專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字式高壓組合互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)字式高壓組合互感器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的用于高壓導(dǎo)線(xiàn)上的電壓互感器多是采用電磁感應(yīng)式電壓互感器或電容分壓式電壓互感器，這些互感器由于帶有線(xiàn)圈，往往體積大、重量大而且抗振動(dòng)性能不高。
為有效解決超高壓電流互感器的絕緣問(wèn)題并減小體積和重量，國(guó)外已研制出220～500KV級(jí)的超高壓數(shù)字式電流互感器，基本工作原理是互感器鐵心線(xiàn)圈在超高壓等電位上將大電流變換為小電流后直接由單片機(jī)進(jìn)行模/數(shù)(A/D)處理，其數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)光纖傳送給地電位的顯示器。處于超高壓等電位上的單片機(jī)系統(tǒng)的直流工作電源由光電池提供，光電池的能量由地電位顯示器的大功率激光二機(jī)管發(fā)射的激光提供；為提高可靠性，備有與光電池并聯(lián)的可充電蓄電池組。該產(chǎn)品技術(shù)含量高，體積小、重量輕，可靠性高。我國(guó)引進(jìn)該產(chǎn)品后，已有科研單位于前幾年研制成功并通過(guò)國(guó)家級(jí)技術(shù)鑒定。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決以上高壓電流互感器的電源問(wèn)題及減輕高壓電壓互感器的重量、提高電壓互感器的抗振動(dòng)性能，提供數(shù)字式高壓組合互感器。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的方案是采用以上方案的有益效果1、采用電壓傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電壓互感器，電壓傳感器采用電容分壓的原理，沒(méi)有鐵心和線(xiàn)圈，使得設(shè)計(jì)出來(lái)的組合互感器重量輕、體積小、抗振動(dòng)性能良好。
2、采用第一電流變換器為蓄電池提供充電電流，采用變流充電的方式為單片機(jī)等提供工作所需的直流電源，成本低，可靠性高。
3、第二電容直接從高電位上取低電壓輸出，第二電容、高壓導(dǎo)線(xiàn)、單片機(jī)、第一電流變換器、第二電流變換器形成高壓等電位，使得數(shù)字式高壓組合互感器的絕緣要求大大降低，提高了整個(gè)裝置的可靠性及安全性。
4、將單片機(jī)、第二電容和電阻組裝在信號(hào)采集裝置中，形成高壓等電位，從而組合互感器的絕緣要求大大降低；沒(méi)有了傳統(tǒng)電壓互感器的線(xiàn)圈和鐵心，而將需要承受大電壓的第一電容做成互感器本體，整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，組合為一體的設(shè)計(jì)使得組合互感器的抗振動(dòng)性能大大提高。
5、通過(guò)光纖連接單片機(jī)與顯示器，傳輸信號(hào)的光電隔離效果好。
6、在互感器本體側(cè)壁上部增加傘裙，既可以增加電壓的爬電距離，又可以起到防雨的作用。


下面通過(guò)具體的實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1是本實(shí)用新型的原理圖。
圖2是本實(shí)用新型的主視圖。
圖3是圖2的左視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例，一種數(shù)字式高壓組合互感器，如圖1所示，包括第一電流變換器LH1、第二電流變換器LH2、電壓傳感器2、直流工作電源3和單片機(jī)4。
其中，第一電流變換器LH1在超高壓等電位上將高壓導(dǎo)線(xiàn)5中的大電流變換為小電流。本實(shí)施例中，第一電流變換器LH1包括鐵心11和繞于鐵心11的感應(yīng)線(xiàn)圈12，在鐵心11的內(nèi)部有用于高壓導(dǎo)線(xiàn)5穿過(guò)的穿心孔13。高壓導(dǎo)線(xiàn)5穿過(guò)鐵心11中的穿心孔13后作為第一電流變換器LH1的一次導(dǎo)體，感應(yīng)線(xiàn)圈12作為第一電流變換器LH1的二次線(xiàn)圈，感應(yīng)線(xiàn)圈12的輸出為第一電流變換器LH1的輸出端。本實(shí)施例中的高壓導(dǎo)線(xiàn)5帶25KV的高壓。
電壓傳感器2將高電壓變換為低電壓，本實(shí)施例中，所述電壓傳感器2為第一電容C1、第二電容C2組成分壓器，第二電容C2的另一端與高壓導(dǎo)線(xiàn)5相連，第一電容C1的另一端接地，因?yàn)榈诙娙軨2兩端的電壓為輸出的小電壓，因此，第一電容C1需采用耐高壓的小電容，第二電容C2需采用大電容；由于采用固體或液體作為電容介質(zhì)，對(duì)于溫度變化和長(zhǎng)期運(yùn)行都不很穩(wěn)定，因此，在第二電容C2上并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)定的電阻R，電阻R的阻值足夠小，使得電壓輸出不受電容C2的影響。本實(shí)施例中，高壓導(dǎo)線(xiàn)5的電壓為25KV，電壓傳感器2輸出的電壓為1V。由于第二電容C2上的為小電壓，因此第二電容C2是在高電位上取低電壓。在本實(shí)施例中，直流工作電源3、第一電流變換器LH1、第二電流變換器LH2、單片機(jī)4及第二電容C2都工作在25KV的高壓等電位，不存在壓差，不需要采取絕緣處理且可防止雷擊，因此對(duì)各元器件的絕緣要求較低，極大地提高了數(shù)字式高壓組合互感器的安全性與穩(wěn)定性。
單片機(jī)4的信號(hào)輸入端分別與第一電流變換器LH1、電壓傳感器2的輸出端相連，單片機(jī)4接收第一電流變換器LH1輸出的電流信號(hào)及電壓傳感器2輸出的電壓信號(hào)后，進(jìn)行A/D處理，單片機(jī)4上還設(shè)置了與外界進(jìn)行通信的接口。
為了對(duì)單片機(jī)4提供直流電源，可以采用激光光電池供電、干電池供電或申請(qǐng)人的變流充電技術(shù)，變流充電的直流工作電源結(jié)構(gòu)如下第二電流變換器LH2為直流工作電源3提供充電電流。在本實(shí)施例中，第二電流變換器LH2包括鐵心311和繞于鐵心311的感應(yīng)線(xiàn)圈312，在鐵心311的內(nèi)部有用于高壓導(dǎo)線(xiàn)5穿過(guò)的穿心孔313，高壓導(dǎo)線(xiàn)5穿過(guò)鐵心311中的穿心孔313，作為第二電流變換器LH2的一次導(dǎo)體，感應(yīng)線(xiàn)圈312作為第二電流變換器LH2的二次線(xiàn)圈，感應(yīng)線(xiàn)圈312的輸出端為第二電流變換器LH2的輸出端。
直流工作電源3包括整流電路、充電電流控制回路和蓄電池，整流電路的輸入端與第二電流變換器LH2的輸出端相連，充電電流控制回路控制整流電路對(duì)蓄電池的充電，直流工作電源3的輸出端與單片機(jī)4的電源端相連。為了延長(zhǎng)蓄電池33的使用壽命，還可以設(shè)計(jì)配置2組或2組以上的蓄電池。
還設(shè)置顯示器6，顯示器6處于地電位，其信號(hào)輸入端通過(guò)光纖7與單片機(jī)4的信號(hào)輸出端相連，對(duì)單片機(jī)處理好的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率和有功電能等數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行顯示。采用光纖7作為顯示器6與單片機(jī)4之間的信號(hào)通道可以進(jìn)行良好的光電隔離。
本實(shí)施例中的數(shù)字式高壓組合互感器的外形結(jié)構(gòu)如圖2、3所示，包括電流互感器81、互感器本體82和信號(hào)采集裝置83，所述電流互感器81和信號(hào)采集裝置83位于互感器本體82上部，電流互感器81、互感器本體82和信號(hào)采集裝置83都處于高壓等電位。電流互感器81為第一電流變換器LH1，電流互感器81上設(shè)的穿心孔810為第一電流變換器LH1的穿心孔13，高壓導(dǎo)線(xiàn)5從電流互感器81的穿心孔810中穿過(guò)；互感器本體82為第一電容C1；直流工作電源3、單片機(jī)4、第二電容C2、電阻R置于信號(hào)采集裝置83內(nèi)?；ジ衅鞅倔w82需要承受高壓耐受電壓，本實(shí)施例中，互感器本體82采用環(huán)氧樹(shù)脂注塑成型并外縛橡膠外套，無(wú)泄漏、可靠性高并且抗老化；信號(hào)采集裝置83采用的是密封的鐵盒子，對(duì)內(nèi)部安裝的元件進(jìn)行電磁屏蔽，高壓導(dǎo)線(xiàn)5與信號(hào)采集裝置9的外殼相連，形成高壓等電位。
采用變流充電技術(shù)為單片機(jī)4提供直流電源時(shí)，第二電流變換器LH2和第一電流變換器LH1合稱(chēng)為電流互感器81，第一電流變換器LH1的穿心孔13和第二電流變換器LH2的穿心孔313合稱(chēng)為電流互感器81的穿心孔810。
進(jìn)一步的，為了增加爬電距離及防雨，在互感器本體82側(cè)壁上部增加了傘裙820。
將本實(shí)施例中的數(shù)字式高壓組合互感器安裝到電力機(jī)車(chē)頂部的安裝方式為在互感器本體82的底部墊以10mm厚的橡膠墊片后，由4個(gè)M12mm螺栓固定于電力機(jī)車(chē)的車(chē)頂鋼板10上，使用時(shí)，高壓導(dǎo)線(xiàn)5穿過(guò)電流互感器81的穿心孔810，分別作為第一電流變換器LH1、第二電流變換器LH2的一次導(dǎo)體。
設(shè)置了顯示器6時(shí)，光纖7從信號(hào)采集裝置83引出，穿過(guò)互感器本體82的下部后與安裝在電力機(jī)車(chē)控制室的顯示器6相連。本實(shí)施例中互感器本體82中夾有軸向中心孔821，光纖7從該軸向中心孔821穿入到達(dá)接近信號(hào)采集裝置83的插座連接。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于包括第一電流變換器(LH1)、電壓傳感器(2)、單片機(jī)(4)和直流工作電源(3)；所述第一電流變換器(LH1)將大電流變換為小電流，其輸出與單片機(jī)(4)的電流信號(hào)輸入端相連；所述電壓傳感器(2)將高電壓變換為低電壓，其輸出端與單片機(jī)(4)的電壓信號(hào)輸入端相連，所述直流工作電源(3)的輸出與單片機(jī)(4)的電源端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于所述第一電流變換器(LH1)包括鐵心(11)和繞于鐵心(11)的感應(yīng)線(xiàn)圈(12)，在鐵心(11)的內(nèi)部有用于高壓導(dǎo)線(xiàn)(5)穿過(guò)的穿心孔，感應(yīng)線(xiàn)圈(12)的輸出為電流互感器(1)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于所述電壓傳感器(2)包括第一電容(C1)、第二電容(C2)和電阻(R)，第一電容(C1)、第二電容(C2)組成分壓器，第一電容(C1)的另一端接地，第二電容(C2)的另一端為電壓傳感器(2)的輸入端，第二電容(C2)與電阻(R)并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于還包括第二電流變換器(LH2)，第二電流變換器(LH2)為直流工作電源提供充電電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4其中之一所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于還包括顯示器(6)，顯示器(6)的輸入端與單片機(jī)(4)的數(shù)字信號(hào)輸出端相連。
6.一種如權(quán)利要求3所述的數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于包括電流互感器(81)、互感器本體(82)和信號(hào)采集裝置(83)，電流互感器(81)、互感器本體(82)和信號(hào)采集裝置(83)處于高壓等電位，電流互感器(81)和信號(hào)采集裝置(83)位于互感器本體(82)上部，電流互感器(81)上設(shè)有供高壓導(dǎo)線(xiàn)(5)穿過(guò)的穿心孔，電流互感器(81)包括第一電流變換器(LH1)；互感器本體(82)為第一電容(C1)，直流工作電源(3)、單片機(jī)(4)、第二電容(C2)和電阻(R)置于信號(hào)采集裝置(83)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于所述第一電流變換器(LH1)包括鐵心(11)和繞于鐵心(11)的感應(yīng)線(xiàn)圈(12)，在鐵心(11)的內(nèi)部有用于高壓導(dǎo)線(xiàn)(5)穿過(guò)的穿心孔，感應(yīng)線(xiàn)圈(12)的輸出為第一電流變換器(LH1)的輸出端，電流互感器(81)的穿心孔包括第一電流變換器(LH1)的穿心孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于還包括第二電流變換器(LH2)，第二電流變換器(LH2)為直流工作電源提供充電電流，電流互感器(81)包括第二電流變換器(LH2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于所述互感器本體(82)側(cè)壁上部有傘裙(820)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9其中之一所述的一種數(shù)字式高壓組合互感器，其特征在于還包括顯示器(6)，顯示器(6)通過(guò)光纖(7)與單片機(jī)(4)的數(shù)字信號(hào)輸出端相連，互感器本體(82)中夾有可供光纖(7)穿越的軸向中心孔(821)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種數(shù)字式高壓組合互感器，包括第一電流變換器、電壓傳感器、單片機(jī)和直流工作電源；第一電流變換器將大電流變換為小電流，其輸出與單片機(jī)相連；電壓傳感器將高電壓變換為低電壓，其輸出端與單片機(jī)相連。還公開(kāi)一種數(shù)字式高壓組合互感器，包括互感器本體、電流互感器和信號(hào)采集裝置，它們處于高壓等電位，電流互感器和信號(hào)采集裝置位于互感器本體上部；電流互感器包括第一電流變換器；互感器本體為第一電容；單片機(jī)、第二電容和電阻置于信號(hào)采集裝置內(nèi)；單片機(jī)將處理后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)光纖傳送給顯示器進(jìn)行顯示。用電壓傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電壓互感器，沒(méi)有鐵心和線(xiàn)圈，使得設(shè)計(jì)出來(lái)的組合互感器重量輕、體積小、抗振動(dòng)性能良好。
文檔編號(hào)H01F38/22GK2788323SQ20052003391
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者段傳宗 申請(qǐng)人:謝東陽(yáng), 陳榕, 段傳宗