专利名称：一种变压器中性点直流电流在线测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器中性点直流电流测量装置。
背景技术：
在交流电网内，由于变压器用于传输交流电能，通常情况下没有直流电流流经变 压器，所以目前尚没有专门的变压器中性点直流电流在线测量设备。随着高压直流输电系 统的不断发展，当双极两端中性点接地接线方式高压直流输电系统处于双极电流不平衡或 单极大地运行方式时，地中直流电流会通过变压器中性点接地导线侵入交流系统，对交流 系统变压器造成直流偏磁危害等一系列影响。为监测变压器直流偏磁的程度及实施直流偏 磁抑制措施，需要对流经变压器中性点的直流电流进行在线测量。目前，对于直流电流的测量主要采用分流器或霍尔传感器。采用分流器在线测量变压器中性点直流电流，需要将分流器串入变压器中性点接 地导线中，通过检测电流流过分流器产生的电压降，并对电压信号进行放大、滤波等处理 后，得到反映直流电流值的信号。采用分流器在线测量变压器中性点接地导线中的直流电 流存在以下问题
1、根据电力系统相关规范规定，在交流电网内为降低变压器中性点绝缘水平，节省绝 缘投资，一般IlOkV及以上电压等级变压器中性点不允许串接设备，需要直接接地。2、分 流器串联接入变压器中性点接地导线中会改变系统的零序网络，影响已完成定值设置的相 关继电保护装置正常动作。3、在系统发生短路故障时，变压器中性点接地导线中流过较大 的零序电流(零序电流的大小取决于系统容量、短路故障类型及短路点位置，最大可达数万 安培)，由于分流器未实现隔离测量，该零序电流在分流器上产生较大的电压降，对后续的 电压检测及信号处理电路带来危害，并且故障零序电流短时间内在分流器上产生大量的热 量，对分流器的容量也提出了很高的要求，通常使用的分流器难以满足要求。采用霍尔传感器在线测量变压器中性点直流电流，通过检测电流产生的磁场，输 出反映电流值的信号，使用霍尔传感器可实现电流的隔离测量。单纯使用霍尔传感器在线 测量变压器中性点直流电流存在以下问题
1、霍尔传感器一般用于室内、低压场所，在线测量变压器中性点直流电流需要霍尔传 感器长时间工作在变电站户外高压场所内，工作环境恶劣，严重降低了霍尔传感器的可靠 性。2、由于测量原理的原因，霍尔传感器对磁场非常敏感，在变电站高压场所内存在 较强的交流磁场，降低了霍尔传感器测量准确性。3、霍尔传感器内部为半导体元件、运放等组成的电子电路，对电场也比较敏感，在 变电站高压场所内存在较强的电场，对霍尔传感器正常工作也造成了较大的影响。4、一旦变电站高压场所内的过电压作用在霍尔传感器上，容易通过霍尔传感器的 信号电缆或电源电缆(霍尔传感器工作需要外部电源)形成通路，对霍尔传感器内部耐压能 力较弱的霍尔元件等器件造成损害。
发明内容
本发明的目的是提供一种工作稳定、测量准确的变压器中性点直流电流在线测量
直ο本发明的技术解决方案是一种变压器中性点直流电流在线测量装置，包括霍尔 传感器，它还设有铜排、传输光纤、设置在箱体内的信号处理模块、光电功率转换模块以及 测量信号光电转换电路模块和功率激光发射电路模块，其中铜排贯穿箱体两侧，所述霍尔 传感器套设在箱体内的铜排上，信号处理模块用于接收所述霍尔传感器输出信号并转换成 光信号且通过传输光纤输出至测量信号光电转换电路模块，测量信号光电转换电路模块用 于将输入的光信号转换成电信号输出，光电功率转换模块用于给所述霍尔传感器和信号处 理模块提供电源，功率激光发射电路模块用于向光电功率转换模块输入中等功率激光。铜排串入变压器中性点接地导线中，使之成为中性点接地导线的一部分，霍尔传 感器作为传感头，实现了对直流电流的隔离测量，设置在箱体中可以有效消除室外强电场、 磁场对传感器的影响，霍尔传感器输出的信号经过信号处理模块转换成光信号，通过传输 光纤传输至测量信号光电转换电路模块中，转换成满足其他测控设备需要的电信号。通过 功率激光发射电路模块产生激光，提供给箱体内的光电功率转换模块转换成电能，作为箱 体内各电路模块的电源使用。以上措施将高压场所设备和低压场所设备在电气上完全隔 离，隔断了过电压传输路径，从而提高了测量装置的工作可靠性和稳定性。所述箱体内设有磁屏蔽笼。可以进一步改善箱体内的磁工作环境，提高测量装置 工作的稳定性和准确性。所述箱体为不锈钢制成。可以对工作场所的电场起到一定的屏蔽作用。所述铜排与箱体之间设有绝缘子。将铜排与箱体隔绝开，避免出现电流分流现象， 同时可以起到固定密封的作用。本发明的优点是采用光纤供能及传输信号，实现了高压场所设备和低压场所设 备的电气隔离，阻断过电压传输路径，同时改善了电磁工作环境，提高了测量装置工作的稳 定性和测量的准确性。
附图1为本发明实施例的结构示意图； 附图2为本发明实施例中箱体的结构示意1、霍尔传感器，2、箱体，3、铜排，4、信号处理模块，5、光电功率转换模块，6、传输光纤， 7、测量信号光电转换电路模块，8、功率激光发射电路模块，9、磁屏蔽笼，10、绝缘子。
具体实施例方式实施例
参阅图1-3，一种变压器中性点直流电流在线测量装置，包括霍尔传感器1，它还设有 铜排3、传输光纤6、设置在箱体2内的信号处理模块4、光电功率转换模块5以及测量信号 光电转换电路模块7和功率激光发射电路模块8，其中铜排3贯穿箱体2的两侧，与箱体2 相交的两处分别设有绝缘子10。霍尔传感器1套设在箱体2内的铜排3上，信号处理模块4用于接收霍尔传感器1输出的信号并转换成光信号通过传输光纤6输出至测量信号光电 转换电路模块7，测量信号光电转换电路模块7用于将输入的光信号转换成电信号输出，满 足其他测控设备需要。光电功率转换模块5用于给霍尔传感器1和信号处理模块4提供电 源，功率激光发射电路模块8用于向光电功率转换模块5输入中等功率激光。箱体2由不锈钢组成，其内部设有导磁材质的磁屏蔽笼9。霍尔传感器1采用内部不设平衡绕组的直测型霍尔传感器，其输出信号在信号处 理模块4内经过放大调零、低频滤波、霍尔激励以及电光转换等处理后，转换成光信号，通 过传输光纤输出。光电功率转换模块5类似太阳能电池的工作原理，接收光纤传输的光能， 转换成电能作为霍尔传感器1等箱体内电路的工作电源。根据需要可以选择1-12VDC输出， 根据输入光功率不同可输出250mW-700mW的有效功率。测量信号光电转换电路7将测量光信号转换为满足其他测控设备要求的电信号， 并输出供监视、控制使用。功率激光发射电路8主要为光纤耦合功率激光二极管，该模块实 现中等功率激光输出，额定发射功率2W，需要外置散热器，为延长光纤耦合功率激光二极管 使用寿命，设计正常工作的发射功率为1W，为额定值的50%，并且在散热器附近安装风扇， 当探测到散热器温度超过50°C时，启动风扇进行风冷降温。传输光纤为铠装光纤。上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以 限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利 范围中。
权利要求
1.一种变压器中性点直流电流在线测量装置，包括霍尔传感器，其特征在于它还设 有铜排、传输光纤、设置在箱体内的信号处理模块、光电功率转换模块以及测量信号光电转 换电路模块和功率激光发射电路模块，其中铜排贯穿箱体两侧，所述霍尔传感器套设在箱 体内的铜排上，信号处理模块用于接收所述霍尔传感器输出信号并转换成光信号且通过传 输光纤输出至测量信号光电转换电路模块，测量信号光电转换电路模块用于将输入的光信 号转换成电信号输出，光电功率转换模块用于给所述霍尔传感器和信号处理模块提供电 源，功率激光发射电路模块用于向光电功率转换模块输入中等功率激光。
2.根据权利要求1所述的一种变压器中性点直流电流在线测量装置，其特征在于所 述箱体内设有磁屏蔽笼。
3.根据权利要求1或2所述的一种变压器中性点直流电流在线测量装置，其特征在 于所述箱体为不锈钢制成。
4.根据权利要求3所述的一种变压器中性点直流电流在线测量装置，其特征在于所 述铜排与箱体之间设有绝缘子。
全文摘要
本发明公开了一种变压器中性点直流电流在线测量装置，包括霍尔传感器、铜排、传输光纤、设置在箱体内的信号处理模块、光电功率转换模块以及测量信号光电转换电路模块和功率激光发射电路模块，其中铜排贯穿箱体两侧，所述霍尔传感器套设在箱体内的铜排上，信号处理模块用于接收所述霍尔传感器输出信号并转换成光信号且通过传输光纤输出至测量信号光电转换电路模块，测量信号光电转换电路模块用于将输入的光信号转换成电信号输出，光电功率转换模块用于给所述霍尔传感器和信号处理模块提供电源，功率激光发射电路模块用于向光电功率转换模块输入中等功率激光。本发明采用光纤供能及传输信号，阻断过电压传输路径，提高了测量的稳定性和准确性。
文档编号G01R15/20GK102116786SQ201010618569
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者张英, 梅桂华 申请人:广东电网公司电力科学研究院