[发明专利]用于电流测量的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流测量系统，尤其涉及一种可用作传统的电流互感器（current transformer,CT）的替代品的设备。

背景技术

电流互感器作为电力系统中用于测量标称50Hz或60Hz交流电流的主体装置，已使用多年并且是众所周知的。电流互感器通常具有托洛伊德尔铁芯，以及绕在该芯上的次级线圈。待测的初级电流通过铁芯中心孔馈送，而线圈中的、作为初级电流的瞬时模拟的次级电流，则通常提供给例如继电器线圈这样的电阻或其他类型的电力负载，以给出用于计量、控制或保护目的的相应的模拟电压。

电流互感器的匝数比通常设置为对于额定的初级电流，得到1A有效值或5A有效值的次级电流。电流互感器的负载通常称为负荷（burden），在下文中也将沿用此名称。

电流互感器本质上提供作为待测电流的模拟的电流输出。电流互感器一般不是环绕夹式（clip-around）设备，并且，取代了那种必需与电流互感器所附连的导体断开连接的电流互感器。由于电流互感器具有铁芯和铜绕组，特别对于具有大的额定电流的而言，其相对较笨重，并具有这样的缺点，即，在次级绕组意外开路、而初级电流正接通的情形下，在次级绕组两端将产生过大的并潜在致命的电压。

测量电流的替代性已知方法是霍尔效应变换器（Hall-effect transducer），其也需要铁芯，以及不需要铁芯的罗氏变换器（Rogowski transducer）。与电流互感器相反，罗氏变换器提供的是电压输出，该电压输出是待测电流的模拟（这样的输出也适于计量、控制或保护目的），并且，与电流互感器相反，这些设备可以是环绕夹形式。

罗氏变换器包括罗氏线圈和电子积分器。它们的优点包括尺寸较小，重量较轻，带宽高，具有承受过流而不损坏的能力，线圈或积分器开路短路后没有高电压，并且没有到初级电路的注入阻抗。因此，其越来越多地用于测量电力系统中的交流电流。然而，传统的罗氏变换器并不能改型以适应现行的电流测量系统、从而直接替换其中一个电流互感器，除非同时更换现行的电流监测或电流互感器提供的保护电路。这是因为，与电流互感器不同，传统的罗氏变换器不提供模拟电流输出。而更换目前的监测或保护电路，对于最终用户来说，是昂贵、不便且费时的。

已知的没有这样的装置：用于产生模拟电流输出，并且重量相对轻、安全和容易使用。

发明内容

本申请的权利要求限定了一项发明。

根据一个方面，提供了一种电压至电流转换器，其与电流测量设备一起使用，所述电流测量设备用于提供输出电压（V_I），该输出电压是对待测电流（I_I）的模拟。转换器设置为提供输出电流（I），该输出电流是对所述待测电流（I_I）的模拟。所述转换器包括电子控制器、开关放大器、以及用于测量输出电流（I）作为模拟电压（V_F）并向所述电子控制器提供所述模拟电压（V_F）的测量值的装置。其还可包括连接至开关放大器的滤波器。

根据一个方面，提供了一种电压至电流转换器，其与电流测量设备一起使用，所述电流测量设备用于提供输出电压（V_I），该输出电压是对待测电流（I_I）的模拟。转换器设置为提供输出电流（I），该输出电流是对所述待测电流（I_I）的模拟。所述转换器包括电子控制器、开关放大器、以及连接至所述开关放大器的滤波器。所述滤波器可连接在第一和第二电容值之间。所述滤波器的电容值可以近似为零。所述滤波器可作为连接至转换器的负载的一部分。

根据一方面，提供了一种电压至电流转换器，其与电流测量设备一起使用，所述电流测量设备用于提供输出电压（V_I），该输出电压是对待测电流（I_I）的模拟。转换器设置为提供输出电流（I），该输出电流是对所述待测电流（I_I）的模拟。所述转换器包括以下部件：电子控制器、开关放大器、用于测量输出电流（I）作为模拟电压（V_F）的电阻器、以及连接至所述开关放大器的滤波器。基于部件的操作特性，或基于另一部件的操作特性，任何部件都可被选择以包含在转换器中，从而使转换器可在指定的范围内操作。例如，可选择部件，以使转换器提供的输出电流（I）的值是准确的，并在一定操作条件范围内处于预定的限制之内，所述输出电流（I）值是所述待测电流（I_I）的模拟。