CN214473576U - 一种可调节测量精度的全光纤电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可调节测量精度的全光纤电流互感器，包括基座和设置在基座上的光纤环，以及安装在基座上且位于光纤环两侧接线端子，光纤环的环内穿过若干内导线，光纤环的环外穿过若干外导线，且内导线和外导线依次交替串联形成螺旋缠绕在光纤环上的导线，导线的两端分别与其所在侧的接线端子相连。本实用新型可以有效地提高电流的测量精度，用于满足接地电抗器中性点等测点对小电流的高精度和大量程的测量需求。

Description

一种可调节测量精度的全光纤电流互感器

技术领域

本实用新型属于光纤电流互感器技术领域，具体涉及一种可调节测量精度的全光纤电流互感器。

背景技术

随着电力系统的发展，特高压直流输电工程的建设投运，对用于测量的电流互感器提出的要求也越来越高，其准确定和可靠性直接影响直流输电系统的稳定运行。全光纤电流互感器作为新兴的测量装置，具有传统互感器和电子式互感器无法比拟的优势：其一次本体部分为全无源结构、可靠性高、测量范围大、体积小、绝缘简单等特点，近年来得到了大力的推广。

对于直流系统中某些特定的测点，如接地电抗器中性点电流、交直流电容器塔不平衡电流等，实际电流只有1A-5A，且要求电流测量至少满足1级的测量精度，对互感器要求极高，现有的电流互感器测量精度则无法达到对上述小电流的测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可调节测量精度的全光纤电流互感器，以解决电流测量精度低的问题。

本实用新型的一种可调节测量精度的全光纤电流互感器是这样实现的：

一种可调节测量精度的全光纤电流互感器，包括基座和设置在所述基座上的光纤环，以及安装在所述基座上且位于所述光纤环两侧接线端子，所述光纤环的环内穿过若干内导线，所述光纤环的环外穿过若干外导线，且所述内导线和外导线依次交替串联形成螺旋缠绕在所述光纤环上的导线，所述导线的两端分别与其所在侧的接线端子相连。

进一步的，所述基座上一体设置有光纤环壳体，所述光纤环壳体的一侧侧面开设有环形槽，所述光纤环安装在所述环形槽内。

进一步的，所述光纤环壳体的两侧侧面上均安装有盖板，且所述盖板通过螺钉与所述光纤环壳体固定。

进一步的，两个盖板上分别对应设置有呈环形分布的外导线孔和内导线孔，所述内导线安装在所述内导线孔内且从所述光纤环的环内穿过，所述外导线安装在所述外导线孔内且从所述光纤环的环外穿过。

进一步的，所述光纤环的两侧设置有安装在所述基座上的转接板，所述转接板上成排设置有接线螺钉，所述内导线和外导线的端部一一对应连接在其所在侧的接线螺钉上，且同侧转接板上的接线螺钉通过多个短接片依次两两短接。

进一步的，与所述导线端部相连的短接片通过连接导线与其所在侧的接线端子相连。

进一步的，所述基座的下方设置有底座，且所述基座与所述底座之间安装有复合绝缘子。

进一步的，所述底座内设置有传输电缆，所述传输电缆的一端穿过复合绝缘子与光纤环相连，另一端从所述底座的外壁穿出与二次处理模块相连。

进一步的，所述接线端子通过支架安装在所述基座上。

进一步的，所述基座上罩有屏蔽罩。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有的有益效果为：

(1)本实用新型中导线缠绕在光纤环上，可以使通过穿过光纤环的电流成倍增加，从而提高电流的测量精度至0.2级，用于满足接地电抗器中性点等测点对小电流的高精度和大量程的测量需求；

(2)本实用新型中导线采用多段外导线和内导线串联而成，可以根据需要方便调整导线的圈数，从而达到调节电流测量精度的效果，使用更加方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型优选实施例的可调节测量精度的全光纤电流互感器的结构图；

图2是本实用新型优选实施例的可调节测量精度的全光纤电流互感器(未装屏蔽罩、未连接导线时)的结构图；

图3是图2中A部分的放大图；

图4是本实用新型优选实施例的可调节测量精度的全光纤电流互感器(未装屏蔽罩、未连接导线时)的俯视图；

图5是图4中B-B方向的剖面图；

图6是图5中C部分的放大图；

图中：基座1，光纤环2，接线端子3，内导线4，外导线5，光纤环壳体6，环形槽7，盖板8，外导线孔9，内导线孔10，转接板11，接线螺钉12，短接片13，连接导线14，底座15，复合绝缘子16，连接座17，传输电缆18，支架19，屏蔽罩20。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，一种可调节测量精度的全光纤电流互感器，包括基座1和设置在基座1上的光纤环2，以及安装在基座1上且位于光纤环2两侧接线端子3，光纤环2的环内穿过若干内导线4，光纤环2的环外穿过若干外导线5，且内导线4和外导线5依次交替串联形成螺旋缠绕在光纤环2上的导线，导线的两端分别与其所在侧的接线端子3相连。

为了能够对光纤环2进行固定，基座1上一体设置有光纤环壳体6，光纤环壳体6的一侧侧面开设有环形槽7，光纤环2安装在环形槽7内。

具体的，光纤环2设置有若干圈，优选的圈数少于150圈，其圈数即光纤传感圈数，用q表示。

为了能够将环形槽7形成封闭的腔体，从而对光纤环2起到良好的保护作用，光纤环壳体6的两侧侧面上均安装有盖板8，且盖板8通过螺钉与光纤环壳体6固定。

具体的，光纤环壳体6为环形结构，其底部设置与基座1一体的空腔，而环形槽7通过空腔可以与基座1下方连通。

优选的，盖板8选用环氧绝缘材料。

为了能够方便内导线4和外导线5分别从光纤环2的环内以及环外穿过，两个盖板8上分别对应设置有外导线孔9和内导线孔10，内导线4安装在内导线孔10内且从光纤环2的环内穿过，外导线5安装在外导线孔9内且从光纤环2的环外穿过。

具体的，盖板8为圆形板状结构，其直径大于光纤环壳体6的外径，这样可以方便设置外导线5。

内导线孔10位于靠近盖板8圆心的位置，且呈环形分布，而外导线孔9位于靠近盖板8边缘的位置，同样呈环形分布。

为了能够实现内导线4与外导线5的依次串联，光纤环2的两侧设置有安装在基座1上的转接板11，转接板11上成排设置有接线螺钉12，内导线4和外导线5的端部一一对应连接在其所在侧的接线螺钉12上，且同侧转接板11上的接线螺钉12通过多个短接片13依次两两短接。

具体的，将内导线4和外导线5按照与转接板11相连的位置以及短接片13的安装位置从前至后进行排序，并且以外导线Ⅰ作为导线的右侧端部为例，外导线Ⅰ的右端与位于右侧转接板11上的短接片Ⅰ相连，左端穿过外导线孔9后并与位于左侧转接板11上的短接片Ⅰ相连，此时内导线Ⅰ的左端同样与位于左侧段转接板11上的短接片Ⅰ相连，其右端穿过内导线孔10后与位于右侧转接板11上的短接片Ⅱ相连，此时外导线Ⅱ的右端同样与位于右侧转接板11上的短接片Ⅱ相连，其左端穿过外导线孔9后则与位于左侧的转接板11上的短接片Ⅱ相连，然后按照上述方式依次串联内导线Ⅱ、外导线Ⅲ、内导线Ⅲ，若此将内导线4和外导线5实现交替串联，从而形成以螺旋方式缠绕在光纤环2上的导线结构。

具体的，与同一短接片13相连的内导线4和外导线5分别连接在该短接片13对应的两个接线螺钉12上。

优选的，转接板11为环氧绝缘材质，通过螺钉固定在基座1上。短接片13为紫铜材质，通过接线螺钉12固定在转接板11上，从而实现相邻内导线4和外导线5的短接。

其中，内导线4的数量即导线的圈数，其与盖板8上开设的内导线孔10和外导线孔9的数量有关。

优选的导线的圈数少于30圈，其圈数可以用Q表示。优选的，内导线4和外导线5可以选用软铜绞线，线径为1mm-15mm，且自带绝缘层，两侧带冷压端子，方便通过接线螺钉12固定在转接板11上并与短接片13导通。

为了能够实现接线端子3与导线的连通，与导线端部相连的短接片13通过连接导线14与其所在侧的接线端子3相连。

具体的，连接导线14和与导线端部相连的短接片13连接，且分别安装在与该短接片13对应的两个接线螺钉12上。

基座1的下方设置有底座15，且基座1与底座15之间安装有复合绝缘子16。

具体的，基座1通过利用螺钉相连的连接座17安装在复合绝缘子16的上方，而复合绝缘子16则通过螺钉安装在底座15的上方。底座15自带固定孔，通过螺钉安装在钢支架19上，钢支架19固定在地上。而复合绝缘子16的作用是为了能够保证基座1与底座15之间的绝缘。

具体的，复合绝缘子16通过螺钉与基座1和底座15相连。

另外，复合绝缘子16的外部自带伞裙，内部填充绝缘介质，整体绝缘性能良好。复合绝缘子16的绝缘水平与高度有关，可以根据应用场合的需求，调整复合绝缘子16的高度，从而适应不同的电压等级。

为了能够将光纤环2产生的光信号转环为数字信号，底座15内设置有传输电缆18，传输电缆18的一端穿过复合绝缘子16与光纤环2相连，另一端从底座15的外壁穿出与二次处理模块相连。

具体的，光纤环2的端部从空腔中向下穿出，并与传输电缆18熔接。而二次处理模块能够将光信号转化为数字信号，并传输到控制保护系统。

接线端子3通过支架19安装在基座1上。

具体的，位于左侧的支架19为铝合金材质，而位于右侧的支架19则为环氧绝缘材料，可以保证电流能够通过导线在两个接线端子3之间流通。两个支架19均能够承受2000N的力，并且通过螺钉固定在基座1上。

基座1上罩有屏蔽罩20。

优选的，屏蔽罩20为铝合金材质，通过螺钉与基座1固定，能够起到防雨和均压的作用。

本实用新型中，光纤环2利用法拉第磁光效应，通过测量传感光纤中的旋光角Ф可以计算出导线中的额定电流为Ir，旋光角Ф与额定电流Ir存在的关系是：

Ф＝4V*q*Q*Ir，

其中，V为传感光纤的费尔德常数，q为光纤传感圈数，Q为导线的圈数。

导线中通过的电流为额定电流Ir，根据安培环路定理，此时的有效电流Ie与额定电流Ir的关系是：

Ie＝Q*Ir。

全光纤电流互感器的测量范围与导线的线径选择有关，测试的电流范围0.01A-50A。

本实施例中，在额定电流Ir为1A和5A时，分别采用不同的导线圈数Q或不同的光纤环2圈数q进行试验测试，得出如下结论：

由上表可知，全光纤电流互感器的测量精度与光纤传感圈数q以及导线的圈数Q有关，圈数q越多，测量精度越高，圈数Q越多，测量精度越高。在选择合适线径的导线、导线圈数Q和光纤传感圈数q，可满足15倍的大量程、0.2级的测量精度，且电流越小时，优势越明显。

另外，本实用新型的导线由于采用的分段式结构，圈数Q可以根据实际需要进行随时调整，实现测量精度的调节。

本实用新型提供的全光纤电流互感器具有以下特点：

测量范围大，能够测试额定电流为0.01A-50A的全范围稳态电流；

测试精度高，通过调整导线圈数和光纤环2圈数，能够满足0.2级/0.5级/1级的测量精度；

测量量程大，可测试15倍额定电流；

无需更改结构或拆卸结构件的情况下，随时调整导线圈数，满足不同的测量精度。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，包括基座（1）和设置在所述基座（1）上的光纤环（2），以及安装在所述基座（1）上且位于所述光纤环（2）两侧接线端子（3），所述光纤环（2）的环内穿过若干内导线（4），所述光纤环（2）的环外穿过若干外导线（5），且所述内导线（4）和外导线（5）依次交替串联形成螺旋缠绕在所述光纤环（2）上的导线，所述导线的两端分别与其所在侧的接线端子（3）相连。

2.根据权利要求1所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，所述基座（1）上一体设置有光纤环壳体（6），所述光纤环壳体（6）的一侧侧面开设有环形槽（7），所述光纤环（2）安装在所述环形槽（7）内。

3.根据权利要求2所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，所述光纤环壳体（6）的两侧侧面上均安装有盖板（8），且所述盖板（8）通过螺钉与所述光纤环壳体（6）固定。

4.根据权利要求3所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，两个盖板（8）上分别对应设置有呈环形分布的外导线孔（9）和内导线孔（10），所述内导线（4）安装在所述内导线孔（10）内且从所述光纤环（2）的环内穿过，所述外导线（5）安装在所述外导线孔（9）内且从所述光纤环（2）的环外穿过。

5.根据权利要求1所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，所述光纤环（2）的两侧设置有安装在所述基座（1）上的转接板（11），所述转接板（11）上成排设置有接线螺钉（12），所述内导线（4）和外导线（5）的端部一一对应连接在其所在侧的接线螺钉（12）上，且同侧转接板（11）上的接线螺钉（12）通过多个短接片（13）依次两两短接。

6.根据权利要求5所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，与所述导线端部相连的短接片（13）通过连接导线（14）与其所在侧的接线端子（3）相连。

7.根据权利要求1所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，所述基座（1）的下方设置有底座（15），且所述基座（1）与所述底座（15）之间安装有复合绝缘子（16）。

8.根据权利要求7所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，所述底座（15）内设置有传输电缆（18），所述传输电缆（18）的一端穿过复合绝缘子（16）与光纤环（2）相连，另一端从所述底座（15）的外壁穿出与二次处理模块相连。

9.根据权利要求1所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，所述接线端子（3）通过支架（19）安装在所述基座（1）上。

10.根据权利要求1所述的可调节测量精度的全光纤电流互感器，其特征在于，所述基座（1）上罩有屏蔽罩（20）。

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