CN201146102Y - 电子式电流互感器 - Google Patents

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CN201146102Y CNU2007200923765U CN200720092376U CN201146102Y CN 201146102 Y CN201146102 Y CN 201146102Y CN U2007200923765 U CNU2007200923765 U CN U2007200923765U CN 200720092376 U CN200720092376 U CN 200720092376U CN 201146102 Y CN201146102 Y CN 201146102Y
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付迎栓
王正刚
牛建中
刘发展
胡博
张伟政
吕利敏
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ZHENGZHOU XIANGHE GROUP ELECTRIC EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
ZHENGZHOU XIANGYU SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Zhengzhou Power Supply Co of Henan Electric Power Co
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ZHENGZHOU XIANGHE GROUP ELECTRIC EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
ZHENGZHOU XIANGYU SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Zhengzhou Power Supply Co of Henan Electric Power Co
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Abstract

本实用新型公开一种电子式电流互感器,主要由采样线圈、保护线圈、传感头组件、光纤绝缘子、激光器组件和低压侧信号处理单元构成,采样线圈、保护线圈连接在母线上,采样线圈将采集的能量经过依次连接的1/8MUX、逻辑控制电路、A/D转换电路、LED、光纤绝缘子后输入到低压侧信号处理单元进行处理;激光器组件将采集的能量经过依次连接的光纤绝缘子、光电转换器、DC-DC转换电路、1/8MUX、逻辑控制电路、A/D转换电路、LED后再通过光纤绝缘子输入到低压侧信号处理单元进行处理。本实用新型采用激光供能和线圈供能复合供能方式,为传感头提供稳定可靠的电源;光纤绝缘子的电绝缘性能好、抗电磁干扰强。

Description

电子式电流互感器
技术领域:
本实用新型涉及一种电力系统的电力测量、保护和分析设备,具体地说是 电子式电流互感器。
背景技术:
电流互感器是电力系统中较重要的高压设备之一,它被广泛地应用于继电 保护、电流测量和电力系统分析之中。随着超高压输变电的发展,由于继电保 护、电气设备自动化程度及电力系统绝缘等级的提高,以及超高压输电网络的 大规模建设,电磁式电流互感器的缺点也越来越明显:体积大,不便于安装, 造价也越来越高。因此一种基于现代光电、半导体技术和计算机技术成就而发 展的电气测量的新方法应运而生,即为电子式电流互感器,新型的电子式电流 互感器具有测量精度高、动态电流范围大、频率测量特性宽和绝缘性能高等特 点,能够满足表计和继电保护的数字化。两种电子式电流互感器:无源式电子 式电流互感器由于其稳定性问题目前还没有走出实验室,而有源式电子式电流 互感器也存在着一些技术问题:供电电源问题、测量的安全性问题及绝缘隔离 问题;并且电子元件在运行过程中受电磁干扰的影响,输出信号会产生漂移或 失真,所测量结果与实际数值相差很大。 实用新型内容:
本实用新型所要解决的技术问题就是针对以上不足而提供一种电子式电流 互感器,该电子式电流互感器采用线圈供能和激光供能复合供能方式,提供了 稳定的工作电源;采用光纤绝缘子,绝缘性能好,抗电磁干扰能力强,使用寿 命长;采用了积分移相电路,解决了测量结果与实际数值相差很大的问题。本实用新型所采取的技术方案是:
一种电子式电流互感器,主要由采样线圈、保护线圈、传感头组件、光纤 绝缘子、激光器组件和低压侧信号处理单元构成,传感头组件包括依次连接的
光电转换器、DC—DC转换电路、1/8MUX、逻辑控制电路、A/D转换电路和LED, 其中:采样线圈、保护线圈连接在母线上,采样线圈将采集的能量经过依次连 接的1/8MUX、逻辑控制电路、A/D转换电路、LED、光纤绝缘子后输入到低压侧 信号处理单元进行处理;激光器组件将采集的能量经过依次连接的光纤绝缘子、 光电转换器、DC—DC转换电路、1/8MUX、逻辑控制电路、A/D转换电路、LED后 再通过光纤绝缘子输入到低压侧信号处理单元进行处理。
所述的低压侧信号处理单元还与微电脑或示波器连接,用以显示输出信号 进行监控。
所述的激光器组件由激光器、光源调节器和电源构成,电源与激光器连接, 用于向激光器供电,光源调节器与激光器连接,用以调节激光器输出光源的大 小。
所述的低压侧信号处理单元包括依次连接的D/A转换电路和连接积分移相 电路,经过光纤绝缘子传输的信号经过D/A转换后送入积分移相电路,完成积 分移相功能,实现多级过流、过压保护。
所述的光纤绝缘子主要由光纤、芯棒、护套、伞裙和金具构成,芯棒的两 端设有金具,芯棒的中部穿接有光纤,芯棒的外侧具有护套,芯棒的两侧设有 伞裙。
所述的芯棒的中部设有方形槽,光纤穿接在方形槽中。 所述的光纤为2-4根,且必须将外层纤维和塑料保护层剥离,而使得光纤 涂覆层裸露。所述的方形槽内的光纤由硅橡胶直接粘接。
所述的积分移相电路由运算放大器u及其外围电路构成,运算放大器u的
正向输入端与地之间串接有电阻R2;运算放大器U的负向输入端串接有电阻R0, 运算放大器U的负向输入端与输出端之间并接有电阻R1和电容C。 本实用新型所能达到的有益效果是:
1、 本实用新型采用激光供能和线圈供能复合供能方式,.为传感头提供稳定 可靠的电源,同时两种供能方式的自动切换,有效的保护了激光器,延长了激 光器的使用寿命。
2、 本实用新型采用了光纤绝缘子,电绝缘性能好、抗电磁干扰强、动态测 量范围大、频率响应范围宽,还可和计算机、示波器连接,实现多功能,智能 化的要求。
3、 本实用新型的积分移相电路能够很方便地调整输入、输出信号间的夹角, 可同时完成积分再移相的功能,使得输出信号不易产生漂移和失真,测量值与 真实值之间的误差小。
附图说明:
图1为本实用新型的系统结构示意图。
图2为本实用新型复合供能方式的结构示意图。
图3为本实用新型光纤绝缘子的结构示意图。
图4为本实用新型积分移相电路的电路原理图。 具体实施方式:
下面结合附图对本实用新型作进一步的描述:
如图l、图2、图3、图4所示:该电子式电流互感器,主要由采样线圈l、
保护线圈2、传感头组件、光纤绝缘子6、激光器组件和低压侧信号处理单元构成,传感头组件包括依次连接的光电转换器7、 DC—DC转换电路8、 1/8MUX、逻 辑控制电路9、 A/D转换电路10和LED11,采样线圈l、保护线圈2连接在母线 上,釆样线圈1将采集的能量经过依次连接的1/8MUX、逻辑控制电路9、 A/D转 换电路IO、 LEDll、光纤绝缘子6后输入到低压侧信号处理单元进行处理;激光 器组件将采集的能量经过依次连接的光纤绝缘子6、光电转换器7、 DC—DC转换 电路8、 1/8MUX、逻辑控制电路9、 A/D转换电路10、 LED11后再通过光纤绝缘 子6输入到低压侧信号处理单元进行处理。其中:激光器组件由激光器4、光源 调节器5和电源3构成,电源3与激光器4连接,用于向激光器4供电,光源 调节器5与激光器4连接,用以调节激光器4输出光源的大小;低压侧信号处 理单元包括依次连接的D/A转换电路12和连接积分移相电路13,经过光纤绝缘 子6传输的信号经过D/A转换后送入积分移相电路13,完成积分移相功能,实 现多级过流、过压保护,积分移相电路13还与PC机14连接,用以显示输出信 号进行监控。由于电源供应部分是有源式电子式电流互感器系统的核心部分, 其作用就是给传感头组件提供稳定的电源,并且能保证提供给传感头组件电子 线路足够的能量,它能否可靠稳定的提供工作电源决定了电子式电流互感器能 否可靠运行工作。激光器供能的启动电流很小,并且激光器供能具有稳定性高 等特点,考虑到激光器的使用寿命问题,选用激光供能和线圈供能复合供能方 式作为电源的供应,这种优势互补实现对电子式电流互感器的供能,当母线电 流大于最小启动电流时,使用采样线圈1供能方式;当母线电流低于最小启动 电流时,使用激光供能方式。并且当母线电流在最小启动电流变化时,能实现 两种供能方式的自动切换。
光纤绝缘子6主要由光纤61、芯棒65、护套66、伞裙63和金具62构成, 芯棒65的两端设有金具62,芯棒65的中部的方形槽64内穿接有四根光纤61,芯棒65的外侧具有护套66,芯棒65的两侧设有伞裙63。需要说明的是:光纤 61必须将外层纤维和塑料保护层剥离,而使得光纤61涂覆层裸露,光纤61由 硅橡胶直接粘接。传感头组件安装在高压侧,处于高电位,而低压侧信号处理 单元却在地面上,处于低电位,高低压侧通过光纤61来传递信号,若光纤61 直接暴露在空气中,则由于受外界因素(气候、灰尘等)的影响,很可能造成 光纤61表面的沿面放电,因此本方案釆用了裸光纤61镶入绝缘子的方法,绝 缘子选用的是220kV等级的合成绝缘子,它由芯棒65、伞裙63和金具62组成, 将裸光纤61镶入绝缘子的方法是:在芯棒65的边缘沿芯棒65的轴线铣出一个 方形槽64,然后在方形槽64内放入四根裸光纤61 (两根为备用光纤61),再在 芯棒65的外层压制硅橡胶护套66和伞裙63,必须指出的是, 一般来说所购的 光纤61,因为裸光纤61涂覆层外面有纤维和塑料保护层,这样两层之间就有空 气,然而空气在高电压下比有机硅或有机树脂更容易被击穿,造成爬电。为此 必须将外层剥离,而使得裸光纤61涂覆层的材料与硅橡胶直接粘接,不产生气 隙,从而增强了绝缘和抗干扰能力。
积分移相电路由运算放大器U及其外围电路构成,运算放大器U的正向输 入端与地之间串接有电阻R2;运算放大器U的负向输入端串接有电阻RO,运 算放大器U的负向输入端与输出端之间并接有电阻R1和电容C。通过对电阻R1、 电容C参数的调整很方便地改变工频输入、输出信号间的夹角,可同时完成积 分再移相的功能,使得输出信号不易产生漂移和失真。

Claims (9)

1、一种电子式电流互感器,主要由采样线圈(1)、保护线圈(2)、传感头组件、光纤绝缘子(6)、激光器组件和低压侧信号处理单元构成,传感头组件包括依次连接的光电转换器(7)、DC-DC转换电路(8)、1/8MUX、逻辑控制电路(9)、A/D转换电路(10)和LED(11),其特征在于:采样线圈(1)、保护线圈(2)连接在母线上,采样线圈(1)将采集的能量经过依次连接的1/8MUX、逻辑控制电路(9)、A/D转换电路(10)、LED(11)、光纤绝缘子(6)后输入到低压侧信号处理单元进行处理;激光器组件将采集的能量经过依次连接的光纤绝缘子(6)、光电转换器(7)、DC-DC转换电路(8)、1/8MUX、逻辑控制电路(9)、A/D转换电路(10)、LED(11)后再通过光纤绝缘子(6)输入到低压侧信号处理单元进行处理。
2、 如权利要求l所述的电子式电流互感器,其特征在于:低压侧信号处 理单元还与PC机(14)连接,用以显示输出的信号并进行监控。
3、 如权利要求l所述的电子式电流互感器,其特征在于:激光器组件由 激光器(4)、光源调节器(5)和电源(3)构成,电源(3)与激光器(4) 连接,用于向激光器(4)供电,光源调节器(5)与激光器(4)'连接,用以 调节激光器(4)输出光源的大小。
4、 如权利要求1或2所述的电子式电流互感器,其特征在于:低压侧信 号处理单元包括依次连接的D/A转换电路(12)和连接积分移相电路(13), 经过光纤绝缘子(6)传输的信号经过D/A转换后送入积分移相电路(13), 完成积分移相功能,实现多级过流、过压保护。
5、 如权利要求1所述的电子式电流互感器,其特征在于:光纤绝缘子(6) 主要由光纤(61)、芯棒(65)、护套(66)、伞裙(63)和金具(62)构成,芯棒(65)的两端设有金具(62),芯棒(65)的中部穿接有光纤(61),芯 棒(65)的外侧具有护套(66),芯棒(65)的两侧设有伞裙(63)。
6、 如权利要求5所述的电子式电流互感器,其特征在于:芯棒(65)的 中部设有方形槽(64),光纤(61)穿接在方形槽(64)中。
7、 如权利要求5或6所述的电子式电流互感器,其特征在于:光纤(61) 为2-4根,光纤(61)的涂覆层裸露。
8、 如权利要求7所述的电子式电流互感器,其特征在于:方形槽(64) 内的光纤(61)由硅橡胶直接粘接。
9、 如权利要求4所述的电子式电流互感器,其特征在于:积分移相电路 由运算放大器(U)及其外围电路构成,运算放大器(U)的正向输入端与地 之间串接有电阻(R2);运算放大器(U)的负向输入端串接有电阻(R0),运 算放大器(U)的负向输入端与输出端之间并接有电阻(Rl)和电容(C)。
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