用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】針對(duì)現(xiàn)有電子式互感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信號(hào)易受干擾的不足，本發(fā)明提供一種用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路，包括低功率線圈、屏蔽雙絞線和一次采集器，通過屏蔽雙絞線將低功率線圈與一次采集器相連接；所述一次采集器內(nèi)含數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電流互感器、采樣電阻、濾波器電阻和濾波器電容；電流互感器T2將接收到的二次小電流進(jìn)行線性隔離并傳變，并由采樣電阻將該二次小電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后再經(jīng)由濾波器電容和濾波器電阻組成的濾波器完成抗混疊濾波處理。本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)：本產(chǎn)品不再需要設(shè)計(jì)積分電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；本產(chǎn)品通過電流互感器進(jìn)行信號(hào)的隔離并加強(qiáng)絕緣，確保測(cè)試的精度與可靠性。
【專利說明】用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電氣設(shè)備及電氣工程【技術(shù)領(lǐng)域】，屬于有源電子式電流互感器保護(hù)電流采集技術(shù)，具體涉及用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在已經(jīng)投運(yùn)的智能變電站中，有源電子式電流互感器多采用羅氏線圈作為保護(hù)通道的傳感單元。羅氏線圈具有良好的線性傳變性能，對(duì)于暫態(tài)電流測(cè)量具有很大的優(yōu)勢(shì)；但羅氏線圈的輸出信號(hào)是對(duì)一次電流對(duì)應(yīng)的微分電壓信號(hào)，要還原一次電流，必須使用積分器。而模擬積分器長(zhǎng)時(shí)間積分會(huì)帶來累積誤差，數(shù)字積分器有積分初值問題。同時(shí)，保護(hù)電流測(cè)量要考慮足夠的動(dòng)態(tài)范圍，羅氏線圈在一次額定電流時(shí)輸出的電壓信號(hào)很微弱，易受到干擾。在實(shí)際運(yùn)行的電子式互感器中，羅氏線圈輸出信號(hào)容易受干擾以及積分器的不可靠性的影響，測(cè)量精度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)用的有源電子式電流互感器保護(hù)電流傳感方法，提高保護(hù)電流測(cè)量的可靠性。本發(fā)明使用低功率線圈(LPCT)轉(zhuǎn)換一次電流，輸出電流信號(hào)直接送入一次采集器，一次采集器使用電流互感器(CT)完成第二次電流轉(zhuǎn)換后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字量?；贚PCT和CT級(jí)聯(lián)技術(shù)可提高保護(hù)電路測(cè)量的可靠性。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路，包括低功率線圈Tl、屏蔽雙絞線LI和一次采集器，通過屏蔽雙絞線LI將低功率線圈Tl與一次采集器相連接；所述一次采集器內(nèi)含數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul負(fù)責(zé)將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)；低功率線圈Tl套在待檢測(cè)的一次母線的外部，當(dāng)一次母線通過電流時(shí)，低功率線圈Tl感應(yīng)出對(duì)應(yīng)的小電流信號(hào)；此外，一次采樣器內(nèi)還設(shè)有電流互感器T2、采樣電阻R1、濾波器電阻R2和濾波器電容Cl，其中，電流互感器T2由高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組兩部分組成；通過屏蔽雙絞線LI將低功率線圈Tl與電流互感器T2的高壓側(cè)繞組相連接并構(gòu)成一個(gè)閉合回路；電流互感器T2內(nèi)低壓側(cè)繞組的一端分別與濾波器電阻R2的一端及采樣電阻Rl的一端相連接；濾波器電阻R2的另一端分別與濾波器電容Cl的一端及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul的信號(hào)輸入端相連接；濾波器電容Cl的另一端分別與電流互感器T2內(nèi)低壓側(cè)繞組的另一端以及采樣電阻Rl的另一端相連接；濾波器電容Cl與采樣電阻Rl之間的連接點(diǎn)接地；即直接通過屏蔽雙絞線LI，將低功率線圈Tl感應(yīng)得到的二次小電流送入一次采集器的電流互感器T2中；電流互感器T2將接收到的二次小電流進(jìn)行線性隔離并傳變，通過與電流互感器T2并聯(lián)的采樣電阻Rl將該二次小電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)再經(jīng)由濾波器電容Cl和濾波器電阻R2組成的濾波器完成抗混疊濾波處理后，被送入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul完成模數(shù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
[0005]本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn):
相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)電流到電流的線性變換——用低功率線圈Tl做為保護(hù)電流傳感單元，省去了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)所必需的積分電路，從而使得本產(chǎn)品的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于生產(chǎn)和推廣；
本產(chǎn)品的電流互感器T2起到隔離的作用，一則能夠防止自低功率線圈Tl輸入的沖擊電壓進(jìn)入一次采集器內(nèi)部電路，避免一次采集器的損壞；二則，在一次采集器內(nèi)通過采樣電阻Rl將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，基于電壓信號(hào)的抗干擾能力顯著高于電流信號(hào)的機(jī)理，從而提高了一次采集器的電磁兼容水平；
本產(chǎn)品的通過采樣電阻Rl完成電流到電壓的轉(zhuǎn)化，避免了檢測(cè)信號(hào)受高壓輸電線周圍強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾而導(dǎo)致的信號(hào)失真與誤差——利用電壓信號(hào)受干擾小的機(jī)理，再通過濾波器電阻R2和濾波器電容Cl的濾波處理、以及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul的模數(shù)轉(zhuǎn)化處理后獲得最終信號(hào)；
本產(chǎn)品的電流互感器T2的隔離特性能提供加強(qiáng)絕緣，能保證一次采集器內(nèi)部電路不會(huì)被來自于母線的強(qiáng)電壓所干擾或擊穿，確保檢測(cè)信號(hào)的可靠性；
本發(fā)明所述低功率線圈Tl為圓形，由繞線均勻的繞制在有開口的硅鋼片上，其穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確度5P級(jí)，暫態(tài)準(zhǔn)確度5TPE級(jí)；低功率線圈Tl的骨架采用高導(dǎo)磁性材料；低功率線圈Tl感應(yīng)得到的小電流信號(hào)直接經(jīng)屏蔽雙絞線LI輸出給下一級(jí)電路；并且低功率線圈Tl(LPCT)的成本只有普通線圈(CT)成本1/2，低功率線圈Tl (LPCT)的重量為普通線圈(CT)重量的3/4 ；
本產(chǎn)品的低功率線圈Tl在體積上和羅氏線圈基本相當(dāng)，對(duì)已經(jīng)使用羅氏線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有源電子式電流互感器來說，僅僅替換為低功率線圈Tl即可，設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)不需要調(diào)整，降低了升級(jí)改造的成本；
本產(chǎn)品的低功率線圈Tl輸出電流信號(hào)，電流信號(hào)通過屏蔽電纜傳輸，相對(duì)電壓信號(hào)來說，抗干擾能力更強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0007]圖中的序號(hào)為:低功率線圈Tl、屏蔽雙絞線L1、電流互感器T2、采樣電阻R1、濾波器電阻R2、濾波器電容Cl、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路U1。
[0008]具體的實(shí)施方式
參見圖1，用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路，包括低功率線圈Tl、屏蔽雙絞線LI和一次采集器，通過屏蔽雙絞線LI將低功率線圈Tl與一次采集器相連接；所述一次采集器內(nèi)含數(shù)模轉(zhuǎn)換電路U1，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul負(fù)責(zé)將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)；低功率線圈Tl套在待檢測(cè)的一次母線的外部，當(dāng)一次母線通過電流時(shí)，低功率線圈Tl感應(yīng)出對(duì)應(yīng)的小電流信號(hào)；一次采集器內(nèi)還設(shè)有電流互感器T2、采樣電阻R1、濾波器電阻R2和濾波器電容Cl。
[0009]本產(chǎn)品采用改進(jìn)的低功率線圈Tl替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的羅氏線圈作為保護(hù)電流的傳感單元，從體積角度考慮，改進(jìn)后的低功率線圈Tl和羅氏線圈大致相當(dāng)，基本可以做到直接替代，而不需要更改一次結(jié)構(gòu)。改進(jìn)后的低功率線圈Tl提高了其電流測(cè)量的線性范圍，可滿足電子式互感器保護(hù)電流穩(wěn)態(tài)測(cè)量和暫態(tài)測(cè)量和精度要求。
[0010]電流互感器T2由高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組兩部分組成； 通過屏蔽雙絞線LI將低功率線圈Tl的兩端與電流互感器T2的高壓側(cè)繞組的兩端相連接，構(gòu)成一個(gè)閉合回路；電流互感器T2內(nèi)低壓側(cè)繞組的一端分別與濾波器電阻R2的一端及采樣電阻Rl的一端相連接；濾波器電阻R2的另一端分別與濾波器電容Cl的一端及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul的信號(hào)輸入端相連接；濾波器電容Cl的另一端分別與電流互感器T2內(nèi)低壓側(cè)繞組的另一端以及采樣電阻Rl的另一端相連接；濾波器電容Cl與采樣電阻Rl之間的連接點(diǎn)接地；
使用時(shí)，低功率線圈Tl感應(yīng)得到的二次小電流直接通過屏蔽雙絞線LI送入一次采集器的電流互感器T2中；電流互感器T2將接收到的二次小電流進(jìn)行線性隔離并傳變，隨后通過與電流互感器T2并聯(lián)的采樣電阻Rl將該二次小電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)再經(jīng)由濾波器電容Cl和濾波器電阻R2組成的濾波器完成抗混疊濾波處理后，被送入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul完成模數(shù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
[0011]即在本產(chǎn)品中，低功率線圈Tl獲取的電流信號(hào)(二次小電流)不轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，而是通過屏蔽雙絞線LI傳遞到安裝在高壓側(cè)的一次采集器中的電流互感器T2。電流互感器T2將電流信號(hào)(二次小電流)隔離后，先通過采樣電阻Rl完成電流到電壓的轉(zhuǎn)化，再通過濾波器電阻R2和濾波器電容Cl的濾波處理、以及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul的模數(shù)轉(zhuǎn)化處理后獲得
最終信號(hào)。
[0012]本產(chǎn)品的電流互感器T2起到隔離的作用，一則能夠防止自低功率線圈Tl輸入的沖擊電壓進(jìn)入一次采集器內(nèi)部電路，避免一次采集器的損壞；二則，在一次采集器內(nèi)通過采樣電阻Rl將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，基于電壓信號(hào)的抗干擾能力顯著高于電流信號(hào)的機(jī)理，從而提高了一次采集器的電磁兼容水平；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul采用型號(hào)為AD7688的芯片。
[0013]低功率線圈Tl呈圓形，由繞線均勻的繞制在有開口的硅鋼片上，其穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確度5P級(jí)，暫態(tài)準(zhǔn)確度5TPE級(jí)；低功率線圈Tl的骨架采用高導(dǎo)磁性材料；低功率線圈Tl感應(yīng)得到的小電流信號(hào)直接經(jīng)屏蔽雙絞線LI輸出給下一級(jí)電路。
【權(quán)利要求】
1.用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路，包括低功率線圈Tl、屏蔽雙絞線LI和一次采集器，通過屏蔽雙絞線LI將低功率線圈Tl與一次采集器相連接；所述一次采集器內(nèi)含數(shù)模轉(zhuǎn)換電路U1，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul負(fù)責(zé)將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)；低功率線圈Tl套在待檢測(cè)的一次母線的外部，當(dāng)一次母線通過電流時(shí)，低功率線圈Tl感應(yīng)出對(duì)應(yīng)的小電流信號(hào)； 其特征在于，一次采集器內(nèi)還設(shè)有電流互感器T2、采樣電阻R1、濾波器電阻R2和濾波器電容Cl，其中，電流互感器T2由高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組兩部分組成； 通過屏蔽雙絞線LI將低功率線圈Tl與電流互感器T2的高壓側(cè)繞組相連接并構(gòu)成一個(gè)閉合回路；電流互感器T2內(nèi)低壓側(cè)繞組的一端分別與濾波器電阻R2的一端及采樣電阻Rl的一端相連接；濾波器電阻R2的另一端分別與濾波器電容Cl的一端及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul的信號(hào)輸入端相連接；濾波器電容Cl的另一端分別與電流互感器T2內(nèi)低壓側(cè)繞組的另一端以及采樣電阻Rl的另一端相連接；濾波器電容Cl與采樣電阻Rl之間的連接點(diǎn)接地；即直接通過屏蔽雙絞線LI，將低功率線圈Tl感應(yīng)得到的二次小電流送入一次采集器的電流互感器T2中；電流互感器T2將接收到的二次小電流進(jìn)行線性隔離并傳變，通過與電流互感器T2并聯(lián)的采樣電阻Rl將該二次小電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)再經(jīng)由濾波器電容Cl和濾波器電阻R2組成的濾波器完成抗混疊濾波處理后，被送入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul完成模數(shù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路Ul采用型號(hào)為AD7688的芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的用于電子式電流互感器的電流采樣與保護(hù)電路，其特征在于，低功率線圈Tl呈圓形，由繞線均勻的繞制在有開口的硅鋼片上，其穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)確度5P級(jí)，暫態(tài)準(zhǔn)確度5TPE級(jí)；低功率線圈Tl的骨架采用高導(dǎo)磁性材料；低功率線圈Tl感應(yīng)得到的小電流信號(hào)直接經(jīng)屏蔽雙絞線LI輸出給下一級(jí)電路。
【文檔編號(hào)】H01F38/30GK103675433SQ201310673628
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】丁國成, 閆少春, 甄超, 李偉, 王劉芳, 余國鋼, 田宇, 陳慶濤, 黃前華, 蔡同甫, 孫明利 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)安徽省電力公司電力科學(xué)研究院, 安徽繼遠(yuǎn)電網(wǎng)技術(shù)有限責(zé)任公司