專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合型電流互感器及避雷器的在線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
復(fù)合型電流互感器及避雷器的在線檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備氧化鋅避雷器的在線的檢測(cè)技術(shù)，特別涉及復(fù)合型電流 互感器及其應(yīng)用在避雷器的在線監(jiān)測(cè)裝置，用于在線監(jiān)測(cè)避雷器的泄露電流(全電流)、阻 性電流、容性電流、雷擊次數(shù)和雷擊時(shí)間等。
背景技術(shù)：
金屬氧化物避雷器(MOA)主要用于限制由線路傳來(lái)的雷電過(guò)電壓或由操作引起 的內(nèi)部過(guò)電壓，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保護(hù)設(shè)備之一。但由于MOA長(zhǎng)期承受工頻 電壓、沖擊電壓，再加上各種外部環(huán)境等因素的影響而趨于老化，使其絕緣特性遭到破壞， 致使MOA引起熱崩潰，甚至發(fā)生爆炸。為確保避雷器正常發(fā)揮作用，需要定期檢測(cè)避雷器狀 態(tài)和雷擊次數(shù)檢測(cè)。而現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)裝置大部分是由電磁式機(jī)械計(jì)數(shù)器和毫安表計(jì)組成，由普通的整流 橋和毫安表計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)泄露電流的檢測(cè)和顯示；通過(guò)一個(gè)電容和非線性回路線圈放電來(lái)實(shí) 現(xiàn)對(duì)雷擊次數(shù)的計(jì)數(shù)。該方式對(duì)元器件的要求較高，當(dāng)雷擊時(shí)，有可能產(chǎn)生過(guò)大的電流把閥 片(或閥門(mén)老化)和保護(hù)裝置燒毀，導(dǎo)致避雷器無(wú)正常接地引起MOA爆炸事故。而且該方 式無(wú)法記錄落雷時(shí)間、無(wú)法實(shí)現(xiàn)避雷器絕緣性能的分析。如圖7所示，現(xiàn)在還有一種裝置是利用單一 CT(current transformer，電流互感 器)對(duì)避雷器進(jìn)行泄露電流監(jiān)測(cè)，用單獨(dú)的線圈N繞制在零磁通電流傳感器上，配合上述的 機(jī)械式雷擊計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)避雷器的監(jiān)測(cè)，但這種裝置只能監(jiān)測(cè)避雷器的工頻信號(hào)，能實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)避雷器的泄露電流，卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)落雷捕獲、進(jìn)行落雷時(shí)間的記錄和實(shí)現(xiàn)MOA突發(fā)性故 障監(jiān)測(cè)。以上兩種裝置都存在難以克服的缺點(diǎn)，難以對(duì)MOA準(zhǔn)確的狀態(tài)評(píng)估、故障診斷和 落雷情況記錄。綜上，現(xiàn)有的避雷器監(jiān)測(cè)設(shè)備亟待解決如下問(wèn)題1、不能影響MOA現(xiàn)有的接地方式；2、能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄避雷器落雷時(shí)間及次數(shù)；3、要求能實(shí)現(xiàn)避雷器突發(fā)性故障的報(bào)警；4、可與目前變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，可通過(guò)監(jiān)測(cè)避雷器的全電流、阻 性電流與容性電流的監(jiān)測(cè)，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行故障分析、診斷，從而實(shí)現(xiàn)智能化控制，提高設(shè)備 的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一，在于提供一種復(fù)合型電流互感器，采用了復(fù)合電 流互感器穿芯取樣方式，可瞬時(shí)捕獲雷擊時(shí)刻和雷擊次數(shù)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二，在于提供一種在線檢測(cè)裝置，該裝置接在避雷器 接地回路中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器的全電流、阻性電流、容性電流并記錄避雷器落雷放電時(shí)刻 的時(shí)間以及放電次數(shù)。[0012]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是這樣實(shí)現(xiàn)的一種復(fù)合型電流互感器，包括一零 磁通電流傳感器，所述零磁通電流傳感器上還設(shè)有一高頻傳感器。該復(fù)合型電流互感器是將坡莫合金和鐵樣體疊合成一疊合磁芯，再將分別將所述 零磁通電流傳感器的線圈及高頻傳感器的線圈繞制在該疊合磁芯上后進(jìn)行封裝。所述坡莫合金和鐵樣體之間設(shè)有多層屏蔽，該多層屏蔽包括至少由外到內(nèi)依次設(shè) 置的銅和純鐵。所述高頻傳感器與原來(lái)零磁通電流傳感器形狀和尺寸均相同。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是這樣實(shí)現(xiàn)的一種避雷器的在線檢測(cè)裝置，包括 上述任一種復(fù)合型電流互感器，還包括一參考電源電流互感器、一信號(hào)調(diào)理電路、一 A/D轉(zhuǎn) 換采樣電路、一數(shù)字信號(hào)處理器、一可編程邏輯器件，以及一捕獲電路；所述復(fù)合型電流互 感器和參考電源電流互感器均連接至信號(hào)調(diào)理電路；所述信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換采樣電 路、數(shù)字信號(hào)處理器，以及所述可編程邏輯器件順次連接；所述可編程邏輯器件再連接所 述A/D轉(zhuǎn)換采樣電路；所述復(fù)合型電流互感器再通過(guò)所述捕獲電路連接所述數(shù)字信號(hào)處理
o該在線檢測(cè)裝置還包括一與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接的LED顯示燈。所述可編程邏輯器件采用型號(hào)為EPM3128的芯片，該芯片內(nèi)部編程完成對(duì)外擴(kuò) RAM、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的片選邏輯，讀取設(shè)備地址碼，分配LED顯示燈的工作模式，以及將采樣 數(shù)據(jù)緩沖后送到DSP數(shù)據(jù)總線上。所述數(shù)字信號(hào)處理器采用加窗的FIR濾波，最后運(yùn)用快速傅立葉變換提取泄露電 流信號(hào)相對(duì)母線的基波相位和基波分量峰值。所述信號(hào)調(diào)理電路包括依次連接的同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路。該在線檢測(cè)裝置還連接一 PC機(jī)，該P(yáng)C機(jī)連接至所述述數(shù)字信號(hào)處理器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、能實(shí)時(shí)的記錄雷擊電流及雷擊時(shí)刻的時(shí)間，并顯示較多的雷擊次數(shù)，且具有掉 電后數(shù)據(jù)信息不會(huì)丟失；2、利用純數(shù)字電路控制，避免了因器件老化、溫度等因素引起的誤差；3、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠且各測(cè)量項(xiàng)精確；4、可通過(guò)總線和遠(yuǎn)程控制器相連，遠(yuǎn)程控制器可方便的獲取到避雷器的相關(guān)信 息；5、故障自適應(yīng)識(shí)別系統(tǒng)，當(dāng)避雷器和遠(yuǎn)程控制器的通訊總線出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備可 自動(dòng)檢測(cè)故障并發(fā)出告警信息。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明復(fù)合型電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明避雷器的在線檢測(cè)裝置的原理結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明信號(hào)調(diào)理電路中的同相放大器電路的連接示意圖。圖4是本發(fā)明信號(hào)調(diào)理電路中的濾波電路的連接示意圖。圖5是本發(fā)明信號(hào)調(diào)理電路中的電壓跟隨電路連接示意圖。[0034]圖6是本發(fā)明捕獲電路的連接示意圖。圖7是現(xiàn)有的一種電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明的復(fù)合型CT包括一零磁通電流傳感器，主要利用了零磁通電流傳感器的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一個(gè)與原來(lái)零磁通電流傳感器形狀和尺寸均可相同的高頻 傳感器。具體是將坡莫合金和鐵樣體疊合成一疊合磁芯，再將分別將所述零磁通電流傳感 器的線圈W及高頻傳感器的線圈N2繞制在該疊合磁芯上后進(jìn)行封裝，形成復(fù)合型傳感器， 可共同采集避雷器的工頻信號(hào)和高頻信號(hào)。所述零磁通電流傳感器主要用于監(jiān)測(cè)避雷器的工頻信號(hào)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器微安 級(jí)的泄露電流。所述的高頻傳感器主要用于快速反映雷擊高頻信號(hào)，因?yàn)楫?dāng)避雷器遭受到 雷擊時(shí)，雷電波信號(hào)為高頻信號(hào)，該信號(hào)持續(xù)時(shí)間往往是微秒級(jí)別，此時(shí)為了瞬時(shí)捕獲雷擊 時(shí)刻和雷擊次數(shù)，因此要用高頻傳感器。本發(fā)明的復(fù)合型CT還采用獨(dú)特的屏蔽措施，如在所述坡莫合金和鐵樣體之間設(shè) 有多層屏蔽，該多層屏蔽包括至少由外到內(nèi)依次設(shè)置的銅和純鐵，對(duì)于磁場(chǎng)干擾，這種多層 屏蔽效果比單層大得多。請(qǐng)參考圖2，是本發(fā)明避雷器的在線檢測(cè)裝置的原理結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明的避雷器的 在線檢測(cè)裝置，包括一復(fù)合型電流互感器、一參考電源電流互感器、一信號(hào)調(diào)理電路、一 A/D 轉(zhuǎn)換采樣電路、一數(shù)字信號(hào)處理器、一可編程邏輯器件、一捕獲電路，以及一 LED顯示燈；所 述復(fù)合型電流互感器和參考電源電流互感器均連接至信號(hào)調(diào)理電路；所述信號(hào)調(diào)理電路、 A/D轉(zhuǎn)換采樣電路、數(shù)字信號(hào)處理器，以及所述可編程邏輯器件順次連接；所述可編程邏輯 器件再連接所述A/D轉(zhuǎn)換采樣電路；所述復(fù)合型電流互感器再通過(guò)所述捕獲電路連接所述 數(shù)字信號(hào)處理器；所述數(shù)字信號(hào)處理器還與LED顯示燈連接及一 PC機(jī)連接。其工作原理是系統(tǒng)采集到經(jīng)所述復(fù)合型CT傳感器和參考電源CT輸出的信號(hào)，經(jīng) 所述信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理后進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換采樣電路采樣，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行數(shù)字濾波， 最后運(yùn)用快速傅立葉變換提取泄露電流信號(hào)相對(duì)母線的基波相位和基波分量峰值。所述 可編程邏輯器件采用型號(hào)為EPM3128的芯片，該芯片內(nèi)部編程完成對(duì)外擴(kuò)RAM、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯 片的片選邏輯，讀取設(shè)備地址碼，分配LED顯示燈的工作模式，以及將采樣數(shù)據(jù)緩沖后送到 DSP數(shù)據(jù)總線上。而其中的高頻信號(hào)采用所述捕獲電路進(jìn)行捕獲，系統(tǒng)將記錄雷擊次數(shù)及泄 露電流。所述數(shù)字信號(hào)處理器采用加窗的FIR濾波，最后運(yùn)用快速傅立葉變換提取泄露電 流信號(hào)相對(duì)母線的基波相位和基波分量峰值。所述信號(hào)調(diào)理電路包括依次連接的同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路。 該同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路均為公知的電路。該同相放大器電路具有較高的輸入阻抗，而且輸入輸出同相對(duì)AD采集電路有利。 如圖3所示，是本發(fā)明信號(hào)調(diào)理電路中的同相放大器電路的連接示意圖。信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻 RA142進(jìn)入運(yùn)算放大器0PA2277，由反饋電阻RA122和運(yùn)放進(jìn)行同相放大得到信號(hào)，在電阻 RA112端輸出?？紤]到信號(hào)條理的要求和穩(wěn)定性，本發(fā)明的濾波電路采用了二階巴特沃思濾波器，如圖4所示，是本發(fā)明信號(hào)調(diào)理電路中的濾波電路的連接示意圖。信號(hào)CH1_IN通過(guò)運(yùn)算 放大器0PA2277的3腳輸入由電容C2和運(yùn)放的一級(jí)端形成濾波，輸出信號(hào)CH1_0UT1，CH1_ 0UT1同輸入電阻R5和反饋電阻R1、偏置電容C7已經(jīng)0PA2277的運(yùn)放形成二階巴特沃思濾 波器，輸出信號(hào)CH1_0UT2。如圖5所示，是本發(fā)明信號(hào)調(diào)理電路中的電壓跟隨電路連接示意圖。信號(hào)REF0UT 從運(yùn)放0PA3350的3腳輸入，2腳與輸出端腳1連接成電壓跟隨，從而得到跟隨信號(hào)REFIN。圖6是本發(fā)明捕獲電路的連接示意圖。其主要是將采集到的信號(hào)通過(guò)二極管D9 和D3整流，然后經(jīng)由運(yùn)算放大器LM139和基本的電阻、電容構(gòu)成的電壓比較電路，通過(guò)輸入 信號(hào)與固定端輸入電壓2. 5V來(lái)進(jìn)行比較，若有信號(hào)輸入，輸出端將輸入高電平。若無(wú)信號(hào) 輸入，則輸出端將保持低電平。從而能得到突發(fā)的信號(hào)值，由系統(tǒng)主芯片的capture引腳進(jìn) 行捕獲。綜上，本發(fā)明避雷器的在線檢測(cè)裝置采用復(fù)合型CT和純數(shù)字電路，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記 錄、顯示及存儲(chǔ)功能，能實(shí)時(shí)捕獲雷擊次數(shù)及泄露電流，并將瞬時(shí)的雷擊時(shí)間精確記錄。
權(quán)利要求一種復(fù)合型電流互感器，包括一零磁通電流傳感器，其特征在于所述零磁通電流傳感器上還設(shè)有一高頻傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型電流互感器，其特征在于該復(fù)合型電流互感器是將 坡莫合金和鐵樣體疊合成一疊合磁芯，再將分別將所述零磁通電流傳感器的線圈及高頻傳 感器的線圈繞制在該疊合磁芯上后進(jìn)行封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合型電流互感器，其特征在于所述坡莫合金和鐵樣體之 間設(shè)有多層屏蔽，該多層屏蔽包括至少由外到內(nèi)依次設(shè)置的銅和純鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型電流互感器，其特征在于所述高頻傳感器與原來(lái)零 磁通電流傳感器形狀和尺寸均相同。
5.一種避雷器的在線檢測(cè)裝置，其特征在于包括權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的復(fù)合 型電流互感器，還包括一參考電源電流互感器、一信號(hào)調(diào)理電路、一 A/D轉(zhuǎn)換采樣電路、一 數(shù)字信號(hào)處理器、一可編程邏輯器件，以及一捕獲電路；所述復(fù)合型電流互感器和參考電源電流互感器均連接至信號(hào)調(diào)理電路；所述信號(hào)調(diào)理 電路、A/D轉(zhuǎn)換采樣電路、數(shù)字信號(hào)處理器，以及所述可編程邏輯器件順次連接；所述可編 程邏輯器件再連接所述A/D轉(zhuǎn)換采樣電路；所述復(fù)合型電流互感器再通過(guò)所述捕獲電路連 接所述數(shù)字信號(hào)處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的避雷器的在線檢測(cè)裝置，其特征在于該在線檢測(cè)裝置還包 括一與所述數(shù)字信號(hào)處理器連接的LED顯示燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的避雷器的在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述可編程邏輯器件 采用型號(hào)為EPM3128的芯片，該芯片內(nèi)部編程完成對(duì)外擴(kuò)RAM、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的片選邏輯， 讀取設(shè)備地址碼，分配LED顯示燈的工作模式，以及將采樣數(shù)據(jù)緩沖后送到DSP數(shù)據(jù)總線 上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的避雷器的在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)處理器 采用加窗的FIR濾波，最后運(yùn)用快速傅立葉變換提取泄露電流信號(hào)相對(duì)母線的基波相位和 基波分量峰值。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的避雷器的在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理電路包 括依次連接的同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的避雷器的在線檢測(cè)裝置，其特征在于該在線檢測(cè)裝置還連 接一 PC機(jī)，該P(yáng)C機(jī)連接至所述述數(shù)字信號(hào)處理器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種復(fù)合型電流互感器，包括一零磁通電流傳感器，所述零磁通電流傳感器上還設(shè)有一高頻傳感器，其采用了復(fù)合電流互感器穿芯取樣方式可瞬時(shí)捕獲雷擊時(shí)刻和雷擊次數(shù)。配合本實(shí)用新型的在線檢測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避雷器的全電流、阻性電流、容性電流并記錄避雷器落雷放電時(shí)刻的時(shí)間以及放電次數(shù)。
文檔編號(hào)G01R31/02GK201562027SQ200920181459
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者朱忠勇, 鄭賢貞 申請(qǐng)人:福建和盛高科技產(chǎn)業(yè)有限公司