一種電子式互感器的製作方法
2023-04-26 21:53:01 2
專利名稱：一種電子式互感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種互感器，尤其涉及一種基於羅氏(Rogowski )線圈的電子式互感器。
背景技術：
互感器是按比例變換電壓或電流的設備。互感器將輸入的高電壓或大電流變換為標準低電壓(100V)或標準低電流(5A或1A)，以便實現測量、設備保護，以及自動化控制等功能。互感器也可以用來隔開高電壓系統，以保護人身和設備安全。由於供電系統的電壓電流相差懸殊(電流可以從幾安到幾萬安)，因此，對互感器的要求也相對很高，需要互感器經受大電流大電壓，需要互感器具有良好的測量準確度，也需要互感器非常安全，能對異常情況作出準確的測量、判斷，並提供準確的信息使得系統實現保護和預警。目前已經出現的互感器主要有三類電磁式、電子式、光電式。電磁式互感器的被測信號與二次線圈之間通過鐵芯耦合，絕緣結構複雜，其造價隨電壓等級呈指數關係上升。電磁式互感器由於使用了鐵芯，不可避免地存在磁飽和及鐵磁諧振等問題。電磁式電流互感器二次迴路不能開路，低壓側存在開路危險。電網正常運行時電流互感器流過的電流不大，但短路電流一般很大，而且隨著電網容量的增加，短路電流越來越大。電磁式電流互感器因存在磁飽和問題，難以實現大範圍測量，同一互感器很難同時滿足測量和繼電保護的需要。電磁式互感器傳送的是模擬信號，電站中的測量、控制和繼電保護傳統上都是通過同軸電纜將電氣傳感器測量的電信號傳輸到控制室。當多個不同的裝置需要同一個互感器的信號時，就需要進行複雜的二次接線，這種傳統的結構不可避免地會受到電磁場的幹擾。電子式互感器和光電式互感器屬於比較新型的互感器，在原理上與傳統互感器有著本質的區別，一般不用鐵芯做磁耦合，因此消除了磁飽和及鐵磁諧振現象，從而使互感器運行暫態響應好、穩定性好，保證了系統運行的高可靠性。其絕緣結構大大簡化，電壓等級越高其性價比優勢越明顯。其中的光電式互感器用光纜而不是電纜作為信號傳輸工具，實現了高低壓的徹底隔離，不存在電壓互感器二次迴路短路或電流互感器二次迴路開路給設備和人身造成的危害，安全性和可靠性大大提高。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於克服傳統電磁式互感器所存在的不足，提供一種基於羅氏線圈的電子式互感器，該互感器具有良好的暫態響應性和穩定性，且結構簡單，測量精度高。本實用新型的電子式互感器包括與主迴路耦合連接的羅氏線圈，與羅氏線圈電連接的高壓側電路，與高壓側電路信號連接的低壓側電路，以及為高壓側電路和低壓側電路提供電源的供電電路；所述高壓側電路包括順次連接的積分電路、A/D轉換電路和主控 CPU ；積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；主控CPU與所述低壓側電路信號連接。[0007]優選地，所述低壓側電路包括順次連接的FPGA電路、DSP電路、嵌入式網絡模塊和數字輸出口 ；FPGA電路與所述主控CPU信號連接。優選地，所述供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、 穩壓電路；所述羅氏線圈與所述主迴路耦合連接；穩壓電路分別與所述高壓側電路、低壓側電路連接，提供其所需電能。進一步地，所述供電電路還包括與所述穩壓電路連接的蓄電池，從而可將多餘的電能通過蓄電池存儲起來。進一步地，所述供電電路還包括非線性反饋電路，其輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，輸出端與所述衰減電路的控制端連接。根據濾波電路輸出的信號大小對衰減模塊進行自動控制，使之衰減倍率合適。相比傳統的電磁式互感器，本實用新型的電子式互感器具有以下優點動態範圍大，測量精度高，頻率響應範圍寬，可同時滿足測量和繼電保護的需要；可以測出高壓電力線上的諧波，以便進行電網電流暫態、高頻大電流與直流的測量；數據傳輸抗幹擾能力強，可以很方便地進行數據通信，可以將互感器以及需要取用互感器信號的裝置構成一個現場總線網絡，從而實現數據共享；由於其固有的抗電磁幹擾性能， 在惡劣的電站環境中更是顯示出了無與倫比的優越性；同時，用電纜進行信號傳輸，簡單、 經濟。
圖1為本實用新型的電子式互感器結構及原理示意圖；圖2為羅氏線圈的原理示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的技術方案進行詳細說明本實用新型的電子式互感器，如圖1所示，包括Rogowski線圈、高壓側電路、低壓側電路和供電電路四部分；待測量主迴路穿過羅氏線圈；高壓側電路包括順次連接的積分電路、A/D轉換電路和主控CPU，積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；低壓側電路包括順次連接的FPGA電路、DSP電路、嵌入式網絡模塊和數字輸出口，FPGA電路與主控CPU通過電纜信號連接；供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、穩壓電路，羅氏線圈與所述主迴路耦合連接，穩壓電路分別與所述高壓側電路、低壓側電路連接， 提供其所需電能；供電電路還包括與穩壓電路連接的蓄電池，以及非線性反饋電路。非線性反饋電路的輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，輸出端與所述衰減電路的控制端連接。羅氏線圈是電流互感器中最常用的傳感單元。它是將導線均勻密繞在環形等截面非磁性骨架上而形成的空心電感線圈，如圖2所示，其輸出電壓e正比於被測電流的變化率，如下式式中M為線圈的互感；i為被測電流。[0021]積分電路通過對羅氏線圈輸出電壓e(t)的積分，可以還原出被測電流信號，其原理如下式所示
權利要求1.一種電子式互感器，包括與主迴路耦合連接的羅氏線圈，與羅氏線圈電連接的高壓側電路，與高壓側電路信號連接的低壓側電路，以及為高壓側電路和低壓側電路提供電源的供電電路；其特徵在於，所述高壓側電路包括順次連接的積分電路、A/D轉換電路和主控CPU ；積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；主控CPU與所述低壓側電路信號連接。
2.如權利要求1所述電子式互感器，其特徵在於，所述低壓側電路包括順次連接的 FPGA電路、DSP電路、嵌入式網絡模塊和數字輸出口 ；FPGA電路與所述主控CPU信號連接。
3.如權利要求1所述電子式互感器，其特徵在於，所述供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、穩壓電路；所述羅氏線圈與所述主迴路耦合連接；穩壓電路分別與所述高壓側電路、低壓側電路連接，提供其所需電能。
4.如權利要求3所述電子式互感器，其特徵在於，所述供電電路還包括與所述穩壓電路連接的蓄電池。
5.如權利要求3所述電子式互感器，其特徵在於，所述供電電路還包括非線性反饋電路，其輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，輸出端與所述衰減電路的控制端連接。
6.如權利要求1所述電子式互感器，其特徵在於，主控CPU與低壓側電路通過電纜信號連接。
7.如權利要求1所述電子式互感器，其特徵在於，所述電子式互感器整體安裝於一電磁屏蔽外殼內。
8.如權利要求1所述電子式互感器，其特徵在於，所述A/D轉換電路包括逐次逼近型高速A/D轉換晶片。
專利摘要本實用新型公開了一種電子式互感器。該電子式互感器包括與主迴路耦合連接的羅氏線圈，與羅氏線圈電連接的高壓側電路，與高壓側電路信號連接的低壓側電路，以及為高壓側電路和低壓側電路提供電源的供電電路；高壓側電路包括順次連接的積分電路、A/D轉換電路和主控CPU；積分電路的輸入端與所述羅氏線圈連接；主控CPU與所述低壓側電路信號連接。進一步地，本實用新型的供電電路包括順次連接的羅氏線圈、衰減模塊、整流電路、濾波電路、穩壓電路；羅氏線圈與主迴路耦合連接；穩壓電路分別與高壓側電路、低壓側電路連接，提供其所需電能。相比傳統電磁式互感器，本實用新型具有動態範圍大，測量精度高，頻率響應範圍寬、結構簡單、安全可靠性好等優點。
文檔編號H01F38/28GK202134396SQ20112025646
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者楊煥崢 申請人:楊煥崢