CN216956221U - 一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，包括传感器本体和采集与分析单元，传感器本体包括电流传感单元和电压传感单元，传感器本体的外壳体为环形结构，电流传感单元和电压传感单元的探测端均为环形结构，并位于外壳体内，外壳体的内侧通孔用于伸入线路导体，采集与分析单元分别连接电流传感单元和电压传感单元。与现有技术相比，本实用新型使用时，仅需将线路导体伸入传感器本体的内侧通孔内即可，使用方便且探测结果准确可靠。

Description

一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置

技术领域

本实用新型涉及电网潮流特征监测技术领域，尤其是涉及一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置。

背景技术

高比例可再生能源和电力电子装置接入的电力系统与传统电力系统相比存在很大不同。新型电力系统中居民、工业用户自建的分布式光伏等让其既可作为负荷、又可作为电源，因此传统电力系统中单向电能潮流演变为双向潮流。此外，近年来直流配电网逐渐得到推广，在交流潮流基础上出现大量的直流潮流。为了保证电力系统安全，监测电网潮流特征是必不可少的运维手段。现有技术缺乏一种可广泛适用在交直流潮流监测上的传感技术，而对交直流潮流监测，则对电流的感知是必不可少的步骤，如何实现方便准确、适用范围广泛的交直流线路导体电流感知，也是目前迫待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用范围广泛、使用方便的非侵入式交直流线路导体电流感知装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，包括传感器本体和采集与分析单元，所述传感器本体包括电流传感单元和电压传感单元，所述传感器本体的外壳体为环形结构，所述电流传感单元和电压传感单元的探测端均为环形结构，并位于所述外壳体内，所述外壳体的内侧通孔用于伸入线路导体，所述采集与分析单元分别连接所述电流传感单元和电压传感单元。

进一步地，所述电流传感单元包括带气隙的磁芯和磁阻双极性感应芯片，所述磁阻双极性感应芯片位于所述磁芯的气隙内，所述磁阻双极性感应芯片连接所述采集与分析单元，所述磁芯为带气隙的环状结构。

进一步地，所述电压传感单元包括铜箔、金属板、绝缘垫块、金属外壳和电场传感器，所述铜箔为环状结构，所述铜箔通过金属线连接所述金属板，所述铜箔裸露出所述外壳体，用于接触待测线路导体；所述金属板的外侧通过绝缘垫块连接所述金属外壳，形成包围式结构，所述电场传感器位于金属板、绝缘垫块和金属外壳围成的区域内，并连接所述采集与分析单元。

进一步地，所述金属板、绝缘垫块和金属外壳形成的包围式结构的截面为长方形。

进一步地，所述铜箔与线路导体接触后，构成等电位体，所述铜箔与所述金属板通过金属线连接，构成等电位体，所述金属板与金属外壳形成平行电场。

进一步地，所述采集与分析单元包括处理器、报警单元、通信单元、电流传感器信号接口单元和电压传感器信号接口单元，所述处理器分别连接所述报警单元和通信单元，所述处理器通过电流传感器信号接口单元连接所述电流传感单元、通过电压传感器信号接口单元连接所述电压传感单元。

进一步地，所述采集与分析单元还设有无线通讯模块，该无线通讯模块连接有远端服务器。

进一步地，所述采集与分析单元的外壳体为长方体结构，该长方体结构连接在所述传感器本体的外壳体的一侧。

进一步地，所述传感器本体的外壳体的外侧面为圆柱面。

进一步地，所述非侵入式交直流线路导体电流感知装置整体的外壳体的边缘均为圆弧状的边缘。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型设有电流传感单元和电压传感单元，分别探测线路导体的电流和电压，并将电流传感单元和电压传感单元的探测端均设置为环形结构，位于同样为环形结构的传感器本体的外壳体内，使用时，仅需将线路导体伸入传感器本体的内侧通孔内即可，使用方便且结果准确可靠。

(2)本实用新型电流传感单元基于磁芯感应线路导体中电流的磁通，获取探测电流；电压传感单元通过构建等电位体，产生平行电场，在平行电场探测出电压；整体上实现电流和电压的探测均可实现非侵入式测量，使用方便。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种非侵入式交直流潮流方向检测装置的使用状态示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种非侵入式交直流潮流方向检测装置的外观示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种非侵入式交直流潮流方向检测装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中提供的一种非侵入式交直流潮流方向检测装置的电流传感单元的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的一种非侵入式交直流潮流方向检测装置的电压传感单元的结构示意图；

图6为本发明实施例中提供的一种非侵入式交直流潮流方向检测装置的采集分析单元的结构示意图；

图7为本发明实施例中提供的一种非侵入式交直流潮流方向检测装置的总体原理图；

图中，1、非侵入式交直流线路导体电流感知装置，101、传感器本体，1010101、磁芯，1010102、磁阻双极性感应芯片，1010201、铜箔，1010102、金属板，1010203、绝缘垫块，1010204、金属外壳，1010205、电场传感器，102、采集与分析单元，10201、处理器，10202、报警单元，10203、通信单元，10204、电流传感器信号接口单元，10205、电压传感器信号接口单元，2、线路导体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例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作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

实施例1

如图1所示，本实施例首先提供的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置1，线路导体2穿过非侵入式交直流潮流传感装置1。

如图2和3所示，非侵入式交直流线路导体电流感知装置1包括传感器本体101和采集与分析单元102，传感器本体101包括电流传感单元和电压传感单元，传感器本体101的外壳体为环形结构，电流传感单元和电压传感单元的探测端均为环形结构，并位于外壳体内，外壳体的内侧通孔用于伸入线路导体；

采集与分析单元102根据电流传感单元和电压传感单元的输出结果，采集电压和电流。

具体地，如图4所示，电流传感单元包括带气隙的磁芯1010101和磁阻双极性感应芯片1010102，磁阻双极性感应芯片1010102位于磁芯1010101的气隙内，磁阻双极性感应芯片1010102连接采集与分析单元102，磁芯1010101为带气隙的环状结构。

如图5所示，电压传感单元包括铜箔1010201、金属板1010202、绝缘垫块1010203、金属外壳1010204和电场传感器1010205，铜箔1010201为环状结构，铜箔1010201通过金属线连接金属板1010202，铜箔1010201裸露出外壳体，用于接触待测线路导体；金属板1010202的外侧通过绝缘垫块1010203连接金属外壳1010204，形成包围式结构，电场传感器1010205位于金属板1010202、绝缘垫块1010203和金属外壳1010204围成的区域内，并连接采集与分析单元102。

本实施例中，金属板1010202、绝缘垫块1010203和金属外壳1010204形成的包围式结构的截面为长方形，但该截面形状并不局限与长方形，也可以为圆形、菱形等多边形。

如图6和图7所示，采集与分析单元102包括处理器10201、报警单元10202、通信单元10203、电流传感器信号接口单元10204和电压传感器信号接口单元10205，处理器10201分别连接报警单元10202和通信单元10203，处理器10201通过电流传感器信号接口单元10204连接电流传感单元、通过电压传感器信号接口单元10205连接电压传感单元。

优选的，采集与分析单元102还设有无线通讯模块，该无线通讯模块连接有远端服务器，便于远程进行数据处理。

上述非侵入式交直流线路导体电流感知装置的工作原理和使用方法为：

步骤1：带电导体2穿过一种非侵入式交直流潮流传感装置1后，导体上的电压和电流信号分别被传感器本体101的电流传感单元10101和电压传感单元10102检测到，其电流和电压测量的具体方法如下。

步骤2-1电流测量：导体中的电流在电流传感单元10101的磁芯1010101中产生磁通，放置在磁芯1010101气隙中的磁阻双极性感应芯片1010102感应到该磁通后，输出电压并送往电流传感器信号接口单元10204。在使用前，先对电流传感单元进行标定。在导体中施加一直流电流信号，若此时磁阻双极性感应芯片1010102的输出电压为正，则记该电流方向为正向。若此时磁阻双极性感应芯片1010102的输出电压为负，则记该电流方向为负向。在现场使用时，若磁阻双极性感应芯片1010102的输出电压为正，则实际线路的电流方向与标定的正方向为同一方向。若磁阻双极性感应芯片1010102的输出电压为负，则实际线路的电流方向与标定的正方向为相反方向。

步骤2-2电压测量：铜箔1010201与导体2接触后，构成等电位体。铜箔1010201与金属板1010202通过金属线相连，构成等电位体。因此，导体的电压与金属板1010202上的电压相同。金属板1010202与金属外壳1010204通过绝缘垫块1010203隔离。金属板1010202上的电压与金属外壳1010204形成平行电场，电场传感器1010205测量该电场。

步骤3：磁阻双极性感应芯片1010102的输出电压信号送入电流传感器信号接口单元10204，由采集与分析单元10201处理。电场传感器1010205的输出电压信号送入电压传感器信号接口单元10205，由采集与分析单元10201处理。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，包括传感器本体(101)和采集与分析单元(102)，所述传感器本体(101)包括电流传感单元和电压传感单元，所述传感器本体(101)的外壳体为环形结构，所述电流传感单元和电压传感单元的探测端均为环形结构，并位于所述外壳体内，所述外壳体的内侧通孔用于伸入线路导体，所述采集与分析单元(102)分别连接所述电流传感单元和电压传感单元。

2.根据权利要求1所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述电流传感单元包括带气隙的磁芯(1010101)和磁阻双极性感应芯片(1010102)，所述磁阻双极性感应芯片(1010102)位于所述磁芯(1010101)的气隙内，所述磁阻双极性感应芯片(1010102)连接所述采集与分析单元(102)，所述磁芯(1010101)为带气隙的环状结构。

3.根据权利要求1所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述电压传感单元包括铜箔(1010201)、金属板(1010202)、绝缘垫块(1010203)、金属外壳(1010204)和电场传感器(1010205)，所述铜箔(1010201)为环状结构，所述铜箔(1010201)通过金属线连接所述金属板(1010202)，所述铜箔(1010201)裸露出所述外壳体，用于接触待测线路导体；所述金属板(1010202)的外侧通过绝缘垫块(1010203)连接所述金属外壳(1010204)，形成包围式结构，所述电场传感器(1010205)位于金属板(1010202)、绝缘垫块(1010203)和金属外壳(1010204)围成的区域内，并连接所述采集与分析单元(102)。

4.根据权利要求3所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述金属板(1010202)、绝缘垫块(1010203)和金属外壳(1010204)形成的包围式结构的截面为长方形。

5.根据权利要求3所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述铜箔(1010201)与线路导体接触后，构成等电位体，所述铜箔(1010201)与所述金属板(1010202)通过金属线连接，构成等电位体，所述金属板(1010202)与金属外壳(1010204)形成平行电场。

6.根据权利要求1所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述采集与分析单元(102)包括处理器(10201)、报警单元(10202)、通信单元(10203)、电流传感器信号接口单元(10204)和电压传感器信号接口单元(10205)，所述处理器(10201)分别连接所述报警单元(10202)和通信单元(10203)，所述处理器(10201)通过电流传感器信号接口单元(10204)连接所述电流传感单元、通过电压传感器信号接口单元(10205)连接所述电压传感单元。

7.根据权利要求6所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述采集与分析单元(102)还设有无线通讯模块，该无线通讯模块连接有远端服务器。

8.根据权利要求1所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述采集与分析单元(102)的外壳体为长方体结构，该长方体结构连接在所述传感器本体(101)的外壳体的一侧。

9.根据权利要求1所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述传感器本体(101)的外壳体的外侧面为圆柱面。

10.根据权利要求1所述的一种非侵入式交直流线路导体电流感知装置，其特征在于，所述非侵入式交直流线路导体电流感知装置整体的外壳体的边缘均为圆弧状的边缘。

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