一种用于特高压电流检测的方法与流程

本发明涉及一种用于特高压电流检测的方法，属于智能检测领域。

背景技术：

目前，在高电压电流下进行检测，现有技术使用的是进口的罗氏线圈，但是该类产品只能检测交流电的信号，还需要对二次信号进行积分还原并需要进行二次处理，且该种线圈价格比较昂贵。此外，高电压下的环境还需要解决电绝缘问题、传感器的安全问题和磁场干扰问题，需要同时解决三个问题的现有检测结构往往比较复杂，需要寻找一个新的高电压电流检测方式及装置进行相应的检测。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于特高压电流检测的方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于特高压电流检测的方法，该用于特高压电流检测的方法用于在特高压电流下进行相关的检测，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：布置检测装置：将导电铜排套在绝缘保护套的通孔内，在导电铜排暴露在绝缘保护套外的两端设有的固定连接孔上分别连接高压电流设备的主回路电路的正负极形成电回路；

在绝缘保护套外表面的中部安装接线端子，将接线端子上的电源端口与电源连接、输入端口与传感器组件的信号输出端连接、输出端口与主控室的输入端口连接；

步骤2：接通电源：先接通检测装置的电源，即先打开与接线端子连接的电源开关，然后打开被检测的高压电流设备的电源开关；

步骤3：检测：由于绝缘保护套的设置，传感器组件的工作不受高压电流产生磁场的影响，可以进行相关的检测并通过连接端子把所检测的信息传输给主控室，主控室再传递相应的指令；

步骤4：关闭电源：检测完毕后，先断开高压电流设备的电源开关，然后再断开与接线端子连接的电源开关。

作为优选，所述传感器组件外壳采用金属外壳结构，所述接线端子上设有接地线口和定位孔，所述接地线口将地线连接到传感器组件的金属外壳上，用于保护传感器组件的线路，所述传感器组件固定在所述定位孔上。

作为优选，所述导电铜排两端的所述固定连接孔、所述连接端子的输入端口和所述传感器组件的电源电流输入端均连接有防爆管，所述防爆管另一端口接地。

作为优选，所述绝缘保护套采用聚四氟乙烯制成，其为立方体结构，所述绝缘保护套与通孔开设方向平行的四个表面到通孔的最短距离均大于50mm，所述通孔的长度大于600mm。

本发明还提供一种使用上述用于特高压电流检测的方法的电路，其特征在于：包括正电源电路、负电源电路、检测电路、信号放大电路和保护电路，

所述正电源电路设在所述导电铜牌与被检测设备的正极的连接端，包括第一集成电路ic1、第一电容c1、第二电容c2、第五电容c5、第六电容c6、第一防雷管d1和第三防雷管d3，所述第一集成电路ic1是78系列的稳压管，所述第一电容c1、第二电容c2、第五电容c5和第六电容c6均为滤波电容，所述第一防雷管d1的型号为sma4750a，其击穿电压27v，所述第三防雷管d3的型号为sma4746a，击穿电压18v，所述第一电容c1、第二电容c2和第一防雷管d1的一端接地，另一端分别与vcc+连接，第一集成电路ic1的输入端口与vcc+连接，输出端口与vdd+连接，所述第五电容c5、第六电容c6和第三防雷管d3的一端接地，另一端分别与vdd+连接；

所述负电源电路设在所述导电铜牌与被检测设备的负极的连接端，包括第二集成电路ic2、第三电容c3、第四电容c4、第七电容c7、第八电容c8、第二防雷管d2和第四防雷管d4，所述第二集成电路ic2是79系列的稳压管，所述第三电容c3、第四电容c4、第七电容c7和第八电容c8均为滤波电容，所述第二防雷管d2的型号为sma4750a，其击穿电压27v，所述第四防雷管d4的型号为sma4746a，击穿电压18v，所述第三电容c3、第四电容c4和第二防雷管d2的一端接地，另一端分别与vcc-连接，第二集成电路ic2的输入端口与vcc-连接，输出端口与vdd-连接，所述第七电容c7、第八电容c8和第四防雷管d4的一端接地，另一端分别与vdd-连接；

所述检测电路包括恒流电路和霍尔检测电路，

所述恒流电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一稳压二极管dz1、第五二极管d5、第一三极管q1，所述第一稳压二极管dz1的输出端与12v电源连接，输入端串接第一电阻r1，所述第一电阻r1的另一端接地，所述第二电阻r2的一端与12v电源连接，另一端与第一三极管q1的集电极连接，所述第五二极管d5的输入端与第一三极管q1的基极连接，输出端与第一稳压二极管dz1的输入端连接，所述第一三极管q1的发射极与霍尔检测电路的输入端连接，所述恒流电路用于给霍尔检测电路供电；

所述霍尔检测电路包括第一霍尔元件h1、第二霍尔元件h2、第三霍尔元件h3、第四霍尔元件h4，通过加法器将四个霍尔元件组成一个整体；

所述信号放大电路包括第三集成电路ic3、加法器电路、调零电路和调幅电路，

所述加法器电路包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9和第十电阻r10，所述第三电阻r3和第四电阻r4的一端分别与第一霍尔元件h1的输出端连接，所述第五电阻r5和第六电阻r6的一端分别与第二霍尔元件h2的输出端连接，所述第七电阻r7和第八电阻r8的一端分别与第三霍尔元件h3的输出端连接，所述第九电阻r9和第十电阻r10的一端分别与第四霍尔元件h4的输出端连接，所述第三电阻r3、第五电阻r5、第七电阻r7和第九电阻r9的另一端与第三集成电路ic3的负极连接，所述第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8和第十电阻r10的另一端与第三集成电路ic3的正极连接，所述加法器电路用于将霍尔检测电路的电信号整合；

所述调零电路包括第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第二稳压二极管dz2、第三稳压二极管dz3和第二变阻器tr2，所述第十一电阻r11的一端与12v电源连接，另一端与第二稳压二极管dz2的输出端连接，第二稳压二极管dz2的输入端接地，第二稳压二极管dz2的输出端依次串接第十二电阻r12、第二变阻器tr2和第十六电阻r16，所述第十五电阻r15的一端与12v电源连接，另一端与第三稳压二极管dz3的输入端连接，第三稳压二极管dz3的输出端接地，第十六电阻r16的另一端与第三稳压二极管dz3的输入端连接，所述第十七电阻r17的一端连接在第二变阻器tr2的变阻片上，另一端与第三集成电路ic3的负极连接；

所述调幅电路包括第十三电阻r13、第十四电阻r14和第一变阻片tr1，所述第十三电阻r13是反馈电阻，所述第三集成电路ic3的正极依次串接第十三电阻r13、第一变阻片tr1和第十四电阻r14，第十四电阻r14的另一端接地，所述第一变阻片tr1的变阻片连接在第三集成电路ic3的输出端口上；

所述保护电路包括第六防雷管d6和第七防雷管d7，所述第六防雷管d6的型号为sma4734a，击穿电压5.6v，所述第七防雷管d7的信号为sma4740a，击穿电压10v，所述第六防雷管d6的一端连接在霍尔检测电路的输入端口，另一端接地，用于对霍尔元件进行保护，所述第七防雷管d7连接在第三集成电路ic3的输出端口上，另一端接地；

所述第三集成电路ic3的输出端口连接第十八电阻r18，第十八电阻r18的另一端连接主控室，用于对输出信号进行保护。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用霍尔效应电流传感器，其能够测试直流、交流和不规则波形，成本低，性价比高；使用高绝缘强度的聚四氟乙烯材料，组成隔离高压部分和传感器部分的护套；传感器采用金属外壳并接地线，在产生高压飞弧时，屏蔽高压，保护电路；在电源、器件和输出端加防护器件，抑制了磁场干扰对电路的损坏。

附图说明

图1为本发明所使用装置的结构示意图；

图2为本发明的工作原理图；

图3为本发明的电路结构图；

其中，1、导电铜排，2、绝缘保护套，3、接线端子，4、传感器组件，101、固定连接孔，201、通孔，301、电源端口，302、输入端口，303、输出端口，304、接地线口，305、定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1—2所示，一种用于特高压电流检测的方法，在该方法中采用了一种用于特高压电流检测的装置，该用于特高压电流检测的装置用于在特高压电流下进行检测，包括导电铜排1、绝缘保护套2、接线端子3和传感器组件4，绝缘保护套2采用聚四氟乙烯制成，其为立方体结构，中心设有通孔201，绝缘保护套2与通孔201开设方向平行的四个表面到通孔201的最短距离均大于50mm，通孔201的长度大于600mm,绝缘保护套2用于将高压部分与传感器组件4绝缘，其可达到3000kv的绝缘效果；导电铜排1穿过通孔201中，用于连接被检测设备的主回路，通过该铜排，可通过0~3000a的电流，而且该铜排上有高电压存在。导电铜排1暴露在绝缘保护套2外的两端分别设有若干个固定连接孔101，导电铜排1两端的固定连接孔101分别与主回路电路的正负极连接形成电回路；接线端子3安装在绝缘保护套2与通孔201开设方向平行的外表面的中部，连接端子3上设有电源端口301、输入端口302、输出端口303、接地线口304和定位孔305，电源端口301与电源连接，输入端口302与传感器组件4的信号输出端连接，用于接收传感器组件4的输出信号，输出端口303与主控室的输入端口连接，用于向主控室传输信号，接地线口304将地线连接到传感器组件4的金属外壳上，用于保护传感器组件4的线路，传感器组件4固定在定位孔305上，使得传感器组件4在工作过程中不发生位置偏移，保证传感器的安全和测试精度。传感器组件4由若干个霍尔传感器401通过加法器连接组成，传感器组件4设有电源电流输入端和信号输出端，电源电流输入端与电源连接，信号输出端用于向连接端子传输信号。此外，导电铜排1两端的固定连接孔101、连接端子的输入端口302和传感器组件4的电源电流输入端均连接有防爆管，防爆管另一端口接地。

本装置在使用过程中，霍尔效应传感器将电路中流过电流产生的磁场收集起来，经放大电路处理成标准的电信号，传输给控制系统主控电路，进行显示或控制。

本检测方法包括如下步骤：

步骤1：布置检测装置：将导电铜排1套在绝缘保护套2的通孔201内，在导电铜排1暴露在绝缘保护套2外的两端设有的固定连接孔101上分别连接高压电流设备的主回路电路的正负极形成电回路；

在绝缘保护套2外表面的中部安装接线端子(2)，将接线端子2上的电源端口301与电源连接、输入端口302与传感器组件的4信号输出端连接、输出端口303与主控室的输入端口连接；

步骤2：接通电源：先接通检测装置的电源，即先打开与接线端子2连接的电源开关，然后打开被检测的高压电流设备的电源开关；

步骤3：检测：由于绝缘保护套2的设置，传感器组件4的工作不受高压电流产生磁场的影响，可以进行相关的检测并通过连接端子2把所检测的信息传输给主控室，主控室再传递相应的指令；

步骤4：关闭电源：检测完毕后，先断开高压电流设备的电源开关，然后再断开与接线端子2连接的电源开关。

如图3所示的电路结构图中，对图中各个电路模块分析如下：

包括正电源电路、负电源电路、检测电路、信号放大电路和保护电路，正电源电路设在导电铜牌1与被检测设备的正极的连接端，由第一集成电路ic1、第一电容c1、第二电容c2、第五电容c5、第六电容c6、第一防雷管d1和第三防雷管d3组成，第一集成电路ic1是78系列的稳压管，第一电容c1、第二电容c2、第五电容c5和第六电容c6均为滤波电容，第一防雷管d1的型号为sma4750a，其击穿电压27v，第三防雷管d3的型号为sma4746a，击穿电压18v，第一电容c1、第二电容c2和第一防雷管d1的一端接地，另一端分别与vcc+连接，第一集成电路ic1的输入端口与vcc+连接，输出端口与vdd+连接，第五电容c5、第六电容c6和第三防雷管d3的一端接地，另一端分别与vdd+连接；

负电源电路设在导电铜牌1与被检测设备的负极的连接端，由第二集成电路ic2、第三电容c3、第四电容c4、第七电容c7、第八电容c8、第二防雷管d2和第四防雷管d4组成，第二集成电路ic2是79系列的稳压管，第三电容c3、第四电容c4、第七电容c7和第八电容c8均为滤波电容，第二防雷管d2的型号为sma4750a，其击穿电压27v，第四防雷管d4的型号为sma4746a，击穿电压18v，第三电容c3、第四电容c4和第二防雷管d2的一端接地，另一端分别与vcc-连接，第二集成电路ic2的输入端口与vcc-连接，输出端口与vdd-连接，第七电容c7、第八电容c8和第四防雷管d4的一端接地，另一端分别与vdd-连接；

检测电路包括恒流电路和霍尔检测电路，

恒流电路由第一电阻r1、第二电阻r2、第一稳压二极管dz1、第五二极管d5、第一三极管q1组成，第一稳压二极管dz1的输出端与12v电源连接，输入端串接第一电阻r1，第一电阻r1的另一端接地，第二电阻r2的一端与12v电源连接，另一端与第一三极管q1的集电极连接，第五二极管d5的输入端与第一三极管q1的基极连接，输出端与第一稳压二极管dz1的输入端连接，第一三极管q1的发射极与霍尔检测电路的输入端连接，恒流电路用于给霍尔检测电路供电；

霍尔检测电路由第一霍尔元件h1、第二霍尔元件h2、第三霍尔元件h3、第四霍尔元件h4组成，通过加法器将四个霍尔元件组成一个整体；

信号放大电路由第三集成电路ic3、加法器电路、调零电路和调幅电路组成，

加法器电路由第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9和第十电阻r10组成，第三电阻r3和第四电阻r4的一端分别与第一霍尔元件h1的输出端连接，第五电阻r5和第六电阻r6的一端分别与第二霍尔元件h2的输出端连接，第七电阻r7和第八电阻r8的一端分别与第三霍尔元件h3的输出端连接，第九电阻r9和第十电阻r10的一端分别与第四霍尔元件h4的输出端连接，第三电阻r3、第五电阻r5、第七电阻r7和第九电阻r9的另一端与第三集成电路ic3的负极连接，第四电阻r4、第六电阻r6、第八电阻r8和第十电阻r10的另一端与第三集成电路ic3的正极连接，加法器电路用于将霍尔检测电路的电信号整合；

调零电路由第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第二稳压二极管dz2、第三稳压二极管dz3和第二变阻器tr2，第十一电阻r11的一端与12v电源连接，另一端与第二稳压二极管dz2的输出端连接，第二稳压二极管dz2的输入端接地，第二稳压二极管dz2的输出端依次串接第十二电阻r12、第二变阻器tr2和第十六电阻r16，第十五电阻r15的一端与12v电源连接，另一端与第三稳压二极管dz3的输入端连接，第三稳压二极管dz3的输出端接地，第十六电阻r16的另一端与第三稳压二极管dz3的输入端连接，第十七电阻r17的一端连接在第二变阻器tr2的变阻片上，另一端与第三集成电路ic3的负极连接；

调幅电路由第十三电阻r13、第十四电阻r14和第一变阻片tr1组成，第十三电阻r13是反馈电阻，第三集成电路ic3的正极依次串接第十三电阻r13、第一变阻片tr1和第十四电阻r14，第十四电阻r14的另一端接地，第一变阻片tr1的变阻片连接在第三集成电路ic3的输出端口上；

保护电路由第六防雷管d6和第七防雷管d7组成，第六防雷管d6的型号为sma4734a，击穿电压5.6v，第七防雷管d7的信号为sma4740a，击穿电压10v，第六防雷管d6的一端连接在霍尔检测电路的输入端口，另一端接地，用于对霍尔元件进行保护，第七防雷管d7连接在第三集成电路ic3的输出端口上，另一端接地；

第三集成电路ic3的输出端口连接第十八电阻r18，第十八电阻r18的另一端连接主控室，用于对输出信号进行保护。

本发明首先解决的使在高电压环境下的绝缘问题，采用聚四氟乙烯材料，将其做成一个绝缘保护套，套在高电压的导电铜排上，然后，将传感器安装在绝缘保护套的外面，将高压部分与传感器隔离开来。聚四氟乙烯的隔离电压强度≥60kv/mm，聚四氟乙烯护套的厚度达到50mm，理论上可达到3000kv的绝缘。一般来说，当电压小于10kv时，空气不导电，电阻无穷大，当电压大于10kv时，空气就会被击穿而导电。在高压状态下，由于空气的电隔离强度无法保证传感器的安全，因此，本装置采用传感器外壳使用金属材料，将金属材料的外壳接地，一旦有高压飞弧接触传感器，电流将会从地线流出；同时，传感器的电路部分安装时远低于金属壳体的边线，防止飞弧对线路板造成损害。由于在高电压和大电流状态下工作，设备主回路的干扰变得又多又强，传感器的故障率极高。本装置针对电路的抗干扰，除在pcb设计上采取抗干扰设计外，还在电源输入端、器件输入端和传感器输出端加防雷管，采用不同防雷管的电压等级，抑制干扰对电源、器件等的影响，在实践中也证明了该方法的可行性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。