CN107768124A - 一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器。本发明包括罗氏线圈骨架，是由导线紧挨、平行、并绕在骨架上，其中导线采用双路漆包线或表层绝缘的导线。本发明采用集成式差动放大器实现差动信号的处理，采用硬件实现方式，通过将单线圈的感应电压输出改成双线并绕的双线圈的感应电压输出；两线圈输出为差动电压，前置放大采用差动放大器。可真实还原采样信号；差动式放大器为对称电路，可以抑制零点漂移，使漂移信号相互抵消，具有抗共模干扰的特点，使罗氏线圈电子式电流互感器灵敏度提高了一倍，使罗氏线圈电子式电流互感器的线性度也得到提高了一个数量级原理。
Description
技术领域
本发明涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器。
背景技术
电子式互感器是实现变电站运行实时信息数字化的主要设备之一，在电网动态观测、提高继电保护可靠性等方面具有重要作用，是提高电力系统运行控制水平的基础。智能变电站将逐步以电子式互感器取代传统电磁式互感器，电子式互感器应用在智能变电站中可以促进其智能化、自动化、精确化，将极大地促进智能电网输配电模块的建设和发展。因此，电子式互感器在智能变电站中的应用将在未来智能电网建设中起到不可估量的作用。
目前我国智能变电站使用的电子式电流互感器主要是基于罗氏线圈的电流互感器，罗氏线圈又称电流测量线圈、微分电流传感器，是一种新型电子式电流互感器测量装置。与带铁芯的传统互感器相比，罗氏线圈电流互感器具有测量范围宽、无磁饱和、体积小等优点，不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系，实现了良好的电气绝缘；响应频带宽0.1Hz-1MHz。
传统罗氏线圈骨架的具体结构如图4和图5所示，均匀单方向缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原测量电流。
其计算方法为：
常规的罗氏线圈电子式电流互感器虽然相比传统铁芯式电流互感器有明显优势，但随着智能电网的发展，工作对互感器测量灵敏度提出了更高的要求，现有常规罗氏线圈仍需不断改进与完善。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，其目的是为了实现提高罗氏线圈电子式电流互感器灵敏度和线性度。
为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，包括罗氏线圈骨架，是由导线紧挨、平行、并绕在骨架上，其中导线采用双路漆包线或表层绝缘的导线。
所述导线采用双路漆包线或表层绝缘的导线时，从两组线圈A和B获得两路差动信号，和四根抽头A1、抽头A2、抽头B1、抽头B2；在线圈的抽头中，抽头A1、抽头A2分别为线圈A的头和尾；抽头B1、抽头B2分别为线圈B的头和尾；线圈A的头与线圈B的尾联接作为参考点，即抽头A1与抽头B2联接，作为两个差动线圈的中点，接差动放大器的地；在线圈A的尾抽头A2和线圈B的头抽头B1为两路线圈差动信号，接入差动放大器的输入端。
所述骨架上绕制双路导线，一次电流从罗氏线圈中心流过，从两组线圈A和B可获得两路模拟电压小信号，通过对差动信号进行采集、信号调理、模拟积分和A/D转换环节，获得真实还原的数字采样信号，然后经电/光转换环节通过光纤将数字量汇入合并单元，并通过合并单元最终用于继电保护及计量装置。
所述差动信号的处理方法是通过采用集放大、积分和相位调整为一体的差动式放大器，通过在PCB板上构建精密的差动式放大器电路来实现，真实还原采样信号；通过调整a，可以调整差动放大器的放大倍数，通过调整b，可以微调整放大器输入和输出之间的相位。
所述差动放大器后加设一个积分器，电路中差动放大器的放大倍数能够调整，积分器的输出输入之间的相位在π/2的基础上能够微调；差动式放大器抑制零点漂移，由于是一个对称电路，能够使漂移信号相互抵消；由温度变化因素引起两路的输出漂移电压必然是大小相等，极性相同，即为共模信号。
本发明的优点及有益效果为：
本发明采用集成式差动放大器实现差动信号的处理，采用硬件实现方式，通过将单线圈的感应电压输出改成双线并绕的双线圈的感应电压输出；两线圈输出为差动电压，前置放大采用差动放大器。可真实还原采样信号；差动式放大器为对称电路，可以抑制零点漂移，使漂移信号相互抵消，具有抗共模干扰的特点，使罗氏线圈电子式电流互感器灵敏度提高了一倍，使罗氏线圈电子式电流互感器的线性度也得到提高了一个数量级原理。
下面将结合本发明的附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚完整的描述。
附图说明
图1为本发明所述电子式互感器原理图；
图2为本发明所述罗氏线圈双线绕制示意图；
图3为本发明所述电子式互感器集成式差动放大器电路原理图；
图4和图5为传统罗氏线圈骨架的具体结构示意图。
图中：导线1，骨架2。
具体实施方式
本发明是一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，如图1所示，本发明所述电子式互感器用于智能变电站，在传统罗氏线圈骨架上绕制双路漆包线，一次电流从罗氏线圈中心流过，从两组线圈A和B可获得两路模拟电压小信号，通过对差动信号进行采集、信号调理、模拟积分和A/D转换等环节，获得真实还原的数字采样信号，然后经电/光转换环节通过光纤将数字量汇入合并单元，并通过合并单元最终用于继电保护及计量等装置。
如图2所示，图2为罗氏线圈绕制方法。本发明是基于在传统罗氏线圈骨架基础上，由导线1绕在骨架2上，其中导线1为采用双路漆包线或其它表层绝缘的导线，紧挨、平行、并绕在骨架2上。这样从两组线圈A和B获得两路差动信号，和四根抽头A1、抽头A2、抽头B1、抽头B2。在线圈的抽头中，抽头A1、抽头A2分别为线圈A的头和尾；抽头B1、抽头B2分别为线圈B的头和尾。线圈A的头与线圈B的尾联接作为参考点，即抽头A1与抽头B2联接，作为两个差动线圈的中点，接差动放大器的地。在线圈A的尾抽头A2和线圈B的头抽头B1为两路线圈差动信号，接入差动放大器的输入端。如图3所示。
所述差动信号的处理方法如图3所示，采用集放大、积分和相位调整为一体的差动式放大器，通过在PCB板上构建精密的差动式放大器电路来实现，能够真实还原采样信号。通过调整a，可以调整差动放大器的放大倍数，通过调整b，可以微调整放大器输入和输出之间的相位。
电路原理是差动放大器后加了一个积分器，电路中差动放大器的放大倍数可以调整，积分器的输出输入之间的相位在π/2的基础上可以微调。差动式放大器可以抑制零点漂移，由于它是一个对称电路，可使漂移信号相互抵消。由温度变化等因素引起两路的输出漂移电压必然是大小相等，极性相同，即为共模信号。具有抗共模干扰的特点。
Claims (5)
1.一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，包括罗氏线圈骨架，其特征是：由导线（1）紧挨、平行、并绕在骨架（2）上，其中导线（1）采用双路漆包线或表层绝缘的导线。
2.根据权利要求1所述的一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，其特征是：所述导线（1）采用双路漆包线或表层绝缘的导线时，从两组线圈A和B获得两路差动信号，和四根抽头A1、抽头A2、抽头B1、抽头B2；在线圈的抽头中，抽头A1、抽头A2分别为线圈A的头和尾；抽头B1、抽头B2分别为线圈B的头和尾；线圈A的头与线圈B的尾联接作为参考点，即抽头A1与抽头B2联接，作为两个差动线圈的中点，接差动放大器的地；在线圈A的尾抽头A2和线圈B的头抽头B1为两路线圈差动信号，接入差动放大器的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，其特征是：所述骨架上绕制双路导线，一次电流从罗氏线圈中心流过，从两组线圈A和B可获得两路模拟电压小信号，通过对差动信号进行采集、信号调理、模拟积分和A/D转换环节，获得真实还原的数字采样信号，然后经电/光转换环节通过光纤将数字量汇入合并单元，并通过合并单元最终用于继电保护及计量装置。
4.根据权利要求2所述的一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，其特征是：所述差动信号的处理方法是通过采用集放大、积分和相位调整为一体的差动式放大器，通过在PCB板上构建精密的差动式放大器电路来实现，真实还原采样信号；通过调整a，调整差动放大器的放大倍数，通过调整b，微调整放大器输入和输出之间的相位。
5.根据权利要求2所述的一种带差动放大电路的双绕线罗氏线圈电子式电流互感器，其特征是：所述差动放大器后加设一个积分器，电路中差动放大器的放大倍数能够调整，积分器的输出输入之间的相位在π/2的基础上能够微调；差动式放大器抑制零点漂移，由于是一个对称电路，能够使漂移信号相互抵消；由温度变化因素引起两路的输出漂移电压必然是大小相等，极性相同，即为共模信号。
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