多個羅氏線圈并聯外積分傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了羅氏線圈并聯外積分傳感器，包括多個羅氏線圈（1）和積分電路（2），所有的羅氏線圈（1）都并聯到一個采樣電阻RJ上，積分電路（2）也并聯到采樣電阻RJ上，所述的羅氏線圈（1）的輸出端口上分別都設置有一個隔離電阻。本發明的有益效果是：本發明能夠采集多個通道電流，再利用匹配的積分電路將多通道電流還原為分流前大電流波形，整個傳感器不使用有源器件，采用無源模擬疊加方法，功耗得到很大的降低；本發明由于采集通道減少三個，其布置簡單、實施成本低，大電流不易產生電暈，其安全性好，精度高。
【專利說明】多個羅氏線圈并聯外積分傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及到電流傳感器，特別是涉及到羅氏線圈并聯外積分傳感器。
【背景技術】
[0002]對電力系統大電流的監測主要采用分流器和Rogowski線圈(羅氏線圈)。其中羅氏線圈是利用電流互感原理進行電流間接測量的裝置，具有低功率輸出、結構簡單、線性良好等優良特性，在許多大電流測量場合下，它都是傳感器件的首選對象。
[0003]由于羅氏線圈傳感器特點突出，應用廣泛，很多學者從不同角度對其作了研究，包括羅氏線圈頻譜特性分析及其影響因素；對于不同功能羅氏線圈仿真計算與試驗研究；分布電容，雜散電感等元器件非理想特性對羅氏線圈整體性能的影響；不同積分方式應用場合與特點；PCB板羅氏線圈特點與工藝；羅氏線圈結構設計原則及元器件的選擇；羅氏線圈在局部放電測量領域的應用；繞制材料對羅氏線圈性能的影響等許多方面，并通過學術論文進行了闡述。文中一般只針對單個羅氏線圈進行分析和研究。對多個羅氏線圈并聯使用，以及并聯后特性等，文獻均并未提及。
[0004]在實際電流監測應用中，羅氏線圈傳感器一般安裝在能夠直接測量大電流的位置。例如桿塔雷電流傳感器安裝在絕緣子接地端，避雷線與桿塔連接點；變電站電流傳感器安裝在絕緣支柱接地端等處；這些傳感器均是單個使用，具有獨立采集通道。而在一些大范圍，多通道，存在分流情況的場合，往往需要設置多個這樣的線圈進行測量，采集。例如測量雷擊桿塔入地電流時，電流通過桿塔基座入地，需要多個羅氏線圈傳感器。
[0005]多通道大電流采集的方法有通道獨立采集法和有源信號疊加法。通道獨立采集法的采集通道數和傳感器數量一致，通道數量多，存儲容量大，成本高；有源信號疊加法通過跟隨器、加法器等有源器件實現信號的模擬疊加，但有源器件數量的增加易導致檢測裝置功耗及故障率的增加，有源器件的特性也會對信號疊加產生很大的影響。為此，很多測量系統在使用羅氏線圈傳感器時，盡量避免多個羅氏線圈共同測量總電流的情況，以規避有源疊加的問題，這就限制了羅氏線圈的安裝位置，提高了安裝難度。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供羅氏線圈并聯外積分傳感器，解決現有多通道電流采集方法中，成本高、功耗大、易出故障的缺陷。
[0007]本發明的目的通過下述技術方案實現:羅氏線圈并聯外積分傳感器，包括多個羅氏線圈和積分電路，所有的羅氏線圈都并聯到一個采樣電阻Rj上，積分電路也并聯到采樣電阻R1上，所述的羅氏線圈的輸出端口上分別都設置有一個隔離電阻。本裝置主要用于采集接地電流，羅氏線圈并聯后連接到匹配的積分電路上，之后即直接連接到檢測系統中，能夠采集多通道電流，再利用匹配的積分電路將多通道電流還原為分流前大電流波形，整個傳感器不使用有源器件，采用無源模擬疊加方法，功耗很小，由于采集通道減少，其布置簡單、實施成本低，大電流不易產生電暈，其安全性好，精度高。隔離電阻用于隔離不同羅氏線圈不同電壓，進行多個線圈輸出電壓的隔離，通過不同電壓作用在采樣電阻R1上實現電壓的疊加，這里與單線圈的積分電路不同，單線圈直接連接到積分電路上，而本發明中的隔離電阻和采樣電阻即實現了多線圈的疊加。
[0008]進一步，上述的積分電路采用RC外積分電路，包括電阻R和電容C，這樣多個傳感器的積分都在外積分處，僅有一點接地，而采用傳統的LR內積分電路會因為多點接地方式產生的地電位抬升或環流。
[0009]進一步，上述的隔離電阻的阻值等于對應羅氏線圈的波阻抗減去采樣電阻R1的阻值，即隔離電阻的阻值加上采樣電阻R1的阻值應該與羅氏線圈的波阻抗一致，保證羅氏線圈中電流合流的準確性。
[0010]本發明的有益效果是:
(1)本發明能夠采集多個通道電流，再利用匹配的積分電路將多通道電流還原為分流前大電流波形，整個傳感器不使用有源器件，采用無源模擬疊加方法，功耗得到很大的降低；
(2)本發明由于采集通道減少三個，其布置簡單、實施成本低，大電流不易產生電暈，其安全性好，精度高；
(3)采用RC外積分電路，這樣多個傳感器的積分都在外積分處，僅有一點接地，避免多點接地方式產生的地電位抬升或環流。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明應用時的結構示意圖；` 圖2為本發明的結構示意圖；
圖3為羅氏線圈和節分電路的電路結構不意圖；
圖4為支柱中電流波形圖；
圖5為羅氏線圈中的電流波形圖；
圖中，1-羅氏線圈，2-積分電路，3-桿塔，4-支柱，5-檢測系統。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明:
【實施例】
如圖1、圖2、圖3所示，羅氏線圈并聯外積分傳感器，包括η個羅氏線圈I和積分電路2，所有的羅氏線圈I都并聯到一個采樣電阻R1上，積分電路2也并聯到采樣電阻R1上，本實施例用于桿塔3接地電流的測量，桿塔3有多根支柱，所以需要多個羅氏線圈1，η個羅氏線圈I分別安裝在桿塔3的支柱4上，對應的羅氏線圈I所在平面垂直于對應的支柱4，且對應的支柱4穿過對應羅氏線圈I的中心，四個羅氏線圈I的輸出端口上分別都設置有一個隔離電阻，即圖3中的Ru~Rta。本裝置主要用于采集接地電流，羅氏線圈I并聯后連接到匹配的積分電路2上，之后即直接連接到檢測系統5中，能夠采集多通道電流，再利用匹配的積分電路2將多通道電流還原為分流前大電流波形，整個傳感器不使用有源器件，采用無源模擬疊加方法，功耗很小，由于采集通道減少，其布置簡單、實施成本低，大電流不易產生電暈，其安全性好，精度高。隔離電阻用于隔離不同羅氏線圈I的不同電壓，進行多個線圈輸出電壓的隔離，通過不同電壓作用在采樣電阻R1上實現電壓的疊加，這里與單線圈的積分電路不同，單線圈直接連接到積分電路上，而本發明中的隔離電阻和采樣電阻即實現了多線圈的疊加。
[0013]進一步，上述的積分電路2采用RC外積分電路，包括電阻R和電容C，這樣多個傳感器的積分都在外積分處，僅有一點接地，而采用傳統的LR內積分電路會因為多點接地方式產生的地電位抬升或環流。
[0014]進一步，上述的隔離電阻的阻值等于對應羅氏線圈I的波阻抗減去采樣電阻％的阻值，即隔離電阻的阻值加上采樣電阻R1的阻值應該與羅氏線圈I的波阻抗一致，保證羅氏線圈I中電流合流的準確性。
[0015]如圖3，#為線圈與置于線圈中間的載流導體之間的互感，分別為線圈的自感、雜散電容，整體傳感器性能計算公式，其上下限頻率，輸出信號與被測電流的關系分別為:
【權利要求】
1.羅氏線圈并聯外積分傳感器，其特征在于:包括多個羅氏線圈(I)和積分電路(2)，所有的羅氏線圈(I)都并聯到一個采樣電阻R1上，積分電路(2)也并聯到采樣電阻R1上，所述的羅氏線圈(I)的輸出端口上分別都設置有一個隔離電阻。
2.根據權利要求1所述的羅氏線圈并聯外積分傳感器，其特征在于，所述的積分電路為RC外積分電路，包括電阻R和電容C。
3.根據權利要求1所述的羅氏線圈并聯外積分傳感器，其特征在于，所述的隔離電阻的阻值等于對應羅氏線圈(I)的波阻抗減去采樣電阻％的阻值。
【文檔編號】G01R19/00GK103777055SQ201310635045
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】陳少卿, 王涵宇, 杜林 , 馬啟瀟, 張榆, 李軍, 劉凡, 羅濤, 李建明 申請人:國家電網公司, 國網四川省電力公司電力科學研究院, 重慶大學