複合型電流互感器及避雷器的在線檢測裝置的製作方法

2023-07-16 21:29:16 1

專利名稱：複合型電流互感器及避雷器的在線檢測裝置的製作方法
技術領域：
複合型電流互感器及避雷器的在線檢測裝置技術領域：
本發明涉及一種電力設備氧化鋅避雷器的在線的檢測技術，特別涉及複合型電流 互感器及其應用在避雷器的在線監測裝置，用於在線監測避雷器的洩露電流(全電流)、阻 性電流、容性電流、雷擊次數和雷擊時間等。
背景技術：
金屬氧化物避雷器(MOA)主要用於限制由線路傳來的雷電過電壓或由操作引起 的內部過電壓，是保證電力系統安全運行的重要保護設備之一。但由於MOA長期承受工頻 電壓、衝擊電壓，再加上各種外部環境等因素的影響而趨於老化，使其絕緣特性遭到破壞， 致使MOA引起熱崩潰，甚至發生爆炸。為確保避雷器正常發揮作用，需要定期檢測避雷器狀 態和雷擊次數檢測。而現有的監測裝置大部分是由電磁式機械計數器和毫安表計組成，由普通的整流 橋和毫安表計來實現對洩露電流的檢測和顯示；通過一個電容和非線性迴路線圈放電來實 現對雷擊次數的計數。該方式對元器件的要求較高，當雷擊時，有可能產生過大的電流把閥 片(或閥門老化)和保護裝置燒毀，導致避雷器無正常接地引起MOA爆炸事故。而且該方 式無法記錄落雷時間、無法實現避雷器絕緣性能的分析。如圖7所示，現在還有一種裝置是利用單一 CT(current transformer，電流互感 器)對避雷器進行洩露電流監測，用單獨的線圈N繞制在零磁通電流傳感器上，配合上述的 機械式雷擊計數器實現對避雷器的監測，但這種裝置只能監測避雷器的工頻信號，能實時 監測避雷器的洩露電流，卻無法實現落雷捕獲、進行落雷時間的記錄和實現MOA突發性故 障監測。以上兩種裝置都存在難以克服的缺點，難以對MOA準確的狀態評估、故障診斷和 落雷情況記錄。綜上，現有的避雷器監測設備亟待解決如下問題1、不能影響MOA現有的接地方式；2、能實時監測並記錄避雷器落雷時間及次數；3、要求能實現避雷器突發性故障的報警；4、可與目前變電站在線監測系統實現無縫連接，可通過監測避雷器的全電流、阻 性電流與容性電流的監測，通過系統進行故障分析、診斷，從而實現智能化控制，提高設備 的可靠性。

發明內容本發明要解決的技術問題之一，在於提供一種複合型電流互感器，採用了複合電 流互感器穿芯取樣方式，可瞬時捕獲雷擊時刻和雷擊次數。本發明要解決的技術問題之二，在於提供一種在線檢測裝置，該裝置接在避雷器 接地迴路中，可實時監測避雷器的全電流、阻性電流、容性電流並記錄避雷器落雷放電時刻 的時間以及放電次數。[0012]本發明要解決的技術問題之一是這樣實現的一種複合型電流互感器，包括一零 磁通電流傳感器，所述零磁通電流傳感器上還設有一高頻傳感器。該複合型電流互感器是將坡莫合金和鐵樣體疊合成一疊合磁芯，再將分別將所述 零磁通電流傳感器的線圈及高頻傳感器的線圈繞制在該疊合磁芯上後進行封裝。所述坡莫合金和鐵樣體之間設有多層屏蔽，該多層屏蔽包括至少由外到內依次設 置的銅和純鐵。所述高頻傳感器與原來零磁通電流傳感器形狀和尺寸均相同。本發明要解決的技術問題之二是這樣實現的一種避雷器的在線檢測裝置，包括 上述任一種複合型電流互感器，還包括一參考電源電流互感器、一信號調理電路、一 A/D轉 換採樣電路、一數位訊號處理器、一可編程邏輯器件，以及一捕獲電路；所述複合型電流互 感器和參考電源電流互感器均連接至信號調理電路；所述信號調理電路、A/D轉換採樣電 路、數位訊號處理器，以及所述可編程邏輯器件順次連接；所述可編程邏輯器件再連接所 述A/D轉換採樣電路；所述複合型電流互感器再通過所述捕獲電路連接所述數位訊號處理
o該在線檢測裝置還包括一與所述數位訊號處理器連接的LED顯示燈。所述可編程邏輯器件採用型號為EPM3128的晶片，該晶片內部編程完成對外擴 RAM、模數轉換晶片的片選邏輯，讀取設備地址碼，分配LED顯示燈的工作模式，以及將採樣 數據緩衝後送到DSP數據總線上。所述數位訊號處理器採用加窗的FIR濾波，最後運用快速傅立葉變換提取洩露電 流信號相對母線的基波相位和基波分量峰值。所述信號調理電路包括依次連接的同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路。該在線檢測裝置還連接一 PC機，該PC機連接至所述述數位訊號處理器。本發明的優點在於1、能實時的記錄雷擊電流及雷擊時刻的時間，並顯示較多的雷擊次數，且具有掉 電後數據信息不會丟失；2、利用純數字電路控制，避免了因器件老化、溫度等因素引起的誤差；3、設備結構簡單，性能可靠且各測量項精確；4、可通過總線和遠程控制器相連，遠程控制器可方便的獲取到避雷器的相關信 息；5、故障自適應識別系統，當避雷器和遠程控制器的通訊總線出現故障時，設備可 自動檢測故障並發出告警信息。

下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的說明。圖1是本發明複合型電流互感器的結構示意圖。圖2是本發明避雷器的在線檢測裝置的原理結構框圖。圖3是本發明信號調理電路中的同相放大器電路的連接示意圖。圖4是本發明信號調理電路中的濾波電路的連接示意圖。圖5是本發明信號調理電路中的電壓跟隨電路連接示意圖。[0034]圖6是本發明捕獲電路的連接示意圖。圖7是現有的一種電流互感器的結構示意圖。
具體實施方式請參閱圖1所示，本發明的複合型CT包括一零磁通電流傳感器，主要利用了零磁通電流傳感器的基礎上，增設了一個與原來零磁通電流傳感器形狀和尺寸均可相同的高頻 傳感器。具體是將坡莫合金和鐵樣體疊合成一疊合磁芯，再將分別將所述零磁通電流傳感 器的線圈W及高頻傳感器的線圈N2繞制在該疊合磁芯上後進行封裝，形成複合型傳感器， 可共同採集避雷器的工頻信號和高頻信號。所述零磁通電流傳感器主要用於監測避雷器的工頻信號，能實時監測避雷器微安 級的洩露電流。所述的高頻傳感器主要用於快速反映雷擊高頻信號，因為當避雷器遭受到 雷擊時，雷電波信號為高頻信號，該信號持續時間往往是微秒級別，此時為了瞬時捕獲雷擊 時刻和雷擊次數，因此要用高頻傳感器。本發明的複合型CT還採用獨特的屏蔽措施，如在所述坡莫合金和鐵樣體之間設 有多層屏蔽，該多層屏蔽包括至少由外到內依次設置的銅和純鐵，對於磁場幹擾，這種多層 屏蔽效果比單層大得多。請參考圖2，是本發明避雷器的在線檢測裝置的原理結構框圖。本發明的避雷器的 在線檢測裝置，包括一複合型電流互感器、一參考電源電流互感器、一信號調理電路、一 A/D 轉換採樣電路、一數位訊號處理器、一可編程邏輯器件、一捕獲電路，以及一 LED顯示燈；所 述複合型電流互感器和參考電源電流互感器均連接至信號調理電路；所述信號調理電路、 A/D轉換採樣電路、數位訊號處理器，以及所述可編程邏輯器件順次連接；所述可編程邏輯 器件再連接所述A/D轉換採樣電路；所述複合型電流互感器再通過所述捕獲電路連接所述 數位訊號處理器；所述數位訊號處理器還與LED顯示燈連接及一 PC機連接。其工作原理是系統採集到經所述複合型CT傳感器和參考電源CT輸出的信號，經 所述信號調理電路調理後進A/D轉換採樣電路採樣，通過數位訊號處理器進行數字濾波， 最後運用快速傅立葉變換提取洩露電流信號相對母線的基波相位和基波分量峰值。所述 可編程邏輯器件採用型號為EPM3128的晶片，該晶片內部編程完成對外擴RAM、模數轉換芯 片的片選邏輯，讀取設備地址碼，分配LED顯示燈的工作模式，以及將採樣數據緩衝後送到 DSP數據總線上。而其中的高頻信號採用所述捕獲電路進行捕獲，系統將記錄雷擊次數及洩 露電流。所述數位訊號處理器採用加窗的FIR濾波，最後運用快速傅立葉變換提取洩露電 流信號相對母線的基波相位和基波分量峰值。所述信號調理電路包括依次連接的同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路。 該同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路均為公知的電路。該同相放大器電路具有較高的輸入阻抗，而且輸入輸出同相對AD採集電路有利。 如圖3所示，是本發明信號調理電路中的同相放大器電路的連接示意圖。信號經過電阻 RA142進入運算放大器0PA2277，由反饋電阻RA122和運放進行同相放大得到信號，在電阻 RA112端輸出。考慮到信號條理的要求和穩定性，本發明的濾波電路採用了二階巴特沃思濾波器，如圖4所示，是本發明信號調理電路中的濾波電路的連接示意圖。信號CH1_IN通過運算 放大器0PA2277的3腳輸入由電容C2和運放的一級端形成濾波，輸出信號CH1_0UT1，CH1_ 0UT1同輸入電阻R5和反饋電阻R1、偏置電容C7已經0PA2277的運放形成二階巴特沃思濾 波器，輸出信號CH1_0UT2。如圖5所示，是本發明信號調理電路中的電壓跟隨電路連接示意圖。信號REF0UT 從運放0PA3350的3腳輸入，2腳與輸出端腳1連接成電壓跟隨，從而得到跟隨信號REFIN。圖6是本發明捕獲電路的連接示意圖。其主要是將採集到的信號通過二極體D9 和D3整流，然後經由運算放大器LM139和基本的電阻、電容構成的電壓比較電路，通過輸入 信號與固定端輸入電壓2. 5V來進行比較，若有信號輸入，輸出端將輸入高電平。若無信號 輸入，則輸出端將保持低電平。從而能得到突發的信號值，由系統主晶片的capture引腳進 行捕獲。綜上，本發明避雷器的在線檢測裝置採用複合型CT和純數字電路，可實現實時記 錄、顯示及存儲功能，能實時捕獲雷擊次數及洩露電流，並將瞬時的雷擊時間精確記錄。
權利要求一種複合型電流互感器，包括一零磁通電流傳感器，其特徵在於所述零磁通電流傳感器上還設有一高頻傳感器。
2.根據權利要求1所述的複合型電流互感器，其特徵在於該複合型電流互感器是將 坡莫合金和鐵樣體疊合成一疊合磁芯，再將分別將所述零磁通電流傳感器的線圈及高頻傳 感器的線圈繞制在該疊合磁芯上後進行封裝。
3.根據權利要求2所述的複合型電流互感器，其特徵在於所述坡莫合金和鐵樣體之 間設有多層屏蔽，該多層屏蔽包括至少由外到內依次設置的銅和純鐵。
4.根據權利要求1所述的複合型電流互感器，其特徵在於所述高頻傳感器與原來零 磁通電流傳感器形狀和尺寸均相同。
5.一種避雷器的在線檢測裝置，其特徵在於包括權利要求1至4任一項所述的複合 型電流互感器，還包括一參考電源電流互感器、一信號調理電路、一 A/D轉換採樣電路、一 數位訊號處理器、一可編程邏輯器件，以及一捕獲電路；所述複合型電流互感器和參考電源電流互感器均連接至信號調理電路；所述信號調理 電路、A/D轉換採樣電路、數位訊號處理器，以及所述可編程邏輯器件順次連接；所述可編 程邏輯器件再連接所述A/D轉換採樣電路；所述複合型電流互感器再通過所述捕獲電路連 接所述數位訊號處理器。
6.根據權利要求5所述的避雷器的在線檢測裝置，其特徵在於該在線檢測裝置還包 括一與所述數位訊號處理器連接的LED顯示燈。
7.根據權利要求6所述的避雷器的在線檢測裝置，其特徵在於所述可編程邏輯器件 採用型號為EPM3128的晶片，該晶片內部編程完成對外擴RAM、模數轉換晶片的片選邏輯， 讀取設備地址碼，分配LED顯示燈的工作模式，以及將採樣數據緩衝後送到DSP數據總線 上。
8.根據權利要求5所述的避雷器的在線檢測裝置，其特徵在於所述數位訊號處理器 採用加窗的FIR濾波，最後運用快速傅立葉變換提取洩露電流信號相對母線的基波相位和 基波分量峰值。
9.根據權利要求5所述的避雷器的在線檢測裝置，其特徵在於所述信號調理電路包 括依次連接的同相放大器電路、濾波電路和電壓跟隨電路。
10.根據權利要求5所述的避雷器的在線檢測裝置，其特徵在於該在線檢測裝置還連 接一 PC機，該PC機連接至所述述數位訊號處理器。
專利摘要本實用新型提供了一種複合型電流互感器，包括一零磁通電流傳感器，所述零磁通電流傳感器上還設有一高頻傳感器，其採用了複合電流互感器穿芯取樣方式可瞬時捕獲雷擊時刻和雷擊次數。配合本實用新型的在線檢測裝置，可實時監測避雷器的全電流、阻性電流、容性電流並記錄避雷器落雷放電時刻的時間以及放電次數。
文檔編號G01R31/02GK201562027SQ200920181459
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者朱忠勇, 鄭賢貞 申請人:福建和盛高科技產業有限公司