一种环网柜电压传感器结构的制作方法

本实用新型涉及到计量取能设备技术领域，具体涉及一种环网柜电压传感器结构。

背景技术：

环网柜需要对高电压信号进行采样用于电压测量、电量的计量和保护。同时对于采得的信号必需后继的信号处理才有意义，这就同时需要用到工作电源。当前解决同时提供采样信号和工作电源的方案有以下几种：一般是采用传统的电磁式电压传感器，但是它有体积大、重量重、存在铁磁谐振等缺点，安装不方便；也有一些是采用单独的电子式电压互感器加外置电源(传统取能pt或者电子式取能pt)的解决办法。然而，采用上述两种方案的取能电源，均存在由于环网柜狭小的空间导致无法安装的问题。

另外，还有一种方案是在电子式取能电压互感器的基础上增加了取样的单元，能解决上述两种方案很多场合无法安装的问题，但是采样信号会随着工作电源接入的负载的波动而波动，采样信号的精度无法保证，对于测量精度有要求的应用场合均不能采用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种环网柜电压传感器结构，能同时提供两路采样信号和工作电源，采样精度高，结构简单、安装紧凑且性能稳定可靠、使用寿命长。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种环网柜电压传感器结构，其关键在于：包括依次连接的输入接线端子、绝缘体、金属腔体，在所述绝缘体内形成有高压腔室，在所述高压腔室内设置有高压电容器，在所述金属腔体内形成有低压腔室，在所述低压腔室内设置有取样取能模组，所述高压电容器的一端与所述输入接线端子连接，另一端与所述取样取能模组相连接；

所述取样取能模组包括取样分压电容组、取能主电容组、取能分压电容组、取样分压互感器、变压器与取能分压互感器，所述取样分压电容组、取能主电容组、取能分压电容组依次连接后连接在所述高压电容器与所述金属腔体之间，所述取样分压互感器的输入绕组连接在所述取样分压电容组的两端，所述取能分压互感器的输入绕组连接在所述取能分压电容组的两端，所述取样分压电容组的第一输出绕组与取能分压电容组的第一输出绕组串联后连接至第一信号输出线，所述取样分压电容组的第二输出绕组与取能分压电容组的第二输出绕组串联后至第二信号输出线，所述变压器的初级线圈的一端连接在所述取样分压电容组与取能主电容组之间，另一端连接在所述取能分压电容组与金属腔体之间，所述变压器的次级线圈连接有工作电源输出线。

进一步的，在所述绝缘体的下部还设置有屏蔽层，且所述金属腔体的上端包覆在该屏蔽层之上。

进一步的，所述金属腔体的底部连接有输出接线端子，所述第一信号输出线、第二信号输出线、工作电源输出线穿设于该输出接线端子内。

进一步的，在所述金属腔体的旁侧形成有接地端子，该接地端子与所述取能分压电容组电连接。

进一步的，所述取样分压互感器的输入绕组与其第一输出绕组的匝数比和所述取能分压器的输入绕组与其第一输出绕组的匝数比一致，所述取样分压互感器的输入绕组与其第二输出绕组的匝数比和所述取能分压器的输入绕组与其第二输出绕组的匝数比一致。

进一步的，在所述变压器的次级线圈与所述工作电源输出线之间还连接有交直流转换电路和过压保护电路。

进一步的，所述取能分压互感器的输入绕组的正向输入端上连接有阻抗匹配电路。

本实用新型的显著效果是：

1.一个产品能同时提供高精度的两路采样信号和足够的工作电源，能够取代现有方案中的两个以上的产品，降低了产品的成本。

2.体积小，结构简单，特别适合于环网柜的电压检测或者计量改造。

3.重量轻，安装方便。无需出动大型的吊装设备，将有效节约安装施工成本与人工。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种环网柜电压传感器结构，包括依次连接的输入接线端子1、绝缘体2、金属腔体6，在所述绝缘体2内形成有高压腔室3，在所述高压腔室3内设置有高压电容器4，在所述金属腔体6内形成有低压腔室7，在所述低压腔室7内设置有能够输出两路采样信号和一路工作电源的取样取能模组9，所述高压电容器4的一端与所述输入接线端子1连接，另一端与所述取样取能模组9相连接；在所述绝缘体2的下部还设置有屏蔽层5，且所述金属腔体6的上端包覆在该屏蔽层5之上，所述金属腔体6的底部连接有输出接线端子10，所述取样取能模组9的输出线与穿设于该输出接线端子10内的两根输出电缆相连接，一根输出工作电源，另一根输出两路电压采样信号，在所述金属腔体6的旁侧形成有接地端子8，该接地端子8与所述取样取能模组9连接。

具体的，绝缘的高压腔室3与金属的低压腔室7粘连在一起。高压腔室3用来安装高压电容器4，高压腔室3安装好高压电容器4以后，在真空条件下进行灌封。低压腔室7用来安装取样取能模组9，低压腔室7安装完取样取能模组9以后在常压下进行灌封。

参见附图2，所述取样取能模组9包括取样分压电容组、取能主电容组、取能分压电容组、取样分压互感器、变压器与取能分压互感器，所述取样分压电容组、取能主电容组、取能分压电容组依次连接后连接在所述高压电容器4与所述金属腔体6之间，所述取样分压互感器的输入绕组连接在所述取样分压电容组的两端，所述取能分压互感器的输入绕组连接在所述取能分压电容组的两端，所述取样分压电容组的第一输出绕组与取能分压电容组的第一输出绕组串联后连接至第一信号输出线，所述取样分压电容组的第二输出绕组与取能分压电容组的第二输出绕组串联后至第二信号输出线，所述变压器的初级线圈的一端连接在所述取样分压电容组与取能主电容组之间，另一端连接在所述取能分压电容组与金属腔体6之间，所述变压器的次级线圈连接有工作电源输出线，所述第一信号输出线、第二信号输出线、工作电源输出线和穿设于输出接线端子10内两根输出电缆对应连接，其中一根为工作电源输出线10a，另一根为两路电压采样信号输出线10b。

优选的，所述高压电容器和取样分压电容组之间的容值比例与所述取能主电容组和取能分压电容组之间的容值比例一致。所述取样分压互感器的输入绕组与其第一输出绕组的匝数比和所述取能分压器的输入绕组与其第一输出绕组的匝数比一致，所述取样分压互感器的输入绕组与其第二输出绕组的匝数比和所述取能分压器的输入绕组与其第二输出绕组的匝数比一致。

具体的，所述高压电容器4采用一个耐压大于10kv电容或由多个所述电容串接而成；所述取样分压电容组采用一组并联的耐压大于400v的低压cbb电容，其容值与所述高压电容器4的容值比例(kc)固定(例如100倍)，误差要求<0.05％；所述的取能主电容组由多个耐压大于400v的低压cbb电容串联而成，其容值与所述高压电容器4的容值比例kqc固定(例如10倍)，误差要求<5％；所述取能分压电容组是一组并联的耐压为大于50v的低压cbb电容，其容值与所述的取能主电容组的容值比例和所述取样分压电容组与高压电容器4的容值比例一致，误差要求<0.05％。所述取样分压互感器、取能分压互感器均采用具有两个输出绕组且两组一二次匝比完全一致的高精度互感器。

优选的，在所述变压器的次级线圈与所述工作电源输出线之间还连接有交直流转换电路和过压保护电路，以输出稳定可靠的直流工作电源。

本例中，所述取能分压互感器的输入绕组的正向输入端上连接有阻抗匹配电路，用于匹配两个分压电容组与互感器之间的差异，来提高输出精度。

本例所述的传感器结构，可以根据不同的应用环境，调整高压腔室3和低压腔室7的具体结构和尺寸，使其适应不同的应用场景。

本实施例所述的环网柜电压传感器结构的原理为：

参见附图2，由于高压电容器4cg和取样分压电容组cc之间的容值比例kc固定，取能主电容组cq和取能分压电容组cqc之间的容值比例kqc固定，且kc＝kqc，而取样分压互感器、取能分压互感器的kt1和kt2是互感器两个绕组的变比，也是固定值。

因此，根据电学知识可知：

取样分压互感器的输入电压为：vcc＝v1/(kc+1)，

取能分压互感器的输入电压为：vcqc＝v2/(kqc+1)，

则，取样分压互感器的第一输出绕组的输出电压为vo1'＝vcc/kt1，取能分压互感器的第一输出绕组的输出电压为vo1”＝vcqc/kt1，

可以推导出第一路采样信号的电压为：

vo1＝vo1'+vo1”＝(vcc+vcqc)/kt1＝(v1+v2)/(kc+1)/kt1＝(v1+v2)/((kc+1)*kt1)，

从上式可以看出，无论v1和v2怎样变化，均有vi＝v1+v2，所以vo1＝vi/((kc+1)*kt1)；

同理，也可以推导出无论v1、v2如何变化，第一路采样信号的电压满足公式vo2＝vi/((kc+1)*kt2)。

综上，本实施例可以根据不同的工作电压，调整两个电容比例kc和kqc的具体取值，来适应不同的工作电压。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。