一种宽频带电流互感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型一种宽频带电流互感器，涉及电力系统测量领域。
【背景技术】
[0002]随着电力系统数字化、智能化的发展，越来越多的电力电子装置得到大量运用，从而导致电网中的谐波成分越来越复杂，严重影响了电力系统运行的稳定性和可靠性。然而，目前广泛使用的电流互感器测量频带范围比较窄，大多以测量基波为主，难以满足如今谐波成分、种类越来越多的电力系统对测量设备准确度和可靠性的要求，制约了电流互感器在电力系统测量方面的应用和发展。因而，对电流互感器的测量频带范围提出了更高的要求。
[0003]此外，目前挂网运行的电流互感器大多采用LPCT线圈作为测量和计量用传感器，其存在测量不准确、受温度和电磁干扰影响较大等不足，特别是系统出现短路故障或雷电冲击产生高频大电流信号的情况下，无法准确反映暂态电流信号；低压侧采集传输单元大多采用模拟积分器，然而由于其内部含有电阻、电容等模拟元件。因而易受环境变化、电磁干扰、湿度变化等因素的影响，致使电流互感器无法长期稳定运行。
【发明内容】
[0004]为解决以上问题，本实用新型提供了一种结构简单、易于制作、可靠性好、测量精度高、频带响应宽的宽频带电流互感器。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]—种宽频带电流互感器，包括高压侧传感单元、低压侧采集传输单元、高压壳体、高压侧传感单元为窄带型空心线圈，窄带型空心线圈置于高压壳体中，窄带型空心线圈通过光纤与位于底座中的低压侧采集传输单元连接。
[0007]所述窄带型空心线圈通过四块窄带PCB板连接而成的矩形空心线圈。
[0008]每一块窄带PCB板包括分布间隔与绕线长度相等、绕线方向相反的上、下两个绕组。
[0009]所述低压侧采集传输单元包括依次连接的信号处理模块、A/D转换模块、CPU微处理器、光/电转换模块。
[0010]所述信号处理模块由滤波电路、电压跟随电路、ADE7753数字积分芯片构成，CPU微处理器采用低功耗、响应速度快的AT89S51单片机;窄带型空心线圈输出的电压信号经滤波电路滤除谐波，使信号变得更加平滑;然后经一个电压跟随电路，有效减弱后面电路对输出信号的影响，最后经ADE7753数字积分芯片处理后输出给A/D转换模块。
[0011]该电流互感器内部填充绝缘良好的SF6气体，中间加筑套筒，外面包覆绝缘子。可有效减少外部环境的电磁干扰，提高电流互感器自身的绝缘性能。
[0012]本实用新型一种宽频带电流互感器，技术效果如下:
[0013]I)、高压侧传感单元采用窄带型空心线圈，其测量频带范围可达到20kHz，可实现宽频带范围的信号测量。
[0014]2)、窄带型空心线圈采用印刷电路板技术制作而成，保证了线圈绕线的均匀性，避免了由手工绕线而造成的绕线匝数不均匀、易受导线偏心影响等问题。能够在最大程度上消除因导线位置、形状、邻相电流产生的电磁干扰等因素对测量精度的影响。
[0015]3)、该实用新型测量和控制部分供电电源为5V直流电源，由低压侧采集传输单元直接提供。
[0016]4)、数字积分模块由ADE7753数字积分芯片来实现。该芯片内部含有可编程放大器，能够实现宽频带范围的电流测量，且一定程度上解决了模拟积分器存在的电路复杂、测量准确的低等不足，提高了测量的准确度和可靠性。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型电流互感器的结构示意图；
[0018]图2为本实用新型电流互感器的窄带型空心线圈PCB板连接示意图；
[0019]图3为本实用新型电流互感器的信号处理模块电路图；
[0020]图4为本实用新型电流互感器的低压侧采集传输单元模块连接图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，一种宽频带电流互感器，由一次导杆1、高压侧传感单元2、高压壳体3、绝缘子4、套筒5、SF6气体6、接地螺杆7、低压侧采集传输单元8、底座9等部分构成。所述高压侧传感单元2是由四块窄带PCB板连接而成的窄带型空心线圈，采用PCB印刷技术有效避免了因绕线匝数不均匀带来的测量误差。窄带型空心线圈放置于高压壳体3内，一次导杆I穿过窄带型空心线圈，提高了其抗干扰能力。高压侧传感单元2与低压侧采集传输单元8通过光纤10进行数据传输，最大程度上提高了数据传输速率和准确率。低压侧采集传输单元8置于铝合金的底座9内部，可有效的减小高压侧带来的电磁干扰问题，提高了数据采集的稳定性和电流互感器整体的抗干扰能力。
[0022]如图2所示，高压侧传感单元2采用的由四块窄带PCB板连接而成的窄带型空心线圈，每一块PCB板包含分布间隔与绕线长度相等，但绕线方向相反的上、下两个绕组。将多条PCB板的上、下绕组首尾相连，形成总体的上绕组a和总体的下绕组b，上、下两个总体的绕组反向串联从而构成窄带型空心线圈。这种方法不仅节省占空面积，也给整个电流互感器造价节约了成本。
[0023]所使用的窄带型空心线圈的基本参数为:等效内直径Im;印刷电路板厚度2.8mm;单匝绕线高度18mm；匝数:1200;线圈重量280g ；互感系数4.2 X 10—7H；自感系数5 X 10—4H;内阻48Ω ;测量频带范围可达到20kHz。
[0024]如图2所示，高压侧传感单元2采用的窄带型空心线圈上、下绕组对称排布，然而绕行方向相反，将上、下两绕组反向连接构成“回线”，在保证准确测量一次导杆I电流的同时，可有效消除外部环境中的电磁场干扰。
[0025]如图4所示，高压侧传感单元2中空心线圈输出的信号经由光纤10输出至低压侧采集传输单元8，低压侧采集传输单元8由信号处理模块、A/D转换模块、CPU微处理器、光/电转换模块依次连接而成。所述CPU微处理器采用AT89S51单片机，提高了响应速度，减小了功耗。光/电转换模块采用NT-1400-2电/光变换器，输出数据通过光纤10传输给后续合并单元或者其他数据接收装置，提高了数据传输速率和精度。
[0026]如图3所示，所述信号处理模块由滤波电路、电压跟随电路、ADE7753数字积分芯片构成。窄带型空心线圈输出的电压信号首先经由滤波电路来滤除谐波，使信号变得更加平滑，然后经一个电压跟随器电路，可有效减弱后面电路对输出信号的影响，后经ADE7753数字积分芯片处后输出给A/D转换模块。所述滤波电路由图3中的Rl、R2、R3、R4、Cl、C2、C3、C4组成，所述电压跟随器由运算放大电路组成。图3中晶体Yl与电容C7、C8构成晶振电路，为ADE7753时钟电路及各种波形电路提供信号源。
[0027]本实用新型一种宽频带电流互感器，高压侧传感单元2采用窄带型空心线圈，可有效的测量宽频带范围的信号;低压侧采集传输单元8采用自带可编程逻辑器件的ADE7753数字积分芯片，实现了对窄带型空心线圈输出信号的宽范围测量，同时通过提高了测量的准确度和稳定性;最终可实现0.2S级测量精度。该电流互感器其测量频带范围可达到20kHz，可实现宽频带范围的信号测量。
【主权项】
1.一种宽频带电流互感器，包括高压侧传感单元(2)、低压侧采集传输单元(8)、高压壳体(3)、其特征在于，高压侧传感单元(2)为窄带型空心线圈，窄带型空心线圈置于高压壳体(3)中，窄带型空心线圈通过光纤(10)与位于底座(9)中的低压侧采集传输单元(8)连接。2.根据权利要求1所述一种宽频带电流互感器，其特征在于，所述窄带型空心线圈通过四块窄带PCB板连接而成的矩形空心线圈。3.根据权利要求2所述一种宽频带电流互感器，其特征在于，每一块窄带PCB板包括分布间隔与绕线长度相等、绕线方向相反的上、下两个绕组;将多条PCB板的上、下绕组首尾相连，形成总体的上绕组(a)和总体的下绕组(b)。4.根据权利要求1所述一种宽频带电流互感器，其特征在于，所述低压侧采集传输单元(8)包括依次连接的信号处理模块、A/D转换模块、CPU微处理器、光/电转换模块。5.根据权利要求4所述一种宽频带电流互感器，其特征在于，所述信号处理模块由滤波电路、电压跟随电路、ADE7753数字积分芯片构成，CPU微处理器采用低功耗、响应速度快的AT89S51单片机;窄带型空心线圈输出的电压信号经滤波电路滤除谐波，使信号变得更加平滑;然后经一个电压跟随电路，有效减弱后面电路对输出信号的影响，最后经ADE7753数字积分芯片处理后输出给A/D转换模块。6.根据权利要求1所述一种宽频带电流互感器，其特征在于，该电流互感器内部填充绝缘良好的SF6气体(6)，中间加筑套筒(5 )，外面包覆绝缘子(4)。
【专利摘要】一种宽频带电流互感器，包括高压侧传感单元、低压侧采集传输单元、高压壳体、高压侧传感单元为窄带型空心线圈，窄带型空心线圈置于高压壳体中，窄带型空心线圈通过光纤与位于底座中的低压侧采集传输单元连接。本实用新型一种宽频带电流互感器，结构简单、易于制作、可靠性好、测量精度高、频带响应宽。
【IPC分类】H01F38/30, H01F27/28, G01R19/25
【公开号】CN205335063
【申请号】CN201620112188
【发明人】李振华, 于洁
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年2月3日