本實(shí)用新型一種鐵芯線圈含氣隙的高精度電子式電流互感器，用于智能變電站輸電線路電流信號(hào)的實(shí)時(shí)高精度測(cè)量。

背景技術(shù)：

電子式電流互感器的準(zhǔn)確性和可靠性是電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的保證。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，電子式互感器的相關(guān)研究也越來越深入，互感器的種類也越來越多。然而由于電子式互感器仍然屬于新興技術(shù)，其在運(yùn)行過程中還存在一些問題，其中最為突出的問題就是測(cè)量準(zhǔn)確度不高。中國(guó)專利CN101707129A公開的一種電子式互感器，采用光學(xué)元件作為傳感器。中國(guó)專利CN203838218U中公開了一種高壓側(cè)CT供能的電子式電流互感器，采用Rogowski線圈作為測(cè)量單元。中國(guó)專利CN103646768A提供了一種有源型電子式互感器，高壓側(cè)采用開氣隙的鐵芯作為取能線圈。然而，這些電子式互感器或多或少的都存在一些問題，如，光學(xué)元件易受環(huán)境溫度變化等因素的影響，因而準(zhǔn)確不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前電子式電流互感器測(cè)量準(zhǔn)確度不高，測(cè)量不夠靈活等問題，本實(shí)用新型提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、可靠性好、測(cè)量靈活且準(zhǔn)確高的鐵芯線圈含氣隙的高精度電子式電流互感器，高壓側(cè)傳感單元采用一個(gè)空心線圈和兩個(gè)含氣隙鐵芯的線圈，利用三個(gè)線圈的綜合輸出作為最終的輸出，可以更加有效地提高互感器的測(cè)量準(zhǔn)確度。同時(shí)利用兩含氣隙鐵芯的線圈之間的輸出差異判斷互感器的運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)互感器自診斷，提高了智能化水平。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種含氣隙鐵芯線圈的高精度電子式電流互感器，包括高壓側(cè)的傳感單元、低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元、高壓殼體，高壓側(cè)傳感單元包括一個(gè)空心線圈傳感器和兩個(gè)含氣隙鐵芯線圈傳感器，三個(gè)線圈傳感器通過屏蔽電纜與位于底座中的低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元連接。

所述低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元位于地電位側(cè)，低壓側(cè)采集傳輸單元由信號(hào)濾波模塊、信號(hào)放大模塊、數(shù)字積分模塊、微處理器模塊依次連接構(gòu)成。

所述屏蔽罩為鋁合金材質(zhì)，屏蔽罩通過支撐桿固定在高壓殼體內(nèi)。

所述支撐桿為鋁合金材質(zhì)，支撐桿作為接地導(dǎo)體連接到底座上，支撐桿通過底座與大地連接，保持地電位，底座上設(shè)有用于與大地連接的設(shè)備端子。

所述三個(gè)線圈傳感器為印刷電路板技術(shù)制作而成，兩個(gè)含氣隙鐵芯線圈各自在鐵芯上開一個(gè)氣隙，所開氣隙在鐵芯傳感器上處于相同位置。兩個(gè)含氣隙鐵芯線圈的鐵芯橫截面大于空心線圈的橫截面。

所述高壓側(cè)傳感單元、屏蔽罩位于高壓殼體內(nèi)，高壓殼體上設(shè)有支撐絕緣子。

所述數(shù)字積分模塊為數(shù)字積分芯片ADE7759.

本實(shí)用新型一種含氣隙鐵芯線圈的高精度電子式電流互感器，技術(shù)效果如下：

1）、該電子式電流互感器采用兩個(gè)含氣隙鐵芯線圈和一個(gè)空心線圈作為電流傳感器，同時(shí)測(cè)量同一電流信號(hào)，三個(gè)線圈的輸出經(jīng)過屏蔽電纜傳送給低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元。低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元在對(duì)三個(gè)線圈傳感器的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理后，利用數(shù)字積分將其輸出的微分信號(hào)還原為正比于被測(cè)電流的信號(hào)。采用數(shù)字積分可有效避免目前常用模擬積分器存在電路復(fù)雜、易受溫度影響等問題，在一定程度上提高了互感器數(shù)字信號(hào)處理環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確度。數(shù)字積分后的信號(hào)進(jìn)入微處理器進(jìn)行分析處理，首先將兩個(gè)含氣隙鐵芯線圈傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行綜合處理，取平均值，然后再將這一平均值和空心線圈的輸出再進(jìn)行綜合處理后再取平均值，并將第二次的平均值作為最終的輸出。采用兩個(gè)含氣隙鐵芯傳感器的輸出作為第一次輸出，可以大大提高只有一個(gè)鐵芯傳感器情況下輸出的測(cè)量準(zhǔn)確度，為了減小含氣隙鐵芯線圈因共模干擾等因素帶來的測(cè)量誤差，再次將這一輸出和空心線圈輸出綜合處理后再取平均值又可以進(jìn)一步提高測(cè)量準(zhǔn)確度。當(dāng)兩個(gè)含氣隙鐵芯線圈的輸出差異較大（>0.05%）時(shí)，說明測(cè)量準(zhǔn)確度無法保證，此時(shí)處理器發(fā)出信號(hào)，提示工作人員進(jìn)行檢修，從而實(shí)現(xiàn)了互感器的自診斷，提高了其智能化水平。

2）、高壓側(cè)傳感單元包含一個(gè)空心線圈和兩個(gè)含氣隙鐵芯線圈，含氣隙鐵芯線圈均在相同位置開氣隙，鐵芯開氣隙后大大改善了傳統(tǒng)電磁式電流互感器的飽和以及鐵磁諧振等問題，且鐵芯開氣隙后互感器的比差和校正后的角差能夠達(dá)到國(guó)標(biāo)測(cè)量用電流互感器0.2級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，互感器的測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到IEC 0.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且采用了雙鐵芯方案能夠有效改善單鐵芯情況下偏心距誤差大等不足，可以進(jìn)一步提高測(cè)量準(zhǔn)確度。

3）、線圈采用印刷電路板技術(shù)制作而成，保證了線匝的均勻性，克服了手工繞制難度大、線匝不均勻的問題，避免了手工繞制線圈易受導(dǎo)線偏心等因素影響的問題。

4）、線圈傳感器的輸出采用數(shù)字積分芯片ADE7759對(duì)其進(jìn)行積分還原，一定程度上克服了模擬積分存在電路復(fù)雜，準(zhǔn)確度低等問題，提高了互感器的測(cè)量準(zhǔn)確度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的連接原理圖；

圖2為本實(shí)用新型的低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元模塊連接圖；

圖3為本實(shí)用新型的含氣隙鐵芯線圈的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1~圖3所示，一種含氣隙鐵芯線圈的高精度電子式電流互感器，包括高壓側(cè)傳感單元1、低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元2、高壓殼體3、支撐絕緣子4、底座5等部分構(gòu)成。所述高壓側(cè)傳感單元1內(nèi)部包含兩個(gè)含氣隙鐵芯的線圈12和一個(gè)空心線圈6，線圈均采用印刷電路板技術(shù)制作而成，保證了線圈中線匝分部的均勻性?？招木€圈傳感器6位于接地的屏蔽罩7中，提高了其抗外界電磁干擾的能力線圈的輸出通過屏蔽電纜8 傳輸至底座 5 中的低壓側(cè)采集傳輸單元2中。所述低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元2位于地電位側(cè)，低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元2由信號(hào)濾波模塊、信號(hào)放大模塊、數(shù)字積分模塊、微處理器模塊依次連接構(gòu)成，如圖2所示。兩個(gè)含氣隙鐵芯的線圈的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

所述的屏蔽罩7采用鋁合金材料制作而成，通過支撐桿9固定在高壓殼體3內(nèi)。支撐桿9采用鋁合金材料制成，既作為固定用的支架，也作為接地導(dǎo)體連接至底座5上，并通過底座與大地相連，保持地電位。底座5上含有接地端子10，運(yùn)行時(shí)與大地相連。所述高壓側(cè)傳感單元1、屏蔽罩7位于高壓殼體3內(nèi)，高壓殼體3使得內(nèi)部的設(shè)備處于一個(gè)封閉的環(huán)境中，保護(hù)其免受外部電磁干擾和天氣變化等的影響。高壓殼體3上設(shè)有支撐絕緣子4， 既用于支撐高壓殼體3及其內(nèi)部設(shè)備，也用于高壓殼體3和底座5及其內(nèi)部設(shè)備之間的絕緣。

所述高壓側(cè)傳感單元1由兩個(gè)含氣隙的鐵芯線圈和一個(gè)空心線圈構(gòu)成，鐵芯含氣隙的電流互感器比差和校正后的角差達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量用電流互感器0.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，互感器的測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到IEC 0.2級(jí)，能夠有效提高測(cè)量準(zhǔn)確度，采用雙鐵芯方案能夠大幅改善單鐵芯情況下偏心距誤差大等問題?？蛇M(jìn)一步提高測(cè)量準(zhǔn)確度。利用雙鐵芯的測(cè)量平均值作為輸出，可以降低共模干擾帶來的誤差，再將雙鐵芯線圈的綜合輸出與空心線圈的輸出再次綜合處理，來得出最終的輸出，這樣可以大大提高測(cè)量準(zhǔn)確度。

所述低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集傳輸單元2位于地電位側(cè)，所需電源由變電站220v電源直接提供。線圈傳感器的輸出經(jīng)過屏蔽電纜8傳送給低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集單元2中的信號(hào)濾波模塊，經(jīng)過濾波后，傳給信號(hào)放大模塊，信號(hào)放大模塊將信號(hào)放大至合適的值。信號(hào)放大模塊的輸出傳給數(shù)字積分模塊進(jìn)行處理。數(shù)字積分模塊采用ADE7759芯片實(shí)現(xiàn)。數(shù)字積分的輸出經(jīng)微處理器模塊TMS320F28進(jìn)行處理后，按照一定的格式通過光纖傳送給后續(xù)設(shè)備。后續(xù)設(shè)備一般為合并單元或者其他接收裝置。

本實(shí)用新型一種含氣隙鐵芯線圈的高精度電子式電流互感器，在運(yùn)行過程中通過比對(duì)兩含氣隙鐵芯線圈的輸出差異，來判斷互感器的準(zhǔn)確度狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)線圈的輸出差異小于0.05%時(shí)，說明整個(gè)電子式電流互感器狀態(tài)良好，可以準(zhǔn)確的測(cè)出被測(cè)電流大?。划?dāng)輸出差異大于0.05%時(shí)說明互感器存在問題，準(zhǔn)確度無法保證。此時(shí)，低壓側(cè)采集傳輸單元2將向后續(xù)設(shè)備發(fā)送報(bào)警信號(hào)，提示工作人員進(jìn)行檢修。通過這種方式，可以大大提高互感器的準(zhǔn)確度，并提高互感器的智能化水平，使其具備準(zhǔn)確度自診斷功能。