[发明专利]用于高压电力线路的电流监视装置

说明书

对于相关申请的参考

本申请要求于2006年7月10日提交的美国临时专利申请No.60/819516的优先权，其内容通过参考结合于此。本申请还通过参考结合了于2007年3月13日授权的标题为“Electric PowerMonitoring And Response System”的美国专利No.7191074；于2006年7月18日授权的标题为“Capacitor Switch With Internal RetractingImpedance Contactor”的美国专利No.7078643；以及于2001年5月22日授权的标题为“Circuit Interrupter Including a PenetratingElectrical Contact With Grip and Release Structure”的美国专利No.6236010。

技术领域

本发明涉及高压电力输电和配电系统领域，以及更具体地说，涉及一种使用电流监视装置的电力监视和响应系统，所述电流监视装置具有位于接地壳体内用于确定电力线路中的相电流的电磁场传感器。

背景技术

目前，环形电流互感器(“CT”)是用于测量三相电力输电和配电线路中的相电流的最常用的技术。尽管非常准确，但在高压下应用时这些装置非常昂贵。这很大程度上是由于需要电流传感器对于高压绝缘，其对于1000伏以上的电压是非常昂贵的。已经存在其它方法，所述方法使用靠近每一个相导线的诸如霍尔效应传感器的其它类型的电磁场传感器。在多相应用中，该技术被来自相邻相位的电磁场干扰而复杂化，所述干扰导致不准确的测量值。其结果是，使用此类技术的唯一成功技术已经使用了完全包围导线从而抵消来自其它相的外来误差信号的一圈电磁场传感器。该方法也需要对于电磁场传感器的昂贵的高压绝缘，其使得该系统仅在有限情况下经济上可行。

高压电流测量的另一种方法使用光纤传感器，其使得偏振光在每一个导线周围经过。由相电流产生的电磁场与电流成比例地旋转偏振光。尽管该技术降低了高压下使电流传感器绝缘的难度，但将偏振测量值转换为电流测量值所需的复杂的解码技术也非常昂贵。同样，该方法仅在有限情况下，例如在最高输电线路电压下，经济上可行。

出现了未知的另一种类型的电力系统，这是因为高电流和周围空气使电导线加热，其导致电导线伸展并从其架空支架跌落。如果该跌落变得太大，则在电力线路和诸如树或小山的另一个物体之间可能发生电压击穿并导致飞弧。因此期望在正常操作条件下监视关键位置处的电力线路的物理跌落。一些算法已经用于基于在变电站测量的电流值、周围条件和所关注的线路部分的物理配置来估算电力线路的物理跌落。但这些算法仅产生关键位置处的物理跌落的估计值，所述关键位置在高负载条件下由于电压降和线路上负载的无功功率而造成与实际情况的明显差异。另一种方法是使用典型地包括激光测距计和照相机的光学系统进行直接测距。但这些光学系统非常昂贵，在暗处不能很好地工作，受坏天气的不利影响，并且容易被污垢、鸟粪等弄脏。

标题为“Electric Power Monitoring And Response System”的美国专利No.7191074描述了一种使用远程定位电磁场传感器来确定诸如相电流、相电压和/或从场传感器到相导线的距离之类的未知的电力系统变化的电力监视和响应系统。尽管该专利描述了基本技术，但其并没有陈述该电力监视和响应系统的具体配置和细节，诸如使系统适用于安装高压电力线路支架结构的配置，诸如在输电和配电变电站中找到的配置。因此，不断地需要对为具体应用而调整和改善的电力监视设备进行改进。

发明内容

本发明通过一种用于一个或多个多相电力线路的相导线的电力监视和响应系统来满足上述需要，该电力监视和响应系统使用位于在由相导线产生的组合电磁场中的一个或多个接地壳体内的诸如不昂贵的电线圈之类的电磁场传感器。该系统还包括通常位于接地壳体内的、限定阻抗网络的电子装置，所述阻抗网络组合从电磁场传感器接收的测量值以产生表示相导线的电流值的输出信号。所述壳体可以方便地连在和电接地到通常在输电和配电变电站中找到的一类高压电力线路支架上。