CN101819867A - 电子式互感器 - Google Patents
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Abstract
一种电子式互感器，属电工测量仪器和高电压装备领域，该电子式互感器由地面交流或直流电源让光源器件发光，该光传送到高压侧并由光伏器件实现光电转换，给电子电路供能。高压和低压之间光信号沿气隙通道传输，无需光纤，两侧的发光管和接收管在一条直线上。克服了光纤安装在过程中易折断且安装工艺复杂的困难。该装置结构简单，价格低廉，性能稳定可靠，性价比高。
Description
技术领域
本发明涉及电工测量仪器以及高电压系统测量装备领域，具体涉及一种电子式互感器。
背景技术
传统的电磁式互感器基于电磁感应原理，主要由铁心和线圈组成，这种互感器存在饱和问题，频带不宽，随着电压等级的提高，绝缘难度大，成本高。电子式互感器高低压之间绝缘性能好、无饱和、暂态特性好、易实现数字化测量和保护，因此受到广泛重视。
电子式互感器分无源型和有源型，有源型电子式互感器是现在研究的重点。由于有源型电子式互感器高压侧存在电子电路，因此存在供能问题。现在所采用的能量获取方法一般是利用电流互感器(即小CT)或激光供能。小CT供能的主要困难是在母线电流很小时不能提供足够的能量，在电流很大(如短路)时对电路存在冲击；激光供能的主要问题是成本高、寿命有限。
发明内容
本发明提供一种采用地面光束供能和无光纤的电子式互感器，包括低压侧部分、高压侧部分以及连接上述两部分的光通道，其特征在于，所述低压侧部分具有提供能量的发光元件，所述高压侧部分具有实现能量转换的光电池、实现信号转换的电光转换装置、电压或电流传感器、模拟信号处理电路及模数转换器，所述发光元件发出的光经光通道传送到高压侧，由所述光电池将光能转换为电能，为高压侧电路供能；高压侧的电压或电流传感器检测出母线的电流或电压，检测信号经模拟信号处理电路和模数转换器处理转换成数字电信号后，再由所述电光转换装置转换成数字光信号，最后通过所述光通道传送到低压侧，处理后得到所需信号。
本发明所述的光通道为空心圆筒。
本发明所述的光通道为环氧筒，外周套有硅橡胶。
本发明所述的光通道数量为至少两个，其中至少一个用于传输光能量，至少一个用于传输光信号。
本发明所述的处理指由低压侧部分的电子电路进行信号处理，或者将光信号由光纤传送到远方进行信号处理。
本发明所述的高压侧部分安装有光电发射管，所述的低压侧部分对应安装有光电接收管，高压侧部分的数字光信号由光电发射管发出并经所述光通道后由低压侧部分上的光电接收管接收。
本发明所述的低压侧部分也安装有光电发射管，所述的高压侧部分也对应安装有光电接收管，当低压侧向高压侧发送信号时，由低压侧的电光转换器将电信号转换为光信号，经低压侧部分的光电发射管发出并沿光通道传输到高压侧，由高压侧部分上的光电接收管接收。
本发明所述的光电发射管与其对应的光电接收管同轴定位，保证光的耦合和接收。
本发明所述的发光元件由直流或220V交流电源供电进行工作。
本发明所述的低压侧部分和高压侧部分均安装在金属壳体内。
该本发明的电子式互感器的供能方式与现有的激光供能方式比较具有显著优点：1、可大大节约成本。所有部件成本不超过几百元。2、可提供较大的功率。光源光功率可根据需要选择。3、可靠性高。可多光源并联运行，部分光源损坏不影响供能。4、结构简单，安装方便。5、可与小CT混合供能。
附图说明
图1电子式互感器结构示意图；
图2.光电互感器光信号传输示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的电子式互感器包括低压侧部分、高压侧部分以及连接上述两部分的光通道，其特征在于，所述低压侧部分具有发光元件2，所述高压侧部分具有将光能转换为电能的光电池5和用于信号转换的光电/电光转换器10、电压或电流传感器9、模拟信号处理电路7及模数转换器8。
直流或220V交流电源1给所述低压侧部分的发光元件2供电，发光元件2发出的光经抛物面3变成平行光束4，由光通道传送到高压侧的光电池5进行光电转换，再由稳压电路6稳压，给高压侧电子电路供能。高压侧的电压或电流传感器9检测出母线11的电流或电压信号经模拟信号处理电路7处理实现信号的放大、滤波及相位调整等，然后由模数转换器8将模拟信号量转换成数字量，再由电光转换器10将数字电信号转换成数字光信号，经高压侧部分的光电发射管12发出，发出的光13通过光通道传送到低压侧的光电接收器14，实现光电转换，再由低压侧部分的电子电路17进行信号处理，或者将光信号由光纤传送到远方进行信号处理。同时，低压侧可以向高压侧发送信号，其过程为：由低压侧的电光转换器将电信号转换为光信号，并沿光通道传输到高压侧，经光电转换变成电信号。
图1中，11为母线，与外界电网连接，提供待测电流或电压，15为互感器高压侧金属壳体，16为低压侧金属底座，18、21均为高低压之间的光通道，为空心绝缘管筒，其中18为具有良好电气绝缘强度和机械强度的环氧筒，同时兼作结构支撑，19为硅橡胶伞群，20为环氧筒体。
在互感器的高压侧(顶部)和低压侧(底部)均安装光电发射管12和光电接收管14，二者准确定位在一条直线上，保证光的耦合和接收。两对管之间的通道为空心管道，便于光线无障碍通过。多对对管之间的光线传输通道可以为多个独立的光通道，也可共用一个光传输空间，但要保证各路光线之间无交叉干扰，如图2所示。这样可以在高压和低压之间省去光纤，其好处在于：1.无需考虑光纤从高压侧到低压侧复杂的结构和工艺问题；2.克服了由于光纤在互感器内部在安装过程中可能出现的断裂问题，提高了产品的合格率和可靠性。
Claims (10)
1.一种电子式互感器，包括低压侧部分、高压侧部分以及连接上述两部分的光通道，其特征在于，所述低压侧部分具有提供能量的发光元件(2)，所述高压侧部分具有实现能量转换的光电池(5)、实现信号转换的电光转换装置(10)、以及电压或电流传感器(9)、模拟信号处理电路(7)和模数转换器(8)，所述发光元件(2)发出的光经光通道传送到高压侧，由所述光电池(5)将光能转换为电能，为高压侧电路供能；高压侧的电压或电流传感器(9)检测出母线(11)的电流或电压，检测信号经模拟信号处理电路(7)和模数转换器(8)处理转换成数字电信号后，再由所述电光转换装置(10)转换成数字光信号，最后通过所述光通道传送到低压侧，处理后得到所需信号。
2.根据权利要求1所述的电子式互感器，其特征在于，所述的光通道为空心圆筒。
3.根据权利要求2所述的电子式互感器，其特征在于，所述的光通道为环氧筒，外周套有硅橡胶。
4.根据权利要求1-3所述的电子式互感器，其特征在于，所述的光通道数量为至少两个，其中至少一个用于传输光能量，至少一个用于传输光信号。
5.根据权利要求1-4之一所述的电子式互感器，其特征在于，所述的处理指由低压侧部分的电子电路(17)进行信号处理，或者将光信号由光纤传送到远方进行信号处理。
6.根据权利要求1-5之一所述的电子式互感器，其特征在于，所述的高压侧部分安装有光电发射管(12)，所述的低压侧部分对应安装有光电接收管(14)，高压侧部分的数字光信号由光电发射管(12)发出并经所述光通道后由低压侧部分上的光电接收管(14)接收。
7.根据权利要求1-6之一所述的电子式互感器，其特征在于，所述的低压侧部分也安装有光电发射管(12)，所述的高压侧部分也对应安装有光电接收管(14)，当低压侧向高压侧发送信号时，由低压侧的电光转换器将电信号转换为光信号，经低压侧部分的光电发射管(12)发出并沿光通道传输到高压侧，由高压侧部分上的光电接收管(14)接收。
8.根据权利要求6或7所述的电子式互感器，其特征在于，所述的光电发射管(12)与其对应的光电接收管(14)同轴定位，保证光的耦合和接收。
9.根据权利要求1-8之一所述的电子式互感器，其特征在于，所述的发光元件(2)由直流或220V交流电源(1)供电进行工作。
10.根据权利要求1-9之一所述的电子式互感器，其特征在于，所述的低压侧部分和高压侧部分均安装在金属壳体内。
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