CN105223398A - 电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压互感器，所述电压互感器包括六氟化硫充气式电压互感器主体、二氧化硫电化学传感器和AT89C51单片机，所述二氧化硫电化学传感器用于对六氟化硫充气式电压互感器主体中的充气气体进行采样分析，以确定其中的二氧化硫含量，所述AT89C51单片机与所述二氧化硫电化学传感器连接，用于基于二氧化硫含量确定报警策略。通过本发明，能够对六氟化硫充气式电压互感器进行参数的自我检测，提高了电压互感器的智能化水平。

Description

电压互感器

技术领域

本发明涉及电压互感器领域，尤其涉及一种电压互感器。

背景技术

互感器工作原理如下：在供电用电的线路中，电流相差从几安到几万安，电压相差从几伏到几百万伏。线路中电流电压都比较高，如直接测量是非常危险的。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流电压，使用互感器起到变流变压和电气隔离的作用。

六氟化硫充气式电压互感器是一种当前普遍应用的电压互感器，然而，现有技术中的六氟化硫充气式电压互感器的结构不够合理，导致产品冗余度过高，合格率不高，同时缺乏自身检测机制，例如，缺乏对自身温度以及相关气体的检测设备，需要另外增加接口和相应的检测设备进行操作，使得检测过程复杂。

为此，本发明提出了一种电压互感器，在改造现有的六氟化硫充气式电压互感器的结构、提高互感器自身性能的同时，在六氟化硫充气式电压互感器的本体上增加多种工作参数检测设备，从而提高互感器的智能化水平。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种电压互感器，优化现有技术中六氟化硫充气式电压互感器的架构，增加了包括红外成像仪、压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器的各种工作参数检测设备，以提高现场设备的可靠性。

根据本发明的一方面，提供了一种电压互感器，所述电压互感器包括六氟化硫充气式电压互感器主体、二氧化硫电化学传感器和AT89C51单片机，所述二氧化硫电化学传感器用于对六氟化硫充气式电压互感器主体中的充气气体进行采样分析，以确定其中的二氧化硫含量，所述AT89C51单片机与所述二氧化硫电化学传感器连接，用于基于二氧化硫含量确定报警策略。

更具体地，在所述电压互感器中，包括：红外成像仪，设置在六氟化硫充气式电压互感器主体的对立面，用于实时检测互感器外壳的温度；六氟化硫充气式电压互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；防爆片设置在互感器外壳的顶部；硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；硅橡胶层采用硅橡胶伞裙结构，与所述复合绝缘套管紧密结合；互感器检测口，设置在互感器外壳的侧面，作为互感器内气体的检测端口；接口转换三通，与所述互感器检测口连接；第一手动阀，与所述接口转换三通连接；二通，与所述第一手动阀连接，还与第一开关电磁阀连接；第一开关电磁阀，与稳压阀连接；稳压阀，与六氟化硫红外传感器连接，其上还设置了压力表；六氟化硫红外传感器，与二氧化硫测量气室连接，二氧化硫测量气室的气室壳体内还嵌有二氧化硫电化学传感器，六氟化硫红外传感器用于测量测量气室内气体的六氟化硫纯度；二氧化硫测量气室，包括气室底座、气室壳体和密封圈；二氧化硫电化学传感器，用于测量测量气室内气体的二氧化硫含量；第四手动阀，与二氧化硫测量气室连接；环境温度传感器，用于实时检测互感器周围环境的实时温度；信号滤波器，与压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器分别连接，用于对压力表输出的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行滤波处理；信号放大器，与信号滤波器连接，用于对滤波后的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行放大；8位模数转换器，与信号放大器连接，用于对放大后的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行模数转换以获得数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度；静态存储器，用于预先存储压力阈值范围、六氟化硫纯度阈值范围、二氧化硫含量阈值范围以及实时温度阈值范围；AT89C51单片机，与红外成像仪连接以接收红外成像仪检测到的温度，并在红外成像仪检测到的温度超出预设外壳温度范围时，发出外壳温度异常报警信号；还通过8位输入输出接口与8位模数转换器连接，以接收数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还与静态存储器连接，以在数字化压力值超出压力阈值范围时发出压力报警信号，在数字化六氟化硫纯度超出六氟化硫纯度阈值范围时发出六氟化硫纯度报警信号，在数字化二氧化硫含量超出二氧化硫含量阈值范围时发出二氧化硫含量报警信号，在数字化实时温度超出实时温度阈值范围时发出环境温度报警信号；液晶显示屏，与AT89C51单片机连接，用于实时显示红外成像仪检测到的温度、数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还用于实时显示与外壳温度异常报警信号、压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号和环境温度报警信号分别对应的文字警示信息；声光报警器，与AT89C51单片机连接，用于发出与外壳温度异常报警信号、压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号或环境温度报警信号对应的声光警示信号；无线通信接口，与AT89C51单片机和远端的电力管理服务器连接，用于将外壳温度异常报警信号、数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度通过无线通信链路实时发送到电力管理服务器处。

更具体地，在所述电压互感器中：无线通信接口为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一种。

更具体地，在所述电压互感器中：采用以太网接口替换无线通信接口。

更具体地，在所述电压互感器中：以太网接口采用互联网与电力管理服务器建立双向通信链路。

更具体地，在所述电压互感器中：静态存储器为SDRAM存储设备。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为本发明的电压互感器的结构方框图。

附图标记：1六氟化硫充气式电压互感器主体；2二氧化硫电化学传感器；3AT89C51单片机

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的电压互感器的实施方案进行详细说明。

互感器(instrumenttransformer)又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

六氟化硫充气式电压互感器是充气式电压互感器中最为常见的类型，然而，现有技术中的六氟化硫充气式电压互感器存在结构不合理、合格率较低的缺陷，同时六氟化硫充气式电压互感器本身缺乏对其各个工作参数是否正常的检测机制。

为此，本发明搭建了一种电压互感器，能够改善现有技术中六氟化硫充气式电压互感器的架构，提高产品的质量，在此基础上增加了一系列工作参数检测设备，为电压互感器的正常运行提供有力保障。

图1为本发明的电压互感器的结构方框图，所述电压互感器包括六氟化硫充气式电压互感器主体、二氧化硫电化学传感器和AT89C51单片机，所述二氧化硫电化学传感器用于对六氟化硫充气式电压互感器主体中的充气气体进行采样分析，以确定其中的二氧化硫含量，所述AT89C51单片机与所述二氧化硫电化学传感器连接，用于基于二氧化硫含量确定报警策略。

接着，对本发明的电压互感器的结构进行具体说明。

所述电压互感器包括：红外成像仪，设置在六氟化硫充气式电压互感器主体的对立面，用于实时检测互感器外壳的温度。

所述电压互感器包括：六氟化硫充气式电压互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；防爆片设置在互感器外壳的顶部；硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；硅橡胶层采用硅橡胶伞裙结构，与所述复合绝缘套管紧密结合。

所述电压互感器包括：互感器检测口，设置在互感器外壳的侧面，作为互感器内气体的检测端口；接口转换三通，与所述互感器检测口连接；第一手动阀，与所述接口转换三通连接；二通，与所述第一手动阀连接，还与第一开关电磁阀连接；第一开关电磁阀，与稳压阀连接；稳压阀，与六氟化硫红外传感器连接，其上还设置了压力表。

所述电压互感器包括：六氟化硫红外传感器，与二氧化硫测量气室连接，二氧化硫测量气室的气室壳体内还嵌有二氧化硫电化学传感器，六氟化硫红外传感器用于测量测量气室内气体的六氟化硫纯度；二氧化硫测量气室，包括气室底座、气室壳体和密封圈；二氧化硫电化学传感器，用于测量测量气室内气体的二氧化硫含量。

所述电压互感器包括：第四手动阀，与二氧化硫测量气室连接；环境温度传感器，用于实时检测互感器周围环境的实时温度；信号滤波器，与压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器分别连接，用于对压力表输出的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行滤波处理。

所述电压互感器包括：信号放大器，与信号滤波器连接，用于对滤波后的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行放大；8位模数转换器，与信号放大器连接，用于对放大后的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行模数转换以获得数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度；静态存储器，用于预先存储压力阈值范围、六氟化硫纯度阈值范围、二氧化硫含量阈值范围以及实时温度阈值范围。

所述电压互感器包括：AT89C51单片机，与红外成像仪连接以接收红外成像仪检测到的温度，并在红外成像仪检测到的温度超出预设外壳温度范围时，发出外壳温度异常报警信号；还通过8位输入输出接口与8位模数转换器连接，以接收数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还与静态存储器连接，以在数字化压力值超出压力阈值范围时发出压力报警信号，在数字化六氟化硫纯度超出六氟化硫纯度阈值范围时发出六氟化硫纯度报警信号，在数字化二氧化硫含量超出二氧化硫含量阈值范围时发出二氧化硫含量报警信号，在数字化实时温度超出实时温度阈值范围时发出环境温度报警信号。

所述电压互感器包括：液晶显示屏，与AT89C51单片机连接，用于实时显示红外成像仪检测到的温度、数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还用于实时显示与外壳温度异常报警信号、压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号和环境温度报警信号分别对应的文字警示信息；声光报警器，与AT89C51单片机连接，用于发出与外壳温度异常报警信号、压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号或环境温度报警信号对应的声光警示信号。

所述电压互感器包括：无线通信接口，与AT89C51单片机和远端的电力管理服务器连接，用于将外壳温度异常报警信号、数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度通过无线通信链路实时发送到电力管理服务器处。

可选地，在所述电压互感器中：无线通信接口为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一种；采用以太网接口替换无线通信接口；以太网接口采用互联网与电力管理服务器建立双向通信链路；静态存储器为SDRAM存储设备。

另外，模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。

模拟数字转换器的分辨率是指，对于允许范围内的模拟信号，它能输出离散数字信号值的个数。这些信号值通常用二进制数来存储，因此分辨率经常用比特作为单位，且这些离散值的个数是2的幂指数。例如，一个具有8位分辨率的模拟数字转换器可以将模拟信号编码成256个不同的离散值(因为2^8＝256)，从0到255(即无符号整数)或从-128到127(即带符号整数)，至于使用哪一种，则取决于具体的应用。

采用本发明的电压互感器，针对现有技术中六氟化硫充气式电压互感器结构落后以及缺乏各项检测设备的技术问题，通过优化六氟化硫充气式电压互感器的结构，提高电压互感器的产品性能，更关键的是，集成红外成像仪、压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器等检测设备实现对各种工作参数的自检测。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种电压互感器，所述电压互感器包括六氟化硫充气式电压互感器主体、二氧化硫电化学传感器和AT89C51单片机，所述二氧化硫电化学传感器用于对六氟化硫充气式电压互感器主体中的充气气体进行采样分析，以确定其中的二氧化硫含量，所述AT89C51单片机与所述二氧化硫电化学传感器连接，用于基于二氧化硫含量确定报警策略。

2.如权利要求1所述的电压互感器，其特征在于，所述电压互感器包括：

红外成像仪，设置在六氟化硫充气式电压互感器主体的对立面，用于实时检测互感器外壳的温度；

六氟化硫充气式电压互感器主体，包括底座、二次接线盒、二次引线套管、铁芯、互感器外壳、一次引线套管、防爆片、复合绝缘套管和硅橡胶层；

复合绝缘套管位于底座上方，为圆柱形结构；

互感器外壳设置在复合绝缘套管上方，为圆柱形结构且横截面半径为复合绝缘套管横截面半径的两倍；

防爆片设置在互感器外壳的顶部；

硅橡胶层包裹在复合绝缘套管的外部；

二次接线盒位于底座的侧面，用于接入二次引线；

二次引线套管位于复合绝缘套管的内部，与二次接线盒连接，用于将二次接线盒的二次引线接入到铁芯上以形成二次绕组；

一次引线套管横向贯通在互感器外壳的中央，用于接入一次引线，并将一次引线接入到铁芯上以形成一次绕组；

复合绝缘套管为玻璃纤维和树脂结合制造而成；

硅橡胶层采用硅橡胶伞裙结构，与所述复合绝缘套管紧密结合；

互感器检测口，设置在互感器外壳的侧面，作为互感器内气体的检测端口；

接口转换三通，与所述互感器检测口连接；

第一手动阀，与所述接口转换三通连接；

二通，与所述第一手动阀连接，还与第一开关电磁阀连接；

第一开关电磁阀，与稳压阀连接；

稳压阀，与六氟化硫红外传感器连接，其上还设置了压力表；

六氟化硫红外传感器，与二氧化硫测量气室连接，二氧化硫测量气室的气室壳体内还嵌有二氧化硫电化学传感器，六氟化硫红外传感器用于测量测量气室内气体的六氟化硫纯度；

二氧化硫测量气室，包括气室底座、气室壳体和密封圈；

二氧化硫电化学传感器，用于测量测量气室内气体的二氧化硫含量；

第四手动阀，与二氧化硫测量气室连接；

环境温度传感器，用于实时检测互感器周围环境的实时温度；

信号滤波器，与压力表、六氟化硫红外传感器、二氧化硫电化学传感器和环境温度传感器分别连接，用于对压力表输出的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行滤波处理；

信号放大器，与信号滤波器连接，用于对滤波后的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行放大；

8位模数转换器，与信号放大器连接，用于对放大后的压力值、六氟化硫纯度、二氧化硫含量和实时温度分别进行模数转换以获得数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度；

静态存储器，用于预先存储压力阈值范围、六氟化硫纯度阈值范围、二氧化硫含量阈值范围以及实时温度阈值范围；

AT89C51单片机，与红外成像仪连接以接收红外成像仪检测到的温度，并在红外成像仪检测到的温度超出预设外壳温度范围时，发出外壳温度异常报警信号；还通过8位输入输出接口与8位模数转换器连接，以接收数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还与静态存储器连接，以在数字化压力值超出压力阈值范围时发出压力报警信号，在数字化六氟化硫纯度超出六氟化硫纯度阈值范围时发出六氟化硫纯度报警信号，在数字化二氧化硫含量超出二氧化硫含量阈值范围时发出二氧化硫含量报警信号，在数字化实时温度超出实时温度阈值范围时发出环境温度报警信号；

液晶显示屏，与AT89C51单片机连接，用于实时显示红外成像仪检测到的温度、数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度，还用于实时显示与外壳温度异常报警信号、压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号和环境温度报警信号分别对应的文字警示信息；

声光报警器，与AT89C51单片机连接，用于发出与外壳温度异常报警信号、压力报警信号、六氟化硫纯度报警信号、二氧化硫含量报警信号或环境温度报警信号对应的声光警示信号；

无线通信接口，与AT89C51单片机和远端的电力管理服务器连接，用于将外壳温度异常报警信号、数字化压力值、数字化六氟化硫纯度、数字化二氧化硫含量和数字化实时温度通过无线通信链路实时发送到电力管理服务器处。

3.如权利要求2所述的电压互感器，其特征在于：

无线通信接口为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一种。

4.如权利要求2所述的电压互感器，其特征在于：

采用以太网接口替换无线通信接口。

5.如权利要求4所述的电压互感器，其特征在于：

以太网接口采用互联网与电力管理服务器建立双向通信链路。

6.如权利要求2所述的电压互感器，其特征在于：

静态存储器为SDRAM存储设备。