一種配電設(shè)備用一二次融合三相智能電流電壓一體化互感器。

背景技術(shù)：
：為適應(yīng)國(guó)家電網(wǎng)線損精細(xì)化管理的要求，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)分線線損計(jì)量，需要對(duì)一次設(shè)備電流電壓傳感器提出新的要求，以滿足計(jì)量精度的要求。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置逐步占據(jù)了主導(dǎo)地位，在繼電保護(hù)和測(cè)量中，控制部分的能量流和信息流分離，因而監(jiān)測(cè)設(shè)備不再需要高功率輸出的互感器采樣。同時(shí)由于電力工業(yè)的快速發(fā)展、電網(wǎng)情況也更加復(fù)雜，提高功率因數(shù)，改善電網(wǎng)質(zhì)量的智能電流電壓互感器被廣泛應(yīng)用。由于ZW32柱上開關(guān)的特殊性，因此，開發(fā)一種配電設(shè)備用一二次融合三相智能電流電壓一體化互感器，為配電終端FTU/DTU提供電流電壓采集信號(hào)，具有電流采樣、測(cè)量、保護(hù)、零序與電壓測(cè)量、保護(hù)、零序、放電的八合一功能的三相智能電流電壓一體化互感器迫在眉睫，特設(shè)計(jì)本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：本發(fā)明的目的就是要滿足配電終端FTU/DTU提供電流電壓采集信號(hào)，

具有電流采樣、測(cè)量、保護(hù)、零序與電壓測(cè)量、保護(hù)、零序、放電的八合一功能的要求，本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種配電設(shè)備用一二次融合三相智能電流電壓一體化互感器，包括高壓電阻 、電流電壓一次出線管、電流取樣保護(hù)線圈，其特征在于：設(shè)置有A相、B相、C相、零序電路，在每相電路中設(shè)置有電流電壓一次出線管；所述的每相電路的電流電壓一次出線管上，一端設(shè)置有電流取樣保護(hù)線圈，另一端設(shè)置有電流取樣測(cè)量線圈及零序電流取樣線圈，并相應(yīng)設(shè)置有零序信號(hào)調(diào)節(jié)器；在A相、B相電路的中間設(shè)置有四個(gè)高壓電阻，并分別設(shè)置有相應(yīng)的相序信號(hào)調(diào)節(jié)器；在B相、C相電路的中間設(shè)置有二個(gè)高壓電阻及電流取樣零序線圈，并設(shè)置有相序信號(hào)調(diào)節(jié)器；所述的A相、B相、C相電路中的電流與電壓兩部分采用信號(hào)調(diào)節(jié)器電路聯(lián)接成整體與零序電路，一體化后用硅橡膠整體封閉絕緣，通過配電設(shè)備一二次融合屏蔽雙絞線電纜分別穿過整體硅橡膠、屏蔽雙絞線電纜出線管引出輸出信號(hào)，所述的配電設(shè)備一二次融合屏蔽雙絞線電纜采用十六芯成對(duì)屏蔽雙絞線輸出信號(hào)，使A相、B相、C相電路的電流與電壓的相序與零序八對(duì)信號(hào)同時(shí)輸出；采用APG密封技術(shù)，用硅橡硅膠作絕緣材料，外表面一次澆注成型。

所述的電流電壓一次出線管把電流與電壓的相序與零序連接在一起， 同時(shí)輸入電流與電壓信號(hào)。

所述的A相、B相、C相電路中的電流部分采用低溫漂無感金屬膜電阻并聯(lián)輸出電壓小信號(hào)，溫漂系數(shù)小，在戶外—40℃至+70℃工作時(shí)，產(chǎn)品誤差范圍不變，抗干擾能力強(qiáng)。

所述的A相、B相、C相電路中的電壓部分采用片式無感高精度厚膜電阻雙組輸出電壓小信號(hào)，溫漂系數(shù)小，在戶外—40℃至+70℃工作時(shí)，誤差范圍不變，抗干擾能力強(qiáng)；雙組輸出電壓小信號(hào)，輸出在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)呈線性，保證相序與零序電壓小信號(hào)分開輸出，互不干擾，互不影響，測(cè)量與保護(hù)信號(hào)獨(dú)立工作。

所述的相序、零序信號(hào)調(diào)節(jié)器采用電阻分壓原理，設(shè)置有CCXI類瓷介高壓電容進(jìn)行相位差調(diào)節(jié)，對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的分散電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，使產(chǎn)品相位差不受外界電磁場(chǎng)干擾。

所述的相序信號(hào)調(diào)節(jié)器內(nèi)部采用3296W-502可調(diào)電位器代替電阻，隨時(shí)調(diào)節(jié)比值差，在不同的負(fù)荷情況下，滿足比值差要求。

本發(fā)明重量輕、體積小、安裝節(jié)省空間，減少現(xiàn)場(chǎng)接線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，性能優(yōu)越。是將現(xiàn)有技術(shù)中獨(dú)立結(jié)構(gòu)的單相零序電流互感器、單相電流互感器與現(xiàn)有技術(shù)中獨(dú)立結(jié)構(gòu)的單相電壓互感器全部組合在一起。通過內(nèi)部線路的設(shè)計(jì)，屏蔽電磁場(chǎng)，在保證采樣數(shù)據(jù)的精度和可靠的同時(shí)，完成所有測(cè)量、保護(hù)信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)和自診斷。同時(shí)增加零序保護(hù)的作用，提供三相序（保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量）電流信號(hào)、電壓信號(hào)和零序電流信號(hào)、零序電壓信號(hào)。本發(fā)明是一種低壓、新型測(cè)量、保護(hù)用互感器，適用于戶外ZW20斷路器（FZW28負(fù)荷開關(guān)）配套使用。該互感器功能強(qiáng)大，小信號(hào)輸出無須二次轉(zhuǎn)換，可直接通過A/D轉(zhuǎn)換接入二次設(shè)備，符合“電網(wǎng)電氣設(shè)備的控制和保護(hù)及狀態(tài)檢修、電能計(jì)量、電能質(zhì)量測(cè)量”等電力工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域“數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化”發(fā)展的需要。測(cè)量范圍寬，克服了傳統(tǒng)電磁式取樣裝置的頻帶窄、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)。小電壓信號(hào)取樣從根本上消除了電力系統(tǒng)運(yùn)行中的重大故障隱患，最大程度地保障了人員和設(shè)備的安全。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的剖視圖；

圖3是本發(fā)明電阻分壓器內(nèi)部總接線示意圖；

圖4是相序信號(hào)調(diào)節(jié)器線路示意圖；

圖5是零序信號(hào)調(diào)節(jié)器線路示意圖；

圖6是低能耗小鐵心線圈原理圖；

圖7是羅柯夫斯基（Rogowski）線圈原理圖；

圖8是電阻分壓器原理圖；

1、配電設(shè)備一二次融合屏蔽雙絞線電纜， 2、屏蔽雙絞線電纜出線管 ， 3、整體硅橡膠，4、相序信號(hào)調(diào)節(jié)器 ， 5、高壓電阻 ， 6、電流電壓一次出線管，7、電流取樣保護(hù)線圈，8、零序電流取樣線圈，9、零序信號(hào)調(diào)節(jié)器，10、電流取樣零序線圈，11.電流取樣測(cè)量線圈。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明；

電流取樣測(cè)量線圈采用能耗小鐵心線圈原理、電流取樣保護(hù)線圈采用羅柯夫斯基（Rogowski）線圈原理。零序電流取樣采用能耗小鐵心線圈原理，電壓取樣采用高精度雙組電阻分壓原理，下面對(duì)各原理做解釋。

1.采用低能耗小鐵心線圈原理：

小鐵芯線圈式低功率電流互感器是傳統(tǒng)電磁式電流互感器的一種發(fā)展，其原理如圖6：

小鐵心線圈式低功率電流互感器包含一次繞組小鐵心和損耗極小的二次繞組。二次繞組上連接集成元件Ra，因此，其二次輸出為電壓信號(hào)。二次電流I₂在集成元件Ra上產(chǎn)生的電壓降Us，其幅值正比于一次流且同相位。而且，互感器的內(nèi)部損耗和負(fù)荷要求的二次功率越小，其測(cè)量范圍越寬、準(zhǔn)確度越高。

2.采用羅柯夫斯基（Rogowski）線圈原理：

如圖7中羅柯夫斯基（Rogowski）線圈是將導(dǎo)線均勻地繞在非鐵磁性環(huán)形骨架上，一次母線置于線圈中央，因此繞組線圈與母線之間的電位是隔離的。由于不存在鐵心所以不存在飽和現(xiàn)象。如果母線電流為I（t），

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，羅柯夫斯基（Rogowski）線圈兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)e（t）：e（t）= -Mdi/dt

其中M——互感系數(shù)

Rogowski線圈兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)e（t）經(jīng)過積分器處理后得到與母線電流成比例的電壓信號(hào)，然后經(jīng)過其它環(huán)節(jié)的處理、變換后，即可得到與一次電流成比例的模擬量輸出。

3.采用電阻分壓器原理：

電子式電壓互感器采用電阻分壓原理，內(nèi)部電阻其輸出在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)呈線性，其原理如圖8：圖中 1 ——均壓電極；Ra——高壓臂電阻；Rb——低壓臂電阻。

該原理將一次高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓，經(jīng)處理后輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的二次電壓。Tv是過電壓保護(hù)裝置，一旦出現(xiàn)Rb損壞，可以限制二次電壓升高保護(hù)測(cè)量系統(tǒng)。

具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明高壓電阻共六個(gè)為電壓的一次電阻，三個(gè)電流取樣測(cè)量線圈，一個(gè)電流取樣零序線圈。雙路輸出，一次電阻是兩路，合并成一個(gè)端子輸入，二次電阻兩路單獨(dú)輸出，形成兩路兩個(gè)電阻比，兩路小電壓信號(hào)輸出；三相六路輸出，另有三路輸出再合并成一路輸出，正好成四路輸出，為三個(gè)相序加一個(gè)零序，即三路相序單獨(dú)，因?yàn)锳、B、C相零序電壓正好是120度的正弦波，所以三路零序匯總成一路信號(hào)；本發(fā)明輸出信號(hào)十六根線上有四根為零序，它們的標(biāo)志為：Ia+,Ia-,Ib+,Ib-,Ic+,Ic-In+,In-,Ua+,Ua-,Ub+,Ub-,Uc+,Uc-,Un+,Un-，

十六根線的外圈整體屏蔽層正好做接地。

將電流電壓一次出線管把電流與電壓的相序與零序連接在一起， 同時(shí)輸入電流與電壓信號(hào)，電流電壓一次出線管起到屏蔽一次電場(chǎng)與磁場(chǎng)作用，保證了產(chǎn)品的局部放電量小，在國(guó)際規(guī)定的范圍內(nèi)無放電，另外電流電壓一次出線管起到降低分布電容作用，保證電壓輸出信號(hào)相位差很小。

A相、B相、C相電路中的電流部分采用低溫漂無感金屬膜電阻并聯(lián)輸出電壓小信號(hào)，產(chǎn)品溫漂系數(shù)小，在戶外—40℃至+70℃工作時(shí)，產(chǎn)品誤差范圍不變，抗干擾能力強(qiáng)。

A相、B相、C相電路中的電壓部分采用片式無感高精度厚膜電阻雙組輸出 電壓小信號(hào)，產(chǎn)品溫漂系數(shù)小，保證產(chǎn)品在戶外工作時(shí)—40℃至+70℃時(shí)，產(chǎn)品誤差范圍幾乎不變，抗干擾能力強(qiáng)。雙組輸出電壓小信號(hào)，保證相序與零序電壓小信號(hào)分開輸出，互不干擾，互不影響，測(cè)量與保護(hù)信號(hào)獨(dú)立工作，保證了產(chǎn)品性能更可靠。

信號(hào)調(diào)節(jié)器采用電阻分壓原理，設(shè)置有CCXI類瓷介高壓電容來進(jìn)行相位差調(diào)節(jié)，對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的分散電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了產(chǎn)品相位差受外界電磁場(chǎng)干擾很小。

相序信號(hào)調(diào)節(jié)器內(nèi)部采用3296W-502可調(diào)電位器代替電阻，讓本發(fā)明可隨時(shí)調(diào)節(jié)比值差，在不同的負(fù)荷情況下均能滿足比值差要求。

采用十六芯成對(duì)屏蔽雙絞線輸出信號(hào)，保證了產(chǎn)品所有電流與電壓的相序與零序八對(duì)信號(hào)同時(shí)輸出。

本發(fā)明通過內(nèi)部線路的智能組合，融合了三相電流采樣、測(cè)量、保護(hù)、零序、三相電壓測(cè)量、保護(hù)、零序、放電的八合一功能。應(yīng)用于配電設(shè)備一二次融合柱上開關(guān)。真正做到一二次深度融合作用。

整個(gè)產(chǎn)品內(nèi)部零部件有序排列，智能組合，避開電磁場(chǎng)干擾，同時(shí)輸出 八路電壓小信號(hào)，互不干擾。功能比三臺(tái)相序互感 器加三臺(tái)零序電流互感器加三臺(tái)相序電壓互感 器加三臺(tái)零序電壓互感器加三臺(tái)放電線圈還強(qiáng)大，性能更優(yōu)越。

本發(fā)明達(dá)到如下使用性能：

1. 環(huán)境溫度 ：-40℃∽+70℃。

2. 海拔高度：不超過 Under 1000 m 。

3. 環(huán)境空氣中無明顯灰塵、煙、腐蝕性氣體、蒸汽或鹽等污穢.。

4. 相對(duì)濕度：24h內(nèi)測(cè)得的相對(duì)濕度平均值不得超過95%。

5. 電流電壓一體化傳感器允許在1.2倍的額定電流與電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行。

本發(fā)明電流部分通過電磁感應(yīng)、高精度電阻采樣，可以做零序、測(cè)量和保護(hù)；電壓部分通過高精度、雙組電阻采樣，可以做零序、測(cè)量和保護(hù)及放電，兩者一體化后用硅橡膠整體封閉絕緣，二次接線通過十六芯航空插頭與外部聯(lián)接，輸出信號(hào)可以并接15米長(zhǎng)十六芯屏蔽成對(duì)雙絞電纜，末端精度不變的組合式結(jié)構(gòu)，便于安裝，減少現(xiàn)場(chǎng)接線，節(jié)省空間，維護(hù)方便。產(chǎn)品輸出為小電壓信號(hào)，不會(huì)傷害被控設(shè)備，可直接與儀表、繼電保護(hù)裝置等二次綜合自動(dòng)化設(shè)備接口，從而實(shí)現(xiàn)電流采樣、測(cè)量、保護(hù)、零序與電壓測(cè)量、保護(hù)、零序、放電的八合一功能。功能齊全，安裝使用簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行降低能耗，無需設(shè)備維護(hù)。