專利名稱：帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種智能電流互感器，尤其涉及一種帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器。
背景技術(shù)：
在國內(nèi)電力設(shè)備中，電流互感器被惡意替換，電流互感器因設(shè)備過流或老化引起的精度不準(zhǔn)確，直接造成供電企業(yè)的經(jīng)濟損失。且電流互感器沒有自身標(biāo)識，不方便管理。目前常規(guī)防范措施是定期安排計量工作人員或片區(qū)外協(xié)電工對設(shè)備進行查看核對，這種方法耗時長，工作量大，需要頻繁的開啟設(shè)備和爬桿來解決電流互感器被惡意替 換。且到目前為止僅僅依靠拆卸電流互感器返回檢測，未能找到徹底解決電流互感器在使用過程中的精度檢測問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，針對上述電流互感器使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題，提供一種能在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器。本實用新型的另一目的是將智能電流互感器控制板、初級測量繞組、電源繞組、次級測量繞組集成在電流互感器外殼中實現(xiàn)無縫連接。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，包括電流互感器的次級繞組鐵心、供電和初級檢測繞組鐵心和電流互感器外殼，其結(jié)構(gòu)特點為還包括智能電流互感器控制板、供電和初級檢測繞組、檢測精度繞組磁環(huán)和次級測量繞組，所述的次級繞組鐵心、供電和初級檢測繞組鐵心、智能電流互感器控制板、供電和初級檢測繞組、檢測精度繞組磁環(huán)和次級測量繞組灌膠集成在電流互感器殼體內(nèi)部；所述的智能電流互感器控制板的電路包括有主控MCU、電流監(jiān)測模塊、內(nèi)存、超級電容、溫度監(jiān)測模塊、無線通訊模塊及工作電源；電流監(jiān)測模塊、內(nèi)存、超級電容、溫度監(jiān)測模塊、無線通訊模塊分別與主控MCU連接，超級電容與工作電源連接。電流監(jiān)測模塊采集初級測量繞組的電流和次級測量繞組的電流。超級電容是當(dāng)無電源時可持續(xù)供電，以便斷電后智能電流互感器控制板能繼續(xù)工作。MCU是進行信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理以及通過最小二乘法原理進行曲線擬合校準(zhǔn)。內(nèi)存是存儲智能電流互感器自身參數(shù)、存儲電流監(jiān)測模塊所采集的數(shù)據(jù)及MCU處理校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)。溫度監(jiān)測模塊是采集智能電流互感器自身溫度。無線通訊模塊是和手持機進行數(shù)據(jù)對接。本實用新型的目的還可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特點為所述的次級繞組鐵心、供電和初級檢測繞組鐵心、智能電流互感器控制板、供電和初級檢測繞組、檢測精度繞組磁環(huán)和次級測量繞組之間通過灌膠膠合形成無縫隙連接。所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特點為所述智能電流互感器控制板通過灌膠膠合在固定卡槽內(nèi)，固定卡槽通過灌膠膠合在電流互感器外殼內(nèi)。所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特點為智能電流互感器控制板的供電引腳經(jīng)引線與電流互感器的供電端子焊接；智能電流互感器控制板的工作天線內(nèi)置于電流互感器外殼內(nèi)。所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特點為所述供電和初級檢測繞組與智能電流互感器控制板電連接，次級檢測繞組通過檢測精度繞組磁環(huán)與智能電流互感器控制板連接。所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特點為所述次級檢測繞組通過檢測精度繞組磁環(huán)與智能電流互感器控制板的電流監(jiān)測模塊連接；供電和初級檢測繞組與智能電流互感器控制板的電流監(jiān)測模塊連接。本實用新型的特點是將智能電流互感器控制板、初級測量繞組、次級測量繞組、電源繞組集成灌澆在電流互感器殼體內(nèi)部實現(xiàn)無縫連接；采用后臺主站，手持機與帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器連接構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制及獲取帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實時數(shù)據(jù)，也可以很方便地通過無線手持機現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或通過無線手持機控制智能電流互感器的運行狀態(tài)；通過無線手持機與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)里進行決策分析。本實用新型的優(yōu)點如下本實用新型采集電流互感器的一次側(cè)電流、二次側(cè)電流，自動跟蹤輸入電流變化，從而判斷過流、短路等故障象限。再通過最小二乘法原理進行曲線擬合校準(zhǔn)得到實時精度后再與互感器的本身精度對比，判斷精度問題。內(nèi)部溫度傳感器埋在鐵芯內(nèi)部，可以檢測內(nèi)部溫度，從而判斷過溫等故障象限。本實用新型由于把智能電流互感器控制板通過有氧樹脂膠與電流互感器集成灌澆在電流互感器外殼內(nèi)部，二者之間進行無縫的膠結(jié)。這樣避免智能電流互感器控制板遭受人為的惡意破壞，并且使外觀造型無任何變化，從而可以便于統(tǒng)一應(yīng)用。本實用新型還可利用電源繞組引出供電端子經(jīng)引線拉到智能電流互感器控制板供電引腳處，從而達到通過電流互感器供電給智能電流互感器控制板的電路板工作。本實用新型采用后臺主站，手持機與本實用新型的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器連接構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制及獲取本實用新型的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實時數(shù)據(jù)，也可以很方便地通過無線手持機現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或通過無線手持機控制智能電流互感器的運行狀態(tài)；通過無線手持機與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到后臺主站里進行決策分析。

圖1-1是本實用新型實施例的智能電流互感器的總體局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-2為圖1-1的右視圖。圖1-3為圖1-1的俯視圖。圖2是本實用新型實施例的智能電流互感器的原理框圖。圖3為本實用新型實施例的智能電流互感器控制板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理框圖。圖4為發(fā)明實施例的智能電流互感器的系統(tǒng)原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明如圖I所示，本實用新型所述實施例的總體局部剖視示意圖。圖中次級繞組鐵心1，供電和初級檢測繞組鐵心2，電流互感器外殼3，智能電流互感器控制板4，卡槽5，精度檢測繞組6，供電和初級檢測繞組7，檢測精度繞組磁環(huán)8，次級繞組9，天線10。其中次級繞組鐵心1，供電和初級檢測繞組鐵心2，電流互感器外殼3為現(xiàn)有電流互感器的組成部件，現(xiàn)有的電流互感器還包括電流互感器的供電端子。結(jié)合圖I、圖3所示，本實用新型所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，將現(xiàn)有的電流互感器的次級繞組鐵心I、供電和初級檢測繞組鐵心2與本實用新型的智能電流互感器控制板4、供電和初級檢測繞組7、檢測精度繞組磁環(huán)8、次級測量繞組9 集成灌澆在電流互感器殼體內(nèi)部實現(xiàn)無縫連接，所述的無縫連接指的是因澆灌膠而使得上述的供電和初級檢測繞組鐵心2、智能電流互感器控制板4、供電和初級檢測繞組7、檢測精度繞組磁環(huán)8、次級測量繞組9之間無縫隙；所述的智能電流互感器控制板4的電路包括主控MCU、電流監(jiān)測模塊、內(nèi)存、超級電容、溫度監(jiān)測模塊、無線通訊模塊及電源。供電和初級檢測繞組7、次級檢測繞組9與智能電流互感器控制板4電連接，實現(xiàn)無縫連接。其中次級檢測繞組9通過檢測精度繞組磁環(huán)8精度檢測后供智能電流互感器控制板4的電流監(jiān)測模塊采集電流信息。在電流互感器外殼3內(nèi)通過灌膠使電流互感器外殼3與固定卡槽5以及固定卡槽5內(nèi)的智能電流互感器控制板4膠結(jié)在一起。電流互感器的供電端子經(jīng)引線與智能電流互感器控制板4的供電引腳焊接。智能電流互感器控制板4的工作天線10內(nèi)置于電流互感器外殼3內(nèi)。供電和初級檢測繞組7直接和智能電流互感器控制板4的電流監(jiān)測模塊連接，次級檢測繞組9串聯(lián)檢測精度繞組磁環(huán)8后再與智能電流互感器控制板4的電流監(jiān)測模塊連接，電流監(jiān)測模塊包括電能計量芯片和信號處理電路，通過智能電流互感器控制板4的電流監(jiān)測模塊的信號處理電路調(diào)理后送入電流監(jiān)測模塊的電能計量芯片；智能電流互感器控制板4的主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量芯片對該信號做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以獲得該供電和初級檢測繞組7與次級檢測繞組9的電流信息；智能電流互感器控制板4的主控MCU把獲得供電和初級檢測繞組7與次級檢測繞組9的電流信息通過最小二乘法原理進行曲線擬合校準(zhǔn)后轉(zhuǎn)換成測量精度存入智能電流互感器控制板的內(nèi)存當(dāng)中；然后智能電流互感器控制板4的主控MCU提取智能電流互感器控制板的內(nèi)存中原先存入的互感器自身的精度和剛獲得的校準(zhǔn)后的測量精度進行比對，再經(jīng)由無線通訊模塊傳輸給手持機。所述的智能電流互感器控制板4，其溫度測量模塊是溫度傳感器埋在供電和初級檢測繞組鐵心2內(nèi)部，可以檢測內(nèi)部溫度；所述的智能電流互感器控制板4，其特點為電流互感器的供電端子(即電源繞組)的供電端子經(jīng)引線與智能電流互感器控制板的供電引腳焊接，經(jīng)過電源供給整個智能電流互感器控制板4使用，同時部分整流給超級電容儲能。當(dāng)電源斷電后，超級電容給整個智能電流互感器控制板供電。如圖2所示，本實用新型的原理框圖。具體各部件模塊及功能如下I)主控MCU :采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，完成傳輸與控制、對采集的供電和初級檢測繞組7的電流和次級檢測繞組9的電流進行精度校準(zhǔn)分析及計算，這些校準(zhǔn)分析及計算程序為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的。2)電流監(jiān)測模塊它包括電能計量芯片和信號處理電路，電能計量芯片采用高精度AD芯片，高精度AD芯片作為電流計量使用，信號處理電路的作用是將輸入的初級測量繞組電流和次級繞組電流調(diào)理成當(dāng)輸入到高精度AD芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算的信號，此部分采用了專業(yè)的高精度AD芯片，通過信號處理電路將輸入的初級測量繞組電流和次級繞組電流調(diào)理后送入高精度AD芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，再將結(jié)果定時傳送給主控MCU。高精度AD芯片和信號處理電路為現(xiàn)有技術(shù)。3)供電和初級檢測繞組此模塊用實心線圈做為測量線圈，線圈可以在測量和電源供電質(zhì)檢切換，內(nèi)部控制在測量的時候電源繞組臨時切換成測量電路，內(nèi)部加較大電容保證測量準(zhǔn)確。所述的實心線圈做為測量線圈為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的技術(shù)。4)次級檢測繞組此模塊用空心線圈做為測量線圈(無鐵心)，特點為溫度特性好、受鐵心變化影響小以及測量精度高，所述的空心線圈做為測量線圈為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的技術(shù)。5)檢測精度繞組磁環(huán)此模塊是是做精度檢測的磁芯。6)溫度測量模塊采用PtlOO鉬電阻，外接直接貼近繞組和鐵芯可以快速響應(yīng)溫度變化，所述的Ptioo鉬電阻為現(xiàn)有市售產(chǎn)品。7)內(nèi)存此模塊對各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)進行存儲及查詢，可以采用各類存儲介質(zhì)，為現(xiàn)有技術(shù)。8)無線通訊模塊此模塊包含GPRS通訊和433無線通訊。通過GPRS通訊和主站進行交互。通過433無線通訊和智能CT監(jiān)控器、無線手持機對接交互。從而實現(xiàn)遠程或本地遙控、遙調(diào)、遙測等功能。9)工作電源供電繞組給超級電容充電作為電源輸入，經(jīng)過電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供各電路模塊使用。其中主控MCU、內(nèi)存、無線通訊模塊、測量溫度等模塊工作電壓為3 V，超級電容工作電壓5V以下。10)超級電容采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品松下品牌EECS0HD224V (O. 22F/5. 5V)的超級電容，工作電壓是4. 7V。它是完成電能儲能并在電源斷電后，給整個智能電流互感器控制板供電。結(jié)合如圖3、如圖4所述，所述的智能電流互感器控制板的電路，包括主控MCU、電流監(jiān)測模塊，供電和初級檢測繞組7、次級檢測繞組9接入電流監(jiān)測模塊采集后，通過其信號處理電路調(diào)理后送入高精度AD芯片(即電能計量芯片)，主控MCU通過SPI通信總線控制高精度AD芯片(即電能計量芯片)對該信號做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的，以便獲得初級檢測繞組、次級檢測繞組的電流信息。再通過SPI通信總線將該初級檢測繞組與次級檢測繞組的電流信息傳送給主控MCU中，主控MCU把獲得供電和初級檢測繞組7與次級檢測繞組9的電流信息通過最小二乘法原理進行曲線擬合校準(zhǔn)，最小二乘法原理算法為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的技術(shù)。主控MCU把校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成測量精度存入內(nèi)存當(dāng)中與原先存入的互感器自身的精度進行比對，再經(jīng)由無線通訊模塊傳輸給手持機。主控MCU是通過I/O控制線與無線通訊模塊及溫度測量模塊進行連接。也可以通過手持機進行設(shè)置參數(shù)、手動控制及獲取帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實時數(shù)據(jù)。手持機也可以與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)里進行決策分析。所述的最小二乘法原理是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)。它通過最小化誤差的平方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。在校準(zhǔn)過程中，隨機選定幾組，并分析它們的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值，尋找它們測量值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的關(guān)系。在我們研究兩個變量(t，y)之間的相互關(guān)系時，通常可以得到一系列成對的數(shù)據(jù)C Z1. F1 . . - - fn , }· );將這些數(shù)據(jù)描繪在f y直角坐標(biāo)系中，若發(fā)現(xiàn)這些
點在一條直線附近，得出測量值(t)與標(biāo)準(zhǔn)值(y)基本呈線性關(guān)系。最簡單的線性式是y = X0 + Xi t ,其中X0、Xi是該直線的任意點實數(shù)。若含有更多測量值變量
I· . · I ,組成最簡單的線性方程組的形式為
Xi = xO ^ xi h *
*
■t
·
*
#
F= V i %* t
η Λ0 Λ1 1H可表示為數(shù)據(jù)矩陣
1 M/,、Μ
. .[Λ*ο I .；: I= :
I f u v V1 lHj \} n J將 ,陣/I X1記做參數(shù)矢量X，觀測值_F t己作6，則線性方
程組又可寫成
mm丨4-曝1[0041]寫成行列式，為
權(quán)利要求1.一種帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，包括電流互感器的次級繞組鐵心、供電和初級檢測繞組鐵心(2 )和電流互感器外殼(3 )，其特征在于還包括智能電流互感器控制板(4)、供電和初級檢測繞組(7)、檢測精度繞組磁環(huán)(8)和次級測量繞組，所述的次級繞組鐵心(I)、供電和初級檢測繞組鐵心(2)、智能電流互感器控制板(4)、供電和初級檢測繞組(7)、檢測精度繞組磁環(huán)(8)和次級測量繞組(9)灌膠集成在電流互感器殼體(3)內(nèi)部；所述的智能電流互感器控制板(4)的電路包括有主控MCU、電流監(jiān)測模塊、內(nèi)存、超級電容、溫度監(jiān)測模塊、無線通訊模塊及工作電源；電流監(jiān)測模塊、內(nèi)存、超級電容、溫度監(jiān)測模塊、無線通訊模塊分別與主控MCU連接，超級電容與工作電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特征在于所述的次級繞組鐵心(I)、供電和初級檢測繞組鐵心(2 )、智能電流互感器控制板(4)、供電和初級檢測繞組(7)、檢測精度繞組磁環(huán)(8)和次級測量繞組(9)之間通過灌膠膠合形成無縫隙連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特征在于所述智能電流互感器控制板(4)通過灌膠膠合在固定卡槽(5)內(nèi)，固定卡槽(5)通過灌膠膠合在電流互感器外殼(3)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特征在于智能電流互感器控制板(4)的供電引腳經(jīng)引線與電流互感器的供電端子焊接；智能電流互感器控制板(4)的工作天線(10)內(nèi)置于電流互感器外殼(3)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特征在于所述供電和初級檢測繞組(7)與智能電流互感器控制板(4)電連接，次級檢測繞組通過檢測精度繞組磁環(huán)(8)與智能電流互感器控制板(4)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，其特征在于所述次級檢測繞組(9)通過檢測精度繞組磁環(huán)(8)與智能電流互感器控制板(4)的電流監(jiān)測模塊連接；供電和初級檢測繞組(7)與智能電流互感器控制板(4)的電流監(jiān)測模塊連接。
專利摘要本實用新型公開一種帶有在線精度監(jiān)測、無縫連接的智能電流互感器，包括電流互感器的次級繞組鐵心、供電和初級檢測繞組鐵心和電流互感器外殼，其特點為包括智能電流互感器控制板、供電和初級檢測繞組、檢測精度繞組磁環(huán)和次級測量繞組，次級繞組鐵心、供電和初級檢測繞組鐵心、智能電流互感器控制板、供電和初級檢測繞組、檢測精度繞組磁環(huán)和次級測量繞組灌膠集成在電流互感器殼體內(nèi)部；智能電流互感器控制板包括有主控MCU、電流監(jiān)測模塊、內(nèi)存、超級電容、溫度監(jiān)測模塊、無線通訊模塊及工作電源；電流監(jiān)測模塊、內(nèi)存、超級電容、溫度監(jiān)測模塊、無線通訊模塊分別與主控MCU連接，超級電容與工作電源連接。具有在線精度監(jiān)測、無縫連接特點。
文檔編號H01F38/30GK202601402SQ20122018174
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者劉松喜, 謝章洪, 林景燦, 陳思培 申請人:福建陽谷智能技術(shù)有限公司, 福建省電力有限公司漳州電業(yè)局