一種半開合式電子式電流互感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種半開合式電子式電流互感器，包括依次連接的空心線圈、信號防護(hù)電路和信號處理電路；空心線圈設(shè)置在PCB板上，由兩個半圓形線圈連接組成，每個半圓形線圈的兩端均設(shè)有一個過孔；空心線圈的輸出端采用雙層屏蔽雙絞線與信號防護(hù)電路連接；信號防護(hù)電路，用于抑制高頻的電磁干擾；信號處理電路包括積分器和放大器，積分器的輸入端與信號防護(hù)電路連接，放大器的輸出端為互感器的輸出端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種半開合式電子式電流互感器，抗電磁干擾能力強(qiáng)，采用半開合式結(jié)構(gòu)，操作簡單，便于無接線安裝和拆卸。
【專利說明】一種半開合式電子式電流互感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子式電流互感器，具體涉及一種半開合式電子式電流互感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 電流互感器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的測量和保護(hù)，是電力系統(tǒng)中的重要一次設(shè)備。 電流互感器主要分為電磁式和電子式電流互感器，在電網(wǎng)變電站實(shí)際運(yùn)行中，在可靠性、電 磁兼容和在線校驗(yàn)等方面都存在著各自的不足。
[0003] 電磁式電流互感器在結(jié)構(gòu)上分為完整結(jié)構(gòu)和開合式兩種。完整結(jié)構(gòu)的電流互感 器在安裝時需要將一次導(dǎo)體斷開，從而將互感器自身串接在被測線路中或者被測一次導(dǎo)線 上，這種電流互感器的校準(zhǔn)和維護(hù)十分不便，尤其是在工程現(xiàn)場環(huán)境下，具有很大的施工難 度和施工量。開合式（或開口式、開啟式）電流互感器是將硅鋼片或其他材料的鐵心切割后 再拼接成完整的電流互感器，雖然實(shí)現(xiàn)了可以不斷線安裝，但是通常以性能的下降為代價， 普遍存在鐵心對接處閉合不嚴(yán)導(dǎo)致測量精度較低尤其是相位差大的問題，且存在開路易造 成危險，動態(tài)范圍小、對兩部分鐵心對接面的平整程度要求高、加工難度大、體積和重量大、 不適用于戶外使用、長期使用穩(wěn)定性和可靠性低等問題。
[0004] 電子式電流互感器是電磁式電流互感器的替代產(chǎn)品，由于無電磁飽和、暫態(tài)特性 好、絕緣簡單等優(yōu)勢，已在較多數(shù)字化變電站中得到應(yīng)用，但目前電子式電流互感器大部分 都是采用全開合的結(jié)構(gòu)，如專利號為201310390212.0的開合式電子式電流互感器，但其通 常未考慮由跳線所引入的電磁干擾，從而沒有很好地處理開合結(jié)構(gòu)與線圈抗干擾性能的關(guān) 系，導(dǎo)致跳線數(shù)量多，并極易圍成一定的面積，易引入電磁干擾，且在工程現(xiàn)場中需拆開殼 體，進(jìn)行人工接線，可靠性低，尚無抗干擾能力強(qiáng)、操作簡單、可靠性高的帶開合結(jié)構(gòu)的電子 式電流互感器，從而難以滿足數(shù)字化變電站對電流互感器的發(fā)展需求。因此，需要提供一種 能夠降低跳線干擾的開合式的電子式電流互感器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種一種半開合式電子式電流互感器， 所述互感器包括依次連接的空心線圈、信號防護(hù)電路和信號處理電路；所述空心線圈設(shè)置 在PCB板上，由兩個半圓形線圈連接組成，每個半圓形線圈的兩端均設(shè)有一個過孔；
[0006] 所述空心線圈的輸出端采用雙層屏蔽雙絞線與信號防護(hù)電路連接；
[0007] 所述信號防護(hù)電路，用于抑制頻率大于工頻的電磁干擾；
[0008] 所述信號處理電路包括積分器和放大器，積分器的輸入端與所述信號防護(hù)電路連 接，放大器的輸出端為所述互感器的輸出端。
[0009] 優(yōu)選的，所述半圓形線圈一端的轉(zhuǎn)折處設(shè)置為以過孔為圓心的圓弧形，兩個過孔 之間通過跳線連接，所述過孔為所述互感器的輸出端；
[0010] 當(dāng)所述半圓形線圈另一端相互分開時，串入互感器一次導(dǎo)線，所述半圓形線圈一 端的兩個過孔之間的距離保持不變，保證所述跳線連接可靠；
[0011] 優(yōu)選的，所述跳線布置在所述空心線圈的PCB板面上；所述半圓形線圈另一端上 的過孔內(nèi)部焊接有導(dǎo)線；
[0012] 優(yōu)選的，所述半圓形線圈通過螺桿固定在金屬殼體內(nèi)，所述金屬殼體隨半圓形線 圈旋轉(zhuǎn)；
[0013] 優(yōu)選的，所述信號防護(hù)電路包括連接于壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管之間的電感； 所述壓敏電阻的另一端和瞬態(tài)抑制二極管的另一端均接地；
[0014] 所述壓敏電阻的兩端為所述信號防護(hù)電路的輸入端；所述電感與瞬態(tài)抑制二極管 之間的連接點(diǎn)為所述信號防護(hù)電路的輸出端；
[0015] 優(yōu)選的，所述信號處理電路包括依次連接的積分器、可編程增益放大器和處理器； 所述積分器的輸入端與所述信號防護(hù)電路連接；溫度監(jiān)測電路與所述處理器連接；
[0016] 所述處理器依據(jù)可編程增益放大器的輸出信號調(diào)整放大增益ki，依據(jù)溫度監(jiān)測電 路的輸出信號v 2調(diào)整溫度補(bǔ)償系數(shù)k2，以得到所述互感器的輸出電壓I = ViXkiXl^ ;
[0017] 所述Vi為積分器的輸出信號；
[0018] 優(yōu)選的，所述積分器包括運(yùn)算放大器；所述運(yùn)算放大器的反相輸入端通過電阻R1 接地，同向輸入端依次與電阻R4和電阻R3連接；
[0019] 所述電阻R1與反相輸入端的連接點(diǎn)通過電阻R2與運(yùn)算放大器的輸出端連接；
[0020] 所述電阻R4與同向輸入端的連接點(diǎn)通過電容C2接地；
[0021] 所述電阻R3和電阻R4的連接點(diǎn)通過電容C1與所述輸出端連接；
[0022] 電阻R3的另一端為所述積分器的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端為所述積分器的 輸出端；
[0023] 優(yōu)選的，所述運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)k3計算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種半開合式電子式電流互感器，其特征在于，所述互感器包括依次連接的空心線 圈、信號防護(hù)電路和信號處理電路；所述空心線圈設(shè)置在PCB板上，由兩個半圓形線圈連接 組成，每個半圓形線圈的兩端均設(shè)有一個過孔； 所述空心線圈的輸出端采用雙層屏蔽雙絞線與信號防護(hù)電路連接； 所述信號防護(hù)電路，用于抑制頻率大于工頻的電磁干擾； 所述信號處理電路包括積分器和放大器，積分器的輸入端與所述信號防護(hù)電路連接， 放大器的輸出端為所述互感器的輸出端。
2. 如權(quán)利要求1所述的互感器，其特征在于，所述半圓形線圈一端的轉(zhuǎn)折處設(shè)置為以 過孔為圓心的圓弧形，兩個過孔之間通過跳線連接，所述過孔為所述互感器的輸出端； 當(dāng)所述半圓形線圈另一端相互分開時，串入互感器一次導(dǎo)線，所述半圓形線圈一端的 兩個過孔之間的距離保持不變，保證所述跳線連接可靠。
3. 如權(quán)利要求2所述的互感器，其特征在于，所述跳線布置在所述空心線圈的PCB板面 上；所述半圓形線圈另一端上的過孔內(nèi)部焊接有導(dǎo)線。
4. 如權(quán)利要求1所述的互感器，其特征在于，所述半圓形線圈通過螺桿固定在金屬殼 體內(nèi)，所述金屬殼體隨半圓形線圈旋轉(zhuǎn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的互感器，其特征在于，所述信號防護(hù)電路包括連接于壓敏電阻 和瞬態(tài)抑制二極管之間的電感；所述壓敏電阻的另一端和瞬態(tài)抑制二極管的另一端均接 地； 所述壓敏電阻的兩端為所述信號防護(hù)電路的輸入端；所述電感與瞬態(tài)抑制二極管之間 的連接點(diǎn)為所述信號防護(hù)電路的輸出端。
6. 如權(quán)利要求1所述的互感器，其特征在于，所述信號處理電路包括依次連接的積分 器、可編程增益放大器和處理器；所述積分器的輸入端與所述信號防護(hù)電路連接；溫度監(jiān) 測電路與所述處理器連接； 所述處理器依據(jù)可編程增益放大器的輸出信號調(diào)整放大增益Iq，依據(jù)溫度監(jiān)測電路的 輸出信號V2調(diào)整溫度補(bǔ)償系數(shù)k2，以得到所述互感器的輸出電壓I = V1Xk1Xk2 ; 所述V1為積分器的輸出信號。
7. 如權(quán)利要求6所述的互感器，其特征在于，所述積分器包括運(yùn)算放大器；所述運(yùn)算放 大器的反相輸入端通過電阻Rl接地，同向輸入端依次與電阻R4和電阻R3連接； 所述電阻Rl與反相輸入端的連接點(diǎn)通過電阻R2與運(yùn)算放大器的輸出端連接； 所述電阻R4與同向輸入端的連接點(diǎn)通過電容C2接地； 所述電阻R3和電阻R4的連接點(diǎn)通過電容Cl與所述輸出端連接； 電阻R3的另一端為所述積分器的輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端為所述積分器的輸出 端。
8. 如權(quán)利要求7所述的互感器，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)k3計算公式 為：
所述電阻Rl的阻值為IOkQ ; 所述電阻R2的阻值依據(jù)放大倍數(shù)k3和公式（1)確定； 所述電阻R3、電阻R4、電容Cl和電容C2的計算公式為：
積分器的輸出信號V1的計算公式為：
9. 如權(quán)利要求6所述的互感器，其特征在于，所述溫度監(jiān)測電路包括TMP36溫度傳感 器，所述輸出信號V2的計算公式為 ： V2 = 0. 75+(T-25) Χ0. 01 (4) 其中，所述T為工作環(huán)境溫度。
10. 如權(quán)利要求6所述的互感器，其特征在于，所述處理器包括MSP430單片機(jī)；所述處 理器控制所述互感器的輸出電壓％包括： 步驟1 :采集所述可編程增益放大器的輸出信號，計算互感器輸出的電流值；若所述電 流值I < InX 5%，則增大可編程增益放大器的放大增Sk1，直至所述電流值I彡InX 5% ; 所述In為互感器一次側(cè)的額定電流值； 步驟2 :采集所述溫度監(jiān)測電路的輸出信號V2，獲取工作環(huán)境溫度T ;若所述T > 50°C 或者T < (TC時，則調(diào)整溫度監(jiān)測電路的溫度補(bǔ)償系數(shù)k2，以消除可編程增益放大器由于信 號防護(hù)電路和信號處理電路中電子器件溫度漂移產(chǎn)生的輸出誤差； 步驟3 :計算互感器的輸出電壓V。= V1X Ic1Xk2，所述V1為積分器的輸出信號。
【文檔編號】H01F38/30GK104377011SQ201410669449
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】汪泉, 張軍, 王歡, 項(xiàng)瓊, 胡琛, 祝金金, 王斯琪, 徐子立, 盧冰, 付濟(jì)良, 周瑋, 陳習(xí)文, 王旭, 齊聰, 郭子娟, 匡義, 朱赤丹 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院