CN1415970A - 变流器 - Google Patents

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Abstract

一种变流器，包括：罗可夫斯基线圈，用于检测主电路的交变电流，并且以模拟电压信号形式输出交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括：印刷电路板，该变流器还包括传感器单元和光学传输装置。该印刷电路板有四个导电层，且在中心部位有一个导体贯穿其中的开口，该罗可夫斯基线圈还包括多个金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔安装在印刷电路板的两侧表面上和印刷电路板的两内导电层上，第一绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第一电镀通孔电连接印刷电路板第一外侧表面上的金属箔和印刷电路板第一内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第一内导电层邻近印刷电路板的第一外侧表面，第二绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第二电镀通孔电连接印刷电路板第二外侧表面上的金属箔和印刷电路板第二内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第二内导电层邻近印刷电路板的第二外侧表面，第一绕组和第二绕组被连接成互为镜像，并且串联连接。传感器单元包括把模拟电压信号转换成数字电信号的模数转换器和把数字电信号转换成数字光信号的电光转换器。

Description

变流器
相关申请的交叉参考
本申请以在先日本专利申请No.2001-330688(申请日为2001.10.29)为基础，并且要求其优先权权益，该申请的全部内容引入此文作参考。
技术领域
本发明涉及一种变流器，该变流器用于测量例如在电力系统的电路中传输的交变电流，尤其涉及其在罗可夫斯基(Rogowski)线圈中的使用。
背景技术
通常，在多种情况下可以使用穿透型变流器来测量在电力配电设备和变电所主电路设备等中传输的交变电流。在传统的穿透型变流器中，次级绕组被缠绕在环型线圈架上，该环型线圈架是一个芯体，其中传输初级电流的导体贯穿该芯体的中心开口。铁芯或非铁磁性材料用作该穿透型变流器的芯体。在这些变流器中，采用非铁磁性材料的变流器被称为空心线圈型变流器或罗可夫斯基线圈，其能够获得优良的线性特性而不会饱和。
图11表示普通的罗可夫斯基线圈的结构。图中所示的罗可夫斯基线圈1由导体(conductor)绕组2组成，该导体绕组2在非铁磁性材料制作的芯体6的周边上从P点缠绕到Q点，然后一导线(wire)(回流电路线)3以与绕组2沿芯体6缠绕的方向相反的方向从Q点返回到R点。回流电路线3通常在芯体6和绕组2之间返回。而且，配电装置或变电所装置的主电路的导体5贯穿芯体6的开口6a。
在这种情况下，产生的电压正比于初级电流的时间变化量，所述初级电流在绕组2的两个终端4，4和回流电路线3之间的导体5内流动。因此，上述初级电流能够通过对所述电压进行积分并乘以由线圈的形式所确定的一个常数来测定。对于理想的罗可夫斯基线圈，两终端4，4之间的电压不受芯体6和导体5的中心点的间隙的影响，也不受罗可夫斯基线圈1之外磁场的影响。理想的罗可夫斯基线圈满足下列条件：(a)绕组2的缠绕间隔(间距)为常数；(b)绕组2包围的面积等于回流电路线3包围的面积；(c)芯体6的横截面面积在整个圆周上是固定的，并且不受温度的影响；(d)绕组2完全缠绕在芯体6的整个圆周上而没有任何遗漏的部分。
然而，当制造如图11所示的罗可夫斯基线圈1时，技术上很难满足上述条件(a)，也就是说，把绕组2缠绕到芯体6上的同时保持缠绕间距不变在技术上是困难的。尽管通过在芯体6上制备用于固定绕组2位置的槽或凸出物能够维持固定的缠绕间距，但是该制备需要特殊的芯体和绕线机，因而增加了罗可夫斯基线圈的价格，从而使其变得非常昂贵。
日本公开专利No.平6-176947公开了解决这一问题的一种方法，该专利是美国专利No.5,414,400的同族专利。图12表示该专利公开的一种传统结构的罗可夫斯基线圈。如图所示，在罗可夫斯基线圈1中，在印刷电路板7的两侧面上形成金属箔2e，该印刷电路板7具有开口9，导体5在开口9的中心部位贯穿，从而提供从开口9的中心径向扩展的直线。而且，绕组2和回流电路线3被构造便于印刷电路板7的一侧表面上径向设置的金属箔2e和其相反一侧表面上的金属箔通过贯穿印刷电路板7的电镀孔电连接。在图12所示的例子中，回流电路线3构造成弯曲形状，因而，每单位电流和单位频率下的两终端4，4之间的电压变大，并且罗可夫斯基线圈1的灵敏度提高。另外，绕组2的缠绕进度方向(winding progress direction)为顺时针旋转，回流电路线3的缠绕进度方向为逆时针旋转。
根据该传统技术，通过采用制造印刷电路板的常用技术，能够廉价地制造罗可夫斯基线圈1，并且能够保持绕组2和回流电路线3的缠绕间距为常数。因此，可以很大程度地实现上述条件(a)。
顺便说一下，还是在上述的传统罗可夫斯基线圈中，上述的条件(b)，也就是使绕组2包围的面积和回流电路线3包围的面积相等的条件，不能被完全满足。这使罗可夫斯基线圈容易受到外部磁场的影响，因而导致在电流测量时误差增加。
图13是一模型图(pattern diagram)，该模型图表示由外部磁场引起的磁通量Φ与图11所示的普通罗可夫斯基线圈1的绕组2互连的情形。图14是一模型图(pattern diagram)，该模型图表示由外部磁场引起的相同磁通量Φ与图11所示的普通罗可夫斯基线圈1的回流电路线3互连的情形。
由于绕组2与回流电路线3的缠绕进度方向相反，因此图11所示的普通罗可夫斯基线圈1的两终端4，4之间产生的电压等于图13所示的P点和Q点之间所产生的电压与图14所示的P点和Q点之间所激励的通电电压的差值。假定由外部磁场引起的磁通量Φ在罗可夫斯基线圈1的整个表面上是均匀的，如果绕组包围的面积A(图13中斜阴影线所示)不等于回流电路线包围的面积B(图14中斜阴影线所示)，那么由于外部磁场的原因会在两终端4，4之间产生电压。由于该电压与最初应测定的初级电流无关，因此会导致测量误差。
产生外部磁场的因素解释如下。例如，当在导体5中存在弯曲或者当流过导体8的电流在图15所示的罗可夫斯基线圈1的附近存在时，或者当导体5相对于罗可夫斯基线圈1以一角度设置时，外部磁场就产生了。当把罗可夫斯基线圈1应用于实际的电力配电主电路设备或变电所主电路设备时，完全消除上述因素是不可能的。另外，通常，因为由外部磁场引起的实际的磁通量Φ是不均匀的，因此该影响变得更加复杂。
完全通过使绕组2包围的面积A等于回流电路线3包围的面积B来减小误差是可能的，更优选地是，通过把绕组2的形状设置得与回流电路线3的形状完全相同来减小误差。然而，在图11所示的普通罗可夫斯基线圈1中，在制造的同时把回流电路线3包围的面积控制为常数是很难的，因而很难避免外部磁场的影响。另一方面，尽管图12中所示的罗可夫斯基线圈大大地减小了外部磁场的影响，但是仍旧存在外部磁场的影响，原因是回流电路线3包围的面积小于绕组2包围的面积。
现在尽管已经解释了外部磁场对罗可夫斯基线圈的影响，但是另外一个问题将在这里解释。即，尽管已经明确外部磁场的影响能够通过采用图12所示的罗可夫斯基线圈大大地减少，但是仍然有一个问题：图11所示的普通罗可夫斯基线圈不能够轻易地被图12所示的罗可夫斯基线圈所取代。不能轻易取代的原因是：在图12所示的罗可夫斯基线圈中，就初级电流而言，罗可夫斯基线圈的次级输出电压的比例(在铁芯型变流器的情况下，该比例(scale)相当于电流变换的比率)不能提高到图11所示的普通罗可夫斯基线圈的比例水平。
众所周知，罗可夫斯基线圈的次级输出电压正比于产品的线圈匝数和一匝线圈的横截面面积。至于图11所示的罗可夫斯基线圈，就初级额定电流而言，次级输出电压通常是几十伏每千安培。在图11所示的罗可夫斯基线圈中，由于只要安装空间允许，能任意地决定一匝线圈的横截面面积，以及能够调整线圈的匝数，从而能够获得所需的次级输出电压，通过如双线绕组或三线绕组的方式，很容易获得每千安培几十伏的次级输出电压。如果能够从罗可夫斯基线圈获得每千安培几十伏的次级输出电压，那么模拟电压信号能够被传输而不受来自一场区中的配电主电路设备或变电所主电路设备的噪音影响的情况下进行传输，在所述的场区中，罗可夫斯基线圈被安装到电力设施(electric power installation)的主控制室(main control building)中，在所述主控制室中，保护单元和控制单元都受到影响，也就是说，影响保护单元和控制单元的信号没有衰变。
然而，对于图12所示的罗可夫斯基线圈，绕组中线圈的匝数和每一匝线圈的横截面面积是有物理限制的，这是因为结构上的原因，即绕组2是由印刷电路板7上形成的金属箔2e组成的。尽管取决于印刷电路板的大小和金属箔的宽度，但是线圈匝数的极限最多为1000匝，且由于印刷电路板厚度的制造极限最多为5-6毫米的事实，从而绕组中每一匝线圈的横截面面积受到限制。因而，图12所示的罗可夫斯基线圈的次级输出电压的极限最多为100mV/kA。虽然假定10片罗可夫斯基线圈串联连接，但是次级输出电压约为1V/kA，从经受传输噪音的角度出发，把精确的模拟电压信号传输到电力设施的主控制室是很困难的。
发明内容
因此，本发明的实施例的目的是解决上述传统技术的问题，并提供一种使用罗可夫斯基线圈的变流器，该罗可夫斯基线圈可防止外部磁场对电流测定的影响，即使外部磁场存在并且贯穿芯体中心部位的开口，从而能够高精度地测量电流。
本发明的其它的和进一步的目的，在理解了此文描述的图解实施例后，将变得显而易见，或者将要在所附的权利要求中表明，然而在本发明的实际应用中，本文中未提到的各种优点对本领域的技术人员来说是显然的。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种变流器，包括：(a)罗可夫斯基线圈，其检测配电设备或变电所主电路设备的主电路的交变电流，并且以模拟电压信号形式输出交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括：多层型印刷电路板，该印刷电路板包括相互连接的四个导电层且在中心部位有一个导体贯穿其中的开口、多个金属箔，每一个金属箔都从中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔安装在印刷电路板的两侧表面上和印刷电路板的两内导电层上、第一绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第一电镀通孔电连接印刷电路板第一外侧表面上的金属箔和印刷电路板第一内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第一内导电层邻近印刷电路板的第一外侧表面、第二绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第二电镀通孔电连接印刷电路板第二外侧表面上的金属箔和印刷电路板第二内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第二内导电层邻近印刷电路板的第二外侧表面，第一绕组和第二绕组被连接成互为镜像，并且串联连接，(b)传感器单元，包括把模拟电压信号转换成数字电信号的模数转换器和把数字电信号转换成数字光信号的电光转换器，以及(c)把数字光信号传输到上游系统的光学传输装置。
根据本发明的另一方面，本发明提供了一种变流器，包括：(a)罗可夫斯基线圈，其检测配电设备或变电所主电路设备的主电路的交变电流，并且以模拟电压信号形式输出交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括：印刷电路板组件，该组件中心部位有一个供导体贯穿的开口，包括多个叠层，每一个叠层的中心部位有一个供导体贯穿的开口，并且该组件至少有三片由芯体材料所形成的第一层以及至少有二片由预浸处理(prepreg)材料所形成的第二层，每一片预浸处理材料都设置在两个不同的第一层之间、多个第一金属箔和多个第二金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔都分别安装在由芯体材料所形成的第一外层的外侧面和内侧面上、第一绕组，其通过在厚度方向上贯穿第一外层的第一电镀通孔电连接第一金属箔和第二金属箔而形成、多个第三金属箔和多个第四金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔都分别安装在由芯体材料形成的第二外层的外侧面和内侧面上、第二绕组，其通过在厚度方向上贯穿第二外层的第二电镀通孔电连接第三金属箔和第四金属箔而形成，第二绕组作为第一绕组的镜像而形成，第二金属箔之一和第三金属箔之一，通过第三电镀通孔被电连接，该第三电镀通孔在厚度方向上贯穿印刷电路板的多个叠层，第一金属箔和第四金属箔，通过第三电镀通孔被电断开，从而，第一绕组和第二绕组以串联方式电连接，(b)传感器单元，包括把模拟电压信号转换成数字电信号的模数转换器和把数字电信号转换成数字光信号的电光转换器，以及(c)把数字光信号传输到上游系统的光学传输装置。
根据再一方面，本发明提供了一种变流器，其包括：(a)罗可夫斯基线圈，其检测配电设备或变电所主电路设备的主电路的交变电流，并且输出作为模拟电压信号的交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括：多层型印刷电路板，其包括相互连接的三个导电层且在中心部位有一个供导体贯穿的开口、多个第一金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心且安装在印刷电路板的第一外侧表面上、多个第二金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心且安装在印刷电路板的第二外侧表面上、通过在厚度方向上贯穿印刷电路板的第二电镀通孔电连接第一金属箔和第二金属箔而形成的绕组、由环形金属箔形成的回流电路线，该回流电路线的中心大致是所述开口的中心，且安装在印刷电路板的内导电层上，所述绕组和所述回流电路线串联连接，(b)传感器单元，其包括把模拟电压信号转换成数字电信号的模数转换器和把数字电信号转换成数字光信号的电光转换器，以及(c)把数字光信号传输到上游系统的光学传输装置。
附图说明
在结合附图进行考虑时，将很容易地获得对本发明和所附的多个优点的更全面的理解，而且，通过参考下面详细的描述，会更好地领会本发明及其优点。
图1是表示根据本发明第一实施例的变流器的方框图；
图2是表示本发明第一实施例中变流器的罗可夫斯基线圈的结构的透视图；
图3是表示本发明第一实施例中变流器的印刷电路板的结构的正视图；
图4是用于解释根据本发明第二实施例的印刷电路板层的结构的例子的外观截面图；
图5A是表示根据本发明第二实施例的印刷电路板的结构的正视图；
图5B是图5A中虚线圈定的部分的放大的正视图；
图6是表示本发明第三实施例中变流器的罗可夫斯基线圈的结构的透视图；
图7是表示本发明第三实施例中变流器的罗可夫斯基线圈的结构的正视图；
图8是表示本发明第四实施例中变流器的罗可夫斯基线圈的结构的透视图；
图9是表示根据本发明第五实施例的变流器的方框图；
图10是表示根据本发明第五实施例的一个系统的范例的方框图，该系统把每一跨度的多个交变电流测量值作为一个合并传输信号进行传输；
图11是表示传统的普通罗可夫斯基线圈的结构的正视图；
图12是表示另一传统的罗可夫斯基线圈的结构范例的正视图；
图13是一个模型图，用以解释外部磁场互连到图11所示的罗可夫斯基线圈中的绕组的状态；
图14是一个模型图，用以解释外部磁场互连到图11所示的罗可夫斯基线圈中的回流电路线的状态；
图15是一个模型图，用以解释产生外部磁场的因素的一个例子；
图16是一个模型图，用以解释产生外部磁场的因素的另一个例子；
具体实施方式
下面将参考附图，描述本发明的实施例，其中在几幅附图中，相同的参考数字代表相同或相应的部件。
(第一实施例)
图1表示根据第一实施例的变流器的方框图。图中所示的变流器带有附加了贯穿导体5的罗可夫斯基线圈1，设置在罗可夫斯基线圈1周围的传感器单元(SU)20，以及光学传输装置30。双芯绞合线31连接罗可夫斯基线圈1和传感器单元20。
传感器单元20具有积分器21、低通滤波器(LPF)22、模数转换器(A/D转换器)23、可编程逻辑设备(PLD)24、中央处理器(CPU)25、电光转换器(E/O转换器)26以及电源电路27，所述积分器21进行模拟电压信号的模拟信号处理，所述模拟电压信号通过双芯绞合线31从罗可夫斯基线圈1输入，所述低通滤波器(LPF)22滤掉高次谐波，以便在模数转换之前减少重叠假频(alias)误差，所述模数转换器(A/D转换器)23把模拟电压信号转换成数字电信号，所述可编程逻辑设备(PLD)24处理数字电信号，所述电光转换器(E/O转换器)26把数字电信号转换成数字光信号，并且输出数字光信号。
电源电路27提供传感器单元20进行处理所必需的电压，例如DC±5V，或者DC±3.3V，该电压由来自于例如电力设施中的公共电源(未示出)提供的电压，例如DC110V，DC48V，或DC220V(这些电压通常是适合于电力设施的标准电源)。而且，传感器单元20可以有备用电源，例如电池(未示出)。
另外，尽管连接到传感器单元20的罗可夫斯基线圈1在图中以整体的形式表示，但是输入不一定只是一个通道。也就是说，例如，对于三相包覆GIS(气体绝缘开关)，可以把罗可夫斯基线圈的三相输出(即U相，V相，W相)输入到一个传感器单元中。在这种情况下，传感器单元20被构造成便于多个带有积分器21和LPF 22的模拟输入电路与多个输入通道对应，一个A/D转换器23通过一个模拟多路转换器(未示出)执行模数转换，该多路转换器把多个模拟输入之一轮流转换成公共输出。PLD 24和下游结构与在一个通道输入的情况下相同。另外，罗可夫斯基线圈1的每一输出终端和带有多通道部件的传感器单元20的每一输入终端通过双芯绞合线31一对一地分别连接起来。
光学传输装置30把数字光信号从传感器单元20传输到上游系统，例如保护控制单元。尽管没有示出，但是光学传输通道可以由点到点传输通道的方式或者通过连接到局域网(Lan)的方式来构建。
接下来，参照附图2说明该第一实施例中的罗可夫斯基线圈的结构。附图2是一个透视图，表示本实施例的罗可夫斯基线圈。在该附图中，罗可夫斯基线圈1具有多层型的印刷电路板，该印刷电路板有四个导电层，在中心部位有一个被导体贯穿的开口9。正面金属箔2a和反面金属箔2a’被分别安装在该印刷电路板7的一个外表面的一侧11a上(称为印刷电路板正面11a)和反侧11b(称为印刷电路板反面11b)上，以及内层金属箔2b和2b’被分别安装在印刷电路板内的导电内层12a，12b上，该内层12a，12b在厚度方向三等分印刷电路板7。在图2中，为了简化的目的省略了反面金属箔2a′和内层金属箔2b′。这四层金属箔2a，2a’，2b和2b’以多条直线的形式形成，每一直线分别以辐射状从一中心延伸，该中心大致是开口9的中心。
在印刷电路板正面11a上的正面金属箔2a和邻近正面金属箔2a的导电内层12a上的内层金属箔2b通过贯穿印刷电路板7的电镀通孔2c电连接。在印刷电路板反面11b上的反面金属箔2a’(未示出)和在临近反面金属箔2a’的导电内层12b上的另一内层金属箔2b’(未示出)也通过贯穿印刷电路板7的电镀通孔2c’(未示出)电连接。因此，两绕组2和2’(未示出)相互之间作为一对对映异构体(enantiomeric isomer)(即他们互为镜像)而形成在印刷电路板7上。
而且，印刷电路板正面11a侧和印刷电路板反面11b侧的两绕组2和2’的末端被引出作为终端4a(印刷电路板反面11b侧的终端4a未示出)。导电内层12a侧和导电内层12b侧的两绕组2和2’的末端被引出作为终端4b(导电内层12b侧的金属箔的终端4b未示出)，两绕组2和2’被串联连接在两连接终端4b，4b之间。
也就是说，设置在印刷电路板正面11a和导电内层12a之间的部分绕组2对应于图11所示的传统绕组2，而设置在印刷电路板反面11b和导电内层12b之间的部分绕组2’(未示出)对应于图11所示的传统的回流电路线3。
图3表示从印刷电路板正面11a侧看到的印刷电路板7的轮廓图。在图3中，实线表示安装在印刷电路板正面11a上的正面金属箔2a，虚线表示安装在导电内层12a上的导电内层金属箔2b。在印刷电路板正面11a上的正面金属箔2a和导电内层12a上的导电内层金属箔2b以多个直线的形式形成，每一直线分别以辐射状从一中心延伸，该中心大致是开口9的中心。另外，尽管未示出，但是印刷电路板反面11b上的反面金属箔2a’和导电内层12b上的导电内层金属箔2b’以多个直线的形式形成，每一直线分别以辐射状从一中心延伸，该中心大致是开口9的中心。另外，他们分别是印刷电路板正面11a上的正面金属箔2a和导电内层12a上的导电内层金属箔2b的镜像。
根据第一实施例的这种变流器，能够提供下面的作用和效果。罗可夫斯基线圈1的输出电压为模拟电压信号，其正比于导体5内流动的主电路交变电流的微分值(differentiation value)，该输出电压通过双芯绞合线31输入到传感器单元20。输入到传感器单元20的模拟电压信号通过积分器21进行积分，以产生正比于主电路交变电流的模拟电信号。接下来，低通滤波器21减少引起重叠假频误差的高次谐波信号，随后通过A/D转换器23将该信号转换成数字电信号。
PLD24和CPU25处理该数字电信号。也就是说，PLD24进行处理以产生A/D转换器23的定时信号(同步信号)，以及产生控制信号，并且与CPU25交换数据，等等。CPU25把数字电信号转换成例如采用曼彻斯特编码的传输格式。在当前的环境下，能够在传输格式中加入循环冗余检验(CRC)码或反双冗余码(reversal dual redundant code)等，来提高传输的可靠性。由PLD24和CPU25处理过的数字电信号通过E/O转换器26转变成数字光信号，随后通过光学传输装置30传输到上游系统，例如保护单元或控制单元。
因为在该实施例中的罗可夫斯基线圈包括印刷电路板，所以次级输出电压大约为100mA/Kv，这与图12所示的传统罗可夫斯基线圈的次级输出电压一样小。然而，根据本实施例，因为用于把次级输出电压转换成数字光信号的传感器单元20设置得如此靠近印刷电路板，以至能忽略外部噪音的影响，所以作为模拟电信号该传输距离是足够短的，也就是说，优选的情况下，最多为1米，这样，由外部噪音影响而引起的信号质量衰减问题就能够避免了。特别地，由于罗可夫斯基线圈1和传感器单元20是通过双芯绞合线31进行连接的，因此能够减少外部磁场引起的电磁感应对从罗可夫斯基线圈1传输来的微弱的模拟电压的影响。
因为数字光信号在传感器单元20和上游系统例如电力设施主控制室的保护单元或控制单元之间传输，于是即使在长距离传输中也不会出现由噪音影响带来的信号衰减，因此，交变电流的高质量测量值能够被提供到保护单元或控制单元等。
另外，CPU25可以把数字滤波器应用到数字电信号上，该数字电信号表示主电路的交变电流的测量值。在CPU25上运行的软件被提供以便在灵敏度补偿和/或相位补偿方面，罗可夫斯基线圈1以及传感器单元20的模拟电路例如积分器、低通滤波器电路，的变化，能够被补偿。而且，传统方法是在上游系统例如BCU(跨度控制单元)计算主电路的交变电流的有效值，而在本实施例中，CPU25可以计算该有效值，并且把结果传送到上游系统。
而且，通过在传感器单元20中设置温度传感器(未示出)，CPU25可以执行温度补偿。由于在本实施例中传感器单元20位于罗可夫斯基线圈1的周边，因此可以认为传感器单元20所测量的温度等于罗可夫斯基线圈1周围的空气温度，并且能够精确地进行该温度补偿。
根据本发明第一实施例中上述具有罗可夫斯基线圈的变流器，在图15和16所示的条件下，其中导体5有一弯曲部分，或者导体8位于罗可夫斯基线圈之外，或者导体5相对于罗可夫斯基线圈倾斜，当由于罗可夫斯基线圈1的设置，在贯穿印刷电路板7中心部位的开口9的方向上存在外部磁场时，与一个绕组互连的磁通量Φ和与另一个绕组互连的磁通量Φ是公用的，所述绕组一个为另一个的镜像。因此，由于该磁通量Φ，分别在两绕组中产生的两个电压具有相同的测量值，并且一个电压的极性与另一个电压的极性相反，因而两电压能够完全抵消。因此，能够有效地防止外部磁场的影响，从而实现高精度的电流测量。
而且，由于可以去掉传统上安装在保护单元和/或控制单元上的用于连接配电主电路设备和或变电所主电路设备的输入和输出电路，而保护单元和/或控制单元的所有输入和输出都是通过传输装置来执行的，且没有处理高电压和大电流的电路，因而保护单元和/或控制单元的硬件结构主要仅包括数字计算处理部分和通讯部分，所述数字计算处理部分用于处理保护功能和/或控制功能，所述通讯部分用于执行通讯处理，因此能够减少多个硬件部件。
而且，由于本实施例的变流器还有由CPU25提供的计算功能，所以传统上由保护单元和/或控制单元来执行的一部分操作可以由代理器(proxy)来执行，从而保护单元和/或控制单元方面的操作负担就能够减少了。而且，通过部分地承担传统上由保护单元和/或控制单元来执行的计算，保护单元和/或控制单元的CPU内就会出现空闲时间，这样通过利用空闲时间，保护单元和/或控制单元能够执行进一步高级的保护和/或控制计算功能和/或监视功能。因此，保护单元和/或控制单元能够额外地执行高级的保护和/或控制计算和/或监视功能，从而使变电所保护和控制系统的性能总体上得到提高。
(第二实施例)
接下来解释本发明的第二实施例。第二实施例提供了第一实施例中涉及的印刷电路板7更加详细的结构。因而，根据本实施例的变流器的主要系统部件与第一实施例的相同，相应的解释也就省略了。
图4表示印刷电路板的层结构的一个详细的例子。在该实施例中，印刷电路板由至少三片芯体材料和至少两片插在两片芯体材料之间的预浸处理材料组成。在本图中，作为一个例子，印刷电路板7有5片芯体材料71，72，73，74，75和四对预浸处理材料81，82，83，84，每一片预浸处理材料插在两片芯体材料之间，也就是说，芯体材料71设置在外表面、多个预浸处理材料81、芯体材料72、多个预浸处理材料82、…芯体材料75依次构建，并且芯体材料和预浸处理材料相互交替。在这里，芯体材料是暴露的玻璃纤维材料，其两侧面包含薄铜迭片，预浸处理材料是粘性材料(环氧树脂)，其被放置在每一对芯体材料之间，在印刷电路板的制造过程中，预浸处理材料受到加热和挤压。
多个线状的金属箔2a，2b分别设置在一芯体材料71的两侧表面L1，L2上，每个所述金属箔2a，2b都从一中心以辐射状延伸，该中心大致是所述开口9的中心，所述芯体材料71设置在印刷电路板7的一外侧面上。为了构造一绕组，在一侧表面L1上的金属箔2a和在另一侧表面L2上的金属箔2b通过在厚度方向上贯穿芯体材料71的电镀通孔TH1电连接。在另一方面，多个线状的金属箔2c，2d分别设置在一芯体材料75的两侧表面L3，L4上，每个所述金属箔2c，2d都从一中心以辐射状延伸，该中心大致是所述开口9的中心，所述芯体材料75设置在印刷电路板7的另一外侧面上。为了构造另一绕组，在一侧表面L3上的金属箔2c和在另一侧表面L4上的金属箔2d通过在厚度方向上贯穿芯体材料75的电镀通孔TH2电连接。形成在芯体材料71中的一绕组和形成在芯体材料75中的另一绕组互为镜像。
而且，印刷电路板7有一贯穿所有芯体材料71至75以及所有的多个预浸处理材料81至84的电镀通孔TH3，该电镀通孔TH3电连接芯体材料71的内侧表面L2的金属箔2b之一和芯体材料75的内侧表面L3的金属箔2c之一。在电镀通孔TH3的末端，芯体材料71的外侧表面L1的金属箔2a和芯体材料75的外侧表面L4的金属箔2d是电断开的，因而，形成在芯体材料71中的一绕组和形成在芯体材料75中的另一绕组以串联方式电连接。
接下来，参考图5A和5B，图中显示了芯体材料71的外侧表面L1的金属箔2a和芯体材料75的外侧表面L4的金属箔2d之间绝缘的一个详细的例子。图5A和5B表示概要的印刷电路板7的详细例子，图5A是印刷电路板7整体的正视图，图5B是图5A中虚线所包围的部分的放大正视图。
从其中输出模拟电压信号的接地区(lands)LA形成相互对称的位置，其分别设置在芯体材料71的外侧表面和芯体材料75的外侧表面上。接地区LA环绕贯穿印刷电路板7的电镀通孔TH3，接地区LA和贯穿印刷电路板7的电镀通孔TH3电绝缘。如图5A所示，印刷电路板7的外侧为正八边形，其每个顶点的部位有一用于装配的钻孔。
很明显，按上面所述构造的第二实施例中的变流器能够取得和第一实施例中的变流器相同的效果。另外，根据本实施例，以互为镜像的方式对称的两绕组通过制造印刷电路板的通用技术廉价地形成在印刷电路板7上，而不需使用任何特殊的装置。而且，由于形成在印刷电路板7上的绕组能够形成几乎完美的闭环，且不存在缺少绕组的部分，因而能够最小化外部磁场的影响。另外，在对称的作为对映体的两绕组中，其两绕组之一所包围的区域几乎和另一绕组所包围的区域相同，因而与两绕组之一互连的磁通量Φ与另一个绕组互连的磁通量Φ是公用的。因此，所产生的与两绕组分别对应的两电压相互抵消，从而能够防止或最小化外部磁场对电流测量的影响。
而且，通过把印刷电路板7的外部形状设置成正八边形，它就能够通过采用线性形状廉价的制造，与另一种形状例如正方形相比，罗可夫斯基线圈的安装空间可以做得更小一些。特别地，该正八边形的安装空间几乎与圆形安装空间相同，但是在制造印刷电路板时，圆形更昂贵。
(第三实施例)
接下来解释本发明的第三实施例。第三实施例涉及对罗可夫斯基线圈1的结构的修改。根据本实施例的变流器的主系统结构与第一实施例的相同，因此相关说明就省略了。
图6是表示本实施例的罗可夫斯基线圈1的结构的外观透视图。在本图所示实施例的罗可夫斯基线圈1中，正面金属箔2a和反面金属箔2b分别安装在有三个导电层的多层型印刷电路板7的印刷电路板正面11a和印刷电路板反面11b上，所述印刷电路板7在中心部位有一导体贯穿其中的开口9。正面金属箔2a和反面金属箔2b以多条直线的形式形成，每一直线分别以辐射状从一中心延伸，并通过电镀通孔2c电连接，所述中心大致是开口9的中心。正面金属箔2a、反面金属箔2b和电镀通孔2c在印刷电路板7上形成一个绕组2。
而且，其中心大致是开口9的中心的环形金属箔3a安装在导电内层12上，所述导电内层12大致位于印刷电路板7厚度方向的中心位置上。该环形金属箔3a与绕组2在Q点串联连接，从而该金属箔3a是绕组2的回流电路线。
图7是从印刷电路板正面11a到中轴方向观察所得的印刷电路板7的轮廓图。在图7中，实线表示安装在印刷电路板正面11a上的正面金属箔2a，虚线表示安装在印刷电路板反面11b上的反面金属箔2b，链式双点划线表示安装在导电内层12上的环形金属箔3a。在印刷电路板正面11a上的正面金属箔2a和在印刷电路板反面11b上的反面金属箔2b以多个直线的形式形成，每一直线分别以辐射状从一中心延伸，该中心大致是开口9的中心。确定印刷电路板7的导电内层12上的环形金属箔3a的半径，使得环形金属箔3a(作为回流电路线)包围的面积等于绕组2包围的面积。另外，制造印刷电路板的通用技术使得分别在足够精确的位置上制造绕组2和环形金属箔3a成为可能。
很明显，按上面所述构造的第三实施例中的变流器能够取得与第一实施例的变流器相同的效果。在这里解释本实施例的作用和效果。也就是说，通过适当地调整环形金属箔3的半径，环形金属箔3包围的面积能够很容易地设置得与绕组2包围的面积相等。由于绕组2包围的面积等于环形金属箔3a包围的面积，当存在贯穿印刷电路板7中心的开口9的外部磁场时，由于外部磁场引起的磁通量Φ的互连，在绕组2中产生的电压和在作为回流电路线的环形金属箔3中产生的电压在大小上几乎相等但极性相反，因而这两个电压被抵消掉了。因此，根据本实施例，能够有效地防止外部磁场对两终端4，4之间电压的影响。
(第四实施例)
接下来解释本发明的第四实施例。第四实施例涉及对罗可夫斯基线圈1的结构的修改。根据本实施例的变流器的主系统结构与第一实施例的相同，因此相关说明就省略了。
图8是表示本实施例罗可夫斯基线圈的结构的透视图。在该图中，多个印刷电路板7相互固定，这里的印刷电路板可以是上述第一至第三实施例中的任意一个，从而多个印刷电路板7的开口9的中心轴成一条直线。设置在印刷电路板7，7...上的绕组串联布置。
很明显，按上面所述构造的第四实施例中的变流器能够取得和第一实施例中的变流器相同的效果。在这里解释本实施例的作用和效果。也就是说，每一印刷电路板7的输出被叠加，即，总体上，每单位电流和单位频率所产生的输出电压被乘以印刷电路板7的片数，来作为罗可夫斯基线圈1的输出电压。因此，在本实施例中，也由于绕组包围的面积与回流电路线包围的面积相等的关系，每单位电流和单位频率的输出电压，即罗可夫斯基线圈的灵敏度，能够被调整。因此，适于处理传感器单元20的输出电压水平能够很容易地被设计，同时也能防止外部磁场对电流测量的影响。
接下来解释本发明的第五实施例。图9表示根据本发明第五实施例的变流器的方框图。该图所示的变流器由罗可夫斯基线圈1、传感器单元20、光学传输装置32和合并单元(MU)40组成。所述罗可夫斯基线圈1装配有一个贯穿导体5，每一个所述传感器单元20被设置在各自的罗可夫斯基线圈1附近，所述合并单元40用于合并从多个传感器单元20传输而来的多个数字光信号。在本图中，罗可夫斯基线圈1的结构可以是实施例1至4的任何一种罗可夫斯基线圈，传感器单元20的结构与图1所示的第一实施例中所说明的传感器单元相同，因而省略了对他们的说明。
通过参考本附图来讨论合并单元的结构范例。每一个传感器单元20通过各自的光学传输装置32与合并单元40连接。合并单元40主要由光电转换器(O/E转换器)41、合并装置42、通讯接口46、第二电光转换器(E/O转换器)47和电源电路49等组成，所述光电转换器(O/E转换器)41把输入的数字光信号转换成第二数字电信号，所述输入的数字光信号是从各自的传感器单元20输出的，所述合并装置42合并多个第二数字电信号，以产生合并的电传输信号，所述通讯接口46与上游系统进行通讯，所述第二电光转换器(E/O转换器)47把合并的电传输信号转换成第二数字光信号。
合并装置42具有PLD 43、CPU44和同步装置45等。与上游系统连接的光电转换器(O/E转换器)48把自上游系统输出的同步信号作为光信号转换成电同步信号。电源电路49提供合并单元40进行处理所需的电压，例如DC±5V，或者DC±3.3V，该电压由来自于例如电力设施中的公共电源50所提供的电压，例如DC110V(或DC48V，或DC220V9，其通常适合于电力设施的标准电源)。而且，合并单元40可以有备用电源，例如电池(未示出)。
对来自与合并单元40连接的传感器单元20的多个数字光信号的处理有几种变化，所述数字光信号包括交变电流的测量值信息。例如，数字光信号可以通过跨度(bay)单元，例如线跨度，或者通过保护和/或控制的区域单元，合并成为合并传输信号，或者该数字光信号可以通过保护和/或控制的区域单元，合并成为多个合并传输信号。在合并单元40合并该合并传输信号过程中，该合并信号并不局限于某一标准格式，而是需根据变电所的规划(layout)或者保护单元和/或控制单元的系统构造等来采取一种最适合的格式。
根据本发明第五个实施例中的具有上述结构的变流器，能够取得下面的作用和效果。罗可夫斯基线圈1和传感器单元20的作用与上述第一至四实施例中的是相同的，因而省略了对他们的说明。在合并单元40中，每一个O/E转换器41接收自各自的传感器单元20输出的数字光信号，并且把该数字光信号转换成第二数字电信号。合并装置42合并该第二数字电信号，并且产生一合并电传输信号。该合并电传输信号由通讯接口46和E/O转换器47转换成第二数字光信号，因此该第二数字光信号被传输到上游系统，例如保护单元或控制单元。
接下来详细解释合并装置42的作用。由O/E转换器41转化的第二数字电信号被输入到PLD43中，在PLD43中执行数据处理。这里，PLD43检查CRC码或反双冗余码，并且如果有传输误码则检测该传输误码。同步装置45接收用于时间同步的基础信号和基时数据，然后将它们提取出并且产生一抽样同步信号和用于时间戳(time stamps)的时间数据。
CPU44把交变电流的测量值的数字值从自传感器单元20接收到的第二数字电信号中提取出来，并运行同步补偿计算，以基于抽样同步信号校正抽样同步的偏差，并且在同步补偿计算后，通过把所必要的信息，例如时间戳和CRC码，加入到交变电流的数字值中，来产生一合并电传输信号。CPU44还监测传感器单元20的异常，并通过自我检测来监测合并单元40的异常，以及当检测到异常时，向上游系统输出警报。另外，传感器单元20的监测异常是指，例如传感器单元20的电源监测异常、A/D转换器23的监测精度，或者模拟电路的监测。
图10表示在通过跨度单元传输交变电流的多个测量值的情况下的系统构造范例，所述跨度单元是保护和控制区域单元，所述交变电流的多个测量值作为一合并传输信号。该图表示单个母线电路(single busbar scheme)105中的单相包覆型开关装置的馈线跨度(feeder bay)101的一个实例，所述单个母线电路105以三相线图示出。罗可夫斯基线圈1a和1b设置在断路器102的两侧，一个导体贯穿罗可夫斯基线圈1a和1b，传感器单元20a1，20a2，20a3，20b1，20b2，20b3分别设置在罗可夫斯基线圈1a，1a，1a，1b，1b，1b的周围。每个传感器单元20a1，20a2，20a3，20b1，20b2，20b3通过光学传输装置32与合并单元40连接。上游系统104(例如保护单元和/或控制单元)与合并单元40通过第二光学传输装置103进行连接。合并单元40把所有的数字光信号，即交变电流数字测量值，合并成一合并传输信号，并且把该合并传输信号传输到上游系统，所述数字光信号是从馈线跨度101中所有的传感器单元20a1至20b3传出来的。
因此，设置在变电所主电路设备附近的合并单元40能够通过保护和控制区域单元传输交变电流的测量值信息，因而，能够有效地操作传输装置。由于数字光信号在合并单元40和电力设施主控制室中的保护和/或控制单元之间传输，因此即使是在长距离传输中信号也不会衰减，因而能够把交变电流的测量值高质量地提供给保护和/或控制单元。而且，由于能够减少已连接了现场的配电主电路设备或变电所主电路设备和电力设施主控制室中的保护和/或控制单元的多条电缆。而且，能够最小化安装变电所设备的安装时间和安装成本。
另外，还能够取得下面的效果，作为本发明中补充效果。也就是说，能够省略传统上安装在保护单元和/或控制单元上用于与配电主电路设备和/或变电所主电路设备连接的输入和输出电路。保护单元和/或控制单元的所有输入和输出都通过传输装置来执行，且没有处理高电压和大电流的电路，因而保护单元和/或控制单元的硬件结构主要由数字计算处理部分和通讯部分组成，所述数字计算处理部分用于处理保护功能和/或控制功能，所述通讯部分用于执行通讯处理，因此，能够减少多个硬件部件。
而且，由于本实施例的变流器还有由CPU25提供的计算功能，因而传统上由保护单元和/或控制单元来执行的一部分操作可以由变流器中的另一CPU来执行，从而能够减少保护单元和/或控制单元的操作负担。而且，通过部分地承担传统上在保护单元和/或控制单元中执行的计算，保护单元和/或控制单元的CPU内就会出现空闲时间，因而通过应用空闲时间，保护单元和/或控制单元能够执行进一步高级的保护和/或控制计算功能和/或监视功能。因此，保护单元和/或控制单元能够额外地执行高级的保护和/或控制计算和/或监视功能，从而从整体上来说，变电所保护和控制系统的性能能够得到提高。
另外，把交变电流的测量值的数字值合并为合并传输信号并不局限于合并成为一个合并传输信号。下面将解释合并成为两个合并传输信号的例子。也就是说，在附图10中，装配在断路器102的母线(busbar)105侧中的罗可夫斯基线圈1a的交变电流的测量值被用于线保护继电器(未示出)。另一方面，装配在断路器102的馈电电缆(未示出)侧中的罗可夫斯基线圈1b的交变电流的测量值被用于总线保护继电器(未示出)的保护操作。
对于保护继电器来说，用上述的设置来识别一种发送电流的测量值是不必要的，对于线保护继电器，自传感器单元20a1，20a2，20a3传输来的交变电流的测量值被合并成第一合并传输信号，并被传输到线保护继电器。另一方面，对于总线保护继电器，自传感器单元20b1，20b2，20b3传输来的交变电流的测量值被合并成第二合并传输信号，并被传输到总线保护继电器。在合并单元和上游系统104的每一个单元，例如线保护继电器、总线保护继电器或者BCU，通过点到点传输通道进行连接的情况下，该方法用于产生合并传输信号是特别有效的。
接下来解释本发明实施例的几种修改。
关于第一实施例，在传感器单元20的CPU25执行的各种计算功能中，至少部分计算功能(例如灵敏度补偿或相位补偿)可以在合并单元40的CPU44中执行，而不是在传感器单元20的CPU25中执行，所述部分计算功能与传感器单元20和合并单元40之间的数字传输无关。很明显，在本实施例中也能够取得与第五实施例的效果相同的效果。在这种情况下，传感器单元20的必要功能仅主要是把自罗可夫斯基线圈1输出的模拟电压信号转换成数字光信号，并且把数据通过光学传输装置32传到合并单元40。因此，能够去除传感器单元的CPU25，从而传感器单元20的组件变成非常简单的硬件组件。这里，去除CPU25意味着与CPU相应的高精度的控制LSI(大规模集成)不再是必要的。然而，仍然有必要安装用于实现模数转换和光传输控制所需的最小控制装置。为了满足此需要，例如，通过PLD24的控制，或者万用(versatile)逻辑IC(集成电路)的结合使得实现该控制成为可能。
而且，在上述的第五实施例中，在传感器单元20中被执行的模拟电压信号的模数转换的抽样时间在传感器单元20中不是同步处理的，而合并单元40的CPU44基于自上游系统传输而来的抽样同步信号执行同步补偿计算操作。另一方面，把抽样同步信号从合并单元40传输到传感器单元20，并基于传感器单元20中的抽样同步信号执行模数转换的抽样是可能的。也就是说，传感器单元20中的抽样时间能够通过电力设施中常用的时间同步标准信号进行同步。
在这种情况下，抽样同步信号通过光学传输装置从合并单元40传输到传感器单元20。尽管未示出，但是用于传输抽样同步信号的光学传输装置被作为硬件组件分别加入到传感器单元20和合并单元40中。很明显，在这种情况下，传感器单元20可以有也可以没有CPU25，无论哪种情况都可以应用于该结构。不过，在这两种情况下，通过合并单元40的CPU44加入时间戳都是有效的。
在该修改的例子中，很明显，也能够取得与第五实施例的效果相同的效果，另外，还有以下效果。也就是说，在该修改的例子中，在多个传感器单元20中的模拟电压信号的抽样时间基于常用于电力设施的时间同步标准信号而被同步。因而合并单元40的CPU44不需要进行抽样同步补偿操作。因而CPU44的负荷和开发软件的负担就减少了。另外，在该修改的例子中，常用于电力设施的时间同步标准信号通过合并单元40传送到传感器单元20。然而，通过设置硬件组件，从而把常用于变电所的时间同步标准信号直接传输到传感器单元20，也能够取得与上述相同的效果。
而且，本发明并不局限于上述详细的实施例，而是还包括变流器的一个补充实施例，在该变流器中，合并单元40通过每一个点到点传输通道连接到上游系统的每一个单元，例如线保护继电器、总线保护继电器或者BCU。根据该实施例，能够简化变流器和上游系统之间的信息传输，因而整个系统能够得到简化。这里，在很多情况下，根据传输目标，例如线保护继电器或总线保护继电器，通过合并单元40产生多个合并传输信号可能是有效的。
而且，本发明还包括变流器的一个补充实施例，从而电流，合并单元40通过LAN(局域网)连接到上游系统，例如线保护继电器、总线保护继电器或者BCU的每一个单元。根据该实施例，变流器和上游系统之间的信息传输在一LAN上进行，因而信息可以在不同位置被共同分享，而且连接部位的结构也能够标准化。
而且，为了提高变流器整个系统的可靠性，罗可夫斯基线圈1、传感器单元20、集成合并装置40可以分别有备份。关于冗余部件，根据变流器所应用的系统需要的成本和可靠性之间的平衡，所有的部件可以全部有备份，或部分有备份，而且冗余可以格式化，这里，不应局限于某一冗余部件。
而且，本发明涉及一种计算机化的变流器；不过，可以把计算机化的仪表变压器结合成本发明实施例的一部分。也就是说，当采用的仪表变压器是电子仪表变压器，并具有数字输出，或者是具有模拟信号的电子仪表变压器或传统仪表变压器附加一转换单元(该转换单元用于传统变压器或带有模拟输出的电子仪表变压器的模拟输出的模数转换)时，能够对如第五实施例所提及的合并单元40进行设置，使其也可以处理来自仪表变压器的数字信号。合并单元能够把交变电流的测量值以及变流器和电子仪表变压器一起所检测的主电路的电压一起，即，一保护和控制区域单元提供的电流信息和电压信息，传输到上游系统。在这种情况下，能够有效地管理传输装置，进一步，电缆的大的测量值(也能有效地管理)，所述电缆连接在现场分布主电路设备或变电所主电流设备之一与电力设施的主控制室的一保护单元和/或一控制单元之间。而且，能够减少安装变电所设备的时间和安装成本。
根据该发明，通过把罗可夫斯基线圈1与印刷电路板的传感器单元相结合，变流器具有优良的抗噪音特性，并在电流测量方面具有更高的精度，所述印刷电路板采用了通用的印刷电路板制造技术，所述传感器单元设置在罗可夫斯基线圈附近，用于把罗可夫斯基线圈的第二输出电压转换成数字光信号。也就是说，能够防止外部磁场对电流测量的影响，因为贯穿罗可夫斯基线圈中心部位的开口的外部磁场的电动势被抵消了。

Claims (11)

1.一种变流器，包括：
罗可夫斯基线圈，其检测配电设备或变电所主电路设备的主电路的交变电流，并且以模拟电压信号形式输出交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括，
多层型印刷电路板，其包括相互连接的四个导电层，并且在中心部位有一个导体贯穿其中的开口，
多个金属箔，每一个金属箔都从中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔安装在印刷电路板的两侧表面和印刷电路板的两内导电层上，
第一绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第一电镀通孔电连接印刷电路板第一外侧表面上的金属箔和印刷电路板第一内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第一内导电层邻近印刷电路板的第一外侧表面，
第二绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第二电镀通孔电连接印刷电路板第二外侧表面上的金属箔和印刷电路板第二内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第二内导电层邻近印刷电路板的第二外侧表面，
所述第一绕组和所述第二绕组被连接成互为镜像，并且串联连接，
传感器单元，该传感器单元包括，
模数转换器，其把模拟电压信号转换成数字电信号，和
电光转换器，其把数字电信号转换成数字光信号，以及
光学传输装置，其把数字光信号传输到上游系统。
2.一种变流器，包括：
罗可夫斯基线圈，其检测配电设备或变电所主电路设备的主电路的交变电流，并且以模拟电压信号形式输出交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括，
印刷电路板，其中心部位有一个导体贯穿的开口，包括多个叠层，每一个叠层的中心部位有一个导体贯穿其中的开口，并且印刷电路板至少有三片由芯体材料形成的第一层以及至少两片由预浸处理材料形成的第二层，该第二层的每一片都设置在两个对应的第一层之间，
多个第一金属箔和多个第二金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔都分别安装在由芯体材料形成的第一外层的外侧面和内侧面上，
第一绕组，其通过在厚度方向上贯穿第一外层的第一电镀通孔电连接所述第一金属箔和所述第二金属箔而形成，
多个第三金属箔和多个第四金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔都分别安装在由芯体材料形成的第二外层的外侧面和内侧面上，
第二绕组，其通过在厚度方向上贯穿第二外层的第二电镀通孔电连接所述第三金属箔和所述第四金属箔而形成，所述第二绕组作为所述第一绕组的镜像而形成，
所述第二金属箔之一和所述第三金属箔之一与所述第三电镀通孔电连接，该第三电镀通孔在厚度方向上贯穿印刷电路板的多个叠层，
所述第一金属箔和所述第四金属箔与所述第三电镀通孔电断开，
从而，所述第一绕组和所述第二绕组以串联方式电连接，
传感器单元，其包括，
模数转换器，其把模拟电压信号转换成数字电信号，和
电光转换器，其把数字电信号转换成数字光信号，以及
光学传输装置，其把数字光信号传输到上游系统。
3.如权利要求2所述变流器，进一步包括：
从其中提取模拟电压信号的第一终端区，该第一终端区安装在由芯体材料形成的第一外层的外侧面上，所述第一终端区包围所述第三电镀通孔并且与该第三电镀通孔电断开；
从其中提取模拟电压信号的第二终端区，该第二终端区安装在由芯体材料形成的第二外层的外侧面上，所述第二终端区包围所述第三电镀通孔并且与该第三电镀通孔电断开；
所述第一终端与所述第二终端相互对称地设置。
4.一种变流器，其包括：
罗可夫斯基线圈，其检测配电设备或变电所主电路设备的主电路的交变电流，并且以模拟电压信号形式输出交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括，
多层型印刷电路板，其包括相互连接的三个导电层，且在中心部位有一个导体贯穿其中的开口，
多个第一金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，并且安装在印刷电路板的第一外侧表面上，所述中心大致是所述开口的中心，
多个第二金属箔，每一个金属箔都从一中心以辐射状延伸，并且安装在印刷电路板的第二外侧表面上，所述中心大致是所述开口的中心，
一绕组，通过在厚度方向上贯穿印刷电路板的电镀通孔电连接第一金属箔和第二金属箔而形成，
回流电路线，由环形金属箔形成的，其中心大致是所述开口的中心，并且该回流电路线安装在印刷电路板的内导电层上，
所述绕组和所述回流电路线串联连接，
传感器单元，其包括，
模数转换器，其把模拟电压信号转换成数字电信号，和
电光转换器，其把数字电信号转换成数字光信号，以及
光学传输装置，其把数字光信号传输到上游系统。
5.根据权利要求1至4任一项所述的变流器，其中：
罗可夫斯基线圈包括多个印刷电路板，所述多个印刷电路板被设置成便于各个印刷电路板的相应的中心轴开口相互对准，并且在所述各个印刷电路板上形成的绕组相互串联连接。
6.根据权利要求1至5任一项所述的变流器，进一步包括：
连接所述罗可夫斯基线圈和所述传感器单元的双芯绞合线。
7.根据权利要求1至6任一项所述的变流器，其中：
所述印刷电路板为正八边形形状。
8.根据权利要求1至7任一项所述的变流器，其中：多个所述罗可夫斯基线圈，多个所述传感器单元和多个所述光学传输装置都分别为一个以上，并且所述变流器进一步包括：
合并单元，该合并单元把每一个从罗可夫斯基线圈输出的并经过各自传感器单元的多个数字光信号进行合并，以产生至少一个合并传输信号，并且把该合并传输信号传送到上游系统。
9.根据权利要求8所述的变流器，其中：合并单元包括：
多个光电转换器，每一个光电转换器都把各自的数字光信号转换成第二数字电信号；
合并装置，该合并装置合并各自的第二数字电信号，以产生至少一个电合并传输信号；以及
第二电光转换器，该第二电光转换器把所述电合并传输信号转换成第二数字光信号。
10.根据权利要求8所述的变流器，其中：所述合并单元和所述上游系统通过点到点传输通道进行连接。
11.根据权利要求8所述的变流器，其中：所述合并单元和所述上游系统通过局域网进行连接。
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