[发明专利]一种非线性负荷的计量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网的计量装置。

背景技术

随着国家工业的高速发展，冲击性负荷越来越多，例如高频冶炼、石油开采、开采机、挖掘机、高速自动点焊、高速拔丝、直流调速的电器设备等。冲击负荷其主要体现为电流变化速度快，范围宽，超负荷运行范围大，无周期规律变化，谐波含量高并且各次谐波含量及方向千差万别，同时伴有大量的电压闪变。这些负荷对电网运行造成冲击，甚至影响电网的稳定性，同时会危害电力设备的正常运行。非线性冲击负荷对电能计量影响更大，因为目前绝大多数的电能表、互感器的设计原理都基于正弦波功率理论，并未考虑严重的超负荷时造成互感器及电表的磁饱和及波形的畸变的影响，其不能正确的反应负荷从电网中吸收的电能，且冲击负荷电流变化非常快，所以要求互感器有足够的频宽，电能表有足够的响应速度。因此应用传统的计量方式，计量非线性的冲击负荷，必造成严重的计量误差，据测算这种误差最大时可以造成10%以上的计量损耗，给电力企业造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种非线性负荷的计量装置，以解决传统的计量方式在计量非线性的冲击负荷时，计量误差大的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种非线性负荷的计量装置，由超宽频的计量电流互感器及非线性负荷专用高采样速度的电能表组成；电流互感器通过一个叠加在主互感器上的，提供反向的电动势来补偿阻抗产生的压降辅助互感器，构成无源的零磁通补偿电流互感器。

本发明的优点如下：

（1）利用超宽频的电流互感器的1%～2000%的负荷范围，将非线性负荷造成的波型畸变及超负荷吸收的电能，进行了合理的计量，避免了传统电流互感器当负荷达到150%时出现磁饱和而漏计电量的问题。

（2）采用超宽频及高速采样电能表，大大提高了对谐波计量的精度。

附图说明

图1是本发明采用超宽频电压电流组合互感器整体结构示意图。

图2是本发明的电流互感器的接线原理图。

图中：1、ABS工程塑料，2、一次接线端子，3、硅氟橡胶填充料，4、二次出线端，5、电流绕组，6、电压绕组，P1、一次进线端，P2、一次出线端，I1、一次电流，I2、二次电流，N1、一次绕组，Z、二次总阻抗，Zb、调零阻抗，N₂-N_b、二次绕组，N_b2、辅助二次绕组。

具体实施方式

本发明由超宽频的计量电流互感器及非线性负荷专用高采样速度的电能表组成。其中的计量电流互感器与非线性负荷专用高采样速度的电能表为传统的连接结构。在如图1所示的组合互感器电路中，在电压互感器的二次回路上，并接智能负向闪变吸收器（具体电压互感器的电路结构同传统的，省略该电路图。）；参见图2，电流互感器通过一个叠加在主互感器上的，提供反向的电动势来补偿阻抗产生的压降辅助互感器，构成无源的零磁通补偿电流互感器。

针对冲击负荷短暂的高倍数超负荷问题，电流互感器采取了线性度极宽的零磁通电流互感器扩大互感器的量程。冲击负荷一般的电流范围在Imin～Imax，1%～1500%之间，普通CT只能满足1%～120%（20%～120%）的误差精度，低20%In，误差将增大，而当达到150%时一般进入饱和区，即使负荷再增加，吸收的电网能量也不能被电能表计量，这是冲击负荷少计量最主要的原因，为了保证宽范围内计量精度。

本发明产品的电流互感器采取无源的零磁通补偿技术，所谓的零磁通是通过一个叠加在主互感器上的辅助互感器提供反向的电动势来补偿阻抗产生的压降，从而不需要主互感器的磁通提供电动势，实现主互感器磁通为零，由于没有励磁损耗，其可以在宽负荷范围内获得非常高的计量精度，从而实现1%～2000%范围内互感器的误差特性的稳定，这对冲击负荷的计量尤为重要，因为冲击负荷的超负荷区恰是其吸收电网能量最大的区域，而传统互感器也进入了严重饱和区，不能正确计量，这是丢失电量的最主要原因。

为保证电能表的测量范围，满足冲击负荷的要求，本型产品的电流互感器二次输出为1A，并采用0.3（6）的20倍的宽范围电能表，当冲击负荷达到10倍额定电流时，仍能保证电能表的采样互感器不发生磁饱和。