一种高精度电流测量互感器及高精度塑壳断路器的制作方法

本实用新型涉及低压断路器领域，尤其涉及一种高精度电流测量互感器及高精度塑壳断路器。

背景技术：

随着物联网的日益深化，低压配电领域的设备智能化要求日益高涨。但是传感器的限制和电路处理方面的局限导致目前低压塑壳断路器的测量精度还不能满足配电行业的精细化运维要求。塑壳断路器的测量值不能用于线损计算，窃电防护，拓扑识别等配电行业的业务场景。

技术实现要素：

为解决现有的技术问题，本实用新型提供了一种高精度塑壳的实现方式，满足低压配电领域的精细化运维需求。

本实用新型具体内容如下：

一种高精度电流测量互感器，电流测量互感器包括纳米晶材料制作的环形磁芯，在磁芯的相对两端缠绕有线圈。

进一步的，所述电流测量互感器的外部缠绕聚酰亚胺薄膜，电流测量互感器外表面贴有宽玛拉胶带。

本实用新型还公开了一种高精度低压塑壳断路器，包括上述电流测量互感器，还包括电流保护互感器、电流调理模块、保护模块和测量模块；所述电流测量互感器与测量模块相连，所述电流保护互感器接入电流调理模块，电流调理模块输出电流信号进入保护模块；电路的电压信号经过电压调理模块后分别进入保护模块和测量模块，所述测量模块采集出线母排的三相电压，电流测量互感器分别采集母线三相电流。

进一步的，所述测量模块包括依次连接的信号处理模块、第一ad采集模块和第一数据处理运算模块，所述保护模块包括第二ad采集模块和第二数据处理运算模块。

进一步的，所述测量模块与保护模块串行通信。

进一步的，电路的电流信号经过采样电阻和滤波电路后进入测量模块。

进一步的，电路的电压信号经过分压电阻和滤波电路后进入测量模块。

进一步的，所述测量模块的电源采用外部电源供电，外部电源输入后分别经过直流变直流降压电路和线性稳压器，再供测量模块供电使用。

进一步的，所述保护模块的电源采用电流取电方式供电，供电电路包括整流桥，整流桥分别通过场效应管和第一二极管与断路器电源管理ic相连，电流保护传感器的电流信号经过整流桥后变为正半波直流信号并给电容c3充电；所述断路器电源管理ic检测电容c3的电压值并根据电压值控制场效应管q1的开通和关断。

进一步的，所述断路器电源管理ic还通过第二二极管与测量模块外部电源连接。

本实用新型的有益效果：低压塑壳断路器内安装有两种不同的电流互感器组，一组用于电流保护、分断低压塑壳断路器用途；一组用于1.5倍额定电流之下的电流测量用途。两组不同种类的电流互感器组分别连接于不同的信号处理模块和计算模块。本实用新型通过利用两组不同类型互感器组的信号处理高精度电流测量与实时电流保护，实现了低压塑壳测量与保护的独立性，增加了开关可靠性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步阐明。

图1为电流测量互感器的示意图1；

图2为电流测量互感器的示意图2；

图3为本实用新型的结构框图；

图4为本实用新型的电流采集原理图；

图5为本实用新型的电压采集原理图；

图6为测量模块的供电原理图；

图7为保护模块的供电原理图。

具体实施方式

实施例1

见图1和图2，本实施例是一种高精度电流测量互感器，电流测量互感器磁芯1为纳米晶材料制成的环形磁芯。环形相对两端绕有线圈2。磁芯缠绕聚酰亚胺薄膜，互感器外表面同时贴有黄色宽玛拉胶带3。本实施例的电流测量互感器的结构影响其装配方式，具体的，可将其安装进现有的塑壳断路器中，采用两侧线圈绕制的方式，有效提高了信号输出的精度。

实施例2

本实施例是一种高精度塑壳断路器，低压塑壳断路器内安装有两种不同的电流互感器组，一组用于电流保护、分断低压塑壳断路器用途，一组用于1.5倍额定电流之下的电流测量用途。两组不同种类的电流互感器组分别连接与不同信号处理模块，计算模块。本实用新型通过利用两组不同类型互感器组的信号处理高精度电流测量与实时电流保护，实现了低压塑壳测量与保护的独立性，增加了开关可靠性。

见图3，本实用新型的低压塑壳断路器的出线母排电压ua，ub，uc电压，以及电路的n向电压un，经过电压调理模块转化后，电压信号进入保护模块与测量模块。同时母线电流ia，ib，ic电流经过保护电流互感器，产生电流信号，经过电流调理模块后进入保护模块。母线电流ia，ib，ic经过测量电流互感器(纳米晶磁芯互感器)生成电流信号经过采样电阻后进入测量模块。测量模块包括依次连接的信号处理模块、第一ad采集模块和第一数据处理运算模块，保护模块包括第二ad采集模块和第二数据处理运算模块。测量模块与保护模块的处理器通信采用串行通信。

见图4，本实用新型的电流信号经过采样电阻，滤波后进入测量模块，具体的，ia1和ia2分别经过阻值为0的电阻rr1和rr3，再分别通过阻值为2r4的电阻rc1和rc3接地，rc1与rr2、c10组成滤波电路，rc3与rr4、c13组成滤波电路，滤波后的电流信号iap、ian进入测量模块。经过测量模块的内部信号调理和24位ad采样，采样精度达到±0.03％以内。见图5，电压经过分压电阻(串联的r01～r012)，滤波(包括并联的电阻r37、电容c1、双向击穿二极管tvs-3.3)后进入测量模块，采样精度达到±0.1％以内。电流、电压及其相位被测量模块采集，通过测量模块内微处理器计算生成有功功率，无功功率、谐波、电量等相关测量量。

见图6，测量模块的供电为外部供电，12v电源输入后经过直流变直流降压电路，变为5v电源，5v电源经过线性稳压器后变为3.3v，供测量模块供电使用。降压电路中包括互相并联的电解电容c004、电容c005，电阻r001与r002，降压稳压器lmr14006的shdv引脚连接r001靠近r002的一端，vin引脚连接电阻r001的另一端，cb引脚连接电容后分别与sw引脚、二极管d22、电感l24相连，二极管d22和电感l24串联一个电解电容c007和电容c008组成的并联电路，fb引脚分别通过电阻r003连接电容c008，通过电阻r004接地；从降压电路输出的电压信号从线性稳压器输入端进入，从输出端形成3.3v的电压。

见图7，保护模块的供电为电流自生电源供电。电流保护传感器组的电流信号经过整流桥后变为正半波直流信号，直流信号通过二极管d1、电阻r3与控制器adp2450的fb1相连，fb1通过r5接地，通过场效应管q1和电阻r10与drv1相连，vreg通过电容c7接地，gnd接地，vpth引脚通过r13接地，通过r11连接到r3靠近二极管d1的一端，r11通过相互并联的c3、c25、c2接地。控制器adp2450是ad公司出品的用于断路器应用的电源管理ic，主要用在低压电路断路器或电流变压器(ct)中做取电控制。

通过给c3电容充电，控制器adp2450检测c3电压值，在电压值高于12v时，控制场效应管q1的导通，c3电压值低于12v时控制场效应管q1关断。使电流自生电源的电压维持在12v。该电源供保护模块使用。同时测量模块外部输入的12v电源通过二极管d3后并入电流自生电源系统。由于二极管的单向导通性，电流自生电源12v不能输出到测量模块电源系统中。

本实施例在低压塑壳断路器的内部，通过增加纳米晶磁芯材料的电流测量互感器和独立的测量模块来实现了电压，电流相关的测量功能，解决了测量误差大的问题。同时因为测量模块与保护模块电源供电系统完全独立，提升了测量与保护的可靠性。不会因为测量的故障导致塑壳断路器保护的失效。又由于测量模块与保护模块采用串行通信方式，使两个模块的数据可以进行交互。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。