一種寬頻帶電流互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一種寬頻帶電流互感器，涉及電力系統(tǒng)測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化的發(fā)展，越來(lái)越多的電力電子裝置得到大量運(yùn)用，從而導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波成分越來(lái)越復(fù)雜，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。然而，目前廣泛使用的電流互感器測(cè)量頻帶范圍比較窄，大多以測(cè)量基波為主，難以滿足如今諧波成分、種類(lèi)越來(lái)越多的電力系統(tǒng)對(duì)測(cè)量設(shè)備準(zhǔn)確度和可靠性的要求，制約了電流互感器在電力系統(tǒng)測(cè)量方面的應(yīng)用和發(fā)展。因而，對(duì)電流互感器的測(cè)量頻帶范圍提出了更高的要求。
[0003]此外，目前掛網(wǎng)運(yùn)行的電流互感器大多采用LPCT線圈作為測(cè)量和計(jì)量用傳感器，其存在測(cè)量不準(zhǔn)確、受溫度和電磁干擾影響較大等不足，特別是系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障或雷電沖擊產(chǎn)生高頻大電流信號(hào)的情況下，無(wú)法準(zhǔn)確反映暫態(tài)電流信號(hào)；低壓側(cè)采集傳輸單元大多采用模擬積分器，然而由于其內(nèi)部含有電阻、電容等模擬元件。因而易受環(huán)境變化、電磁干擾、濕度變化等因素的影響，致使電流互感器無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、可靠性好、測(cè)量精度高、頻帶響應(yīng)寬的寬頻帶電流互感器。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種寬頻帶電流互感器，包括高壓側(cè)傳感單元、低壓側(cè)采集傳輸單元、高壓殼體、高壓側(cè)傳感單元為窄帶型空心線圈，窄帶型空心線圈置于高壓殼體中，窄帶型空心線圈通過(guò)光纖與位于底座中的低壓側(cè)采集傳輸單元連接。
[0007]所述窄帶型空心線圈通過(guò)四塊窄帶PCB板連接而成的矩形空心線圈。
[0008]每一塊窄帶PCB板包括分布間隔與繞線長(zhǎng)度相等、繞線方向相反的上、下兩個(gè)繞組。
[0009]所述低壓側(cè)采集傳輸單元包括依次連接的信號(hào)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU微處理器、光/電轉(zhuǎn)換模塊。
[0010]所述信號(hào)處理模塊由濾波電路、電壓跟隨電路、ADE7753數(shù)字積分芯片構(gòu)成，CPU微處理器采用低功耗、響應(yīng)速度快的AT89S51單片機(jī);窄帶型空心線圈輸出的電壓信號(hào)經(jīng)濾波電路濾除諧波，使信號(hào)變得更加平滑;然后經(jīng)一個(gè)電壓跟隨電路，有效減弱后面電路對(duì)輸出信號(hào)的影響，最后經(jīng)ADE7753數(shù)字積分芯片處理后輸出給A/D轉(zhuǎn)換模塊。
[0011]該電流互感器內(nèi)部填充絕緣良好的SF6氣體，中間加筑套筒，外面包覆絕緣子?？捎行p少外部環(huán)境的電磁干擾，提高電流互感器自身的絕緣性能。
[0012]本實(shí)用新型一種寬頻帶電流互感器，技術(shù)效果如下:
[0013]I)、高壓側(cè)傳感單元采用窄帶型空心線圈，其測(cè)量頻帶范圍可達(dá)到20kHz，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶范圍的信號(hào)測(cè)量。
[0014]2)、窄帶型空心線圈采用印刷電路板技術(shù)制作而成，保證了線圈繞線的均勻性，避免了由手工繞線而造成的繞線匝數(shù)不均勻、易受導(dǎo)線偏心影響等問(wèn)題。能夠在最大程度上消除因?qū)Ь€位置、形狀、鄰相電流產(chǎn)生的電磁干擾等因素對(duì)測(cè)量精度的影響。
[0015]3)、該實(shí)用新型測(cè)量和控制部分供電電源為5V直流電源，由低壓側(cè)采集傳輸單元直接提供。
[0016]4)、數(shù)字積分模塊由ADE7753數(shù)字積分芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。該芯片內(nèi)部含有可編程放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻帶范圍的電流測(cè)量，且一定程度上解決了模擬積分器存在的電路復(fù)雜、測(cè)量準(zhǔn)確的低等不足，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型電流互感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型電流互感器的窄帶型空心線圈PCB板連接示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型電流互感器的信號(hào)處理模塊電路圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型電流互感器的低壓側(cè)采集傳輸單元模塊連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，一種寬頻帶電流互感器，由一次導(dǎo)桿1、高壓側(cè)傳感單元2、高壓殼體3、絕緣子4、套筒5、SF6氣體6、接地螺桿7、低壓側(cè)采集傳輸單元8、底座9等部分構(gòu)成。所述高壓側(cè)傳感單元2是由四塊窄帶PCB板連接而成的窄帶型空心線圈，采用PCB印刷技術(shù)有效避免了因繞線匝數(shù)不均勻帶來(lái)的測(cè)量誤差。窄帶型空心線圈放置于高壓殼體3內(nèi)，一次導(dǎo)桿I穿過(guò)窄帶型空心線圈，提高了其抗干擾能力。高壓側(cè)傳感單元2與低壓側(cè)采集傳輸單元8通過(guò)光纖10進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸速率和準(zhǔn)確率。低壓側(cè)采集傳輸單元8置于鋁合金的底座9內(nèi)部，可有效的減小高壓側(cè)帶來(lái)的電磁干擾問(wèn)題，提高了數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和電流互感器整體的抗干擾能力。
[0022]如圖2所示，高壓側(cè)傳感單元2采用的由四塊窄帶PCB板連接而成的窄帶型空心線圈，每一塊PCB板包含分布間隔與繞線長(zhǎng)度相等，但繞線方向相反的上、下兩個(gè)繞組。將多條PCB板的上、下繞組首尾相連，形成總體的上繞組a和總體的下繞組b，上、下兩個(gè)總體的繞組反向串聯(lián)從而構(gòu)成窄帶型空心線圈。這種方法不僅節(jié)省占空面積，也給整個(gè)電流互感器造價(jià)節(jié)約了成本。
[0023]所使用的窄帶型空心線圈的基本參數(shù)為:等效內(nèi)直徑Im;印刷電路板厚度2.8mm;單匝繞線高度18mm；匝數(shù):1200;線圈重量280g ；互感系數(shù)4.2 X 10—7H；自感系數(shù)5 X 10—4H;內(nèi)阻48Ω ;測(cè)量頻帶范圍可達(dá)到20kHz。
[0024]如圖2所示，高壓側(cè)傳感單元2采用的窄帶型空心線圈上、下繞組對(duì)稱排布，然而繞行方向相反，將上、下兩繞組反向連接構(gòu)成“回線”，在保證準(zhǔn)確測(cè)量一次導(dǎo)桿I電流的同時(shí)，可有效消除外部環(huán)境中的電磁場(chǎng)干擾。
[0025]如圖4所示，高壓側(cè)傳感單元2中空心線圈輸出的信號(hào)經(jīng)由光纖10輸出至低壓側(cè)采集傳輸單元8，低壓側(cè)采集傳輸單元8由信號(hào)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU微處理器、光/電轉(zhuǎn)換模塊依次連接而成。所述CPU微處理器采用AT89S51單片機(jī)，提高了響應(yīng)速度，減小了功耗。光/電轉(zhuǎn)換模塊采用NT-1400-2電/光變換器，輸出數(shù)據(jù)通過(guò)光纖10傳輸給后續(xù)合并單元或者其他數(shù)據(jù)接收裝置，提高了數(shù)據(jù)傳輸速率和精度。
[0026]如圖3所示，所述信號(hào)處理模塊由濾波電路、電壓跟隨電路、ADE7753數(shù)字積分芯片構(gòu)成。窄帶型空心線圈輸出的電壓信號(hào)首先經(jīng)由濾波電路來(lái)濾除諧波，使信號(hào)變得更加平滑，然后經(jīng)一個(gè)電壓跟隨器電路，可有效減弱后面電路對(duì)輸出信號(hào)的影響，后經(jīng)ADE7753數(shù)字積分芯片處后輸出給A/D轉(zhuǎn)換模塊。所述濾波電路由圖3中的Rl、R2、R3、R4、Cl、C2、C3、C4組成，所述電壓跟隨器由運(yùn)算放大電路組成。圖3中晶體Yl與電容C7、C8構(gòu)成晶振電路，為ADE7753時(shí)鐘電路及各種波形電路提供信號(hào)源。
[0027]本實(shí)用新型一種寬頻帶電流互感器，高壓側(cè)傳感單元2采用窄帶型空心線圈，可有效的測(cè)量寬頻帶范圍的信號(hào);低壓側(cè)采集傳輸單元8采用自帶可編程邏輯器件的ADE7753數(shù)字積分芯片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)窄帶型空心線圈輸出信號(hào)的寬范圍測(cè)量，同時(shí)通過(guò)提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性;最終可實(shí)現(xiàn)0.2S級(jí)測(cè)量精度。該電流互感器其測(cè)量頻帶范圍可達(dá)到20kHz，可實(shí)現(xiàn)寬頻帶范圍的信號(hào)測(cè)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寬頻帶電流互感器，包括高壓側(cè)傳感單元(2)、低壓側(cè)采集傳輸單元(8)、高壓殼體(3)、其特征在于，高壓側(cè)傳感單元(2)為窄帶型空心線圈，窄帶型空心線圈置于高壓殼體(3)中，窄帶型空心線圈通過(guò)光纖(10)與位于底座(9)中的低壓側(cè)采集傳輸單元(8)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，所述窄帶型空心線圈通過(guò)四塊窄帶PCB板連接而成的矩形空心線圈。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，每一塊窄帶PCB板包括分布間隔與繞線長(zhǎng)度相等、繞線方向相反的上、下兩個(gè)繞組;將多條PCB板的上、下繞組首尾相連，形成總體的上繞組(a)和總體的下繞組(b)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，所述低壓側(cè)采集傳輸單元(8)包括依次連接的信號(hào)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、CPU微處理器、光/電轉(zhuǎn)換模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊由濾波電路、電壓跟隨電路、ADE7753數(shù)字積分芯片構(gòu)成，CPU微處理器采用低功耗、響應(yīng)速度快的AT89S51單片機(jī);窄帶型空心線圈輸出的電壓信號(hào)經(jīng)濾波電路濾除諧波，使信號(hào)變得更加平滑;然后經(jīng)一個(gè)電壓跟隨電路，有效減弱后面電路對(duì)輸出信號(hào)的影響，最后經(jīng)ADE7753數(shù)字積分芯片處理后輸出給A/D轉(zhuǎn)換模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，該電流互感器內(nèi)部填充絕緣良好的SF6氣體(6)，中間加筑套筒(5 )，外面包覆絕緣子(4)。
【專利摘要】一種寬頻帶電流互感器，包括高壓側(cè)傳感單元、低壓側(cè)采集傳輸單元、高壓殼體、高壓側(cè)傳感單元為窄帶型空心線圈，窄帶型空心線圈置于高壓殼體中，窄帶型空心線圈通過(guò)光纖與位于底座中的低壓側(cè)采集傳輸單元連接。本實(shí)用新型一種寬頻帶電流互感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、可靠性好、測(cè)量精度高、頻帶響應(yīng)寬。
【IPC分類(lèi)】H01F38/30, H01F27/28, G01R19/25
【公開(kāi)號(hào)】CN205335063
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620112188
【發(fā)明人】李振華, 于潔
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日