專利名稱：高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種供電、配電系統(tǒng)用的光電隔離式電流互感器。
傳統(tǒng)的交流電流互感器，由于測量處和顯示處存在極大的電位差(11KV-330KV)，所以對電流互感器的耐壓要求極高，制造工藝復(fù)雜，價格昂貴，并且安裝要求嚴(yán)格。
本實用新型的目的在于提供一種新型可自供電，且精度高的高壓及超高壓光電隔離式電流互感器。
本實用新型由每相的電流測量單元組成；其特征在于每個測量單元包括自供電及電流測量裝置和紅外通信單元；所述自供電包括匯流條互感器、與匯流條互感器的環(huán)型鐵芯T1相連接的電橋整流電路B1、電橋整流電路B1輸出端串接的采樣電阻R1和穩(wěn)壓二極管Z1；電流測量裝置包括與上述穩(wěn)壓二極管Z1相連接的電壓放大電路、與電壓放大電路輸出端相連接的串行模數(shù)變換電路U2、接收并處理電流信號的單片機U3；所述單片機U3外圍電路包括起電源監(jiān)視和看門狗功能的芯片U4和紅外通信單元；所述紅外通信單元與單片機U3的信號輸出、輸入端分別相連，包括紅外發(fā)射器L1和紅外接收器H1。
本實用新型與傳統(tǒng)高壓電流互感器相比，具有如下優(yōu)點1．互感器和高壓匯流條處于相同電位，從而降低了耐壓要求，便于制造和安裝；2．采用雙向紅外通訊，通過規(guī)定三相電流測量單元與上位機之間的通訊協(xié)議，保證了通訊的可靠性；3．利用互感器既提供了測量信號，又給測試電源供電；4．采用數(shù)字式測量，大大提高了測量精度；5．成本大大降低。
圖面說明

圖1是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的電流采樣和供電原理圖；圖2是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的放大及A／D變換原理圖；圖3是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的CPU及紅外發(fā)送、接收原理圖；圖4是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的上位機原理圖。
本實用新型的電路結(jié)構(gòu)及工作原理如下圖1中電流互感器T1的感應(yīng)電流流過采樣電阻R1、經(jīng)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓，供測量單片機工作，C1、C3為濾波電容。由圖中可知R1流過感應(yīng)的全部電流，真實的反應(yīng)了流過匯流條的實際電流?；ジ衅鲀啥说碾妷菏荁1的壓降加R×I加穩(wěn)壓二極管Z1上的壓降。互感器的圈數(shù)設(shè)計要考慮測量單片機CPU的起始工作電流、額定電流和保護(hù)電流(一般為額定電流的2．5倍)，同時要考慮電橋B1、穩(wěn)壓二極管Z1的功率耗散。例如單片機的起始工作電流為10mA，額定電流為630A，保護(hù)電流為1600A，匯流條流過20A時系統(tǒng)工作，則線圈圈數(shù)為20A／10mA=2000圈；額定電流為I=630A／2000=0．315A；互感器兩端的電壓V=1．3+R1·I+5．5=7．5V；額定功率W=I·V=2．24瓦；考慮到在保護(hù)電流時(7．1瓦)不飽和，鐵芯的尺寸就可選定。采樣電阻R1阻值大小，應(yīng)使圖2中A、B兩點的電壓在5V之內(nèi)，以保證運算放大器U1正常工作。圖2中適當(dāng)選擇R12和R6的阻值，使U113的輸出7為1．7V。保護(hù)電流時為5．25V。10位串行A／D將模擬電壓讀到CPU中，經(jīng)運算后，由紅外發(fā)射接收器和上位機通訊，進(jìn)行顯示。本裝置三相電流測量單元可與一個上位機顯示單元(如圖4所示)通信，為保證通信的可靠性，由上位機控制整個通信過程，每相都有自己的地址，上位機發(fā)出的命令包括地址域和命令域，每相測量單元分析命令后，是自己的地址，則執(zhí)行相應(yīng)的命令動作。
權(quán)利要求一種高壓及超高壓光電隔離式電流互感器，由每相的電流測量單元組成；其特征在于每個測量單元包括自供電及電流測量裝置和紅外通信單元；所述自供電包括匯流條互感器、與匯流條互感器的環(huán)型鐵芯T1相連接的電橋整流電路B1、電橋整流電路B1輸出端串接的采樣電阻R1和穩(wěn)壓二極管Z1；電流測量裝置包括與上述穩(wěn)壓二極管Z1相連接的電壓放大電路、與電壓放大電路輸出端相連接的串行模數(shù)變換電路U2、接收并處理電流信號的單片機U3；所述單片機U3外圍電路包括起電源監(jiān)視和看門狗功能的芯片U4和紅外通信單元；所述紅外通信單元與單片機U3的信號輸出、輸入端分別相連，包括紅外發(fā)射器L1和紅外接收器H1。
專利摘要一種高壓及超高壓光電隔離式電流互感器,它由每相的電流測量單元組成,每個測量單元包括自供電和電流采樣電路、電流測量裝置和紅外通信單元。由于采用了紅外隔離供電,互感器和高壓匯流條處于相同電位,從而降低了耐壓要求,便于制造和安裝;采用數(shù)字式測量,大大提高了測量精度;利用互感器既提供了測量信號,又給測試電源供電;本裝置還采用雙向紅外通訊,可以通過規(guī)定三相電流測量單元與上位機之間的通訊協(xié)議,保證了通訊的可靠性。
文檔編號H01F38/28GK2430691SQ0023370
公開日2001年5月16日 申請日期2000年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月12日
發(fā)明者劉志俊 申請人:劉志俊