一種寬頻帶電流互感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型一種寬頻帶電流互感器，涉及電力系統測量領域。
【背景技術】
[0002]隨著電力系統數字化、智能化的發展，越來越多的電力電子裝置得到大量運用，從而導致電網中的諧波成分越來越復雜，嚴重影響了電力系統運行的穩定性和可靠性。然而，目前廣泛使用的電流互感器測量頻帶范圍比較窄，大多以測量基波為主，難以滿足如今諧波成分、種類越來越多的電力系統對測量設備準確度和可靠性的要求，制約了電流互感器在電力系統測量方面的應用和發展。因而，對電流互感器的測量頻帶范圍提出了更高的要求。
[0003]此外，目前掛網運行的電流互感器大多采用LPCT線圈作為測量和計量用傳感器，其存在測量不準確、受溫度和電磁干擾影響較大等不足，特別是系統出現短路故障或雷電沖擊產生高頻大電流信號的情況下，無法準確反映暫態電流信號；低壓側采集傳輸單元大多采用模擬積分器，然而由于其內部含有電阻、電容等模擬元件。因而易受環境變化、電磁干擾、濕度變化等因素的影響，致使電流互感器無法長期穩定運行。
【發明內容】
[0004]為解決以上問題，本實用新型提供了一種結構簡單、易于制作、可靠性好、測量精度高、頻帶響應寬的寬頻帶電流互感器。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:
[0006]—種寬頻帶電流互感器，包括高壓側傳感單元、低壓側采集傳輸單元、高壓殼體、高壓側傳感單元為窄帶型空心線圈，窄帶型空心線圈置于高壓殼體中，窄帶型空心線圈通過光纖與位于底座中的低壓側采集傳輸單元連接。
[0007]所述窄帶型空心線圈通過四塊窄帶PCB板連接而成的矩形空心線圈。
[0008]每一塊窄帶PCB板包括分布間隔與繞線長度相等、繞線方向相反的上、下兩個繞組。
[0009]所述低壓側采集傳輸單元包括依次連接的信號處理模塊、A/D轉換模塊、CPU微處理器、光/電轉換模塊。
[0010]所述信號處理模塊由濾波電路、電壓跟隨電路、ADE7753數字積分芯片構成，CPU微處理器采用低功耗、響應速度快的AT89S51單片機;窄帶型空心線圈輸出的電壓信號經濾波電路濾除諧波，使信號變得更加平滑;然后經一個電壓跟隨電路，有效減弱后面電路對輸出信號的影響，最后經ADE7753數字積分芯片處理后輸出給A/D轉換模塊。
[0011]該電流互感器內部填充絕緣良好的SF6氣體，中間加筑套筒，外面包覆絕緣子。可有效減少外部環境的電磁干擾，提高電流互感器自身的絕緣性能。
[0012]本實用新型一種寬頻帶電流互感器，技術效果如下:
[0013]I)、高壓側傳感單元采用窄帶型空心線圈，其測量頻帶范圍可達到20kHz，可實現寬頻帶范圍的信號測量。
[0014]2)、窄帶型空心線圈采用印刷電路板技術制作而成，保證了線圈繞線的均勻性，避免了由手工繞線而造成的繞線匝數不均勻、易受導線偏心影響等問題。能夠在最大程度上消除因導線位置、形狀、鄰相電流產生的電磁干擾等因素對測量精度的影響。
[0015]3)、該實用新型測量和控制部分供電電源為5V直流電源，由低壓側采集傳輸單元直接提供。
[0016]4)、數字積分模塊由ADE7753數字積分芯片來實現。該芯片內部含有可編程放大器，能夠實現寬頻帶范圍的電流測量，且一定程度上解決了模擬積分器存在的電路復雜、測量準確的低等不足，提高了測量的準確度和可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型電流互感器的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型電流互感器的窄帶型空心線圈PCB板連接示意圖；
[0019]圖3為本實用新型電流互感器的信號處理模塊電路圖；
[0020]圖4為本實用新型電流互感器的低壓側采集傳輸單元模塊連接圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，一種寬頻帶電流互感器，由一次導桿1、高壓側傳感單元2、高壓殼體3、絕緣子4、套筒5、SF6氣體6、接地螺桿7、低壓側采集傳輸單元8、底座9等部分構成。所述高壓側傳感單元2是由四塊窄帶PCB板連接而成的窄帶型空心線圈，采用PCB印刷技術有效避免了因繞線匝數不均勻帶來的測量誤差。窄帶型空心線圈放置于高壓殼體3內，一次導桿I穿過窄帶型空心線圈，提高了其抗干擾能力。高壓側傳感單元2與低壓側采集傳輸單元8通過光纖10進行數據傳輸，最大程度上提高了數據傳輸速率和準確率。低壓側采集傳輸單元8置于鋁合金的底座9內部，可有效的減小高壓側帶來的電磁干擾問題，提高了數據采集的穩定性和電流互感器整體的抗干擾能力。
[0022]如圖2所示，高壓側傳感單元2采用的由四塊窄帶PCB板連接而成的窄帶型空心線圈，每一塊PCB板包含分布間隔與繞線長度相等，但繞線方向相反的上、下兩個繞組。將多條PCB板的上、下繞組首尾相連，形成總體的上繞組a和總體的下繞組b，上、下兩個總體的繞組反向串聯從而構成窄帶型空心線圈。這種方法不僅節省占空面積，也給整個電流互感器造價節約了成本。
[0023]所使用的窄帶型空心線圈的基本參數為:等效內直徑Im;印刷電路板厚度2.8mm;單匝繞線高度18mm；匝數:1200;線圈重量280g ；互感系數4.2 X 10—7H；自感系數5 X 10—4H;內阻48Ω ;測量頻帶范圍可達到20kHz。
[0024]如圖2所示，高壓側傳感單元2采用的窄帶型空心線圈上、下繞組對稱排布，然而繞行方向相反，將上、下兩繞組反向連接構成“回線”，在保證準確測量一次導桿I電流的同時，可有效消除外部環境中的電磁場干擾。
[0025]如圖4所示，高壓側傳感單元2中空心線圈輸出的信號經由光纖10輸出至低壓側采集傳輸單元8，低壓側采集傳輸單元8由信號處理模塊、A/D轉換模塊、CPU微處理器、光/電轉換模塊依次連接而成。所述CPU微處理器采用AT89S51單片機，提高了響應速度，減小了功耗。光/電轉換模塊采用NT-1400-2電/光變換器，輸出數據通過光纖10傳輸給后續合并單元或者其他數據接收裝置，提高了數據傳輸速率和精度。
[0026]如圖3所示，所述信號處理模塊由濾波電路、電壓跟隨電路、ADE7753數字積分芯片構成。窄帶型空心線圈輸出的電壓信號首先經由濾波電路來濾除諧波，使信號變得更加平滑，然后經一個電壓跟隨器電路，可有效減弱后面電路對輸出信號的影響，后經ADE7753數字積分芯片處后輸出給A/D轉換模塊。所述濾波電路由圖3中的Rl、R2、R3、R4、Cl、C2、C3、C4組成，所述電壓跟隨器由運算放大電路組成。圖3中晶體Yl與電容C7、C8構成晶振電路，為ADE7753時鐘電路及各種波形電路提供信號源。
[0027]本實用新型一種寬頻帶電流互感器，高壓側傳感單元2采用窄帶型空心線圈，可有效的測量寬頻帶范圍的信號;低壓側采集傳輸單元8采用自帶可編程邏輯器件的ADE7753數字積分芯片，實現了對窄帶型空心線圈輸出信號的寬范圍測量，同時通過提高了測量的準確度和穩定性;最終可實現0.2S級測量精度。該電流互感器其測量頻帶范圍可達到20kHz，可實現寬頻帶范圍的信號測量。
【主權項】
1.一種寬頻帶電流互感器，包括高壓側傳感單元(2)、低壓側采集傳輸單元(8)、高壓殼體(3)、其特征在于，高壓側傳感單元(2)為窄帶型空心線圈，窄帶型空心線圈置于高壓殼體(3)中，窄帶型空心線圈通過光纖(10)與位于底座(9)中的低壓側采集傳輸單元(8)連接。2.根據權利要求1所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，所述窄帶型空心線圈通過四塊窄帶PCB板連接而成的矩形空心線圈。3.根據權利要求2所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，每一塊窄帶PCB板包括分布間隔與繞線長度相等、繞線方向相反的上、下兩個繞組;將多條PCB板的上、下繞組首尾相連，形成總體的上繞組(a)和總體的下繞組(b)。4.根據權利要求1所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，所述低壓側采集傳輸單元(8)包括依次連接的信號處理模塊、A/D轉換模塊、CPU微處理器、光/電轉換模塊。5.根據權利要求4所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，所述信號處理模塊由濾波電路、電壓跟隨電路、ADE7753數字積分芯片構成，CPU微處理器采用低功耗、響應速度快的AT89S51單片機;窄帶型空心線圈輸出的電壓信號經濾波電路濾除諧波，使信號變得更加平滑;然后經一個電壓跟隨電路，有效減弱后面電路對輸出信號的影響，最后經ADE7753數字積分芯片處理后輸出給A/D轉換模塊。6.根據權利要求1所述一種寬頻帶電流互感器，其特征在于，該電流互感器內部填充絕緣良好的SF6氣體(6)，中間加筑套筒(5 )，外面包覆絕緣子(4)。
【專利摘要】一種寬頻帶電流互感器，包括高壓側傳感單元、低壓側采集傳輸單元、高壓殼體、高壓側傳感單元為窄帶型空心線圈，窄帶型空心線圈置于高壓殼體中，窄帶型空心線圈通過光纖與位于底座中的低壓側采集傳輸單元連接。本實用新型一種寬頻帶電流互感器，結構簡單、易于制作、可靠性好、測量精度高、頻帶響應寬。
【IPC分類】H01F38/30, H01F27/28, G01R19/25
【公開號】CN205335063
【申請號】CN201620112188
【發明人】李振華, 于潔
【申請人】三峽大學
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年2月3日