專利名稱：用于電力系統(tǒng)的組合互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于電力系統(tǒng)的組合互感器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)的組合互感器，尤其涉及一種獨(dú)立電子式組合互感器。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中需要采用互感器對(duì)高壓大電流和高電壓進(jìn)行測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的保護(hù)、控制與電能計(jì)量。在此過程中還需要將一次高壓和二次低壓進(jìn)行電氣隔離。組合互感器是一種同時(shí)具備電流和電壓測(cè)量功能并能夠同時(shí)對(duì)一次高壓與二次低壓進(jìn)行電氣隔離的設(shè)備。在傳統(tǒng)的組合互感器中，電流和電壓的測(cè)量均采用基于法拉第電磁感應(yīng)原理的帶鐵心的電磁式互感器技術(shù)。目前這種組合互感器廣泛應(yīng)用于全世界的電力系統(tǒng)中。由于其中的電壓互感器采用電磁式，故鐵心和一次繞組構(gòu)成的電感元件在一定運(yùn)行條件下可能與電網(wǎng)上的電容元件(如斷路器、電容器等)形成鐵磁諧振，從而影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。其次，在二次側(cè)上電壓互感器不能短路而電流互感器不能開路，否則短路后形成的大電流或開路后形成的過電壓將對(duì)互感器造成很大損傷。此外，傳統(tǒng)互感器的輸出界面適用于機(jī)電繼電器，且單個(gè)線圈的輸出功率有時(shí)較大，進(jìn)而使得互感器使用的磁芯截面積大，損耗大，增加了互感器的體積。對(duì)于高壓側(cè)有源型電子式組合互感器，電流測(cè)量部分位于互感器上部的高壓側(cè)，一次電流經(jīng)一次導(dǎo)電桿從電流互感器中心穿過，其中一般采用空心線圈作為保護(hù)級(jí)用互感器，并采用低功率線圈作為測(cè)量級(jí)用互感器，而電流互感器的二次輸出被轉(zhuǎn)換為數(shù)字光信號(hào)后經(jīng)光纖發(fā)送到低壓側(cè)。電壓測(cè)量部分一般位于絕緣子中，多采用電極式電容分壓器。這種組合互感器的穩(wěn)定性較差，電流測(cè)量誤差直接受到高壓側(cè)電源電壓和各電子器件工作狀態(tài)的影響，而由于電壓測(cè)量采用的是電容分壓器原理，輸出誤差需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝后進(jìn)行校準(zhǔn)，故不能做到即插即用。電力系統(tǒng)中互感器的設(shè)計(jì)壽命一般要求達(dá)到30年，而高壓側(cè)有源型電子式組合互感器的電子器件的壽命一般只有4到5年，且?guī)缀鯚o法正常檢修而只能在停電后才可以更換或修理，但是非正常停電對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)造成很大影響。其次，高壓側(cè)有源型電子式組合互感器的抗電磁干擾能力較差，輸電網(wǎng)絡(luò)上因隔離開關(guān)等操作形成的過電壓可能導(dǎo)致高壓側(cè)電源或電子模塊的死機(jī)或直接被擊穿。再次，電流互感器的電流保護(hù)功能采用空心線圈，需要通過二次積分來實(shí)現(xiàn)二次輸出電壓與一次電流的線性關(guān)系，但無論采用何種形式的積分器，其積分器的時(shí)間常數(shù)都會(huì)對(duì)輸出波形造成一定的畸變，特別是在積分器時(shí)間常數(shù)不夠大的情況下，當(dāng)一次通過短路電流時(shí)，羅氏線圈輸出的拖尾現(xiàn)象非常嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致保護(hù)異常動(dòng)作，影響電網(wǎng)安全運(yùn)行。對(duì)于高壓側(cè)無源的純光電子式組合互感器，電流測(cè)量部分位于互感器上部的高壓偵牝采用基于法拉第磁光效應(yīng)的全光纖式或磁光玻璃式敏感環(huán)。該組合互感器的缺點(diǎn)在于互感器造價(jià)偏高，對(duì)材料(特別是電流互感器的保偏光纖及電壓互感器的壓電晶體)要求非常高，是傳統(tǒng)互感器的數(shù)倍甚至十幾倍。電流測(cè)量部分的光纖敏感環(huán)和電壓測(cè)量部分的晶體不僅對(duì)一次電流形成的磁場(chǎng)和一次電壓形成的電場(chǎng)敏感，同時(shí)也是壓力、溫度等的傳感元件，在互感器運(yùn)行中的振動(dòng)和溫度變化等均可能會(huì)對(duì)誤差造成直接的影響。此外，二次信號(hào)的處理回路復(fù)雜，輸出信號(hào)均伴有白噪聲，在無一次電流時(shí)，因白噪聲的干擾，該組合互感器還會(huì)輸出二次信號(hào)，不能滿足計(jì)費(fèi)需要。如果電壓測(cè)量采用了電容分壓器與泡克耳斯(pockels)效應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)，則電壓部分的測(cè)量誤差也必須現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，不能做到即插即用。 因此，本領(lǐng)域需要一種用于電力系統(tǒng)的成本合理、可靠性高且安裝方便的組合互感器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種組合互感器，避免使用現(xiàn)有組合互感器在安裝后的誤差校準(zhǔn)，且成本合理、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)且可即插即用。本實(shí)用新型提供的這種用于電力系統(tǒng)的組合互感器，包括一個(gè)殼體、一個(gè)底座和一個(gè)連接所述殼體和所述底座的絕緣子。所述殼體中設(shè)有一個(gè)電流互感器，所述電流互感器可檢測(cè)所述電力系統(tǒng)的一次導(dǎo)體中的電流，且所述電流互感器將反映所述一次導(dǎo)體中電流值的第一信號(hào)發(fā)送至所述底座。所述絕緣子中設(shè)有一個(gè)電壓互感器，所述電壓互感器包括一個(gè)輸出支路，包括一個(gè)第一輸入端和一個(gè)第二輸入端，其中所述輸出支路將反映所述一次導(dǎo)體中電壓值的第二信號(hào)發(fā)送至所述底座；一個(gè)電阻分壓電路，其一端電連接于所述一次導(dǎo)體，且其另一端電連接于所述第一輸入端；一個(gè)由多層電容屏串聯(lián)而成的電容分壓電路，其一端電連接于所述一次導(dǎo)體，其另一端電連接于所述第二輸入端，且所述第一輸入端電連接于所述電容分壓電路的二次分壓電位點(diǎn)；以及一個(gè)二次分壓電阻，其一端電連接于所述第一輸入端，且其另一端電連接于所述第二輸入端。由于本實(shí)用新型使用了串聯(lián)電阻和串聯(lián)電容并聯(lián)后組成的分壓方式以及多層電容屏，拓寬了組合互感器能夠準(zhǔn)確測(cè)量一次導(dǎo)體中電壓值的頻域范圍，且不需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝后校準(zhǔn)電壓互感器的誤差，即做到了組合互感器的即插即用。此外，該組合互感器不僅可用于交流電壓的測(cè)量，還可以用于直流電壓的測(cè)量。在本實(shí)用新型的組合互感器的一種示意性實(shí)施方式中，所述多層電容屏中各層電容屏的電極的延伸方向與所述絕緣子的延伸方向一致，從而可以根據(jù)需要設(shè)置電極面積足夠大的電容屏并簡(jiǎn)化多層電容屏的加工組裝。在本實(shí)用新型的組合互感器的另一示意性實(shí)施方式中，所述組合互感器包括一個(gè)高壓法蘭和一個(gè)接地法蘭，其中所述絕緣子通過所述高壓法蘭與所述殼體連接，而所述絕緣子通過所述接地法蘭與所述底座連接。在本實(shí)用新型的組合互感器的再一示意性實(shí)施方式中，所述組合互感器包括一個(gè)引線管，一個(gè)將所述第一信號(hào)傳遞至所述底座的電流雙屏蔽雙絞線和一個(gè)將所述第二信號(hào)傳遞至所述底座的電壓雙屏蔽雙絞線，其中所述電流雙屏蔽雙絞線和所述電壓雙屏蔽雙絞線穿設(shè)于所述引線管中。引線管可以保護(hù)內(nèi)部穿設(shè)的雙屏蔽雙絞線。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一示意性實(shí)施方式中，所述電容屏繞制于所述引線管上或者預(yù)先成型后裝配到所述引線管上，所述電容屏的電極采用鋁箔、銅箔、薄膜半導(dǎo)體或紙質(zhì)半導(dǎo)體中的一種，而所述電極間的絕緣層為六氟化硫氣體復(fù)合薄膜、絕緣油復(fù)合電纜紙、環(huán)氧樹脂復(fù)合皺紋紙或硅油復(fù)合聚四氟乙烯帶中的一種。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一示意性實(shí)施方式中，所述輸出支路的所述第二輸入端電連接于地電位。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一示意性實(shí)施方式中，所述電阻分壓電路包括復(fù)數(shù)個(gè)厚膜電阻，所述厚膜電阻在串聯(lián)連接后并聯(lián)于所述電容屏的兩端，串聯(lián)連接后的所述厚膜電阻的一端電連接于所述一次導(dǎo)體，其另一端電連接于所述輸出支路的所述第一輸入端。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一示意性實(shí)施方式中，所述電阻分壓電路包括一個(gè)電阻帶，所述電阻帶通過將電阻性漿料以激光打印或噴涂的方式連續(xù)附著于所述絕緣子 的內(nèi)側(cè)表面形成，所述電阻帶的一端電連接于所述高壓法蘭，其另一端電連接于所述輸出支路的所述第一輸入端。將絕緣子作為電壓互感器的一部分，即保證了組合互感器的絕緣系統(tǒng)、材料的長(zhǎng)使用壽命、可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)節(jié)約了電壓互感器的材料，使得設(shè)計(jì)成本降低。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一示意性實(shí)施方式中，所述電流互感器為低功率電子式電流互感器，它包括一個(gè)磁芯、纏繞于所述磁芯上的二次繞組和一個(gè)連接于所述二次繞組末端的分流電阻。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一示意性實(shí)施方式中，所述電流互感器與所述殼體之間充填有絕緣介質(zhì)，所述絕緣介質(zhì)為六氟化硫氣體、絕緣油復(fù)合電纜紙、環(huán)氧樹脂復(fù)合皺紋紙或硅油復(fù)合聚四氟乙烯帶中的一種。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一示意性實(shí)施方式中，所述底座中設(shè)有一個(gè)出線盒，所述出線盒包括一個(gè)輸入模塊，所述第一信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊分壓處理后得到二次第一信號(hào)，所述第二信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊分壓處理后得到二次第二信號(hào)；一個(gè)與所述輸入模塊電氣隔離的采樣模塊，所述采樣模塊可對(duì)所述二次第一信號(hào)和所述二次第二信號(hào)采樣，并將它們轉(zhuǎn)換為分別反映所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)；一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊，所述轉(zhuǎn)換模塊接收所述采樣模塊輸出的所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)，并將這兩種數(shù)字量按通信規(guī)約或通信協(xié)議整合到一個(gè)報(bào)文內(nèi)；一個(gè)輸出模塊，所述輸出模塊接收所述轉(zhuǎn)換模塊輸出的所述報(bào)文，并通過光纖或者電纜的網(wǎng)絡(luò)口向外輸出所述報(bào)文；一個(gè)電源模塊，所述電源模塊向所述輸入模塊、所述采樣模塊、所述轉(zhuǎn)換模塊和所述輸出模塊提供它們工作所需的電能。在組合互感器中，輸入模塊、采樣模塊及轉(zhuǎn)換模塊都位于低壓側(cè)的底座內(nèi)，有助于提高組合互感器的抗電磁干擾能力和可靠性，且檢修方便，不需要一次停電即可檢修或更換模塊。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一種示意性的實(shí)施方式中，所述底座中設(shè)有一個(gè)出線盒，所述出線盒包括一個(gè)輸入模塊，所述第一信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊分壓處理后得到二次第一信號(hào)，所述第二信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊分壓處理后得到二次第二信號(hào)；一個(gè)與所述輸入模塊電氣隔離的采樣模塊，所述采樣模塊可對(duì)所述二次第一信號(hào)和所述二次第二信號(hào)采樣，并將它們轉(zhuǎn)換為分別反映所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)；一個(gè)輸出模塊，所述輸出模塊接收所述采樣模塊輸出的所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)，并通過光纖或者電纜的網(wǎng)絡(luò)口向外輸出所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)；一個(gè)電源模塊，所述電源模塊向所述輸入模塊、所述采樣模塊和所述輸出模塊提供它們工作所需的電能。在組合互感器中，輸入模塊和采樣模塊都位于低壓側(cè)的底座內(nèi)，有助于提高組合互感器的抗電磁干擾能力和可靠性，且檢修方便，不需要一次停電即可檢修或更換模塊。在本實(shí)用新型的組合互感器的又一種示意性的實(shí)施方式中，所述出線盒還包括一個(gè)同步模塊，所述同步模塊接收來自所述組合互感器外部的同步信號(hào)，并根據(jù)所述同步信號(hào)控制所述采樣模塊進(jìn)行同步。下文將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說明優(yōu)選實(shí)施例，并對(duì)本實(shí)用新型的組合互感器的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明。

以下附圖僅對(duì)本實(shí)用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。圖I是用于電力系統(tǒng)的組合互感器的一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2用于說明圖I所示組合互感器的電壓互感器的一種示意性實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示了電力系統(tǒng)的組合互感器中電容屏的一種示意性實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4用于說明電力系統(tǒng)的組合互感器的底座的一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號(hào)說明10 殼體11絕緣介質(zhì)12電流互感器20 底座22出線盒24輸入模塊25轉(zhuǎn)換模塊 26采樣模塊27同步模塊28輸出模塊29電源模塊30絕緣子31高壓法蘭32電壓互感器33接地法蘭34電阻分壓電路35引線管352電流雙屏蔽雙絞線354電壓雙屏蔽雙絞線36電容分壓電路[0048]361 二次分壓電位點(diǎn)362 電極37 二次分壓 電阻38輸出支路382第一輸入端384第二輸入端40 一次導(dǎo)體
具體實(shí)施方式
為了對(duì)實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，在各圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同或結(jié)構(gòu)相似但功能相同的部分。為使圖面簡(jiǎn)潔，各圖中只示意性地表示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡(jiǎn)潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個(gè)，或僅標(biāo)出了其中的一個(gè)。在本文中，“一個(gè)”不僅表示“僅此一個(gè)”，也可以表示“多于一個(gè)”的情形。本文中，兩個(gè)物體之間的“平行”并不代表幾何意義上的絕對(duì)平行，而是可以包含組裝加工時(shí)所允許的偏差。在本文中，地電位、底座20、接地法蘭33和第二輸入端384可電連接于大地，它們具有相同的電位。殼體10、一次導(dǎo)體40和高壓法蘭31具有相同的電位。圖I顯示了用于電力系統(tǒng)的組合互感器的一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，本實(shí)用新型的組合互感器包括一個(gè)殼體10、一個(gè)底座20和一個(gè)絕緣子30。其中，殼體10和底座20之間通過絕緣子30連接。在本實(shí)用新型的組合互感器的一種實(shí)施方式中，絕緣子30包括瓷套。絕緣子30與殼體10連接的一端設(shè)有高壓法蘭31，而與底座20連接的一端設(shè)有接地法蘭33，其中連接螺栓(圖中未示)分別通過高壓法蘭31和接地法蘭33來將絕緣子30與殼體10和底座20相連。絕緣子30還可以通過澆裝或粘接的方式完成與殼體10和底座20的連接。殼體10中設(shè)有一個(gè)電流互感器12。電流互感器12可檢測(cè)電力系統(tǒng)的一次導(dǎo)體40中的電流。一次導(dǎo)體40與電力系統(tǒng)中的供電線路連接，其電位以及流過其的電流與供電線路相同。電流互感器12將反映一次導(dǎo)體40中電流值的第一信號(hào)發(fā)送至底座20。在本實(shí)用新型的組合互感器的一種示意性實(shí)施方式中，電流互感器為中國(guó)專利ZL200510024292. 3所公開的低功率電子式電流互感器，它包括一個(gè)磁芯、一個(gè)二次繞組和一個(gè)分流電阻。二次繞組的導(dǎo)線均勻地纏繞于磁芯上，而二次繞組的末端連接于分流電阻，其感應(yīng)到的反映一次導(dǎo)體中電流值的第一信號(hào)經(jīng)雙屏蔽雙絞線的傳遞發(fā)送至底座。電流互感器的具體結(jié)構(gòu)可參見該實(shí)用新型專利說明書，在此不再贅述。電流互感器還可以采用其他的形式，例如磁光效應(yīng)的電流互感器。另外，電流互感器可以有以下幾種結(jié)構(gòu)并采用相應(yīng)的方式進(jìn)行測(cè)量i)由兩個(gè)獨(dú)立的線圈構(gòu)成，每個(gè)線圈至少具備一個(gè)獨(dú)立的輸出，其中一個(gè)線圈用于測(cè)量電力系統(tǒng)中的電流值，另一個(gè)線圈用于在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)過載電流時(shí)觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作；ii)在同一個(gè)低功率線圈內(nèi)只設(shè)計(jì)一個(gè)輸出，這個(gè)輸出量在不同的一次導(dǎo)體中的電流下既滿足測(cè)量又滿足保護(hù)的精度要求，例如當(dāng)一次導(dǎo)體中的電流小于等于200%額定一次導(dǎo)體電流時(shí)，線圈輸出滿足測(cè)量級(jí)誤差要求，而當(dāng)一次電流在200%額定一次導(dǎo)體電流至系統(tǒng)短路電流之間時(shí)，二次輸出滿足保護(hù)級(jí)誤差要求；iii)在同一個(gè)低功率線圈內(nèi)設(shè)計(jì)兩路輸出，其中一路輸出滿足測(cè)量級(jí)誤差要求，另一路滿足保護(hù)級(jí)誤差要求。電流互感器12與殼體10之間充填有絕緣介質(zhì)11，絕緣介質(zhì)11可以為六氟化硫氣體、絕緣油復(fù)合電纜紙、環(huán)氧樹脂復(fù)合皺紋紙或硅油復(fù)合聚四氟乙烯帶中的一種。絕緣子30中設(shè)有一個(gè)電壓互感器32。圖2用于說明圖I所示組合互感器的電壓互感器32的一種示意性實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，電壓互感器32包括一個(gè)電阻分壓電路34、一個(gè)電容分壓電路36、一個(gè)輸出支路38和一個(gè)二次分壓電阻37，其中電容分壓電路36由多層電容屏串聯(lián)而成。輸出支路38包括一個(gè)第一輸入端382和一個(gè)第二 輸入端384。輸出支路38可將反映一次導(dǎo)體40中電壓值的第二信號(hào)發(fā)送至底座20。電阻分壓電路34并聯(lián)于電容分壓電路36，即電阻分壓電路34的一端電連接于一次導(dǎo)體40，從而與一次導(dǎo)體40具有相同的電位,而電阻分壓電路34的另一端電連接于第一輸入端382。電容分壓電路36的一端電連接于一次導(dǎo)體40,而其另一端電連接于第二輸入端384,且第一輸入端382電連接于電容分壓電路36的二次分壓電位點(diǎn)361。二次分壓電阻37的一端電連接于第一輸入端382,而其另一端電連接于第二輸入端384。在圖不的不意性實(shí)施方式中，第二輸入端384接地。由于使用了串聯(lián)電阻和串聯(lián)電容并聯(lián)后組成的分壓方式，從而拓寬了該組合互感器能夠準(zhǔn)確測(cè)量的一次導(dǎo)體中電壓值的頻域范圍，尤其避免了高頻電壓信號(hào)的損耗。同時(shí)，相比于傳統(tǒng)電極式電容分壓器，多層電容屏中每一層電容的電極面積增加很多，且電極間的絕緣層的厚度可以做的很薄，從而極大地增加了電容屏的電容量。此外，電容屏的寄生電容小，不易受到外界雜散電容的干擾，因此不需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝后校準(zhǔn)電壓互感器的誤差，即做到了組合互感器的即插即用。同時(shí)，該組合互感器不僅可用于交流電壓的測(cè)量，還可以用于直流電壓的測(cè)量。圖3顯示了電力系統(tǒng)的組合互感器中電容屏的一種示意性實(shí)施方式的局部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，多層電容屏中每層電容屏的電極362的延伸方向與絕緣子30的延伸方向一致。通過這種設(shè)置方法，可以根據(jù)需要設(shè)置電極面積足夠大的電容屏，避免電極之間的絕緣層厚度過小。此外，電極362的延伸方向也可以與絕緣子30的延伸方向呈一定的夾角。參見圖I和圖3，絕緣子30還設(shè)有一個(gè)引線管35，用于將第一信號(hào)傳遞至底座20的電流雙屏蔽雙絞線352和用于將第二信號(hào)傳遞至底座20的電壓雙屏蔽雙絞線354穿設(shè)于引線管35中，使用雙屏蔽雙絞線可以降低外界電磁場(chǎng)對(duì)所傳遞信號(hào)的干擾，但還可以采用其他具有屏蔽功能的傳輸方式，引線管35可以保護(hù)內(nèi)部穿設(shè)的雙屏蔽雙絞線。參見圖2和圖3，電容屏繞制于引線管35上或者預(yù)先成型后裝配到引線管上，各層電容之間通過公用的電極串聯(lián)連接。其中，電容屏的電極可以為鋁箔、銅箔、薄膜半導(dǎo)體或紙質(zhì)半導(dǎo)體等具有導(dǎo)電特定的柔性薄膜。電極之間的絕緣層可以為六氟化硫復(fù)合薄膜、絕緣油復(fù)合電纜紙、環(huán)氧樹脂復(fù)合皺紋紙或硅油復(fù)合聚四氟乙烯帶等柔性絕緣薄膜。電容屏的最外層電極電連接于一次導(dǎo)體40，電容屏的最末層電極電連接于地電位。輸出支路38的第二輸入端384電連接于電容屏的最末層電極,其第一輸入端382電連接于電容分壓電路36中對(duì)應(yīng)于二次分壓電位點(diǎn)361處電極的抽頭，即采集該二次分壓電位點(diǎn)361與地電位之間的電位差作為電壓輸出信號(hào)，從而輸出反映一次導(dǎo)體上電壓值的第二信號(hào)，其中二次分壓電位點(diǎn)是指電位為一次導(dǎo)體電位按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分壓比所對(duì)應(yīng)的電位點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以根據(jù)需要調(diào)整輸出支路38連接于電阻分壓電路34的電阻值，以得到合適的電位參見圖2和圖3，電阻分壓電路34包括多個(gè)厚膜電阻，這些厚膜電阻串聯(lián)連接后，一端連接于電容屏的最外層電極，另一端連接于電容屏的二次分壓電位點(diǎn)361，使得電阻分壓電路34并接于電容分壓電路36，其中厚膜電阻的一端電連接于一次導(dǎo)體40，其另一端電連接于輸出支路38的第一輸入端382。還可以通過激光打印或噴涂的方式，將電阻性漿料連續(xù)附著于絕緣子的內(nèi)側(cè)表面上，形成曲線形式的電阻帶。電阻帶的一端電連接于高壓法蘭，其另一端與輸出支路38的第一輸入端382電連接，并與接地法蘭33絕緣。將絕緣子30同時(shí)作為電壓互感器的一部分，即保證了組合互感器的絕緣系統(tǒng)、材料的長(zhǎng)使用壽命、可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)節(jié)約了電壓互感器的材料，使得設(shè)計(jì)成本降低。圖4用于說明本實(shí)用新型的組合互感器的底座20的一種示意性實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，底座20(圖中未顯示)中設(shè)有一個(gè)出線盒22，它包括一個(gè)輸入模塊24、一個(gè)米樣模塊26、一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊25、一個(gè)輸出模塊28、一個(gè)同步模塊27和一個(gè)電源模塊29。其中，輸入模塊24可接收分別由輸出支路38的電壓雙屏蔽雙絞線354和電流雙屏蔽雙絞線352輸入的反映一次導(dǎo)體40中電流值的第一信號(hào)和反映一次導(dǎo)體中電壓值的第二信號(hào)，并對(duì)第一信號(hào)和第二信號(hào)進(jìn)行分壓處理以進(jìn)一步降低它們的電勢(shì)，分壓處理后分別得到二次第一信號(hào)和二次第二信號(hào)。采樣模塊26通過隔離耦合的方式對(duì)二次第一信號(hào)和二次第二信號(hào)采樣，例如通過磁電稱合或光電稱合的方式輸入二次第一信號(hào)和二次第二信號(hào)。米樣模塊26與輸入模塊24之間的電氣隔離用以保證出線盒22的維修安全及避免高壓對(duì)出線盒22內(nèi)器件造成影響。同時(shí)，采樣模塊26還將模擬形式的二次第一信號(hào)和二次第二信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的
第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)。轉(zhuǎn)換模塊25接收第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)，并依據(jù)電力系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如IEC61850-9-1/2或IEC60044-1 (FT3)，對(duì)第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)進(jìn)行重新采樣和格式轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到符合通信規(guī)約/協(xié)議的格式化信號(hào)，并將第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)這兩種數(shù)字量按照通信規(guī)約或通信協(xié)議整合到一個(gè)報(bào)文內(nèi)?？梢愿鶕?jù)電力系統(tǒng)的具體的情況選用或不選用轉(zhuǎn)換模塊25。輸出模塊28能夠接收格式化信號(hào)或直接接收數(shù)字信號(hào)，且輸出模塊28將格式化信號(hào)或數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合以太網(wǎng)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)男盘?hào)，并通過光纖或者電纜的網(wǎng)絡(luò)口向外輸出。如圖4所示，出線盒22還包括一個(gè)同步模塊27。它可依據(jù)IEC61588接收來自組合互感器外部的同步信號(hào)，且根據(jù)同步信號(hào)控制采樣模塊26進(jìn)行同步，以協(xié)同電力系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)組合互感器及測(cè)試終端的測(cè)量動(dòng)作。在失去外部同步信號(hào)后，出線盒22自動(dòng)切換，使得出線盒22內(nèi)的輸入模塊24、采樣模塊26、轉(zhuǎn)換模塊25和輸出模塊28持續(xù)工作，保證采樣工作連續(xù)不間斷。電源模塊29可向輸入模塊24、米樣模塊26、轉(zhuǎn)換模塊25、輸出模塊28和同步模塊27提供它們工作所需的電能。電源模塊29可以將外部接入的直流±110V或交流220V轉(zhuǎn)換成可供采樣模塊26、輸入模塊24和轉(zhuǎn)換模塊25工作的低壓直流電，也可采用電池供電的方式供電。電力系統(tǒng)的組合互感器，高壓側(cè)殼體10為無源結(jié)構(gòu)，殼體10內(nèi)不設(shè)置取能、采樣及轉(zhuǎn)換模塊，輸入模塊24、米樣模塊26及轉(zhuǎn)換模塊25都位于低壓側(cè)的底座20內(nèi)，有助于提高組合互感器的抗電磁干擾能力、可靠性，且檢修方便，不需要一次停電即可檢修或更換模塊。在本文中，“示意性”表示“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，不應(yīng)將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實(shí)施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅 是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施例的具體說明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.用于電力系統(tǒng)的組合互感器，包括一個(gè)殼體(10)、一個(gè)底座(20)和一個(gè)連接所述殼體(10)和所述底座(20)的絕緣子(30)；所述殼體(10)中設(shè)有一個(gè)電流互感器(12)，所述電流互感器(12)可檢測(cè)所述電力系統(tǒng)的一次導(dǎo)體(40)中的電流，且所述電流互感器(12)將反映所述一次導(dǎo)體(40)中電流值的第一信號(hào)發(fā)送至所述底座(20)；所述絕緣子(30)中設(shè)有一個(gè)電壓互感器(32)，其特征在于，所述電壓互感器(32)包括一個(gè)輸出支路(38),包括一個(gè)第一輸入端(382)和一個(gè)第二輸入端(384),其中所述輸出支路(38)將反映所述一次導(dǎo)體(40)中電壓值的第二信號(hào)發(fā)送至所述底座(20)； 一個(gè)電阻分壓電路(34)，其一端電連接于所述一次導(dǎo)體(40)，且其另一端電連接于所述第一輸入端(382)；一個(gè)由多層電容屏串聯(lián)而成的電容分壓電路(36),其一端電連接于所述一次導(dǎo)體 (40)，其另一端電連接于所述第二輸入端(384)，且所述第一輸入端(382)電連接于所述電容分壓電路(36)的二次分壓電位點(diǎn)(361);以及一個(gè)二次分壓電阻(37)，其一端電連接于所述第一輸入端(382)，且其另一端電連接于所述第二輸入端(384)。
2.如權(quán)利要求I所述的組合互感器，其特征在于，所述多層電容屏中各層電容屏的電極(362)的延伸方向與所述絕緣子(30)的延伸方向一致。
3.如權(quán)利要求I所述的組合互感器，其特征在于，所述組合互感器包括一個(gè)高壓法蘭 (31)和一個(gè)接地法蘭(33)，其中所述絕緣子(30)通過所述高壓法蘭(31)與所述殼體(10) 連接，而所述絕緣子(30)通過所述接地法蘭(33)與所述底座(20)連接。
4.如權(quán)利要求I所述的組合互感器，其特征在于，所述組合互感器包括一個(gè)引線管 (35)，一個(gè)將所述第一信號(hào)傳遞至所述底座(20)的電流雙屏蔽雙絞線(352)和一個(gè)將所述第二信號(hào)傳遞至所述底座(20)的電壓雙屏蔽雙絞線(354)，其中所述電流雙屏蔽雙絞線 (352)和所述電壓雙屏蔽雙絞線(354)穿設(shè)于所述引線管(35)中。
5.如權(quán)利要求4所述的組合互感器，其特征在于，所述電容屏繞制于所述引線管(35) 上或者預(yù)先成型后裝配到所述引線管(35)上，所述電容屏的電極(362)采用鋁箔、銅箔、 薄膜半導(dǎo)體或紙質(zhì)半導(dǎo)體中的一種，而所述電極(362)間的絕緣層為六氟化硫氣體復(fù)合薄膜、絕緣油復(fù)合電纜紙、環(huán)氧樹脂復(fù)合皺紋紙或硅油復(fù)合聚四氟乙烯帶中的一種。
6.如權(quán)利要求I所述的組合互感器，其特征在于，所述輸出支路(38)的所述第二輸入端(384)電連接于地電位。
7.如權(quán)利要求I所述的組合互感器，其特征在于，所述電阻分壓電路(34)包括復(fù)數(shù)個(gè)厚膜電阻，所述厚膜電阻在串聯(lián)連接后并聯(lián)于所述電容屏的兩端，串聯(lián)連接后的所述厚膜電阻的一端電連接于所述一次導(dǎo)體(40)，其另一端電連接于所述輸出支路(38)的所述第一輸入端(382)。
8.如權(quán)利要求3所述的組合互感器，其特征在于，所述電阻分壓電路(34)包括一個(gè)電阻帶，所述電阻帶通過將電阻性漿料以激光打印或噴涂的方式連續(xù)附著于所述絕緣子(30) 的內(nèi)側(cè)表面形成，所述電阻帶的一端電連接于所述高壓法蘭(31)，其另一端電連接于所述輸出支路(38)的所述第一輸入端(382)。
9.如權(quán)利要求I所述的組合互感器，其特征在于，所述電流互感器(12)為低功率電子式電流互感器，它包括一個(gè)磁芯、纏繞于所述磁芯上的二次繞組和一個(gè)連接于所述二次繞組末端的分流電阻。
10.如權(quán)利要求I所述的組合互感器，其特征在于，所述電流互感器(12)與所述殼體(10)之間充填有絕緣介質(zhì)(11)，所述絕緣介質(zhì)(11)為六氟化硫氣體、絕緣油復(fù)合電纜紙、 環(huán)氧樹脂復(fù)合皺紋紙或硅油復(fù)合聚四氟乙烯帶中的一種。
11.如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的組合互感器，其特征在于，所述底座(20)中設(shè)有一個(gè)出線盒(22)，所述出線盒(22)包括一個(gè)輸入模塊(24),所述第一信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊(24)分壓處理后得到二次第一信號(hào)，所述第二信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊(24)分壓處理后得到二次第二信號(hào)；一個(gè)與所述輸入模塊(24)電氣隔離的米樣模塊(26),所述米樣模塊(26)可對(duì)所述二次第一信號(hào)和所述二次第二信號(hào)采樣，并將它們轉(zhuǎn)換為分別反映所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)；一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊(25)，所述轉(zhuǎn)換模塊(25)接收所述采樣模塊(26)輸出的所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)，并將這兩種數(shù)字量按通信規(guī)約或通信協(xié)議整合到一個(gè)報(bào)文內(nèi)； 一個(gè)輸出模塊(28)，所述輸出模塊(28)接收所述轉(zhuǎn)換模塊(25)輸出的所述報(bào)文，并通過光纖或者電纜的網(wǎng)絡(luò)口向外輸出所述報(bào)文；一個(gè)電源模塊(29),所述電源模塊(29)向所述輸入模塊(24)、所述米樣模塊(26)、所述轉(zhuǎn)換模塊(25)和所述輸出模塊(28)提供它們工作所需的電能。
12.如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的組合互感器，其特征在于，所述底座(20)中設(shè)有一個(gè)出線盒(22)，所述出線盒(22)包括一個(gè)輸入模塊(24),所述第一信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊(24)分壓處理后得到二次第一信號(hào)，所述第二信號(hào)經(jīng)所述輸入模塊(24)分壓處理后得到二次第二信號(hào)；一個(gè)與所述輸入模塊(24)電氣隔離的米樣模塊(26),所述米樣模塊(26)可對(duì)所述二次第一信號(hào)和所述二次第二信號(hào)采樣，并將它們轉(zhuǎn)換為分別反映所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的第一數(shù)字信號(hào)和第二數(shù)字信號(hào)；一個(gè)輸出模塊(28)，所述輸出模塊(28)接收所述采樣模塊(26)輸出的所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)，并通過光纖或者電纜的網(wǎng)絡(luò)口向外輸出所述第一數(shù)字信號(hào)和所述第二數(shù)字信號(hào)；一個(gè)電源模塊(29),所述電源模塊(29)向所述輸入模塊(24)、所述米樣模塊(26)和所述輸出模塊(28)提供它們工作所需的電能。
13.如權(quán)利要求11所述的組合互感器，其特征在于，所述出線盒(22)還包括一個(gè)同步模塊(27)，所述同步模塊(27)接收來自所述組合互感器外部的同步信號(hào)，并根據(jù)所述同步信號(hào)控制所述采樣模塊(26)進(jìn)行同步。
14.如權(quán)利要求12所述的組合互感器，其特征在于，所述出線盒(22)還包括一個(gè)同步模塊(27)，所述同步模塊(27)接收來自所述組合互感器外部的同步信號(hào)，并根據(jù)所述同步信號(hào)控制所述采樣模塊(26)進(jìn)行同步。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于電力系統(tǒng)的組合互感器，包括一個(gè)殼體(10)、一個(gè)底座(20)和一個(gè)絕緣子(30)。殼體中設(shè)有一個(gè)電流互感器(12)，電流互感器可檢測(cè)電力系統(tǒng)的一次導(dǎo)體(40)中的電流。絕緣子中設(shè)有一個(gè)電壓互感器(32)，它包括電阻分壓電路(34)、電容分壓電路(36)、二次分壓電阻(37)和輸出支路(38)，其中電阻分壓電路的一端電連接于一次導(dǎo)體，且其另一端電連接于電容分壓電路的二次分壓電位點(diǎn)；電容分壓電路由多層電容屏來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的組合互感器不需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝后校準(zhǔn)誤差且可即插即用。
文檔編號(hào)H01F38/34GK202373447SQ201120571440
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者林芳敏 申請(qǐng)人:上海Mwb互感器有限公司