泄露电流检测探头和泄露电流检测系统的制作方法

本实用新型涉及避雷器检测技术领域，特别是涉及一种泄露电流检测探头和泄露电流检测系统。

背景技术：

氧化锌避雷器是电力系统内最重要的过电压保护装置，因其表面形成污秽、内部阀片受潮或阀片老化，将导致绝缘下降，影响电力安全生产。避雷器带电检测仪器通过电流探头获取电流信号，并结合系统电压信号来判断避雷器状态，其中电流信号的准确度对判断避雷器状态至关重要，避雷器泄露电流属于微弱信号，处在μA～nA量级。

现有泄露电流检测探头获取的电流模拟信号通过电缆传输，因电缆存在电容效应，电流信号会相移和衰减，导致电流相位改变和准确度下降，影响测试数据精度和准确性。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有泄露电流检测探头获取的泄露电流存在相移和信号衰减，泄露电流数据精度低和准确性低的问题，提供一种可以避免获取的电流信号出现相移和信号衰减，确保获取的泄露电流数据具有高精度和高准确性的泄露电流检测探头。

一种泄露电流检测探头，包括获取泄露电流模拟信号的电磁单元、将泄露电流模拟信号转换为数字信号的模数转换器和将数字信号转换为光信号的数字信号隔离装置，电磁单元与模数转换器连接，模数转换器与数字信号隔离装置连接。

一种泄露电流检测系统，包括上述泄露电流检测探头、光纤以及接收终端，泄露电流检测探头与光纤连接，光纤与接收终端连接。

上述泄露电流检测探头，包括获取泄露电流模拟信号的电磁单元、将泄露电流模拟信号转换为数字信号的模数转换器和将数字信号转换为光信号的数字信号隔离装置，泄露电流检测探头就地将电流模拟信号转换为光信号，避免了电流模拟信号在电缆传输中的相移误差和信号衰减误差，确保获取的泄露电流数据具有高精度和高准确性。

泄露电流检测系统将泄露电路检测探头的光信号通过光纤进行传输，可消除外界电磁场的电磁干扰，保证了接收终端所接收到的数据的真实性和准确性。

附图说明

图1为一个实施例中泄露电流检测探头的结构示意图；

图2为一个实施例中泄露电流检测探头的结构示意图；

图3为一个实施例中泄露电流检测系统的结构示意图；

图4为一个应用实施例中泄露电流检测系统的结构示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图1所示，一种泄露电流检测探头，包括获取泄露电流模拟信号的电磁单元110、将泄露电流模拟信号转换为数字信号的模数转换器130和将数字信号转换为光信号的数字信号隔离装置150，电磁单元110与模数转换器130连接，模数转换器130与数字信号隔离装置150连接。

电磁单元110主要包括中压变压器一次线圈、多个二次线圈、铁心、补偿电抗器以及油箱。具体的，泄露电流检测探头中的电磁单元包括电流互感器，电流互感器是依据电磁感应原理制成的，电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成，它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路，电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路。更进一步地，电流互感器的变比为1000:1，该电流互感器采集避雷器地线引出导线上的泄露电流并将泄漏电流幅值缩小1000倍。

模数转换器130即A/D转换器，或简称ADC(Analog-to-Digital Converter)，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件，由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小，故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小，而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器，模数转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，模数转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程，在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

数字信号隔离装置150用于将数字电信号转换为光信号，比如通过发光二极管即可实现将电信号转化为光信号，非必要的，数字信号隔离装置可以包括调制发光二极管和光信号发送器，具体可以是将模数转换器已转换的数字信号通过调制发光二极管转换为光信号，光信号再经过光信号发送器发送出去。发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电信号转化成光信号。

上述泄露电流检测探头，包括获取泄露电流模拟信号的电磁单元、将泄露电流模拟信号转换为数字信号的模数转换器和将数字信号转换为光信号的数字信号隔离装置，泄露电流检测探头就地将电流模拟信号转换为光信号，避免了电流模拟信号在电缆传输中的相移误差和信号衰减误差，确保获取的泄露电流数据具有高精度和高准确性。

在一个实施例中，泄露电流检测探头还包括屏蔽罩，电磁单元、模数转换器和数字信号隔离装置内置于屏蔽罩。模数转换器和数字信号隔离装置集成在泄露电流检测探头内部，与电磁单元处在同一屏蔽罩内，可保证泄露电流检测探头的抗干扰能力。具体的，屏蔽罩是由金属材料制成的封闭外壳，将泄露电流检测探头内的所有器件封装起来，屏蔽电磁干扰，并通过接地来保证设备的安全，泄露电流探头将所有器件集成在屏蔽罩内部，有效消除外界环境对电子器件的影响，尽可能减小电磁单元二次侧到其它电子器件的电缆长度，同时保证电磁单元二次侧回路始终闭合，不会发生开路产生过电压。

在一个实施例中，如图2所示，泄露电流检测探头还包括模拟信号放大器120，电磁单元110通过模拟信号放大器120与模数转换器130连接。模拟信号放大器需保证电磁单元二次侧回路始终闭合，不产生过电压，同时将电磁单元采集的泄漏电流模拟信号放大N倍，确保数据的精度。模拟信号放大器将电磁单元采集的泄漏电流模拟信号放大N倍后，经模数转换器转换为数字信号，能够实现消除电缆和外界电磁场对信号的电磁干扰。更进一步地，泄露电流检测探头还包括放电管160，放电管160分别与电磁单元110和模拟信号放大器120连接，放电管能够抑制电压幅值，可有效保护泄露电路检测探头内的电子器件。

在一个实施例中，如图2所示，泄露电流检测探头还包括数字信号处理器140，模数转换器130通过数字信号处理器140与数字信号隔离装置150连接。数字信号处理器对经模数转换器处理的数字信号进行数据转换，数据滤波和数据打包处理，提高电流数据采集准确性，保证数据通讯质量。

在一个实施例中，如图3所示，一种泄露电流检测系统，包括泄露电流检测探头100、光纤200以及接收终端300，泄露电流检测探头100与光纤200连接，光纤200与接收终端300连接，其中泄露电流检测探头100包括依次相连的电磁单元110、模拟信号放大器120、模数转换器130、数字信号处理器140以及数字信号隔离装置150，放电管160分别与电磁单元110和模拟信号放大器120连接。

在一个实施例中，泄露电流检测系统包括泄露电流检测探头、光纤以及接收终端，泄露电流检测探头包括相互连接的电磁单元和电子电路单元，电磁单元和电子电路单元内置于屏蔽壳内，屏蔽壳接地。更进一步地，电子电路单元包括依次连接的模拟信号放大器、模数转换器、数字信号处理器以及数字信号隔离装置。

电磁单元测量避雷器组中接地引线上的电流，取得三相泄露电流的模拟信号经电磁单元将其幅值缩小1000倍，然后通过电子电路单元内的模拟信号放大器将泄露电流信号放大N倍，接着将放大后的模拟信号通过电子电路单元内的模数转换器转换为数字信号，再通过数字信号处理器对电流数字信号进行数据运算、数据滤波和数据打包处理。数字信号隔离装置将数字电信号通过调制发光二极管转换为光信号，光信号再经过光信号发送器发送至光纤首端，通过光纤传输至接收终端。存在于电子电路单元内的放电管能够抑制电压幅值，可有效保护电子电路单元。电子电路单元集成在泄露电流检测探头内部，与电磁单元处在同一屏蔽壳内，可保证泄露电流检测探头的抗干扰能力。光信号通过光纤进行传输，可消除外界电磁场的电磁干扰，保证了接收终端所接收到的数据的真实性和准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。