CN106098348A - 电子式电流电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子式电流电压互感器，包括信号采集装置、防护罩、设置于所述防护罩内的电导体、套装于所述电导体的电感装置、二次电容装置及接地引线装置，所述电导体与所述电感装置同轴布置，且所述电感装置包括设有安装腔室的屏蔽壳体，所述二次电容装置设置于所述安装腔室内，所述接地引线装置与所述屏蔽壳体、所述信号采集装置均电性连接。可以实现同时对电流和电压信号的采集测量，且上述互感器的结构紧凑、集成化高，功能一体化程度高，绝缘性能好且传感稳定。

Description

电子式电流电压互感器

技术领域

本发明涉及高压测量装置技术领域，尤其是涉及一种电子式电流电压互感器。

背景技术

传统的电流互感器包括线圈，线圈内含铁芯，其通常根据测量数值的变化增加或减小体积，并且存在磁饱与剩磁、测量范围窄、损耗大、二次开路会产生过电压、体积大、绝缘复杂，已经不适应智能化变电站高标准，相应的，罗氏线圈、低功率线圈、光学线圈等技术已经成熟，已经大量应用在智能化变电站中。同时电压互感器也相应地存在剩磁、铁磁谐振、易饱和、测量范围窄、绝缘结构复杂、体积大、重量大等诸多问题，故目前为了解决上述单一性能的互感器存在的问题，会将上述两种互感器集成为电流电压互感器，其工作更加可靠，信号采集更加精确，但存在集成化程度不高，传感可靠性低、结构复杂且占用体积大、以致不便于携带和安装等问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种电子式电流电压互感器，在于克服现有技术的缺陷，结构集成化程度高、同时实现电流、电压信号采集、绝缘可靠且结构简。

本发明的目的是这样实现的：

一种电子式电流电压互感器，包括信号采集装置、防护罩、设置于所述防护罩内的电导体、套装于所述电导体的电感装置、二次电容装置及接地引线装置，所述电导体与所述电感装置同轴布置，且所述电感装置包括设有安装腔室的屏蔽壳体，所述二次电容装置设置于所述安装腔室内，所述接地引线装置与所述屏蔽壳体、所述信号采集装置均电性连接。

进一步地，还包括绝缘介质，所述电导体和所述屏蔽壳体之间形成隔离腔室，所述绝缘介质填充于所述隔离腔室内。

进一步地，所述电感装置还包括套装于所述电导体上的电容环、绕装于所述电容环上的线圈组件，所述屏蔽壳体覆设于所述线圈组件上。

进一步地，所述线圈组件包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈并排布置。

进一步地，所述二次电容装置至少包括第一层印制板和第二层印制板，所述第一层印制板短路连接于所述屏蔽壳体上，所述第二层印制板设置于所述第一层印制板上并与地面连接。

进一步地，还包括光学传感器，所述光学传感器设置于所述第一层印制板和所述第二层印制板间。

进一步地，还包括第三层印制板，所述光学传感器包括第一光学传感器和第二光学传感器，所述第一光学传感器设置于所述第一层印制板和所述第二层印制板间，所述第二光学光感器设置于所述第二层印制板和所述第三层印制板间。

进一步地，还包括套装于所述接地引线装置外侧的连接支撑机构，所述连接支撑机构包括与所述防护罩配合连接的绝缘支架、与所述绝缘支架和所述屏蔽壳体均连接的连接组件，所述连接组件包括法兰、及均与所述法兰配合连接的绝缘套和绝缘隔板。

进一步地，还包括绝缘筒，所述绝缘筒套设于所述接地引线装置的外侧。

进一步地，还包括复合绝缘架，所述复合绝缘架套装于所述接地引线装置的外侧。

本发明的有益效果在于：

上述电子式电流电压互感器通过将所述电感装置套装于所述电导体外侧且同轴布置，所述屏蔽壳体、所述电导体与所述二次电容装置之间形成主次、二次电容，并通过所述接地引线装置与所述屏蔽壳体、所述信号采集装置均电性连接，可以实现同时对电流和电压信号的采集测量，且上述互感器的结构紧凑、集成化高，功能一体化程度高，绝缘性能好且传感稳定。

附图说明

图1为本发明实施例所述的电子式电流电压互感器的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的电子式电流电压互感器A处的局部放大图；

图3为本发明实施例所述的电子式电流电压互感器的电气原理图。

附图标记说明：

100、信号采集装置，200、防护罩，300、电导体，320、隔离腔室，400、电感装置，420、屏蔽壳体，422、安装腔室，440、电容环，460、线圈组件，462、第一线圈，464、第二线圈，500、二次电容装置，520、第一层印制板，540、第二层印制板，600、接地引线装置，700、绝缘介质，800、连接支撑机构，820、绝缘支架，840、连接组件，842、法兰，844、绝缘套，846、绝缘隔板，900、绝缘筒，1000、复合绝缘架。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1，图2所示，一种电子式电流电压互感器，包括信号采集装置100、防护罩200、设置于所述防护罩200内的电导体300、套装于所述电导体300的电感装置400、二次电容装置500及接地引线装置600，所述电导体300与所述电感装置400同轴布置，且所述电感装置400包括设有安装腔室422的屏蔽壳体420，所述二次电容装置500设置于所述安装腔室422内，所述接地引线装置600与所述屏蔽壳体420、所述信号采集装置100均电性连接。

在本实施例中，所述防护罩200上开设有安装孔，所述电导体300穿设于安装孔内并且两端均伸出，以便于与驱动装置连接实现持续转动产生感应电流。优选所述电导体300为空心棒体，不仅减轻装置的整体重量、而且感应性能好、工作可靠。所述电感装置400优选为圆环结构，其套装于所述电导体300的外侧，还包括绝缘介质700，所述电导体300和所述屏蔽壳体420之间形成隔离腔室320，所述绝缘介质700填充于所述隔离腔室320内。所述绝缘介质700在本实施例中优选为SF6气体，其充满于电导体300和所述屏蔽壳体420之间，起到良好的绝缘效果，防止高压电弧击伤设备，影响使用寿命。当然在其他实施例中上述绝缘介质还可以是其他气体。

所述屏蔽壳体420、所述电导体300及所述防护罩200之间可以形成主电容，且布置于所述屏蔽壳体420内的所述二次电容装置500可以形成二次电容，由此形成电压。如此，当上述电子式电流电压互感器工作时即可同时产生电流和电压，通过所述信号采集装置100可同时对电流和电压采集信号进行测量，工作效率高且可靠，同时上述互感器的结构紧凑，集成化程度高，占用体积小，绝缘可靠。所述屏蔽壳体420包括壳体及填充于壳体内的环氧树脂绝缘材料，由此可以是屏蔽壳体420具备较高的经济性的前提下还具有优良的绝缘性能。所述接地引线装置600包括高屏蔽导线及接地引线管，高屏蔽导线设置于接地引线管内从而起到保护作用，所述信号采集装置包括设置于地面上的箱体，及设置于箱体内的采集器，将信号引至采集器里(采集器地电位供电方式)，采集器对罗氏线圈或串联电容的微分信号采样，双A/D处理、积分、还原遵循智能变电站通信规约并通过一定算法转成FF3、并以光信号发送至合并单元。

此外，所述电感装置400还包括套装于所述电导体300上的电容环440、绕装于所述电容环440上的线圈组件460，所述屏蔽壳体420覆设于所述线圈组件460上。所述电容环440为圆筒形壳体，其可作为所述线圈组件460的载体，所述屏蔽壳体420完全覆设于所述线圈组件460上，由此形成结构紧凑、工作可靠的电流感应装置，当所述电导体300相对所述电感装置400转动时，即可通过切割磁感线产生稳定且持续的感应电流，确保本装置的工作可靠。

进一步地，所述线圈组件460包括第一线圈462和第二线圈464，所述第一线圈462和所述第二线圈464并排布置。在本实施例中所述第一线圈462为罗氏线圈，所述第二线圈464为低频感应线圈，由于罗氏线圈具有量程大、高频特性好但需要积分移相、精度较差的特点，低频感应线圈具有高精度、零负载及零移相的特点，因此将罗氏线圈和低频感应线圈结合使用可以充分利用两种线圈的优点，使得量程变大、测量精度变高，提高工作的可靠性。

如图3所示，所述二次电容装置500至少包括第一层印制板520和第二层印制板540，所述第一层印制板520短路连接于所述屏蔽壳体420上，所述第二层印制板540设置于所述第一层印制板520上并与地面连接。所述第一层印制板520与所述屏蔽壳体420短路连接，可以有效地将感应电流和电压通过所述接地引线装置600传递给所述信号采集装置100进行测量，此外通过所述第二层印制板540接地，又可以及时将富余的感应电流及时排入地面，避免装置本体带电，存在设备和人身伤害的隐患，提高工作的安全性。

所述屏蔽壳体420与两个相互独立印制板固定的一面短路连接，印制板两个面之间分别构成扇形电容C2、C2′，另两个印制板分别于与固定在所述屏蔽壳体420上的印制板独立的两个面短路连接，另两个独立面短路接地，分别构成压扇形同轴电容C3、C3′在设计上另各个电容值相等；

即，C2＝C2′＝C3＝C3′。

根据电气原理图3所示,变比k1、k2，为：

$k1=k2=\frac{Ui}{Uo}=\left|\frac{\mathrm{\α}(1+{\mathrm{jZ}}_0\mathrm{\ω}C1)}{{\mathrm{jZ}}_0\mathrm{\ω}C1}\right|$

式中，

$\mathrm{\α}=\frac{\sqrt{{\mathrm{\ω}}^2{(C_2+C_3)}^2{R}^2+1}}{{\mathrm{\ωC}}_{2}R}$

$Z_0=\frac{j\mathrm{\ω}R(C2+C3)+1}{2(j\mathrm{\ω}C2-{\mathrm{\ω}}^{2}C2C3R)}$

$C1=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{r}s}{d}$

其中，ε₀为相对真空的介电常数；ε_r为介电常数；s为覆铜板一面的面积；d为覆铜板厚度；

由于C1＝C_h＝C2＝C2′＝C3＝C3′均可求出，输出值U₀＝U'₀，匹配电阻R＝R′可求。

此外，上述电子式电流电压互感器还包括光学传感器(图中未示出)，所述光学传感器设置于所述第一层印制板520和所述第二层印制板540间。通过设置所述光学传感器可以精确、有效的检测产生的感应电压，并传输给所述信号采集装置100用于测量，提高了本装置的工作可靠性和测量精度。

进一步地，上电子式电流电压互感器还包括第三层印制板，所述光学传感器包括第一光学传感器和第二光学传感器，所述第一光学传感器设置于所述第一层印制板520和所述第二层印制板540间，所述第二光学光感器设置于所述第二层印制板540和所述第三层印制板间。上述装配结构可以避免其中一个传感器损坏或失效时，另一个传感器还能够确保装置的正常工作，提高了装置工作的可靠性。

此外，上述电子式电流电压互感器还包括套装于所述接地引线装置600外侧的连接支撑机构800，所述连接支撑机构800包括与所述防护罩200配合连接的绝缘支架820、与所述绝缘支架820和所述屏蔽壳体420均连接的连接组件840，所述连接组件840包括法兰842、及均与所述法兰842配合连接的绝缘套844和绝缘隔板846。所述屏蔽壳体420通过法兰842与所述连接支撑机构800连接，装拆方便，连接方式简单可靠，同时两者通过螺栓连接固定，在螺栓上套装所述绝缘套844，并在绝缘套844和法兰842之间设置所述绝缘隔板846，可以进一步隔离感应电流传导至装置本体上以避免造成安全隐患，从而进一步提高安全性和可靠性，确保设备和人员安全。

进一步地，上述电子式电流电压互感器还包括绝缘筒900，所述绝缘筒900套设于所述接地引线装置600的外侧。所述绝缘筒900为贯穿的筒体，由环氧树脂等绝缘材料制作，其一端固定于所述连接支撑机构800上，并套装于所述接地引线装置600外部，可以起到良好的绝缘屏蔽效果，确保良好的安全性。另外，本实施例中上述电子式电流电压互感器还包括复合绝缘架1000，所述复合绝缘架套装于所述接地引线装置600的外侧。所述复合绝缘架1000为筒体，其套装于所述绝缘筒900和所述接地引线装置600外侧，并与所述信号采集装置100连接固定，由此可以形成封闭牢固的装置外壳，不仅可以起到良好的屏蔽绝缘作用，确保装置的工作可靠，同时还能起到对引线起到保护作用，防灰防水。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电子式电流电压互感器，其特征在于，包括信号采集装置、防护罩、设置于所述防护罩内的电导体、套装于所述电导体的电感装置、二次电容装置及接地引线装置，所述电导体与所述电感装置同轴布置，且所述电感装置包括设有安装腔室的屏蔽壳体，所述二次电容装置设置于所述安装腔室内，所述接地引线装置与所述屏蔽壳体、所述信号采集装置均电性连接。

2.根据权利要求1所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，还包括绝缘介质，所述电导体和所述屏蔽壳体之间形成隔离腔室，所述绝缘介质填充于所述隔离腔室内。

3.根据权利要求1所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，所述电感装置还包括套装于所述电导体上的电容环、绕装于所述电容环上的线圈组件，所述屏蔽壳体覆设于所述线圈组件上。

4.根据权利要求3所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，所述线圈组件包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈并排布置。

5.根据权利要求1所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，所述二次电容装置至少包括第一层印制板和第二层印制板，所述第一层印制板短路连接于所述屏蔽壳体上，所述第二层印制板设置于所述第一层印制板上并与地面连接。

6.根据权利要求5所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，还包括光学传感器，所述光学传感器设置于所述第一层印制板和所述第二层印制板间。

7.根据权利要求6所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，还包括第三层印制板，所述光学传感器包括第一光学传感器和第二光学传感器，所述第一光学传感器设置于所述第一层印制板和所述第二层印制板间，所述第二光学光感器设置于所述第二层印制板和所述第三层印制板间。

8.根据权利要求1所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，还包括套装于所述接地引线装置外侧的连接支撑机构，所述连接支撑机构包括与所述防护罩配合连接的绝缘支架、与所述绝缘支架和所述屏蔽壳体均连接的连接组件，所述连接组件包括法兰、及均与所述法兰配合连接的绝缘套和绝缘隔板。

9.根据权利要求8所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，还包括绝缘筒，所述绝缘筒套设于所述接地引线装置的外侧。

10.根据权利要求8或9所述的电子式电流电压互感器，其特征在于，还包括复合绝缘架，所述复合绝缘架套装于所述接地引线装置的外侧。