專利名稱：一種電壓、電流組合式傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電壓、電流組合式傳感器，是一種適用于電力系統(tǒng)中，將一次側(cè)的高電壓、大電流，線性地變換為二次側(cè)的低電壓、小電流，以作為測(cè)量、保護(hù)及控制系統(tǒng)信息輸入的電量信息變換設(shè)備，特別適合于10kV電力系統(tǒng)中使用。
但是，它們也存在以下缺陷1、由于鐵磁飽和，互感器的一次測(cè)量值與二次信號(hào)關(guān)系是非線性的。為了得到一、二次信號(hào)的線性關(guān)系，要么互感器的測(cè)量范圍非常狹窄，要么將互感器的體積和重量增大到無(wú)法為設(shè)備所能允許的程度，這時(shí)參數(shù)也無(wú)法得到協(xié)調(diào)；特別是現(xiàn)代電力網(wǎng)容量日益增大，暫態(tài)電流倍數(shù)很高的情況下，傳統(tǒng)的互感器是難以滿足電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制的要求的。
2、傳統(tǒng)的互感器是向電磁式儀表和繼電器提供信息的，由電磁式儀表和繼電器構(gòu)成的測(cè)量、保護(hù)或控制系統(tǒng)是一個(gè)模擬量的無(wú)源系統(tǒng)，它要求模擬量的信息強(qiáng)(電壓互感器為交流100V、電流互感器為交流5A)，容量大(15VA及以上)，因此體積大，重量重。但現(xiàn)代的測(cè)量、保護(hù)和控制系統(tǒng)是基于電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)字化有源系統(tǒng)，它要求模擬輸入接口的信息是弱信息，小容量，往往要求直流電平信號(hào)為輸入量，因此傳統(tǒng)的互感器難于直接滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求。而且高度集成化的二次系統(tǒng)，也難于與又大、又重的傳統(tǒng)互感器協(xié)調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電壓、電流組合式傳感器，它能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，它主要由電壓傳感元件、電流傳感元件、接口繼電器、金屬屏蔽罩及底板組成，其中電壓傳感器元件有三個(gè)圓筒形電極，它們分別是一次電極、二次電極和接地電極，這些電極用金屬圓管制成，它們之間以絕緣材料隔離，一次電極處于中間，二次電極圍繞著一次電極，接地電極套在二次電極的外面；電流傳感元件由導(dǎo)體、二次線圈、環(huán)形絕緣骨架和屏蔽罩組成，其中導(dǎo)體貫穿于二次線圈，二次線圈繞在環(huán)形絕緣骨架上，二次線圈上包復(fù)著屏蔽罩；接口繼電器由電壓、電流二次信息放大與校正電路構(gòu)成。
接口繼電器分別連接電壓傳感元件和電流傳感元件，接口繼電器置于底板上，用金屬屏蔽罩屏蔽。
本發(fā)明同時(shí)具備電壓信息變換和電流信息變換兩種功能組合，能有效地實(shí)現(xiàn)高電壓隔離和對(duì)弱信號(hào)電磁干擾的屏蔽，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有信息變換線性度高、測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于現(xiàn)代電子與計(jì)算技術(shù)的二次系統(tǒng)中使用，而且體積小，重量輕，材料省，功能強(qiáng)，安全、可靠，能直接滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制的要求。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
具體實(shí)施例方式如

圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明主要由電壓傳感元件1、電流傳感元件2、接口繼電器3、金屬屏蔽罩4及底板5組成，其中電壓傳感元件1有三個(gè)圓筒形電極，它們分別是一次電極1A、二次電極1B和接地電極1C，這些電極用金屬圓管制成，它們之間以絕緣材料隔離，一次電極1A處于中間，二次電極1B圍繞著一次電極1A，接地電極1C套在二次電極1B的外面；電流傳感元件2由導(dǎo)體2A、二次線圈2B、環(huán)形絕緣骨架2C和屏蔽罩2D組成，其中導(dǎo)體2A貫穿于二次線圈2B，二次線圈2B繞在環(huán)形絕緣骨架2C上，二次線圈2B上包復(fù)著屏蔽罩2D；接口繼電器3由電壓、電流二次信息放大與校正電路構(gòu)成，并具有二次端子6。
接口繼電器3分別連接電壓傳感元件1和電流傳感元件2，接口繼電器3置于底板5上，用金屬屏蔽罩4屏蔽，有效地隔離外界電磁干擾。
在本實(shí)施例中，電壓傳感元件1的結(jié)構(gòu)見圖2、圖3，本發(fā)明提出一種具有圓筒形單體式環(huán)氧樹脂絕緣電容分壓的電壓傳感元件1，該電壓傳感元件1是以電感應(yīng)為傳感原理，能可靠地實(shí)現(xiàn)高電壓隔離。電壓傳感器元件1的三個(gè)圓筒形電極用壁厚為d的金屬圓管制成，一次電極1A由A端接輸入高電壓，外半徑為R1；二次電極1B從a端輸出二次低電壓信息，內(nèi)半徑為R2；接地電極1C，由n端接中性點(diǎn)或地，內(nèi)半徑為R0，接地電極1C為金屬外層圓筒，可將工作電場(chǎng)限制在傳感元件內(nèi)部，并對(duì)外界電磁干擾起到有效的屏蔽作用，極間傳遞電場(chǎng)的絕緣介質(zhì)為耐受高電壓性能優(yōu)良的絕緣材料環(huán)氧樹脂，并可靠地實(shí)現(xiàn)高電壓隔離。
電流傳感元件2的結(jié)構(gòu)見圖4、圖5，它采用了基于電磁感應(yīng)原理的空心線圈羅果夫斯基電流傳感原理，以便實(shí)現(xiàn)高電壓隔離。導(dǎo)體2A是單匝或多匝的任意截面形狀，導(dǎo)體2A貫穿實(shí)際上是一個(gè)羅果夫斯基線圈的二次線圈2B，該二次線圈2B均勻地繞在環(huán)形絕緣骨架2C之上，二次線圈2B上包復(fù)屏蔽罩2D，屏蔽罩2D由薄銅板制成空心環(huán)形，內(nèi)圓周有沿圓周的寬度為d的短路阻斷間隙2E。
接口繼電器3見圖1、圖6，它具有二次端子6，接口繼電器3是由電壓、電流二次信息放大與校正電路構(gòu)成的厚膜集成電路，用放大與校正電路提高傳感器測(cè)量誤差，利用電容式電壓傳感器元件1的輸出作為接口繼電器3工作電源。
本發(fā)明工作時(shí)，當(dāng)P1端子接入高壓10kV回路時(shí)，二次端子6的電壓測(cè)量、保護(hù)端子VS1將有二次電壓信息輸出，輸出的是由電壓傳感元件1而來(lái)的二次信息量，經(jīng)放大與校正電路處理后獲得，額定值為5V或其它值；二次端子6的電流測(cè)量端子ms1和電流保護(hù)端子PS1將有二次電流信息輸出，輸出的是由電流傳感元件2而來(lái)的二次信息量，經(jīng)放大與校正電路處理后獲得，額定值為5V或其它值。電壓與電流的二次輸出分別送到測(cè)量、保護(hù)系統(tǒng)的輸入接口。
權(quán)利要求
1.一種電壓、電流組合式傳感器，其特征是由電壓傳感元件(1)、電流傳感元件(2)、接口繼電器(3)、金屬屏蔽罩(4)及底板(5)組成，其中電壓傳感元件(1)和電流傳感元件(2)分別連接接口繼電器(3)，接口繼電器(3)置于底板(5)上，用金屬屏蔽罩(4)屏蔽；電壓傳感元件(1)具有一次電極(1A)、二次電極(1B)和接地電極(1C)，這些電極用金屬圓管制成，它們之間以絕緣材料(1D)隔離，一次電極(1A)處于中間，二次電極(1B)圍繞著一次電極(1A)，接地電極(1C)套在二次電極(1B)的外面；電流傳感元件(2)由導(dǎo)體(2A)、二次線圈(2B)、環(huán)形絕緣骨架(2C)和屏蔽罩(2D)組成，其中導(dǎo)體(2A)貫穿于二次線圈(2B)，二次線圈(2B)繞在環(huán)形絕緣骨架(2C)上，二次線圈(2B)上包復(fù)著屏蔽罩(2D)；接口繼電器(3)由電壓、電流二次信息放大與校正電路構(gòu)成，并具有二次端子6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓、電流組合式傳感器，其特征是電壓傳感器元件(1)的一次電極(1A)由(A)端接輸入高電壓，二次電極(1B)從(a)端輸出二次低電壓信息，接地電極(1C)由(n)端接中性點(diǎn)或地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓、電流組合式傳感器，其特征是電流傳感元件(2)的導(dǎo)體(2A)是單匝或多匝的任意截面形狀，導(dǎo)體(2A)貫穿二次線圈(2B)，該二次線圈(2B)均勻地繞在環(huán)形絕緣骨架(2C)之上，二次線圈(2B)上包復(fù)屏蔽罩(2D)，屏蔽罩(2D)由薄銅板制成空心環(huán)形，內(nèi)圓周有沿圓周的寬度為(d)的短路阻斷間隙(2E)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電壓、電流組合式傳感器，是一種適用于電力系統(tǒng)中，將一次側(cè)的高電壓、大電流，線性地變換為二次側(cè)的低電壓、小電流，以作為測(cè)量、保護(hù)及控制系統(tǒng)信息輸入的電量信息變換設(shè)備，特別適合于10kV電力系統(tǒng)中使用，它主要由電壓傳感元件、電流傳感元件、接口繼電器、金屬屏蔽罩及底板組成，同時(shí)具備電壓信息變換和電流信息變換兩種功能組合，能有效地實(shí)現(xiàn)高電壓隔離和對(duì)弱信號(hào)電磁干擾的屏蔽，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有信息變換線性度高、測(cè)量范圍寬、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于現(xiàn)代電子與計(jì)算技術(shù)的二次系統(tǒng)中使用，而且體積小，重量輕，材料省，功能強(qiáng)，安全、可靠，能直接滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和控制的需要。
文檔編號(hào)G01R15/06GK1412566SQ01129749
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2001年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者蔣豪賢, 張樹華 申請(qǐng)人:張樹華, 蔣豪賢