CN2836201Y - 一种分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电力系统的测量和保护领域，特别涉及一种分裂式的印制电路板空芯线圈电流互感器。这种分裂式印制板空芯线圈采用两块镜像的印制电路板实现，每块电路板采用三层印制电路板结构制作，在其顶层和底层沿圆周均匀布线，顶层导线和底层导线经过孔连接形成线圈，两块镜像印制电路板之间采用回绕线连接端子和线圈连接端子相互连接。信号处理部分采用可编程逻辑器件FPGA作为控制核心，完成对信号的调理、A/D转换、数字积分和电光转换。本实用新型避免手工或半手工绕制空芯线圈造成的性能分散性，能保证工空芯线圈性能稳定和一致性；可在不拆卸母线的情况下带电安装或拆除电流互感器，保证了电力系统的正常运行。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器，所属技术领域为电力系统中的测量和保护领域。
背景技术：
目前，电力系统中使用的电磁式电流互感器一般为母线式或穿心式，具有笨重的铁芯结构，其铁芯一般为封闭的圆环形或方形，整个互感器不仅体积庞大，重量重，而且必须在断电后才能进行安装或拆除等作业，使供电系统不能正常运行，影响用户正常用电。此外，电磁式互感器的铁芯饱和也易导致测量的不准确。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种体积小，结构简单，测量精度高，抗干扰能力强等，适合于大规模批量生产，采用分裂式结构，可在不拆卸母线的情况下带电安装或拆除电流互感器，从而保证电力系统的正常运行。
本实用新型的工作原理是：电流母线穿过空芯线圈，空芯线圈感应出与电流母线中的电流有固定关系的电压信号，此电压信号经双层屏蔽绞线传递到信号采集处理单元并按固定规律转换为数字信号，数字信号由数字接口通过以太网传输给测量和微机保护系统，并且就地由模拟接口输出模拟信号。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型一种分裂式印刷电路板空芯线圈电流互感器是由印制电路板空芯线圈、传输双层屏蔽绞线，信号采集处理单元，数字接口和模拟接口等组成，其特征是分裂式印制电路板空芯线圈由两块镜像印制电路板构成，两块镜像印制电路板之间采用回绕线连接端子和线圈连接端子相互连接，每块电路板采用三层印制电路板结构制作，在其顶层和底层沿圆周均匀布线，顶层导线和底层导线经过孔连接形成线圈，线圈匝数为200～300匝，线圈回绕线布置在印制电路板的中间层，其位置为线圈截面的几何中心。
所述的信号采集处理单元是由信号调理部分、A/D模数转换器、可编程逻辑器件FPGA、电光转换器、D/A模数转换器构成，并按照信号流向采用导电布线顺序连接制成的印刷电路板。
所述的信号还原的数字积分是由可编程逻辑控制器FPGA完成。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用了印制电路板的空芯线圈，加工简单，易于工业批量生产，避免手工或半手工绕制空芯线圈造成的性能分散性，能保证工业批量生产的空芯线圈性能稳定和一致性，大大提高了电流互感器的测量精度；同时，采用分裂式的结构可在不拆卸母线的情况下带电安装或拆除电流互感器，从而保证了电力系统的正常运行。该实用新型能够有效地解决传统电磁式互感器在绝缘和信号传输方面的不足和隐患，同时也克服了一般空芯线圈由于制作时容易产生误差而造成的测量精度不高和性能分散问题。
附图说明：
下面结合附图对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器的结构示意图。
图2为本实用新型分裂式印制电路板空芯线圈结构示意图。
图3为用于测量零序电流的分裂式印制电路板空芯线圈结构示意图。
图4为本实用新型分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器实施例示意图。
图中零部件、部位及编号：
1电流母线 2分裂式印制板空芯线圈 3双层屏蔽绞线
4信号采集处理单元 5模拟接口 6数字接口
7线圈信号输出端 8线圈接地端 9顶层导线
10底层导线 11回绕线 12过孔
13印制板基板 14线圈固定螺孔 15回绕线连接端子
16线圈连接端子 17信号调理部分 18A/D模数转换器
19可编程逻辑器件FPGA 20电光转换器 21D/A模数转换器
具体实施方式：
本实用新型如图1所示，当高压电流母线(1)流过电流时，分裂式印制电路板空芯线圈(2)中感应出与该电流信号有固定关系的电压信号，传输双层屏蔽绞线(3)将该信号传输到信号采集处理单元(4)进行处理；经过处理后的数字信号由数字接口(6)传输到电力系统的以太网总线，同时模拟信号由模拟接口(5)输出。
本实用新型的空芯线圈结构如图2所示：本实用新型的空芯线圈采用了分裂式结构，整个线圈由镜像的两个线圈构成，两部分之间采用回绕线连接端子(15)和线圈连接端子(16)相互连接；每个线圈的主要特征为印制板基板(13)为印制电路板基板，采用三层印制板结构；在其顶层线圈和底层线圈均匀布线，顶层导线(9)和底层导线(10)(在图中分别用实线和虚线表示)经过孔(12)相连，形成的线圈为200～300匝；印制板中间层导线(11)为线圈的回绕线，用于消除外界磁场的干扰。互感器的信号处理单元的结构如图4所示，其中双层屏蔽绞线(3)用于将空芯线圈(2)的电压信号传递至信号处理单元；信号调理部分(17)用于输入信号的调理、放大；A/D模数转换器(18)则将模拟信号转换为数字信号；可编程逻辑器件FPGA(19)作为信号处理单元的控制核心，完成A/D模数转换控制、数字积分等任务；D/A模数转换器(20)将数字信号转换为模拟信号，以供现场测试用；电光转换器(21)将数字信号转换为光信号，经光纤传递出去。
本实用新型的最佳实施例如图4所示。图中电流母线(1)中流过电流，空芯线圈(2)感应出相应的电压信号；空芯线圈(2)由两个镜像的印制电路板通过回绕线连接端子(15)和线圈连接端子(16)串接构成，每个电路板采用三层板结构，并在电路板的顶层和底层均匀布线，用过孔连接，形成线圈300匝，印制电路板的中间层布置了导线体构成线圈回绕线，该回绕线放置于空芯线圈环绕截面的几何中心线处，消除外界磁场干扰；连接的电缆(3)为工业级的双层屏蔽绞线；将该信号传输到信号调理部分(17)进行滤波并放大到模数转换A/D(18)的测量范围；可编程逻辑控制器FPGA(19)控制模数转换器(18)采样(17)的输出信号，并转换为数字信号后送入FPGA(19)中；FPGA内的数字积分电路对输入的数字信号进行积分，将电压信号还原成与母线(1)电流同相位的数字信号；可编程逻辑控制器FPGA(19)将积分后的数字信号由电光转换器(21)变为光信号后经与数字接口(6)相连的光纤传输到以太网总线；同时也可将FPGA(19)积分后的信号经D/A转换器(20)转换为模拟信号由模拟接口(5)输出。信号调理芯片(17)，模数转换器(18)，可编程逻辑控制器FPGA(19)，数模转换器D/A(20)，电光转换器(21)，数字接口(6)均为工业级通用芯片。
Claims (2)
1、一种分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器是由分裂式印制电路板空芯线圈(2)，双层屏蔽绞线(3)，信号采集处理单元(4)，模拟接口(5)和数字接口(6)组成，其特征是分裂式印制电路板空芯线圈由两块镜像印制电路板构成，两块镜像印制电路板之间采用回绕线连接端子(15)和线圈连接端子(16)相互连接，每块电路板采用三层印制电路板结构制作，在其顶层和底层沿圆周均匀布线，顶层导线(9)和底层导线(10)经过孔(12)连接形成线圈，线圈匝数为200～300匝，线圈回绕线(11)布置在印制电路板的中间层，其位置为线圈截面的几何中心。
2、根据权利要求1所述的分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器，其特征是信号采集处理单元(4)是由信号调理部分(17)、A/D模数转换器(18)、可编程逻辑器件FPGA(19)、电光转换器(20)、D/A模数转换器(21)构成，并按照信号流向采用导电布线顺序连接制成的印刷电路板。
Priority Applications (1)
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| CNU2005200349682U CN2836201Y (zh) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | 一种分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CNU2005200349682U CN2836201Y (zh) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | 一种分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器 |
Publications (1)
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| CN2836201Y true CN2836201Y (zh) | 2006-11-08 |
Family
ID=37300851
Family Applications (1)
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| CNU2005200349682U Expired - Fee Related CN2836201Y (zh) | 2005-08-01 | 2005-08-01 | 一种分裂式印制电路板空芯线圈电流互感器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN2836201Y (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102368434A (zh) * | 2011-03-08 | 2012-03-07 | 江苏科兴电器有限公司 | 开启式电子式电流互感器 |
| CN102436921A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-05-02 | 哈尔滨瑞格大电机技术有限公司 | 空心线圈轴电流互感器 |
| CN106053913A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-10-26 | 北京铁道工程机电技术研究所有限公司 | 一种现场总线型交流电流互感器 |
| CN110361418A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-22 | 华电通用轻型燃机设备有限公司 | 天然气实时热值预测分析装置及方法 |
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2005
- 2005-08-01 CN CNU2005200349682U patent/CN2836201Y/zh not_active Expired - Fee Related
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