專利名稱：中高壓數(shù)字式互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種應(yīng)用于6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的新型中高壓數(shù)字式互感器，具體應(yīng)用于6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的輸配電領(lǐng)域的計量、監(jiān)測和保護。
背景技術(shù)：
目前6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的輸配電領(lǐng)域廣泛應(yīng)用電磁式互感器。由于其本身的原理性缺陷，使用中易產(chǎn)生磁飽和，安全隱患大；對于諧波的衰減很大，不能用于電能質(zhì)量的全面分析；體積大，需要大量的銅、鉄，消耗資源，不利于低碳環(huán)保，不利于安裝維護?，F(xiàn)在市場上也有多種電子式互感器，但由于運行穩(wěn)定性差，精度不能滿足使用要求，變比受環(huán)境影響大，成本高，難以大量推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的電磁式、電子式互感器的不足，研發(fā)出ー種新型中高壓數(shù)字式互感器，采用新的技術(shù)方案滿足電力部門和用戶對6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的計量、監(jiān)測和保護的需要。本發(fā)明的技術(shù)方案是應(yīng)用于6KV及以上電壓等級輸配電領(lǐng)域計量、監(jiān)測和保護的中高壓數(shù)字式互感器，它包括采樣單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、電源單元。電源單元由以下兩種形式中的任一種實現(xiàn)(I)從6KV及以上電壓等級電網(wǎng)中直接產(chǎn)生中高壓數(shù)字式互感器所需的電源，滿足本產(chǎn)品自身工作電源要求；(2)基于實現(xiàn)繼電保護要求，采用由低壓側(cè)進行光隔離供電，提供中高壓數(shù)字式互感器所需要的電源。其中采樣單元由ー種高壓敏感元件電壓互感器或低功耗電流互感器構(gòu)成，對6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的電壓、電流采樣輸出低壓小信號；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元采集傳感器采樣單元的輸出信號，為同步采樣單元，各単元的同步時間差為d/X，d為各采樣單元之間的距離，λ為光速或無線傳輸速度；數(shù)據(jù)傳輸単元將采樣數(shù)據(jù)經(jīng)光纖通信単元或無線通信單元進行傳輸。上述的中高壓數(shù)字式互感器，其進ー步的特征在于它的采樣單元直接安裝在6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的線路及設(shè)備，采樣単元直接采集6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的電量、電流、電壓、相位、功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率等參數(shù)，實現(xiàn)計量、監(jiān)測、保護功能。上述的中高壓數(shù)字式互感器，其進ー步的特征在于所述的電源單元在采取從6KV及以上電壓等級電網(wǎng)中直接產(chǎn)生中高壓數(shù)字式互感器所需的電源時，為ー自動功率跟蹤與保護電源単元，與電網(wǎng)電壓相諧調(diào)，自動調(diào)整負荷比，工作范圍寬，耐壓承受力強。上述的中高壓數(shù)字式互感器，其更進一歩的特征在于所述電源單元在采取從6KV及以上電壓等級電網(wǎng)中直接產(chǎn)生中高壓數(shù)字式互感器所需的電源時，使用了特殊的電カ電子電容器進行電壓轉(zhuǎn)換。上述的中高壓數(shù)字式互感器，其更進一歩的特征在于所述電源單元可以采用低壓側(cè)光隔離供電的方式實現(xiàn)。上述的中高壓數(shù)字式互感器，其進ー步的特征在于采用光纖通信単元或無線通信單元實現(xiàn)采樣單元的數(shù)據(jù)傳輸。上述的中高壓數(shù)字式互感器，更進一歩的特征在于所述的高壓敏感元件電壓互感器是采用厚膜電阻分壓器，溫度系數(shù)5ppm/°C，電壓系數(shù)O. lppm/v，采用屏蔽裝置降低環(huán)境電場影響，能夠承載5倍額定電壓而不損壞。上述的中高壓數(shù)字式互感器，更進一歩的特征在于所述的低功耗電流互感器是采用低功耗電流互感器LPCT，采用非晶材料為磁芯，靈敏度高，頻率特性好。本發(fā)明的中高壓數(shù)字式互感器，實現(xiàn)了對6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的電カ輸配電用戶的計量、監(jiān)測、保護功能。由于采用了高穩(wěn)定度的傳感材料和低功耗的轉(zhuǎn)換傳輸電路，從而明顯提高了 6KV及以上電壓等級電網(wǎng)電カ輸配電領(lǐng)域的監(jiān)測管理水平，并且還可很方便地應(yīng)用到電站遠程管理系統(tǒng)。其優(yōu)點在于對6KV及以上電壓等級電網(wǎng)運行直接進行測量、計量；可作為遠程管理系統(tǒng)的高壓側(cè)計量部分。

圖I是本發(fā)明中高壓數(shù)字式互感器的示意框圖。圖2是本發(fā)明中高壓數(shù)字式互感器的中高壓側(cè)的電路原理框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳細介紹如下ー個典型的6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的電能計量、監(jiān)測和保護的中高壓數(shù)字式互感器由采樣單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換単元、數(shù)據(jù)傳輸単元、和電源單元組成。該中高壓數(shù)字式互感器可應(yīng)用于對6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的輸配電運行狀況進行測量，并通過內(nèi)部光纖實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸交換，計算出線路的電壓、電流、相位、功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、電量等數(shù)據(jù)，又經(jīng)光纖傳輸?shù)介g隔層終端，滿足電站對于電網(wǎng)線路運行的監(jiān)測、保護和電能計量的要求。[實施例]參見圖1，本發(fā)明的實施例是由電壓電流傳感器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、光纖通信単元、電源単元和數(shù)據(jù)合并裝置組成。其中高壓側(cè)電源單元是一種寬動態(tài)穩(wěn)定饋電電源，專門設(shè)計用于從6KV及以上電壓等級電網(wǎng)中直接取電，應(yīng)用諧調(diào)穩(wěn)定原理輸出電壓并滿足中高壓數(shù)字式互感器所需功耗的實際需要；光纖通信単元或無線通信單元采用雙向光纖或無線收發(fā)，保證了采樣單元與數(shù)據(jù)合并裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸；安裝在6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的采樣単元采集線路的電量、電流、電壓、相位、功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、各種波形等參數(shù)；同時將采集的所有數(shù)據(jù)通過光纖傳輸給數(shù)據(jù)合并裝置。圖2為中高壓數(shù)字式互感器的中高壓側(cè)電路原理框圖。電源單元基于分壓原理的電壓電源，提供給中高壓側(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換単元、數(shù)據(jù)傳輸単元的電源；電流互感器采用LPCT，其輸出的電流信號經(jīng)取樣、調(diào)理后提供給轉(zhuǎn)換単元；高壓厚膜電阻傳感器器將中高側(cè)高壓基于大地分壓為低電壓信號，經(jīng)取樣、信號調(diào)理后供給采樣単元；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)傳輸單元，數(shù)據(jù)傳輸單元進行數(shù)據(jù)通信傳輸。本實施例的中高壓數(shù)字式互感器，電源單元在采取從6KV及以上電壓等級電網(wǎng)中直接產(chǎn)生中高壓數(shù)字式互感器所需的電源時，使用了特殊的電カ電子電容器進行電壓轉(zhuǎn)換，即使用了申請?zhí)枮?01110306507. 6發(fā)明創(chuàng)造中所述的電力電子電容器進行電壓轉(zhuǎn)換，或申請?zhí)枮?01120384579. 8發(fā)明創(chuàng)造中所述的電力電子電容器進行電壓轉(zhuǎn)換。這種特殊的電カ電子電容器由高鋅鋁復(fù)合介質(zhì)、陶瓷薄膜和銀質(zhì)合金電極構(gòu)成，通過高溫輾壓成型，形成一體化結(jié)構(gòu)；單體電容采用高鋅鋁復(fù)合介質(zhì)、陶瓷薄膜和銀質(zhì)合金電極疊合，多個單體電容形成內(nèi)串、內(nèi)并結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)串、內(nèi)并結(jié)構(gòu)是指，單個電容器串聯(lián)，然后將單個串聯(lián)電容器并聯(lián)，并聯(lián)時采用等間距結(jié)構(gòu)，保證各個單體電容器在空間上軸向、縱向間距相等，形成ー個等勢結(jié)構(gòu)體；內(nèi)部電場分布均勻，分布參數(shù)??；同時外部用絕緣材料封裝，中間間隙由高溫絕緣環(huán)氧樹脂填充封裝，提高整體耐壓絕緣性能，通過試驗檢測，它完全滿足電カ應(yīng)用的各項指標(biāo)要求，具備廣闊的應(yīng)用前景。雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例和附圖并不是用來限定本發(fā)明， 任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，同樣在本發(fā)明之保護范圍之內(nèi)。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求保護范圍所界定的 為準。
權(quán)利要求1.ー種適用于6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的中高壓數(shù)字式互感器，它包括采樣單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換単元、數(shù)據(jù)傳輸単元、電源單元，其特征在于所述采樣単元直接安裝在6KV及以上電壓等級電網(wǎng)上；所述電源単元由以下兩種形式中的任一種實現(xiàn)(1)從6KV及以上電壓等級電網(wǎng)中直接產(chǎn)生中高壓數(shù)字式互感器所需的電源，滿足本產(chǎn)品自身工作電源要求；(2)基于實現(xiàn)繼電保護要求，由低壓側(cè)由低壓側(cè)進行光隔離供電，提供中高壓數(shù)字式互感器所需要的電源；安裝在6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的傳感器采樣單元采集電量、電流、電壓、相位、功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、電參數(shù)波形等數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)傳輸單元將所有的數(shù)據(jù)通過光纖通信単元或無線通信單元進行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中高壓數(shù)字式互感器，其特征在于所述傳感器采樣單元由一種高壓敏感元件實現(xiàn)的電壓互感器和低功耗電流互感器構(gòu)成，對6KV及以上電壓等級電網(wǎng)的電壓電流采樣并輸出低壓小信號，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元采集傳感器采樣單元的輸出信號，采樣傳輸?shù)耐綍r間差為d/X，d為各采樣單元之間的距離，λ為光速。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中高壓數(shù)字式互感器，其特征在于所述電壓互感器是采用厚膜電阻分壓器，溫度系數(shù)5ppm/°C，電壓系數(shù)O. lppm/V，采用屏蔽裝置降低環(huán)境電場影響，能夠承載5倍額定電壓而不損壞。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中高壓數(shù)字式互感器，其特征在于所述電流互感器是采用低功耗電流互感器LPCT，采用非晶材料為磁芯，靈敏度高，頻率特性好。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中高壓數(shù)字式互感器，其特征在于所述電源単元使用了電力電子電容器進行電壓轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中高壓數(shù)字式互感器，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸單元采用光纖通信単元或無線通信單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中高壓數(shù)字式互感器，其特征在于所述光纖通信單元采用雙向光纖收發(fā)，或者所述無線通信單元采用雙向無線收發(fā)，保證了互感器自動計量裝置與數(shù)據(jù)合并單元之間數(shù)據(jù)傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中高壓數(shù)字式互感器，其特征在于所述電カ電子電容器由高鋅鋁復(fù)合介質(zhì)、陶瓷薄膜和銀質(zhì)合金電極構(gòu)成，通過高溫輾壓成型，形成一體化結(jié)構(gòu)；單體電容采用高鋅鋁復(fù)合介質(zhì)、陶瓷薄膜和銀質(zhì)合金電極疊合，多個單體電容形成內(nèi)串、內(nèi)并結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)串、內(nèi)并結(jié)構(gòu)是指，單個電容器串聯(lián)，然后將單個串聯(lián)電容器并聯(lián)，并聯(lián)時采用等間距結(jié)構(gòu)，保證各個單體電容器在空間上軸向、縱向間距相等，形成ー個等勢結(jié)構(gòu)體。
專利摘要本實用新型涉及本地或遠程6kV及以上電壓等級電網(wǎng)的電力輸配電領(lǐng)域計量、監(jiān)測、保護系統(tǒng)，特別涉及應(yīng)用于6kV及以上電力輸配電領(lǐng)域的計量、監(jiān)測和保護的中高壓數(shù)字式互感器，它由采樣單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、電源單元組成。用于6kV及以上電壓等級輸配電領(lǐng)域的中高壓數(shù)字式互感器，對6kV及以上電壓等級電網(wǎng)進行計量和監(jiān)測并實現(xiàn)光纖/無線數(shù)據(jù)高速傳輸交換，采集電量、電流、電壓、相位、功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、各種波形等參數(shù)，并經(jīng)光纖/無線傳輸單元高速傳輸?shù)介g隔層終端，快速響應(yīng)安全保護系統(tǒng)對運行數(shù)據(jù)實時采集快速傳輸?shù)男枨?，滿足對6kV及以上電壓等級電網(wǎng)的監(jiān)測、保護和電能計量的要求。
文檔編號G01R15/18GK202453401SQ20112046946
公開日2012年9月26日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者周競揚, 李寶亮 申請人:南京因諾沃經(jīng)濟信息咨詢有限公司