CN107478886B - 一种电流传感器及其检测电流信号的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电流传感器及用电流传感器检测电流信号的方法，所述电流传感器包括：导电线圈，其绕制在磁芯上，用于传输电流信号，其中，所述磁芯是内部有填充物、可弯曲的弹性绝缘软管；电磁屏蔽外壳，其包裹在导电线圈的外部并与磁芯同步弯曲，所述电磁屏蔽外壳用于屏蔽电流传感器外部的电场信号并为待测电流的磁场进入导电线圈提供路径；开合接口，其位于磁芯和电磁屏蔽外壳的两端，用于将磁芯和电磁屏蔽外壳的两端对接成环状，或者将对接成环状的磁芯和电磁屏蔽外壳的两端打开；信号电缆接头，其用于将导电线圈输出的电流信号通过信号电缆进行传输，其中，所述信号电缆接头的外壳和芯线分别与导电线圈的两端电气连接。
Description
技术领域
本发明涉及输变电设备的电流信号检测技术领域，并且更具体地，涉及一种电流传感器及其检测电流信号的方法。
背景技术
电力变压器的局部放电检测、绕组变形检测等检测试验中，常常要求测量变压器绕组上的电流信号。以往常用的电流传感器是罗果夫斯基线圈型电流传感器，这种传感器与被测导线之间没有直接的电气连接，依靠电磁感应原理检测被测导线中的电流信号。在局部放电检测、绕组变形扫频信号检测、泄露电流检测等应用场合，被测电流非常微弱，外部电磁干扰很强，要求这种罗果夫斯基型电流传感器具有高磁导率的磁芯和强电磁屏蔽外壳。因此，磁芯常常选用固体磁性材料。
对于在线运行的电力变压器，最佳的检测位置常常是变压器绕组引出线套管的根部，特别是高压套管根部。由于变压器带电运行，现场要求传感器不能靠近强电场区域，因而高压套管升高座外部是比较理想的传感器放置位置。由于变压器高压套管较粗，升高座更粗，直径可达700mm。因此要求电流传感器的直径更大，能够套在升高座外部。
现有的基于固体磁芯、固体屏蔽外壳的罗果夫斯基线圈型电流传感器，若制作成直径700mm的圆环，机械加工成本很高，传感器的携带、运输、安装也极不方便，因此难以胜任。
现有的一些可弯曲的、柔性的传感器，其中一些类型的传感器是由一段一段固体磁芯首尾相连而成，共同的缺点是没有可以与磁芯一起同步弯曲的电磁屏蔽外壳，因而难以适用于电力设备的局部放电、绕组变形检测信号、泄露电流信号等信号微弱、电磁干扰强烈的场合。
发明内容
为了解决背景技术存在的现有可弯曲电流传感器缺少与磁芯同步弯曲的电磁屏蔽外壳，难以适用于电力设备的局部放电、绕组变形检测信号、泄露电流信号等信号微弱、电磁干扰强烈的场合的技术问题，本发明提供一种电流传感器，其用于检测导线中的电流信号，所述电流传感器包括：
导电线圈，其绕制在磁芯上，用于传输电流信号，其中，所述磁芯是内部有填充物、可弯曲的弹性绝缘软管；
电磁屏蔽外壳，其包裹在导电线圈的外部并与磁芯同步弯曲，所述电磁屏蔽外壳用于屏蔽电流传感器外部的电场信号并为待测电流的磁场进入导电线圈提供路径；
开合接口，其位于磁芯和电磁屏蔽外壳的两端，用于将磁芯和电磁屏蔽外壳的两端对接成环状，或者将对接成环状的磁芯和电磁屏蔽外壳的两端打开；
信号电缆接头，其用于将导电线圈输出的电流信号通过信号电缆进行传输，其中，所述信号电缆接头的外壳和芯线分别与导电线圈的两端电气连接。
优选地，所述磁芯的内部填充物是铁磁材料粉末、铁磁材料液体、铁磁材料胶体和超微晶粉末中的任意一种。
优选地，所述电磁屏蔽外壳包括绝缘软管、多股导磁的金属导线和1股绝缘股线，其中，所述绝缘股线夹杂在多股金属导线中间，并和金属导线一起扭绞在绝缘软管上。
优选地，所述绝缘股线的直径的范围为1至2毫米。
优选地，所述金属导线是铁质导线。
优选地，所述导线线圈是漆包铜线。
优选地，所述信号电缆接头是卡扣配合式连接器。
优选地，所述绝缘软管是塑料软管。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种基于电流传感器测试电流信号的方法，所述方法包括：
打开开合接口，将电流传感器包围在待测设备的外面；
将开合接口闭合，用螺丝拧紧；
当待测设备产生的电流信号通过电流传感器的中心时，所述电流传感器的电磁屏蔽外壳中的金属导线屏蔽外部的电场信号，且待测电流信号的磁场通过绝缘股线进入导电线圈和磁芯的缝隙；
所述电流传感器的导电线圈通过信号电缆将输出信号传输至后端测量装置获取测量结果。
综上所述，本发明所述的电流传感器的磁芯和屏蔽外壳均是柔性的，可以弯曲，因而传感器在制作时只需确定长度适当的绝缘软管即可。加工成本低廉，携带方便。现场安装时只需将传感器围在变压器套管根部或者套管升高座外面，紧密对接好开合接口即可，此外，本发明所述的电流传感器具有柔性电磁屏蔽外壳，由金属导线扭绞而成的屏蔽外壳不但具有可弯曲性，而且能够屏蔽外部的电场信号。其中高导磁性的金属导线提供屏蔽外部磁场的能力，而夹杂在其中的绝缘股线为被测电流的磁场进入绕组提供了路径，有效解决了电流传感器难以适用于电力设备的局部放电、绕组变形检测信号、泄露电流信号等信号微弱、电磁干扰强烈的场合。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是本发明具体实施方式的电流传感器的结构框图；
图2是本发明具体实施方式的电流传感器的截面图；
图3是本发明具体实施方式的电流传感器的磁芯与导电线圈的结构示意图；
图4是本发明具体实施方式的电流传感器的电磁屏蔽外壳的结构示意图；
图5是本发明具体实施方式的电流传感器为环状时的结构示意图；
图6是本发明具体实施方式的基于电流传感器检测电流信号的方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1是本发明具体实施方式的电流传感器的结构框图。如图1所示，所述电流传感器100包括导电线圈101、磁芯102、电磁屏蔽外壳103、开合接口104和信号电缆接头105。
图2是本发明具体实施方式的电流传感器的截面图。图3是本发明具体实施方式的电流传感器的磁芯与导电线圈的结构示意图。结合图2和图3可知，导电线圈101绕制在磁芯102上，用于传输电流信号，其中，所述磁芯102包括可弯曲的弹性绝缘软管121和内部填充物122。
信号电缆接头105的外壳和芯线分别与导电线圈101的两端电气连接，其中，所述信号电缆接头105用于将导电线圈输出的电流信号通过信号电缆进行传输。
所述电磁屏蔽外壳103包裹在导电线圈101的外部并与磁芯102同步弯曲，所述电磁屏蔽外壳103包括绝缘软管131、多股导磁的金属导线132和1股绝缘股线133。图4是本发明具体实施方式的电流传感器的电磁屏蔽外壳的结构示意图。如图4所示，所述绝缘股线133夹杂在多股金属导线132中间，并和金属导线132一起扭绞在绝缘软管131上。
图5是本发明具体实施方式的电流传感器为环状时的结构示意图。如图5所示，开合接口104位于磁芯102和电磁屏蔽外壳103的两端，用于将磁芯102和电磁屏蔽外壳103的两端对接成环状。相应地，当所述电流传感器不需要对待测设备进行电流信号检测时，可将对接成环状的磁芯102和电磁屏蔽外壳103的两端打开。
优选地，所述磁芯的内部填充物是铁磁材料粉末、铁磁材料液体、铁磁材料胶体和超微晶粉末中的任意一种。
优选地，所述绝缘股线的直径的范围为1至2毫米。
优选地，所述金属导线是铁质导线。
优选地，所述导线线圈是漆包铜线。
优选地，所述信号电缆接头是卡扣配合式连接器。
优选地，所述绝缘软管是塑料软管。
图6是本发明具体实施方式的基于电流传感器检测电流信号的方法的流程图。如图6所示，所述方法600从步骤601开始。
步骤601，打开开合接口，将电流传感器包围在待测设备的外面；
步骤602，将开合接口闭合，用螺丝拧紧；
步骤603，当待测设备产生的电流信号通过电流传感器的中心时，所述电流传感器的电磁屏蔽外壳中的金属导线屏蔽外部的电场信号，且待测电流信号的磁场通过绝缘股线进入导电线圈和磁芯的缝隙；
步骤604，所述电流传感器的导电线圈通过信号电缆将输出信号传输至后端测量仪器获取测量结果。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该【装置、组件等】”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (5)
1.一种柔性电流传感器，其特征在于，所述电流传感器包括：
导电线圈，其绕制在磁芯上，用于传输电流信号，其中，所述磁芯是内部有填充物、可弯曲的弹性绝缘软管，所述磁芯内部的填充物是铁磁材料粉末、铁磁材料液体、铁磁材料胶体和超微晶粉末中的任意一种；
电磁屏蔽外壳，其包裹在导电线圈的外部并与磁芯同步弯曲，所述电磁屏蔽外壳用于屏蔽电流传感器外部的电场信号并为待测电流的磁场进入导电线圈提供路径，其中，所述电磁屏蔽外壳包括绝缘软管、多股导磁的金属导线和1股绝缘股线，所述绝缘股线夹杂在多股金属导线中间，并和金属导线一起扭绞在绝缘软管上，所述绝缘股线的直径的范围为1至2毫米；
开合接口，其位于磁芯和电磁屏蔽外壳的两端，用于将磁芯和电磁屏蔽外壳的两端对接成环状，或者将对接成环状的磁芯和电磁屏蔽外壳的两端打开；
信号电缆接头，其用于将导电线圈输出的电流信号通过信号电缆进行传输，其中，所述信号电缆接头的外壳和芯线分别与导电线圈的两端电气连接。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述金属导线是铁质导线。
3.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述导电线圈是漆包铜线。
4.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述信号电缆接头是卡扣配合式连接器。
5.一种基于权利要求1所述的电流传感器测试电流信号的方法，其特征在于，所述方法包括：
打开开合接口，将电流传感器包围在待测设备的外面；
将开合接口闭合，用螺丝拧紧；
当待测设备产生的电流信号通过电流传感器的中心时，所述电流传感器的电磁屏蔽外壳中的金属导线屏蔽外部的电场信号，且待测电流信号的磁场通过绝缘股线进入导电线圈和磁芯的缝隙；
所述电流传感器的导电线圈通过信号电缆将输出信号传输至后端测量装置获取测量结果。
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