一种穿心式电流互感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种穿心式电流互感器。
【背景技术】
[0002]目前，大多数高压电能表的内部电压互感器与电流互感器的同名端是在内部短接的，对外只有一个接线端子。这样，在对高压电能表进行检定时，电流测量回路与电压测量回路是相连接，无法分开的，那么就会造成电流测量回路也会带有高压。
[0003]然而，就目前的电子元器件来说，是无法直接承受1kV高压，和输出600A电流的，因此，目前的电流源都是通过一个高压大电流互感器进行高压隔离和电流升流。
[0004]然而，对于高压电能表的计量要求，这个高压大电流互感器需要至少0.1mA _ 600A的电流输出范围，至少400VA每表位的负载输出能力，以及18kV以上的耐压水平，并且还能保证较高的精度水平。为达到上述指标，目前的高压大电流大多数都是一次电流线与二次电流线为多匝结构，电流档位繁多，一次电流线与二次电流线，电路板部分与二次电流线的18KV耐压需要多层隔离(例如:高压接触器通过中压接触器隔离，再通过低压接触器隔离，再通过中间继电器隔离，在通过小型继电器隔离到电路板上)。不仅对ISkV耐压的隔离繁琐，可靠性不高，稳定性不够，精度水平也难以保证。
[0005]而且目前的大多数高压大电流互感器输出端采用接线端子式的连接，在600A电流经过时，容易发热发烫，如果接线端子没有良好接触，还会烧毁接线端子，造成不必要的损失。
【实用新型内容】
[0006]为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高精度、较大的电流输出范围和较大的负载范围穿心式电流互感器。
[0007]为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0008]一种穿心式电流互感器，包括:第一环形磁芯、第二环形磁芯、一次电流线、二次电流线和处理电路，所述一次电流线绕制于第一环形磁芯和第二环形磁芯上，二次电流线穿过第一环形磁芯和第二环形磁芯的中心；处理电路包括采样信号转换电路和放大电路，所述采样信号转换电路的输入端与一采样绕组连接，采样绕组绕制于第一环形磁芯上，采样信号转换电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与一输出绕组连接，输出绕组绕制于第二环形磁芯上；
[0009]所述采样绕组，用于根据第一环形磁芯上的磁通量产生相应的感应电流，并输出至采样信号转换电路；所述采样信号转换电路，用于将采样绕组所输出的信号转换为电压信号并输出至放大电路；所述放大电路，用于对接收到的电压信号进行放大输出至输出绕组；所述输出绕组，用于通过第二环形磁芯将放大电路输出的电压信号向二次电流线提供补偿电流。
[0010]优选的，所述放大电路包括:运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5和集成功率放大器U7，所述运算放大器U5的反相端通过电阻R22与采样信号转换电路的输出端连接，运算放大器U5的同相端通过电阻R12与运算放大器U3的输出端连接，运算放大器U5的输出端通过电阻R17与集成功率放大器U7的反相端连接；集成功率放大器U7的同相端接地，集成功率放大器U7的输出端通过电阻R23与输出绕组的一端连接，电阻R23与输出绕组的一端之间为放大电路的输出端，输出绕组的另一端通过电阻R18与集成功率放大器U7的反相端连接，输出绕组的另一端还通过电阻R8与运算放大器U4的反相端连接，运算放大器U4的同相端接地，运算放大器U4的输出端通过电阻R7与运算放大器U3的反相端连接，运算放大器U3的同相端接地。
[0011]优选的，所述处理电路还包括过载开路保护电路，过载开路保护电路用于检测放大电路的输出电压，当放大电路的输出电压大于预设值时将输出绕组短路，断掉放大电路的输出。
[0012]优选的，所述放大电路包括:运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5和集成功率放大器U7 ;所述过载开路保护电路包括:电阻R3、电压比较器U1、电压比较器U2、电阻R25、三极管Q1、继电器Kl和二极管D3 ；
[0013]所述运算放大器U5的反相端通过电阻R22与采样信号转换电路的输出端连接，运算放大器U5的同相端通过电阻R12与运算放大器U3的输出端连接，运算放大器U5的输出端通过电阻R17与集成功率放大器U7的反相端连接；集成功率放大器U7的同相端接地，集成功率放大器U7的输出端通过电阻R23与输出绕组的一端连接，电阻R23与输出绕组的一端之间为放大电路的输出端，输出绕组的另一端与继电器Kl的动触点连接，继电器Kl的常开触点通过电阻R18与集成功率放大器U7的反相端连接，继电器Kl的常开触点还通过电阻R8与运算放大器U4的反相端连接，继电器Kl的常闭触点与放大电路的输出端连接，运算放大器U4的同相端接地，运算放大器U4的输出端通过电阻R7与运算放大器U3的反相端连接，运算放大器U3的同相端接地；
[0014]电阻R3的一端与集成功率放大器U7的输出端连接，电阻R3的另一端分别与电压比较器Ul的同相端和电压比较器U2的反相端连接，电压比较器Ul的反相端通过电阻R2接入直流负电压端以及通过电阻Rl接地，电压比较器U2的同相端通过电阻RlO接入直流正电压端以及通过电阻R9接地，电压比较器Ul和电压比较器U2的输出端分别与电阻R25连接，电阻R25的另一端与三极管Ql的基极连接，三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的集电极分别与继电器Kl的线圈一端和二极管D3的正极连接，三极管D3的负极与继电器Kl的线圈另一端连接，继电器Kl的线圈另一端接入直流电源端。
[0015]优选的，所述二次电流线套设于高压绝缘管中并穿过第一环形磁芯和第二环形磁芯的中心。
[0016]优选的，所述高压绝缘管的外壁包裹有铜箔，且该铜箔接地。
[0017]优选的，所述一次电流线利用高压灌封胶进行灌封。
[0018]优选的，所述第一环形磁芯为单绕组的超微晶环形磁芯。
[0019]优选的，所述第二环形磁芯为单绕组的硅钢片环形磁芯。
[0020]相比现有技术，本实用新型的有益效果在于:1、实现较大的电流输出范围和较大的负载范围，只需要一个电流档位，避免了繁杂的多电流档位，而且高压隔离部分的结构简洁；2、通过采样绕组、处理电路和输出绕组实现对二次电流线动态的补偿，使二次电流线的安匝数与一次电流线的安匝数相等；3、一次电流线与二次电流线不存在容性泄露问题；4、本实用新型增加过载开路保护电路，实现二次电流线发生过载或者开路的情况时将输出绕组短路，断开处理电路的输出，而且不会对一次电流线中的电流造成影响；5、二次电流线采用穿心式结构，容易实现高压二次电流线与低压一次电流线和处理电路的高压隔离。6、本实用新型的穿心式电流互感器体积和重量都较小，线路结构简单，便于安装调试。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型优选实施例的穿心式电流互感器的结构图。
[0022]图2为本实用新型优选实施例的处理电路的电路结构图。
【具体实施方式】
[0023]下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本实用新型做进一步描述:
[0024]参考图1和图2，一种穿心式电流互感器，包括:第一环形磁芯1、第二环形磁芯2、一次电流线3、二次电流线4和处理电路，一次电流线3绕制于第一环形磁芯I和第二环形磁芯2上，二次电流线3穿过第一环形磁芯I和第二环形磁芯2的中心；处理电路包括采样信号转换电路、放大电路和过载开路保护电路，采样信号转换电路的输入端与一采样绕组5连接，采样绕组5绕制于第一环形磁芯I上，采样信号转换电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与一输出绕组6连接，输出绕组6绕制于第二环形磁芯2上。
[0025]第一环形磁芯I优选为一个单绕组的超微晶环形磁芯，第二环形磁芯2优选为单绕组的硅钢片环形磁芯。一次电流线3利用高压灌封胶进行灌封，二次电流线4套设于高压绝缘管中并穿过第一环形磁芯I和第二环形磁芯2的中心。采样绕组5的匝数一般在500匝以上，产生的感应电流也很小，因此采样绕组5几乎不会对一次电流线3中的电流产生影响。
[0026]采样信号转换电路包括电阻R5、二极管Dl、二极管D2、电容C4、电阻R14和运算放大器U6，电阻R5的两端分别与采样绕组5的两端连接，二极管D1、二极管D2、电容C4和电阻R14为并联连接，且二极管Dl的正极与电阻R5连接，二极管D2的负极与电阻R5连接，电阻R14的一端与运算放大器U6的反相端连接，电阻R14的另一端与运算放大器U6的输出端连接，运算放大器U6的同相端接地。该采样信号转换电路为一个经典的采用运算放大器将电流转换为电压的电路，这样能进一步减少采样绕组5对一次电流线3所产生的影响。
[0027]放大电路主要包括运算放大器U3、运算放大器U4、运算放大器U5和集成功率放大器U7，过载开路保护电路包括:电阻R3、电压比较器Ul、电压比较器U2、电阻R25、三极管Q1、继电器Kl和二极管D3。具体的，运算放大器U5的反相端通过电阻R22与采样信号转换电路的输出端连接，即与运算放大器U6的输出端连接，运算放大器U5的输出端通过电阻R17与集成功率放大器U7的反相端连接，集成功率放大器U7的同相端通过电阻R24接地，集成功率放大器U7的输出端通过电阻R23与输出绕组6的一端连接，输出绕组6的另一端与继电器Kl的动触点(图2中的触点3)连接，继电器Kl的常开触点(图2中的触点5)通过电阻R8与集成功率放大器U7的反相端连接，常开触点还通过电阻R8与运算放大器U4的反相端连接，常开触点还通过电阻R15接地，继电器Kl的常闭触点(图2中的触点4)与放大电路的输出端连接，放大电路的输出端为电阻R23与输出绕组6的一端之间。
[0028]运算放大器U4的同相端通过电阻R13接地，运算放大器U4的输出端通过电阻R7与运算放大器U3的反相端连接，运算放大器U3的同相端通过相互并联连接的电阻Rll和电容C3接地，运算放大器U3的输出端通过电阻R12与运算放大器U5的同相端连接，运算放大器U5的同相端还通过相互并联连接的电容C5和电阻R19接地。另外，运算放大器U5的反相端和输出端之间还并联有电阻R20和电容C7，运算放大器U4的反相端和输出端之间还并联有电阻R6和电容Cl，运算放大器U3的反相端和输出端之间还并联有电阻R4和电容C2，集成功率放大器U7的负电源端还与二极管D4的正极连接，二极管D4的负