CN113777385A - 集成电容式电源的高压电压电流组合传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，包括底座，在底座的上部均匀设有多个器身，在每个器身的内部封装有电压传感器、电流传感器以及电容式电源；电压传感器包括右侧高压臂电容组件以及右侧低压臂电容组件，电流传感器包括相电流隔离线圈组件以及零序电流隔离线圈组件，电容式电源包括左侧高压臂电容组件以及左侧低压臂电容组件；在底座内设有电压误差调整电路组件、电压隔离线圈组件、IV变换电阻组件、电流误差调整电路组件、补偿电抗器、变压器组件以及过压保护电路组件。本发明减小了整机的体积和重量，简化了现场安装的接线，并允许设备带电安装，解决了设备安装与需要停电之间的矛盾。

Description

集成电容式电源的高压电压电流组合传感器

技术领域

本发明涉及传感器设备技术领域，特别涉及一种集成电容式电源的高压电压电流组合传感器。

背景技术

近年来，电力物联电网由最初的概念逐渐落地实施。其中，要实现电力物联电网，首先要建设感知层，用于感知电网的各种状态，感知层建设需要使用大量的电能计量、状态监测以及保护用的智能感知设备。电压和电流是电网最基础的两种物理量，因此电压传感器和电流传感器是上述设备所必不可少的。与此同时，感知设备还需要电源工作，在高压环境下的供电电源一般都需要安装独立的电源变压器。

传统的方案采用三个（ABC三相）电流互感器、三个（ABC三相）电压互感器以及一个电源变压器为感知设备，以提供电压电流测量信号以及电源。传统方案的问题在于体积大、重量大，如一台10kV电压互感器重量在15kg以上，上述的一套设备重量超出100kg；安装接线复杂，多个设备之间的接线需要在现场完成，耗时耗力且容易接错线；此外，还需要停电安装，特别是在对可靠电力供应高度依赖的今天，停电所造成的损失以及衍生问题越来越大，因此供电可靠率一直都是供电部门主要的考核指标之一。

可以理解的，若仅为了实现电力物联网而牺牲供电可靠性显然是不合适的，同时随着技术的发展电网设备也在朝着小型化与低功耗化的方向发展。基于此，有必要提出一种能够集成电压传感器、电流传感器以及供电电源三种必要功能的组合传感器设备，以实现小型化、适合高压电网使用且能适应电力物联网发展的需求。

发明内容

鉴于上述状况，本发明的目的是为了提出一种集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，以解决上述技术问题。

本发明提出一种集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，包括底座，其中，在所述底座的上部均匀设有多个器身，在每个所述器身的内部封装有电压传感器、电流传感器以及电容式电源，所述电流传感器设于所述电压传感器与所述电容式电源的上方，所述电压传感器与所述电容式电源并列设置；

所述电压传感器包括右侧高压臂电容组件以及右侧低压臂电容组件，所述电流传感器包括相电流隔离线圈组件以及零序电流隔离线圈组件，所述电容式电源包括左侧高压臂电容组件以及左侧低压臂电容组件；

所述右侧高压臂电容组件的一端与所述器身的顶部螺母连接，另一端与所述右侧低压臂电容组件连接，所述右侧低压臂电容组件的另一端接地；在所述相电流隔离线圈组件与所述零序电流隔离线圈组件的中心穿设有一次电流绕组，所述相电流隔离线圈组件与所述零序电流隔离线圈组件的输出电流信号与所述器身的底部螺母连接；所述左侧高压臂电容组件的一端与所述器身的顶部螺母连接，另一端与左侧低压臂电容组件连接，所述左侧低压臂电容组件的另一端接地；

在所述底座内设有电压误差调整电路组件、电压隔离线圈组件、IV变换电阻组件、电流误差调整电路组件、补偿电抗器、变压器组件以及过压保护电路组件；

每个所述器身的顶部螺母均分别与开启式电流线圈组件电性连接。

本发明提出的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，采用电容分压原理进行设计，电流传感器采用两级变换原理，第一级变换为开启式安装结构，第二级变换为用于高压隔离；同时，通过优化空间设计将电压传感器、电流传感器以及供电容式电源三种必要的功能集成在一个设备上。本发明提出的组合传感器，大大减小了整机的体积与重量，简化了现场安装的接线，并允许设备带电安装，解决了设备安装与需要停电之间的矛盾，保障了供电部门的供电可靠性。相较于传统方案而言，使用电磁式原理的电压互感器减少了铜铁材料消耗，并且充分满足了使用要求以及电网设备发展的趋势。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，所述开启式电流线圈组件包括相互旋转连接的电流线圈上部以及电流线圈下部，所述电流线圈上部与所述电流线圈下部之间设有转轴，在所述电流线圈上部的一侧设有紧固螺钉；

在所述电流线圈下部的一侧设有转动手柄，在所述转动手柄上且朝向所述电流线圈下部的内侧方向设有穿刺取电针，所述穿刺取电针用于刺穿高压电缆的绝缘皮从而获取到电压，在所述电流线圈下部的下方设有二次电缆组件，所述二次电缆组件用于与所述器身的顶部螺母连接；

所述电流线圈上部与所述电流线圈下部之间合围成一个空心机构，用于容纳高压电缆。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，所述右侧高压臂电容组件与所述右侧低压臂电容组件的连接端为用于测量电压的分压信号，所述用于测量电压的分压信号通过所述器身的底部螺母引出，所述电压误差调整电路组件与所述电压隔离线圈组件用于与通过所述器身的底部螺母引出的测量电压的分压信号连接；

所述IV变换电阻组件与所述电流误差调整电路组件用于与通过所述器身的底部螺母引出的相电流隔离线圈组件和零序电流隔离线圈组件的输出电流信号连接；

所述左侧高压臂电容组件与所述左侧低压臂电容组件的连接端为供电用分压信号，所述供电用分压信号通过所述器身的底部螺母引出，所述补偿电抗器、所述变压器组件以及所述过压保护电路组件均与通过所述器身的底部螺母引出的供电用分压信号连接。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，所述一次电流绕组与所述相电流隔离线圈组件和所述零序电流隔离线圈组件之间设有环氧树脂填充层，所述环氧树脂填充层用于隔离高压并将电流变换到低压侧线路。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，所述电压传感器的等效电路包括：

相互串联的第一右侧高压臂电容以及第一右侧低压臂电容，相互串联的第二右侧高压臂电容与第二右侧低压臂电容，以及相互串联的第三右侧高压臂电容与第三右侧低压臂电容；

第一电压误差调整电路、第二电压误差调整电路以及第三电压误差调整电路，所述第一电压误差调整电路的一端和所述第一右侧高压臂电容与所述第一右侧低压臂电容之间的接触点连接，另一端接地；

第一电压隔离线圈、第二电压隔离线圈以及第三电压隔离线圈，所述第一电压隔离线圈、第二电压隔离线圈以及第三电压隔离线圈均分别包括一个一次绕组以及两个二次绕组，所述第一电压隔离线圈的一次绕组的一端和所述第一右侧高压臂电容与所述第一右侧低压臂电容之间的接触点连接，另一端接地。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，所述电流传感器的等效电路包括：

第一开启式电流线圈、第二开启式电流线圈以及第三开启式电流线圈，所述第一开启式电流线圈、第二开启式电流线圈以及第三开启式电流线圈均用于与高压电缆卡接，并将高压电缆上的电流作为一次工作电流；

第一相电流隔离线圈、第二相电流隔离线圈、第三相电流隔离线圈以及第一零序电流隔离线圈、第二零序电流隔离线圈、第三零序电流隔离线圈，所述第一相电流隔离线圈以及第一零序电流隔离线圈与所述第一开启式电流线圈并联设置，第二相电流隔离线圈以及第二零序电流隔离线圈与第二开启式电流线圈并联设置；第三相电流隔离线圈以及第三零序电流隔离线圈与第三开启式电流线圈并联设置，所述第一相电流隔离线圈与所述第一零序电流隔离线圈用于将所述第一开启式电流线圈输出的二次电流信号作为其一次电流输入；

相互并联设置的第一IV变换电阻与第一电流误差调整电路，相互并联设置的第二IV变换电阻与第二电流误差调整电路，相互并联设置的第三IV变换电阻与第三电流误差调整电路以及相互并联设置的第四IV变换电阻与第四电流误差调整电路；

所述第一IV变换电阻以及所述第一电流误差调整电路均与所述第一相电流隔离线圈以及所述第一零序电流隔离线圈并联，所述第一IV变换电阻用于将所述第一相电流隔离线圈与所述第一零序电流隔离线圈输出的二次电流信号转变为电压信号；

所述第一电流误差调整电路用于调整因所述第一IV变换电阻的阻值误差造成的电流误差。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，所述电容式电源的等效电路包括：

相互串联的第二左侧高压臂电容以及第二左侧低压臂电容；

过压保护电路，所述过压保护电路的一端和所述第二左侧高压臂电容与所述第二左侧低压臂电容之间的连接点电性连接，另一端接地；

补偿电抗器，所述补偿电抗器的一端和所述第二左侧高压臂电容与所述第二左侧低压臂电容之间的连接点电性连接；

变压器，所述变压器的一端与所述补偿电抗器的一端电性连接，另一端接地；

其中，所述第二左侧低压臂电容与所述补偿电抗器组成LC谐振回路，用于降低电源内阻以提高供电能力。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，所述器身利用环氧树脂进行封装，所述器身的外表面利用硅橡胶进行包覆，所述器身的形状为伞裙状。

所述集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其中，在每个所述底座上设有三个所述器身，三个所述器身分别用于接入A相、B相以及C相的三相电流，从所述底座内引出有二次电缆组件，所述二次电缆组件用于将电压测量信号、电流测量信号以及电源信号输送至感知设备。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

附图说明

图1为本发明提出的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器的整体结构示意图；

图2为本发明提出的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器中开启式电流线圈的结构示意图；

图3为本发明中电压传感器的原理图；

图4为本发明中电流传感器的原理图；

图5为本发明中电容式电源的原理图。

主要符号说明：

开启式电流线圈组件1、第一开启式电流线圈401、第二开启式电流线圈402、第三开启式电流线圈403、器身2、底座3、右侧高压臂电容组件4、右侧低压臂电容组件5、相电流隔离线圈组件6、零序电流隔离线圈组件7、左侧高压臂电容组件8、左侧低压臂电容组件9、电压误差调整电路组件10、第一电压误差调整电路307、第二电压误差调整电路308、第三电压误差调整电路309、电压隔离线圈组件11、IV变换电阻组件12、电流误差调整电路组件13、补偿电抗器14、变压器组件15、变压器505、过压保护电路组件16、二次电缆组件17、二次电缆105、一次电流绕组18、电流线圈上部100a、电流线圈下部100b、转轴101、紧固螺钉102、穿刺取电针103、转动手柄104、顶部螺母201、底部螺母202、第一右侧高压臂电容301、第二右侧高压臂电容302、第三右侧高压臂电容303、第一右侧低压臂电容304、第二右侧低压臂电容305、第三右侧低压臂电容306、第一电压隔离线圈310、第二电压隔离线圈311、第三电压隔离线圈312、第一相电流隔离线圈404、第二相电流隔离线圈405、第三相电流隔离线圈406、第一零序电流隔离线圈407、第二零序电流隔离线圈408、第三零序电流隔离线圈409、第一IV变换电阻410、第二IV变换电阻411、第三IV变换电阻412、第四IV变换电阻413、第一电流误差调整电路414、第二电流误差调整电路415、第三电流误差调整电路416、第四电流误差调整电路417、第二左侧高压臂电容501、第二左侧低压臂电容502、过压保护电路503、补偿电抗器504。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

传统的方案采用三个（ABC三相）电流互感器、三个（ABC三相）电压互感器以及一个电源变压器为感知设备，以提供电压电流测量信号以及电源。然而，传统方案的问题在于体积大、重量大；安装接线复杂，多个设备之间的接线需要在现场完成，耗时耗力且容易接错线；此外，还需要停电安装，特别是在对可靠电力供应高度依赖的今天，停电所造成的损失以及衍生问题越来越大。基于此，有必要提出一种集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，以解决上述技术问题。

请参阅图1至图5，本发明提出一种集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，包括底座3。

请参阅图1，在底座3的上部均匀设有多个器身2，在每个所述器身2的内部封装有电压传感器、电流传感器以及电容式电源。电流传感器设于电压传感器与电容式电源的上方，电压传感器与电容式电源并列设置。此外，每个器身2的顶部螺母201均分别与开启式电流线圈组件1电性连接。

作为补充的，在本实施例中，上述的器身2利用环氧树脂进行封装，在器身2的外表面利用硅橡胶进行包覆，器身2的形状为伞裙状。可以理解的，伞裙结构目的在于增加器身2表面的绝缘爬距。此外，在器身2的底部封装有固定螺母，该固定螺母用于与穿过底座3的螺钉进行固定，从而实现器身2与底座3之间的连接。

在此还需要补充说明的是，在每个底座3上设有三个器身2，三个器身2分别用于接入A相、B相以及C相的三相电流。从底座3内引出有二次电缆组件17，二次电缆组件17用于将电压测量信号、电流测量信号以及电源信号输送至感知设备。

具体的，电压传感器包括右侧高压臂电容组件4以及右侧低压臂电容组件5，电流传感器包括相电流隔离线圈组件6以及零序电流隔离线圈组件7，电容式电源包括左侧高压臂电容组件8以及左侧低压臂电容组件9。

右侧高压臂电容组件（电压传感器的高压臂电容）4的一端与器身2的顶部螺母201连接，另一端与右侧低压臂电容组件（电压传感器的低压臂电容）5连接，右侧低压臂电容组件5的另一端接地。其中，右侧高压臂电容组件4与右侧低压臂电容组件5的连接端为用于测量电压的分压信号，该用于测量电压的分压信号通过器身2的底部螺母202引出。

上述的电流传感器包括相电流隔离线圈组件6以及零序电流隔离线圈组件7。在相电流隔离线圈组件6与零序电流隔离线圈组件7的中心穿设有一次电流绕组18，其中，一次电流绕组18与开启式电流线圈组件1的二次电流信号通过器身2的顶部螺母201连接。

与此同时，相电流隔离线圈组件6与零序电流隔离线圈组件7的输出电流信号与器身2的底部螺母202连接。一次电流绕组18与相电流隔离线圈组件6和零序电流隔离线圈组件7之间设有环氧树脂填充层，环氧树脂填充层用于隔离高压并将电流变换到低压侧线路。

上述的电容式电源包括左侧高压臂电容组件8以及左侧低压臂电容组件9。其中，左侧高压臂电容组件8（电容式电源的高压臂电容）的一端与器身2的顶部螺母201连接，另一端与左侧低压臂电容组件9（电容式电源的低压臂电容）连接，左侧低压臂电容组件9的另一端接地。左侧高压臂电容组件8与左侧低压臂电容组件9的连接端为供电用分压信号，供电用分压信号通过器身2的底部螺母202引出。

在底座3内还设有电压误差调整电路组件10、电压隔离线圈组件11、IV变换电阻组件12、电流误差调整电路组件13、补偿电抗器14、变压器组件15以及过压保护电路组件16。在本实施例中，电压误差调整电路组件10与电压隔离线圈组件11用于与通过器身2的底部螺母202引出的测量电压的分压信号连接。

IV变换电阻组件12与电流误差调整电路组件13用于与通过器身2的底部螺母202引出的相电流隔离线圈组件6和零序电流隔离线圈组件7的输出电流信号连接。补偿电抗器14、变压器组件15以及过压保护电路组件16均与通过器身2的底部螺母202引出的供电用分压信号连接。

请参阅图2，上述的开启式电流线圈组件1包括相互旋转连接的电流线圈上部100a以及电流线圈下部100b。其中，电流线圈上部100a与电流线圈下部100b之间设有转轴101，在电流线圈上部100a的一侧设有紧固螺钉102；

在电流线圈下部100b的一侧设有转动手柄104，在转动手柄104上且朝向电流线圈下部100b的内侧方向设有穿刺取电针103。在本实施例中，穿刺取电针103用于刺穿高压电缆的绝缘皮从而获取到电压。在电流线圈下部100b的下方设有二次电缆组件17，二次电缆组件17用于与器身2的顶部螺母201连接。此外，从图2中可以看出，在电流线圈上部100a与电流线圈下部100b之间合围成一个空心机构，在实际应用中，该空心机构用于容纳高压电缆。

在本实施例中，上述的开启式电流线圈组件1是可以通过转轴101旋转打开的，打开后的开启式电流线圈组件1套接在高压电缆上后用紧固螺钉102进行固定，使得高压电缆从开启式电流线圈组件1的中心穿过，避免了截断电缆的安装方式，以实现不停电安装。此外，由于开启式电流线圈组件1内设有穿刺取电针103，穿刺取电针103连接在手柄104上，转动手柄104带动穿刺取电针103前进可以刺穿高压电缆的绝缘皮从而获取到电压。开启式电流线圈组件1输出的二次电流信号和从高压电缆上获取的电压通过二次电缆105与器身2的顶部螺母201连接。

请参阅图3，下面对电压传感器的实现原理进行详细论述。其中，电压传感器采用电容分压原理，电容分压原理使用电容作为高压承压元件，避免了传统电磁式互感器需要大量铜铁材料的弊病，有利于减小设备的重量与体积。

具体的，电压传感器的等效电路包括：

相互串联的第一右侧高压臂电容301（对应图1中的右侧高压臂电容组件4）与第一右侧低压臂电容304（对应图1中的右侧低压臂电容组件5），相互串联的第二右侧高压臂电容302与第二右侧低压臂电容305，相互串联的第三右侧高压臂电容303与第三右侧低压臂电容306；

第一电压误差调整电路307、第二电压误差调整电路308以及第三电压误差调整电路309（对应图1中的电压误差调整电路组件10），第一电压误差调整电路307一端和第一右侧高压臂电容301与第一右侧低压臂电容304之间的接触点连接，另一端接地；

第一电压隔离线圈310、第二电压隔离线圈311以及第三电压隔离线圈312（对应图1中的电压隔离线圈组件11）。其中，第一电压隔离线圈310、第二电压隔离线圈311以及第三电压隔离线圈312均分别包括一个一次绕组以及两个二次绕组。具体的，第一电压隔离线圈310的一次绕组的一端和第一右侧高压臂电容301与第一右侧低压臂电容304之间的接触点连接，另一端接地；

在本实施例中，以第一电压误差调整电路307为例进行说明，第一电压误差调整电路307用于调整由于第一右侧高压臂电容301和第一右侧低压臂电容304/因为容值误差造成的分压比误差，使得测量电压信号满足所需准确度。此外，由于第一电压隔离线圈310还有两个二次绕组，其中一个作为相电压信号输出，另一个绕组接成开口三角的原理输出零序电压。

请参阅图4，下面对电流传感器的实现原理进行详细论述。其中，电流传感器的等效电路包括：

第一开启式电流线圈401、第二开启式电流线圈402、第三开启式电流线圈403（对应图1中的开启式电流线圈组件1），第一开启式电流线圈401、第二开启式电流线圈402以及第三开启式电流线圈403均用于与高压电缆卡接，并将高压电缆上的电流作为一次工作电流；

第一相电流隔离线圈404、第二相电流隔离线圈405、第三相电流隔离线圈406（对应图1中的相电流隔离线圈组件6）以及第一零序电流隔离线圈407、第二零序电流隔离线圈408、第三零序电流隔离线圈409（对应图1中的零序电流隔离线圈组件7）。在本实施例中，第一相电流隔离线圈404以及第一零序电流隔离线圈407与第一开启式电流线圈401并联设置；第二相电流隔离线圈405以及第二零序电流隔离线圈408与第二开启式电流线圈402并联设置；第三相电流隔离线圈406以及第三零序电流隔离线圈409与第三开启式电流线圈403并联设置；

需要指出的，第一相电流隔离线圈404与第一零序电流隔离线圈407用于将第一开启式电流线圈401输出的二次电流信号作为其一次电流输入；即第一相电流隔离线圈404的二次输出作为相电流测量信号，第一零序电流隔离线圈407的二次输出同名端并联后作为零序电流测量信号；

相互并联设置的第一IV变换电阻410（对应图1中的IV变换电阻组件12）与第一电流误差调整电路414（对应图1中的电流误差调整电路组件13），相互并联设置的第二IV变换电阻411与第二电流误差调整电路415，相互并联设置的第三IV变换电阻412与第三电流误差调整电路416以及相互并联设置的第四IV变换电阻413与第四电流误差调整电路417；

其中，以第一IV变换电阻410举例进行说明：第一IV变换电阻410 以及第一电流误差调整电路414均与第一相电流隔离线圈404 以及第一零序电流隔离线圈407并联，第一IV变换电阻410 用于将第一相电流隔离线圈404与第一零序电流隔离线圈407输出的二次电流信号转变为电压信号，进而使得电流传感器二次输出可以开路运行，安全性更高；

第一电流误差调整电路414用于调整因第一IV变换电410 的阻值误差造成的电流误差。

以第一开启式电流线圈401举例进行说明，在此还需要补充的是：电流传感器中的第一开启式电流线圈401与第一相电流隔离线圈404和第一零序电流隔离线圈407构成了两级电流变换：即作为第一级的第一开启式电流线圈401承担大电流变换为小电流的功能，作为第二级的第一相电流隔离线圈404承担高压隔离功能。此种设计的优势在于作为第一级的第一开启式电流线圈401不必承担高压隔离功能，因此将其设计为高压等电位工作，大大减小了体积，降低了设计难度，是第一开启式电流线圈401能够实现实用化设计的关键。

请参阅图5，下面对电容式电源的实现原理进行详细论述。其中，电容式电源采用电容分压原理，由于其每一相的原理是一样的，在此仅以其中一个进行描述。与电压传感器一样，采用电容分压原理的目的是在于减小重量和体积。

具体的，电容式电源的等效电路包括：

相互串联的第二左侧高压臂电容501（对应图1的左侧高压臂电容组件8）以及第二左侧低压臂电容502（对应图1中的左侧低压臂电容组件9）；

过压保护电路503（对应图1中的过压保护电路组件16），过压保护电路503的一端和第二左侧高压臂电容501与第二左侧低压臂电容502之间的连接点电性连接，另一端接地；

补偿电抗器504（对应图1中的补偿电抗器14），补偿电抗器504的一端和第二左侧高压臂电容501与第二左侧低压臂电容502之间的连接点电性连接；

变压器505（对应图1中的变压器组件15），变压器505的一端与补偿电抗器504的一端电性连接，另一端接地，变压器505的次级作为电源输出；

其中，第二左侧低压臂电容502与补偿电抗器504组成LC谐振回路，用于降低电源内阻以提高供电能力，在一些能源需求比较小的场合，补偿电抗器504可以省略以进一步缩小体积。

本发明提出的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，采用电容分压原理进行设计，电流传感器采用两级变换原理，第一级变换为开启式安装结构，第二级变换为用于高压隔离；同时，通过优化空间设计将电压传感器、电流传感器以及供电容式电源三种必要的功能集成在一个设备上。本发明提出的组合传感器，大大减小了整机的体积与重量，简化了现场安装的接线，并允许设备带电安装，解决了设备安装与需要停电之间的矛盾，保障了供电部门的供电可靠性。相较于传统方案而言，使用电磁式原理的电压互感器减少了铜铁材料消耗，并且充分满足了使用要求以及电网设备发展的趋势。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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本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 (9)

1.一种集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，包括底座，其特征在于，在所述底座的上部均匀设有多个器身，在每个所述器身的内部封装有电压传感器、电流传感器以及电容式电源，所述电流传感器设于所述电压传感器与所述电容式电源的上方，所述电压传感器与所述电容式电源并列设置；

所述电压传感器包括右侧高压臂电容组件以及右侧低压臂电容组件，所述电流传感器包括相电流隔离线圈组件以及零序电流隔离线圈组件，所述电容式电源包括左侧高压臂电容组件以及左侧低压臂电容组件；

所述右侧高压臂电容组件的一端与所述器身的顶部螺母连接，另一端与所述右侧低压臂电容组件连接，所述右侧低压臂电容组件的另一端接地；在所述相电流隔离线圈组件与所述零序电流隔离线圈组件的中心穿设有一次电流绕组，所述相电流隔离线圈组件与所述零序电流隔离线圈组件的输出电流信号与所述器身的底部螺母连接；所述左侧高压臂电容组件的一端与所述器身的顶部螺母连接，另一端与左侧低压臂电容组件连接，所述左侧低压臂电容组件的另一端接地；

在所述底座内设有电压误差调整电路组件、电压隔离线圈组件、IV变换电阻组件、电流误差调整电路组件、补偿电抗器、变压器组件以及过压保护电路组件；

每个所述器身的顶部螺母均分别与开启式电流线圈组件电性连接。

2.根据权利要求1所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，所述开启式电流线圈组件包括相互旋转连接的电流线圈上部以及电流线圈下部，所述电流线圈上部与所述电流线圈下部之间设有转轴，在所述电流线圈上部的一侧设有紧固螺钉；

在所述电流线圈下部的一侧设有转动手柄，在所述转动手柄上且朝向所述电流线圈下部的内侧方向设有穿刺取电针，所述穿刺取电针用于刺穿高压电缆的绝缘皮从而获取到电压，在所述电流线圈下部的下方设有二次电缆组件，所述二次电缆组件用于与所述器身的顶部螺母连接；

所述电流线圈上部与所述电流线圈下部之间合围成一个空心机构，用于容纳高压电缆。

3.根据权利要求1所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，所述右侧高压臂电容组件与所述右侧低压臂电容组件的连接端为用于测量电压的分压信号，所述用于测量电压的分压信号通过所述器身的底部螺母引出，所述电压误差调整电路组件与所述电压隔离线圈组件用于与通过所述器身的底部螺母引出的测量电压的分压信号连接；

所述IV变换电阻组件与所述电流误差调整电路组件用于与通过所述器身的底部螺母引出的相电流隔离线圈组件和零序电流隔离线圈组件的输出电流信号连接；

所述左侧高压臂电容组件与所述左侧低压臂电容组件的连接端为供电用分压信号，所述供电用分压信号通过所述器身的底部螺母引出，所述补偿电抗器、所述变压器组件以及所述过压保护电路组件均与通过所述器身的底部螺母引出的供电用分压信号连接。

4.根据权利要求3所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，所述一次电流绕组与所述相电流隔离线圈组件和所述零序电流隔离线圈组件之间设有环氧树脂填充层，所述环氧树脂填充层用于隔离高压并将电流变换到低压侧线路。

5.根据权利要求1所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，所述电压传感器的等效电路包括：

相互串联的第一右侧高压臂电容以及第一右侧低压臂电容，相互串联的第二右侧高压臂电容与第二右侧低压臂电容，以及相互串联的第三右侧高压臂电容与第三右侧低压臂电容；

第一电压误差调整电路、第二电压误差调整电路以及第三电压误差调整电路，所述第一电压误差调整电路的一端和所述第一右侧高压臂电容与所述第一右侧低压臂电容之间的接触点连接，另一端接地；

第一电压隔离线圈、第二电压隔离线圈以及第三电压隔离线圈，所述第一电压隔离线圈、第二电压隔离线圈以及第三电压隔离线圈均分别包括一个一次绕组以及两个二次绕组，所述第一电压隔离线圈的一次绕组的一端和所述第一右侧高压臂电容与所述第一右侧低压臂电容之间的接触点连接，另一端接地。

6.根据权利要求1所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，所述电流传感器的等效电路包括：

第一开启式电流线圈、第二开启式电流线圈以及第三开启式电流线圈，所述第一开启式电流线圈、第二开启式电流线圈以及第三开启式电流线圈均用于与高压电缆卡接，并将高压电缆上的电流作为一次工作电流；

第一相电流隔离线圈、第二相电流隔离线圈、第三相电流隔离线圈以及第一零序电流隔离线圈、第二零序电流隔离线圈、第三零序电流隔离线圈，所述第一相电流隔离线圈以及第一零序电流隔离线圈与所述第一开启式电流线圈并联设置，第二相电流隔离线圈以及第二零序电流隔离线圈与第二开启式电流线圈并联设置；第三相电流隔离线圈以及第三零序电流隔离线圈与第三开启式电流线圈并联设置，所述第一相电流隔离线圈与所述第一零序电流隔离线圈用于将所述第一开启式电流线圈输出的二次电流信号作为其一次电流输入；

相互并联设置的第一IV变换电阻与第一电流误差调整电路，相互并联设置的第二IV变换电阻与第二电流误差调整电路，相互并联设置的第三IV变换电阻与第三电流误差调整电路以及相互并联设置的第四IV变换电阻与第四电流误差调整电路；

所述第一IV变换电阻以及所述第一电流误差调整电路均与所述第一相电流隔离线圈以及所述第一零序电流隔离线圈并联，所述第一IV变换电阻用于将所述第一相电流隔离线圈与所述第一零序电流隔离线圈输出的二次电流信号转变为电压信号；

所述第一电流误差调整电路用于调整因所述第一IV变换电阻的阻值误差造成的电流误差。

7.根据权利要求1所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，所述电容式电源的等效电路包括：

相互串联的第二左侧高压臂电容以及第二左侧低压臂电容；

过压保护电路，所述过压保护电路的一端和所述第二左侧高压臂电容与所述第二左侧低压臂电容之间的连接点电性连接，另一端接地；

补偿电抗器，所述补偿电抗器的一端和所述第二左侧高压臂电容与所述第二左侧低压臂电容之间的连接点电性连接；

变压器，所述变压器的一端与所述补偿电抗器的一端电性连接，另一端接地；

其中，所述第二左侧低压臂电容与所述补偿电抗器组成LC谐振回路，用于降低电源内阻以提高供电能力。

8.根据权利要求1所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，所述器身利用环氧树脂进行封装，所述器身的外表面利用硅橡胶进行包覆，所述器身的形状为伞裙状。

9.根据权利要求1所述的集成电容式电源的高压电压电流组合传感器，其特征在于，在每个所述底座上设有三个所述器身，三个所述器身分别用于接入A相、B相以及C相的三相电流，从所述底座内引出有二次电缆组件，所述二次电缆组件用于将电压测量信号、电流测量信号以及电源信号输送至感知设备。

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