以霍尔传感器为构架对特高压直流避雷器状态检测的装置的制造方法_3

文档序号:9430893阅读:来源:国知局
,所述第一三极管81的集电极电连接于所述输入电源83的正接口 830,所述第二三极管82的集电极连接于所述输入电源83的负接口 831,所述功率放大器8的输出端分成两路,一路连接于所述第一三极管81的基极,另一路连接于所述第二三级管的基极,所述第一三极管81的放大级分成两路,一路连接于所述第二线圈绕组711的输入端,另一路连接于所述第二三极管82的放大级,所述电路采集模块9包括一端连接于所述第二线圈绕组711输出端的测量电阻Rl以及用于测量该测量电阻内电流数值的电流表A,所述测量电阻Rl的另一端接地。当避雷器漏电电流的直流信号经过第一线圈绕组后在磁芯中产生的磁场被聚集到两所述霍尔电路模块上,由于该两所述霍尔电路模块的位置不同,因而产生不相等的霍尔电压,两所述霍尔电路模块经由电路并联连接按照并联电容的等效电路合成后,两所述霍尔电路模块产生的电压信号的输出值为两霍尔电路模块输出值的算术平均值,该电压信号的输出值经功率放大器导通作用使得第二线圈绕组上产生反向补偿电流,补偿电流产生的磁通与避雷器漏电电流所产生的磁通方向相反,当二者实现磁平衡后,磁芯磁通为零,第二线圈绕组上补偿电流再经过电路采集模块的测试后,即得出避雷器泄露电流的直流信号值,因而本发明一方面是采用非接触式对避雷器漏电流进行采集,从而可以保证采集单元能够在复杂电磁场中进行有效和稳定地运行,不仅耐压能力得到很大地提升,而且能够在过电压下具有较强自恢复和自适应能力。本发明另一方面是有设置两个霍尔电路模块,这样的话这该两个霍尔电路模块内的霍尔元件均可接成二种输出形式,一种是传感器的输出是二个单霍尔输出的算术平均值形式,该种方法适用于闭环霍尔电流传感器模式,其能大幅度降低了传感器的非线性度和位置误差,提高了传感器的抗干扰能力与量程范围。另一种是两个霍尔配合一定的元器件组成的传感器,其输出是差分形式。该种双霍尔电流传感器方案能够从信号源头上抑制温度漂移和共模干扰,改善了电流传感器的稳定性和线性度,且具有自补偿和线性校正的特征,可以对微安数量级的微弱电路信号进行在线采集,并且可通过中央监控装置随时监控直流避雷器中漏电流、谐波以及静电等的变化,可以有效防止避雷设备电信或电气及电子机台等设备因接地电阻值过高,影响雷击的接地效果,有效地杜绝造成建筑物及人畜的损坏及伤亡,并且有利于延长避雷器的使用寿命。本实施例还利用双霍尔元件为核心敏感元件用于隔离检测电流的模块化产品,由于霍尔元件本身能够产生霍尔效应,因而它的工作原理是采用磁平衡式原理,即当电流流过一根长的直导线时,在导线周围产生磁场,磁场的大小与流过导线的电流大小成正比,这一磁场可以通过霍尔元件来聚集,然后用双霍尔元件进行检测,由于磁场的变化与双霍尔元件的输出电压信号有良好的线形关系,因此可利用双霍尔元件测得的输出信号,直接反应出导线中的电流大小,并且双霍尔元件的优势在于它的准确度更高,响应更快,温漂小,特别是在复杂电场环境下,双霍尔元件具有较强的抗磁化和抗极化的特性,因而可以实现交流、直流、脉冲信号等的精确和稳定测量。
[0040]参照图1、图2、图3、图4和图5。所述电桥73包括两并联设置的电阻对730和电阻对731,该电阻对730和电阻对731的一侧的接点连接于一霍尔电路模块72中霍尔元件720与调整电阻722中间的接线处,该电阻对730和电阻对731的另一侧的接点连接于另一霍尔电路模块72中霍尔元件720与调整电阻722中间的接线处,电阻对730和电阻对731各包括两个串联设置的电阻733,并且电阻对730中两串联设置的电阻733接线的中间与另一电阻对731中两串联设置的电阻733接线的中间电连接。
[0041]参照图1、图2、图3、图4和图6。所述环形壳体70包括一屏蔽壳体701以及设置于该屏蔽壳体701外侧的绝缘壳体702,所述磁芯71包括两个对称设置的弧形芯块714以及一固定管715,两弧形芯块714各以一端相互抵接,并且在该抵接位置的两侧通过所述固定管715套上,所述弧形芯块714为纳米非晶材料制成的弧形芯块714,所述固定管715为纳米非晶材料固定管715。电流传感器由纳米非晶材料、双霍尔元件、纳米非晶材料固定管和屏蔽外壳构成。为了方便安装,我们将纳米非晶材料做成HALF结构。在纳米非晶材料安装完毕之后使用固定管固定,以保证传感器在工作时该材料能够较好的对接。本发明在选择磁性材料时,充分考虑到了大电流冲击的问题。所以我们选择纳米非晶和非晶软磁作为电流传感器的磁芯材料。非晶软磁和纳米非晶材料具有很好的恢复能力,在承受瞬间的大电流冲击之后,可以很好的恢复。
[0042]参照图1、图2、图3、图4和图5。所述磁芯71的开口处形成有一气隙718,两所述霍尔电路模块72平行间隔布置于该气隙内,所述固定管715所占据的体积为所述容置空间700体积的四分之一,位于所述固定管715 —侧的弧形芯块714中未套上固定管715的部分所占据的体积为所述容置空间700体积的三分之一,位于所述固定管715另一侧的弧形芯块714中未套上固定管715的部分所占据的体积为所述容置空间700体积的三分之一,所述第二线圈绕组711包括上第二线圈绕部以及下第二线圈绕部,所述上第二线圈绕部绕设于位于所述固定管715 —侧的弧形芯块714中未套上固定管715的部分,所述下第二线圈绕部绕设于位于所述固定管715另一侧的弧形芯块714中未套上固定管715的部分,所述上第二线圈绕部和下第二线圈绕部相互电连接,所述第一线圈绕组710绕设于所述固定管715的外侧。
[0043]参照图1、图2、图3、图4和图6。所述避雷器电流的引出导线上加装有惰性气体二极管以及TVS 二极管,该TVS 二极管反向串联接地。本实施例在所有引入导线、引出导线和其他有必要的部分均可选择加装惰性气体二极管和TVS 二极管防止大电流破坏电路系统。由于TVS 二极管启动时间快,但是放电持续能力较差;而惰性气体二极管的启动时间慢,放电持续能力强。所以两者同时使用能够很好的解决电路保护问题。
[0044]参照图1、图2、图3、图4和图5。所述磁芯71上加载有交流信号。通过在磁芯71上加载上交流信号之后,磁芯71的磁通密度将在正向和反向来回充磁和退磁,在这个过程会打断外部电磁场对磁性材料的磁极化过程。所以可以很好的避免磁性材料的磁极化。有利于提高本发明的检测精度和使用寿命。
[0045]参照图1、图2、图3、图4和图5。所述环形壳体70套设在避雷器的地线16上并且其包括可相互拆卸的左半壳体705以及右半壳体706。
[0046]参照图1、图2、图3、图4和图6。当避雷器漏电电流的直流信号经过第一线圈绕组后在磁芯中产生的磁场被聚集到双霍尔元件上,双霍尔感应到这部分磁通密度之后将产生电压,双霍尔元件产生的电压信号经运算放大器的放大作用来完成对输入电源的放电控制,使得输入电源的正接口向第二线圈绕组上输出反向补偿电流,补偿电流产生的磁通与避雷器漏电电流所产生的磁通方向相反,通过运算放大器对反向补偿电流的控制,使磁芯中的磁通密度始终为定值,此时第二线圈绕组上补偿电流再经过测量电阻Rl的后输入到地面,通过电流表对测量电阻Rl内流通的电流数值,并根据该电流数值进行比例运算即得出避雷器泄露电流的直流信号值,以上检测过程不仅电路结构简单、制备成本低,而且检测准确性高、能够保证信号检测精度。
[0047]另外,由于复杂的电磁场除了会对磁芯造成磁极化的影响外,还可能影响电子电路的稳定工作。所以本发明还会从布线方式,结构设计和外壳处理方面实现电磁隔离,去耦滤波等功能,从而使系统能够长时间稳定运行。通过设置屏蔽壳体和绝缘壳体,有利于减少了磁芯的漏磁量,相应提高测量精度,同时也可有效屏蔽周边电磁场的干扰,减少测量误差。
[0048]参照图1、图2、图3、图4和图5。本实施例对应的特高压直流避雷器泄露电流的在线侦测方法,包括以下步骤:
a、判断是否对电流进行信号采集,当避雷器电流高于预先设定的阈值时,TVS 二极管可以迅速启动进行释放电流,之后惰性气体二极管进行启动,持续释放电流。
[0049]b、对电流进行信号采集,当避雷器漏电电流的直流信号经过第一线圈绕组710后在磁芯71中产生的磁场被聚集到双霍尔元件720上,由于该两所述霍尔元件720的位置不同,因而产生不相等的霍尔电压,两所述霍尔电路模块72经由电路并联连接按照并联电容的等效电路合成后,两所述霍尔电路模块72产生的电压信号的输出值为两霍尔电路模块72输出值的算术平均值,双霍尔元件720产生的电压信号经运算放大器80的放大作用来完成对输入电源83的放电控制,使得输入电源83的正接口 830向第二线圈绕组711上输出反向补偿电流,补偿电流产生的磁通与避雷器漏电电流所产生的磁通方向相反,通过运算放大器80对反向补偿电流的控制,使磁芯71中的磁通密度始终为定值,此时第二线圈绕组711上补偿电流再经过测量电阻Rl的后输入到地面,通过电流表A对测量电阻Rl内流通的电流数值,并根据该电流数值进行比例运算即得出避雷器泄露电流的直流信号值,从而进入下一个步骤。
[0050]C、将采集的信号进行处理后形成电流值数据输出。
[0051 ] d、将获得的电流数据通过无线传输至中央监控装置内进行汇总,数据处理单元11经过数据运算处理之后,通过公网信号发射单
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