专利名称：罗氏线圈大电流一体化智能检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电量测量仪器仪表，特别涉及一种罗氏线圈大电流一体 化智能检测仪。
技术背景电力工业在国民经济中占有重要的位置，输变电设备是电力设备的重要 组成部分，电站发出的电能，只有通过输变电设备才能输送到各个用户。对 电网线路电流的测量及控制是输电线路中重要环节，它是电网向输配电自动 化方向发展的最基础的，也是最重要的设备之一。随着现代电网向大容量、 高电压、控制自动化方向的发展，对电流测量设备提出了小型化、高可靠 性、测量范围宽，频带宽，线性好，高低压完全隔离的要求，同时要求数据 传输变成数字化。传统的技术由于采用传统的电磁感应式的电流互感器(输 出5A或1A )采集一次电流，因此存在以下几个缺点(1) 它是按机电式继电器的要求设计的(电流互感器要求输出5A或1A)， 故这种电流互感器需要大的功率输入，功率损耗大，体积大；(2) 笨重且价贵。随着输电电压等级的提高，为保证良好绝缘而增大尺寸， 故随着电压等级提高，传统的电流互感器体积与成本会成倍增加；(3) 测量使用场合要求信号传递有足够的精度，而在保护场合又要求信号 具有大的动态范围。电磁式电流互感器因受铁芯磁饱和限制，通常在 使用时，将测量用电流互感器与保护用电流互感器分开处理；(4) 当短路电流过大，致使电流互感器铁芯饱和而使电流信号畸变，因此 需要复杂而昂贵的保护装置将畸变的信号修正到它原来的形状；(5) 当二次出现开路时，在二次线圈中产生可达数千至上万伏的感应电动 势，对操作人员及二次回路中的设备有很大的危险。由于上述缺点，己不适应在现代电网中智能化高压电器及仪表中继续使 用它。 发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种罗氏线圈大电流一体化智 能检测仪。适应在现代电网中智能化高压电器及仪表中使用。
本实用新型的技术方案是一种罗氏线圈大电流一体化智能检测仪，其特征在于罗氏线圈连接A/D 转换电路，A/D转换电连接单片机。单片机分别连接继电器上下限报警电路、4-20mA模拟输出电路、RS485 串行接口电路、键盘和数码显示电路。其中罗氏线圈是在软橡塑棒(2)上均匀缠绕有数千圈成螺旋状的漆包 线线圈(3)，在其外部再依次缠绕有绝缘层I (9)、屏蔽层I (4)、绝缘层 II (5)，然后在最外层套有一层绝缘保护套(1);线圈和屏蔽层I形成无定 向缠绕，引线在一端串接，另一端的引线作为信号源引线(7);最后在套好绝缘保护套的线圈两端套上带有卡口的接头件(10);此线圈使用时成闭合环状，其两端带有卡口的接头件(10)分别插进连接插座(6)内，连接接 座(6)内设置一开口铜套作为屏蔽层IH8)，屏蔽层n(8)由引线引出，接 地电位，这就完成了整个罗氏线圈(ll)，。本实用新型效果是该技术由于采用了罗氏线圈电流采集系统，其没有铁磁饱和，因此传输 频带宽，测量范围宽、线性好、具有优良的抗干扰性能、其二次容量仅0.1-5VA、尺寸小、重量轻；同时与单片机系统的结合，实现了对电流信号数字化的传输，使电网控制的自动化、网络化成为现实。其特点及技术效果① 采用罗氏线圈电流采集系统，能测量额定电流10A-10KA以内的交流电流， 无需另配电流互感器(指的是输出5A的互感器)；② 无二次开路的危险；③ 通过数码管显示屏直接显示被测导体的电流有效值； 具有上、下限电流报警功能，其极限值用户根据需要整定； ◎具有故障自诊断及故障记忆功能；⑥ 与单片机及数字电路的结合，方便地实现了仪表的自动调零、自动校准 功能，提高了测量精度。电流值在10A-10KA如此变化大的范围内，其测 量精度能达到1%;⑦ 基于RS485接口，符合Modbus通信规约的总线通讯功能，能把被测导体 的电流有效值及运行状态等数据与上位机进行通信，从而方便地与计算 机和其它仪表仪器组成用户所需要的多种功能的自动化测量系统，来完
成更复杂的测试任务，为电网自动化控制奠定了基础。
图l-4是罗氏线圈结构图。图5是罗氏线圈大电流一体化智能检测仪的原理框图。 图6是罗氏线圈大电流一体化智能检测仪的电路原理图。
具体实施方式
如图5所示一种罗氏线圈大电流一体化智能检测仪，罗氏线圈连接A/D 转换电路，A/D转换电路连接单片机。单片机分别连接继电器上下限报警电 路、4-20mA模拟输出电路、RS485串行接口电路、键盘和数码显示电路。其中罗氏线圈是在软橡塑棒(2)上均匀缠绕有数千圈成螺旋状的漆包 线线圈(3)，在其外部再依次缠绕有绝缘层I (9)、屏蔽层I (4)、绝缘层 II (5)，然后在最外层套有一层绝缘保护套(1);线圈和屏蔽层I形成无定 向缠绕，引线在一端串接，另一端的引线作为信号源引线(7);最后在套好 绝缘保护套的线圈两端套上带有卡口的接头件(10);此线圈使用时成闭合 环状，其两端带有卡口的接头件(10)分别插进连接插座(6)内，连接接 座(6)内设置一开口铜套作为屏蔽层I1(8)，屏蔽层II(8)由引线引出，接 地电位，这就完成了整个罗氏线圈(ll)。该技术的发明采用罗氏线圈电流采集系统与单片机系统及现场总线工 业控制网络技术，完全符合现代电网发展的要求。实现了对电网电流参数测 量及数字化传输，使电网自动化、网络化控制为现实。1、罗氏线圈电流采集系统由罗氏线圈及A/D转换电路组成。罗氏线圈的原理是在截面均匀的特种非金属材料制成的环形圈上，绕制 一定匝数的漆包线，当被测电流穿过闭合的线圈所围成的环形空间时，将在 环形线圈内建立磁通，从而使线圈产生感应电压，只要测量出线圈两端感生 电压的大小，便可计算出被测的电流值。我们经多次反复试制，设计和制造了如下结构形式在软橡塑棒(2)上均匀缠绕数千圈成螺旋状的漆包线线圈(3)，在其 外部再依次缠绕绝缘层I (9)、屏蔽层I (4)、绝缘层II (5)，然后在最外 层套一层绝缘保护套(1);线圈和屏蔽层I形成无定向缠绕，引线在一端串
接，另一端的引线作为信号源引线(7);最后在套好绝缘保护套的线圈两端 套上带有卡口的接头件(10);此线圈使用时成闭合环状，其两端带有卡口 的接头件(10)分别插进连接插座(6)内，连接接座(6)内设置一开口铜套作为屏蔽层II (8)，屏蔽层II (8)由引线引出，接地电位，这就完成了 整个罗氏线圈(11)的加工。详见附图l-4。A/D转换电路由于罗氏线圈二次输出的信号是mV级模拟信号，而cpu 所能处理的都是数字量。因此，模/数信号转换电路是采用cpu的仪表中必 不可少的部分。该技术中的A/D转换电路设计包含了一个增益可编程放大器， 两个AE调制器，两个高速滤波器，系统校准及电流、电压瞬时值测量及有 效值的计算功能。为了方便与cpu通讯，该电路还包含了一个简单的三线串 行接口电路。2、智能显示仪表是把罗氏线圈电流采集系统采样到的电流信号经内部 的CPU处理通过显示屏能真实反映一次电流的有效值，同时输出标准的 4-20mA电流信号及通过RS485接口能与上位机进行数据的通讯。智能显示仪表分为硬件和软件两个部分。硬件部分包含了 cpu、键盘、5 位数码管显示屏、4-20mA模拟量输出电路，上、下限报警继电器电路及基于 RS485接口，符合Modbus通信规约的现场总线通讯功能的接口电路等。软件 设计包含了监控程序、接口管理程序和数据处理程序。监控程序主要是对 仪表的键盘、数码管显示输入、预定的功能设置、对处理后的数据以数据或 字符形式显示等部分的控制。接口管理程序主要是通过接口电路进行数据釆 集、输入、输出通道的控制、数据的通讯及存储等。数据处理程序主要完成 数据的滤波、数据的运算、数据的分析等任务。
权利要求1、一种罗氏线圈大电流一体化智能检测仪，其特征在于罗氏线圈连接A/D转换电路，A/D转换电路连接单片机。
2、 根据权利要求l所述的罗氏线圈大电流一体化智能检测仪，其特征在于单片机分别连接继电器上下限报警电路、4-20mA模拟输出电路、RS485串行 接口电路、键盘和数码显示电路。
3、 根据权利要求l所述的罗氏线圈大电流一体化智能检测仪，其特征在于 其中罗氏线圈是在软橡塑棒(2)上均匀缠绕有数千圈成螺旋状的漆包线线圈(3)，在其外部再依次缠绕有绝缘层I (9)、屏蔽层I (4)、绝缘层II (5)， 然后在最外层套有一层绝缘保护套(1);线圈和屏蔽层I形成无定向缠绕， 引线在一端串接，另一端的引线作为信号源引线(7);最后在套好绝缘保护 套的线圈两端套上带有卡口的接头件(10);此线圈使用时成闭合环状，其两 端带有卡口的接头件(10)分别插进连接插座(6)内，连接接座(6)内设 置一开口铜套作为屏蔽层I1(8)，屏蔽层II(8)由引线引出，接地电位，这就 完成了整个罗氏线圈(ll)。
专利摘要一种罗氏线圈大电流一体化智能检测仪，其特征在于罗氏线圈连接A/D转换电路，A/D转换电路连接单片机。单片机分别连接继电器上下限报警电路、4-20mA模拟输出电路、RS485串行接口电路、键盘和数码显示电路。该技术由于采用了罗氏线圈电流采集系统，其没有铁磁饱和，因此传输频带宽，测量范围宽、线性好、具有优良的抗干扰性能、其二次容量仅0.1-5VA、尺寸小、重量轻；同时与单片机系统的结合，实现了对电流信号数字化的传输，使电网控制的自动化、网络化成为现实。
文档编号G01R19/00GK201035079SQ200720096108
公开日2008年3月12日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者李建新 申请人:天津安能博科节能科技发展有限公司