CN105448498A - 一种行波传感器及其磁芯的线圈绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，包括：划分磁芯为第一绕制区域和第二绕制区域；使用多芯绝缘导线或漆包线自第一信号极点向第一绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第一绕制区域的另一端绕回至第一绕制区域的一端；将第一绕制区域一端的多芯绝缘导线或漆包线自第二绕制区域的一端向第二绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第二绕制区域的另一端绕回至第二信号极点。本发明还公开了一种行波传感器。实施本发明的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，使采集到的行波波形更清晰，抗干扰性更好，降低测距误差；损耗低，易于控制成本。

Description

一种行波传感器及其磁芯的线圈绕制方法

技术领域

本发明涉及电力运行设备领域，尤其涉及一种行波传感器及其磁芯的线圈绕制方法。

背景技术

电力系统在发生故障时，精确的确定故障的位置，便于电力维护人员快速修复故障，行波测距装置在电力运行设备中发挥着重要的作用。

现有的行波传感器虽然能够在与一次线路无直接电气连接的情况下，直接采集一次设备的接地线的行波信号，解决一次线路无电气联系的问题。但对于中短距离线路，例如测距误差小于150米的电气问题，在使用的过程中仍旧具有一定的局限性，如存在采样时波形特征不明显，干扰波形成分较多，有时也会造成测距误差变大的情况。

此外，现有行波传感器磁芯绕制线圈的方式，一般为导线沿着磁芯均匀绕制，从起始点开始缠绕，最终从圆环的另一侧回到起始点；导线的两端构成两极，信号从导线两端引出。这样绕制线圈制成的行波传感器存在如下问题，行波采集时得到的波形不够清晰，有多重噪声和干扰叠加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种行波传感器及其磁芯的线圈绕制方法，使采集到的行波波形更清晰，抗干扰性更好，降低测距误差；损耗低，易于控制成本。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，用以对行波传感的磁芯进行抗差模干扰，包括以下步骤：划分磁芯为第一绕制区域和第二绕制区域，第一绕制区域和第二绕制区域首尾相接，第一绕制区域的一端设有第一信号极点，第二绕制区域的一端设有第二信号极点；使用多芯绝缘导线或漆包线自第一信号极点向第一绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第一绕制区域的另一端绕回至第一绕制区域的一端；将第一绕制区域一端的多芯绝缘导线或漆包线自第二绕制区域的一端向第二绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第二绕制区域的另一端绕回至第二信号极点；第一信号极点和第二信号极点外接绝缘屏蔽双绞线，其中：线圈套接在变压器或母线接地线上，耦合生成的行波信号由于第一信号极点和第二信号极点输出。

其中，第一信号极点和第二信号极点之间分别对地串联一金属线性电阻。

其中，第一信号极点和第二信号极点之间并联一用以限压抗浪涌的压敏电阻。

其中，多芯绝缘导线或漆包线在第一绕制区域上缠绕的匝数与多芯绝缘导线或漆包线在第二绕制区域上缠绕的匝数相等。

其中，多芯绝缘导线或漆包线在第一绕制区域和在第二绕制区域上缠绕匝数的总和为4的倍数。

其中，多芯绝缘导线或漆包线的直径取值在0.5mm-1.5mm之间。

为解决上述技术问题，本发明提供另一种技术方案，一种行波传感器，其包括采用上述用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法绕制而成的磁芯。

其中，行波传感器的磁芯由导磁率在400H/m-10000H/m之间，且使用频率与电力设备接地线的行波信号的波头频谱成分的范围有重叠区域的材料制成。

其中，行波传感器的磁芯的使用频率大于500千赫。

其中，行波传感器的磁芯由锌锰铁氧体材料制成。

实施本发明所提供的行波传感器及其磁芯的线圈绕制方法，具有如下有益效果：

第一，使用多芯绝缘导线或漆包线自第一信号极点向第一绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第一绕制区域的另一端绕回至第一绕制区域的一端；将第一绕制区域一端的多芯绝缘导线或漆包线自第二绕制区域的一端向第二绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第二绕制区域的另一端绕回至第二信号极点，此种缠绕方式，具有更好的抗差模干扰效果。通过消除传感器上大量的差模干扰，使行波的波头信号更清晰，也使相应的计算分析误差会更小。

第二，由于磁芯由导磁率在400H/m-10000H/m之间，且使用频率与电力设备接地线的行波信号的波头频谱成分的范围有重叠区域的材料制成，使磁芯具有稳定的导磁率和较低的损耗。

第三，结构精简，易于操作和控制成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是使用本发明实施例磁芯线圈绕制方法绕制的磁芯的结构示意图。

图2是使用本发明实施例行波传感器的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图2所示，为本发明行波传感器的实施例一。

本实施例中的行波传感器，包括：外壳（未图示）、设置在外壳中的磁芯1和缠绕在磁芯1上的线圈2，磁芯包括第一绕制区域11和第二绕制区域12，第一绕制区域11和第二绕制区域12首尾相接，所述第一绕制区域11的一端11a设有第一信号极点A，第二绕制区域的一端12a设有第二信号极点B；其中：

线圈2自第一信号极点A在第一绕制区域11缠绕一定圈数，再向第二绕制区域12缠绕一定的圈数后绕回至第二信号极点B引出。

具体实施时，磁芯1成圆环状，其内径的尺寸为64mm、外径尺寸为100mm，高度尺寸为10mm。当然，上述尺寸、形状可以根据实际使用需要调整，其中：磁芯1的内径大小决定了能够穿过其的接地线的最大尺寸。

进一步的，磁芯1的材料选择导磁率在400H/m-10000H/m之间，且使用频率与电力设备接地线的行波信号的波头频谱成分的范围有重叠区域的材料制成，其作用是可以把行波的波头成分几乎无失真的保护转换下来。

本实施例中的磁芯使用铁氧体材料，尤其是锰锌铁氧体作为磁芯。需要说明的是：铁氧体材料相较于现有技术中常用的铁钴镍合金材料的优势主要体现在，铁氧体具有较高的AL系数，在同体积的绕制数量上，铁氧体的电感量更大，而且Q值（品质因数）也高，这样较少的绕制圈数就可满足要求，能够为灵活的线圈绕制方式奠定基础。具体到锰锌铁氧体，将其应用在本实施例中的磁芯上，一方面使该磁芯具有稳定的磁导率，锰锌铁氧体的磁导率随温度/时间关系，约每10年下降3%～4%，较为稳定；另一方面使该磁芯随着温度或频率的变化，具有较低损耗的特性。此外，其还具有剩磁小和成本低的优势。

进一步的，本实施例中的线圈2为多芯绝缘导线或漆包线，多芯绝缘导线或漆包线的直径取值在0.5mm-1.5mm之间，使其更方便绕制和实现功能。

本实施例中行波传感器的磁芯采用如下的线圈绕制方法绕制而成，其能够对行波传感的磁芯进行抗差模干扰。

第一绕制区域11和第二绕制区域12分别为两个半圆环，首尾相连。其中：对行波传感的磁芯进行区域划分的作用是，在磁芯的不同区域进行线圈绕制，以实现行波传感的抗差模干扰。第一绕制区域11位于如图1所示磁芯的左侧，其两端分别为11a，11b，第二绕制区域12位于如图1所示磁芯的右侧，其两端分别为12a，12b。第一信号极点A为设置在第一绕制区域11一端11a位置上的焊盘，第二信号极点B为设置在第二绕制区域12一端2a位置上的焊盘。

具体缠绕时，首先，使用线圈2，也就是多芯绝缘导线或漆包线自第一信号极点A向第一绕制区域的另一端11b均匀缠绕5圈，然后自第一绕制区域的另一端11b返回至第一绕制区域的一端11a，缠绕的圈数为5圈；紧接着，将多芯绝缘导线或漆包线绕到第二绕制区域12上，自第二绕制区域12的一端12a向第二绕制区域12的另一端12b均匀缠绕5圈，然后自第二绕制区域12的另一端12b绕回至第二信号极点B。也就是说，在每个绕制区域上绕制的圈数均为10圈，整个磁芯仅需绕制20圈就可以满足需求。以较少的圈数实现线圈的功能基于磁芯使用上述铁氧体材料，在绕制20圈的情况下即可满足所需线圈电感值。此种缠绕方式，具有更好的抗差模干扰效果。通过消除传感器上大量的差模干扰，使行波的波头信号更清晰，也使相应的计算分析误差会更小。

看可以理解的是，绕制的线圈数并不固定，可以多绕一些圈数，但要满足多芯绝缘导线或漆包线在第一绕制区域11上缠绕的匝数与多芯绝缘导线或漆包线在第二绕制区域12上缠绕的匝数相等，且多芯绝缘导线或漆包线在第一绕制区域11和在第二绕制区域12上缠绕匝数的总和为4的倍数，如此才能保证所需的电感量。

进一步的，第一信号极点A和第二信号极点B之间分别对地串联一金属线性电阻R1。第一信号极点A和第二信号极点B之间并联一用以限压抗浪涌的压敏电阻R2。

本实施例中的行波传感器在具体实施时，磁芯1的第一信号极点A和第二信号极点B外接绝缘屏蔽双绞线，其中：线圈套接在变压器或母线接地线上，耦合生成的行波信号由于第一信号极点和第二信号极点输出。通过同轴屏蔽电缆，传输至专用的行波检测装置9，行波检测装置9通过行波传感器在其一侧输出的行波波头到达的精确时间和在其另一侧行波波头到达时间数据进行差值对比计算，计算出故障距离，从而起到故障定位，电力运维人员便可以尽快的确定故障位置，减少电力故障带来的损失。

实施本发明的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，具有如下有益效果：

第一，使用多芯绝缘导线或漆包线自第一信号极点向第一绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第一绕制区域的另一端绕回至第一绕制区域的一端；将第一绕制区域一端的多芯绝缘导线或漆包线自第二绕制区域的一端向第二绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第二绕制区域的另一端绕回至第二信号极点，此种缠绕方式，具有更好的抗差模干扰效果。通过消除传感器上大量的差模干扰，使行波的波头信号更清晰，也使相应的计算分析误差会更小。

第二，由于磁芯由导磁率在400H/m-10000H/m之间，且使用频率与电力设备接地线的行波信号的波头频谱成分的范围有重叠区域的材料制成，使磁芯具有稳定的导磁率和较低的损耗。

第三，结构精简，易于操作和控制成本。

Claims (10)

1.一种用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，用以对行波传感的磁芯进行抗差模干扰，其特征在于，包括以下步骤：

划分磁芯为第一绕制区域和第二绕制区域，所述第一绕制区域和所述第二绕制区域首尾相接，所述第一绕制区域的一端设有第一信号极点，所述第二绕制区域的一端设有第二信号极点；

使用多芯绝缘导线或漆包线自所述第一信号极点向第一绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第一绕制区域的另一端绕回至第一绕制区域的一端；

将所述第一绕制区域一端的所述多芯绝缘导线或漆包线自第二绕制区域的一端向第二绕制区域的另一端均匀缠绕一定的圈数，然后以相同的绕制圈数自第二绕制区域的另一端绕回至所述第二信号极点；

所述第一信号极点和所述第二信号极点外接绝缘屏蔽双绞线，其中：线圈套接在变压器或母线接地线上，耦合生成的行波信号由于所述第一信号极点和第二信号极点输出。

2.如权利要求1所述的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，其特征在于，所述第一信号极点和所述第二信号极点之间分别对地串联一金属线性电阻。

3.如权利要求1所述的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，其特征在于，所述第一信号极点和所述第二信号极点之间并联一用以限压抗浪涌的压敏电阻。

4.如权利要求1所述的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，其特征在于，所述多芯绝缘导线或漆包线在所述第一绕制区域上缠绕的匝数与所述多芯绝缘导线或漆包线在所述第二绕制区域上缠绕的匝数相等。

5.如权利要求1所述的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，其特征在于，所述多芯绝缘导线或漆包线在所述第一绕制区域和在所述第二绕制区域上缠绕匝数的总和为4的倍数。

6.如权利要求1所述的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，其特征在于，所述多芯绝缘导线或漆包线的直径取值在0.5mm-1.5mm之间。

7.一种行波传感器，其特征在于，所述行波传感器包括采用如权利要求1-6任一项所述用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法绕制而成的磁芯。

8.如权利要求7所述的行波传感器，其特征在于，所述行波传感器的磁芯由导磁率在400H/m-10000H/m之间，且使用频率与电力设备接地线的行波信号的波头频谱成分的范围有重叠区域的材料制成。

9.如权利要求8所述的用于行波传感器磁芯的线圈绕制方法，其特征在于，所述行波传感器的磁芯的使用频率大于500千赫。

10.如权利要求7所述的行波传感器，其特征在于，所述行波传感器的磁芯由锌锰铁氧体材料制成。