一種開啟式故障暫態電流傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及輸電線路故障檢測領域，具體為一種暫態電流傳感器。
【背景技術】
[0002] 輸電線路故障暫態電流行波包含大量的故障信息，是輸電線路故障診斷的基礎。 目前故障電流傳感器普遍采用柔性線圈，其缺點是價格昂貴，并且安裝困難。PCB羅氏線圈 (印刷電路板制羅氏線圈）具有體積小、重量輕、準確度高等優良特性，近年來得到了大量 的應用，但是針對輸電線路故障電流檢測領域，目前還沒有合適的解決方案。
[0003] PCB羅氏線圈在故障電流檢測領域的問題主要集中在如何抗干擾。在實際應用中， 由于處于電力線路上，除鄰相導線外，所在空間可能存在其他干擾磁場。其他干擾源產生的 磁場可分解為與PCB羅氏線圈骨架所在的平面相平行的分量，以及相垂直的分量B z。平行 分量對PCB羅氏線圈的影響與鄰相導線的影響同理，積分下來結果均為0,因此只需考慮垂 直方向的磁場B z的影響，如圖1所示。
[0004] 82與PCB羅氏線圈的每個小線匝所在的截面平行，因而在小線匝中不會產生對應 的感應電動勢，但小線匝在整個線圈骨架上螺旋密繞，形成了一個類似于環形螺線管螺旋 式地沿骨架的環形前進，環繞一周后，形成了一個沿環繞方向的等效大線匝，如圖2所示。
[0005] 由于Bz與大線匝所在的平面垂直，當B z隨時間變化時，穿過大線匝的磁通量隨之 變化并在PCB羅氏線圈內產生感應電動勢ez。雖然大線匝僅有一匝，但大線匝的面積通常 遠大于小線匝的截面積，即使垂直方向的干擾磁場的磁感應強度與待測導體產生的磁感應 強度相近，也會給測量結果帶來顯著的誤差。因此在實際使用中需考慮在PCB羅氏線圈上 添加回線L來避免垂直方向磁場B z的干擾，回線L所處平面平行于PCB羅氏線圈骨架所在 的平面，如圖3所示。
[0006] 如圖4所示，記回線圍成的圓的半徑為R0，大線匝的等效半徑Bz在回線中產 生的感應電動勢為e 0，最終輸出的感應電動勢為W z，則W z等于60與62之和。若R回 等于Rrai，由于回線中電流方向和等效大線匝的電流方向相反，則％與e#小相等，方向相 反，二者相互抵消，e' z為零。
[0007] 但是由于在實際使用中考慮裝置安裝的便利性，需采用雙半圓環合成整個線圈的 結構設計，上述方案的結構不方便設置整個大線匝的回線。
[0008][0009] 文獻"PCB型Rogowski線圈（羅氏線圈）的誤差分析"提出將兩個導線繞向相反 的線圈進行串聯，實現普通空心線圈中的回線功能，同時可以增大線圈輸出電壓，但是線 圈距離越近，自感和雜散電容也就會越大，也會影響到線圈的精度和頻率響應。
[0010][0011] 為了克服上述現有技術中的不足，本實用新型提供了一種開啟式故障暫態電流傳 感器，該開啟式故障暫態電流傳感器安裝方便，采樣精度高，線性度好，抗干擾能力強。
[0012] 基于上述目的，本實用新型提供了一種開啟式故障暫態電流傳感器，其包括：
[0013] 第一半環體，其沿環形延伸的方向具有首端和尾端；所述第一半環體上纏繞有導 線，所述導線從第一半環體的首端按照第一繞線方向纏繞至其尾端后，再從第一半環體的 尾端按照第一繞線方向纏繞回其首端；
[0014] 第二半環體，其沿環形延伸的方向具有首端和尾端，所述第一半環體的首端和第 二半環體的首端拼接，所述第一半環體的尾端和第二半環體的尾端拼接以形成一完整的圓 環；所述第二半環體上纏繞有導線，所述導線從第二半環體的首端按照與第一繞線方向相 反的第二繞線方向纏繞至其尾端后，再從第二半環體的尾端按照第二繞線方向纏繞回其首 端；
[0015] 所述第一半環體和第二半環體上纏繞的導線均具有纏繞的起點端和終點端，兩所 述終點端相互連接，兩所述起點端為輸出端。
[0016] 本實用新型所述的開啟式故障暫態電流傳感器，其通過設置可拼接成整個圓環的 第一半環體和第二半環體作為線圈的骨架，安裝時先開啟圓環，將待測線路套進圓環中孔， 再關閉圓環，從而方便了安裝使用。本技術方案以導線從第一半環體和第二半環體的首端 順繞至尾端（后文簡稱為"順繞"）再從尾端繞回首端（后文簡稱為"回繞"）的方式，將回繞 線圈的等效大線匝替代現有技術中帶回線的羅氏線圈的回線，從而起到與之相同的抵消順 繞線圈的等效大線匝產生的感應電動勢的作用，從而消除了垂直方向干擾磁場的影響。本 實用新型所述的開啟式故障暫態電流傳感器可以是PCB羅氏線圈，且作為一種羅氏線圈， 通常配合積分器使用。
[0017] 進一步地，在本實用新型所述的開啟式故障暫態電流傳感器中，所述第一半環體 和第二半環體上均設有至少兩排外環過孔和至少兩排內環過孔，所述外環過孔靠近第一半 環體和第二半環體的外邊緣設置，所述內環過孔靠近第一半環體和第二半環體的內邊緣設 置，所述導線通過外環過孔和內環過孔纏繞于所述第一半環體和第二半環體上。
[0018] 上述方案中，若本實用新型所述的開啟式故障暫態電流傳感器是PCB羅氏線圈， 則所述第一半環體和第二半環體為印刷電路板，所述過孔本身是導體，過孔與過孔之間的 印刷線路代替所述導線共同構成線匝。
[0019] 更進一步地，在上述開啟式故障暫態電流傳感器中，所述每一排外環過孔和每一 排內環過孔的各過孔在所述圓環的周向方向上均布。
[0020] 更進一步地，在上述開啟式故障暫態電流傳感器中，所述外環過孔包括設置為第M 排外環過孔和第N排外環過孔的兩排外環過孔，所述內環過孔包括三排；所述導線在從首 端纏繞到尾端的路徑上通過第M排外環過孔和內環過孔，所述導線在從尾端纏繞回首端的 路徑上通過第N排外環過孔和內環過孔。
[0021] 更進一步地，在上述開啟式故障暫態電流傳感器中，所述第N排外環過孔在所述 圓環的徑向方向上設于第M排外環過孔的外側。
[0022] 更進一步地，在上述開啟式故障暫態電流傳感器中，所述三排內環過孔包括在所 述圓環的徑向方向上從內向外依次設置的第A排內環過孔、第B排內環過孔和第C排內環 過孔；所述導線在從首端纏繞到尾端的路徑上將第M排外環過孔與第A排內環過孔、第C排 內環過孔和第B排內環過孔依次循環連接，所述導線在從尾端纏繞回首端的路徑上將第N 排外環過孔與第C排內環過孔、第A排內環過孔和第B排內環過孔依次循環連接。
[0023] 上述方案增大了過孔排列分布空間，降低了加工難度，同時也巧妙地保證了順繞 線圈和回繞線圈結構的等效大線匝半徑的一致性，做到了對干擾磁場產生的電動勢的嚴格 抵消，保證了良好的抗干擾能力。
[0024] 更進一步地，在上述開啟式故障暫態電流傳感器中，所述每一排外環過孔中外環 過孔的數量設置為58個，每一排內環過孔中的內環過孔數量設置為39個。
[0025] 本實用新型所述的開啟式故障暫態電流傳感器，具有下述有益效果：
[0026] 1)由于其第一半環體和第二半環體可開啟和閉合，安裝時，先開啟圓環，將待測線 路套進圓環中孔，再關閉圓環，使得安裝非常方便；
[0027] 2)由于順繞線圈和回繞線圈結構的等效大線匝半徑的一致性，做到了對干擾磁場 產生的電動勢的嚴格抵消，保證了良好的抗干擾能力；
[0028] 3)當采用PCB羅氏線圈時，具有更高的采樣精度和更好的線性度。
【附圖說明】
[0029] 圖1為現有的羅氏線圈在一種實施方式下的結構示意圖。
[0030] 圖2為圖1的等效大線西不意圖。
[0031] 圖3為現有的帶回線的羅氏線圈在一種實施方式下的結構示意圖。
[0032] 圖4為圖3的等效大線匝示意圖。
[0033] 圖5為本實用新型所述的開啟式故障暫態電流傳感器在一種實施方式下的結構 示意圖。
[0034] 圖6為本實用新型在一種實施方式下的第一半環體上過孔所在位置示意圖。
[0035] 圖7為圖5的等效大線匝示意圖。
[0036] 圖8為本實施例的線性度測試方案結構示意圖。
[0037] 圖9為本實施例的線性度測試方案下的一種輸入輸出波形圖。
[0038] 圖10為本實施例的線性度測試方案下等效輸入0-12000A的輸出曲線圖。
[0039] 圖11為本實施例的鄰相導線干擾測試方案結構示意圖