配电设备用一二次融合三相智能电流电压一体化互感器的制作方法

一种配电设备用一二次融合三相智能电流电压一体化互感器。

背景技术：
：为适应国家电网线损精细化管理的要求，实现配电网分线线损计量，需要对一次设备电流电压传感器提出新的要求，以满足计量精度的要求。随着电子技术的飞速发展，微机型继电保护装置逐步占据了主导地位，在继电保护和测量中，控制部分的能量流和信息流分离，因而监测设备不再需要高功率输出的互感器采样。同时由于电力工业的快速发展、电网情况也更加复杂，提高功率因数，改善电网质量的智能电流电压互感器被广泛应用。由于ZW32柱上开关的特殊性，因此，开发一种配电设备用一二次融合三相智能电流电压一体化互感器，为配电终端FTU/DTU提供电流电压采集信号，具有电流采样、测量、保护、零序与电压测量、保护、零序、放电的八合一功能的三相智能电流电压一体化互感器迫在眉睫，特设计本发明。

技术实现要素：
：本发明的目的就是要满足配电终端FTU/DTU提供电流电压采集信号，

具有电流采样、测量、保护、零序与电压测量、保护、零序、放电的八合一功能的要求，本发明的目的是这样实现的：一种配电设备用一二次融合三相智能电流电压一体化互感器，包括高压电阻 、电流电压一次出线管、电流取样保护线圈，其特征在于：设置有A相、B相、C相、零序电路，在每相电路中设置有电流电压一次出线管；所述的每相电路的电流电压一次出线管上，一端设置有电流取样保护线圈，另一端设置有电流取样测量线圈及零序电流取样线圈，并相应设置有零序信号调节器；在A相、B相电路的中间设置有四个高压电阻，并分别设置有相应的相序信号调节器；在B相、C相电路的中间设置有二个高压电阻及电流取样零序线圈，并设置有相序信号调节器；所述的A相、B相、C相电路中的电流与电压两部分采用信号调节器电路联接成整体与零序电路，一体化后用硅橡胶整体封闭绝缘，通过配电设备一二次融合屏蔽双绞线电缆分别穿过整体硅橡胶、屏蔽双绞线电缆出线管引出输出信号，所述的配电设备一二次融合屏蔽双绞线电缆采用十六芯成对屏蔽双绞线输出信号，使A相、B相、C相电路的电流与电压的相序与零序八对信号同时输出；采用APG密封技术，用硅橡硅胶作绝缘材料，外表面一次浇注成型。

所述的电流电压一次出线管把电流与电压的相序与零序连接在一起， 同时输入电流与电压信号。

所述的A相、B相、C相电路中的电流部分采用低温漂无感金属膜电阻并联输出电压小信号，温漂系数小，在户外—40℃至+70℃工作时，产品误差范围不变，抗干扰能力强。

所述的A相、B相、C相电路中的电压部分采用片式无感高精度厚膜电阻双组输出电压小信号，温漂系数小，在户外—40℃至+70℃工作时，误差范围不变，抗干扰能力强；双组输出电压小信号，输出在整个测量范围内呈线性，保证相序与零序电压小信号分开输出，互不干扰，互不影响，测量与保护信号独立工作。

所述的相序、零序信号调节器采用电阻分压原理，设置有CCXI类瓷介高压电容进行相位差调节，对产品内部的分散电容进行调节，使产品相位差不受外界电磁场干扰。

所述的相序信号调节器内部采用3296W-502可调电位器代替电阻，随时调节比值差，在不同的负荷情况下，满足比值差要求。

本发明重量轻、体积小、安装节省空间，减少现场接线，结构简洁，性能优越。是将现有技术中独立结构的单相零序电流互感器、单相电流互感器与现有技术中独立结构的单相电压互感器全部组合在一起。通过内部线路的设计，屏蔽电磁场，在保证采样数据的精度和可靠的同时，完成所有测量、保护信号的在线监测和自诊断。同时增加零序保护的作用，提供三相序（保护、测量、计量）电流信号、电压信号和零序电流信号、零序电压信号。本发明是一种低压、新型测量、保护用互感器，适用于户外ZW20断路器（FZW28负荷开关）配套使用。该互感器功能强大，小信号输出无须二次转换，可直接通过A/D转换接入二次设备，符合“电网电气设备的控制和保护及状态检修、电能计量、电能质量测量”等电力工业各个领域“数字化、智能化、网络化”发展的需要。测量范围宽，克服了传统电磁式取样装置的频带窄、响应慢等缺点。小电压信号取样从根本上消除了电力系统运行中的重大故障隐患，最大程度地保障了人员和设备的安全。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明电阻分压器内部总接线示意图；

图4是相序信号调节器线路示意图；

图5是零序信号调节器线路示意图；

图6是低能耗小铁心线圈原理图；

图7是罗柯夫斯基（Rogowski）线圈原理图；

图8是电阻分压器原理图；

1、配电设备一二次融合屏蔽双绞线电缆， 2、屏蔽双绞线电缆出线管 ， 3、整体硅橡胶，4、相序信号调节器 ， 5、高压电阻 ， 6、电流电压一次出线管，7、电流取样保护线圈，8、零序电流取样线圈，9、零序信号调节器，10、电流取样零序线圈，11.电流取样测量线圈。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明；

电流取样测量线圈采用能耗小铁心线圈原理、电流取样保护线圈采用罗柯夫斯基（Rogowski）线圈原理。零序电流取样采用能耗小铁心线圈原理，电压取样采用高精度双组电阻分压原理，下面对各原理做解释。

1.采用低能耗小铁心线圈原理：

小铁芯线圈式低功率电流互感器是传统电磁式电流互感器的一种发展，其原理如图6：

小铁心线圈式低功率电流互感器包含一次绕组小铁心和损耗极小的二次绕组。二次绕组上连接集成元件Ra，因此，其二次输出为电压信号。二次电流I₂在集成元件Ra上产生的电压降Us，其幅值正比于一次流且同相位。而且，互感器的内部损耗和负荷要求的二次功率越小，其测量范围越宽、准确度越高。

2.采用罗柯夫斯基（Rogowski）线圈原理：

如图7中罗柯夫斯基（Rogowski）线圈是将导线均匀地绕在非铁磁性环形骨架上，一次母线置于线圈中央，因此绕组线圈与母线之间的电位是隔离的。由于不存在铁心所以不存在饱和现象。如果母线电流为I（t），

根据法拉第电磁感应定律，罗柯夫斯基（Rogowski）线圈两端产生的感应电势e（t）：e（t）= -Mdi/dt

其中M——互感系数

Rogowski线圈两端产生的感应电势e（t）经过积分器处理后得到与母线电流成比例的电压信号，然后经过其它环节的处理、变换后，即可得到与一次电流成比例的模拟量输出。

3.采用电阻分压器原理：

电子式电压互感器采用电阻分压原理，内部电阻其输出在整个测量范围内呈线性，其原理如图8：图中 1 ——均压电极；Ra——高压臂电阻；Rb——低压臂电阻。

该原理将一次高电压转换成低电压，经处理后输出符合标准的二次电压。Tv是过电压保护装置，一旦出现Rb损坏，可以限制二次电压升高保护测量系统。

具体实施时，本发明高压电阻共六个为电压的一次电阻，三个电流取样测量线圈，一个电流取样零序线圈。双路输出，一次电阻是两路，合并成一个端子输入，二次电阻两路单独输出，形成两路两个电阻比，两路小电压信号输出；三相六路输出，另有三路输出再合并成一路输出，正好成四路输出，为三个相序加一个零序，即三路相序单独，因为A、B、C相零序电压正好是120度的正弦波，所以三路零序汇总成一路信号；本发明输出信号十六根线上有四根为零序，它们的标志为：Ia+,Ia-,Ib+,Ib-,Ic+,Ic-In+,In-,Ua+,Ua-,Ub+,Ub-,Uc+,Uc-,Un+,Un-，

十六根线的外圈整体屏蔽层正好做接地。

将电流电压一次出线管把电流与电压的相序与零序连接在一起， 同时输入电流与电压信号，电流电压一次出线管起到屏蔽一次电场与磁场作用，保证了产品的局部放电量小，在国际规定的范围内无放电，另外电流电压一次出线管起到降低分布电容作用，保证电压输出信号相位差很小。

A相、B相、C相电路中的电流部分采用低温漂无感金属膜电阻并联输出电压小信号，产品温漂系数小，在户外—40℃至+70℃工作时，产品误差范围不变，抗干扰能力强。

A相、B相、C相电路中的电压部分采用片式无感高精度厚膜电阻双组输出 电压小信号，产品温漂系数小，保证产品在户外工作时—40℃至+70℃时，产品误差范围几乎不变，抗干扰能力强。双组输出电压小信号，保证相序与零序电压小信号分开输出，互不干扰，互不影响，测量与保护信号独立工作，保证了产品性能更可靠。

信号调节器采用电阻分压原理，设置有CCXI类瓷介高压电容来进行相位差调节，对产品内部的分散电容进行调节，保证了产品相位差受外界电磁场干扰很小。

相序信号调节器内部采用3296W-502可调电位器代替电阻，让本发明可随时调节比值差，在不同的负荷情况下均能满足比值差要求。

采用十六芯成对屏蔽双绞线输出信号，保证了产品所有电流与电压的相序与零序八对信号同时输出。

本发明通过内部线路的智能组合，融合了三相电流采样、测量、保护、零序、三相电压测量、保护、零序、放电的八合一功能。应用于配电设备一二次融合柱上开关。真正做到一二次深度融合作用。

整个产品内部零部件有序排列，智能组合，避开电磁场干扰，同时输出 八路电压小信号，互不干扰。功能比三台相序互感 器加三台零序电流互感器加三台相序电压互感 器加三台零序电压互感器加三台放电线圈还强大，性能更优越。

本发明达到如下使用性能：

1. 环境温度 ：-40℃∽+70℃。

2. 海拔高度：不超过 Under 1000 m 。

3. 环境空气中无明显灰尘、烟、腐蚀性气体、蒸汽或盐等污秽.。

4. 相对湿度：24h内测得的相对湿度平均值不得超过95%。

5. 电流电压一体化传感器允许在1.2倍的额定电流与电压下长期运行。

本发明电流部分通过电磁感应、高精度电阻采样，可以做零序、测量和保护；电压部分通过高精度、双组电阻采样，可以做零序、测量和保护及放电，两者一体化后用硅橡胶整体封闭绝缘，二次接线通过十六芯航空插头与外部联接，输出信号可以并接15米长十六芯屏蔽成对双绞电缆，末端精度不变的组合式结构，便于安装，减少现场接线，节省空间，维护方便。产品输出为小电压信号，不会伤害被控设备，可直接与仪表、继电保护装置等二次综合自动化设备接口，从而实现电流采样、测量、保护、零序与电压测量、保护、零序、放电的八合一功能。功能齐全，安装使用简单方便，运行降低能耗，无需设备维护。