專利名稱：一種電流電壓集成式測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電流電壓集成式測量裝置。
背景技術(shù)：
電流電壓組合式互感器是一次側(cè)串接與高壓電網(wǎng)母線之間，二次側(cè)接在功率表、電度表以及繼電保護(hù)設(shè)備上，為機(jī)電保護(hù)設(shè)備和電能計量提供母線電流、電壓信號的裝置。如中國專利號ZL201020289093.1的實(shí)用新型專利，公告日為2011年3月9日，公開了一種電子式電流電壓組合型互感器，包括線圈環(huán)氧包裹層、高壓導(dǎo)電棒、環(huán)氧澆注傘群、電路板出線盒、電壓傳感器和電流傳感器，其特征在于線圈環(huán)氧包裹層、高壓導(dǎo)電棒、環(huán)氧澆注傘群和電路板出線盒構(gòu)成支柱式新型固體環(huán)氧復(fù)合封裝，電壓傳感器和電流傳感器共同復(fù)合在上述固體環(huán)氧封裝腔體內(nèi)，線圈環(huán)氧包裹層內(nèi)設(shè)有高壓導(dǎo)電棒，環(huán)氧澆注傘群底部設(shè)有電路板出線盒。此種結(jié)構(gòu)的電流互感器體積較大而且成本高，且只能用于開關(guān)柜內(nèi)使用，不能用于柱上開關(guān)使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型通過在現(xiàn)有成熟電磁式互感器的內(nèi)部增加電壓傳感器的方式，在不增加體積的情況下實(shí)現(xiàn)了電壓電流的采集，由于采用穿心式的結(jié)構(gòu)，可用于開關(guān)柜、柱上開關(guān)等多種場合。按照本實(shí)用新型提供的一種電流電壓集成式測量裝置采用的主要技術(shù)方案為包括電流互感器、電壓傳感器以及信號轉(zhuǎn)換裝置，所述電壓傳感器安裝在所述電流互感器內(nèi)部，所述電壓傳感器與所述信號轉(zhuǎn)換裝置相連，所述信號轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)具有信號轉(zhuǎn)換電路，所述信號轉(zhuǎn)換電路將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出。本實(shí)用新型提供的電流電壓集成式測量裝置還可具有如下附屬技術(shù)特征所述電壓傳感器與所述電流互感器為同心安裝。所述電壓傳感器包括高壓電極、低壓電極和接地電極，待測高壓導(dǎo)體與所述高壓電極連接，所述待測高壓導(dǎo)體與所述高壓電極為同心安裝，所述低壓電極與所述信號轉(zhuǎn)換電路相連通，所述接地電極接地。所述信號轉(zhuǎn)換電路包括輸入緩沖模塊、電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊以及輸出隔離模塊，所述輸入緩沖模塊對分壓輸出的電壓信號進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后輸出至所述輸出隔離模塊進(jìn)行隔離輸出。所述信號轉(zhuǎn)換裝置包括外殼以及安裝在所述外殼內(nèi)的電路板，所述信號轉(zhuǎn)換電路安裝在所述電路板上，所述外殼上安裝有連接件，所述連接件通過引線將所述電壓傳感器與所述信號轉(zhuǎn)換電路相連通。所述電流互感器、電壓傳感器以及連接件澆注在環(huán)氧樹脂殼體內(nèi)。所述接地電極與所述低壓電極形成低壓電容C2，所述高壓電極與所述低壓電極形成高壓電容Cl，所述低壓電極輸出低壓信號至信號轉(zhuǎn)換電路。[0012]所述環(huán)氧樹脂殼體上設(shè)置有硅橡膠傘群。采用本實(shí)用新型提供的電流電壓集成式測量裝置帶來的有益效果為通過在電流互感器中內(nèi)置電壓傳感器的方式實(shí)現(xiàn)對電壓電流的同時采集，功耗小，體積小，價格低，可在既不增加成本又不增加體積的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全電量的測量，可廣泛用于柱上開關(guān)和開關(guān)柜等戶外設(shè)備；本產(chǎn)品還通過采用電流信號反饋的方式，傳輸信號不受長度和外接干擾影響，具有很聞的抗干擾能力。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型的剖視圖。圖3為本實(shí)用新型中電壓傳感器的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本實(shí)用新型中電壓傳感器的工作原理圖。圖5為本實(shí)用新型中信號轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例做進(jìn)一步的詳述如圖1至圖3所示，按照本實(shí)用新型提供的電流電壓集成式測量裝置的實(shí)施例，包括電流互感器1，還包括一電壓傳感器3以及與所述電壓傳感器I相連接信號轉(zhuǎn)換裝置2，所述信號轉(zhuǎn)換裝置2內(nèi)具有信號轉(zhuǎn)換電路，所述電壓傳感器3安裝在所述電流互感器I內(nèi)部，通過在電流互感器I中內(nèi)置電壓傳感器3的方式實(shí)現(xiàn)對電壓電流的同時采集，功耗小，體積小，價格低，可在既不增加成本又不增加體積的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全電量的測量，可廣泛用于柱上開關(guān)和開關(guān)柜等戶外設(shè)備參見圖2，按照本實(shí)用新型提供的電流電壓集成式測量裝置的實(shí)施例，所述信號轉(zhuǎn)換裝置2包括外殼21以及安裝在所述外殼21內(nèi)的電路板22，所述信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)置在所述電路板22上，所述信號轉(zhuǎn)換電路與所述電流互感器I相連通，所述外殼21上安裝有連接件23，所述連接件23通過引線24將所述電壓傳感器I與所述信號轉(zhuǎn)換電路相連通，所述電流互感器1、電壓傳感器3以及連接件23澆注在環(huán)氧樹脂殼體4內(nèi)，所述環(huán)氧樹脂殼體4上設(shè)置有硅橡膠傘群41。本實(shí)用新型由于采用電容分壓的原理來測量電壓時輸出的信號非常微弱，不能遠(yuǎn)距離傳輸，需要信號轉(zhuǎn)換電路對電容分壓的電壓信號進(jìn)行驅(qū)動、轉(zhuǎn)換，信號轉(zhuǎn)換電路將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號傳輸，由于采用小信號電流傳輸方式，可以采用低成本的雙絞線進(jìn)行傳輸，采用電流信號反饋的方式，傳輸信號不受長度和外接干擾影響，具有很高的抗干擾能力。參見圖3和圖4，按照本實(shí)用新型提供的電流電壓集成式測量裝置的實(shí)施例，所述電壓傳感器3與所述電流互感器I為同心安裝，所述電壓傳感器3包括高壓電極31、低壓電極32和接地電極33，所述高壓電極31與待測高壓導(dǎo)體34連接，所述待測高壓導(dǎo)體34與所述高壓電極31連接，所述待測高壓導(dǎo)體34與所述高壓電極31為同心安裝，所述低壓電極32與所述信號轉(zhuǎn)換電路相連通，所述接地電極33接地，所述接地電極33與所述低壓電極32形成低壓分壓電容C2，所述高壓電極31與所述低壓電極32形成高壓電容Cl，所述低壓電極32輸出低壓信號至信號轉(zhuǎn)換電路，將接地電極33 —方面與低壓電極32形成低壓分壓電容，另一方面的功能通過將接地電極33接地以防止外界電場待測高壓導(dǎo)體的測量產(chǎn)生影響。Cl為高壓電容，由高壓電極31和低壓電極32及其介質(zhì)組成；C2為低壓分壓電容，由低壓電極32和接地電極33及其介質(zhì)組成，Ul為被測高壓線路的相電壓，U2為輸出電壓，U2=U1*C1/(C1+C2)，由于C2的電容量遠(yuǎn)大于Cl (大于1000倍)，分壓輸出比近似等于電容器的容值比，即U2=U1*C1/C2，我們根據(jù)需要選擇不同的分壓比，如應(yīng)用于IOKv可將分壓比取為2000:1，即當(dāng)被測電壓為2000v時輸出IV電壓等。本實(shí)用新型所述的低壓電極32、高壓電極31和接地電極33采用同心安裝，三個電極之間采用高壓環(huán)氧材料進(jìn)行絕緣，所述低壓電極32和所述接地電極33采用屏蔽線連接到所述信號轉(zhuǎn)換電路。參見圖5，按照本實(shí)用新型提供的電流電壓集成式測量裝置的實(shí)施例，所述信號轉(zhuǎn)換電路包括輸入緩沖模塊221、電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊222以及輸出隔離模塊223，所述輸入緩沖模塊221對分壓輸出后的電壓信號進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊222轉(zhuǎn)換后輸出至所述輸出隔離模塊223進(jìn)行隔離輸出，第一運(yùn)算放大器U1A、電容C3、二極管D1、電阻Rl、R2、電容C4、C5構(gòu)成輸入緩沖模塊221 ;可變電阻W1、電阻R3、R4、第二運(yùn)算放大器U2B、電容C6、二極管D2構(gòu)成電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊222，T1為1:1的電流互感器構(gòu)成輸出隔尚模塊223。信號首先進(jìn)入由運(yùn)放UlA及外圍電路組成的輸入緩沖模塊221，這種電路的輸入阻抗非常高，可達(dá)IOM以上，可以減小對輸入信號的影響，輸出信號與輸入幅值與相位均一致，但輸出阻抗低，驅(qū)動能力強(qiáng)，輸入緩沖電路輸出的電壓信號送入運(yùn)放UlB組成的電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊222，它的結(jié)構(gòu)是一種電流型負(fù)反饋電路，運(yùn)放的輸出電流與輸入的電壓成正比，即Iq=Uin/Rf，Rf (圖5中R4)為電流負(fù)反饋采樣電阻，電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊222輸出的電流信號送入輸出隔尚模塊223進(jìn)行隔尚輸出，輸出隔尚模塊223為1:1的電流互感器Tl，可對輸出信號進(jìn)行電氣隔離，提供共模抗干擾能力。如圖5所示，C3為分壓電容，和電壓傳感器3內(nèi)的低壓電容Cl并聯(lián)，以增大分壓比；D1為過壓保護(hù)原件，防止過壓損壞電路；R2可防止出現(xiàn)零漂；R1和C2組成移相電路，補(bǔ)償由于R2造成的電壓超前相位；W1為可變電阻，用來校正電路的放大倍數(shù)；R4為電流采集反饋電阻，C4和D2防止互感器Tl產(chǎn)生高頻自激振蕩，Tl為1:1電流互感器，對輸出信號進(jìn)行隔離。轉(zhuǎn)換電路需要±12V的電源供應(yīng)，此電源需要由外部提供，由于這個電路的耗電十分微弱，也可以由CT進(jìn)行自供電。電磁式電流互感器的結(jié)構(gòu)及工作原理為本領(lǐng)域公知的技術(shù)，故本說明書對電流互感器工作原理不再贅述。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本說明書描述的內(nèi)容基礎(chǔ)上，即可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型所述的電流電壓集成式測量裝置。
權(quán)利要求1.一種電流電壓集成式測量裝置，包括電流互感器、電壓傳感器以及信號轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述電壓傳感器安裝在所述電流互感器內(nèi)部，所述電壓傳感器與所述信號轉(zhuǎn)換裝置相連，所述信號轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)具有信號轉(zhuǎn)換電路，所述信號轉(zhuǎn)換電路將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流電壓集成式測量裝置，其特征在于:所述電壓傳感器與所述電流互感器為同心安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流電壓集成式測量裝置，其特征在于:所述電壓傳感器包括高壓電極、低壓電極和接地電極，待測高壓導(dǎo)體與所述高壓電極連接，所述待測高壓導(dǎo)體與所述高壓電極為同心安裝，所述低壓電極與所述信號轉(zhuǎn)換電路相連通，所述接地電極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流電壓集成式測量裝置，其特征在于:所述信號轉(zhuǎn)換電路包括輸入緩沖模塊、電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊以及輸出隔離模塊，所述輸入緩沖模塊對分壓輸出的電壓信號進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)所述電壓-電流轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后輸出至所述輸出隔離模塊進(jìn)行隔離輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流電壓集成式測量裝置，其特征在于:所述信號轉(zhuǎn)換裝置包括外殼以及安裝在所述外殼內(nèi)的電路板，所述信號轉(zhuǎn)換電路安裝在所述電路板上，所述外殼上安裝有連接件，所述連接件通過引線將所述電壓傳感器與所述信號轉(zhuǎn)換電路相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流電壓集成式測量裝置，其特征在于:所述電流互感器、電壓傳感器以及連接件澆注在環(huán)氧樹脂殼體內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流電壓集成式測量裝置，其特征在于:所述接地電極與所述低壓電極形成低壓電容C2，所述高壓電極與所述低壓電極形成高壓電容Cl，所述低壓電極輸出低壓信號至信號轉(zhuǎn)換電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電`流電壓集成式測量裝置，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂殼體上設(shè)置有硅橡膠傘群。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電流電壓集成式測量裝置，包括電流互感器、電壓傳感器以及信號轉(zhuǎn)換裝置，所述電壓傳感器安裝在所述電流互感器內(nèi)部，所述電壓傳感器與所述信號轉(zhuǎn)換裝置相連，所述信號轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)具有信號轉(zhuǎn)換電路，所述信號轉(zhuǎn)換電路將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出。本實(shí)用新型提供的電流電壓集成式測量裝置，通過在電流互感器中內(nèi)置電壓傳感器的方式實(shí)現(xiàn)對電壓電流的同時采集，由于采用電容分壓的原理來測量電壓，它的功耗小，體積小，價格低，可在既不增加成本又不增加體積的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全電量的測量，電壓信號輸出采用電流環(huán)傳輸方式，抗干擾能力強(qiáng)，可廣泛用于柱上開關(guān)和開關(guān)柜等戶外設(shè)備。
文檔編號G01R19/00GK202916328SQ201220503610
公開日2013年5月1日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者韓玉璽, 顏睿, 葉祖標(biāo), 顧翼南, 韓志剛, 楊超, 陳明潔 申請人:北京科銳配電自動化股份有限公司