一種高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器，屬于電流測(cè)量領(lǐng)域。本實(shí)用新型由鐵芯、繞組和用于補(bǔ)償激磁電流的輔助電路組成。鐵芯由檢測(cè)鐵芯和屏蔽鐵芯組成嵌套式結(jié)構(gòu)。檢測(cè)鐵芯通過繞在上邊的繞組檢測(cè)該鐵芯的零磁通狀態(tài)進(jìn)而控制輔助電路提供電流互感器所必需的激磁電流，消除了電流互感器的誤差源頭，大大提高了電流互感器的準(zhǔn)確度。應(yīng)用本實(shí)用新型可以研制出對(duì)二次負(fù)荷不敏感的0.001級(jí)高準(zhǔn)確度電流互感器，以及準(zhǔn)確度優(yōu)于0.01級(jí)的開口式電流互感器。
【專利說明】一種高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器，屬于電流測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)電磁式電流互感器發(fā)展非常成熟，通過一些補(bǔ)償措施，準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.01級(jí)。試驗(yàn)室內(nèi)作為電流標(biāo)準(zhǔn)器使用的雙級(jí)電流互感器準(zhǔn)確度可以到達(dá)0.001級(jí)，但其帶負(fù)載能力較差，一般僅作為標(biāo)準(zhǔn)器使用。更高準(zhǔn)確度的電流比較儀則不屬于電流互感器類型，一般只能用于試驗(yàn)室校準(zhǔn)檢定。
[0003]近年來，人們?cè)絹碓疥P(guān)注電流、相位、功率的在線測(cè)量。為達(dá)到這一目的，往往需要斷開一次回路以接入高準(zhǔn)確度電流互感器。這項(xiàng)工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失，例如電力電流互感器的常規(guī)檢定，需要線路停電。這樣就產(chǎn)生了高準(zhǔn)確度開口式電流互感器的需求。
[0004]一般開口式電流互感器由于鐵芯磁路被切斷，鐵芯切面之間的一點(diǎn)點(diǎn)氣隙都會(huì)大大增大鐵芯磁阻，等效為降低了鐵芯的磁導(dǎo)率，增大電流互感器的誤差。市面上的常用開口式電流互感器一般稱為鉗形電流表，其準(zhǔn)確度一般為1°廣5%，顯然不能滿足一些對(duì)準(zhǔn)確度要求較高的場(chǎng)合。雜志《電測(cè)與儀表》1999年第7期的一篇文章《ECCT-1型精密鉗形電流互感器》介紹了一種開口式電流互感器，其額定變比為5A/5mA，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.1級(jí)。其實(shí)質(zhì)是一種零磁通式自平衡電流互感器，受系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，反饋電路的放大倍數(shù)有限，因而其誤差仍相對(duì)較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)【背景技術(shù)】的不足，本實(shí)用新型的高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器包括鐵芯、繞組和輔助電路，本實(shí)用新型的輔助電路與鐵芯、繞組構(gòu)成自平衡閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輔助電路補(bǔ)償電流互感器的激磁電流，消除主要誤差源，進(jìn)而提高電流互感器的電流測(cè)量準(zhǔn)確度。應(yīng)用本實(shí)用新型可以研制出對(duì)二次負(fù)荷不敏感的0.001級(jí)高準(zhǔn)確度電流互感器，以及準(zhǔn)確度優(yōu)于0.01級(jí)的開口式電流互感器。
[0006]一種高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器，包括檢測(cè)鐵芯、內(nèi)補(bǔ)償繞組、屏蔽鐵芯、夕卜補(bǔ)償繞組組成，內(nèi)補(bǔ)償繞組和外補(bǔ)償繞組匣數(shù)相等，其特征在于:它還包括輔助電路，所述的輔助電路與檢測(cè)鐵芯、內(nèi)補(bǔ)償繞組、屏蔽鐵芯和外補(bǔ)償繞組構(gòu)成自平衡閉環(huán)系統(tǒng)。其有益效果是:利用輔助電路補(bǔ)償電流互感器的激磁電流，消除主要誤差源，進(jìn)而提高電流互感器的電流測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0007]如上所述的電流互感器，其特征在于:它還包括檢測(cè)繞組，所述的輔助電路包含一個(gè)高放大倍數(shù)的放大器，所述的檢測(cè)繞組(或內(nèi)補(bǔ)償繞組)同名端接放大器的反相輸入端，放大器的正相輸入端和檢測(cè)繞組(或內(nèi)補(bǔ)償繞組)的非同名端均接地，放大器輸出端接外補(bǔ)償繞組的非同名端，外補(bǔ)償繞組的同名端接內(nèi)補(bǔ)償繞組的同名端，內(nèi)補(bǔ)償繞組的非同名端接地。其有益效果是:放大器的高放大倍數(shù)保證了檢測(cè)鐵芯的輸出電壓非常小，因而輔助電路對(duì)激磁電流進(jìn)行了很好的補(bǔ)償，ECCT電流測(cè)量誤差很小，且對(duì)二次負(fù)荷大小不敏感。
[0008]如上所述的電流互感器，其特征在于:檢測(cè)鐵芯上依次繞制檢測(cè)繞組和內(nèi)補(bǔ)償繞組。
[0009]如上所述的電流互感器，其特征在于:所述的屏蔽鐵芯完全包住檢測(cè)鐵芯、檢測(cè)繞組和內(nèi)補(bǔ)償繞組形成嵌套式結(jié)構(gòu)。其有益效果是:屏蔽鐵芯的磁屏蔽作用使得外界漏磁通對(duì)檢測(cè)鐵芯的影響大大減小，提高了 ECCT的電流測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0010]如上所述的電流互感器，其特征在于:它還包括二次繞組和一次繞組，所述的屏蔽鐵芯上依次繞制外補(bǔ)償繞組、二次繞組和一次繞組。其有益效果是:由檢測(cè)繞組(或內(nèi)補(bǔ)償繞組)檢測(cè)檢測(cè)鐵芯內(nèi)的弱磁通大小，提供給輔助電路作為輸入信號(hào)，輔助電路輸出補(bǔ)償激磁電流，依次流過外補(bǔ)償繞組和內(nèi)補(bǔ)償繞組，流過外補(bǔ)償繞組的激磁電流在屏蔽鐵芯內(nèi)產(chǎn)生工作磁通，而外補(bǔ)償繞組和內(nèi)補(bǔ)償繞組的相同匣數(shù)和連接方式保證了激磁電流在檢測(cè)鐵芯內(nèi)不產(chǎn)生磁通。
[0011]如上所述的電流互感器，其特征在于:所述的檢測(cè)鐵芯和屏蔽鐵芯為單個(gè)完整鐵芯或被切為兩半做成可開口式電流互感器。
[0012]如上所述的電流互感器，其特征在于:所述的被切為兩半的檢測(cè)鐵芯和屏蔽鐵芯相應(yīng)的每個(gè)繞組由繞在兩半鐵芯上的繞組串聯(lián)而成。其有益效果是:其電流測(cè)量準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)原理的開口式電流互感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本實(shí)用新型鐵芯及繞組截面示意圖。
[0014]附圖2為本實(shí)用新型ECCT的一種原理示意圖。
[0015]附圖3為本實(shí)用新型ECCT另外一種實(shí)現(xiàn)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]名詞解釋:高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器，本文簡稱ECCT。
[0017]附圖中的標(biāo)記:1一檢測(cè)鐵芯、2—檢測(cè)繞組、3—內(nèi)補(bǔ)償繞組、4一屏蔽鐵芯、5—外補(bǔ)償繞組、6—二次繞組、7—一次繞組、8—輔助電路。
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0019]如附圖1和2所示，本實(shí)用新型的ECCT包括檢測(cè)鐵芯1、檢測(cè)繞組2、內(nèi)補(bǔ)償繞組
3、屏蔽鐵芯4、外補(bǔ)償繞組5、二次繞組6、一次繞組7和輔助電路8組成，其中一次繞組7可以沒有。檢測(cè)鐵芯I上依次繞制檢測(cè)繞組2和內(nèi)補(bǔ)償繞組3。屏蔽鐵芯4完全包住檢測(cè)鐵芯1、檢測(cè)繞組2和內(nèi)補(bǔ)償繞組3形成嵌套式結(jié)構(gòu)。屏蔽鐵芯4上依次繞制外補(bǔ)償繞組5、二次繞組6和一次繞組7。其中，內(nèi)補(bǔ)償繞組3和外補(bǔ)償繞組5匣數(shù)相等，一次繞組7可以沒有。
[0020]輔助電路8包含一個(gè)高放大倍數(shù)放大器，由單個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成或由分立元件組合而成。以下以運(yùn)算放大器為例進(jìn)行說明。運(yùn)算放大器工作于開環(huán)放大狀態(tài)，放大倍數(shù)大于10000倍。輔助電路8接受來自檢測(cè)繞組2的信號(hào)，為屏蔽鐵芯4提供激磁電流。輔助電路8與所有鐵芯及繞組構(gòu)成了一個(gè)自平衡閉環(huán)系統(tǒng)，該自平衡閉環(huán)系統(tǒng)能補(bǔ)償電流互感器的激磁電流，消除主要誤差源，進(jìn)而提高電流互感器的電流測(cè)量準(zhǔn)確度。[0021]作為本實(shí)用新型的又一實(shí)施例，本實(shí)用新型的檢測(cè)繞組2可以省掉。直接用內(nèi)補(bǔ)償繞組3來代替檢測(cè)繞組，如圖3所示。基本原理與圖2所示實(shí)施例相同。
[0022]如圖2和圖3中所有繞組標(biāo)端為同名端，另一端為非同名端。檢測(cè)繞組2 (或內(nèi)補(bǔ)償繞組3)同名端接輔助電路8的放大器的反相輸入端，輔助電路8的放大器的正相輸入端和檢測(cè)繞組2 (或內(nèi)補(bǔ)償繞組3)的非同名端均接地。輔助電路8的放大器輸出端接外補(bǔ)償繞組5的非同名端，外補(bǔ)償繞組5的同名端接內(nèi)補(bǔ)償繞組3的同名端，內(nèi)補(bǔ)償繞組3的非同名端接地。
[0023]作為本實(shí)用新型的又一實(shí)施例，本實(shí)用新型的檢測(cè)鐵芯I和屏蔽鐵芯4可以為單個(gè)完整鐵芯或被切為兩半，對(duì)于被構(gòu)或被切為兩半的檢測(cè)鐵芯I和屏蔽鐵芯4可以形成開口式結(jié)構(gòu)。對(duì)于這種開口式結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的每個(gè)繞組由繞在兩半鐵芯上的繞組串聯(lián)而成。采用這種結(jié)構(gòu)的開口式電流互感器，其電流測(cè)量準(zhǔn)確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)原理的開口式電流互感器。
[0024]理想情況下，本實(shí)用新型ECCT系統(tǒng)正常工作時(shí)，由運(yùn)算放大器的“虛短”特性，輔助電路8的放大器輸入端的電壓差為零，即檢測(cè)繞組2 (或內(nèi)補(bǔ)償繞組3)的輸出電壓為零，相應(yīng)的檢測(cè)鐵芯I內(nèi)磁通為零。檢測(cè)鐵芯I受到所有繞組上的電流作用，其中檢測(cè)繞組2上電流為零(理想放大器輸入阻抗為無窮大)，內(nèi)補(bǔ)償繞組3和外補(bǔ)償繞組5同名端相連，且匣數(shù)相等，因此這兩個(gè)繞組上流過的電流對(duì)檢測(cè)鐵芯I的作用相互抵消。所以檢測(cè)鐵芯上I實(shí)質(zhì)上只受一次繞組7和二次繞組6的作用，且兩個(gè)繞組上的電流合成作用為零。以上原理可用下式表示，其中^為一次電流，N1為一次繞組7匣數(shù)，I2為二次電流，N2為二次繞組6匣數(shù):
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種高準(zhǔn)確度電子補(bǔ)償式電流互感器，包括檢測(cè)鐵芯、內(nèi)補(bǔ)償繞組、屏蔽鐵芯、外補(bǔ)償繞組組成，內(nèi)補(bǔ)償繞組和外補(bǔ)償繞組匣數(shù)相等，其特征在于:它還包括輔助電路，所述的輔助電路與檢測(cè)鐵芯、內(nèi)補(bǔ)償繞組、屏蔽鐵芯和外補(bǔ)償繞組構(gòu)成自平衡閉環(huán)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于:它還包括檢測(cè)繞組，所述的輔助電路包含一個(gè)高放大倍數(shù)的放大器，所述的檢測(cè)繞組同名端接放大器的反相輸入端，放大器的正相輸入端和檢測(cè)繞組的非同名端均接地，放大器輸出端接外補(bǔ)償繞組的非同名端，外補(bǔ)償繞組的同名端接內(nèi)補(bǔ)償繞組的同名端，內(nèi)補(bǔ)償繞組的非同名端接地。
3.如權(quán)利要求1所述的電流互感器，其特征在于:所述的輔助電路包含一個(gè)高放大倍數(shù)的放大器，所述的內(nèi)補(bǔ)償繞組同名端接放大器的反相輸入端，放大器的正相輸入端和內(nèi)補(bǔ)償繞組的非同名端均接地，放大器輸出端接外補(bǔ)償繞組的非同名端，外補(bǔ)償繞組的同名端接內(nèi)補(bǔ)償繞組的同名端，內(nèi)補(bǔ)償繞組的非同名端接地。
4.如權(quán)利要求2所述的電流互感器，其特征在于:所述的檢測(cè)鐵芯上依次繞制檢測(cè)繞組和內(nèi)補(bǔ)償繞組。
5.如權(quán)利要求2所述的電流互感器，其特征在于:所述的屏蔽鐵芯完全包住檢測(cè)鐵芯、檢測(cè)繞組和內(nèi)補(bǔ)償繞組形成嵌套式結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的電流互感器，其特征在于:它還包括二次繞組和一次繞組，所述的屏蔽鐵芯上依次繞制外補(bǔ)償繞組、二次繞組。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的電流互感器，其特征在于:所述的檢測(cè)鐵芯和屏蔽鐵芯為單個(gè)完整鐵芯或被切為兩半做成可開口式電流互感器。
8.如權(quán)利要求7所述的電流互感器，其特征在于:所述的被切為兩半的檢測(cè)鐵芯和屏蔽鐵芯相應(yīng)的每個(gè)繞組由繞在兩半鐵芯上的繞組串聯(lián)而成。
【文檔編號(hào)】G01R15/18GK203606413SQ201320646255
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】李鶴, 雷民, 章述漢, 李前, 熊前柱, 胡浩亮, 李登云, 楊春燕 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院