CN105353199A - 有源高压数字电流传感电路 - Google Patents

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CN105353199A CN201510641378.4A CN201510641378A CN105353199A CN 105353199 A CN105353199 A CN 105353199A CN 201510641378 A CN201510641378 A CN 201510641378A CN 105353199 A CN105353199 A CN 105353199A
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吴孝兵
胡群荣
赵国栋
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques

Abstract

本发明涉及一种有源高压数字电流传感电路，其包括电源电路、信号检测处理发送电路和信号接收端；所述电源电路、信号检测处理发送电路分别与高压侧绕组连接，所述信号检测处理发送电路输出端并联光纤和RF端口，所述信号检测处理发送电路由所述电源供电；所述信号检测处理发送电路将采集到的高压侧绕组电流信号处理后经所述光纤或RF端口传输至所述信号接收端，进行信号逆变转换，经信号逆变转换终端转化成目标信号供其它二次设备选用。本发明抗电磁干扰性能较好，在强电磁环境中保证信号的精确性和可靠性，且体积小、重量轻、低成本，可以广泛在电流互感器领域中应用。

Description

有源高压数字电流传感电路
技术领域
本发明涉及一种电流传感电路，特别是关于一种有源高压(工作电压大于10KV)数字电流传感电路。
背景技术
目前，电子式电流互感器(CT)相对于电磁式电流互感器而言，传统的电流互感器都是以磁芯为中心绕线方式制做，在高压电气场合应用已经暴露出一些致命弱点：
1、绝缘问题：传统电磁式电流互感器采用的空气绝缘，油纸绝缘，气体绝缘以及串级绝缘都不能满足电压等级日趋增加，柜体或安装环境日益紧凑的要求。
2、误差问题：电磁式电流互感器的闭合铁芯由电流的非周期分量作用而饱和，导磁率急降使误差在过渡过程中增加。
3、磁芯批振：由于电流互感器电感饱和作用引起的持续且高幅值谐振过电压。
4、由于电磁式互感器的铁芯，因此动态测量范围有限。
5、电磁式互感器输出端开路时导致高压危险。
6、无变比输出为全量化信息。
另外还有重量大，成本高，易产生干扰；不易数字连接，油性绝缘还有爆炸的风险。因此，现有的电磁式电流互感器难以满足电力系统在线检测的高精度要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种有源高压数字电流传感电路，其抗电磁干扰性能较好，在强电磁环境中保证信号的精确性和可靠性，且体积小、重量轻、低成本。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种有源高压数字电流传感电路，其特征在于：其包括电源电路、信号检测处理发送电路和信号接收端；所述电源电路、信号检测处理发送电路分别与高压侧绕组连接，所述信号检测处理发送电路输出端并联光纤和RF端口，所述信号检测处理发送电路由所述电源供电；所述信号检测处理发送电路将采集到的高压侧绕组电流信号处理后经所述光纤或RF端口传输至所述信号接收端，进行信号逆变转换，经信号逆变转换终端转化成目标信号供其它二次设备选用。
进一步，所述信号检测处理发送电路包括采样电路、信号调制电路、算法电路和输出接口电路；所述采样电路完成小信号放大，用于采集高压侧绕组电流信号并传输至所述信号调制电路；所述信号调制电路用于调制高压侧绕组电流信号并传输至所述算法电路；所述算法电路完成电流量化并传输至所述输出接口电路，由所述输出接口电路将量化电流信号转换成光信号。
进一步，所述算法电路的量化过程采用数字电路完成计算。
进一步，所述电源电路由易饱和磁芯线圈和电流收集电路构成。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明以数字化输出，简化了互感器与二次设备的接口，避免了信号在传输、储存和处理中的附加误差，提高了系统可靠性。2、本发明的数字信号通过光纤或射频形式向外传输，抗电磁干扰性能好，在强电磁环境中保证信号的精确性和可靠性。3、本发明为纯电子电路，无铁芯，不存在磁饱和、铁磁谐振现象，线性度好，绝缘简单，动态测量范围大、频带宽、精度高。而且体积小、重量轻、低成本，减小了变电站的面积。4、本发明的二次测量电路(即信号检测处理发送电路)与检测电路(即信号接收端)之间传输通道采用射频或光纤，与高压侧绝缘可靠，信号检测处理发送电路与信号接收端之间的绝缘介质是光纤盒空气，故没有高压漏电引发人身安全事故的危险。5、本发明电子式电流互感器适应了电力计量与保护数字化、微机化和自动化发展的潮流。
本发明可以广泛在电流互感器领域中应用。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分信息阅读说明书更显而易见。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种有源高压数字电流传感电路，其包括电源电路、信号检测处理发送电路和信号接收端；电源电路、信号检测处理发送电路分别与高压侧绕组连接，信号检测处理发送电路输出端并联光纤和RF端口，信号检测处理发送电路由电源供电。信号检测处理发送电路将采集到的母线(即高压侧绕组)电流信号处理后经光纤或RF端口传输至信号接收端，进行信号逆变转换，经信号逆变转换终端转化成目标信号供其它二次设备选用。其中，光纤是连接高压二次电路与接收信息端的介质，光纤未参与对电流的取样，因此，本发明的电流传感电路实际上是光纤传输，电流采样电路，电源处理电路的组合体，属于非功能型光纤传感器。
上述实施例中，信号检测处理发送电路包括采样电路、信号调制电路、算法电路和输出接口电路。采样电路完成小信号放大，用于采集母线(即高压侧绕组)电流信号并传输至信号调制电路；信号调制电路用于调制母线电流信号并传输至算法电路；算法电路完成电流量化并传输至输出接口电路，由输出接口电路将量化电流信号转换成光信号。其中，算法电路的量化过程是非寄存器的计算，而是使用数字电路完成计算。
上述实施例中，电源电路由易饱和磁芯线圈和电流收集电路构成，这样可以有效克服现有技术中：一次电流大时电源电压高，容易烧坏；一次电流小时电源输出不足以带动其它电路工作等问题。由于信号调制电路安装在高压侧且采集母线电流，此处空间有强大的电磁辐射，这些辐射将对采样电路产生较强的电磁干扰，因此采样电路的电源供应和工作稳定性十分重要。本发明采用特制小电流互感器取一次电流能，电源电路工作时一次电流可以在宽达20A-200kA，高电流不烧坏，低电路时能供电；且电源电路内部采取特有的防电压及电流浪涌损毁电路。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种有源高压数字电流传感电路，其特征在于：其包括电源电路、信号检测处理发送电路和信号接收端；所述电源电路、信号检测处理发送电路分别与高压侧绕组连接，所述信号检测处理发送电路输出端并联光纤和RF端口，所述信号检测处理发送电路由所述电源供电；所述信号检测处理发送电路将采集到的高压侧绕组电流信号处理后经所述光纤或RF端口传输至所述信号接收端，进行信号逆变转换，经信号逆变转换终端转化成目标信号供其它二次设备选用。
2.如权利要求1所述的有源高压数字电流传感电路，其特征在于：所述信号检测处理发送电路包括采样电路、信号调制电路、算法电路和输出接口电路；所述采样电路完成小信号放大，用于采集高压侧绕组电流信号并传输至所述信号调制电路；所述信号调制电路用于调制高压侧绕组电流信号并传输至所述算法电路；所述算法电路完成电流量化并传输至所述输出接口电路，由所述输出接口电路将量化电流信号转换成光信号。
3.如权利要求2所述的有源高压数字电流传感电路，其特征在于：所述算法电路的量化过程采用数字电路完成计算。
4.如权利要求1所述的有源高压数字电流传感电路，其特征在于：所述电源电路由易饱和磁芯线圈和电流收集电路构成。
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