專利名稱：一種電子式互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種互感器，尤其涉及一種基于羅氏(Rogowski )線圈的電子式互感器。
背景技術(shù)：
互感器是按比例變換電壓或電流的設(shè)備?；ジ衅鲗⑤斎氲母唠妷夯虼箅娏髯儞Q為標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100V)或標(biāo)準(zhǔn)低電流(5A或1A)，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量、設(shè)備保護(hù)，以及自動(dòng)化控制等功能?；ジ衅饕部梢杂脕砀糸_高電壓系統(tǒng)，以保護(hù)人身和設(shè)備安全。由于供電系統(tǒng)的電壓電流相差懸殊(電流可以從幾安到幾萬安)，因此，對(duì)互感器的要求也相對(duì)很高，需要互感器經(jīng)受大電流大電壓，需要互感器具有良好的測(cè)量準(zhǔn)確度，也需要互感器非常安全，能對(duì)異常情況作出準(zhǔn)確的測(cè)量、判斷，并提供準(zhǔn)確的信息使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)和預(yù)警。目前已經(jīng)出現(xiàn)的互感器主要有三類電磁式、電子式、光電式。電磁式互感器的被測(cè)信號(hào)與二次線圈之間通過鐵芯耦合，絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其造價(jià)隨電壓等級(jí)呈指數(shù)關(guān)系上升。電磁式互感器由于使用了鐵芯，不可避免地存在磁飽和及鐵磁諧振等問題。電磁式電流互感器二次回路不能開路，低壓側(cè)存在開路危險(xiǎn)。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)電流互感器流過的電流不大，但短路電流一般很大，而且隨著電網(wǎng)容量的增加，短路電流越來越大。電磁式電流互感器因存在磁飽和問題，難以實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量，同一互感器很難同時(shí)滿足測(cè)量和繼電保護(hù)的需要。電磁式互感器傳送的是模擬信號(hào)，電站中的測(cè)量、控制和繼電保護(hù)傳統(tǒng)上都是通過同軸電纜將電氣傳感器測(cè)量的電信號(hào)傳輸?shù)娇刂剖摇．?dāng)多個(gè)不同的裝置需要同一個(gè)互感器的信號(hào)時(shí)，就需要進(jìn)行復(fù)雜的二次接線，這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不可避免地會(huì)受到電磁場(chǎng)的干擾。電子式互感器和光電式互感器屬于比較新型的互感器，在原理上與傳統(tǒng)互感器有著本質(zhì)的區(qū)別，一般不用鐵芯做磁耦合，因此消除了磁飽和及鐵磁諧振現(xiàn)象，從而使互感器運(yùn)行暫態(tài)響應(yīng)好、穩(wěn)定性好，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性。其絕緣結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，電壓等級(jí)越高其性價(jià)比優(yōu)勢(shì)越明顯。其中的光電式互感器用光纜而不是電纜作為信號(hào)傳輸工具，實(shí)現(xiàn)了高低壓的徹底隔離，不存在電壓互感器二次回路短路或電流互感器二次回路開路給設(shè)備和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服傳統(tǒng)電磁式互感器所存在的不足，提供一種基于羅氏線圈的電子式互感器，該互感器具有良好的暫態(tài)響應(yīng)性和穩(wěn)定性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高。本實(shí)用新型的電子式互感器包括與主回路耦合連接的羅氏線圈，與羅氏線圈電連接的高壓側(cè)電路，與高壓側(cè)電路信號(hào)連接的低壓側(cè)電路，以及為高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路提供電源的供電電路；所述高壓側(cè)電路包括順次連接的積分電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和主控 CPU ；積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；主控CPU與所述低壓側(cè)電路信號(hào)連接。[0007]優(yōu)選地，所述低壓側(cè)電路包括順次連接的FPGA電路、DSP電路、嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊和數(shù)字輸出口 ；FPGA電路與所述主控CPU信號(hào)連接。優(yōu)選地，所述供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、 穩(wěn)壓電路；所述羅氏線圈與所述主回路耦合連接；穩(wěn)壓電路分別與所述高壓側(cè)電路、低壓側(cè)電路連接，提供其所需電能。進(jìn)一步地，所述供電電路還包括與所述穩(wěn)壓電路連接的蓄電池，從而可將多余的電能通過蓄電池存儲(chǔ)起來。進(jìn)一步地，所述供電電路還包括非線性反饋電路，其輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，輸出端與所述衰減電路的控制端連接。根據(jù)濾波電路輸出的信號(hào)大小對(duì)衰減模塊進(jìn)行自動(dòng)控制，使之衰減倍率合適。相比傳統(tǒng)的電磁式互感器，本實(shí)用新型的電子式互感器具有以下優(yōu)點(diǎn)動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高，頻率響應(yīng)范圍寬，可同時(shí)滿足測(cè)量和繼電保護(hù)的需要；可以測(cè)出高壓電力線上的諧波，以便進(jìn)行電網(wǎng)電流暫態(tài)、高頻大電流與直流的測(cè)量；數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力強(qiáng)，可以很方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可以將互感器以及需要取用互感器信號(hào)的裝置構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；由于其固有的抗電磁干擾性能， 在惡劣的電站環(huán)境中更是顯示出了無與倫比的優(yōu)越性；同時(shí)，用電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸，簡(jiǎn)單、 經(jīng)濟(jì)。

圖1為本實(shí)用新型的電子式互感器結(jié)構(gòu)及原理示意圖；圖2為羅氏線圈的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明本實(shí)用新型的電子式互感器，如圖1所示，包括Rogowski線圈、高壓側(cè)電路、低壓側(cè)電路和供電電路四部分；待測(cè)量主回路穿過羅氏線圈；高壓側(cè)電路包括順次連接的積分電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和主控CPU，積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；低壓側(cè)電路包括順次連接的FPGA電路、DSP電路、嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊和數(shù)字輸出口，F(xiàn)PGA電路與主控CPU通過電纜信號(hào)連接；供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路，羅氏線圈與所述主回路耦合連接，穩(wěn)壓電路分別與所述高壓側(cè)電路、低壓側(cè)電路連接， 提供其所需電能；供電電路還包括與穩(wěn)壓電路連接的蓄電池，以及非線性反饋電路。非線性反饋電路的輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，輸出端與所述衰減電路的控制端連接。羅氏線圈是電流互感器中最常用的傳感單元。它是將導(dǎo)線均勻密繞在環(huán)形等截面非磁性骨架上而形成的空心電感線圈，如圖2所示，其輸出電壓e正比于被測(cè)電流的變化率，如下式式中M為線圈的互感；i為被測(cè)電流。[0021]積分電路通過對(duì)羅氏線圈輸出電壓e(t)的積分，可以還原出被測(cè)電流信號(hào)，其原理如下式所示
權(quán)利要求1.一種電子式互感器，包括與主回路耦合連接的羅氏線圈，與羅氏線圈電連接的高壓側(cè)電路，與高壓側(cè)電路信號(hào)連接的低壓側(cè)電路，以及為高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路提供電源的供電電路；其特征在于，所述高壓側(cè)電路包括順次連接的積分電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和主控CPU ；積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；主控CPU與所述低壓側(cè)電路信號(hào)連接。
2.如權(quán)利要求1所述電子式互感器，其特征在于，所述低壓側(cè)電路包括順次連接的 FPGA電路、DSP電路、嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊和數(shù)字輸出口 ；FPGA電路與所述主控CPU信號(hào)連接。
3.如權(quán)利要求1所述電子式互感器，其特征在于，所述供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路；所述羅氏線圈與所述主回路耦合連接；穩(wěn)壓電路分別與所述高壓側(cè)電路、低壓側(cè)電路連接，提供其所需電能。
4.如權(quán)利要求3所述電子式互感器，其特征在于，所述供電電路還包括與所述穩(wěn)壓電路連接的蓄電池。
5.如權(quán)利要求3所述電子式互感器，其特征在于，所述供電電路還包括非線性反饋電路，其輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，輸出端與所述衰減電路的控制端連接。
6.如權(quán)利要求1所述電子式互感器，其特征在于，主控CPU與低壓側(cè)電路通過電纜信號(hào)連接。
7.如權(quán)利要求1所述電子式互感器，其特征在于，所述電子式互感器整體安裝于一電磁屏蔽外殼內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述電子式互感器，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括逐次逼近型高速A/D轉(zhuǎn)換芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電子式互感器。該電子式互感器包括與主回路耦合連接的羅氏線圈，與羅氏線圈電連接的高壓側(cè)電路，與高壓側(cè)電路信號(hào)連接的低壓側(cè)電路，以及為高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路提供電源的供電電路；高壓側(cè)電路包括順次連接的積分電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和主控CPU；積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；主控CPU與所述低壓側(cè)電路信號(hào)連接。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路；羅氏線圈與主回路耦合連接；穩(wěn)壓電路分別與高壓側(cè)電路、低壓側(cè)電路連接，提供其所需電能。相比傳統(tǒng)電磁式互感器，本實(shí)用新型具有動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)量精度高，頻率響應(yīng)范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F38/28GK202134396SQ20112025646
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者楊煥崢 申請(qǐng)人:楊煥崢