专利名称：差动电流互感器式电源的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电源技术领域，具体涉及一种差动电流互感器式电源， 该电源可以为电子式互感器高压侧供电。
背景技术：
在电力系统中广泛使用着铁心电流互感器。铁心电流互感器同时具有 电流变换和供电两种作用。
近年来新型的电子式互感器(也称空心线圈式或Rogowski线圈式互感
器)获得快速发展和长足进步。与铁心电流互感器不同，电子式互感器不 具有供电功能，相反还需要另外装备供电电源为其工作供电。因此电子式 互感器高压侧的供电问题受到电力行业的高度关注。目前电子式互感器高
压侧的供电方式有两种1、激光式电源供电，2、铁心电流互感器式电源 供电。激光式电源供电依据激光传输和光电转换原理工作，其缺点为长期 稳定性不高、价贵、输出功率偏小、维护麻烦等。铁心电流互感器式电源 供电依据铁心电流互感器本身可向外输出电能的特点工作，无以上激光式 电源供电的缺点，因此受到人们的欢迎。但是铁心电流互感器式电源仍存 在较大问题，具体表现在电源输出电压易受一次电流大小的影响，导致输 出电压不稳。为此人们提出了利用可控硅或二极管分流的改进方案。该方 案可稳定输出电压，但其又存在当一次电流很大时，铁心电流互感器式电 源电路发热严重，使电路难以长期工作等问题，因此这种方案只适用于一
次电流不超过lkA的场合。考虑到实际高压线路中一次额定电流常超过 lkA，因此这种解决方案应用范围有限。(见文献[l]刘忠战.电子式电流互感器高压侧自励源供能方法研究.高压电器，2006,42(l):55-57; [2]王海明,郑 绳楦.电子电流互感器高压侧电源方案研究.电力电子技术,2004,(7):72-74)
发明内容
本发明的目的在于提供一种差动电流互感器式电源，该电源即使在一 次额定电流远超过lkA时发热仍较低，可在实际线路中长期、稳定的工作。
本发明提供的一种差动电流互感器式电源，其特征在于第一、第二环形铁心的尺寸、结构和材质相同，第一、第二环形铁心上分别绕有第一、 第二线圈，第一、第二线圈共同构成二次线圈，二者相互反接，组成差动线圈；
桥式整流电路的二个交流输入端分别与第一、第二线圈组成的差动线 圈的两个输出端相连，桥式整流电路的负直流输出端接地，正直流输出端 输出脉动直流电压，并接入滤波电路的正输入端；
滤波电路的正输出端接稳压电路的正输入端，滤波电路的负输入端和 负输出端均接地；稳压电路的正输出端与电解电容C3的正极相连，稳压电 路的负输入端和负输出端均接地，电解电容C3的负极接地，电解电容C3 的正、负极分别作为电源的正、负输出端。
本发明差动电流互感器式电源可为电子式互感器的高压侧提供可靠 的、电压稳定的电能供应，即使在一次额定电流远超过lkA时发热仍很低， 远低于仅采用可控硅或二极管的电流互感器式电源，因此差动电流互感器 式电源可在实际线路中长期、稳定的工作。
图1为本发明差动电流互感器式电源的结构示意图。 图2为差动电流互感器式电源为电子式互感器高压侧供电的电路框图，其中用虚线包围部分为差动电流互感器式电源。
图3为本发明差动电流互感器式电源一种电路具体实现图。
具体实施例方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明差动电流互感器式电源的结构为第一、第二环
形铁心l、 2的尺寸、结构、材质均相同。环形铁心l、 2上分别绕有第一、 第二线圈3、 4，第一、第二线圈3和4共同构成二次线圈，二者相互反接， 组成差动线圈。
第一线圈3的匝数与一次电流额定值、输出功率等许多因素有关，实 际设计时应根据实验结果来确定， 一般为数十匝至数百匝，第二线圈4的 匝数与一次电流最大值、输出功率等许多因素有关， 一般可为第一线圈3 的匝数的30%至90%。高压母线穿过环形铁心l、 2，在两个环形铁心上形 成匝数均为1的一次线圈。
桥式整流电路5用来将第一线圈3、第二线圈4输出的交变的差动电压 变换成直流脉动电压。桥式整流电路5的二个交流输入端分别与第一线圈3 、 第二线圈4组成的差动线圈的两个输出端相连，桥式整流电路5的负直流 输出端接地，正直流输出端接入滤波电路6的正输入端。
滤波电路6的正输出端接稳压电路7的正输入端，滤波电路6的负输 入端和负输出端均接地。稳压电路7的正输出端与电解电容C3的正极相连， 稳压电路7的负输入端和负输出端均接地。电解电容C3的负极接地。稳压 电路7的作用是将变化范围较大的直流电压变成变化范围很小的直流电压。 电解电容C3的正、负极作为电源的正、负输出端，可输出稳定的、变化范 围很小的直流电压Fo。
本发明电源的工作过程如下
当高压母线上流过一次电流/p时，第一线圈3、第二线圈4组成的差动线圈共同输出交变的差动电流和电压，差动电压经桥式整流电路5整流、 滤波电路6滤波后变换成电压值随一次电流变化的直流电压，再经稳压电 路7、 C3变换成稳定的直流电压化，Fo即为差动电流互感器式电源的输出。
与只有单个二次线圈的传统的铁心电流互感器相比，在同等一次电流
激励下，差动线圈所产生的交变的差动电流和电压远小于单个线圈的交 变电流和电压。对于同一个桥式整流电路输出电压值，第一线圈3、第二线 圈4组成差动线圈工作时所需的&的值比单个第一线圈3或单个第二线圈 4单独工作时要大得多。例如，第一线圈3为100匝，第二线圈4为55匪 时，当桥式整流电路输出电压为26V时，第一线圈3单独工作所对应的/p 为0.4kA，而第一线圈3、第二线圈4组成差动线圈工作所对应的7p为1.6kA。 因此，即使/p数值很大，差动电流互感器式电源仍能长期正常工作，输出 稳定的电压和功率。这里，变化的允许范围可达数千安培，具体数值与 第一线圈3、第二线圈4线圈匝数等因素有关。本发明中的稳压电路7的输 入直流电压变化范围为9 30V，输出直流电压额定值可在6V、 8V、 IOV、 12V、 15V、 18V等之中选择，实际设计时可根据具体要求选择其中之一作 为电源输出直流电压额定值。
本发明的差动电流互感器式电源与电子式互感器高压侧的连接关系如 图2所示。电子式互感器传感装置8将采集到的高压母线上的一次电流 转变为弱电信号送往电子式互感器高压侧信号调理、数据处理电路9，电子 式互感器高压侧信号调理、数据处理电路9将此弱电信号转变为数字信号， 并通过光纤送往电子式互感器的低压侧部分10。安装在电子式互感器高压 侧的差动电流互感器式电源11的输出电压端与电子式互感器高压侧信号调 理、数据处理电路9的供电电源端相连接，为电子式互感器高压侧信号调 理、数据处理电路9供电。即使被测高压母线上/p数值很大，差动电流互 感器式电源也能保证电子式互感器高压侧的正常工作，同时由于差动电流 互感器式电源与电子式互感器低压侧无电的联系，也保证了电子式互感器高、低压侧间的电气绝缘。 实例-
设一次电流的Ip额定值为1.5kA，要求当一次电流的变化范围为0.15kA 到1.8kA时，差动电流互感器式电源能输出稳定的8V直流电压和最大不超 过80mA的电流。
滤波电路6采用由电解电容C1与电感L、电解电容C2构成;i形滤波 电路。电感L的两端分别与电解电容C1、 C2的正极相连。电解电容C1、 C2的负极相连，并接地。电解电容Cl的正极接桥式整流电路5的正直流 输出端，电解电容C2的正极接稳压电路7的正输入端。
差动电流互感器式电源各元件参数如下第一线圈3=100匝，第二线 圈4=55匝；第一铁心1和第二铁心2的外直径均为190mm，内直径均为 170mm，横截面积均为200mm2;桥式整流电路5电流IOA，耐压400V; 电容C1、 C2均为1000pf/100V的电解电容；电感L-3mH;稳压电路7采 用输出电压为8V、最大输出电流达1A的线性稳压电路，例如线性三端稳 压器7808;电容C3=2200μf/25V。
实测表明，当一次电流Ip从0.15kA变到1.8kA时，输出端电压K 保 持约8V不变，同时输出最大不超过80mA的电流。满足上述预先设定的要 求。
权利要求
1、一种差动电流互感器式电源，其特征在于第一、第二环形铁心(1、2)的尺寸、结构和材质相同，第一、第二环形铁心(1、2)上分别绕有第一、第二线圈(3、4)，第一、第二线圈(3、4)共同构成二次线圈，二者相互反接，组成差动线圈；桥式整流电路(5)的二个交流输入端分别与第一、第二线圈(3、4)组成的差动线圈的两个输出端相连，桥式整流电路(5)的负直流输出端接地，正直流输出端输出脉动直流电压，并接入滤波电路(6)的正输入端；滤波电路(6)的正输出端接稳压电路(7)的正输入端，滤波电路(6)的负输入端和负输出端均接地；稳压电路(7)的正输出端与电解电容C3的正极相连，稳压电路(7)的负输入端和负输出端均接地，电解电容C3的负极接地，电解电容C3的正、负极分别作为电源的正、负输出端。
2、 根据权利要求l所述的差动电流互感器式电源，其特征在于第二 线圈(4)的匝数为第一线圈(3)的匝数的30%至90%。
3、 根据权利要求1或2所述的差动电流互感器式电源，其特征在于 滤波电路(6)为由电解电容C1、电感L、电解电容C2构成的兀形滤波电路，电感L的两端分别与电解电容C1、 C2的正极相连，电解电容C1、 C2 的负极相连，并接地，电解电容C1的正极接桥式整流电路(5)的正直流 输出端，电解电容C2的正极接稳压电路(7)的正输入端。
全文摘要
本发明公开了一种差动电流互感器式电源。电源的主体为两组分别绕在两个环形铁心上的线圈，两组线圈差动连接。桥式整流电路的二个交流输入端分别与差动线圈的两个输出端相连，桥式整流电路的负直流输出端接地，正直流输出端输出脉动直流电压，并接入滤波电路的正输入端；滤波电路的正输出端接稳压电路的正输入端；稳压电路的正输出端与电解电容C3的正极相连，电解电容C3的正、负极分别作为电源的正、负输出端。与只有单个线圈的传统的电流互感器式电源相比，在同等一次电流激励下，差动线圈所产生的差动电流和电压要小得多，因此差动电流互感器式电源可在一次电流很大时保持工作。差动电流互感器式电源主要用来为电子式互感器高压侧供电。
文档编号H02M7/04GK101202512SQ200710053670
公开日2008年6月18日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者叶妙元, 垦 徐, 雁 徐, 朱明钧, 霞 肖 申请人:华中科技大学