一种半开合式电子式电流互感器制造技术

本发明专利技术提供了一种半开合式电子式电流互感器，包括依次连接的空心线圈、信号防护电路和信号处理电路；空心线圈设置在PCB板上，由两个半圆形线圈连接组成，每个半圆形线圈的两端均设有一个过孔；空心线圈的输出端采用双层屏蔽双绞线与信号防护电路连接；信号防护电路，用于抑制高频的电磁干扰；信号处理电路包括积分器和放大器，积分器的输入端与信号防护电路连接，放大器的输出端为互感器的输出端。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种半开合式电子式电流互感器，抗电磁干扰能力强，采用半开合式结构，操作简单，便于无接线安装和拆卸。

【技术实现步骤摘要】
一种半开合式电子式电流互感器
本专利技术涉及一种电子式电流互感器，具体涉及一种半开合式电子式电流互感器。
技术介绍
电流互感器广泛应用于电力系统的测量和保护，是电力系统中的重要一次设备。电流互感器主要分为电磁式和电子式电流互感器，在电网变电站实际运行中，在可靠性、电磁兼容和在线校验等方面都存在着各自的不足。电磁式电流互感器在结构上分为完整结构和开合式两种。完整结构的电流互感器在安装时需要将一次导体断开，从而将互感器自身串接在被测线路中或者被测一次导线上，这种电流互感器的校准和维护十分不便，尤其是在工程现场环境下，具有很大的施工难度和施工量。开合式(或开口式、开启式)电流互感器是将硅钢片或其他材料的铁心切割后再拼接成完整的电流互感器，虽然实现了可以不断线安装，但是通常以性能的下降为代价，普遍存在铁心对接处闭合不严导致测量精度较低尤其是相位差大的问题，且存在开路易造成危险，动态范围小、对两部分铁心对接面的平整程度要求高、加工难度大、体积和重量大、不适用于户外使用、长期使用稳定性和可靠性低等问题。电子式电流互感器是电磁式电流互感器的替代产品，由于无电磁饱和、暂态特性好、绝缘简单等优势，已在较多数字化变电站中得到应用，但目前电子式电流互感器大部分都是采用全开合的结构，如专利号为201310390212.0的开合式电子式电流互感器，但其通常未考虑由跳线所引入的电磁干扰，从而没有很好地处理开合结构与线圈抗干扰性能的关系，导致跳线数量多，并极易围成一定的面积，易引入电磁干扰，且在工程现场中需拆开壳体，进行人工接线，可靠性低，尚无抗干扰能力强、操作简单、可靠性高的带开合结构的电子式电流互感器，从而难以满足数字化变电站对电流互感器的发展需求。因此，需要提供一种能够降低跳线干扰的开合式的电子式电流互感器。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种半开合式电子式电流互感器，所述互感器包括依次连接的空心线圈、信号防护电路和信号处理电路；所述空心线圈设置在PCB板上，由两个半圆形线圈连接组成，每个半圆形线圈的两端均设有一个过孔；所述空心线圈的输出端采用双层屏蔽双绞线与信号防护电路连接；所述信号防护电路，用于抑制频率大于工频的电磁干扰；所述信号处理电路包括积分器和放大器，积分器的输入端与所述信号防护电路连接，放大器的输出端为所述互感器的输出端。优选的，所述半圆形线圈一端的转折处设置为以过孔为圆心的圆弧形，两个过孔之间通过跳线连接，所述过孔为所述空心线圈的输出端；当所述半圆形线圈另一端相互分开时，串入互感器一次导线，所述半圆形线圈一端的两个过孔之间的距离保持不变，保证所述跳线连接可靠。优选的，所述跳线布置在所述空心线圈的PCB板面上；所述半圆形线圈另一端上的过孔内部焊接有导线。优选的，所述半圆形线圈通过螺杆固定在金属壳体内，所述金属壳体随半圆形线圈旋转。优选的，所述信号防护电路包括连接于压敏电阻和瞬态抑制二极管之间的电感；所述压敏电阻的另一端和瞬态抑制二极管的另一端均接地；所述压敏电阻的两端为所述信号防护电路的输入端；所述电感与瞬态抑制二极管之间的连接点为所述信号防护电路的输出端。优选的，所述信号处理电路包括依次连接的积分器、可编程增益放大器和处理器；所述积分器的输入端与所述信号防护电路连接；温度监测电路与所述处理器连接；所述处理器依据可编程增益放大器的输出信号调整放大增益k1，依据温度监测电路的输出信号V2调整温度补偿系数k2，以得到所述互感器的输出电压VO＝V1×k1×k2；所述V1为积分器的输出信号。优选的，所述积分器包括运算放大器；所述运算放大器的反相输入端通过电阻R1接地，同向输入端依次与电阻R4和电阻R3连接；所述电阻R1与反相输入端的连接点通过电阻R2与运算放大器的输出端连接；所述电阻R4与同向输入端的连接点通过电容C2接地；所述电阻R3和电阻R4的连接点通过电容C1与所述输出端连接；电阻R3的另一端为所述积分器的输入端，运算放大器的输出端为所述积分器的输出端。优选的，所述运算放大器的放大倍数k3计算公式为：所述电阻R1的阻值为10kΩ；所述电阻R2的阻值依据放大倍数k3和公式(1)确定；所述电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2的计算公式为：积分器的输出信号V1的计算公式为：优选的，所述温度监测电路包括TMP36温度传感器，所述输出信号V2的计算公式为：V2＝0.75+(T-25)×0.01(4)其中，所述T为工作环境温度。优选的，所述处理器包括MSP430单片机；所述处理器控制所述互感器的输出电压VO包括：步骤1：采集所述可编程增益放大器的输出信号，计算互感器输出的电流值；若所述电流值I＜IN×5％，则增大可编程增益放大器的放大增益k1，直至所述电流值I≥IN×5％；所述IN为互感器一次侧的额定电流值；步骤2：采集所述温度监测电路的输出信号V2，获取工作环境温度T；若所述T＞50℃或者T＜0℃时，则调整温度监测电路的温度补偿系数k2，以消除可编程增益放大器由于信号防护电路和信号处理电路中电子器件温度漂移产生的输出误差；步骤3：计算互感器的输出电压VO＝V1×k1×k2，所述V1为积分器的输出信号。与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是：1、本专利技术提供的一种半开合式电子式电流互感器，可靠性高，抗电磁干扰能力强，信号防护电路对高频干扰起到了泄放作用，信号处理电路的积分器对于低频干扰起到了抑制作用，互感器具有高可靠性；2、本专利技术提供的一种半开合式电子式电流互感器，精度高，具有精度自校准功能，测量精度高，温度稳定性好，对于电子式电流互感器工程化应用具有实际意义；3、本专利技术提供的一种半开合式电子式电流互感器，使用方便，采用半开合式结构，在现场易于安装使用，不用拆开互感器壳体，可以方便地进行无接线式的安装拆卸，操作简单，对于互感器的安装和维护具有实际意义；4、本专利技术提供的一种半开合式电子式电流互感器，解决了空心电流互感器使用过程中准确度不高，温度性能不稳定的问题，可以直接在数字化变电站中作为测量用电流互感器使用。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1：本专利技术实施例中一种半开合式电子式电流互感器操作示意图A；图2：本专利技术实施例中一种半开合式电子式电流互感器操作示意图B；图3：本专利技术实施例中空心线圈俯视图；图4：本专利技术实施例中空心线圈仰视图；图5：本专利技术实施例中信号防护电路图；图6：本专利技术实施例中信号处理电路图；图7：图6中积分器电路图；图8：图6所示信号处理电路的工作流程图；其中，1-半圆形线圈；2-跳线；3-过孔；4-屏蔽双绞线；5-金属壳体；6-信号防护电路和信号处理电路。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种半开合式电子式电流互感器，如图1所示该互感器包括依次连接的空心线圈、信号防护电路和信号处理电路。1、空心线圈；(1)本实施例中空心线圈的骨架为非磁性材料，利用印制电路板技术进行设计，将空心线圈设置在PCB板上，保证导线均匀分布，线匝的截面积相等，接近理想的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半开合式电子式电流互感器，其特征在于，所述互感器包括依次连接的空心线圈、信号防护电路和信号处理电路；所述空心线圈设置在PCB板上，由两个半圆形线圈连接组成，每个半圆形线圈的两端均设有一个过孔；所述空心线圈的输出端采用双层屏蔽双绞线与信号防护电路连接；所述信号防护电路，用于抑制频率大于工频的电磁干扰；所述信号处理电路包括积分器和放大器，积分器的输入端与所述信号防护电路连接，放大器的输出端为所述互感器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种半开合式电子式电流互感器，其特征在于，所述互感器包括依次连接的空心线圈、信号防护电路和信号处理电路；所述空心线圈设置在PCB板上，由两个半圆形线圈连接组成，每个半圆形线圈的两端均设有一个过孔；所述空心线圈的输出端采用双层屏蔽双绞线与信号防护电路连接；所述信号防护电路，用于抑制频率大于工频的电磁干扰；所述信号处理电路包括积分器和放大器，积分器的输入端与所述信号防护电路连接，放大器的输出端为所述互感器的输出端；所述半圆形线圈一端的转折处设置为以过孔为圆心的圆弧形，两个过孔之间通过跳线连接，所述过孔为所述空心线圈的输出端；当所述半圆形线圈另一端相互分开时，串入互感器一次导线，所述半圆形线圈一端的两个过孔之间的距离保持不变，保证所述跳线连接可靠；所述跳线布置在所述空心线圈的PCB板面上；所述半圆形线圈另一端上的过孔内部焊接有导线。2.如权利要求1所述的互感器，其特征在于，所述半圆形线圈通过螺杆固定在金属壳体内，所述金属壳体随半圆形线圈旋转。3.如权利要求1所述的互感器，其特征在于，所述信号防护电路包括连接于压敏电阻和瞬态抑制二极管之间的电感；所述压敏电阻的另一端和瞬态抑制二极管的另一端均接地；所述压敏电阻的两端为所述信号防护电路的输入端；所述电感与瞬态抑制二极管之间的连接点为所述信号防护电路的输出端。4.如权利要求1所述的互感器，其特征在于，所述信号处理电路包括依次连接的积分器、可编程增益放大器和处理器；所述积分器的输入端与所述信号防护电路连接；温度监测电路与所述处理器连接；所述处理器依据可编程增益放大器的输出信号调整放大增益k1，依据温度监测电路的输出信号V2调整温度补偿系数k2，以得到所述互感器的输出电压VO＝V1×k1×k2；所述V1为积分器的输出信号。5.如权利要求4所述的互感器，其特征在于，所述积分器包括运算放大器；所述运算放大器的反相输入端通过电阻R1接地，同向输入端依次与电阻R4和电阻R3连接；所述电阻R1与反相输入端的连接点通...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪泉，张军，王欢，项琼，胡琛，祝金金，王斯琪，徐子立，卢冰，付济良，周玮，陈习文，王旭，齐聪，郭子娟，匡义，朱赤丹，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11