CN101034102B - 一种电磁感应的绝缘子高压电流检测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁感应的绝缘子高压电流检测器，其特点是在该检测器含有支承绝缘子(1)、探测线圈(2)和信号检测电路(3)，埋设在支承绝缘子(1)内部的探测线圈(2)在连接支承绝缘子下端部接线端子后，通过信号电缆连接信号检测电路，信号检测电路中的信号放大电路(4)的输入端与支承绝缘子下端部的按线端子连接，信号放大电路输出端与信号识别电路(5)的输入端连接，电流指示电路(6)与信号识别电路(5)的输出端连接，电流指示电路(6)通过单片微机芯片控制七段数码管发光完成高压母线电流检测。

Description

一种电磁感应的绝缘子高压电流检测器

技术领域

本发明涉及一种电磁感应的绝缘子高压电流检测器，属于电气工程的应用领域。

背景技术

随着电力系统配电网的容量越来越大，在10kV、35kV高压开关柜中广泛采用电磁式电流互感器对高压侧母线电流进行检测。由于城市配电网电压等级的提高，电磁式电流互感器二次侧的绝缘与安全问题越显突出，电磁式互感器二次侧绝缘击穿事故会影响城市配电网系统的可靠供电。另外，电磁式电流互感器的铁芯磁路与线路、电缆或母线配置电容器的电磁耦合作用，时常发生电磁式互感器铁磁谐振现象，造成一定的电磁污染问题，影响供电质量以及产生线路谐振过电压威胁企业用电设备及家用电器的安全。同时，电力系统中一次系统的短路电流会引起电磁式电流互感器铁芯过度饱和，使二次保护电流波形严重失真，影响保护装置的可靠动作，造成停电事故。然而，电磁式互感器作为一种高压电流检测器，其不仅制造工艺复杂与造价高，而且在高压开关柜现场安装调试或电力系统母线发生过电压故障时，其二次侧线圈很容易发生高电压击穿现象，造成对仪器和操作人员的潜在危险。近年来，李红斌.光学电流互感器的研究进展.电工技术杂志，1997，No.1，pp.7-9和罗苏南，光纤电流互感器稳定性的分析，中国电机工程学报，2000，No.12，pp.15-19报导了采用光学原理的方法研究高压光纤电流互感器，从根本上解决传统电磁式互感器存在的上述问题，促使传统产品的更新换代。但是，高压光纤电流互感器作为一种高压电流检测器，却存在着制造工艺复杂、造价昂贵和安装困难等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种电磁感应的绝缘子高压电流检测器，其特点是采用电磁感应原理，利用高压母线电流在支承绝缘子内部产生的交变磁场分布，使埋设在支承绝缘子内部的探测线圈在交变磁场作用下发生电磁感应现象，探测线圈中就会产生一定大小的感应电势，由此在连接探测线圈的支承绝缘子下端部接线端子上输出电压信号，提取该电压信号进行高压电流大小检测。

这种电磁感应的绝缘子高压电流检测器的工作原理是依据电磁感应理论。从电磁理论(《电磁学》[美]J.D.克劳斯著，安绍萱译，人民邮电出版社，1979年，pg.188，pg.318，pg.319)，据安培定律得，高压母线电流在支承绝缘子中距母线为R处所产生的磁通密度B是B＝μI/2∏R，μ为介质的磁导率，I为母线内的电流；埋设在支承绝缘子中的探测线圈的轴线与高压母线垂直，单匝探测线圈通过的磁通为Φ＝BS，S为探测线圈横截面，则探测线圈交链的总磁通连为ψ＝BSW，W为探测线圈匝数。由于探测线圈交链的磁通连发生变化，由法拉第定律，则探测线圈上感应出的电动势为e(t)＝dψ/dt。因此，在连接探测线圈的支承绝缘子下端部的接线端子上会出现电压信号e(t)，由此提取该电压信号进行高压母线电流大小的检测。

本发明的目的由以下技术方案实现：

该检测器含有支承绝缘子、探测线圈和信号检测电路，埋设在支承绝缘子内部的探测线圈在连接支承绝缘子下端部接线端子后，通过信号电缆连接信号检测电路，信号检测电路中的信号放大电路的输入端与支承绝缘子下端部的接线端子连接，信号放大电路输出端与信号识别电路的输入端连接，电流指示电路与信号识别电路的输出端连接，电流指示电路通过单片微机芯片控制七段数码管发光完成高压母线电流检测。

信号放大电路由电阻R1、R2、R3和三极管3DG4C组成，其输出端与信号识别电路的电压频率V/F转换芯片LM331的输入端连接，电压频率V/F转换芯片LM331的输出端与单片微机MC8031的输入端连接。

信号识别电路由电压频率V/F转换芯片LM331和单片微机MC8031组成，单片微机芯片的输出端1、2和3分别与电流指示电路的七段数码管S1、S2和S3连接。

电流指示电路由七段数码管S1、S2、S3组成。

本发明具有如下优点：

1.采用电磁感应原理，利用当高压母线上有电流时，母线电流在支承绝缘子内部产生的交变磁场分布，使埋设在支承绝缘子内部的探测线圈在交变磁场作用下发生电磁感应现象，探测线圈中就会产生一定大小的感应电势，由此在连接探测线圈的支承绝缘子下端部接线端子上输出弱电压信号，提取该弱电信号进行高压电流大小检测，大幅度提升了高压电流检测器的安全性、可靠性和可操作性。

2.绝缘子高压电流检测器的安装、调试与维护方便，降低了高压电流检测器的安装、调试与维护成本。

3.采用弱电信号进行带电检测，适应性强，可在全国范围内推广应用。本项目的实施对提高供电质量具有实际意义，对电力系统安全供电具有较大的社会经济效益。

附图说明

图1为电磁感应的绝缘子高压电流检测器的一种结构示意图。

图2为电磁感应的绝缘子高压电流检测器的电路原理图。

1.支承绝缘子，2.探测线圈，3.信号检测电路，4.信号放大电路，5.信号识别电路，6.电流指示电路

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例：

电磁感应的绝缘子高压电流检测器是采用一种母线支承绝缘子经过加工制作成一种电磁感应的绝缘子高压电流检测器。这种母线绝缘子是先采用环氧树脂真空浇注工艺做成的绝缘子，然后把探测线圈埋设在支承绝缘子中，支承绝缘子上端部的高压母线与探测线圈没有任何电路连接，做成一种电磁感应的绝缘子高压电流传感器。这种绝缘子安装在高压开关柜中，既能支承进出母线，又能作为一种电磁感应的绝缘子高压电流传感器使用，其送出来的弱电压信号，经过信号检测电路后指示高压母线上的电流大小，增强高压电流检测器在高压开关柜使用的安全性和可靠性。

电磁感应的绝缘子高压电流检测器如图1、图2所示，检测器的电路由支承绝缘子1中的探测线圈2、信号检测电路3，信号检测电路3由信号放大电路4、信号识别路5、电流指示电路6组成。支承绝缘子是指在工程安装现场或电器装配车间生产线上的高压开关柜中的三相进出母线下的支承绝缘子，但该支承绝缘子下半部分埋设有探测线圈2和接线端子(Z1、Z2)，探测线圈的首尾二端分别于接线端子Z1和Z2相连接；信号放大电路由电阻和三极管组成；信号识别电路由电压频率(V/F)转换芯片和单片微机芯片组成，电流指示电路由七段数码管组成。支承绝缘子1，信号放大电路4，信号识别电路5、电流指示电路6和各元件的具体连接方式如下：支承绝缘子1下端部的接线端子Z2通过导线接地，A相信号放大电路4的输入端与A相支承绝缘子1下端部的接线端子Z1连接，通过信号电缆连接电阻R1，电阻R2、R3和三极管构成信号放大电路4，三极管选用3DG4C，其输出端与信号识别电路5的电压频率(V/F)转换芯片LM331的输入端连接，电压频率(V/F)转换芯片LM331的输出端与单片微机芯片的输入端连接，单片微机芯片MC8031的输出端1、2和3分别与电流指示电路6的七段数码管S1、S2和S3相连，实现A相高压电流检测。B相和C相检测方法与A相检测方法雷同。

Claims (4)

1.一种电磁感应的绝缘子高压电流检测器，其特征在该检测器含有支承绝缘子(1)、探测线圈(2)和信号检测电路(3)，埋设在支承绝缘子(1)内部的探测线圈(2)在连接支承绝缘子下端部接线端子后，通过信号电缆连接信号检测电路，信号检测电路中的信号放大电路(4)的输入端与支承绝缘子下端部的接线端子连接，信号放大电路输出端与信号识别电路(5)的输入端连接，电流指示电路(6)与信号识别电路的输出端连接，电流指示电路通过单片微机芯片控制七段数码管发光完成高压母线电流检测。

2.如权利要求1所述电磁感应的绝缘子高压电流检测器，其特征在信号放大电路(4)由电阻R1、R2、R3和三极管3DG4C组成，其输出端与信号识别电路(5)的电压频率V/F转换芯片LM331的输入端连接，电压频率V/F转换芯片LM331的输出端与单片微机MC8031的输入端连接。

3.如权利要求1所述电磁感应的绝缘子高压电流检测器，其特征在于信号识别电路(5)由电压频率V/F转换芯片LM331和单片微机MC8031组成，单片微机芯片的输出端1、2和3分别与电流指示电路的七段数码管S1、S2和S3连接。

4.如权利要求1所述电磁感应的绝缘子高压电流检测器，其特征在于电流指示电路由七段数码管S1、S2、S3组成。

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