CN112748274B - 电流测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电流测量装置，包括：金属外壳；与所述金属外壳相连的第一绝缘盆子、第二绝缘盆子和第一法兰；设置于所述金属外壳内部、依次相连的所述第一绝缘盆子的第一中心导体、第一导体、分流器、第二导体和所述第二绝缘盆子的第二中心导体；设置于所述金属外壳内部、一端与所述第一法兰连接的绝缘立柱；与分流器分离的、设置于所述绝缘立柱的另一端上的电压采集器，用于通过信号线测量所述分流器的电压信号；以及设置于所述金属外壳上的充气接头。本发明中第一绝缘盆子、第二绝缘盆子和第一法兰以及金属外壳组成一个封闭的气室，分流器和电压采集器位于该封闭的气室内，可以保证分流器和电压采集器与外界环境隔绝，免受环境中的污秽侵蚀。

Description

电流测量装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种电流测量装置。

背景技术

直流电是当下最主要的用电方式，直流电的应用离不了对直流电流的测量，在直流输电站和直流电力系统中的直流电流测量装置是不可缺少的一种关键设备，其主要是用来测量系统中的直流电流，用来监测系统的电流，为系统的控制和保护提供直流电流的状态数据。

目前，在海上风力发电，大多数采用传统支柱式或悬挂式直流电流测量装置，但由于海上盐雾大，装置内的复合套管或复合绝缘子等容易受到盐雾污秽侵蚀，使其绝缘性能降低，容易发生漏电现象，影响装置的正常运行。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提供了一种电流测量装置，以解决现有技术中因复合套管或复合绝缘子受到污秽侵蚀，绝缘性能降低，发生漏电，影响装置正常运行的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种电流测量装置，包括：

金属外壳；

与所述金属外壳相连的第一绝缘盆子、第二绝缘盆子和第一法兰；

设置于所述金属外壳内部、依次相连的所述第一绝缘盆子的第一中心导体、第一导体、分流器、第二导体和所述第二绝缘盆子的第二中心导体；

设置于所述金属外壳内部、一端与所述第一法兰连接的绝缘立柱；

与所述分流器分离的、设置于所述绝缘立柱的另一端上的电压采集器，用于通过信号线测量所述分流器的电压信号；其中，所述信号线的两端分别与所述电压采集器和所述分流器连接；

设置于所述金属外壳上的充气接头，所述充气接头用于向所述第一绝缘盆子、所述第二绝缘盆子、所述第一法兰和所述金属外壳组成的封闭气室填充绝缘气体，使所述金属外壳与所述第一中心导体、所述第一导体、所述分流器、所述第二导体、所述第二中心导体、所述电压采集器之间处于绝缘状态。

可选的，在上述的电流测量装置中，还包括：

与所述第二导体连接的末端电压导体；其中，所述第二导体和所述末端电压导体为空心结构，所述信号线依次通过所述末端电压导体和所述第二导体的内部分别与所述电压采集器和所述分流器连接。

可选的，在上上述的电流测量装置中，所述信号线为屏蔽线，所述屏蔽线，包括：

两条主体信号线以及包裹所述两条主体信号线的屏蔽层；

其中，所述屏蔽线的一端通过两条主体信号线分别与所述分流器的两个端子相连，以及通过所述屏蔽层与所述分流器的其中一个端子相连，另一端仅通过两条主体信号线与所述电压采集器相连。

可选的，在上述的电流测量装置中，所述电压采集器，包括：

电压采集箱体；

设置于所述电压采集箱体内部，与所述信号线连接的采集模块母板，所述采集模块母板用于采集分流器两端的电压信号，所述采集模块母板上安装有N个采集模块，所述采集模块用于将所述电压信号转换成光信号，N为大于等于1的正整数。

可选的，在上述的电流测量装置中，还包括：

安装于所述电压采集箱体上的呼吸阀。

可选的，所述电流测量装置，还包括：

设置于所述金属壳外部的光纤转接装置以及合并单元；

其中，所述关转接装置的一端利用光纤依次通过所述第一法兰和所述绝缘立柱的内部与所述电压采集器连接，另一端利用光纤和所述合并单元连接。

可选的，在上述的电流测量装置中，还包括：

安装于所述第二导体上的分流器屏蔽筒，以及安装于所述电压采集器上的电压采集器屏蔽筒。

可选的，在上述的电流测量装置中，还包括：

设置于所述金属外壳上的操作窗口，以及与设置于所述操作窗口上的第二法兰，用于密封所述操作窗口。

可选的，在上述的电流测量装置中，所述金属外壳、所述第一导体、所述第二导体、所述末端电压导体、所述绝缘立柱和所述电压采集器为圆柱体结构。

可选的，在上述的电流测量装置中，所述第一中心导体、所述第二中心导体、所述第一导体和所述第二导体的接触面均为镀银面。

基于上述本发明实施例提供的一种电流测量装置，其中第一绝缘盆子、第二绝缘盆子和第一法兰以及金属外壳组成了一个封闭的气室，分流器和电压采集器位于该封闭的气室内，可以保证分流器和电压采集器与外界环境隔绝，电压采集器与分流器分离，通过信号线测量分流器的电压，并且与绝缘立柱的一端相连。并且，由于金属外壳是金属材料制作而成，可以免受环境中的污秽侵蚀，且封闭气室代替现有的复合绝缘子，除了使金属外壳与金属外壳内的多个导体、分流器和电压采集器之间处于绝缘状态之外，还减少了装置的体积，适用性更广的同时降低了使用成本。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种电流测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的一种电流测量装置的工作原理图。

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做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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，目前在海上风力发电，大多数采用传统支柱式或悬挂式直流电流测量装置，但由于海上盐雾大，装置内的复合套管或复合绝缘子等容易受到盐雾污秽侵蚀，使其绝缘性能降低，容易发生漏电现象，影响装置的正常运行。

此外，需要说明的是，现有技术中采用的复合绝缘子本身除了容易受到污秽侵蚀，导致绝缘性能降低的问题之外，还因考虑到天气、海拔、爬电现象等因素的影响，一般设计的长度较长，使得装置整体高度较高，这就对变电站厂房设计提出了更高的要求，提高了成本，适用性较差。

本发明实施例提供了一种电流测量装置，以解决现有技术中因复合套管或复合绝缘子受到污秽侵蚀，绝缘性能降低，发生漏电，影响装置正常运行的问题。同时还具有体积小，适用性广和低成本的特点。

本发明实施例提供了一种电流测量装置，如图1所示，该装置包括：

金属外壳2。

需要说明的是，金属外壳2是金属材料制作而成，这样可以免受环境中的污秽侵蚀。

与金属外壳2相连的第一绝缘盆子1、第二绝缘盆子21和第一法兰16。

需要说明的是，第一绝缘盆子1、第二绝缘盆子21可以为直流绝缘盆子或高一电压等级的交流绝缘盆子。第一法兰16可以实现电流测量装置内部与外界之间的绝缘。

金属外壳2内部设置有依次相连的第一绝缘盆子1的第一中心导体20、第一导体3、分流器4、第二导体6和第二绝缘盆子21的第二中心导体22。

需要说明的是，第一中心导体20、第一导体3、分流器4、第二导体6和第二中心导体22组成一条电流通路，当电流流经分流器4时，在分流器4的两端会产生电压差，所述电压差与流经分流器4的电流大小成正比。

金属外壳2内部设置有一端与第一法兰16连接的绝缘立柱15。

可选的，绝缘立柱15结构可以为圆柱体，也可以设置为与电场电位线相适应的形状，也就是说在实际情况下电场电位线需求什么形状，绝缘立柱15就可以设置为什么形状。绝缘立柱15包括绝缘基体15-1与埋于所述绝缘基体15-1内部的光纤15-2。绝缘立柱15一端与第一法兰16密封连接，另一端与电压采集器13机械连接，该绝缘立柱15可以用于承受高低压之间的绝缘。

金属外壳2内部设置有与分流器4分离的、设置于绝缘立柱15的另一端上的电压采集器13，用于通过信号线11测量分流器4的电压信号。其中，信号线11的两端分别与电压采集器13和分流器4连接。

需要说明的是，电压采集器13与分流器4分离，能使得电压采集器13适当远离分流器4和第二导体等通电的部件。从而使得电压采集器13在装置运行过程中，避免受到分流器4和第二导体等通电的部件产生的热量影响，有效地提高了电压采集器13的使用寿命。

金属外壳2上还设置有充气接头8，充气接头8用于向封闭气室填充绝缘气体，使金属外壳2与第一中心导体20、第一导体3、分流器4、第二导体6、第二中心导体22以及电压采集器13之间处于绝缘状态。

需要说明的是，填充的绝缘气体可以是空气、氮气、二氧化碳和六氟化硫气等气体。

还需要说明的是，所述电流测量装置可以用来测量直流电流或谐波电流。

本发明实施例提供的装置中，第一绝缘盆子1、第二绝缘盆子21和第一法兰以16及金属外壳2组成了一个封闭的气室，分流器4和电压采集器13位于该封闭的气室内，可以保证分流器4和电压采集器13与外界环境隔绝，电压采集器13与分流器4分离，通过信号线11测量分流器4的电压，并且与绝缘立柱15的一端相连。同时，高压带电部分和金属外壳2等接地部件之间也可以靠气室内的绝缘气体来绝缘。并且，由于金属外壳2是金属材料制作而成，可以免受环境中的污秽侵蚀，且封闭气室代替现有的复合绝缘子，除了使金属外壳2与金属外壳2内的多个导体、分流器4和电压采集器13之间处于绝缘状态之外，还减少了装置的体积，适用性更广的同时降低了使用成本。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，该电流测量装置还包括：

设置于金属外壳2内部，并且与第二导体6连接的末端电压导体7。其中，第二导体6和末端电压导体7为空心结构，信号线11依次通过末端电压导体7和第二导体6的内部分别与电压采集器13和分流器4连接。

需要说明的是，第二导体6和末端电压导体7对信号线11有屏蔽的保护作用。

可选的，末端电压导体7与电压采集器13通过导线12连接。

可选的，在本发明另一实施例中，金属外壳2、第一导体3、第二导体6、末端电压导体7、绝缘立柱15和电压采集器4为圆柱体结构。

需要说明的是，这样的设计可以保持电场的均匀性，当然，也可以采用其他合适的结构。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，信号线11为屏蔽线，所述屏蔽线包括：

两条主体信号线以及包裹所述两条主体信号线的屏蔽层。

其中，屏蔽线的一端通过两条主体信号线分别与分流器4的两个端子相连，以及通过屏蔽层与分流器4的其中一个端子相连，另一端则仅通过两条主体信号线与电压采集器13相连。

需要说明的是，屏蔽层与第二导体6和末端电压导体7对信号线11构成一个双重保护，使信号线11的抗电磁干扰能力增强。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，电压采集器13包括：

电压采集箱体13-2以及设置于电压采集箱体13-2内部，与信号线11连接的采集模块母板13-4。其中，采集模块母板13-4用于采集分流器4两端的电压信号，采集模块母板上13-4安装有N个采集模块13-3，采集模块13-3用于将电压信号转换成光信号。

并且，采集模块13-3的数量可以根据用户的需要进行配置，N为大于等于1的正整数，一般为3-10个。其中，采集模块13-3安装在采集模块母板13-4上，采集模块母板13-4安装在电压采集箱体13-2内。

可选的，本发明实施例提供的电流检测装置中，电压采集箱体13-2上还安装有呼吸阀。

需要说明的是，电压采集箱体13-2上设置通气孔，并在通气孔上装有呼吸阀，可以防止电压采集器13-2内的杂质进入气室。还需要说明的是，电压采集箱体13-2结构可以是圆柱体结构。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，该电流测量装置还包括：

金属外壳2外部设置有光纤转接装置18以及合并单元17。其中，光纤转接装置18的一端利用光纤依次通过第一法兰16和绝缘立柱15的内部与电压采集器13连接，另一端利用光纤和合并单元17连接。

具体的，本发明实施例所提供的电流测量装置，通过依次相连的光纤绝缘立柱15、光纤15-2、光纤转接装置18、光纤19将采集模块13-3转换得到的光信号传递给合并单元17。合并单元17解析得到电流数据，再将解析得到的电流数据传给设备电站后台计量和保护系统使用。

需要说明的是，光纤转接装置18包含光纤转接头或者光纤熔接盒，采集模块13-3由合并单元17的激光板卡来进行激光供能。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，该电流测量装置，还包括：

安装于第二导体6上分流器屏蔽筒5，以及安装于电压采集器13上的电压采集器屏蔽筒14。

需要说明的是，第二导体6上安装的分流器屏蔽筒5用于罩住分流器4，电压采集器13上安装的电压采集器屏蔽筒14则用于罩住分流器4从而可以使电场更加均匀。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，该电流测量装置，还包括：

设置于金属外壳2上的操作窗口10，以及设置于操作窗口10上的第二法兰9，用于密封操作窗口10。

其中，金属外壳2上设置有操作窗口10，是为了便于对信号线11进行观察、整理和固定等操作。而在操作窗口10上设置第二法兰9，则是为了密封操作窗口10。这样的设计可以避免信号线11在金属外壳2内的状态无法掌握。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，金属外壳2、第一绝缘盆子1、第二法兰9、第一法兰16与第二绝缘盆子21之间均采用密封圈密封，第一法兰16与绝缘立柱15之间同样采用密封圈密封。

可选的，本发明的另一实施例中，同样参见图1，第一中心导体20、第二中心导体22、第一导体3和第二导体6的接触面均为镀银面。这样的设计可以降低工作时的发热量。

本发明实施例提供的装置中，第一绝缘盆子1、第二绝缘盆子21和第一法兰以16及金属外壳2组成了一个封闭的气室，分流器4和电压采集器13位于该封闭的气室内，可以保证分流器4和电压采集器13与外界环境隔绝，电压采集器13与分流器4分离，通过信号线11测量分流器4的电压，并且与绝缘立柱15的一端相连。同时，高压带电部分和金属外壳2等接地部件之间也可以靠气室内的绝缘气体来绝缘。并且，由于金属外壳2是金属材料制作而成，可以免受环境中的污秽侵蚀，且封闭气室代替现有的复合绝缘子，除了使金属外壳2与金属外壳2内的多个导体、分流器4和电压采集器13之间处于绝缘状态之外，还减少了装置的体积，使得在适用性更广的同时降低了使用成本。

本发明另一实施例中，提供了一种电流测量装置的工作原理。如图2所示，包括：

在实际应用中，采集模块母板13-4可以采用PCB电路板，PCB电路板上设有分流器信号输入端口，同时，PCB电路板上设计有信号分配电路，分配电路与多个采集模块13-3相连，这样输入的分流器信号就可以输送给多个采集模块13-3。

合并单元17可以收集并处理多台电流测量装置的信号，是电流测量装置和后台计量、保护系统的中间接口装置，在一定程度上合并单元实现了数据的共享和数字化，是遵循IEC61850标准的数字化变电站的数据来源，它通过完成电流和电压信号的同步采集，来输出数字信息给二次保护设备和测控设备。

本实施例中，第一绝缘盆子1、第二绝缘盆子21、第一法兰16和金属外壳2组成了一个封闭气室，分流器4和电压采集器13位于该封闭的气室内，可以保证分流器4和电压采集器13与外界环境隔绝。高压带电部分和金属外壳2等接地部件之间也可以靠气室内的绝缘气体来绝缘。同时，金属外壳2是由金属材料制作而成，可以不受盐雾污秽侵蚀，使产品绝缘性能不受影响，且封闭气室代替现有的复合绝缘子，除了使金属外壳2与金属外壳2内的多个导体、分流器4和电压采集器13之间处于绝缘状态之外，还减少了装置的体积，适用性更广的同时降低了使用成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电流测量装置，其特征在于，包括：

金属外壳；

与所述金属外壳相连的第一绝缘盆子、第二绝缘盆子和第一法兰；

设置于所述金属外壳内部、依次相连的所述第一绝缘盆子的第一中心导体、第一导体、分流器、第二导体和所述第二绝缘盆子的第二中心导体；

设置于所述金属外壳内部、一端与所述第一法兰连接的绝缘立柱；

与所述分流器分离的、设置于所述绝缘立柱的另一端上的电压采集器，用于通过信号线测量所述分流器的电压信号；其中，所述信号线的两端分别与所述电压采集器和所述分流器连接；

设置于所述金属外壳上的充气接头，所述充气接头用于向所述第一绝缘盆子、所述第二绝缘盆子、所述第一法兰和所述金属外壳组成的封闭气室填充绝缘气体，使所述金属外壳与所述第一中心导体、所述第一导体、所述分流器、所述第二导体、所述第二中心导体、所述电压采集器之间处于绝缘状态。

2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，还包括：

与所述第二导体连接的末端电压导体；其中，所述第二导体和所述末端电压导体为空心结构，所述信号线依次通过所述末端电压导体和所述第二导体的内部分别与所述电压采集器和所述分流器连接。

3.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述信号线为屏蔽线，所述屏蔽线包括：

两条主体信号线以及包裹所述两条主体信号线的屏蔽层；

其中，所述屏蔽线的一端通过两条主体信号线分别与所述分流器的两个端子相连，以及通过所述屏蔽层与所述分流器的其中一个端子相连，另一端仅通过两条主体信号线与所述电压采集器相连。

4.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述电压采集器包括：

电压采集箱体；

设置于所述电压采集箱体内部，与所述信号线连接的采集模块母板，所述采集模块母板用于采集分流器两端的电压信号，所述采集模块母板上安装有N个采集模块，所述采集模块用于将所述电压信号转换成光信号，N为大于等于1的正整数。

5.根据权利要求4所述的电流测量装置，其特征在于，还包括：

安装于所述电压采集箱体上的呼吸阀。

6.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，还包括：

设置于所述金属外壳的外部的光纤转接装置以及合并单元；

其中，所述光纤转接装置的一端利用光纤依次通过所述第一法兰和所述绝缘立柱的内部与所述电压采集器连接，另一端利用光纤和所述合并单元连接。

7.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，还包括：

安装于所述第二导体上的分流器屏蔽筒，以及安装于所述电压采集器上的电压采集器屏蔽筒。

8.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，还包括：

设置于所述金属外壳上的操作窗口，以及与设置于所述操作窗口上的第二法兰，用于密封所述操作窗口。

9.根据权利要求2所述的电流测量装置，其特征在于，所述金属外壳、所述第一导体、所述第二导体、所述末端电压导体、所述绝缘立柱和所述电压采集器为圆柱体结构。

10.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述第一中心导体、所述第二中心导体、所述第一导体和所述第二导体的接触面均为镀银面。

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