專利名稱：新型霍爾電子式互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種霍爾電子式互感器，特別是涉及一種能將高電壓、大電流進行電能計量、繼電保護及電能監(jiān)測的霍爾電子式互感器。
背景技術(shù)：
電子式互感器其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓或標準小電流，以便實現(xiàn)電能計量、繼電保護及電能監(jiān)測并也可實現(xiàn)測量儀表、保護設(shè)備及自動控制設(shè)備的標準化、小型化。同時電子式互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。按比例需求變換電壓或電流。傳統(tǒng)的電子式互感器按原理分主要有光學(xué)式、空心線圈式、低功率鐵芯線圈式。光電式互感器在應(yīng)用上存在的主要問題是需要對傳感器進行供能，長期大功率的激光供能會影響光器件的使用壽命并且光學(xué)器件成本昂貴易損壞，同時溫度的變化會引起光路系統(tǒng)的變化引起晶體除具有電光效應(yīng)外的彈光效應(yīng)、熱光效應(yīng)等干擾效應(yīng)，導(dǎo)致傳感器內(nèi)光學(xué)電壓傳感器的工作穩(wěn)定性減弱。空心線圈式互感器在應(yīng)用上存在的主要問題是線圈輸出信號與其結(jié)構(gòu)有很強的相關(guān)性，溫度變化會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化，影響測量準確度。低功率鐵芯線圈式互感器在應(yīng)用上存在的主要問題是體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動態(tài)范圍小，使用頻帶窄(一般使用在35kV以下)等弱點?，F(xiàn)有技術(shù)也有涉及到相關(guān)專利，例如申請?zhí)枮?00820065435. 4的名為點陣式霍爾電流傳感器的實用新型專利，涉及一種點陣式霍爾電流傳感器，包括一個由N個霍爾元件組成的陣列、印刷電路板、增益調(diào)整電路和輸出累加電路，采用一次載流導(dǎo)線為長直導(dǎo)線的磁場分布模型，將N個霍爾元件按路徑均勻?qū)ΨQ分布在印刷電路板上，且每個霍爾元件所在平面穿過路徑的中心軸，增益調(diào)整電路也分布印刷電路板上確定每個霍爾元件對應(yīng)霍爾電勢的加權(quán)系數(shù)，并且將處理后的信號經(jīng)輸出累加電路直接相加，得到歸一化后的總霍爾電勢，N為大于零的自然數(shù)。然而該專利存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大等缺陷，不利于推廣應(yīng)用。有鑒于此，有必要提供一種新型霍爾電子式互感器，以克服上述缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有傳統(tǒng)的電子式互感器具有的上述缺點，本實用新型的目的是提供一種新型霍爾電子式互感器，其性能具有結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等環(huán)境溫度的變化，測量準確度聞。本實用新型的技術(shù)方案是一種新型霍爾電子式互感器，由霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路組成，其特征在于，所述霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，霍爾傳感器通過信號傳輸線連接至合并單元電路；通過霍爾傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到一個能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號或電流信號。如上所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器設(shè)計成IOkV IOOOkV適合不同電壓等級的霍爾電子式電壓互感器。如上所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器設(shè)計成霍爾電子式電流互感器，改變一次導(dǎo)體的截面積的大小就可以適用于各種大電流的電路中。如上所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器設(shè)計成霍爾電子式組合互感器，同時可以測量電壓和電流。如上所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器輸出的信號為模擬信號，可以在合并單元電路輸出的模擬信號后面加裝一個數(shù)字電路，將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號；或者通過選擇霍爾傳感器類型來改變輸出信號是模擬信號還是數(shù) 字信號電壓型霍爾傳感器輸出是模擬信號，開關(guān)型霍爾傳感器輸出是數(shù)字信號。本實用新型的有益效果是本實用新型的新型霍爾電子式互感器，采用霍爾傳感器，利用霍爾效應(yīng)的原理，傳感器輸出的小電壓能隨系統(tǒng)一次電壓或電流變化而變化，真實地反應(yīng)系統(tǒng)情況；可以設(shè)計成霍爾電子式電壓互感器、霍爾電子式電流互感器及霍爾組合互感器(可以測量電壓，也可以測量電流，把它們組合在一起)。

圖I是本實用新型實施例的霍爾電子式互感器基本原理圖。圖2是霍爾電子式互感器中霍爾傳感器內(nèi)部原理圖。圖3是霍爾電子式互感器電路工作原理圖。圖4是霍爾電子式互感器電路工作原理圖中電壓電路的具體實施電路。圖5是霍爾電子式互感器設(shè)計的外觀圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，但該實施例不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。本實用新型實施例提供的一種新型霍爾電子式互感器，由霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路組成，所述霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，霍爾傳感器通過信號傳輸線連接至合并單元電路；通過霍爾傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到一個能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號或電流信號。圖I中通電導(dǎo)線周圍存在電磁場，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，若把霍爾元件置于電場強度為E、磁場強度為H的電磁場中，貝U在該兀件中將產(chǎn)生電流I,兀件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差UH=RHIB/d。UH電壓在后面的電壓電路中按照需求進行處理得到不同功能的電壓。圖2是霍爾傳感器內(nèi)部原理圖，其中X為霍爾元件；當(dāng)供給Vss電源后霍爾元件得電后霍爾元件中的半導(dǎo)體上的載流子在通過高電壓(大電流)導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場下產(chǎn)生洛侖茲力的作用，分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，因而形成一個電場，稱作霍爾電場?；魻栯妶霎a(chǎn)生的電場力和洛侖茲力相反，它阻礙載流子繼續(xù)堆積，直到霍爾電場力和洛侖茲力相等。這時，霍爾元件兩側(cè)建立起一個穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓Vi。為能精確的反應(yīng)系統(tǒng)上的電壓電流需經(jīng)霍爾傳感器中的放大器進行初級放大后產(chǎn)生Vo電壓并輸出。圖3是霍爾電子式互感器的電路原理圖，霍爾傳感器產(chǎn)生Ui (Vo)電壓并輸出，為補償通電導(dǎo)線在由電能產(chǎn)生磁場時的損耗及霍爾傳感器在將磁能轉(zhuǎn)成電能時的損耗，需進一步放大；同時為保證輸出的電壓精確度能夠隨著外界系統(tǒng)電壓高低或電流大小變化而變化及相位的差異，需在下一部進行設(shè)計射級跟隨放大電路及負反饋電路，使輸出的電壓能自動跟蹤系統(tǒng)的電壓高低或電流大小及相位變化而變化并輸出U。。U0電壓可以是反應(yīng)系統(tǒng)高電壓的信號電壓，也可以是反應(yīng)系統(tǒng)電流大小的信號電壓。所以本原理霍爾電子式互感器，可以設(shè)計成霍爾電子式電流互感器、霍爾電子式電壓互感器及霍爾電子式組合互感器。同時可以根據(jù)客服功能要求設(shè)計成電流測量、電流保護、電流監(jiān)測及電壓測量、電壓保護、電壓監(jiān)測等其他功能。圖4是霍爾電子式互感器的電路原理圖實施電路，霍爾傳感器產(chǎn)生Ui電壓經(jīng)過兩級運算放大器進行放大并移相后，在經(jīng)過后面兩級放大及反饋電路使輸出的U。電壓能夠隨Ui變化而變化；同時在電路中調(diào)節(jié)RPl和RP2可以提高輸出的U。電壓的比差值及相位值。此基本電路也可以根據(jù)要求設(shè)計成電流測量、電流保護、電流監(jiān)測及電壓測量、電壓保護、電壓監(jiān)測或其他功能的電路；只需在外圍電路中的電阻電容配置上稍作改動就可以了。圖5中改變絕緣套管的外絕緣距離就可以設(shè)計成IOkV IOOOkV適合不同電壓等級的霍爾電子式互感器可以是霍爾電子式電壓互感器也可以是霍爾電子式電流互感器；同時改變一次導(dǎo)體的截面積的大小就可以適用于各種大電流的電路中而設(shè)計成霍爾電子式電流互感器。該產(chǎn)品的合并單元電路可以與產(chǎn)品集成裝在一起，也可獨立裝在單獨的箱體中；同時該產(chǎn)品輸出信號為模擬信號，為適合現(xiàn)在的數(shù)字化變電站應(yīng)用要求，也可以在合并單元電路輸出的模擬信號后面加裝一個數(shù)字電路，將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號即可。本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種新型霍爾電子式互感器，由霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路組成，其特征在于，所述霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，霍爾傳感器通過信號傳輸線連接至合并單元電路；通過霍爾傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到一個能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號或電流信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器設(shè)計成IOkV IOOOkV適合不同電壓等級的霍爾電子式電壓互感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器設(shè)計成霍爾電子式電流互感器，改變一次導(dǎo)體的截面積的大小就可以適用于各種大電流的電路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器設(shè)計成霍爾電子式組合互感器，同時可以測量電壓和電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型霍爾電子式互感器，其特征在于，所述新型霍爾電子式互感器輸出的信號為模擬信號，可以在合并單元電路輸出的模擬信號后面加裝一個數(shù)字電路，將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號；或者通過選擇霍爾傳感器類型來改變輸出信號是模擬信號還是數(shù)字信號電壓型霍爾傳感器輸出是模擬信號，開關(guān)型霍爾傳感器輸出是數(shù)字信號。
專利摘要本實用新型涉及一種新型霍爾電子式互感器，由霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路組成，其特征在于，所述霍爾傳感器、絕緣套管及合并單元電路按照從上到下的位置關(guān)系排布，霍爾傳感器通過信號傳輸線連接至合并單元電路；通過霍爾傳感器可以將一次導(dǎo)線上的高電壓或大電流轉(zhuǎn)換成低電壓或小電流，并接于合并單元電路便得到一個能隨系統(tǒng)一次電壓電流變化而變化的電壓信號或電流信號。本實用新型的新型霍爾電子式互感器，采用霍爾傳感器，利用霍爾效應(yīng)的原理，傳感器輸出的小電壓能隨系統(tǒng)一次電壓或電流變化而變化，真實地反應(yīng)系統(tǒng)情況；可以設(shè)計成霍爾電子式電壓互感器、霍爾電子式電流互感器及霍爾組合互感器。
文檔編號H01F38/34GK202549604SQ20112048160
公開日2012年11月21日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者萬德鋒, 劉西超, 王焱 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院