專利名稱：壓流互感器及其測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力電子行業(yè)檢測用互感器及其測量系統(tǒng)，具體涉及一種將電壓和電流測量集成于一體的壓流互感器及其測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電力電子行業(yè)中，電壓、電流互感器作為常用的電子器件應(yīng)用于各種相應(yīng)的檢測系統(tǒng)中，傳統(tǒng)上電壓、電流互感器是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，即要在線測量電流需用電流互感器，而要在線測量電壓得用電壓互感器，這樣在測量三相電壓、電流時(shí)得用三套電壓、電流互感器，不僅設(shè)備成本高、維護(hù)量大，而且，由于要保證絕緣距離，避免互相干擾，還導(dǎo)致多個(gè)系統(tǒng)占用大量的空間。此外，現(xiàn)有的各自獨(dú)立的電壓、電流互感器對(duì)后續(xù)的測量回路與測量系統(tǒng)來說，還
一定程度地影響測量效果。例如，測量電流時(shí)需要把互感器輸出電流先轉(zhuǎn)換為電壓再進(jìn)行后續(xù)處理，采樣電阻大小的選取須兼顧到互感器及其系統(tǒng)測量的靈敏度和系統(tǒng)測量的動(dòng)態(tài)范圍，因此兩方面都難以達(dá)到最佳。還例如，當(dāng)在線電壓、電流頻譜較寬且相應(yīng)中心頻率超過千赫茲時(shí)，采樣轉(zhuǎn)換電阻及互感器漏感還會(huì)造成互感器變比的微小變動(dòng)。現(xiàn)有技術(shù)下也存在同時(shí)包含電壓互感器和電流互感器的組合式電壓電流互感器，但通常在這種組合式電壓電流互感器的內(nèi)部，電壓感應(yīng)和電流感應(yīng)兩部分在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍然是分開的，僅僅是一種機(jī)械上的集成，一定程度上節(jié)省了安裝空間，但成本仍然很高，其測量回路與測量系統(tǒng)仍然存在前述的一系列影響測量效果的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓流互感器及其測量系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上把電壓、電流感應(yīng)部分真正地集成于一體，有效地?cái)U(kuò)大了測量范圍。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種壓流互感器，包括一個(gè)閉環(huán)磁芯、電壓互感原邊、電流互感原邊和壓流互感副邊，所述電壓互感原邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的一側(cè)，所述壓流互感副邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的與所述電壓互感原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊設(shè)在所述閉環(huán)磁芯的中心且與所述閉環(huán)磁芯的中心線重合。所述電壓互感原邊和壓流互感副邊優(yōu)選分別為纏繞在所述閉環(huán)磁芯上的繞組。所述電流互感原邊為一根待測多芯電纜。一種壓流互感器測量系統(tǒng)，包括壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元、可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊和用于對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理的控制單元，所述壓流互感器的壓流互感副邊聯(lián)接在所述采樣單元的輸入端，所述壓流互感器的電壓互感原邊和電流互感原邊分別聯(lián)接在被測電路上，所述測量系統(tǒng)還包括用于將處理后的采樣信號(hào)輸出的輸出設(shè)備，所述輸出設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端聯(lián)接所述控制單元的數(shù)據(jù)輸出端。所述測量系統(tǒng)還可以包括供電單元，所述供電單元的輸出端可以分別聯(lián)接所述可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊、控制單元和所述輸出設(shè)備的電源端口。[0011]所述控制單元可以為DSP數(shù)字信號(hào)處理器。所述控制單元可以為單片機(jī)。所述采樣單元可以為一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)的電阻。所述可控增益放大器的數(shù)字增益控制端口可以聯(lián)接所述控制單元的控制信號(hào)輸出端口。所述控制單元內(nèi)優(yōu)選安裝有用于自動(dòng)計(jì)算并錄入設(shè)定的互感器模型參數(shù)的軟件或程序。本實(shí)用新型的有益效果為I.在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測量集于一身，克服了電壓或電流互感器是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，測量電流或電壓需要分別采用多個(gè)互感器的不足，擴(kuò)大了儀器的測量范圍，節(jié)約 了硬件開銷；2.在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測量集于一身，克服了多個(gè)系統(tǒng)占用大量空間的不足；3.對(duì)采樣電阻和互感器漏感造成的互感器變比的微小變動(dòng)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償，保證了檢測數(shù)據(jù)的正確；4.本實(shí)用新型還附加了更多有益效果節(jié)約磁芯、測量電路簡單、混合測量方便，以及在測量的同等靈敏度上有了較大的測量范圍等。

圖I是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型一種壓流互感器1，包括一個(gè)閉環(huán)磁芯I. 3、電壓互感原邊
I.I、電流互感原邊I. 2和壓流互感副邊I. 4，所述電壓互感原邊I. I纏繞在所述閉環(huán)磁芯的一側(cè)，所述壓流互感副邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的與所述電壓互感原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊設(shè)在所述磁芯的中心且與所述閉環(huán)磁芯的中心線重合。所述電壓互感原邊和電流互感副邊優(yōu)選分別為纏繞在所述閉環(huán)磁芯上的繞組，所述電流互感原邊為一根待測多芯電纜。本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測量集于一身，克服了電壓或電流互感器是兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體、測量電流或電壓得分別用多個(gè)互感器的不足，克服了多個(gè)系統(tǒng)占用大量空間的不足。本實(shí)用新型還提供了一種應(yīng)用所述壓流互感器的壓流互感器測量系統(tǒng)2，包括所述壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元3、可控增益放大器4、抗混低通濾波器5、A/D模塊7和用于對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理的控制單元8，所述壓流互感器的壓流互感副邊聯(lián)接在所述采樣單元的輸入端，所述壓流互感器的電壓互感原邊和電流互感原邊分別聯(lián)接在被測電路上，所述測量系統(tǒng)還包括用于將處理后的采樣信號(hào)輸出的輸出設(shè)備9，所述輸出設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端聯(lián)接所述控制單元的數(shù)據(jù)輸出端。所述采樣單元可以為一個(gè)或若干個(gè)串聯(lián)的電阻，所述控制單元可以為單片機(jī)，優(yōu)選為DSP數(shù)字信號(hào)處理器，所述輸出設(shè)備可以為打印機(jī)或顯示器，也可以為一些各類不同的控制電路。[0026]所述可控增益放大器的數(shù)字增益控制端口可以聯(lián)接所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器的控制信號(hào)輸出端口。所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)采樣并經(jīng)過后續(xù)處理后的電參數(shù)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償。測量電路簡單，減少了硬件開銷。進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償?shù)牟襟E優(yōu)選包括(1)預(yù)先對(duì)比設(shè)定模型參數(shù)；(2)將檢測參數(shù)與模型參數(shù)帶入求解方程計(jì)算出在線電壓與電流；(3)對(duì)計(jì)算出的被檢測電參數(shù)進(jìn)行相譜與頻譜綜合補(bǔ)償計(jì)算。對(duì)采樣電阻和互感器漏感造成的互感器變比的微小變動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，保證了檢測數(shù)據(jù)的正確。所述步驟(I)可以包括為一致性好的互感器設(shè)定模型參數(shù)和為一致性不好的互感器設(shè)定模型參數(shù)。為一致性好的互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法優(yōu)選為在LCR測試儀允許使用的條件下，用LCR測試儀測出任意一個(gè)互感器在相應(yīng)頻點(diǎn)下的漏感、變比、耦合參數(shù)后錄入系統(tǒng)，作為模型參數(shù)。為一致性不好的互感器設(shè)定模型參數(shù)的方法優(yōu)選為驅(qū)動(dòng)測試系統(tǒng)進(jìn)入測試狀態(tài)，將實(shí)驗(yàn)信號(hào)源接入互感器，對(duì)各頻點(diǎn)進(jìn)行壓流信號(hào)在各插值點(diǎn)上掃描輸出，采用相應(yīng)軟件或程序自動(dòng)計(jì)算并自動(dòng)錄入模型參數(shù)。所述步驟(2)的方法優(yōu)選為對(duì)比錄入的模型參數(shù)對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行三點(diǎn)插值曲線擬合，求出整個(gè)測試頻段內(nèi)頻響特性。所述步驟(3)的方法優(yōu)選為對(duì)各個(gè)頻點(diǎn)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換處理，并針對(duì)相位進(jìn)行補(bǔ)償，再進(jìn)行反FFT處理，得到正確的采集數(shù)據(jù)。為了使所得數(shù)據(jù)更加符合需要，還可以對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理。所述DSP數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)經(jīng)過所述采樣單元、所述可控增益放大器、所述抗混低通濾波器和所述A/D模塊傳遞過來的采樣信號(hào)進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償后，作為增益控制字信號(hào)，輸出至控制信號(hào)輸出端口，增益控制字信號(hào)對(duì)所述可控增益放大器進(jìn)行數(shù)字增益控制。通過對(duì)所述可控增益放大器進(jìn)行數(shù)字增益控制，調(diào)整其放大比，使得所述采樣單元的采樣信號(hào)動(dòng)態(tài)接近理想精度，同時(shí)在測量的同等靈敏度上有了較大的測量范圍。所述測量系統(tǒng)還可以包括供電單元6，所述供電單元聯(lián)接所述可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊、控制單元和輸出設(shè)備的電源端口。所述供電單元為所述測量系統(tǒng)提供保證其正常工作的穩(wěn)壓直流電能。
權(quán)利要求1.一種壓流互感器，其特征在于包括一個(gè)閉環(huán)磁芯、電壓互感原邊、電流互感原邊和壓流互感副邊，所述電壓互感原邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的一側(cè)，所述壓流互感副邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的與所述電壓互感器原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊設(shè)在所述閉環(huán)磁芯的中心且與所述閉環(huán)磁芯的中心線重合。
2.如權(quán)利要求I所述的壓流互感器，其特征在于所述電壓互感原邊和壓流互感副邊分別為纏繞在所述閉環(huán)磁芯上的繞組。
3.如權(quán)利要求I所述的壓流互感器，其特征在于所述電流互感原邊為一根待測多芯電纜。
4.一種采用權(quán)利要求1、2或3所述的壓流互感器的壓流互感器測量系統(tǒng)，其特征在于包括所述壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元、可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊和用于對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理的控制單元，所述壓流互感器的壓流互感副邊聯(lián)接在所述采樣單元的輸入端，所述壓流互感器的電壓互感原邊和電流互感原邊分別聯(lián)接在被測電路上，所述測量系統(tǒng)還包括用于將處理后的采樣信號(hào)輸出的輸出設(shè)備，所述輸出設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端聯(lián)接所述控制單元的數(shù)據(jù)輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓流互感器測量系統(tǒng)，其特征在于所述測量系統(tǒng)還包括設(shè)有供電單元，所述供電單元的輸出端分別聯(lián)接所述可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊、控制單元和輸出設(shè)備的電源端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓流互感器測量系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元為DSP數(shù)字信號(hào)處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓流互感器測量系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元為單片機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓流互感器測量系統(tǒng)，其特征在于所述采樣單元為一個(gè)或若干個(gè)串聯(lián)的電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、5、6、7或8所述的壓流互感器測量系統(tǒng)，其特征在于所述可控增益放大器的數(shù)字增益控制端口聯(lián)接所述控制單元的控制信號(hào)輸出端口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種壓流互感器，包括一個(gè)閉環(huán)磁芯、電壓互感原邊、電流互感原邊和壓流互感副邊，所述電壓互感原邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的一側(cè)，所述壓流互感副邊纏繞在所述閉環(huán)磁芯的與所述電壓互感原邊位置相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)，所述電流互感原邊設(shè)在所述閉環(huán)磁芯的中心且與所述閉環(huán)鐵芯心的中心線重合。本實(shí)用新型還涉及一種壓流互感器測量系統(tǒng)，包括所述壓流互感器以及順序聯(lián)接的采樣單元、可控增益放大器、抗混低通濾波器、A/D模塊、控制單元和輸出設(shè)備。本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上把電壓和電流的測量集成于一體,有效地?cái)U(kuò)大了測量范圍，同時(shí)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，保證了檢測數(shù)據(jù)的正確。
文檔編號(hào)G01R15/18GK202816645SQ20122028040
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者李躍武, 陳未遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:北京恒源利通電力技術(shù)有限公司