本發(fā)明大體上涉及電流互感器，并且具體地涉及可以從電流互感器導(dǎo)出的附加感測(cè)。

發(fā)明背景

圖1圖示現(xiàn)有技術(shù)的典型電流互感器(CT)，其通常由參考數(shù)字10表示。CT包括初級(jí)繞組14和次級(jí)繞組26，該初級(jí)繞組14將電流從電源18傳送到負(fù)載22，該次級(jí)繞組26接收來自初級(jí)繞組14的感應(yīng)電流。次級(jí)繞組26被連接到測(cè)量/監(jiān)控裝置30，該測(cè)量/監(jiān)控裝置30可以是諸如斷路器的保護(hù)裝置、能夠解釋從次級(jí)繞組26中接收的感應(yīng)電流信號(hào)的過載繼電器或其他裝置。如果來自次級(jí)繞組26的感應(yīng)電流信號(hào)指示初級(jí)繞組14中的電流已經(jīng)超過預(yù)定水平，則監(jiān)控裝置30可以啟動(dòng)對(duì)初級(jí)繞組14中的電流流動(dòng)的中斷。在更復(fù)雜的保護(hù)裝置中，監(jiān)控裝置30可以包括存儲(chǔ)器34，用于存儲(chǔ)由至少一個(gè)處理器42使用的算法38，以解釋來自次級(jí)繞組26的感應(yīng)電流信號(hào)，確定初級(jí)繞組14中的電流流動(dòng)是否超過預(yù)定水平并且啟動(dòng)對(duì)初級(jí)繞組14中的電流流動(dòng)的中斷。

如上所述，電流互感器廣泛地用于保護(hù)系統(tǒng)，以監(jiān)控負(fù)載電流。在許多應(yīng)用中，將CT放置在溫度可以變化足以影響CT的精度的區(qū)域中。在CT的精度是極其重要的關(guān)鍵應(yīng)用中，可以靠近CT安裝溫度感測(cè)裝置來提供局部溫度信息。CT監(jiān)控設(shè)備可以使用局部溫度信息來補(bǔ)償溫度對(duì)CT的影響。這需要安裝溫度測(cè)量裝置并且將其連接到CT監(jiān)控設(shè)備，CT監(jiān)控設(shè)備添加了用于溫度感測(cè)設(shè)備及其安裝的額外成本。在一些實(shí)例中，CT被安裝在不具有用于附加感測(cè)裝置的空間的小殼體內(nèi)或者安裝在難以進(jìn)入的位置。在這些情況下，溫度感測(cè)裝置可能不夠接近CT以提供可用于增加CT的精度的精確的局部溫度讀數(shù)。因此，具有實(shí)際上是CT的整體部分的溫度感測(cè)裝置將是有益的。

發(fā)明概述

本發(fā)明使用電流互感器(CT)的某些特性以及DC電流電路和電壓測(cè)量電路的添加，以從CT獲得溫度信息?；旧?，將CT進(jìn)行修改以起到電流互感器和溫度傳感器兩者的作用。利用附加溫度信息，CT的測(cè)量/監(jiān)控電路可以執(zhí)行在沒有溫度信息的情況下不容易實(shí)現(xiàn)的附加診斷功能，其包括但不限于，確定CT是否具有溫度相關(guān)精度問題或者初級(jí)電路中是否存在可能的松動(dòng)電連接或電弧。這些新的診斷功能可以為初級(jí)電路中能導(dǎo)致時(shí)間損失或設(shè)備損壞的可能的事件提供早期警告。本發(fā)明的修改的電流互感器提供了用于獲得電流和溫度信息二者的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

電流互感器，其具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組；

用于將DC電流注入到次級(jí)繞組中的電路；

用于測(cè)量次級(jí)繞組兩端的電壓的電路；

處理器，用于根據(jù)所測(cè)量的電壓計(jì)算次級(jí)繞組的電阻；

存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)次級(jí)繞組的計(jì)算的電阻；

通過處理器確定次級(jí)繞組的溫度；以及

將次級(jí)繞組的確定的溫度存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用于供處理器的診斷使用。

本發(fā)明還提供了確定電流互感器的次級(jí)繞組的溫度的方法，該方法包括以下步驟：

將直流電流(DC)注入到CT的次級(jí)繞組中；

測(cè)量由注入的DC電流感應(yīng)的次級(jí)繞組兩端的電壓；

通過處理器從所測(cè)量的電壓計(jì)算次級(jí)繞組的電阻；

通過處理器確定次級(jí)繞組的溫度；以及

將次級(jí)繞組的確定的溫度存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用于供處理器的將來診斷使用。

附圖簡(jiǎn)述

圖1圖示用于測(cè)量電導(dǎo)體中的電流的典型電流互感器。

圖2圖示本發(fā)明的電流互感器，其感測(cè)電流和溫度。

圖3是圖示確定電流互感器次級(jí)繞組的溫度的方法的流程圖。

圖4是圖示確定初級(jí)電路中可能的松動(dòng)電連接的方法的流程圖。

圖5是圖示確定初級(jí)電路中可能的斷路、失相或電弧的方法的流程圖。

實(shí)施方案的詳細(xì)描述

現(xiàn)在參考圖2，示出了本發(fā)明的CT，該CT通常由參考數(shù)字46表示。如在圖1的現(xiàn)有技術(shù)CT10中，初級(jí)繞組14將電流從電源18傳送到負(fù)載22，并且將電流感應(yīng)到次級(jí)繞組26，在其中，電流由測(cè)量/監(jiān)控裝置30測(cè)量。本發(fā)明的CT46包括DC電流電路50、由緩沖器58和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)62組成的電壓測(cè)量電路54、用于存儲(chǔ)參考數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和算法38的存儲(chǔ)器34以及多個(gè)處理器42中的一個(gè)。參考數(shù)據(jù)可以包括但不限于CT設(shè)計(jì)/材料數(shù)據(jù)、查找表、電阻/溫度關(guān)系以及驗(yàn)證的測(cè)試數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)可以包括但不限于過去的電阻數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、基于所感測(cè)電流的預(yù)期溫度以及診斷結(jié)果。DC電流電路50可以由測(cè)量/監(jiān)控裝置30控制，使得可以根據(jù)需要斷開、增加或減少注入的DC電流，以增加測(cè)量精度。處理器42使用算法38、參考數(shù)據(jù)和所測(cè)量的數(shù)據(jù)來確定次級(jí)繞組26的溫度。使用疊加電定理，ADC62可以測(cè)量電流傳感器輸出電流*負(fù)荷電阻R_B以及電流源*(負(fù)荷電阻R_B∥電流傳感器46繞組26電阻)。已知負(fù)荷電阻R_B和電流源50的輸出，可以計(jì)算電流傳感器46繞組26的電阻?？商鎿Q地，可以根據(jù)關(guān)于由DC電流電路50感應(yīng)的電壓的信息計(jì)算次級(jí)繞組26的電阻。一旦知道次級(jí)繞組26的電阻，可以基于CT46設(shè)計(jì)的特性(基于用在CT46中并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中的材料的電阻和溫度之間的關(guān)系)確定溫度。通過在驗(yàn)證的溫度下測(cè)量次級(jí)繞組26電阻創(chuàng)建的電阻/溫度關(guān)系表還可以用于確定次級(jí)繞組26的溫度。如果存在溫度引發(fā)的CT46感測(cè)誤差，則電阻/溫度表還可以被用作校準(zhǔn)參數(shù)。

一旦次級(jí)繞組26的感應(yīng)電壓、電阻和溫度已被確定并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中，處理器42就可以通過將確定的次級(jí)繞組26的溫度與已知的先前確定的次級(jí)繞組26溫度進(jìn)行比較來評(píng)估來自次級(jí)繞組26的感應(yīng)電流信號(hào)的精度，以產(chǎn)生CT感測(cè)誤差并且相應(yīng)地補(bǔ)償任何溫度相關(guān)誤差?？梢酝ㄟ^將認(rèn)為錯(cuò)誤的感測(cè)電流與歷史電阻/溫度數(shù)據(jù)或驗(yàn)證的電阻/溫度測(cè)試數(shù)據(jù)和CT46的其他存儲(chǔ)特性進(jìn)行比較以確定可用于補(bǔ)償溫度相關(guān)電流感測(cè)誤差的校正因數(shù)來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。補(bǔ)償溫度相關(guān)誤差的能力允許CT46保持可靠的精確電流讀數(shù)。

利用次級(jí)繞組26的溫度信息，監(jiān)控裝置30還可以通過將次級(jí)繞組26的確定的溫度與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中的CT46的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來確定初級(jí)繞組14電路中潛在的電氣問題。可以通過處理器42將次級(jí)繞組26的確定的溫度及其相關(guān)的感測(cè)電流與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中的對(duì)于相同感測(cè)電流的次級(jí)繞組26溫度的預(yù)期范圍進(jìn)行比較。如果確定的次級(jí)繞組26的溫度大于對(duì)于相同感測(cè)電流的次級(jí)繞組26溫度的預(yù)期范圍，則初級(jí)繞組14電路中可能的松動(dòng)電連接可以由處理器42檢測(cè)。如果處理器42對(duì)次級(jí)繞組26的幾個(gè)最近存儲(chǔ)的溫度的比較在感測(cè)電流的預(yù)期溫度范圍和大于感測(cè)電流的預(yù)期溫度范圍的溫度之間是循環(huán)的，初級(jí)繞組14中的斷路、失相或電弧的指示可由處理器42檢測(cè)。將測(cè)量的感應(yīng)電壓、感測(cè)電流和導(dǎo)出的溫度與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較還可以檢測(cè)隨時(shí)間的細(xì)微變化，其能夠指示CT46的劣化性能或需要預(yù)防性維護(hù)。與歷史數(shù)據(jù)的比較還可以檢測(cè)相對(duì)于CT46的已建立的表征的突然偏差，其指示需要更緊急的校正動(dòng)作。

現(xiàn)在參考圖3，描述了用于確定次級(jí)繞組26的溫度并且必要時(shí)使用所確定的溫度來補(bǔ)償溫度誘導(dǎo)的電流感測(cè)誤差的過程。來自存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中的算法38的以下步驟是由測(cè)量/監(jiān)控裝置30的處理器42執(zhí)行。為了啟動(dòng)CT46的溫度感測(cè)功能，可由測(cè)量/監(jiān)控電路30控制的DC電流電路50在步驟100處將已知的DC電流注入到次級(jí)繞組26中。所注入的DC電流在次級(jí)繞組26中感應(yīng)電壓。在步驟105處，由電壓測(cè)量電路54測(cè)量感應(yīng)電壓。在步驟110處，計(jì)算次級(jí)繞組26的電阻。可以使用關(guān)于由DC電流電路50感應(yīng)的電壓的信息或通過使用疊加電定理來計(jì)算次級(jí)繞組26電阻，其中，ADC62可以測(cè)量電流傳感器輸出電流*負(fù)荷電阻R_B并且電流源*(負(fù)荷電阻R_B∥電流傳感器46繞組26電阻)。已知負(fù)荷電阻R_B和電流源50的輸出，可以計(jì)算電流傳感器46次級(jí)繞組26的電阻。在步驟115處，次級(jí)繞組26的計(jì)算的電阻被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中。在步驟120處，次級(jí)繞組26的計(jì)算的電阻被用于確定次級(jí)繞組26的溫度。通過處理器42將次級(jí)繞組26的計(jì)算的電阻與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中的電阻/溫度關(guān)系表進(jìn)行比較。電阻/溫度關(guān)系表可以基于諸如用在CT46的材料的設(shè)計(jì)特性或者基于在受控溫度下取得的一系列的次級(jí)繞組26的電阻測(cè)量結(jié)果。電阻/溫度關(guān)系表還可以被用作校準(zhǔn)參數(shù)。在步驟125處，次級(jí)繞組26的確定的溫度被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中。在步驟130處，處理器42將次級(jí)繞組26的確定的溫度與先前確定以產(chǎn)生CT46電流感測(cè)誤差的閾值溫度或溫度范圍進(jìn)行比較。閾值溫度可以通過實(shí)際測(cè)試或者通過CT46的特性(諸如用于制作CT46的材料)來確定。如果次級(jí)繞組26的確定的溫度超過先前確定的誤差閾值溫度，則處理器42將確定是否存在電流感測(cè)誤差并且必要時(shí)在步驟135處補(bǔ)償所檢測(cè)的誤差，然后返回到步驟100。如果所確定的次級(jí)溫度沒有超過先前在步驟130處確定的CT46誤差閾值溫度，則處理器42可以直接返回到步驟100。

一旦次級(jí)繞組26的溫度已被確定并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中并且已經(jīng)解決任何電流感測(cè)誤差，處理器42可以使用次級(jí)溫度用于其他診斷測(cè)試。在圖4中，使用溫度確定算法的步驟100-125，處理器42可以在步驟130處將所確定的次級(jí)溫度與由CT46感測(cè)的電流的預(yù)期的先前確定的次級(jí)溫度進(jìn)行比較。如果所確定的次級(jí)溫度超過預(yù)期的次級(jí)溫度，則在步驟135處可以向監(jiān)控裝置30報(bào)告可能的松動(dòng)電連接。在圖5中，使用溫度確定算法的步驟100-125，處理器42可以在步驟130處將所確定的次級(jí)溫度與最近記錄的次級(jí)溫度進(jìn)行比較，以確定是否存在循環(huán)模式。如果觀察到正被感測(cè)的電流的預(yù)期次級(jí)溫度的循環(huán)溫度模式和高于預(yù)期的次級(jí)溫度，則在步驟135處可以向監(jiān)控裝置30報(bào)告初級(jí)電路中可能的斷路、失相或電弧。

雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的具體示例實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)針對(duì)具體示例實(shí)施方案描述的細(xì)節(jié)做出改變，而沒有偏離本發(fā)明的精神和范圍。