CN102759647B - 仪表用变换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种仪表用变换器，该仪表用变换器能保持变换系数一定，而不受周围温度的变化、及随着对主电路导体进行通电而产生的高压侧电容器的电容量变化的影响。该仪表用变换器包括：基于表示罗戈夫斯基线圈的周围温度与输出电压之间的关系的计算式或变换表格等、根据温度传感器所检测出的罗戈夫斯基线圈的周围温度来对罗戈夫斯基线圈的输出电压进行修正、生成并输出相当于二次电流的电压值的第一运算电路；以及基于表示二次电流与高压侧电容器的电容量之间的关系的计算式或变换表格等、根据第一运算电路的输出(即，相当于二次电流的电压值)来对分压电路的输出电压进行修正、生成并输出相当于二次电压的电压值的第二运算电路。

Description

仪表用变换器

技术领域

本发明涉及一种仪表用变换器。

背景技术

仪表用变换器用于将变电设备的一次电压或一次电流变换成具有上位系统所期望的电平的二次电压或二次电流，变换系数的正确性是一项重要的性能。以往，揭示有以下技术：即，基于预先通过试验等所获得的温度与输出之间的关系式、以及通过温度传感器所测定的周围温度，来对罗戈夫斯基线圈和电容分压器的温度特性进行补偿，以保持变换系数一定(例如专利文献1)。

专利文献1：日本专利特开2001-013170号公报

发明内容

在上述现有技术中，利用配置于电子电路基板上的温度传感器来测定周围温度，基于该周围温度，来对电容分压器的温度特性进行补偿。电容分压器利用主电路导体和分压电极来形成高压侧电容器，但电流流过主电路导体会导致主电路导体的温度上升，并导致导体直径发生变化，从而会导致该高压侧电容器的电容量发生变化。然而，在上述现有技术中，存在以下问题：即，无法实施考虑了因电流流过主电路导体而产生的高压侧电容器的电容量变化的补偿运算，从而无法保持变换系数一定。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种仪表用变换器，该仪表用变换器能保持变换系数一定，而不受周围温度的变化、以及随着对主电路导体进行通电而产生的高压侧电容器的电容量变化的影响。

为了解决上述问题，以达到发明目的，本发明所涉及的仪表用变换器是将主电路导体的一次电压或一次电流变换成具有上位系统所期望的电平的二次电压或二次电流的仪表用变换器，其特征在于，包括：罗戈夫斯基线圈，该罗戈夫斯基线圈设置成包围所述主电路导体的周围，输出与所述一次电流的时间变化成正比的电压；高压侧电容器，该高压侧电容器设置有分压电极以包围所述主电路导体的周围，具有以所述主电路导体作为一个电极、以所述分压电极作为另一个电极的结构；分压电路，该分压电路具有与所述高压侧电容器进行串联连接的分压电阻，输出出现于所述分压电阻上的电压；温度传感器，该温度传感器对所述罗戈夫斯基线圈的周围温度进行检测；第一运算电路，该第一运算电路根据所述周围温度，来对所述罗戈夫斯基线圈的输出电压进行修正，以生成并输出相当于所述二次电流的电压值；以及第二运算电路，该第二运算电路根据所述第一运算电路的输出，来对所述分压电路的输出电压进行修正，以生成并输出相当于所述二次电压的电压值。

根据本发明，能获得以下效果：即，能保持变换系数一定，而不受周围温度的变化、以及随着对主电路导体进行通电而产生的高压侧电容器的电容量变化的影响。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的仪表用变换器的一个结构例的图。

图2是表示实施方式2所涉及的仪表用变换器的电子电路部的一个结构例的图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的实施方式所涉及的仪表用变换器进行说明。此外，本发明不限于以下所示的实施方式。

实施方式1.

图1是表示实施方式1所涉及的仪表用变换器的一个结构例的图。实施方式1所涉及的仪表用变换器100将主电路导体1的一次电压或一次电流变换成具有上位系统(未图示)所期望的电平的二次电压或二次电流。

如图1所示，实施方式1所涉及的仪表用变换器100包括：罗戈夫斯基线圈2，该罗戈夫斯基线圈2设置成包围铺设于箱体3内部的主电路导体1的周围，输出与一次电流的时间变化成正比的电压；高压侧电容器200，该高压侧电容器200同样设置有分压电极4以包围主电路导体1的周围，具有以主电路导体1作为一个电极、以分压电极4作为另一个电极的结构；分压电路300，该分压电路300具有与高压侧电容器200进行串联连接的分压电阻5，输出出现于分压电阻5上的电压；以及电子电路部8，将罗戈夫斯基线圈2的输出电压和分压电路300的输出电压输入该电子电路部8，从而由该电子电路部8输出相当于二次电压或二次电流的电压值。

电子电路部8包括：温度传感器9，该温度传感器9对罗戈夫斯基线圈2和高压侧电容器200的周围温度进行测定；积分器10a，该积分器10a对罗戈夫斯基线圈2的输出电压进行积分；积分器10b，该积分器10b对分压电路300的输出电压进行积分；AD转换器11a，该AD转换器11a将积分器10a的输出转换成数字信号；AD转换器11b，该AD转换器11b将积分器10b的输出转换成数字信号；AD转换器11c，该AD转换器11c将温度传感器9的输出转换成数字信号；第一运算电路12，该第一运算电路12基于由AD转换器11c转换成数字信号的温度传感器9的输出，对由AD转换器11a转换成数字信号的罗戈夫斯基线圈2的输出电压进行修正；以及第二运算电路13，该第二运算电路13基于第一运算电路12的输出，对由AD转换器11b转换成数字信号的分压电路300的输出电压进行修正。此外，将该电子电路部8的各构成要素配置于电子电路基板上，将该电子电路基板配置于罗戈夫斯基线圈2和高压侧电容器200附近，从而能将由温度传感器9所测定的温度看作为罗戈夫斯基线圈2和高压侧电容器200的周围温度。

接着，参照图1，对实施方式1所涉及的仪表用变换器100的动作进行说明。

罗戈夫斯基线圈2的输出会因周围温度的变化而导致线圈或线圈框的热伸缩所引起的线圈截面积的变化、及线圈电阻的变化等而发生变化。因而，在本实施方式中，预先通过试验等来求出罗戈夫斯基线圈2的周围温度与输出电压之间的关系，在第一运算电路12中，根据罗戈夫斯基线圈2的周围温度，对罗戈夫斯基线圈2的输出电压进行修正，从而对随着周围温度的变化而产生的、罗戈夫斯基线圈2的输出电压变化进行温度补偿，以保持流过主电路导体1的一次电流与二次电流之间的变换系数一定。

在第一运算电路12中，利用计算式或变换表格等，来保持预先通过试验等所求出的罗戈夫斯基线圈2的周围温度与输出电压之间的关系。第一运算电路12基于罗戈夫斯基线圈2的周围温度与输出电压之间的关系，根据温度传感器9所检测出的罗戈夫斯基线圈2的周围温度，来对罗戈夫斯基线圈2的输出电压进行修正，并输出相当于二次电流的电压值。由此，对罗戈夫斯基线圈2的温度特性进行补偿，以保持一次电流与二次电流之间的变换系数一定。

另外，高压侧电容器200也会因周围温度的变化而产生由热伸缩所引起的分压电极4的尺寸的变化、以及由温度所引起的介质的介电常数的变化等，从而导致电容量发生变化。而且，除了周围温度的变化所引起的电容量变化以外，由于电流流过主电路导体1会导致主电路导体1的温度上升，并导致导体直径发生变化，因此，高压侧电容器200的电容量变化会变得更大，从而对分压电路300的输出所产生的影响会变大。因而，在本实施方式中，预先通过试验等来求出二次电流与高压侧电容器200的电容量之间的关系，在第二运算电路13中，根据第一运算电路12的输出(即，相当于二次电流的、经第一运算电路12修正的电压值)，来对分压电路300的输出电压进行修正，从而对周围温度的变化、以及随着对主电路导体1进行通电而产生的高压侧电容器200的电容量变化进行温度补偿，以保持一次电压与二次电压之间的变换系数一定。

在第二运算电路13中，利用计算式或变换表格等，来保持预先通过试验等所求出的二次电流与高压侧电容器200的电容量之间的关系。第二运算电路13基于二次电流与高压侧电容器200的电容量之间的关系，根据第一运算电路12的输出(即，相当于二次电流的电压值)，来对分压电路300的输出电压进行修正，并输出相当于二次电压的电压值。由此，对高压侧电容器200的温度特性进行补偿，以保持一次电压与二次电压之间的变换系数一定。

如上所述，根据实施方式1所涉及的仪表用变换器，由于所述仪表用变换器包括：第一运算电路12，该第一运算电路12基于表示罗戈夫斯基线圈2的周围温度与输出电压之间的关系的计算式或变换表格等，根据温度传感器9所检测出的罗戈夫斯基线圈2的周围温度，来对罗戈夫斯基线圈2的输出电压进行修正，并输出相当于二次电流的电压值；以及第二运算电路13，该第二运算电路13基于表示二次电流与高压侧电容器200的电容量之间的关系的计算式或变换表格等，根据第一运算电路12的输出(即，相当于二次电流的电压值)，来对分压电路300的输出电压进行修正，并输出相当于二次电压的电压值，因此，能保持一次电流与二次电流之间的变换系数一定，而不受随着周围温度的变化而产生的罗戈夫斯基线圈2的输出电压变化的影响，另外，能保持一次电压与二次电压之间的变换系数一定，而不受随着对主电路导体进行通电而产生的高压侧电容器200的电容量变化的影响。

实施方式2.

图2是表示实施方式2所涉及的仪表用变换器的电子电路部的一个结构例的图。如图2所示，在实施方式2所涉及的电子电路部8a中，包括与罗戈夫斯基线圈2并联的温度补偿电阻14，以代替实施方式1中所说明的电子电路部8的温度传感器9、AD转换器11c、以及第一运算电路12。另外，作为与实施方式1中所说明的第二运算电路13相同的结构部，包括运算电路13。此外，对于与实施方式1相同或相当的结构部标注相同标号，并省略其详细说明。

罗戈夫斯基线圈2的电动势具有随着温度上升而增加的倾向。另一方面，由于罗戈夫斯基线圈2的内部电阻也具有随着温度上升而增加的倾向，因此，罗戈夫斯基线圈2的输出电压具有随着温度上升而减小的倾向。因而，在本实施方式中，将温度补偿电阻14与罗戈夫斯基线圈2进行并联连接，对温度补偿电阻14的电阻值进行调整，使得伴随着由温度上升所引起的罗戈夫斯基线圈2的内部电阻的增加而产生的输出电压的下降量、与由温度上升所引起的罗戈夫斯基线圈2的电动势的增加量相互抵消，从而对罗戈夫斯基线圈2的温度特性进行补偿，以保持流过主电路导体1的一次电流与二次电流之间的变换系数一定。

接着，对温度补偿电阻14的调整值的计算方法的一个例子进行说明。若将罗戈夫斯基线圈2在0℃下的电动势设为E₀，将罗戈夫斯基线圈2的电动势的温度系数设为k₁，并将罗戈夫斯基线圈2的周围温度设为t，则能用以下的式(1)来表示罗戈夫斯基线圈2的电动势E。

E＝E₀(1+k₁t)…(1)

另一方面，若将罗戈夫斯基线圈2在0℃下的内部电阻值设为R₀，将温度补偿电阻14的电阻值设为r，并将罗戈夫斯基线圈2的内部电阻的温度系数设为k₂，则能用以下的式(2)来表示罗戈夫斯基线圈2的内部电阻R。

R＝R₀(1+k₂t)…(2)

另外，由于利用罗戈夫斯基线圈2的内部电阻R和温度补偿电阻14的电阻值r来对罗戈夫斯基线圈2的电动势E进行分压，因此，能用以下的式(3)来表示由罗戈夫斯基线圈2和温度补偿电阻14所构成的并联电路的输出电压e。

e＝E×r/(r+R)…(3)

这里，若将式(1)、式(2)代入上式(3)，则能得到以下的式(4)。

e＝E₀(1+k₁t)×r/(r+R₀(1+k₂t))

＝r×E₀(1+k₁t)/(r+R₀(1+k₂t))

＝r×E₀(1+k₁t)/((r+R₀)×(1+R₀k₂t/(r+R₀)))…(4)

在以上的式(4)中，为了使温度系数的项相互抵消，以使由罗戈夫斯基线圈2和温度补偿电阻14所构成的并联电路的输出电压e不受温度特性的影响，只要满足以下的式(5)即可。

k₁＝R₀k₂/(r+R₀)…(5)

若将以上的式(5)进行变形，则能用以下的式(6)来表示温度补偿电阻14的电阻值r。

r＝R₀(k₂/k₁-1)…(6)

因而，当对温度补偿电阻14的电阻值进行调整、使得满足该式(6)时，若对罗戈夫斯基线圈2的温度特性进行补偿，将由罗戈夫斯基线圈2和温度补偿电阻14所构成的并联电路的输出电压e设为相当于二次电流的电压值，则能保持一次电流与二次电流之间的变换系数一定。

另外，运算电路13是与实施方式1中所说明的第二运算电路相同的结构部，利用计算式或变换表格等来保持预先通过试验等所求出的二次电流与高压侧电容器200的电容量之间的关系，根据包括罗戈夫斯基线圈2和温度补偿电阻14的并联电路的输出(即，相当于二次电流的电压值)，基于二次电流与高压侧电容器200的电容量之间的关系，来对分压电路300的输出电压进行修正，并输出相当于二次电压的电压值。由此，对高压侧电容器200的温度特性进行补偿，以保持一次电压与二次电压之间的变换系数一定。

如上所述，根据实施方式2所涉及的仪表用变换器，由于利用与罗戈夫斯基线圈2进行并联连接的温度补偿电阻14，对罗戈夫斯基线圈2的温度特性进行了补偿，因此，无需实施方式1中所说明的温度传感器9、AD转换器11c、以及第一运算电路12。因而，与实施方式1相比，能减少元器件数量和降低成本，并能与实施方式1同样地保持一次电流与二次电流之间的变换系数一定，而不受随着周围温度的变化而产生的、罗戈夫斯基线圈2的输出电压变化的影响，另外，能保持一次电压与二次电压之间的变换系数一定，而不受随着周围温度的变化及对主电路导体1进行通电而产生的、高压侧电容器200的电容量变化的影响。

此外，以上的实施方式所示的结构是本发明结构的一个例子，也可以与其他公知技术组合，在不脱离本发明要点的范围内，当然也可以采用省略一部分等、或进行变更的结构。

标号说明

1主电路导体

2罗戈夫斯基线圈

3箱体

4分压电极

5分压电阻

8、8a  电子电路部

9温度传感器

10a、10b  积分器

11a、11b、11c  AD转换器

12第一运算电路

13第二运算电路(运算电路)

14温度补偿电阻

100仪表用变换器

200高压侧电容器

300分压电路

Claims (5)

1.一种仪表用变换器，所述仪表用变换器将流过主电路导体的一次电流变换成具有上位系统所期望的电平的二次电流，将所述主电路导体的一次电压变换成具有所述上位系统所期望的电平的二次电压，其特征在于，包括：

罗戈夫斯基线圈，该罗戈夫斯基线圈设置成包围所述主电路导体的周围，输出与所述一次电流的时间变化成正比的电压；

高压侧电容器，该高压侧电容器设置有分压电极以包围所述主电路导体的周围，具有以所述主电路导体作为一个电极、以所述分压电极作为另一个电极的结构；

分压电路，该分压电路具有与所述高压侧电容器进行串联连接的分压电阻，输出出现于所述分压电阻上的电压；

温度传感器，该温度传感器对所述罗戈夫斯基线圈的周围温度进行检测；

第一运算电路，该第一运算电路根据所述周围温度，来对所述罗戈夫斯基线圈的输出电压进行修正，以生成并输出相当于具有所述上位系统所期望的电平的二次电流的电压值；以及

第二运算电路，该第二运算电路根据所述第一运算电路的输出，来对所述分压电路的输出电压进行修正，以生成并输出相当于所述二次电压的电压值，

所述第二运算电路基于表示具有所述上位系统所期望的电平的二次电流与所述高压侧电容器的电容量之间的关系的计算式或变换表格，来对所述分压电路的输出电压进行修正。

2.一种仪表用变换器，所述仪表用变换器是将主电路导体的一次电压变换成具有上位系统所期望的电平的二次电压的仪表用变换器，其特征在于，包括：

罗戈夫斯基线圈，该罗戈夫斯基线圈设置成包围所述主电路导体的周围，输出与流过所述主电路导体的一次电流的时间变化成正比的电压；

高压侧电容器，该高压侧电容器设置有分压电极以包围所述主电路导体的周围，具有以所述主电路导体作为一个电极、以所述分压电极作为另一个电极的结构；

分压电路，该分压电路具有与所述高压侧电容器进行串联连接的分压电阻，输出出现于所述分压电阻上的电压；

温度传感器，该温度传感器对所述罗戈夫斯基线圈的周围温度进行检测；

第一运算电路，该第一运算电路根据所述周围温度，来对所述罗戈夫斯基线圈的输出电压进行修正，以生成相当于具有所述上位系统所期望的电平的二次电流的电压值；以及

第二运算电路，该第二运算电路根据所述第一运算电路所生成的电压值，来对所述分压电路的输出电压进行修正，以生成并输出相当于所述二次电压的电压值，

所述第二运算电路基于表示具有所述上位系统所期望的电平的二次电流与所述高压侧电容器的电容量之间的关系的计算式或变换表格，来对所述分压电路的输出电压进行修正。

3.如权利要求1或2所述的仪表用变换器，其特征在于，

所述第一运算电路基于表示所述周围温度与所述罗戈夫斯基线圈的输出电压之间的关系的计算式或变换表格，来对所述罗戈夫斯基线圈的输出电压进行修正。

4.一种仪表用变换器，所述仪表用变换器将流过主电路导体的一次电流变换成具有上位系统所期望的电平的二次电流，将所述主电路导体的一次电压变换成具有所述上位系统所期望的电平的二次电压，其特征在于，包括：

罗戈夫斯基线圈，该罗戈夫斯基线圈设置成包围所述主电路导体的周围，输出与所述一次电流的时间变化成正比的电压；

高压侧电容器，该高压侧电容器设置有分压电极以包围所述主电路导体的周围，具有以所述主电路导体作为一个电极、以所述分压电极作为另一个电极的结构；

分压电路，该分压电路具有与所述高压侧电容器进行串联连接的分压电阻，输出出现于所述分压电阻上的电压；

温度补偿电阻，该温度补偿电阻与所述罗戈夫斯基线圈并联连接，对所述罗戈夫斯基线圈的输出电压进行温度补偿；以及

运算电路，该运算电路根据由所述罗戈夫斯基线圈和所述温度补偿电阻所构成的并联电路的输出电压，对所述分压电路的输出电压进行修正，输出相当于所述二次电压的电压值，

所述运算电路基于表示具有所述上位系统所期望的电平的二次电流与所述高压侧电容器的电容量之间的关系的计算式或变换表格，来对所述分压电路的输出电压进行修正。

5.一种仪表用变换器，所述仪表用变换器是将主电路导体的一次电压变换成具有上位系统所期望的电平的二次电压的仪表用变换器，其特征在于，包括：

罗戈夫斯基线圈，该罗戈夫斯基线圈设置成包围所述主电路导体的周围，输出与流过所述主电路导体的一次电流的时间变化成正比的电压；

高压侧电容器，该高压侧电容器设置有分压电极以包围所述主电路导体的周围，具有以所述主电路导体作为一个电极、以所述分压电极作为另一个电极的结构；

分压电路，该分压电路具有与所述高压侧电容器进行串联连接的分压电阻，输出出现于所述分压电阻上的电压；

温度补偿电阻，该温度补偿电阻与所述罗戈夫斯基线圈并联连接，对所述罗戈夫斯基线圈的输出电压进行温度补偿；以及

运算电路，该运算电路根据由所述罗戈夫斯基线圈和所述温度补偿电阻所构成的并联电路的输出电压，对所述分压电路的输出电压进行修正，输出相当于所述二次电压的电压值，

所述运算电路基于表示具有所述上位系统所期望的电平的二次电流与所述高压侧电容器的电容量之间的关系的计算式或变换表格，来对所述分压电路的输出电压进行修正。