CN209447673U - 一种零序电流变换模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种零序电流变换模块，采用二次线圈和二次铁芯实现零序电流互感功能，将一次零序电流转换为二次零序电流；采用二次零序电流转换电路实现零序继电器的功能，将二次零序电流转换为二次动态阻抗信号进行输出，控制后续监测设备的导通和关断。本实用新型将二次零序电流转换电路设置在PCB板上，将二次线圈、二次输出引线与二次零序电流转换电路之间的信号线连接好，并和其它元器件一起，通过环氧树脂灌封在外壳内，有效解决了现有零序互感器和零序继电器之间信号线连接不可靠的问题，同时具有防水、防尘效果，工作可靠性和稳定性更高。

Description

一种零序电流变换模块

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种零序电流变换模块。

背景技术

零序互感器是将被测电路的三相零序大电流按一定比例关系转换成二次小电流的装置。零序继电器是将零序电流互感器输出的电流信号与本身设定的动作电流值进行比较的装置，如果零序电流互感器输出的电流信号大于或等于零序继电器的动作电流，就输出报警和保护信号；如小于动作电流，则零序继电器不动作。现有的零序电流互感器和零序继电器是两个独立的元器件，需配套使用。零序互感器和零序继电器在安装使用时是通过使用螺丝、螺母进行接线，容易存在扭矩不得当的问题，并且后期使用环境会导致接线松动、接触不良等情况。如果零序互感器和零序继电器之间的信号线连接不可靠，会导致零序继电器误动作或者拒动作，降低了零序继电器动作的可靠性。

此外现有零序继电器输出的是一个开关信号，只要断开或接通两种状态。比如零序继电器设置0.47A动作电流，没有到达0.47A之前，后续监测设备的报警回路是不导通的，只有达到0.47A后续监测设备的报警回路才会导通，只有通和不通两种状态。零序继电器带自动复位功能，如果遇到间歇性浪涌(电流峰值大于0.47A，电流谷值小于0.47A)，会导致后续监测保护设备频繁的报警和跳闸，因此工作稳定性低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种零序电流变换模块，以解决现有零序电流互感器和零序继电器独立安装、连接造成的可靠性和稳定性低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种零序电流变换模块，所述零序电流变换模块包括：外壳、二次零序电流转换电路、二次铁芯、二次线圈、二次输出引线、安装底板和灌封环氧树脂；

所述二次零序电流转换电路、所述二次铁芯、所述二次线圈设置在所述外壳内部；所述二次线圈绕制在所述二次铁芯上；所述二次线圈的输入端套在被检测零序电缆上，所述二次线圈的输出端与所述二次零序电流转换电路的输入接口连接；所述二次零序电流转换电路用于将二次零序电流转换为二次动态阻抗信号；所述二次输出引线的输入端与所述二次零序电流转换电路的输出接口连接，所述二次输出引线的输出端引出至所述外壳外部；所述安装底板设置在所述外壳与所述二次线圈之间，用于固定所述零序电流变换模块和外部安装孔的相对位置；所述灌封环氧树脂填充在所述外壳内部，用于固定所述零序电流变换模块内部各零部件的相对位置；所述各零部件包括所述二次零序电流转换电路、所述二次铁芯、所述二次线圈、所述二次输出引线及所述安装底板。

可选的，所述二次零序电流转换电路包括印刷电路板，印制在所述印刷电路板上的输入接口和输出接口，以及安装在所述印刷电路板上的调整电阻、整流桥、采样电阻、RC电路、稳压二极管、场效应管和瞬态抑制二极管；所述调整电阻并联在所述输入接口的1号输入口和2号输入口之间；所述整流桥的3号引脚与所述输入接口的1号输入口连接；所述整流桥的1号引脚与所述输入接口的2号输入口连接；所述采样电阻并联在所述整流桥的2号引脚和4号引脚之间；所述RC电路分别与采样电阻和所述稳压二极管连接；所述稳压二极管的阳极连接所述场效应管的2号引脚；所述稳压二极管的阴极连接所述场效应管的1号引脚；所述场效应管的3号引脚与所述场效应管的1号引脚连接；所述场效应管的4号引脚与所述场效应管的2号引脚连接；所述场效应管的5号引脚与所述场效应管的6号引脚连接；所述场效应管的7号引脚与所述场效应管的8号引脚连接；所述瞬态抑制二极管并联在所述场效应管的7号引脚和8号引脚之间；所述输出接口的第一输出口与所述场效应管的7号引脚连接；所述输出接口的第二输出口与所述场效应管的8号引脚连接。

可选的，所述RC电路包括第一电容、第二电容和第二电阻；所述第一电容与所述采样电阻并联；所述第二电阻的一端连接所述整流桥的2号引脚，所述第二电阻的另一端连接所述稳压二极管的阳极；所述第二电容与所述稳压二极管并联。

可选的，所述外壳上设有外壳通孔；所述被检测零序电缆从所述外壳通孔处贯穿入所述外壳内部。

可选的，所述安装底板包括凸形底板和设置在所述凸形底板两侧的两个安装脚；所述凸形底板位于所述外壳内部；两个所述安装脚位于所述外壳外部。

可选的，所述二次零序电流转换电路位于所述二次铁芯下方。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供一种零序电流变换模块，采用二次线圈和二次铁芯实现零序电流互感功能，将一次零序电流转换为二次零序电流；采用二次零序电流转换电路实现零序继电器的功能，将二次零序电流转换为二次动态阻抗信号进行输出，控制后续监测设备的导通和关断。本实用新型将二次零序电流转换电路设置在PCB板上，将二次线圈、二次输出引线与二次零序电流转换电路之间的信号线连接好，并和其它元器件一起，通过环氧树脂灌封在外壳内，有效解决了现有零序互感器和零序继电器之间信号线连接不可靠的问题，同时具有防水、防尘效果，工作可靠性和稳定性更高。

此外，本实用新型提供的零序电流变换模块输出的二次动态阻抗信号是随着一次零序电流的变化而动态变化的，不是一个开关信号，因此在遇到间歇性浪涌时，不会导致后续监测保护设备频繁的报警和跳闸，进一步提高了零序电流变换模块的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本实用新型提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的零序电流变换模块的结构示意图；

图2为本实用新型提供的零序电流变换模块的实物图；

图3为本实用新型提供的二次零序电流转换电路的电路结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种零序电流变换模块，以解决现有零序电流互感器和零序继电器独立安装、连接造成的可靠性和稳定性低的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型提供的零序电流变换模块的结构示意图。图2为本实用新型提供的零序电流变换模块的实物图。参见图1和图2，本实用新型提供的零序电流变换模块包括：外壳1、二次零序电流转换电路2、二次铁芯3、二次线圈4、二次输出引线5、安装底板6和灌封环氧树脂7。

所述二次零序电流转换电路2、所述二次铁芯3、所述二次线圈4设置在所述外壳1内部。所述外壳1上设有外壳通孔8；被检测零序电缆从所述外壳通孔8处贯穿入所述外壳1内部。所述二次线圈4绕制在所述二次铁芯3上。所述二次线圈4的输入端套在所述被检测零序电缆上。一次零序电流在被检测零序电缆外围空间产生交变磁场，磁场在二次铁芯3的闭合磁路中产生磁通。二次铁芯3和二次线圈4将被检测零序电缆的一次零序电流(三相零序大电流)按一定比例关系转换成二次零序小电流。

通常，所述二次零序电流转换电路2位于所述二次铁芯3下方。所述二次线圈4的输出端与所述二次零序电流转换电路2的输入接口JIP1连接。所述二次零序电流转换电路2用于将二次零序电流转换为二次动态阻抗信号，由所述二次输出引线5引出。所述二次输出引线5的输入端与所述二次零序电流转换电路2的输出接口JIP2连接，所述二次输出引线5的输出端引出至所述外壳1外部。

所述安装底板6设置在所述外壳1与所述二次线圈4之间，用于固定所述零序电流变换模块和外部安装孔的相对位置。参见图1和图2，所述安装底板6包括凸形底板601和设置在所述凸形底板601两侧的两个安装脚602；所述凸形底板601位于所述外壳1内部；两个所述安装脚602位于所述外壳1外部。所述安装脚602上设有通孔，在安装所述零序电流变换模块时，采用螺栓和螺母将所述通孔和外部安装孔固定连接，从而固定所述零序电流变换模块和外部安装孔的相对位置。

所述灌封环氧树脂7填充在所述外壳1内部，用于固定所述零序电流变换模块内部各零部件的相对位置；所述各零部件包括所述二次零序电流转换电路2、所述二次铁芯3、所述二次线圈4、所述二次输出引线5及所述安装底板6。

现有的零序电流互感器和零序继电器是两个独立的元器件，需配套使用，如果零序互感器和零序继电器之间的信号线连接不可靠，会导致零序继电器误动作或者拒动作。而本实用新型将二次零序电流转换电路设置在PCB板上，将二次线圈、二次输出引线与二次零序电流转换电路之间的信号线连接好，并和其它元器件一起，通过环氧树脂7灌封在外壳1内，有效解决了现有零序互感器和零序继电器之间信号线连接不可靠的问题，同时具有防水、防尘效果，工作可靠性和稳定性更高。

图3为本实用新型提供的二次零序电流转换电路的电路结构图。参见图3，所述二次零序电流转换电路2包括印刷电路板PCB(Printed circuit board)，印制在所述PCB板上的输入接口JIP1和输出接口JIP2，以及安装在所述PCB板上的调整电阻R3、整流桥U1、采样电阻R1、RC电路、稳压二极管D1、场效应管Q1和瞬态抑制二极管D2；所述调整电阻R3并联在所述输入接口JIP1的1号输入口和2号输入口之间；所述整流桥U1的3号引脚与所述输入接口JIP1的1号输入口连接；所述整流桥U1的1号引脚与所述输入接口JIP1的2号输入口连接；所述采样电阻R1并联在所述整流桥U1的2号引脚和4号引脚之间。

所述RC电路分别与采样电阻R1和所述稳压二极管D1连接。具体的，所述RC电路包括第一电容C1、第二电容C2和第二电阻R2；所述第一电容C1与所述采样电阻R1并联；所述第二电阻R2的一端连接所述整流桥U1的2号引脚，所述第二电阻R2的另一端连接所述稳压二极管D1的阳极；所述第二电容C2与所述稳压二极管D1并联。

所述稳压二极管D1的阳极连接所述场效应管Q1的2号引脚；所述稳压二极管D1的阴极连接所述场效应管Q1的1号引脚；所述场效应管Q1的3号引脚与所述场效应管Q1的1号引脚连接；所述场效应管Q1的4号引脚与所述场效应管Q1的2号引脚连接；所述场效应管Q1的5号引脚与所述场效应管Q1的6号引脚连接；所述场效应管Q1的7号引脚与所述场效应管Q1的8号引脚连接；所述瞬态抑制二极管D2并联在所述场效应管Q1的7号引脚和8号引脚之间；所述输出接口JIP2的第一输出口与所述场效应管Q1的7号引脚连接；所述输出接口JIP2的第二输出口与所述场效应管Q1的8号引脚连接。CON2表示输入接口JIP1和输出接口JIP2均具有两个焊盘(输入口或输出口)。

其中，调整电阻R3用于调整一次零序电流和二次输出阻抗的对应关系。整流桥U1用于将交流电流信号转换成直流电流信号。采样电阻R1和调整电阻R3并联将电流信号转换成电压信号。C1、R1、C2组成RC电路。稳压二极管D1用于将电压保持在一定数值，防止电压数据波动。双沟道场效应MOS管Q1用于根据输入电压值，控制后续电路的导通关系。瞬态抑制二极管D2用于根据场效应管的导通信号电压值来控制二次输出阻抗的大小。

所述整流桥U1优选采用MCC MB1S芯片。采样电阻R1的电阻大小为1MΩ，第一电容C1和第二电容C2均为0.1μF。稳压二极管D1采用SMAZ6V2-13-F型稳压二极管。场效应管Q1采用SI9945BDY-T1-E3型双沟道场效应MOS管。瞬态抑制二极管D2采用SMBJ47CA型瞬态抑制二极管。

本实用新型提供的零序电流变换模块的使用过程为：

1.将被检测零序电缆从外壳通孔8贯穿入外壳1内部，二次线圈4的输入端套在所述被检测零序电缆上；

2.将二次输出引线2接在阻抗监测设备的信号输入端；阻抗监测设备的作用是监测零序电流变换模块通过引线输出的二次动态阻抗值是否达到报警、保护的设定值，等同于监测被检测零序电缆中流过的零序电流是否超出设定值；

3.将安装底板6的安装脚602用M5螺栓固定在用户提供的安装固定位置的外部安装孔上。

本实用新型提供的零序电流变换模块的工作原理为：

一次零序电流在电缆外围空间产生交变磁场，磁场在二次铁芯3的闭合磁路中产生磁通。二次线圈4中感应出相应的二次零序电流，二次零序电流进入PCB线路板的信号输入端JIP1，经过调整电阻R3的校正，使二次阻抗的变化比例与一次零序电流的变化比例达到人为设定的匹配值。经过整流桥U1将交流电流信号变成直流信号。通过采样电阻R1采样，使电流信号变成电压信号。经过RC电路(R2、C1、C2)控制整个回路响应时间，稳压二极管D1进行电压信号的稳压。场效应管Q1根据电压信号控制输出回路电压信号导通状态。瞬态抑制二极管D2根据回路电压信号控制二次阻抗输出信号大小的变换。

现有零序继电器输出的是一个开关信号，只有断开或接通两种状态，如果遇到间歇性浪涌，会导致后续监测保护设备频繁的报警和跳闸。而本实用新型提供的零序电流变换模块输出的二次动态阻抗信号大小与被检测零序电缆中的电流成反比关系，是一个渐变过程(报警信号由弱变强)，例如：

表1二次输出阻抗随被测零序电流变化表

由表1可知，本实用新型零序电流变换模块输出的二次动态阻抗信号是随着一次零序电流的变化而动态变化的，不是一个开关信号，因此在遇到间歇性浪涌时，不会导致后续监测保护设备频繁的报警和跳闸，进一步提高了零序电流变换模块的稳定性和可靠性。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种零序电流变换模块，其特征在于，所述零序电流变换模块包括：外壳、二次零序电流转换电路、二次铁芯、二次线圈、二次输出引线、安装底板和灌封环氧树脂；

所述二次零序电流转换电路、所述二次铁芯、所述二次线圈设置在所述外壳内部；所述二次线圈绕制在所述二次铁芯上；所述二次线圈的输入端套在被检测零序电缆上，所述二次线圈的输出端与所述二次零序电流转换电路的输入接口连接；所述二次零序电流转换电路用于将二次零序电流转换为二次动态阻抗信号；所述二次输出引线的输入端与所述二次零序电流转换电路的输出接口连接，所述二次输出引线的输出端引出至所述外壳外部；所述安装底板设置在所述外壳与所述二次线圈之间，用于固定所述零序电流变换模块和外部安装孔的相对位置；所述灌封环氧树脂填充在所述外壳内部，用于固定所述零序电流变换模块内部各零部件的相对位置；所述各零部件包括所述二次零序电流转换电路、所述二次铁芯、所述二次线圈、所述二次输出引线及所述安装底板。

2.根据权利要求1所述的零序电流变换模块，其特征在于，所述二次零序电流转换电路包括印刷电路板，印制在所述印刷电路板上的输入接口和输出接口，以及安装在所述印刷电路板上的调整电阻、整流桥、采样电阻、RC电路、稳压二极管、场效应管和瞬态抑制二极管；所述调整电阻并联在所述输入接口的1号输入口和2号输入口之间；所述整流桥的3号引脚与所述输入接口的1号输入口连接；所述整流桥的1号引脚与所述输入接口的2号输入口连接；所述采样电阻并联在所述整流桥的2号引脚和4号引脚之间；所述RC电路分别与采样电阻和所述稳压二极管连接；所述稳压二极管的阳极连接所述场效应管的2号引脚；所述稳压二极管的阴极连接所述场效应管的1号引脚；所述场效应管的3号引脚与所述场效应管的1号引脚连接；所述场效应管的4号引脚与所述场效应管的2号引脚连接；所述场效应管的5号引脚与所述场效应管的6号引脚连接；所述场效应管的7号引脚与所述场效应管的8号引脚连接；所述瞬态抑制二极管并联在所述场效应管的7号引脚和8号引脚之间；所述输出接口的第一输出口与所述场效应管的7号引脚连接；所述输出接口的第二输出口与所述场效应管的8号引脚连接。

3.根据权利要求2所述的零序电流变换模块，其特征在于，所述RC电路包括第一电容、第二电容和第二电阻；所述第一电容与所述采样电阻并联；所述第二电阻的一端连接所述整流桥的2号引脚，所述第二电阻的另一端连接所述稳压二极管的阳极；所述第二电容与所述稳压二极管并联。

4.根据权利要求1所述的零序电流变换模块，其特征在于，所述外壳上设有外壳通孔；所述被检测零序电缆从所述外壳通孔处贯穿入所述外壳内部。

5.根据权利要求1所述的零序电流变换模块，其特征在于，所述安装底板包括凸形底板和设置在所述凸形底板两侧的两个安装脚；所述凸形底板位于所述外壳内部；两个所述安装脚位于所述外壳外部。

6.根据权利要求1所述的零序电流变换模块，其特征在于，所述二次零序电流转换电路位于所述二次铁芯下方。