专利名称：卡接式电感耦合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于电力电缆线上载波通信的数据传输的非注 入式电感耦合器。
背景技术：
现代城市中，电力电缆逐步取代了架空线路的供电方式，而电力系统 自动化信息传输使用的电力载波通信耦合的方式也随之而改变，虽然有技 术较成熟的阻波器、电容耦合器等装置，由于体积庞大，不能在电力电缆 的高频通道中应用，因此，必须用一种新的耦合装置来实现信息传输，那 就是电感耦合技术装置——电感耦合器。
目前电力电缆通信使用的电感耦合器主要有两种第一种是注入式 (地线变压器方式)，第二种是非注入式(高频磁环卡接方式)。注入式电 感耦合器原方接入屏蔽电缆线上的接地回路中，副方接到载波机，载波机 上的高频信号便由它注入到电力电缆中去。其优点是耦合信号衰减小，传 输效率高。然而，安装时必须停电，地线开断式接入，以及大电流或电流 不平衡时存在的安全威胁等种种弊端，为供电部门所不喜，因而迫切呼唤 非注入式耦合器的问世。
非注入式电感耦合器是卡接在电力电缆的绝缘层外面，是一种非接触 式耦合方式，实为电磁耦合或电磁感应。在研究及应用中我们发现目前 已研发并试用的磁环卡接耦合器阻抗失配严重，所以通信质量非常差。而
3即使是同一型号的电力电缆也因放置方式不同而有不同的高频特性阻抗 和不同的传输频带。非注入式电感耦合器的研究在国内还属于起步阶段。 尽管它很好的解决了注入式耦合器安装不便的问题，可如何适应国内载波
机较低的频带范围(50KHz—200KHz)，如何使耦合器、载波器以及电缆线 感抗匹配，以获得理想的耦合衰耗，则成为卡接式耦合器的技术难点，也 是目前的研究重点。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种卡接式电感耦合器，其能降 低耦合衰耗。
为解决上述技术问题，本实用新型的卡接式电感耦合器包括卡接磁环 和滤波器；
所述卡接磁环包括两个合并后可套在电力电缆上的半圆形非晶合金 磁芯，缠绕在其中一个半圆形非晶合金磁芯上的感应线圈；
所述滤波器包括滤波磁环，滤波磁环上缠绕有抽头设计的原级线圈和 次级线圈，所述原级线圈的抽头通过一变量器引出两个端口，所述次级线 圈的抽头通过变量器引出三个端口 ；
所述卡接磁环的感应线圈的两端分别连接至所述滤波器的原级线圈 两个端口，所述滤波器的次级线圈的中间抽头设置为接地端口，剩下的端 口中任一端口接载波机。
本实用新型提供的卡接式电感耦合器是利用卡接在电力电缆接地屏 蔽层外的非晶合金磁芯和感应线圈来实现信号传输的，与卡接磁环配套的 滤波器可调节以获得与电力电缆相适应的最佳阻抗，并隔离工频、高频信号。同时本发明的卡接磁环中的半圆形非晶合金磁芯可为多个磁环叠压而
成(可为5个)，多个磁环磁感相互耦合，可提高耦合效率并减少每层涡 流带来的损耗和热量，避免由高温引起的安全隐患。且在两个半圆形磁芯 合并处可设置塑料磁隙，可防止达到磁路饱和，避免磁饱和时信号失磁。 该实用新型结构紧凑，安装方便，无需破坏原有的电缆接地线结构，即可 在不停电状态下安装。本实用新型的卡接式电感耦合器，采用卡接磁环结 合滤波器的设置，可调节最佳阻抗，实现宽频(20 — 500KHz)全频的稳定 低耦合衰耗。以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明
图1为本实用新型的卡接式电感耦合器的卡接磁环示意图； 图2为本实用新型的卡接式电感耦合器的连接示意图； 图3为本实用新型的卡接式电感耦合器的应用实例一； 图4为本实用新型的卡接式电感耦合器的应用实例二。 图中附图标记IO为卡接磁环；ll为磁芯；12为感应线圈；13为塑
料磁隙；20为滤波器；21为原级线圈；22为次级线圈；23为信号分流搭
桥；30为载波机；40为高频电缆。
具体实施方式
本实用新型的卡接式电感耦合器主要由卡接磁环10和滤波器20两部
分组成。卡接磁环10 (见图1)包括两个合并后可套在电力电缆上的半
圆形非晶合金磁芯11，缠绕在其中一个半圆形非晶合金磁芯11上的感应
线圈12;磁芯11外设置有不锈钢外壳，通过设置在不锈钢外壳上的紧固栓将两半圆形非晶合金磁芯ll套接固定在电缆上。在具体的实例中，半
圆形非晶合金磁芯11可为多个磁环叠压而成(可为5个)，多个磁环磁感 相互耦合，可提高耦合效率并减少每层涡流带来的损耗和热量，避免由高 温引起的安全隐患。且在两个半圆磁芯11合并处可设置塑料磁隙13，可 防止达到磁路饱和，避免磁饱和时信号失磁。紧固栓具体可为半圆合并处 设置的两个可调松紧的元宝螺丝。滤波器20包括滤波磁环，滤波磁环 上缠绕有抽头设计的原级线圈21和次级线圈22;原级线圈21的抽头通
过一变量器引出两端口，分别和卡接磁环10中感应线圈的两端相连接；
次级线圈22的抽头通过变量器引出三个端口，次级线圈22的中间抽头设 置为接地端口，剩余的两个端口分别为等阻抗端口，任意一个端口可连接 负载载波机30，通过变量器来调整滤波器次级线圈22的阻抗，使次级线 圈22负载端的输入始终保持与负载相匹配的阻抗值。在具体应用中，在 次级线圈22的阻抗与载波机30的内阻相匹配时，耦合效果较好，故当不 同型号或放置方式的电力电缆使原级线圈端21的输入阻抗影响到次级线 圈22的阻抗时，采用变量器调节次级线圈22的阻抗使其始终保持与载波 机30的内阻一致以取得较好的耦合效果。在一具体实例中，所使用的载 波机30的内阻为75欧，故滤波器20的次级线圈22负载端阻抗也应保持 75欧，但因受电力电缆的影响使次级线圈22的负载端阻抗偏离75欧时， 需要通过变量器对次级线圈22连接抽头进行调节。同时滤波器20的原级 线圈21也可采用抽头设计加变量器调节的方式，用于提供多种高频特性 阻抗，以匹配不同型号电力电缆或电力龟缆的不同设置方式。在一具体实 施中，载波机30输出阻抗为75欧，故滤波器20的次级线圈输入阻抗则对应为75欧，次级线圈22的中间抽头接地，故次级线圈22的两个负载 端为双75欧的等阻抗端口。
在本发明的卡接磁环10和滤波器20的接合处还可设置避雷器，可用 的避雷器有TVS避雷器，用于防止雷电感应或在电力电缆单项接地、地电 位升高到数千伏时，避雷器放电，起到"门卫式"的保护。
本实用新型的卡接式电感耦合器采用卡接磁环10和滤波器20的设 置，能隔离高电压(雷击)对载波机及上端设备的冲击，起了严格的保护 作用。同时滤波器20的使用可起到增宽传输频带，组成各数字信号传输 网灵活方便的功能。本滤波器20在20-500KHz频带内有几个特点1、带 内特性阻抗为电阻性，且很稳定，2、不会影响信号传输误码率，3、高频 电缆出口处有两个端口，可以组成多功能通信网。
卡接式耦合器的安装非常方便，在电力电缆40不断电运行状态下即 可安装。打开磁环盒，安装在两地线之间，将磁环盒合上，扣上紧固栓， 拧紧元宝螺丝即可。滤波器20与磁环10是分开的，将磁环10上感应线 圈的两端分别接在到滤波器20的原级线圈21的两端口即可，载波机30 的两输出端口与滤波器20的接地端口和其中一个次级线圈22的端口相 连。在实际调试中通过变量器来选择原级线圈21和次级线圈22的抽头(实
际可设计为滤波器箱上的多阻抗跳头簧片档位)，使全电路取得最佳运行 状态(见图2)。
本实用新型最简单的应用是用于一条接地电缆和载波机30之间的耦 合。载波机30输出信号到达滤波器20，滤波器20连接载波机30的一端 的阻抗与载波机30的内阻相匹配，信号在滤波器20内经电磁调制，转换成与电力电缆阻抗相匹配的电磁信号并经卡接磁环10传送到电力电缆线 40上。
由于滤波器20的双端口设置，该实用新型也适用于电力电缆复合通 道，称为"手拉手"式延长通道，设备连接如图3所示。滤波器20上与 连接载波机20端口等阻抗(如75欧)的另一端口与另一滤波器20相连。 等阻抗搭桥23，实现信号分流，能保证远距离传输或复杂线路上信号的 准确和连续。
本实用新型的卡接式电感耦合器在实际通道中的应用有
1) 最简单的一段电缆通道，30-50公里的通信距离都能有较好的通 信质量(见图4)。
2) —点多址且可用不同电压等级的电力电缆网组成通信网，例如变 电站35kV电缆出线，经几公里线路后再通过用户变，由多条10kV电力电 缆到大用户去，如在每个大用户的用电信息应传给主变电站，在主机房主 变电站，各分机装在各大用户终端。
3) 由变电站高压输电线出线，经若干公里以后经变压器降压成35kV 或10kV进入小水电站或大用户，只要由架空线结合滤波器20和卡接式耦 合结合滤波器20在75 Q处连接。
4) 多段同电压等级或不同电压等级的电压电缆，中间也有架空线路， 也可组成主站对几个分站开通信息通路。
通过对本实用新型的卡接式电感耦合器的耦合衰减、高低温作业及介 质强度的测试，显示在20—500KHz范围内，四档位阻抗下耦合衰耗都 在14-15dB左右；在温度由-30 45度循环数次后，其传输特性依然稳定；耦合磁环10与载波机20输出端口耐压试验大于5kv,电力电缆^400A; 在工频电流磁环不饱和试验中由于抗饱和措施，高频磁环10导磁系数
大于5000。
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权利要求1.一种卡接式电感耦合器，其特征在于包括卡接磁环和滤波器；所述卡接磁环包括两个合并后可套在电力电缆上的半圆形非晶合金磁芯，缠绕在其中一个半圆形非晶合金磁芯上的感应线圈；所述滤波器包括滤波磁环，滤波磁环上缠绕有抽头设计的原级线圈和次级线圈，所述原级线圈的抽头通过一变量器引出两个端口，所述次级线圈的抽头通过另一变量器引出三个端口；所述卡接磁环的感应线圈的两端分别连接至所述滤波器的原级线圈两个端口，所述滤波器的次级线圈的中间抽头设置为接地端口，剩下的两个端口中任一端口接载波机。
2. 按照权利要求1所述的卡接式电感耦合器，其特征在于所述两个半圆形非晶合金磁芯的合并处设有塑料磁隙。
3. 按照权利要求1所述的卡接式电感耦合器，其特征在于所述半圆形非晶合金磁芯由多个磁环叠压而成。
4. 按照权利要求1至3中任一项权利要求所述卡接式电感耦合器，其特 征在于所述半圆形非晶合金磁芯外设有不锈钢外壳，通过设置在所述不锈钢外壳上的紧固栓对两半圆形非晶合金磁芯进行合并固定。
5. 按照权利要求1至3中任一项权利要求所述卡接式电感耦合器，其特征在于所述卡接磁环和所述滤波器之间还设置有避雷器。
专利摘要本实用新型公开了一种卡接式电感耦合器，其包括卡接磁环和滤波器；卡接磁环包括两个合并后可套在电力电缆上的半圆形非晶合金磁芯，缠绕在其中一个半圆形非晶合金磁芯上的感应线圈；滤波器包括滤波磁环，滤波磁环上缠绕有抽头设计的原级线圈和次级线圈，所述原级线圈的抽头通过一变量器引出两端口，所述次级线圈的抽头通过另一变量器引出三个端口；感应线圈的两端分别连接至原级线圈两端口，次级线圈的中间抽头设置为接地端口，剩下的端口中任一端口接载波机。本实用新型的卡接式电感耦合器中，采用卡接磁环连接滤波器的设置，可调制阻抗，实现宽频(20-500KHz)全频的稳定低耦合衰耗，可广泛用于电力电缆线上载波通信的数据传输。
文档编号H01F27/24GK201435301SQ200920073730
公开日2010年3月31日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者波 易, 黄明松 申请人:上海科大鲁能集成科技有限公司