專利名稱：差動(dòng)電流互感器式電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種差動(dòng)電流互感器式電源， 該電源可以為電子式互感器高壓側(cè)供電。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中廣泛使用著鐵心電流互感器。鐵心電流互感器同時(shí)具有 電流變換和供電兩種作用。
近年來(lái)新型的電子式互感器(也稱空心線圈式或Rogowski線圈式互感
器)獲得快速發(fā)展和長(zhǎng)足進(jìn)步。與鐵心電流互感器不同，電子式互感器不 具有供電功能，相反還需要另外裝備供電電源為其工作供電。因此電子式 互感器高壓側(cè)的供電問(wèn)題受到電力行業(yè)的高度關(guān)注。目前電子式互感器高
壓側(cè)的供電方式有兩種1、激光式電源供電，2、鐵心電流互感器式電源 供電。激光式電源供電依據(jù)激光傳輸和光電轉(zhuǎn)換原理工作，其缺點(diǎn)為長(zhǎng)期 穩(wěn)定性不高、價(jià)貴、輸出功率偏小、維護(hù)麻煩等。鐵心電流互感器式電源 供電依據(jù)鐵心電流互感器本身可向外輸出電能的特點(diǎn)工作，無(wú)以上激光式 電源供電的缺點(diǎn)，因此受到人們的歡迎。但是鐵心電流互感器式電源仍存 在較大問(wèn)題，具體表現(xiàn)在電源輸出電壓易受一次電流大小的影響，導(dǎo)致輸 出電壓不穩(wěn)。為此人們提出了利用可控硅或二極管分流的改進(jìn)方案。該方 案可穩(wěn)定輸出電壓，但其又存在當(dāng)一次電流很大時(shí)，鐵心電流互感器式電 源電路發(fā)熱嚴(yán)重，使電路難以長(zhǎng)期工作等問(wèn)題，因此這種方案只適用于一
次電流不超過(guò)lkA的場(chǎng)合?？紤]到實(shí)際高壓線路中一次額定電流常超過(guò) lkA，因此這種解決方案應(yīng)用范圍有限。(見(jiàn)文獻(xiàn)[l]劉忠戰(zhàn).電子式電流互感器高壓側(cè)自勵(lì)源供能方法研究.高壓電器，2006,42(l):55-57; [2]王海明,鄭 繩楦.電子電流互感器高壓側(cè)電源方案研究.電力電子技術(shù),2004,(7):72-74)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種差動(dòng)電流互感器式電源，該電源即使在一 次額定電流遠(yuǎn)超過(guò)lkA時(shí)發(fā)熱仍較低，可在實(shí)際線路中長(zhǎng)期、穩(wěn)定的工作。
本發(fā)明提供的一種差動(dòng)電流互感器式電源，其特征在于第一、第二環(huán)形鐵心的尺寸、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)相同，第一、第二環(huán)形鐵心上分別繞有第一、 第二線圈，第一、第二線圈共同構(gòu)成二次線圈，二者相互反接，組成差動(dòng)線圈；
橋式整流電路的二個(gè)交流輸入端分別與第一、第二線圈組成的差動(dòng)線 圈的兩個(gè)輸出端相連，橋式整流電路的負(fù)直流輸出端接地，正直流輸出端 輸出脈動(dòng)直流電壓，并接入濾波電路的正輸入端；
濾波電路的正輸出端接穩(wěn)壓電路的正輸入端，濾波電路的負(fù)輸入端和 負(fù)輸出端均接地；穩(wěn)壓電路的正輸出端與電解電容C3的正極相連，穩(wěn)壓電 路的負(fù)輸入端和負(fù)輸出端均接地，電解電容C3的負(fù)極接地，電解電容C3 的正、負(fù)極分別作為電源的正、負(fù)輸出端。
本發(fā)明差動(dòng)電流互感器式電源可為電子式互感器的高壓側(cè)提供可靠 的、電壓穩(wěn)定的電能供應(yīng)，即使在一次額定電流遠(yuǎn)超過(guò)lkA時(shí)發(fā)熱仍很低， 遠(yuǎn)低于僅采用可控硅或二極管的電流互感器式電源，因此差動(dòng)電流互感器 式電源可在實(shí)際線路中長(zhǎng)期、穩(wěn)定的工作。


圖1為本發(fā)明差動(dòng)電流互感器式電源的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為差動(dòng)電流互感器式電源為電子式互感器高壓側(cè)供電的電路框圖，其中用虛線包圍部分為差動(dòng)電流互感器式電源。
圖3為本發(fā)明差動(dòng)電流互感器式電源一種電路具體實(shí)現(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明差動(dòng)電流互感器式電源的結(jié)構(gòu)為第一、第二環(huán)
形鐵心l、 2的尺寸、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)均相同。環(huán)形鐵心l、 2上分別繞有第一、 第二線圈3、 4，第一、第二線圈3和4共同構(gòu)成二次線圈，二者相互反接， 組成差動(dòng)線圈。
第一線圈3的匝數(shù)與一次電流額定值、輸出功率等許多因素有關(guān)，實(shí) 際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定， 一般為數(shù)十匝至數(shù)百匝，第二線圈4的 匝數(shù)與一次電流最大值、輸出功率等許多因素有關(guān)， 一般可為第一線圈3 的匝數(shù)的30%至90%。高壓母線穿過(guò)環(huán)形鐵心l、 2，在兩個(gè)環(huán)形鐵心上形 成匝數(shù)均為1的一次線圈。
橋式整流電路5用來(lái)將第一線圈3、第二線圈4輸出的交變的差動(dòng)電壓 變換成直流脈動(dòng)電壓。橋式整流電路5的二個(gè)交流輸入端分別與第一線圈3 、 第二線圈4組成的差動(dòng)線圈的兩個(gè)輸出端相連，橋式整流電路5的負(fù)直流 輸出端接地，正直流輸出端接入濾波電路6的正輸入端。
濾波電路6的正輸出端接穩(wěn)壓電路7的正輸入端，濾波電路6的負(fù)輸 入端和負(fù)輸出端均接地。穩(wěn)壓電路7的正輸出端與電解電容C3的正極相連， 穩(wěn)壓電路7的負(fù)輸入端和負(fù)輸出端均接地。電解電容C3的負(fù)極接地。穩(wěn)壓 電路7的作用是將變化范圍較大的直流電壓變成變化范圍很小的直流電壓。 電解電容C3的正、負(fù)極作為電源的正、負(fù)輸出端，可輸出穩(wěn)定的、變化范 圍很小的直流電壓Fo。
本發(fā)明電源的工作過(guò)程如下
當(dāng)高壓母線上流過(guò)一次電流/p時(shí)，第一線圈3、第二線圈4組成的差動(dòng)線圈共同輸出交變的差動(dòng)電流和電壓，差動(dòng)電壓經(jīng)橋式整流電路5整流、 濾波電路6濾波后變換成電壓值隨一次電流變化的直流電壓，再經(jīng)穩(wěn)壓電 路7、 C3變換成穩(wěn)定的直流電壓化，F(xiàn)o即為差動(dòng)電流互感器式電源的輸出。
與只有單個(gè)二次線圈的傳統(tǒng)的鐵心電流互感器相比，在同等一次電流
激勵(lì)下，差動(dòng)線圈所產(chǎn)生的交變的差動(dòng)電流和電壓遠(yuǎn)小于單個(gè)線圈的交 變電流和電壓。對(duì)于同一個(gè)橋式整流電路輸出電壓值，第一線圈3、第二線 圈4組成差動(dòng)線圈工作時(shí)所需的&的值比單個(gè)第一線圈3或單個(gè)第二線圈 4單獨(dú)工作時(shí)要大得多。例如，第一線圈3為100匝，第二線圈4為55匪 時(shí)，當(dāng)橋式整流電路輸出電壓為26V時(shí)，第一線圈3單獨(dú)工作所對(duì)應(yīng)的/p 為0.4kA，而第一線圈3、第二線圈4組成差動(dòng)線圈工作所對(duì)應(yīng)的7p為1.6kA。 因此，即使/p數(shù)值很大，差動(dòng)電流互感器式電源仍能長(zhǎng)期正常工作，輸出 穩(wěn)定的電壓和功率。這里，變化的允許范圍可達(dá)數(shù)千安培，具體數(shù)值與 第一線圈3、第二線圈4線圈匝數(shù)等因素有關(guān)。本發(fā)明中的穩(wěn)壓電路7的輸 入直流電壓變化范圍為9 30V，輸出直流電壓額定值可在6V、 8V、 IOV、 12V、 15V、 18V等之中選擇，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體要求選擇其中之一作 為電源輸出直流電壓額定值。
本發(fā)明的差動(dòng)電流互感器式電源與電子式互感器高壓側(cè)的連接關(guān)系如 圖2所示。電子式互感器傳感裝置8將采集到的高壓母線上的一次電流 轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼娦盘?hào)送往電子式互感器高壓側(cè)信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)處理電路9，電子 式互感器高壓側(cè)信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)處理電路9將此弱電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)， 并通過(guò)光纖送往電子式互感器的低壓側(cè)部分10。安裝在電子式互感器高壓 側(cè)的差動(dòng)電流互感器式電源11的輸出電壓端與電子式互感器高壓側(cè)信號(hào)調(diào) 理、數(shù)據(jù)處理電路9的供電電源端相連接，為電子式互感器高壓側(cè)信號(hào)調(diào) 理、數(shù)據(jù)處理電路9供電。即使被測(cè)高壓母線上/p數(shù)值很大，差動(dòng)電流互 感器式電源也能保證電子式互感器高壓側(cè)的正常工作，同時(shí)由于差動(dòng)電流 互感器式電源與電子式互感器低壓側(cè)無(wú)電的聯(lián)系，也保證了電子式互感器高、低壓側(cè)間的電氣絕緣。 實(shí)例-
設(shè)一次電流的Ip額定值為1.5kA，要求當(dāng)一次電流的變化范圍為0.15kA 到1.8kA時(shí)，差動(dòng)電流互感器式電源能輸出穩(wěn)定的8V直流電壓和最大不超 過(guò)80mA的電流。
濾波電路6采用由電解電容C1與電感L、電解電容C2構(gòu)成;i形濾波 電路。電感L的兩端分別與電解電容C1、 C2的正極相連。電解電容C1、 C2的負(fù)極相連，并接地。電解電容Cl的正極接橋式整流電路5的正直流 輸出端，電解電容C2的正極接穩(wěn)壓電路7的正輸入端。
差動(dòng)電流互感器式電源各元件參數(shù)如下第一線圈3=100匝，第二線 圈4=55匝；第一鐵心1和第二鐵心2的外直徑均為190mm，內(nèi)直徑均為 170mm，橫截面積均為200mm2;橋式整流電路5電流IOA，耐壓400V; 電容C1、 C2均為1000pf/100V的電解電容；電感L-3mH;穩(wěn)壓電路7采 用輸出電壓為8V、最大輸出電流達(dá)1A的線性穩(wěn)壓電路，例如線性三端穩(wěn) 壓器7808;電容C3=2200μf/25V。
實(shí)測(cè)表明，當(dāng)一次電流Ip從0.15kA變到1.8kA時(shí)，輸出端電壓K 保 持約8V不變，同時(shí)輸出最大不超過(guò)80mA的電流。滿足上述預(yù)先設(shè)定的要 求。
權(quán)利要求
1、一種差動(dòng)電流互感器式電源，其特征在于第一、第二環(huán)形鐵心(1、2)的尺寸、結(jié)構(gòu)和材質(zhì)相同，第一、第二環(huán)形鐵心(1、2)上分別繞有第一、第二線圈(3、4)，第一、第二線圈(3、4)共同構(gòu)成二次線圈，二者相互反接，組成差動(dòng)線圈；橋式整流電路(5)的二個(gè)交流輸入端分別與第一、第二線圈(3、4)組成的差動(dòng)線圈的兩個(gè)輸出端相連，橋式整流電路(5)的負(fù)直流輸出端接地，正直流輸出端輸出脈動(dòng)直流電壓，并接入濾波電路(6)的正輸入端；濾波電路(6)的正輸出端接穩(wěn)壓電路(7)的正輸入端，濾波電路(6)的負(fù)輸入端和負(fù)輸出端均接地；穩(wěn)壓電路(7)的正輸出端與電解電容C3的正極相連，穩(wěn)壓電路(7)的負(fù)輸入端和負(fù)輸出端均接地，電解電容C3的負(fù)極接地，電解電容C3的正、負(fù)極分別作為電源的正、負(fù)輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差動(dòng)電流互感器式電源，其特征在于第二 線圈(4)的匝數(shù)為第一線圈(3)的匝數(shù)的30%至90%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的差動(dòng)電流互感器式電源，其特征在于 濾波電路(6)為由電解電容C1、電感L、電解電容C2構(gòu)成的兀形濾波電路，電感L的兩端分別與電解電容C1、 C2的正極相連，電解電容C1、 C2 的負(fù)極相連，并接地，電解電容C1的正極接橋式整流電路(5)的正直流 輸出端，電解電容C2的正極接穩(wěn)壓電路(7)的正輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種差動(dòng)電流互感器式電源。電源的主體為兩組分別繞在兩個(gè)環(huán)形鐵心上的線圈，兩組線圈差動(dòng)連接。橋式整流電路的二個(gè)交流輸入端分別與差動(dòng)線圈的兩個(gè)輸出端相連，橋式整流電路的負(fù)直流輸出端接地，正直流輸出端輸出脈動(dòng)直流電壓，并接入濾波電路的正輸入端；濾波電路的正輸出端接穩(wěn)壓電路的正輸入端；穩(wěn)壓電路的正輸出端與電解電容C3的正極相連，電解電容C3的正、負(fù)極分別作為電源的正、負(fù)輸出端。與只有單個(gè)線圈的傳統(tǒng)的電流互感器式電源相比，在同等一次電流激勵(lì)下，差動(dòng)線圈所產(chǎn)生的差動(dòng)電流和電壓要小得多，因此差動(dòng)電流互感器式電源可在一次電流很大時(shí)保持工作。差動(dòng)電流互感器式電源主要用來(lái)為電子式互感器高壓側(cè)供電。
文檔編號(hào)H02M7/04GK101202512SQ200710053670
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者葉妙元, 墾 徐, 雁 徐, 朱明鈞, 霞 肖 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)