高可靠性高精度电流测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉电测量技术领域，具体涉及高可靠性高精度电流测量方法及装置。
[0002]
【背景技术】
[0003]变电站在线监控系统中，需要对变电站中设备的二次回路电流、泄露电流等参量进行实时的在线测量，由于电流测量需要长期挂网运行，对测量接入的可靠性和精度具有很高的要求。现有的方式一般采用直接串联的方式接入，连接点位于装置内部，不能直观判断回路状态，并且测量装置的维护影响到二次回路的连接。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述【背景技术】中存在的问题，提供一种高可靠性高精度电流测量方法及装置，可在变电站现场保证可靠性的前提条件下，实现回路电流的高精度测量，方便检修维护和测量测试。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种高可靠性高精度电流测量装置，包括零磁通电流互感器，其特征在于，零磁通电流互感器采用不开口穿心连接方式接入电流回路，零磁通电流互感器由金属屏蔽壳包裹，金属屏蔽壳连接屏蔽电缆，零磁通电流互感器通过屏蔽电缆和屏蔽电缆接头连接转换电路，所述的屏蔽电缆接头位于屏蔽电缆与转换电流之间，且屏蔽电缆接头集成有常闭行程开关。不开口是指互感器的磁性材料是闭合成环的。
[0007]所述的转换电路采用运放搭建I/V变换电路，电流互感器二次侧电流经过铂电阻流过运放输出端，运放的输入端通过两个IN4148 二极管钳位保护运放。
[0008]当屏蔽电缆接头与转换电路断开时，自动短接电流互感器二次侧回路，所述的转换电路通过连接座与屏蔽电缆接头连接。
[0009]高可靠性高精度电流测量方法，包括以下步骤:
零磁通电流互感器、金属屏蔽壳、屏蔽电缆、屏蔽电缆接头和连接座安装于装置外侧，运放设置于装置内部，电流回路采用不开口穿心连接方式穿过零磁通电流互感器，穿心的匝数可调整;采用屏蔽电缆连接屏蔽壳对零磁通电流互感器二次侧回路进行屏蔽保护;屏蔽电缆接头内置一个常闭行程开关；当屏蔽电缆接头与连接座断开时，行程开关的闭合保证电流互感器二次侧回路不开路，当屏蔽电缆接头接上连接座时，连接座内触头压住常闭行程开关弹片，将电流互感器二次侧回路连到转换电路;所述的转换电路为运放正负端，电流互感器二次侧电流经过铂电阻流过运放输出端，采用铂电阻实现I/V变换。装置是指一台对电压电流数据进行采集转换的设备，装置内部指的是这台设备的内部;转换电路连到该装置的接口(接口与屏蔽电缆接头连接)上，装置接口外头连的电缆为具有屏蔽层的屏蔽电缆，连接座设置在装置的外壳上，转换电路通过接口、屏蔽电缆接头、屏蔽电缆连接到零磁通电流互感器电流回路。
[0010]改变零磁通电流互感器穿心的匝数，以及装置内部运放I/V变换的倍率以改变测量范围。
[0011]运放的输入端通过两个1N4148二极管钳位保护当电流互感器过流或者装置没有上电时，不会损坏运放。
[0012]运放的I/V变换电路和屏蔽电缆有效抑制了共模干扰，I/V变换的精度取决于电流互感器精度和铂电阻精度。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
本发明可在不改变现场二次回路连接的条件下，实现对回路电流高精度的测量，并且装置具备多级保护功能，保证开路、断电对传感器、电路没有影响。
[0014]
【附图说明】
[0015]图1为本发明的高可靠性高精度电流测量装置结构图；
其中I零磁通电流互感器，2电流回路，3屏蔽壳，4屏蔽电缆，5常闭行程开关，6接头，7连接座，8测量装置内部，9 二极管，10铂电阻。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0018](I)电流回路2采用不开口穿心连接方式穿过零磁通电流互感器I，穿心的匝数可变。电流互感器穿心一匝变比为1000:1，二匝为2000:1，以此类推。如果测量电流最大为6A，则可设计穿心二匝，电流互感器二次侧电流最大为12mA，峰峰值为17mA。不开口是指指互感器的磁性材料是闭合成环的，不能打开。
[0019](2)电流互感器二次侧电流较小，在一次侧电流为250mA时，二次侧电流为125uA，采用屏蔽电缆4连接屏蔽壳3对二次侧电流回路进行屏蔽保护。
[0020](3)屏蔽电缆的接头6内置一个常闭行程开关5，当与连接座7断开时，行程开关闭合，保证电流互感器二次侧电流回路不开路，当接上连接座时，连接座内触头压住常闭行程开关弹片使常闭行程开关断开，将电流互感器二次侧回路连到运放正负端。二次侧回路为互感器的两根输出线。
[0021](4)由于运放虚短特性，电流互感器二次侧等效于短路状态，二次侧电流经过铂电阻1流过运放输出端，运放输出端的电压值U=-1 *R，I为电流互感器二次侧电流。输出值的精度主要与零磁通互感器的精度、电阻的精度有关，采用0.01%的零磁通电流互感器和
0.01%精度、温漂为±2PPM/°C的500欧铂电阻，可使整个装置精度达到0.02级，输出范围O?6V(交流)。运放需选择低偏置电流，高共模抑制比的器件，如0PA277。
[0022](5)由于异常情况下，电流互感器二次侧可能存在过流或者装置不上电状态，因此运放的输入端设计两个反向的二极管保护运放输入电位差不会超出容忍范围。二极管9必须选择低结电容的器件，保证二极管在正常情况下不会对电路的相位产生额外影响。
[0023]—种高可靠性高精度电流测量方法，电流测量传感器为零磁通电流互感器，采用不开口穿心连接方式接入电流回路，电流回路电气连接点(即屏蔽电缆接头)直观可视;装置具有多级保护功能和屏蔽电路，保护传感器(即电流互感器)、电路不会在极端条件下因开路损坏；电流测量范围简单可调；电流测量精度几乎不受到温度的影响，达到0.02级的水平。
[0024]零磁通电流互感器接入采用穿心连接方式，电气接点(即屏蔽电缆接头)不在装置内部，不增加额外的电气接点，不改变原有回路的线径，仅增加了几个厘米的回路长度，增加0.2VA负荷。装置具有多级保护功能和屏蔽电路。为了保证电气接点不在装置内部，传感器不是安装在装置内部，传感器具有金属屏蔽层，传感器与转换电路通过屏蔽电缆连接，屏蔽电缆接头集成短路开关(即常闭行程开关)，当传感器连接头(即屏蔽电缆接头)与转换电路断开时，自动短接电流互感器回路。转换电路采用运放搭建I/V变换电路，运放的输入端通过两个1N4148 二极管钳位保护当电流互感器过流或者装置没有上电时，不会损坏运放。电流测量范围简单可调。电流互感器的转换倍率为1000:1，改变外置电流互感器穿心的匝数，以及内部I/V变换的倍率，即可改变测量范围。一般情况下最大穿心匝数为8。电流测量精度几乎不受到温度的影响，达到0.02级的水平。运放设计的I/V变换电路和屏蔽层有效抑制了共模干扰，设计使用一个无感铂电阻实现I/V变换，U=-1*R，变换的精度仅受到电流互感器精度和铂电阻精度的影响。
[0025]通过本发明实现了一种高可靠性高精度电流测量方法及装置，可在不改变现场二次回路连接的条件下，实现对回路电流高精度的测量，并且装置具备多级保护功能，保证开路、断电对传感器、电路没有影响，装置测量精度高，达到0.02级水平。
[0026]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高可靠性高精度电流测量装置，包括零磁通电流互感器，其特征在于，零磁通电流互感器采用不开口穿心连接方式接入电流回路，零磁通电流互感器由金属屏蔽壳包裹，金属屏蔽壳连接屏蔽电缆，零磁通电流互感器通过屏蔽电缆和屏蔽电缆接头连接转换电路，所述的屏蔽电缆接头位于屏蔽电缆与转换电流之间，且屏蔽电缆接头集成有常闭行程开关。2.根据权利要求1所述的一种高可靠性高精度电流测量装置，其特征在于，所述的转换电路采用运放搭建I/V变换电路，电流互感器二次侧电流经过铂电阻流过运放输出端，运放的输入端通过两个1N4148 二极管钳位保护运放。3.根据权利要求1所述的一种高可靠性高精度电流测量装置，其特征在于，当屏蔽电缆接头与转换电路断开时，自动短接电流互感器二次侧回路，所述的转换电路通过连接座与屏蔽电缆接头连接。4.采用权利要求1-3任意一项所述的装置的高可靠性高精度电流测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 零磁通电流互感器、金属屏蔽壳、屏蔽电缆、屏蔽电缆接头和连接座安装于装置外侧，运放设置于装置内部，电流回路采用不开口穿心连接方式穿过零磁通电流互感器，穿心的匝数可调整;采用屏蔽电缆连接屏蔽壳对零磁通电流互感器二次侧回路进行屏蔽保护;屏蔽电缆接头内置一个常闭行程开关；当屏蔽电缆接头与连接座断开时，行程开关的闭合保证电流互感器二次侧回路不开路，当屏蔽电缆接头接上连接座时，连接座内触头压住常闭行程开关弹片，将电流互感器二次侧回路连到转换电路;所述的转换电路为运放正负端，电流互感器二次侧电流经过铂电阻流过运放输出端，采用铂电阻实现I/V变换。5.根据权利要求4所述的高可靠性高精度电流测量方法，其特征在于，改变零磁通电流互感器穿心的匝数，以及装置内部运放I/V变换的倍率以改变测量范围。6.根据权利要求4所述的高可靠性高精度电流测量方法，其特征在于，运放的输入端通过两个1N4148 二极管钳位保护当电流互感器过流或者装置没有上电时，不会损坏运放。7.根据权利要求4所述的高可靠性高精度电流测量方法，其特征在于，运放的I/V变换电路和屏蔽电缆有效抑制了共模干扰，I/V变换的精度取决于电流互感器精度和铂电阻精度。
【专利摘要】本发明提供一种高可靠性高精度电流测量方法及装置，电流测量传感器为零磁通电流互感器，采用不开口穿心连接方式接入电流回路，不存在漏磁，电流回路电气连接点直观可视，不存在开路风险。装置具有多级保护功能和屏蔽电路，保护传感器、电路不会在极端条件下因开路损坏，电流测量范围简单可调，其精度几乎不受到温度的影响，达到0.02级的水平。本发明方法可方便接入变电站现场二次电流回路，长期挂网进行电流在线测量，提高了在线监测水平。
【IPC分类】G01R1/18, G01R15/18, G01R19/00
【公开号】CN105510679
【申请号】CN201610039717
【发明人】杨世海, 赵双双, 陈铭明, 卢树峰, 徐敏锐, 李志新, 陈刚, 戴太文, 陈晶
【申请人】江苏省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 福建亿榕信息技术有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月21日