一種小電流同步信號傳感器裝置的製作方法

2023-11-03 05:00:02

本發明涉及一種電變量的測量系統，尤其是涉及一種獲取局部放電測試儀現場參考信號的小電流同步信號傳感器裝置。

背景技術：

10kv電纜在配網建設改造中得到越來越廣泛的應用，將逐步取代架空線輸送電能，線纜質量及運行環境等因素影響，電纜故障越來越頻繁；經常出現10kv電纜以及開關櫃擊穿而導致的停電事故，給運行維護造成很大壓力。為發現10kv配網電纜的絕緣缺陷、保證社會產業進行，相比耗費大量人力物力的停電振蕩波試驗，推選優質安全的帶電下局部放電測試方法。主網110kv及以上電纜具備完備的接地系統，而且有專門的接地箱，可以很方便地從接地線上取信號，而配網電纜大都在環網櫃內部接地，導致運行期間無法卡接在電纜接地線上獲取局放脈衝電流信號。通過理論結合試驗室數據以及現場實測，發現通過大口徑的高頻ct可以很好的耦合到電纜本體以及附件的局部放電脈衝信號。

主網110kv及以上電纜是單芯結構，可以方便的用柔性電流鉗來獲取同步參考相位信息，而配網電纜屬於三相共鎧結構，理論上三相電流矢量和為0，很難從現場取得同步信號。有廠家提出設備內置固定的50hz同步源、或者外接函數信號發生器來調節固定50hz的信號源，來替代現場同步信號的方式。該方案忽略了電網頻率不是固定的50hz、而是允許±0.2hz的偏差的客觀事實，從而引入了累積誤差，導致最終的同步參考信號變得沒有實際意義。現場實際測試結果也表明，以固定50hz的信號源替代現場同步信號的局部放電測試方法，其prpd圖譜表現為白噪特性。電流鉗只能耦合出由於三相不平衡、相位偏差引起的微弱的工頻電流信號，而且該信號會產生畸變；必須採用高精度的檢波、低通濾波以及放大電路來解決該問題。

技術實現要素：

為克服現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種小電流同步信號傳感器裝置，解決現場同步參考信號獲取難的問題、推進10kv電纜的帶電局部放電測試。

本發明為解決其技術問題採用的技術方案是：

一種小電流同步信號傳感器裝置，包括ma級開口電流鉗和有源檢波放大器，所述ma級開口電流鉗內設置有單匝穿心式零磁通電流互感器，所述單匝穿心式零磁通電流互感器輸出電流信號至有源檢波放大器；所述有源檢波放大器包括依次相連的檢波電路、低通濾波電路、放大電路和信號輸出電路。

進一步，所述單匝穿心式零磁通電流互感器採用無源單匝穿心式零磁通電流互感器；所述無源單匝穿心式零磁通電流互感器包括主互感器、及與主互感器疊加以提供零磁通補償的輔助互感器。

進一步，所述主互感器包括匝數為500匝的次級線圈。

進一步，所述ma級開口電流鉗的鉗口為環狀。

進一步，所述有低通濾波電路為rc二階低通濾波電路；所述放大電路包括運算放大器及其外圍電路。

進一步，所述ma級開口電流鉗和有源檢波放大器通過兩端可拔插線纜信號連接。

進一步，所述有源檢波放大器設置有將現場參考信號輸出至局部放電測試儀的線纜插頭。

本發明的有益效果是：本發明採用的一種小電流同步信號傳感器裝置，通過ma級開口電流鉗的次級線圈感應被測電纜的的小電流；通過ma級開口電流鉗內部疊加的輔助互感器來抑制感應電流的誤差；通過有源檢波放大器得到真確的局部放電測試儀現場同步參考信號。保證在大於5ma的電流情況下，穩定輸出標準的正弦波或方波信號，方便現場帶電檢測10kv電纜的局部放電信號、精確了解高壓線纜的絕緣情況。

附圖說明

圖1是本發明的無源單匝穿心式零磁通電流互感器電路原理圖；

圖2是本發明的結構示意圖；

圖3是本發明的電路框圖；

圖4是本發明的有源檢波放大器的電路原理圖；

具體實施方式

以下結合附圖和實例對本發明作進一步說明。

如圖2和圖3所示，本發明的一種小電流同步信號傳感器裝置，包括ma級開口電流鉗1和有源檢波放大器2。

所述ma級開口電流鉗1的鉗口為環狀，內設置有單匝穿心式零磁通電流互感器。本發明的單匝穿心式零磁通電流互感器採用無源單匝穿心式零磁通電流互感器；所述無源單匝穿心式零磁通電流互感器包括主互感器、及與主互感器疊加以提供零磁通補償的輔助互感器。無源單匝穿心式零磁通電流互感器的原理如圖1所示，包括主感應鐵心10、輔助感應鐵心11、單匝初級線圈3、次級線圈4、輔助線圈5，次級線圈4同時繞組在主感應鐵心和輔助感應鐵心上，但比輔助線圈5少繞制nb匝；輔助線圈5隻繞組在輔助感應鐵心上。

所述有源檢波放大器2包括依次相連的檢波電路6、低通濾波電路7、放大電路8和信號輸出電路9。所述ma級開口電流鉗1和有源檢波放大器2通過兩端可拔插線纜信號連接，保證靈活使用，可根據需要決選線纜長度。有源檢波放大器2設置有將現場參考信號輸出至局部放電測試儀的線纜插頭，使用時靈活選用拆裝、便於分塊攜帶存放。

如圖4所示，有源檢波放大器2包括依次相連的檢波電路6、低通濾波電路7、放大電路8和信號輸出電路9。r1上端連接信號輸入端、下端接地，形成簡單的調幅檢波電路；r2前後分別連接有源檢波放大器2的信號輸入端和運算放大器輸入端，c3上端連接運算放大器輸入端、下端接地，形成rc二階低通濾波；運算放大器、r3、r4、r5、r6及其連接關係組成信號放大電路，通過調節r5實現輸入電流低偏置可調，具有較高的開環增益；輸出電路中，r7前後分別連接運算放大器輸出端和有源檢波放大器2的信號輸出端，c4上端連接運算放大器輸出端、下端接地，c5上端連接有源檢波放大器2的信號輸出端、下端接地，形成rc三階低通濾波。

本小電流同步信號傳感器裝置使用時，次級線圈4通過與初級線圈3互感產生感應電流，並輸入有源檢波放大器2。疊加在主互感器上的輔助互感器提供反電動勢，補償阻抗產生的壓降，抑制交變勵磁電流的產生、抑制感應電流誤差。感應電流輸入有源檢波放大器2，檢波電路6濾除高幅值電流；經過rc二階低通濾波電路7，實現中高頻率信號去除；放大電路實現信號放大。有源檢波放大器2將處理後的真確現場參考同步電流信號輸入局部放電測試儀，使局部放電測試儀所獲取的局部放電脈衝信號有一個實際的現場參考基準，準確判斷出電纜絕緣情況。

以上所述，並非是對本發明的限制，本發明也並不局限於上述實施方式，只要在本發明的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，從而達到本發明的技術效果，都應屬於本發明的保護範圍。