專(zhuān)利名稱(chēng)：電流電壓一體化數(shù)字互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字互感器。
背景技術(shù)：
變電站中傳統(tǒng)電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)采用電磁耦合原理，因此在高 電壓領(lǐng)域中對(duì)互感器的絕緣要求很高。數(shù)字化變電站中對(duì)CT、PT部分從源頭實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化 處理，是對(duì)傳統(tǒng)一次設(shè)備的巨大革命，但由于制造工藝復(fù)雜、成本高等因素不利于大規(guī)模普 及應(yīng)用。數(shù)字化互感器是數(shù)字化變電站中不可或缺的重要部件。數(shù)字化互感器通常采用光纖進(jìn)行絕緣隔離和完成信號(hào)傳輸，其電流和電壓轉(zhuǎn)換部 分采用光磁轉(zhuǎn)換和電子轉(zhuǎn)換二種形式。但目前的光磁轉(zhuǎn)換制造技術(shù)要求高，制造難度大；采 用電子轉(zhuǎn)換通過(guò)光纖傳輸技術(shù)成熟，但存在電子轉(zhuǎn)換部分工作電源很難解決，目前一般通 過(guò)光電傳輸能量供給電子轉(zhuǎn)換工作存在能量限制等一系列困難，如何解決高電壓電流、電 壓信號(hào)采集、處理部分的工作電源問(wèn)題成為電子式互感器的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電流電壓一體化數(shù)字互感器，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)電流電壓一體化數(shù)字互感器，包括電源部分、高壓線引入線、A/D轉(zhuǎn)化部分、信號(hào)采 樣部分、信號(hào)輸出部分；所述電源部分連接所述A/D轉(zhuǎn)化部分，所述A/D轉(zhuǎn)化部分連接所述 信號(hào)采樣部分，所述信號(hào)采樣部分連接用于連接高壓線的所述高壓線引入線，所述A/D轉(zhuǎn) 化部分還連接一向外界輸出信號(hào)的信號(hào)輸出部分，其特征在于，所述電源部分包括一電源 變壓器，所述電源變壓器的變壓器一次側(cè)的一端連接所述高壓線引入線，另一端通過(guò)高壓 電容器接地。上述設(shè)計(jì)中由于所述變壓器一次側(cè)直接接入所述高壓線引入線，即工作時(shí)直接接 入高壓線，因此所述變壓器一次側(cè)的電位于所述高壓線上的電位相近，甚至整個(gè)電源變壓 器上的電位與所述高壓線上的電位相近，一般在幾伏以?xún)?nèi)。因此對(duì)所述電源變壓器與所述 高壓線引入線之間幾乎不存在因?yàn)楦邏涸斐蓳舸┑娘L(fēng)險(xiǎn)，因此可以允許適當(dāng)降低絕緣要求 和空間位置排布要求。有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)。所述變壓器一次側(cè)連接高壓電容器的一端通過(guò)至少3個(gè)串聯(lián)的高壓電容器接地。 以對(duì)所連接的高壓電容器進(jìn)行分壓。所述變壓器一次側(cè)并聯(lián)有一電容。以降低諧波干擾，和起到保護(hù)作用。所述信號(hào)采樣部分包括一電壓采樣模塊；所述高壓線引入線通過(guò)分壓電阻組接 地，所述電壓采樣模塊的信號(hào)輸入端接入所述分壓電阻。對(duì)分壓后的電壓進(jìn)行采樣。所述A/D轉(zhuǎn)化部分包括一電壓A/D轉(zhuǎn)化部分，所述電壓采樣模塊連接所述電壓A/ D轉(zhuǎn)化部分，以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化。所述分壓電阻組外設(shè)有一鐵磁金屬套。以屏蔽電磁干擾。
所述信號(hào)采樣部分包括一電流采樣模塊；所述高壓線引入線上繞有Rogowski線 圈，所述RogOWSki線圈的信號(hào)輸入端連接所述電流采樣模塊。以降低所述電流采樣模塊上 所承受的電流值。Rogowski線圈是將銅線繞在環(huán)形非鐵磁骨架上制成，其原理早在1912年 就已提出。所述A/D轉(zhuǎn)化部分包括一電流A/D轉(zhuǎn)化部分，所述電流采樣模塊連接所述電流A/ D轉(zhuǎn)化部分，以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化。所述信號(hào)輸出部分包括一對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊和一光電轉(zhuǎn)化模塊，所 述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊的信號(hào)輸入端分別連接電壓A/D轉(zhuǎn)化部分和電流A/D轉(zhuǎn)化部分，所述數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)化模塊的信號(hào)輸出端連接所述光電轉(zhuǎn)化模塊，所述光電轉(zhuǎn)化模塊引出光纜，通過(guò)光纜向 外界輸出信號(hào)。以避免電磁干擾，提高信號(hào)精度。還包括一PCB板，所述A/D轉(zhuǎn)化部分、電壓采樣模塊、信號(hào)輸出部分設(shè)置在所述PCB 板上。以保證布局規(guī)范，和節(jié)約空間。還包括一殼體，所述高壓線引入線貫穿所述殼體，所述PCB板、分壓電阻組和電源 部分位于所述殼體內(nèi)的空腔內(nèi)。所述殼體下方設(shè)有一絕緣套管，所述PCB板、分壓電阻組和電源部分位于所述空 腔內(nèi)的上部。以避免擊穿。所述殼體與所述Rogowski線圈的環(huán)形非鐵磁骨架之間設(shè)有一絕緣棒，以使電流 采樣時(shí)不受影響。所述絕緣套管可以采用絕緣瓶結(jié)構(gòu)的絕緣套管。以提高防擊穿性能。本發(fā)明利用高壓電容電流獲取電子轉(zhuǎn)換部分的電流，轉(zhuǎn)換后的電壓和電流信號(hào)通 過(guò)光纖完成電壓絕緣隔離和信號(hào)傳輸，解決了高電壓電流、電壓信號(hào)采集、處理部分的工作 電源問(wèn)題，制造技術(shù)和難度相對(duì)簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參照?qǐng)D1、圖2，電流電壓一體化數(shù)字互感器，包括電源部分1、高壓線引入線、A/D 轉(zhuǎn)化部分、信號(hào)采樣部分、信號(hào)輸出部分。電源部分1連接A/D轉(zhuǎn)化部分，A/D轉(zhuǎn)化部分連 接信號(hào)采樣部分，信號(hào)采樣部分連接用于連接高壓線的高壓線引入線，A/D轉(zhuǎn)化部分還連接 一向外界輸出信號(hào)的信號(hào)輸出部分。電源部分1包括一電源變壓器11，電源變壓器11的變 壓器一次側(cè)的一端連接高壓線弓I入線，另一端通過(guò)高壓電容器2接地。上述設(shè)計(jì)中由于變壓器一次側(cè)直接接入高壓線引入線，即工作時(shí)直接接入高壓 線，因此變壓器一次側(cè)的電位于高壓線上的電位相近，甚至整個(gè)電源變壓器11上的電位與 高壓線上的電位相近，一般在幾伏以?xún)?nèi)。因此對(duì)電源變壓器11與高壓線引入線之間幾乎不 存在因?yàn)楦邏涸斐蓳舸┑娘L(fēng)險(xiǎn)，因此可以允許適當(dāng)降低絕緣要求和空間位置排布要求。有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)。變壓器一次側(cè)連接高壓電容器2的一端通過(guò)至少3個(gè)串聯(lián)的高壓電容器2接地。 以對(duì)所連接的高壓電容器2進(jìn)行分壓。高壓電容器2串聯(lián)產(chǎn)生一降壓效果，電源變壓器11 的變壓器一次側(cè)的一端連接高壓線引入線，這樣，其二次輸出電壓在與一次輸出電壓的電 位相差在幾伏內(nèi)，解決了工作電源和電子線路的絕緣問(wèn)題。變壓器一次側(cè)并聯(lián)有一電容。以 降低諧波干擾，和起到保護(hù)作用。信號(hào)采樣部分包括一電壓采樣模塊3。高壓線引入線通 過(guò)分壓電阻4組接地，電壓采樣模塊3的信號(hào)輸入端接入分壓電阻4。對(duì)分壓后的電壓進(jìn) 行采樣。A/D轉(zhuǎn)化部分包括一電壓A/D轉(zhuǎn)化部分8，電壓采樣模塊3連接電壓A/D轉(zhuǎn)化部分 8，以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化。分壓電阻4組外設(shè)有一鐵磁金屬套。以屏蔽電磁干擾。信號(hào)采樣部分包括一電流 采樣模塊5。高壓線引入線上繞有Rogowski線圈6，R0g0Wski線圈6的信號(hào)輸入端連接電 流采樣模塊5。以降低電流采樣模塊5上所承受的電流值。Rogowski線圈6是將銅線繞在 環(huán)形非鐵磁骨架上制成，其原理早在1912年就已提出。A/D轉(zhuǎn)化部分包括一電流A/D轉(zhuǎn)化 部分7，電流采樣模塊5連接電流A/D轉(zhuǎn)化部分7，以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)化。信號(hào)輸出部分包括一對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊9和一光電轉(zhuǎn)化模塊10，數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)化模塊9的信號(hào)輸入端分別連接電壓A/D轉(zhuǎn)化部分8和電流A/D轉(zhuǎn)化部分7，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 模塊9的信號(hào)輸出端連接光電轉(zhuǎn)化模塊10，光電轉(zhuǎn)化模塊10引出光纜22，通過(guò)光纜22向 外界輸出信號(hào)。以避免電磁干擾，提高信號(hào)精度。電流電壓一體化數(shù)字互感器還包括一 PCB板111，A/D轉(zhuǎn)化部分、電壓采樣模塊3、 信號(hào)輸出部分設(shè)置在PCB板111上。以保證布局規(guī)范，和節(jié)約空間。電流電壓一體化數(shù)字 互感器還包括一殼體112，高壓線引入線貫穿殼體112，PCB板111、分壓電阻4組和電源部 分1位于殼體112內(nèi)的空腔內(nèi)。殼體112與Rogowski線圈6的環(huán)形非鐵磁骨架之間設(shè)有 一絕緣棒61，以使電流采樣時(shí)不受影響。殼體112下方設(shè)有一絕緣套管211，PCB板111、分 壓電阻4組和電源部分1位于空腔內(nèi)的上部。以避免擊穿。絕緣套管211可以采用絕緣瓶 結(jié)構(gòu)的絕緣套管。以提高防擊穿性能。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其 等效物界定。
權(quán)利要求
電流電壓一體化數(shù)字互感器，包括電源部分、高壓線引入線、A/D轉(zhuǎn)化部分、信號(hào)采樣部分、信號(hào)輸出部分；所述電源部分連接所述A/D轉(zhuǎn)化部分，所述A/D轉(zhuǎn)化部分連接所述信號(hào)采樣部分，所述信號(hào)采樣部分連接用于連接高壓線的所述高壓線引入線，所述A/D轉(zhuǎn)化部分還連接一向外界輸出信號(hào)的信號(hào)輸出部分，其特征在于，所述電源部分包括一電源變壓器，所述電源變壓器的變壓器一次側(cè)的一端連接所述高壓線引入線，另一端通過(guò)高壓電容器接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述變壓器一次 側(cè)連接高壓電容器的一端通過(guò)至少3個(gè)串聯(lián)的高壓電容器接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述變壓器一次 側(cè)并聯(lián)有一電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述信號(hào)采樣部 分包括一電壓采樣模塊；所述高壓線引入線通過(guò)分壓電阻組接地，所述電壓采樣模塊的信 號(hào)輸入端接入所述分壓電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)化部分 包括一電壓A/D轉(zhuǎn)化部分，所述電壓采樣模塊連接所述電壓A/D轉(zhuǎn)化部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述信號(hào)采樣部 分包括一電流采樣模塊；所述高壓線引入線上繞有Rogowski線圈，所述Rogowski線圈的信 號(hào)輸入端連接所述電流采樣模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)化部分 包括一電流A/D轉(zhuǎn)化部分，所述電流采樣模塊連接所述電流A/D轉(zhuǎn)化部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5或7所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述信號(hào)輸 出部分包括一對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊和一光電轉(zhuǎn)化模塊，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊的信 號(hào)輸入端分別連接電壓A/D轉(zhuǎn)化部分和電流A/D轉(zhuǎn)化部分，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊的信號(hào)輸出 端連接所述光電轉(zhuǎn)化模塊，所述光電轉(zhuǎn)化模塊引出光纜，通過(guò)光纜向外界輸出信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，還 包括一 PCB板，所述A/D轉(zhuǎn)化部分、電壓采樣模塊、信號(hào)輸出部分設(shè)置在所述PCB板上；還包括一殼體，所述高壓線引入線貫穿所述殼體，所述PCB板、分壓電阻組和電源部分 位于所述殼體內(nèi)的空腔內(nèi)；所述殼體下方設(shè)有一絕緣套管，所述PCB板、分壓電阻組和電源部分位于所述空腔內(nèi) 的上部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流電壓一體化數(shù)字互感器，其特征在于，所述絕緣套管采 用絕緣瓶結(jié)構(gòu)的絕緣套管。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字互感器。電流電壓一體化數(shù)字互感器，包括電源部分、高壓線引入線、A/D轉(zhuǎn)化部分、信號(hào)采樣部分、信號(hào)輸出部分。電源部分連接。A/D轉(zhuǎn)化部分，A/D轉(zhuǎn)化部分連接信號(hào)采樣部分，信號(hào)采樣部分連接用于連接高壓線的高壓線引入線，A/D轉(zhuǎn)化部分還連接向外界輸出信號(hào)的信號(hào)輸出部分。電源部分包括一電源變壓器，電源變壓器的變壓器一次側(cè)的一端連接高壓線引入線，另一端通過(guò)高壓電容器接地。本發(fā)明利用高壓電容電流獲取電子轉(zhuǎn)換部分的電流，轉(zhuǎn)換后的電壓和電流信號(hào)通過(guò)光纖完成電壓絕緣隔離和信號(hào)傳輸，解決了高電壓電流、電壓信號(hào)采集、處理部分的工作電源問(wèn)題，制造技術(shù)和難度相對(duì)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01R15/18GK101995502SQ201010568120
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者余波, 徐丙華, 戴春怡, 馬振皎 申請(qǐng)人:上海市電力公司超高壓輸變電公司