以軟磁片為核心對非接觸式微弱泄露電流信號的采集單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及特高壓直流線路避雷器狀態(tài)檢測技術(shù)，尤其是指一種以軟磁片為核心對非接觸式微弱泄露電流信號的采集單元。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，電力需求增長迅猛，而我國存在電力資源分布與負荷中心區(qū)域不匹配的天然特性，需要借助遠距離、大容量輸電線路改善電力供需矛盾問題，“西電東送”、“南北互供”等工程是現(xiàn)階段主要部署方案，特高壓直流輸電技術(shù)是具體的實施技術(shù)手段。
[0003]直流輸電將交流電通過換流器變換成直流電，然后通過直流輸電線路送至受電端并通過換流器變成交流電，最終注入交流電網(wǎng)。特高壓直流輸電的電壓等級概念與交流輸電不一樣。對于交流輸電來說，一般將220kV及以下的電壓等級稱為高壓，330?750kV的稱為超高壓，100kV及以上的稱為特高壓。直流輸電則稍有不同，±100kV以上的統(tǒng)稱為高壓；±500kV和±600kV仍稱為高壓，一般不稱為超高壓；而超過±600kV的則稱為特
[0004]±800kV特高壓直流輸電由于中間無落點，可將大量電力直送大負荷中心，具有輸送容量大、送電距離遠、節(jié)省輸電架線走廊等優(yōu)點，相關(guān)設(shè)備研發(fā)、控制與運行等技術(shù)和示范工程在近些年來得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已使我國在特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，引領(lǐng)著技術(shù)發(fā)展方向和關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)趨勢。
[0005]特高壓直流輸電系統(tǒng)的建設(shè)，離不開過電壓保護裝置，直流避雷器是特高壓直流輸電系統(tǒng)過電壓保護的關(guān)鍵設(shè)備，決定了整個系統(tǒng)的絕緣水平，影響設(shè)備體積、工程占地面積及造價。提高避雷器保護水平對于優(yōu)化系統(tǒng)的絕緣配合及降低工程造價至關(guān)重要。掌握直流避雷器實時運行狀態(tài)和保護特性對加強直流特高壓輸電系統(tǒng)設(shè)備的運行管理、完善其帶電檢測技術(shù)和狀態(tài)檢修水平具有十分重要的意義。
[0006]就目前而言，直流避雷器的運行條件要比交流避雷器嚴酷得多，對直流避雷器的運行性能提出的技術(shù)要求很高。直流避雷器結(jié)構(gòu)、工作條件、作用原理、保護特性等均與交流避雷器不同。為了及時發(fā)現(xiàn)直流避雷器的受潮、老化和其他隱患，避免因事故造成巨大經(jīng)濟損失，在提高特高壓避雷器產(chǎn)品可靠性、強化質(zhì)量管理的同時，對特高壓避雷器進行在線監(jiān)測意義重大且需求迫切。特別是急切需要一種針對于特高壓直流避雷器泄露電流的檢測裝置和檢測方法。
[0007]中國實用新型專利(CN202693723U)披露了一種避雷器泄漏電流報警系統(tǒng)，包括避雷器和計數(shù)器，避雷器連接有用于轉(zhuǎn)換電流的第一電流互感器和第二電流互感器，第一電流互感器連接有基準電壓電路，基準電壓電路將基準電壓加于第一電壓轉(zhuǎn)換電路，第二電流互感器連接有第一電壓轉(zhuǎn)換電路，第一電壓轉(zhuǎn)換電路為第一報警裝置供電，第一電壓轉(zhuǎn)換電路連接有第二電壓轉(zhuǎn)換電路進行二次電壓轉(zhuǎn)換，第二電壓轉(zhuǎn)換電路為第二報警裝置供電。以上泄露電流報警系統(tǒng)雖然原理簡單，報警提示作用明顯，然而在實際的使用過程中還存在以下不足之處:1、以上泄露電流報警系統(tǒng)主要針對于交流輸電線路中，由于避雷器在特高壓直流輸電線路中的運行條件要比交流避雷器嚴酷得多，特別是在雷擊過電壓的自保護要求可能也難以達到，因而泄露電流報警系統(tǒng)的技術(shù)要求無法滿足在特高壓直流輸電線路中進行有效和穩(wěn)定地運行；2、以上泄露電流報警系統(tǒng)主要功能是進行定性操作，無法對每時每刻中泄露電流的大小數(shù)字進行檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供以軟磁片為核心對非接觸式微弱泄露電流信號的采集單元，其主要目的在于克服現(xiàn)有泄露電流報警系統(tǒng)無法對特高壓直流避雷器泄露電流進行穩(wěn)定和準確檢測的缺陷。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
以軟磁片為核心對非接觸式微弱泄露電流信號的采集單元，包括電流傳感器、功率放大器以及電路采集模塊，所述電流傳感器包括一環(huán)形殼體、一呈C形布置的磁芯以及一軟磁片傳感器，所述環(huán)形殼體內(nèi)設(shè)置有一容置空間，所述磁芯上分別繞設(shè)有一第一線圈繞組以及一第二線圈繞組，并且該磁芯安裝于所述容置空間內(nèi)，所述軟磁片傳感器也裝設(shè)于所述容置空間內(nèi)并且其兩端與所述磁芯的兩端鄰接，所述第一線圈繞組的輸入端與避雷器漏電流電連接，所述第二線圈繞組的輸入端與所述功率放大器的一輸出端電連接，所述功率放大器的另一輸出端與所述電路采集模塊電連接，所述第二線圈繞組所產(chǎn)生的磁通密度方向與所述第一線圈繞組的磁通密度方向相反。
[0010]進一步的，所述軟磁片傳感器包括一呈弧形布置的軟磁片連接于該軟磁片上的數(shù)據(jù)接點，所述功率放大器包括一與所述數(shù)據(jù)接點輸出端電連接的運算放大器、一第一三極管、一第二三極管以及一輸入電源，所述第一三極管的集電極電連接于所述輸入電源的正接口，所述第二三極管的集電極連接于所述輸入電源的負接口，所述功率放大器的輸出端分成兩路，一路連接于所述第一三極管的基極，另一路連接于所述第二三級管的基極，所述第一三極管的放大級分成兩路，一路連接于所述第二線圈繞組的輸入端，另一路連接于所述第二三極管的放大級，所述電路采集模塊包括一端連接于所述第二線圈繞組輸出端的測量電阻Rl以及用于測量該測量電阻內(nèi)電流數(shù)值的電流表，所述測量電阻Rl的另一端接地。
[0011]進一步的，所述環(huán)形殼體包括一屏蔽殼體以及設(shè)置于該屏蔽殼體外側(cè)的絕緣殼體，所述磁芯包括兩個對稱設(shè)置的弧形芯塊以及一固定管，兩弧形芯塊各以一端相互抵接，并且在該抵接位置的兩側(cè)通過所述固定管套上。
[0012]進一步的，所述弧形芯塊為納米非晶材料制成的弧形芯塊，所述固定管為納米非晶材料固定管。
[0013]進一步的，所述弧形芯塊為非晶軟磁材料制成的弧形芯塊，所述固定管為非晶軟磁固定管。
[0014]進一步的，所述軟磁片的兩端各抵接于一所述弧形芯塊的一端，所述軟磁片所占據(jù)的體積為所述容置空間體積的四分之一，所述固定管所占據(jù)的體積為所述容置空間體積的四分之一，位于所述固定管一側(cè)的弧形芯塊中未套上固定管的部分所占據(jù)的體積為所述容置空間體積的四分之一，位于所述固定管另一側(cè)的弧形芯塊中未套上固定管的部分所占據(jù)的體積為所述容置空間體積的四分之一，所述第二線圈繞組包括上第二線圈繞部以及下第二線圈繞部，所述上第二線圈繞部繞設(shè)于位于所述固定管一側(cè)的弧形芯塊中未套上固定管的部分，所述下第二線圈繞部繞設(shè)于位于所述固定管另一側(cè)的弧形芯塊中未套上固定管的部分，所述上第二線圈繞部和下第二線圈繞部相互電連接，所述第一線圈繞組繞設(shè)于所述固定管的外側(cè)。
[0015]進一步的，所述第一線圈繞組的輸入端加裝有惰性氣體二極管以及TVS 二極管，該TVS 二極管反向串聯(lián)接地。
[0016]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果在于:
1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、實用性強，當避雷器漏電電流的直流信號經(jīng)過第一線圈繞組后在磁芯中產(chǎn)生的磁場被聚集到軟磁片傳感器上，軟磁片傳感器產(chǎn)生的電壓信號經(jīng)功率放大器導(dǎo)通作用使得第二線圈繞組上產(chǎn)生反向補償電流，補償電流產(chǎn)生的磁通與避雷器漏電電流所產(chǎn)生的磁通方向相反，當二者實現(xiàn)磁平衡后，磁芯磁通為零，第二線圈繞組上補償電流再經(jīng)過電路采集模塊的測試后，即得出避雷器泄露電流的直流信號值，因而本發(fā)明是采用非接觸式對避雷器漏電流進行采集，從而可以保證采集單元能夠在復(fù)雜電磁場中進行有效和穩(wěn)定地運行，不僅耐壓能力得到很大地提升，而且能夠在過電壓下具有較強自恢復(fù)和自適應(yīng)能力。
[0017]2、在本發(fā)明中，通過利用軟磁片為核心敏感元件用于隔離檢測電流的模塊化產(chǎn)品，它的工作原理是采用磁平衡式原理，即當電流流過一根長的直導(dǎo)線時，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用軟磁片進行檢測，由于磁場的變化與軟磁片的輸出電壓信號有良好的線形關(guān)系，因此可利用軟磁片測得的輸出信號，直接反應(yīng)出導(dǎo)線中的電流大小，并且軟磁片的優(yōu)勢在于它的強抗干擾能力，低溫飄和高靈敏度，特別是在電流為-1A至IA電流的范圍內(nèi)，軟磁片在磁通密度方面呈現(xiàn)出很好的對稱性和靈敏度。
[0018]3、在本發(fā)明中，通過在軟磁片上加載上交流信號之后，軟磁片的磁通密度將在正向和反向來回充磁和退磁，在這個過程會打斷外部電磁場對磁性材料的磁極化過程。所以可以很好的避免磁性材料的磁極化。有利于提高本發(fā)明的檢