的常開觸點SJ2.2串接在中間繼電器ZJ2的線圈ZJ2.1的電路中；
所述過載保護回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述過載電流繼電器LJl的常開觸點LJl.2的一端并接保護停止按鈕SBl的一端后與低壓交流電源的正極相連，所述過載電流繼電器LJl的常開觸點LJl.2的另一端依次串接通電延時時間繼電器SJ3的線圈SJ3.1和電鈴Dl后與低壓交流電源的負極相連；所述保護停止按鈕SBl的另一端串接通電延時時間繼電器SJ3的常開觸點SJ3.2和中間繼電器ZJ3的線圈ZJ3.1后與低壓交流電源的負極相連，中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.3并接在通電延時時間繼電器SJ3的常開觸點SJ3.2的兩端。
[0006]所述斷電延時時間繼電器SJl和通電延時時間繼電器SJ2的延時時間均為0.5S。
[0007]所述通電延時時間繼電器SJ3的延時時間為2S。
[0008]所述低壓交流電源采用100V交流電源。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:
一、本發(fā)明不改變風(fēng)電場原有上網(wǎng)電量計量電路和互感器，即本發(fā)明采用獨立的鐵芯及線圈，不影響原有回路的正常運行，杜絕因結(jié)構(gòu)改變而引起原上網(wǎng)的計量誤差；
二、本發(fā)明設(shè)置獨立的下網(wǎng)計量用小變比電流互感器，其鐵芯及線圈獨立于原有互感器，方便安裝和實用，線路改造簡潔，安裝使用成本低；
三、本發(fā)明在潮流由上網(wǎng)轉(zhuǎn)為下網(wǎng)時，自動投入運行；當(dāng)潮流由下網(wǎng)轉(zhuǎn)為上網(wǎng)時，自動退出運行，并且具有故障報警功能，自動化程度高，實用性強；
四、本發(fā)明的誤差為0.2S級，符合計量規(guī)程中要求的安裝式電流互感器的最高精度，計量準確，為風(fēng)電場的電量計量提供了創(chuàng)新的計量方式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明:
圖1是風(fēng)電場并網(wǎng)電路結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2是本發(fā)明計量電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明中信號執(zhí)行回路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明中信號采集回路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明中信號轉(zhuǎn)換回路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明中過載保護回路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1為工作繞組、2為磁勢平衡繞組、3為測量用電流互感器、4為保護用電流互感器、5為上網(wǎng)計量用電流互感器?！揪唧w實施方式】
[0011]如圖1和圖2所示，風(fēng)電場的計量互感器設(shè)置在風(fēng)電場高壓母線與電網(wǎng)線路導(dǎo)線的連接端，所述風(fēng)電場的計量互感器包括有:測量用電流互感器3、保護用電流互感器4和上網(wǎng)計量用電流互感器5，本發(fā)明可切換變比電流互感器的一次側(cè)繞組電路與上述互感器串接一起，實際電網(wǎng)中，上述導(dǎo)線和互感器均為三組，由于三組設(shè)備均相同，本【具體實施方式】中，僅以任一相的一組設(shè)備來說明。
[0012]本發(fā)明風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，包括:一次繞組電路和二次繞組電路，所述二次繞組電路包括:信號執(zhí)行回路、信號采集回路、信號轉(zhuǎn)換回路和過載保護回路，二次繞組電路中包含有:中間繼電器zjl、ZJ2、ZJ3，過載電流繼電器LJ1、逆功率繼電器NGJ1、斷電延時時間繼電器SJ1、通電延時時間繼電器SJ2、通電延時時間繼電器SJ3、保護停止按鈕SBl和電鈴Dl，其中:
所述中間繼電器ZJl的線圈為ZJl.1，其常開觸點為ZJl.2 ；
所述中間繼電器ZJ2的線圈為ZJ2.1，其常閉觸點為ZJ2.2 ；
所述中間繼電器ZJ3的線圈為ZJ3.1，其常開觸點有兩個，分別為ZJ3.2和ZJ3.3 ； 所述過載電流繼電器LJl的線圈為LJl.1，其常開觸點為LJl.2 ；
所述逆功率繼電器NGJl的常開觸點為NGJ1.1 ；
所述斷電延時時間繼電器SJl的線圈為SJl.1，其常開觸點為SJl.2 ；
所述通電延時時間繼電器SJ2的線圈為SJ2.1，其常開觸點為SJ2.2 ；
所述通電延時時間繼電器SJ3的線圈為SJ3.1，其常開觸點為SJ3.2 ；
如圖3所示，所述信號執(zhí)行回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述工作繞組I的一端依次串接中間繼電器ZJl的常開觸點ZJl.2和過載電流繼電器LJl的線圈LJl.1后與電能表Al的一端相連，所述工作繞組I的另一端并接磁勢平衡繞組2的一端后與上述電能表Al的另一端相連；所述中間繼電器ZJ2的常閉觸點ZJ2.2和中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.2分別并接在磁勢平衡繞組2的兩端。
[0013]普通電流互感器一般設(shè)置一個二次線圈，本發(fā)明設(shè)置兩個二次線圈，如圖3所示，包括工作繞組I和磁勢平衡繞組2，當(dāng)系統(tǒng)功率流向為下網(wǎng)方向(電網(wǎng)流向風(fēng)電場)時，工作繞組I工作，其匝數(shù)及變比按照下網(wǎng)功率的大小來選擇，用來計量下網(wǎng)電量；當(dāng)系統(tǒng)功率流向為上網(wǎng)方向(風(fēng)電場流向電網(wǎng))時，磁勢平衡繞組2工作，其匝數(shù)及變比按照上網(wǎng)功率的大小來選擇。
[0014]圖1所示風(fēng)電場并網(wǎng)電路結(jié)構(gòu)示意圖中，假設(shè)風(fēng)電場裝機總?cè)萘繛?5萬千瓦，通過升壓變電站升壓為220千伏送入電網(wǎng)，風(fēng)電場與系統(tǒng)結(jié)算上、下網(wǎng)電量的關(guān)口計量點設(shè)置于風(fēng)電場并網(wǎng)線路風(fēng)電場一側(cè)出線處，電流互感器變比為300/1，關(guān)口計量點電流互感器一次繞組匝數(shù)為I匝，其上網(wǎng)電量計量用電流互感器變比為300/1，表示當(dāng)一次電流達到300A時，對應(yīng)的二次電流為IA ;此時，電流互感器二次繞組為300匝；本發(fā)明的工作繞組I變比選擇為30/1，對應(yīng)的二次繞組匝數(shù)為30匝，表示其一次額定工作電流為30A，這個電流的選擇適合于計量下網(wǎng)電量，當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)線路潮流為下網(wǎng)狀態(tài)時，工作繞組I中通過電流，起計量作用；磁勢平衡繞組2變比選擇為300/1，對應(yīng)的二次繞組匝數(shù)為300匝，當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)線路潮流為上網(wǎng)狀態(tài)時，磁勢平衡繞組2工作。
[0015]如圖4所示，所述信號采集回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1的一端與低壓交流電源一端相連，逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1的另一端串接斷電延時時間繼電器SJl的線圈SJl.1和通電延時時間繼電器SJ2的線圈SJ2.1后與低壓交流電源的另一端相連，所述逆功率繼電器NGJl的輸入端串接在測量用電流互感器3的二次回路中，逆功率繼電器NGJl的電源端與低壓交流電源相連，低壓交流電源輸入為交流100V，取自電壓互感器二次回路，如測量用電流互感器3為A相，則電壓輸入取Uab”，所述斷電延時時間繼電器SJl和通電延時時間繼電器SJ2的延時時間為0.5S。
[0016]風(fēng)電場并網(wǎng)線路測量用電流互感器3的二次回路中串聯(lián)接逆功率繼電器NGJl的輸入端，逆功率繼電器NGJl輸入電壓Uab、電流Ia兩個參數(shù)，逆功率繼電器NGJl根據(jù)這兩個相量之間的角度關(guān)系做出是否動作的判斷；當(dāng)電流Ia與Uab方向一致時，功率方向表現(xiàn)為上網(wǎng)，此時逆功率繼電器NGJl不動作，逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1處于打開狀態(tài)，當(dāng)電流Ia與Uab方向不一致時，功率方向表現(xiàn)為下網(wǎng)，逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1閉合，逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1的回路中串接斷電延時時間繼電器SJl的線圈SJl.1和通電延時時間繼電器SJ2的線圈SJ2.1，分別用來觸發(fā)圖5中的中間繼電器ZJl和中間繼電器ZJ2。
[0017]如圖5所示，所述信號轉(zhuǎn)換回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述中間繼電器ZJl的線圈ZJl.1和中間繼電器ZJ2的線圈ZJ2.1分別并接在低壓交流電源的兩端，所述斷電延時時間繼電器SJl的常開觸點SJl.2串接在中間繼電器ZJl的線圈ZJl.1的電路中，所述通電延時時間繼電器SJ2的常開觸點SJ2.2串接在中間繼電器ZJ2的線圈ZJ2.1的電路中。
[0018]如圖3、圖4、圖5所示，上述逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1接通后，斷電延時時間繼電器SJl的線圈SJl.1得電，斷電延時時間繼電器SJl的常開觸點SJl.2瞬時閉合，中間繼電器ZJl的線圈ZJl.1得電，其常開觸點ZJl.2閉合，工作繞組I回路接通，此時，工作繞組I尚未進入正常計量狀態(tài)，需等待中間繼電器ZJ2的常閉觸點ZJ2.2在0.5S后延時斷開，當(dāng)中間繼電器ZJ2的常閉觸點ZJ2.2延時斷開后，工作繞組I結(jié)束切換狀態(tài)，進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。
[0019]當(dāng)功率方向由下網(wǎng)轉(zhuǎn)為上網(wǎng)發(fā)生變化時，逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1打開，此時，通電延時時間繼電器SJ2的線圈SJ2.1失電，中間繼電器ZJ2的常閉觸點ZJ2.2閉合，磁勢平衡繞組2接通；0.5S延時后，斷電延時繼電器SJl的常開觸點SJl.2打開，中間繼電器ZJl的常開觸點ZJl.2打開，工作繞組I隨即斷開，此時，磁勢平衡繞組2中通過電流，工作繞組I中沒有電流。
[0020]如圖6所示，所述過載保護回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述過載電流繼電器LJl的常開觸點LJl.2的一端并接保護停止按鈕SBl的一端后與低壓交流電源的正極相連，所述過載電流繼電器LJl的常開觸點LJl.2的另一端依次串接通電延時時間繼電器SJ3的線圈SJ3.1和電鈴Dl后與低壓交流電源的負極相連；所述保護停止按鈕SBl的另一端串接通電延時時間繼電器SJ3的常開觸點SJ3.2和中間繼電器ZJ3的線圈ZJ3.1后與低壓交流電源的負極相連，中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.3并接在通電延時時間繼電器SJ3的常開觸點SJ3.2的兩端，所述通電延時時間繼電器SJ3的延時時間為2S。
[0021]本發(fā)明工作在下網(wǎng)狀態(tài)時，工作繞組I中通過電流，處于小變比狀態(tài)；工作在上網(wǎng)狀態(tài)時，磁勢平衡繞組2中通過電流，處于大變比狀態(tài)；為了避免在切換產(chǎn)生故障時，小變比工作繞組I中通過過大的電流，導(dǎo)致互感器燒壞，專門設(shè)置了過載保護動作回路；當(dāng)工作繞組I中通過額定電流1.5倍的故障電流時，過載電流繼電器LJl動作，閉合其常開觸點LJl.2，通電延時時間繼電器SJ3得電，電鈴Dl發(fā)出報警；延時時間到后，中間繼電器ZJ3得電，其常開觸點ZJ3.2和ZJ3.3均閉合，磁勢平衡繞組2通過中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.2接通回路，此時工作繞組I中的電流降低到極低的數(shù)值，中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.3自鎖電路，當(dāng)故障切除后，可以通過保護停止按鈕SB1，切除保護狀態(tài)。
[0022]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，其特征在于:包括:一次繞組電路和二次繞組電路，所述二次繞組電路包括:信號執(zhí)行回路、信號采集回路、信號轉(zhuǎn)換回路和過載保護回路，二次繞組電路中包含有:中間繼電器ZJ1、ZJ2、ZJ3，過載電流繼電器LJ1、逆功率繼電器NGJ1、斷電延時時間繼電器SJ1、通電延時時間繼電器SJ2、通電延時時間繼電器SJ3、保護停止按鈕SBl和電鈴Dl，其中: 所述中間繼電器ZJl的線圈為ZJl.1，其常開觸點為ZJl.2 ； 所述中間繼電器ZJ2的線圈為ZJ2.1，其常閉觸點為ZJ2.2 ； 所述中間繼電器ZJ3的線圈為ZJ3.1，其常開觸點有兩個，分別為ZJ3.2和ZJ3.3 ； 所述過載電流繼電器LJl的線圈為LJl.1，其常開觸點為LJl.2 ； 所述逆功率繼電器NGJl的常開觸點為NGJ1.1 ； 所述斷電延時時間繼電器SJl的線圈為SJl.1，其常開觸點為SJl.2 ； 所述通電延時時間繼電器SJ2的線圈為SJ2.1，其常開觸點為SJ2.2 ； 所述通電延時時間繼電器SJ3的線圈為SJ3.1，其常開觸點為SJ3.2 ； 所述信號執(zhí)行回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述工作繞組(I)的一端依次串接中間繼電器ZJl的常開觸點ZJl.2和過載電流繼電器LJl的線圈LJl.1后與電能表Al的一端相連，所述工作繞組(I)的另一端并接磁勢平衡繞組(2)的一端后與上述電能表Al的另一端相連；所述中間繼電器ZJ2的常閉觸點ZJ2.2和中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.2分別并接在磁勢平衡繞組(2)的兩端； 所述信號采集回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1的一端與低壓交流電源一端相連，逆功率繼電器NGJl的常開觸點NGJ1.1的另一端串接斷電延時時間繼電器SJl的線圈SJl.1和通電延時時間繼電器SJ2的線圈SJ2.1后與低壓交流電源的另一端相連，所述逆功率繼電器NGJl的輸入端串接在測量用電流互感器(3)的二次回路中； 所述信號轉(zhuǎn)換回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述中間繼電器ZJl的線圈ZJl.1和中間繼電器ZJ2的線圈ZJ2.1分別并接在低壓交流電源的兩端，所述斷電延時時間繼電器SJl的常開觸點SJl.2串接在中間繼電器ZJl的線圈ZJl.1的電路中，所述通電延時時間繼電器SJ2的常開觸點SJ2.2串接在中間繼電器ZJ2的線圈ZJ2.1的電路中； 所述過載保護回路的電路結(jié)構(gòu)為:所述過載電流繼電器LJl的常開觸點LJl.2的一端并接保護停止按鈕SBl的一端后與低壓交流電源的正極相連，所述過載電流繼電器LJl的常開觸點LJl.2的另一端依次串接通電延時時間繼電器SJ3的線圈SJ3.1和電鈴Dl后與低壓交流電源的負極相連；所述保護停止按鈕SBl的另一端串接通電延時時間繼電器SJ3的常開觸點SJ3.2和中間繼電器ZJ3的線圈ZJ3.1后與低壓交流電源的負極相連，中間繼電器ZJ3的常開觸點ZJ3.3并接在通電延時時間繼電器SJ3的常開觸點SJ3.2的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，其特征在于:所述斷電延時時間繼電器SJl和通電延時時間繼電器SJ2的延時時間均為0.5S。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，其特征在于:所述通電延時時間繼電器SJ3的延時時間為2S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的風(fēng)電場下網(wǎng)電量計量用可切換變比電流互感器，其特征在于:所述低壓交流電源采用IOOV交流電源。
【文檔編號】G01R15/18GK103513085SQ201310453649
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】高峰, 王新彥, 高翔 申請人:國家電網(wǎng)公司, 山西省電力公司呂梁供電公司