CN114823088B - 一种标准互感器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种标准互感器及其使用方法，其包括升流线包、标准线包、CPU、继电器、人机交互单元、温度传感器和自升流式复匝线包，其中，升流线包包括升流铁芯、升流独立绕组和升流输入绕组；升流输入绕组绕制在升流铁芯上，升流独立绕组绕制在升流输入绕组的外围；所述标准线包包括标准铁芯、标准独立绕组和标准二次绕组；标准二次绕组绕制在标准铁芯上，标准独立绕组绕制在标准二次绕组的外围；该标准互感器实现了小型化、轻量化，操作简便安全可靠。

Description

一种标准互感器及其使用方法
技术领域
本发明涉及互感器技术领域，具体地说，涉及一种标准互感器及其使用方法。
背景技术
升流器和标准器是互感器误差校验的关键设备，用于提供大电流信号和标准电流信号，具备体积大、重量重的特点，现有技术的升流器和标准器体积和重量超过互感器误差校验系统总重量的70%，使得互感器误差校验系统难以实现一体化集成化，进行互感器误差检定需要搬运和搭建设备，工作量巨大、效率较低。
互感器现有技术主要存在两种形式：
分离式：如图3，将标准电流互感器和升流器独立设计，为了减轻体积和重量，将标准电流互感器和升流器置于同一个外壳内，一次绕组内部连接后引出，这种结构在体积和重量上没有明显的变化。
自升流式：如图4，为了进一步减轻升流器和标准器的体积和重量，在共用外壳的基础上，提出将升流器与标准器共一次绕组设计。这种设计减少了一个一次绕组的重量，但也带来新问题，并不适用一次电流有较大变化范围的自升流多变比电流互感器。当标准电流互感器需要的一次匝数较多时，一次绕组的设计使得升流器开口电压远高于实际需求。带来两个劣势：一、电源利用率低，不便于升流控制，升流过程容易大于实际电流的需求，容易损坏试验设备，并且对操作人员的安全造成威胁。二、当标准电流互感器需要的一次匝数少时，升流器一次绕组匝数少，需要增大铁芯截面积，来提高匝电压，使得升流器铁芯尺寸大，重量重，铁芯利用率不高。
因此，现有的自升流标准电流互感器在增大适应范围、减轻重量和减小体积方面还存在较大的优化空间。在此背景下，急需研制一种超轻型检定用一体化标准互感器，降低互感器现场检定的劳动强度，提升工作效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种标准互感器及其使用方法，该标准互感器实现了小型化、轻量化，并且增大了检测电流范围。
本发明的技术方案是这样实现的：一种标准互感器，其包括升流线包、标准线包、CPU、继电器、人机交互单元、温度传感器和自升流式复匝线包，其中，升流线包包括升流铁芯、升流独立绕组和升流输入绕组；升流输入绕组绕制在升流铁芯上，升流独立绕组绕制在升流输入绕组的外围；所述标准线包包括标准铁芯、标准独立绕组和标准二次绕组；标准二次绕组绕制在标准铁芯上，标准独立绕组绕制在标准二次绕组的外围；自升流式复匝线包还包括复合绕组，升流线包和标准线包并排设置，复合绕组均匀绕制在升流线包和标准线包的外围；所述继电器包括第一继电器和第二继电器；第一继电器与升流独立绕组、标准独立绕组和复合绕组相连接，并且引出有端子LM~LN；第二继电器与标准二次绕组的各抽头连接，并且引出有端子K1~
Figure 93151DEST_PATH_IMAGE001
；第一继电器和第二继电器均与CPU相连接，CPU控制第一继电器和第二继电器的投切，并且选择升流独立绕组、标准独立绕组、复合绕组和标准二次绕组的连接方式和抽头，提供标准信号以及一次电流信号；人机交互单元与CPU相连接，人机交互单元为触摸屏，通过人机交互单元显示信息和输入指令；温度传感器与CPU相连接，温度传感器监视环境温湿度，并在人机交互单元上显示。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述升流输入绕组包括S1~
Figure 479133DEST_PATH_IMAGE002
共2匝线圈，线圈S1~
Figure 242559DEST_PATH_IMAGE002
均匀绕制在升流铁芯上，线圈S1~
Figure 372189DEST_PATH_IMAGE002
与升流铁芯之间设置有皱纹纸和菱格薄膜；升流独立绕组包括LM0~
Figure 655403DEST_PATH_IMAGE003
共M匝线圈，线圈LM0~
Figure 946707DEST_PATH_IMAGE003
均匀绕制在升流输入绕组的外围。
在以上技术方案的基础上，优选的，标准二次绕组包括K1~
Figure 682581DEST_PATH_IMAGE001
共X匝线圈，线圈K1~
Figure 865170DEST_PATH_IMAGE004
均匀绕制在标准铁芯上，线圈K1~
Figure 2890DEST_PATH_IMAGE004
与标准铁芯之间设置有皱纹纸和菱格薄膜；标准独立绕组包括Ln1~
Figure 730675DEST_PATH_IMAGE005
共N匝线圈，线圈Ln1~
Figure 953846DEST_PATH_IMAGE005
均匀绕制在标准二次绕组的外围。
在以上技术方案的基础上，优选的，复合绕组包括
Figure 425278DEST_PATH_IMAGE006
共K匝线圈，线圈
Figure 666773DEST_PATH_IMAGE006
均匀绕制在升流线包和标准线包的外围。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括两个常闭节点开关，其中一个常闭节点开关短接在所述标准二次绕组的
Figure 831038DEST_PATH_IMAGE007
抽头之间；另一个常闭节点开关设置在所述第二继电器与标准二次绕组之间。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述升流铁芯和标准铁芯均为环形。
在以上技术方案的基础上，优选的，升流输入绕组绕制在升流铁芯上所形成的外径尺寸与标准二次绕组绕制在标准铁芯上上形成的外径尺寸相等。
在以上技术方案的基础上，优选的，升流独立绕组、复合绕组和标准独立绕组依次串联，端子LM0引出，端子
Figure 541505DEST_PATH_IMAGE003
与端子
Figure 551049DEST_PATH_IMAGE008
连接，端子
Figure 663362DEST_PATH_IMAGE009
与端子Ln1连接。
在以上技术方案的基础上，优选的，升流独立绕组和复合绕组均采用多股并绕的方式。
本发明的一种标准互感器及其使用方法相对于现有技术具有以下有益效果：
（1） 满足多变比自升流标准电流互感器的宽范围升流要求；
（2）复合绕组均匀绕制在升流线包和标准线包的外围，体积小、重量轻、使用方便，且降低了生产和试验成本；
（3） 通过CPU控制第一继电器和第二继电器的投切，实现绕组的适应性切换，提升了试验效率和智能化水平，减小了试验的人力物力投入；
（4）CPU连接温度传感器，增加了试验环境温湿度监控功能，保障标准器工作于规程规定的环境范围，提高试验的准确性。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种标准互感器的逻辑框图；
图2为本发明标准互感器的电路原理图；
图3为传统分离式升流器标准互感器的电路原理图；；
图4为本发明一次绕组式自升流标准电流互感器电气原理图；
图5为本发明标准互感器的使用电路原理图；
图6为本发明标准互感器的使用电路原理图；
图7为本发明继电器的驱动电路图；
图8为本发明CPU接口的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
如图1-8所示，一种标准互感器，其包括自升流式复匝线包7、CPU3、继电器4、人机交互单元5和温度传感器6。
其中，如图1和图2所示，自升流式复匝线包7包括升流线包1、标准线包2和复合绕组23。
升流线包1，包括升流铁芯11、升流独立绕组21和升流输入绕组24，升流输入绕组24绕制在升流铁芯11上，升流独立绕组21绕制在升流输入绕组24的外围。
标准线包2，包括标准铁芯12、标准独立绕组22和标准二次绕组25，标准二次绕组25绕制在标准铁芯12上，标准独立绕组22绕制在标准二次绕组25的外围。
升流线包1和标准线包2并排设置，复合绕组23均匀绕制在升流线包1和标准线包2的外围。
继电器4，包括第一继电器41和第二继电器42，第一继电器41与升流独立绕组21、标准独立绕组22和复合绕组23相连接，并且引出有端子LM~LN；第二继电器42与标准二次绕组25的各抽头连接，并且引出有端子K1~KL ，第一继电器41和第二继电器42均与CPU3相连接，CPU3控制第一继电器41和第二继电器42的投切，并且选择升流独立绕组21、标准独立绕组22、复合绕组23和标准二次绕组25的连接方式和抽头，提供标准信号以及一次电流信号。
人机交互单元5与CPU3相连接，人机交互单元5为触摸屏，通过人机交互单元5显示信息和输入指令。
温度传感器6与CPU3相连接，温度传感器6监视环境温湿度，并在人机交互单元5上显示。起到实时显示环境温度，通过环境温度来选择变比，减小测量误差。
作为一种优选实施方式，升流输入绕组24包括S1~S2 共2匝线圈，线圈S1~S2均匀绕制在升流铁芯11上，线圈S1~S2与升流铁芯11之间设置有皱纹纸和菱格薄膜；升流独立绕组21包括LM0~LM1共M匝线圈，线圈LM0~LM1均匀绕制在升流输入绕组24的外围，皱纹纸和菱格薄膜均为绝缘材料，起到绝缘的作用。
作为一种优选实施方式，标准二次绕组25包括K1~KX共X匝线圈，线圈K1~KX均匀绕制在标准铁芯12上，线圈K1~KX与标准铁芯12之间设置有皱纹纸和菱格薄膜；标准独立绕组22包括Ln1~Lnh共N匝线圈，线圈Ln1~Lnh均匀绕制在标准二次绕组25的外围，皱纹纸和菱格薄膜均为绝缘材料，起到绝缘的作用。
作为一种优选实施方式，复合绕组23包括L1~LK共K匝线圈，线圈L1~LK均匀绕制在升流线包1和标准线包2的外围。
还包括两个常闭节点开关，其中一个常闭节点开关短接在所述标准二次绕组25的抽K1~K2抽头之间；另一个常闭节点开关设置在所述第二继电器42与标准二次绕组25之间，电流互感器二次开路是非常危险的，一旦操作不当，轻则损坏设备，重则威胁到操作人员的生命安全，通过设置常闭节点开关，保证带电切换绕组时二次回路保证断路，提高了整个装置的安全性。
作为一种优选实施方式，所述升流铁芯11和标准铁芯12均为环形，环形的升流铁芯11和标准铁芯12便于绕制线圈。
标准铁芯12为超微晶材料制成，超微晶材料高初始磁导率、线性好，能有效的减小励磁电流，进而减小测量误差。升流铁芯11为硅钢片材质，硅钢片具有导磁能力强，不易饱和，功率损耗小的优点。
作为一种优选实施方式，所述升流输入绕组24绕制在升流铁芯11上形成的外径尺寸与标准二次绕组25绕制在标准铁芯上12上形成的外径尺寸相等，便于在升流输入绕组24和标准二次绕组25上绕制复合绕组23。
作为一种优选实施方式，升流独立绕组21、复合绕组23和标准独立绕组22依次串联，端子LM0引出，端子LM1与端子L1连接，端子LK与端子Ln1连接。
作为一种优选实施方式，所述升流独立绕组21和复合绕组23均采用多股并绕的方式，该绕制方式简化了绕制步骤，效率较高。
以下介绍本发明一种标准互感器的使用方法：
S1: 使用该标准互感器与误差测量装置的接线方式
如图1-2和图5-6所示，还包括误差测量装置，所述误差测量装置包括端子T0、端子K、端子TX和端子D。
所述端子D接地线。
所述升流输入绕组24的端子S1和端子S2与调压电源相连接，端子K1 和端子KL分别与误差测量装置的端子T0和端子K相连接。
标准二次绕组25与误差测量装置的端子Tx和端子K相连接。
S2：变比需求的改变
第一继电器41与升流独立绕组21、标准独立绕组22和复合绕组23相连接，并且引出有端子LM~LN；第二继电器42与标准二次绕组25的各抽头连接，并且引出有端子K1~KL。
第一继电器41和第二继电器42与CPU3相连接。
CPU3控制第一继电器41和第二继电器42的投切，并且选择升流独立绕组21、标准独立绕组22、复合绕组23和标准二次绕组25的连接方式和抽头，提供标准信号以及一次电流信号。
S3：变比数确定
复合绕组23包括K-1个抽头，标准独立绕组22包括nh-1个抽头，复合绕组23和标准二次绕组25一共包括K+nh-2个抽头；标准二次绕组25包括X-1个抽头，所述变比数有K+nh-2*X-1个；
S4：变比控制
人机交互单元5显示温度传感器6测得的工作环境温度，根据实际工作环境温度，便于误差校验的集中控制；另外通过人机交互单元5输入指令到CPU3，
切换变比时，CPU3控制标准二次绕组25抽头之间的开关为常闭状态，然后调节第二继电器42所控制的标准二次绕组25的各抽头之间的连接，完成变比；然后控制标准二次绕组25抽头之间的开关为常闭状态断开，开始误差校验。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种标准互感器，其包括自升流式复匝线包（7）、CPU（3）、继电器（4）、人机交互单元（5）和温度传感器（6），其中，
其特征在于：自升流式复匝线包（7）包括升流线包（1）、标准线包（2）和复合绕组（23）；
升流线包（1）和标准线包（2）并排设置，复合绕组（23）均匀绕制在升流线包（1）和标准线包（2）的外围；
所述升流线包（1）包括升流铁芯（11）、升流独立绕组（21）和升流输入绕组（24）；
升流输入绕组（24）绕制在升流铁芯（11）上，升流独立绕组（21）绕制在升流输入绕组（24）的外围；
所述标准线包（2）包括标准铁芯（12）、标准独立绕组（22）和标准二次绕组（25）；
标准二次绕组（25）绕制在标准铁芯（12）上，标准独立绕组（22）绕制在标准二次绕组（25）的外围；
所述继电器（4）包括第一继电器（41）和第二继电器（42）；
第一继电器（41）与升流独立绕组（21）、标准独立绕组（22）和复合绕组（23）相连接，并且引出有端子LM和端子LN；第二继电器（42）与标准二次绕组（25）的相连接，并且引出有端子K1和端子KL；
第一继电器（41）和第二继电器（42）均与CPU（3）相连接，CPU（3）控制第一继电器（41）和第二继电器（42）的投切，并且控制升流独立绕组（21）、标准独立绕组（22）、复合绕组（23）和标准二次绕组（25）的连接；
人机交互单元（5）与CPU（3）相连接，人机交互单元（5）为触摸屏，通过人机交互单元（5）显示信息和输入指令；
温度传感器（6）与CPU（3）相连接。
2.如权利要求1所述的一种标准互感器，其特征在于：所述升流输入绕组（24）包括S1~S2共2匝线圈，线圈S1~S2均匀绕制在升流铁芯（11）上，线圈S1~S2与升流铁芯（11）之间设置有皱纹纸和菱格薄膜；升流独立绕组（21）包括LM0~LM1共M匝线圈，线圈LM0~LM1均匀绕制在升流输入绕组（24）的外围。
3.如权利要求2所述的一种标准互感器，其特征在于：所述标准二次绕组（25）包括K1~KX共X匝线圈，线圈K1~KX均匀绕制在标准铁芯（12）上，线圈K1~KX与标准铁芯（12）之间设置有皱纹纸和菱格薄膜；标准独立绕组（22）包括Ln1~Lnh共N匝线圈，线圈Ln1~Lnh均匀绕制在标准二次绕组（25）的外围。
4.如权利要求3所述的一种标准互感器，其特征在于：所述复合绕组（23）包括L1~LK共K匝线圈，线圈L1~LK均匀绕制在升流线包（1）和标准线包（2）的外围。
5.如权利要求4所述的一种标准互感器，其特征在于：还包括两个常闭节点开关，其中一个常闭节点开关短接在所述标准二次绕组（25）的K1~K2抽头之间；另一个常闭节点开关设置在所述第二继电器（42）与标准二次绕组（25）之间。
6.如权利要求5所述的一种标准互感器，其特征在于：所述升流铁芯（11）和标准铁芯（12）均为环形。
7.如权利要求6所述的一种标准互感器，其特征在于：所述升流输入绕组（24）绕制在升流铁芯（11）上形成的外径尺寸与标准二次绕组（25）绕制在标准铁芯上（12）上形成的外径尺寸相等。
8.如权利要求7所述的一种标准互感器，其特征在于：所述升流独立绕组（21）、复合绕组（23）和标准独立绕组（22）依次串联，端子LM0引出，端子LM1与端子L1连接，端子LK与端子Ln1连接。
9.如权利要求8所述的一种标准互感器，其特征在于：所述升流独立绕组（21）和复合绕组（23）均采用多股并绕的方式。
10.一种标准互感器的使用方法，其特征在于：采用权利要求9所述的标准互感器，包括以下步骤：
S1: 使用该标准互感器与误差测量装置的接线方式
还包括误差测量装置，所述误差测量装置包括端子T0、端子K、端子TX和端子D；
所述端子D接地线；
所述升流输入绕组（24）的端子S1和端子S2与调压电源相连接，端子K1和端子KL分别与误差测量装置的端子T0和端子K相连接；
标准二次绕组（25）与误差测量装置的端子TX和端子K相连接；
S2：变比的调节
第一继电器（41）与升流独立绕组（21）、标准独立绕组（22）和复合绕组（23）相连接，并且引出有端子LM~LN；第二继电器（42）与标准二次绕组（25）的各抽头连接，并且引出有端子K1~KL；
第一继电器（41）和第二继电器（42）与CPU（3）相连接；
CPU（3）控制第一继电器（41）和第二继电器（42）的投切，并且选择升流独立绕组（21）、标准独立绕组（22）、复合绕组（23）和标准二次绕组（25）的连接方式和抽头，提供标准信号以及一次电流信号；
S3：变比数确定
复合绕组（23）包括K-1个抽头，标准独立绕组（22）包括nh-1个抽头，复合绕组（23）和标准二次绕组（25）一共包括K+nh-2个抽头；标准二次绕组（25）包括X-1个抽头，所述变比数有（K+nh-2）*（X-1）个；
S4：变比控制
人机交互单元（5）显示温度传感器（6）测得的工作环境温度，根据实际工作环境温度，便于误差校验的集中控制；另外通过人机交互单元（5）输入指令到CPU（3），
切换变比时，CPU（3）控制标准二次绕组（25）抽头之间的开关为常闭状态，然后调节第二继电器（42）所控制的标准二次绕组（25）的各抽头之间的连接，完成变比；然后控制标准二次绕组（25）抽头之间的开关为常闭状态断开，开始误差校验。
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