汇总测量装置、支路测量装置及组合式电流测量系统

技术领域

本申请涉及电流测量技术，特别涉及用于测量多条线路电流矢量和的汇总测量装置、支路测量装置及组合式电流测量系统。

背景技术

在供电过程中，测量多条同频线路的电流矢量和，可以用于计算多条线路的功率或提供给二次保护设备使用。但当测量点比较分散时，目前无法直接测量电流的矢量和，缺乏一种有效的测量装置或方法。

发明内容

本申请的目的是要解决目前在需要测量多条线路上的多个测量点的电流矢量和时，没有专用测量装置的问题，提供了一种汇总测量装置、支路测量装置及组合式电流测量系统。

本申请解决上述技术问题采用的技术方案中，第一方面提供了一种汇总测量装置，包括输入模块、量程切换模块、电流测量模块及至少一个输入接口；

所述输入接口用于连接外部输入，各所述输入接口的输出端分别与输入模块的各输入端一一对应连接，所述输入模块的输出端与量程切换模块的输入端连接，所述量程切换模块的输出端与电流测量模块连接；

所述输入模块，用于将各所述输入接口输入的电流转换为一个第一输出电流；

所述量程切换模块，用于根据切换状态将所述第一输出电流转换为对应量程的第二输出电流；

所述电流测量模块，用于对所述第二输出电流进行测量，得到电流矢量和。

具体的，为提供一种输入模块，则所述输入模块的任一输入端包括正输入接口及负输入接口，各所述输入端的正输入接口相连，并作为所述输入模块的第一输出端，各所述输入端的负输入接口相连，并作为所述输入模块的第二输出端。

进一步的，为细化量程切换模块，则所述量程切换模块包括：至少一个第一电流互感器、与所述第一电流互感器一一对应的联动开关及一个最小量程开关；

各所述第一电流互感器的变比不同；

针对任一组联动开关，包括第一开关及第二开关，所述第一开关与第二开关保持相同的开合状态；

所述量程切换模块的第一输入端分别与各联动开关的第一开关的第一端连接；

针对任一组联动开关，所述联动开关的第一开关的第二端通过对应的第一电流互感器的一次侧与所述量程切换模块的第二输入端连接，所述第一电流互感器的二次侧的第一端通过所述联动开关的第二开关与所述量程切换模块的第一输出端连接，所述第一电流互感器的二次侧的第二端与所述量程切换模块的第二输入端及第二输出端连接；

所述量程切换模块的第一输入端通过所述最小量程开关与所述量程切换模块的第一输出端连接；

所述量程切换模块的第一输入端及第二输入端作为所述量程切换模块的输入端；

所述量程切换模块的第一输出端及第二输出端作为所述量程切换模块的输出端。

具体的，为说明最小量程开关，则所述最小量程开关，包括：至少一个串联的开关。

再进一步的，为细化第一电流互感器，则所述第一电流互感器，包括：第一钳形电流互感器；

所述联动开关的第一开关的第二端与通过对应的第一电流互感器的一次侧与所述量程切换模块的第二输入端连接是指：所述联动开关的第一开关的第二端与所述量程切换模块的第二输入端之间通过连接导线连接，所述连接导线穿过所述第一钳形电流互感器的夹钳。

具体的，为避免同时闭合导通两个或两个以上的联动开关及最小量程开关，则各所述联动开关与最小量程开关之间联动，当任一联动开关或最小量程开关闭合导通时，其余联动开关或最小量程开关断开。

再进一步的，为提供一种各所述第一电流互感器的变比，所述第一电流互感器为四个，各所述第一电流互感器的变比分别为10/5、25/5、40/5及50/5。

具体的，为提供一种电流测量模块，则所述电流测量模块，包括：电流表；

所述电流表的两端分别与所述量程切换模块的第一输出端及第二输出端连接。

本申请解决上述技术问题采用的技术方案中，第二方面提供了一种支路测量装置，包括第二钳形电流互感器；

所述第二钳形电流互感器的二次侧的两端分别作为所述支路测量装置的第一输出端及第二输出端，所述支路测量装置的第一输出端及第二输出端作为所述支路测量装置的输出端；

所述第二钳形电流互感器的夹钳用于固定在被测线路上，使得被测线路能够穿过所述第二钳形电流互感器的夹钳。

本申请解决上述技术问题采用的技术方案中，第三方面提供了一种组合式电流测量系统，包括如上述的汇总测量装置及至少一个支路测量装置，各所述支路测量装置的输出端分别与所述汇总测量装置的各输入端一一对应连接，各所述支路测量装置的第二钳形电流互感器的变比相同。

本申请的有益效果是，在本申请方案中，利用汇总测量装置及支路测量装置组成组合式电流测量系统，将支路测量装置设置在被测线路上，通过汇总测量装置的电流测量模块可直接得出多个测量点的电流矢量和，结构简单合理，成本较低。

附图说明

图1是本申请实施例第一方面提供的汇总测量装置的电路结构示意图。

图2是两个正弦交流电叠加的相量示意图。

图3是图1中汇总测量装置的示例电路原理图。

图4是本申请实施例第二方面提供的支路测量装置的示例电路原理图。

图5是本申请实施例第三方面提供的组合式电流测量系统的示例电路原理图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本申请实施例第一方面提供的汇总测量装置的电路结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施例中的汇总测量装置10，包括输入模块101、量程切换模块102、电流测量模块103及至少一个输入接口104。

其中，输入接口104用于连接外部输入，各输入接口104的输出端分别与输入模块101的各输入端一一对应连接，输入模块101的输出端与量程切换模块102的输入端连接，量程切换模块102的输出端与电流测量模块103连接。

这里，输入模块101用于将各输入接口104输入的电流转换为一个第一输出电流。

量程切换模块102用于根据切换状态将第一输出电流转换为对应量程的第二输出电流。

电流测量模块103用于对第二输出电流进行测量，得到电流矢量和。

可以理解的是，本申请实施例中的汇总测量装置10，将各输入接口104输入的电流统一转换为一个第一输出电流，从而测量该第一输出电流即可得到对应的各输入接口104输入的电流的电流矢量和。

其原理主要在于，多个同频正弦波交流电的叠加依然为同频正弦波交流电，此叠加得到的同频正弦波交流电即为电流矢量和。

以下为两个同频正弦波电流之和依然为同频正弦波电流的三角函数法证明。

假设I

I

＝I

＝(I

因为I

I

则，原式可简化为：I

根据和差角化积三角函数计算方法可得：

所以，I

同时，结合图2所示，由于两个正弦交流电

可证明，两个同频正弦交流电的叠加依然为正弦交流电，叠加后的电流频率不变。

同理可证，N个同频正弦交流电I

参见图3，为提供一种输入模块101，在一些实施例中，输入模块101的任一输入端包括正输入接口及负输入接口，各输入端的正输入接口相连，并作为输入模块101的第一输出端，各输入端的负输入接口相连，并作为输入模块101的第二输出端。

可以理解的是，由于输入模块101的第一输出端为各输入端的正输入接口相连，且输入模块101的第二输出端为各输入端的负输入接口相连，当各输入模块101的第一输出端与第二输出端相连时，在第一输出端与第二输出端之间传输的电流即为各输入端的电流叠加，即电流矢量和。

参见图3，为细化量程切换模块102，则在一些实施例中，量程切换模块102可包括：至少一个第一电流互感器1021、与第一电流互感器1021一一对应的联动开关1022及一个最小量程开关1023。

其中，各第一电流互感器1021的变比不同。

针对任一组联动开关1022，包括第一开关K1及第二开关K2，第一开关K1与第二开关K2保持相同的开合状态。

量程切换模块102的第一输入端分别与各联动开关1022的第一开关K1的第一端连接。

针对任一组联动开关1022，该联动开关1022的第一开关K1的第二端通过对应的第一电流互感器1021的一次侧与量程切换模块102的第二输入端连接，第一电流互感器1021的二次侧的第一端通过该联动开关1022的第二开关K2与量程切换模块102的第一输出端连接，该第一电流互感器1021的二次侧的第二端与量程切换模块102的第二输入端及第二输出端连接。

量程切换模块102的第一输入端通过最小量程开关1023与量程切换模块102的第一输出端连接。

量程切换模块102的第一输入端及第二输入端作为量程切换模块102的输入端。

量程切换模块102的第一输出端及第二输出端作为量程切换模块102的输出端。

可以理解的是，通过上述实施例可见，使用时，闭合任意一组联动开关1022，并同时断开其余联动开关1022和最小量程开关1023。此时，输入模块101输出的电流会通过当前闭合的联动开关1022的第一开关K1流向与之连接的第一电流互感器1021的一次侧。第一电流互感器1021的二次侧则会根据其自身变比输出电流至量程切换模块102的输出端。从而输入至电流测量模块103的电流即为根据该第一电流互感器1021的变比转换后的电流矢量和，根据当前电流测量模块103的读数及已知的该第一电流互感器1021的变比，即可计算得出相应的电流矢量和。因此通过设置各第一电流互感器1021的变比，可切换同一电流测量模块103的量程，使得量程提高。

同理，将最小量程开关1023闭合时，同时断开所有联动开关1022。此时，输入模块101输出的电流会直接通过最小量程开关1023输出，即不对输入模块101输出的电流进行转换直接输出，即输出电流矢量和。

在一些实施例中，为说明最小量程开关1023，则最小量程开关1023，可包括：至少一个串联的开关。

可以理解的是，为使得最小量程开关1023与各联动开关1022相统一，以便统一采购从而节省成本，则最小量程开关1023可采用与联动开关1022相同的器件，即包含第一开关K1及第二开关K2，为达到本实施例的目的，则需要将第一开关K1与第二开关K2串联，即上述串联的开关。当然，也可如图3所示，只采用一个开关K3。

参见图3，为细化第一电流互感器1021，则在一些实施例中，第一电流互感器1021可包括：第一钳形电流互感器CT1。

其中，联动开关1022的第一开关K1的第二端通过对应的第一电流互感器1021的一次侧与量程切换模块102的第二输入端连接是指：联动开关1022的第一开关K1的第二端与量程切换模块102的第二输入端之间通过连接导线连接，该连接导线穿过该第一钳形电流互感器CT1的夹钳。

可以理解的是，本实施例中的第一电流互感器1021采用的钳形电流互感器，其目的在于方便布线及更换。但在实际使用过程中，可替换为其他电流互感器。

在一些实施例中，为提供一种各第一电流互感器1021的变比，则参见图3，第一电流互感器1021可为四个，各第一电流互感器1021的变比可分别为10/5、25/5、40/5及50/5。

可以理解的是，上述实施例中，已提及了各第一电流互感器1021的变比不同，从而可使得电流测量模块103的量程发生变化。因此，可将各第一电流互感器1021的变比从小至大或从大至小依次设置，以便后续控制。

在一些实施例中，为避免同时闭合导通两个或两个以上的联动开关1022及最小量程开关1023，则各联动开关1022与最小量程开关1023之间联动，当任一联动开关1022或最小量程开关1023闭合导通时，其余联动开关1022或最小量程开关1023断开。

可以理解的是，将各联动开关1022与最小量程开关1023之间联动，使得同一时刻只有一个开关(联动开关1022或最小量程开关1023)闭合导通，其余各开关(联动开关1022或最小量程开关1023)均断开，避免误操作，使得最终显示结果发生较大误差。

参见图3，为提供一种电流测量模块，则在一些实施例中，电流测量模块103可包括：电流表。

其中，电流表的两端分别与量程切换模块102的第一输出端及第二输出端连接。

可以理解的是，电流表为常用的电流测量模块103，此处不再详述。

图4示出了本申请实施例第二方面提供的支路测量装置的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施例中的支路测量装置20，包括：第二钳形电流互感器CT2。

其中，第二钳形电流互感器CT2的二次侧的两端分别作为支路测量装置20的第一输出端及第二输出端，支路测量装置20的第一输出端及第二输出端作为支路测量装置20的输出端；

第二钳形电流互感器CT2的夹钳用于固定在被测线路2上，使得被测线路2能够穿过该第二钳形电流互感器CT2的夹钳。

可以理解的是，该支路测量装置20采用第二钳形电流互感器CT2，使用时，仅需将第二钳形电流互感器CT2的夹钳夹住被测线路2即可(注：一般钳形电流互感器为方便夹住对应导线，会将夹钳前方设置为活动连接，可使得被测导线穿进夹钳中)，无需对被测线路2进行改动，使用方便。

图5示出了本申请实施例第三方面提供的组合式电流测量系统1的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

本实施例中的组合式电流测量系统1，包括如上述的汇总测量装置10及至少一个支路测量装置20，各支路测量装置20的输出端分别与汇总测量装置10的各输入端一一对应连接，各支路测量装置20的第二钳形电流互感器CT2的变比相同。

可以理解的是，各支路测量装置20的输出端分别与汇总测量装置10的各输入端一一对应连接，具体为：各支路测量装置20的输出端均包含第一输出端及第二输出端，而汇总测量装置10的任一输入端也包含第一输入端及第二输入端，一个支路测量装置20对应汇总测量装置10的一个输入端，将其一一对应连接即可。同时，各支路测量装置20的第二钳形电流互感器CT2的变比相同的原因在于：为了得到电流矢量和，必须统一所采集的电流变换比例，这样才能在后续通过各电流互感器的变比及电流测量模块103的读数计算出实际各被测线路2的电流矢量和。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。