CN217879401U - 一种电流、电压传感器及自取电集成电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电流、电压传感器及自取电集成电路，其包括：电流采集模块、电压采集模块、高压取电模块，电流采集模块为罗氏线圈传感器，用于通过罗氏线圈输出电流采集信号，电压采集模块用于输出电压采集信号，高压取电模块包括高压陶瓷电容器、高压隔离变压器以及开关电源，高压陶瓷电容器的一端与三相高压母线的一侧连接，高压陶瓷电容器的另一端与高压隔离变压器的一次侧连接，高压隔离变压器的一次侧上还连接有至少两个陶瓷气体放电管，高压隔离变压器的二次侧串联调谐电感后与开关电源连接。本实用新型解决了现有技术中存在的各种不足，同时集成有相序电流测量、相序电压测量和供电及供电保护等功能。

Description

一种电流、电压传感器及自取电集成电路

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体涉及一种电流、电压传感器及自取电集成电路。

背景技术

常见的高压取电方法有电流互感器取电、电压互感器取电，传统户外柱上断路器取电用电流互感器或电压电磁互感器，会造成二次短路、爆炸事故频发，已经成为了配网主要的事故点之一。

目前高压智能电网中，相序电流采用铁芯和绕组组成的电流互感器利用电磁感应原理进行测量，铁芯互感器体积大，发热严重，成本高，而且开口互感器中感应电流的闭环被断开，在断开处磁路效率降低，计量误差比较大；相序电压采用电磁式互感器，绝缘难度大，因绝缘而使互感器的体积、质量、成本均提高，动态范围小，不可避免地存在磁饱和及铁磁谐振等问题，尤其是短路后会烧毁线圈，抗干扰能力差、稳定性差。另外，上述所提及到的电流测量、电压测量、取电电路，大多数都是分开设计和分开使用，没有一种集上述多种功能一体的集成电路。另外，目前大多数取电电路存在安全隐患，没有设置保护电路。

因此，市面上缺少一种同时集成有相序电流测量、相序电压测量和供电及供电保护的集成电路。

实用新型内容

本实用新型提供的一种电流、电压传感器及自取电集成电路，该电路同时集成有相序电流测量、相序电压测量和供电及供电保护等功能。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种电流、电压传感器及自取电集成电路，应用在户外架空输电线路上，所述电路包括：

电流采集模块、电压采集模块、高压取电模块，所述电流采集模块为罗氏线圈传感器，所述罗氏线圈传感器的线圈端连接在高压输电线路上，用于通过罗氏线圈输出电流采集信号，所述电压采集模块直接连接在高压输电线路的三相高压母线上，用于输出电压采集信号，所述高压取电模块直接连接在所述三相高压母线上，其包括高压陶瓷电容器、高压隔离变压器以及开关电源，所述高压陶瓷电容器的一端与所述三相高压母线的一侧连接，所述高压陶瓷电容器的另一端与所述高压隔离变压器的一次侧连接，所述高压隔离变压器的一次侧上还连接有至少两个陶瓷气体放电管，至少两个所述陶瓷气体放电管并联后与所述三相高压母线的另一侧连接，所述高压隔离变压器的二次侧串联调谐电感后与所述开关电源连接，所述开关电源用于将交流电转化为直流电输出至负载。

进一步的方案是，所述电流、电压传感器及自取电集成电路包括三组所述高压陶瓷电容器、陶瓷气体放电管、高压隔离变压器以及开关电源，三组所述高压陶瓷电容器、陶瓷气体放电管、高压隔离变压器以及开关电源分别连接在高压输电线路的三相高压母线上，所述负载的一端分别与三组所述开关电源的正极依次电连接，所述负载的另一端分别与三组所述开关电源的负极依次电连接。

更进一步的方案是，所述电压采集模块包括户外环氧树脂壳，所述户外环氧树脂壳内设有电压采集电路，所述电压采集电路包括高压陶瓷电容C1以及一低压陶瓷电容C3，所述户外环氧树脂壳通过内部所述电压采集电路与三相高压母线A，B，C之间形成电容，用于获取A，B，C相高压母线的电压信号。

更进一步的方案是，所述罗氏线圈传感器包括一插拔式的罗氏线圈，所述罗氏线圈的一端用来环绕高压母线，另一端为两根信号输出线。

更进一步的方案是，所述高压陶瓷电容器串联在三相高压母线A，B，C三相中的任一一相与所述陶瓷气体放电管的输入端之间。

更进一步的方案是，所述高压陶瓷电容器由多个耐压数为42kV的CB81圆柱形陶瓷电容器串联而成。

由此可见，本实用新型为同时具备了电压量采集、电流量采集以及自取电供电及保护功能的集成式电路，适用于户外架空输电线路上，可与柱上开关、馈线终端、高压电表等设备配合使用。电流由高压母线经高压陶瓷电容器流经高压隔离变压器的一次侧，对高压输电线路上的电压进行一次分压及取能，再通过隔离变压器进行二次降压，通过开关电源进行交直流转换后为负载提供稳定的直流电能，通过选取调谐电感的电感值使得高压陶瓷电容、高压隔离变压器、调谐电感达到谐振条件，可以为负载提供最大的电能。

进一步的，电压采集采用类似CVT互感器结构的高压陶瓷电容，长期稳定性好，具有电网长期运行经验；主电容容值为陶瓷电容，具有工作电流大、抗干扰能力强的优点；输出内阻小，可适应各种电缆，克服电缆造成的误差，电缆互换误差小于0.1％；具有受环境温度影响精度变化小的特点，在-40℃～70℃全温度范围内误差最大变化量小于0.5％，完全满足标准规定的0.5级传感器的温度变差指标要求。

进一步的，相电流采用罗氏线圈传感器方式获得电流信号；传感器全新设计，在-40～70℃温度范围内，精度变化满足要求。

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说明。

附图说明

图1是本实用新型一种电流、电压传感器及自取电集成电路实施例的电路原理图。

图2是本实用新型一种电流、电压传感器及自取电集成电路实施例中高压取电模块的电路原理图。

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的附图，对本实用新型实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

参见图1与图2，本实用新型所涉及的一种电流、电压传感器及自取电集成电路，应用在户外架空输电线路上，电路包括：电流采集模块、电压采集模块、高压取电模块，电流采集模块为罗氏线圈传感器10，罗氏线圈传感器10的线圈端连接在高压输电线路上，用于通过罗氏线圈输出电流采集信号，电压采集模块直接连接在高压输电线路的三相高压母线上，用于输出电压采集信号，高压取电模块直接连接在三相高压母线上，其包括高压陶瓷电容器C2、高压隔离变压器TR1以及开关电源20，高压陶瓷电容器C2的一端与三相高压母线的一侧连接，高压陶瓷电容器C2的另一端与高压隔离变压器TR1的一次侧连接，高压隔离变压器TR1的一次侧上还连接有至少两个陶瓷气体放电管，如GDT1和GDT2，至少两个陶瓷气体放电管并联后与三相高压母线的另一侧连接，高压隔离变压器TR1的二次侧串联调谐电感L1后与开关电源20连接，开关电源20用于将交流电转化为直流电输出至负载R。

在本实施例中，电流、电压传感器及自取电集成电路包括三组高压陶瓷电容器C2、陶瓷气体放电管、高压隔离变压器TR1以及开关电源20，三组高压陶瓷电容器C2、陶瓷气体放电管、高压隔离变压器TR1以及开关电源20分别连接在高压输电线路的三相高压母线上，负载的一端分别与三组开关电源20的正极依次电连接，负载的另一端分别与三组开关电源20的负极依次电连接。

在本实施例中，电压采集模块包括户外环氧树脂壳，户外环氧树脂壳内设有电压采集电路，电压采集电路包括高压陶瓷电容C1以及一低压陶瓷电容C3，户外环氧树脂壳通过内部电压采集电路与三相高压母线A，B，C之间形成电容，用于获取A，B，C相高压母线的电压信号。

在本实施例中，罗氏线圈传感器10包括一插拔式的罗氏线圈，罗氏线圈的一端用来环绕高压母线，另一端为两根信号输出线。

其中，高压陶瓷电容器C2串联在三相高压母线A，B，C三相中的任一一相与陶瓷气体放电管的输入端之间。

其中，高压陶瓷电容器C2由多个耐压数为42kV的CB81圆柱形陶瓷电容器串联而成。

在本实施例中，开关电源20包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、转换电容C4和转换电感L2，其中，二极管D1、二极管D3串联，二极管D2、二极管D4串联，二极管D1、二极管D2的负极连接，二极管D3、二极管D4的正极连接，二极管D2的负极与转换电容C4、转换电感L2、二极管D4的正极连接。

本实施例中，调谐电感L1为大小可调电感。通过调整调谐电感L1的大小，使得高压陶瓷电容、高压隔离变压器TR1、调谐电感L1达到谐振条件，可以为负载提供最大的电能。

相序电压测量时，高压陶瓷电容C1与低压陶瓷电容C3串联组成相序电压测量模块，高压母线的10KV电压经过相序电压测量模块降压稳压后以一定功率值和电压值方式输出电压信号，该电压信号通过信号输出线传输给航空插头，航空插头的插针端与负载相连，从而实现相序电压测量。

取电时：高压陶瓷电容1对高压母线A上的电压进行一次分压及取能，再通过高压隔离变压器TR1进行二次降压，通过开关电源20进行交直流转换后为负载提供稳定的直流电能，通过选取调谐电感L1的电感值使得高压陶瓷电容、高压隔离变压器TR1、调谐电感L1达到谐振条件，可以为负载提供最大的电能。

由此可见，本实用新型为同时具备了电压量采集、电流量采集以及自取电供电及保护功能的集成式电路，适用于户外架空输电线路上，可与柱上开关、馈线终端、高压电表等设备配合使用。电流由高压母线经高压陶瓷电容器C2流经高压隔离变压器TR1的一次侧，对高压输电线路上的电压进行一次分压及取能，再通过隔离变压器进行二次降压，通过开关电源20进行交直流转换后为负载提供稳定的直流电能，通过选取调谐电感L1的电感值使得高压陶瓷电容、高压隔离变压器TR1、调谐电感L1达到谐振条件，可以为负载提供最大的电能。

进一步的，电压采集采用类似CVT互感器结构的高压陶瓷电容，长期稳定性好，具有电网长期运行经验；主电容容值为陶瓷电容，具有工作电流大、抗干扰能力强的优点；输出内阻小，可适应各种电缆，克服电缆造成的误差，电缆互换误差小于0.1％；具有受环境温度影响精度变化小的特点，在-40℃～70℃全温度范围内误差最大变化量小于0.5％，完全满足标准规定的0.5级传感器的温度变差指标要求。

进一步的，相电流采用罗氏线圈传感器方式获得电流信号；传感器全新设计，在-40～70℃温度范围内，精度变化满足要求。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种电流、电压传感器及自取电集成电路，其特征在于，应用在户外架空输电线路上，所述电路包括：

电流采集模块、电压采集模块、高压取电模块，所述电流采集模块为罗氏线圈传感器，所述罗氏线圈传感器的线圈端连接在高压输电线路上，用于通过罗氏线圈输出电流采集信号，所述电压采集模块直接连接在高压输电线路的三相高压母线上，用于输出电压采集信号，所述高压取电模块直接连接在所述三相高压母线上，其包括高压陶瓷电容器、高压隔离变压器以及开关电源，所述高压陶瓷电容器的一端与所述三相高压母线的一侧连接，所述高压陶瓷电容器的另一端与所述高压隔离变压器的一次侧连接，所述高压隔离变压器的一次侧上还连接有至少两个陶瓷气体放电管，至少两个所述陶瓷气体放电管并联后与所述三相高压母线的另一侧连接，所述高压隔离变压器的二次侧串联调谐电感后与所述开关电源连接，所述开关电源用于将交流电转化为直流电输出至负载。

2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于：

所述电流、电压传感器及自取电集成电路包括三组所述高压陶瓷电容器、陶瓷气体放电管、高压隔离变压器以及开关电源，三组所述高压陶瓷电容器、陶瓷气体放电管、高压隔离变压器以及开关电源分别连接在高压输电线路的三相高压母线上，所述负载的一端分别与三组所述开关电源的正极依次电连接，所述负载的另一端分别与三组所述开关电源的负极依次电连接。

3.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于：

所述电压采集模块包括户外环氧树脂壳，所述户外环氧树脂壳内设有电压采集电路，所述电压采集电路包括高压陶瓷电容C1以及一低压陶瓷电容C3，所述户外环氧树脂壳通过内部所述电压采集电路与三相高压母线A，B，C之间形成电容，用于获取A，B，C相高压母线的电压信号。

4.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于：

所述罗氏线圈传感器包括一插拔式的罗氏线圈，所述罗氏线圈的一端用来环绕高压母线，另一端为两根信号输出线。

5.根据权利要求1至4任一项所述的集成电路，其特征在于：

所述高压陶瓷电容器串联在三相高压母线A，B，C三相中的任一一相与所述陶瓷气体放电管的输入端之间。

6.根据权利要求5所述的集成电路，其特征在于：

所述高压陶瓷电容器由多个耐压数为42kV的CB81圆柱形陶瓷电容器串联而成。

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