CN201332015Y - 电子式电流互感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电子式电流互感器，包括设于高压侧的电源模块、信号采集处理模块和设于低压侧的信号接收处理模块，其特征在于：所述信号采集处理模块的信号输出端连接有无线发射模块，所述信号接收处理模块的信号输入端连接有无线接收模块，信号采集处理模块的信号输入端分别连接有罗果夫斯基线圈和小铁芯电流互感器。本实用新型采用Bluetooth无线传输技术，高压侧电源模块性能稳定且可靠性高。罗果夫斯基线圈RX和、小铁芯电流互感器LH以及信号采集处理模块的采集准确度高，保护性能优越，尤其是可以准确的反应一次电流的暂态特性，并且绝缘结构简单，整体结构紧凑。

Description

电子式电流互感器
技术领域
本实用新型属于电力系统监测领域，涉及一种电流互感器，尤其是一种电子式电流互感器。
背景技术
目前，应用于电力系统的电子式电流互感器是采用罗果夫斯基(Rogowski)线圈或用小功率铁芯采集高压侧电流信号，并在高压侧进行信号处理，然后，用光电缆将信号发送到低压侧，此信号作为高压侧的电流信息，用以测量系统的电流、功率、能量，同时作为系统的控制和保护依据。依此原理，现有的电子式电流互感器，一般都有一个为高压侧电源，该电源为高压侧的信号采集、处理、和传输提供能量。由于高、低压侧用光电缆连接，高、低压之间的耐受电压相对很高、需要做相应的绝缘的处理，同时，由于是光信号传输，所需功率相对较大。电源制造相对复杂。
光电式互感器是另一种电子式电流互感器，他利用光在电场下的偏振原理，检查距离的变化，标识电流的相位和幅值大小的变化。这种方法由于受到环境条件的约束(如温度、湿度)，不利于广泛推广。
电流互感器广泛应用于电力系统，用于电能的测量、系统的保护等。目前系统使用的电流互感器大多是传统的电流互感器，它利用电磁感应原理，在二次侧(低压侧)感应出表征一次电流的二次电流(5A或1A)该电流直接驱动二次电度表或继电器工作，达到测量和保护的目的。由于能量流和信息流同时集中在互感器上，所以它的体积大，结构复杂，绝缘处理难度大，而且铜材、磁性材料、绝缘材料都使用的较多。在性能上由于它的频带相对较窄，很难满足数字化变电站的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电子式电流互感器，这种互感器在高压侧采集、处理信号，采用Bluetooth无线传输技术发送信号，其高压侧电源性能稳定且可靠性高，信号采集部分的采集准确度高，保护性能优越，尤其是可以准确的反应一次电流的暂态特性。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种电子式电流互感器，包括设于高压侧的电源模块、信号采集处理模块和设于低压侧的信号接收处理模块，其特征在于：所述信号采集处理模块的信号输出端连接有无线发射模块，信号采集处理模块的信号输入端分别连接有罗果夫斯基线圈和小铁心电流互感器，所述信号接收处理模块的信号输入端连接有无线接收模块。所述罗果夫斯基线圈和小铁芯电流互感器均设于高压侧电线上。
上述无线发射模块与无线接收模块采用Bluetooth无线传输技术进行信号传输。
上述电源模块包含有供电线圈和充电线圈，所述供电线圈电连接有第一整流桥，所述充电线圈电连接有第二整流桥，所述第一整流桥和第二整流桥的输出端分别连接有第一滤波电容器和第二滤波电容器，所述第一滤波电容器和第二滤波电容器的负极相连，第一滤波电容器的正极通过供电二极管与所述信号采集处理模块的电源输入端连接，所述第二滤波电容器与充电电池、限流电阻和防放电二极管串联形成一回路，所述充电电池的正极端还通过电池放电二极管与所述信号采集处理模块的电源输入端连接。
以上所述供电线圈和充电线圈分别绕于铁芯上，所述铁芯与高压侧电线匝连。
本实用新型的电子式电流互感器采用Bluetooth无线传输技术进行信息传输，且其高压侧的电源模块性能稳定且可靠性高。信号采集处理模块以罗果夫斯基线圈和小铁芯电流互感器来采集高压侧的电信号，由于罗果夫斯基线圈的频带宽，频率特性好，无剩磁影响，可准确反应系统的暂态特性，而小铁芯电流互感器获取的信息可准确反应一次电流的幅值和相位，采用两者结合的方式，能够有效提高采集信息的准确度，尤其是可以准确的反应一次电流的暂态特性，绝缘结构简单，整体结构紧凑。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理框图；
图2为本实用新型的电源模块电路图；
图3为信号采集部分结构示意图。
其中：I为系统的一次电流；T1为供电线圈；T2为充电线圈；Q1为第一整流桥；Q2为第二整流桥；C1为第一滤波电容器；C2为第二滤波电容器；U1为供电电压；U2为充电电压；R为限流电阻；D1为供电二极管；D2为电池放电二极管；D3为防放电二极管；LH为小铁芯电流互感器；RX为罗果夫斯基线圈；E为电池电压。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1为本实用新型的结构原理框图，此种电子式电流互感器包括设于高压侧的电源模块、信号采集处理模块和设于低压侧的信号接收处理模块，所述信号采集处理模块的信号输出端连接有无线发射模块，所述信号接收处理模块的信号输入端连接有无线接收模块，信号采集处理模块采用低功率的微处理器，信号采集处理模块的信号输入端分别连接有罗果夫斯基线圈RX和小铁芯电流互感器LH。其中无线发射模块与无线接收模块采用Bluetooth无线传输技术进行信号传输。
罗果夫斯基线圈RX和小铁芯电流互感器LH均设于高压侧电线上，由小铁芯电流互感器LH和罗果夫斯基线圈RX产生的电流信号传递给图1中的信号采集处理模块，由信号采集处理模块经滤波电路，A/D转换和数字滤波等变换成数字信号，该数字信号在无线发射模块中采用Bluetooth无线传输技术进行传输，当无线接收模块接收到来自无线发射模块的数字信号，再将数字信号传递给信号接收处理模块，信号接收处理模块将数字信号转换成模拟信号，供现有电力设备使用，接收处理模块同时也将数字信号上传数据总线。
参见图2本实用新型电源模块的电路图，其中包含有供电线圈T1和充电线圈T2，所述供电线圈T1电连接有第一整流桥Q1，所述充电线圈T2电连接有第二整流桥Q2，所述第一整流桥Q1和第二整流桥Q2的输出端分别连接有第一滤波电容器C1和第二滤波电容器C2，所述第一滤波电容器C1和第二滤波电容器C2的负极相连，第一滤波电容器C1的正极通过供电二极管D1与所述信号采集处理模块的电源输入端连接，所述第二滤波电容器C2与充电电池E、限流电阻R和防放电二极管D3串联形成一回路，所述充电电池E的正极端还通过电池放电二极管D2与所述信号采集处理模块的电源输入端连接。
上述供电线圈T1和充电线圈T2均是由在一个合适的铁芯上绕适当匝数的铜导线组成，铁芯与一次电流匝连，即载有一次电流的电线绕在铁芯上，通过电磁感应，在供电线圈T1和充电线圈T2上会感应出电动势，从而使铜导线上产生电流，此电流在电源部分产生一个电压，其中供电线圈T1为信号的采集、处理和发射提供能量，充电线圈T2为电池提供能量。
上述电源模块的工作原理是：供电线圈T1、第一整流桥Q1和第一滤波电容器C1产生供电电压U1；充电线圈T2、第二整流桥Q2和第二滤波电容器C2，产生充电电压U2，其中供电电压U1＞充电电压U2＞电池电压E，在正常工作状态下，供电二极管D1优先导通，并且封闭了电池放电二极管D2的导通，使得供电电压U1向信号采集处理模块和无线发射模块供电，同时充电电压U2向电池在线充电，限流电阻R在充电时起限流作用；当系统的一次电流I太小，或系统停电等其他原因，使得供电电压U1不能向信号采集处理模块和无线发射模块正常供电，且供电电压U1和充电电压U2均低于电池电压E，此时电池放电二极管D2导通，由电池向信号采集处理模块和无线发射模块供电，供电二极管D1阻止电池向供电线圈T1馈电，防放电二极管D3阻止电池向充电线圈T2馈电，以节约用电，确保电池的使用寿命。
参见图3为信号采集部分结构示意图，由罗果夫斯基(Rogowski)线圈RX和小铁芯电流互感器LH分别获取一次电流的信息传送给信号采集处理模块，罗果夫斯基(Rogowski)线圈RX的频带宽，频率特性好，无剩磁影响，可准确反应系统的暂态特性，满足系统对暂态特性的要求，主要用于系统的控制和保护及系统用电质量的分析；小铁芯电流互感器LH获取的信息可准确反应一次电流的幅值和相位，主要用于系统的电能测量、功率测量等。信号采集处理模块采用低功耗的微处理器，可使电源的供给显得方便和简单。信号采集处理模块将处理后的信息传输给无线发射模块，由无线发射模块采用Bluetooth无线传输技术将信号传递给低压侧的无线接收模块。
本实用新型的高压侧电源模块是将线圈提供的电流转换成电压，并用压敏电阻限制其大小。防止一次电流过大时，电压过高，将信号采集处理模块中的整流元件、微处理器和无线发射模块中的发射元件烧损。可保证各电子元件在10％额定电流至故障电流之间正常工作。在正常工作情况下，该电压为高压侧的信号采集、处理和信号发射等提供电压。为了防止因系统长时间停电后投入运行瞬间，系统若需要保护时，但却无电源的缺陷，或系统长时间运行在一次电流小于额定电流的10％时无电源的缺陷，在电源模块配置了可充电高能电池，在系统非正常运行情况下，供电电压U1小于电池电压E时，高压侧的电压由电池提供。电池的充电电压U2由充电线圈T2提供，在正常运行情况下，该电压小于为为高压侧的信号采集、处理和信号发射供电的供电电压U1。
本实用新型的电子式电流互感器采用Bluetooth无线传输技术，高压侧电源模块性能稳定且可靠性高。罗果夫斯基线圈RX和、小铁芯电流互感器LH以及信号采集处理模块的采集准确度高，保护性能优越，尤其是可以准确的反应一次电流的暂态特性，并且绝缘结构简单，整体结构紧凑。

Claims (5)

1.一种电子式电流互感器，包括设于高压侧的电源模块、信号采集处理模块和设于低压侧的信号接收处理模块，其特征在于：所述信号采集处理模块的信号输出端连接有无线发射模块，所述信号接收处理模块的信号输入端连接有无线接收模块，信号采集处理模块的信号输入端分别连接有罗果夫斯基线圈(RX)和小铁芯电流互感器(LH)。
2.根据权利要求1所述的电子式电流互感器，其特征在于：所述无线发射模块与无线接收模块采用Bluetooth无线传输技术进行信号传输。
3.根据权利要求1所述的电子式电流互感器，其特征在于：所述罗果夫斯基线圈(RX)和小铁芯电流互感器(LH)均设于高压侧电线上。
4.根据权利要求1所述的电子式电流互感器，其特征在于：所述电源模块包含有供电线圈(T1)和充电线圈(T2)，所述供电线圈(T1)电连接有第一整流桥(Q1)，所述充电线圈(T2)电连接有第二整流桥(Q2)，所述第一整流桥(Q1)和第二整流桥(Q2)的输出端分别连接有第一滤波电容器(C1)和第二滤波电容器(C2)，所述第一滤波电容器(C1)和第二滤波电容器(C2)的负极相连，第一滤波电容器(C1)的正极通过供电二极管(D1)与所述信号采集处理模块的电源输入端连接，所述第二滤波电容器(C2)与充电电池(E)、限流电阻(R)和防放电二极管(D3)串联形成一回路，所述充电电池(E)的正极端还通过电池放电二极管(D2)与所述信号采集处理模块的电源输入端连接。
5.根据权利要求5所述的电子式电流互感器，其特征在于：所述供电线圈(T1)和充电线圈(T2)分别绕于铁芯上，所述铁芯与高压侧电线匝连。
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