專利名稱：三相集成電子式互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相集成電子式互感器。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)普遍應(yīng)用的電流電壓測量裝置中，電壓、電流傳感器作為電網(wǎng)參數(shù)的主要參數(shù)測量方式被廣泛應(yīng)用，隨著保護(hù)功能不斷豐富，可靠性要求不斷提高，電力系統(tǒng)中已經(jīng)不再單獨(dú)依靠電流互感器來提供測量和保護(hù)信號，測量和保護(hù)裝置需要采集三相電流、三相電壓、零序電流、零序電壓等多個測量信號，目前常見的解決方案是分別采用電壓互感器、電流互感器、零序電壓互感器、零序電流互感器測量各自的電量信號，使得開關(guān)設(shè)備體積龐大、接線復(fù)雜，成本高昂。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種集成三相電流、電壓和零序電流、電壓測量功能、相位誤差小、無磁飽和，測量范圍大、響應(yīng)頻帶寬的三相集成電子式互感器。本實(shí)用新 型提供的三相集成電子式互感器采用的主要技術(shù)方案為:包括本體以及與所述本體相連接的信號轉(zhuǎn)換盒，所述本體內(nèi)澆注有三相測量組件，所述三相測量組件均包括電壓傳感器和電流傳感器，所述電壓傳感器采用電容式電壓傳感器，所述電流傳感器采用羅氏線圈，所述信號轉(zhuǎn)換盒內(nèi)安裝有信號轉(zhuǎn)換模塊，所述三相測量組件與所述信號轉(zhuǎn)換模塊相連接。本實(shí)用新型提供的三相集成電子式互感器還可具有如下附屬技術(shù)特征:所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括相連接的信號放大單元、信號合成單元、信號積分單元以及信號轉(zhuǎn)換單元。所述信號合成單元將三相電壓和三相電流分別進(jìn)行相序信號矢量相加合成零序電壓信號和零序電流信號，所述信號轉(zhuǎn)換單元將所有測量信號轉(zhuǎn)換為電流型信號輸出。所述電壓傳感器和電流傳感器采用同軸安裝，所述電壓傳感器位于所述電流傳感器內(nèi)部，在所述本體上對應(yīng)所述電壓傳感器的軸心處開設(shè)有預(yù)留孔，被測一次導(dǎo)體由所述預(yù)留孔穿過所述電壓傳感器的軸心。所述電壓傳感器包括采用同心安裝的接地電極、低壓電極以及高壓電極，所述接地電極、低壓電極以及高壓電極之間采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行絕緣。所述信號放大單元包括一運(yùn)算放大器Al以及連接在所述運(yùn)算放大器Al上的電阻R1、R2和可變電阻R3、過壓保護(hù)二極管D1，可變電阻R3校正所述三相測量組件輸出的信號。所述信號合成單元包括運(yùn)算放大器A2以及連接在所述運(yùn)算放大器A2上的電阻R4、R5、R6、R7、R8。所述信號積分單元包括運(yùn)算放大器A3以及連接在所述運(yùn)算放大器A3上的電阻R9、R10、R11、電容 Cl。[0013]所述信號轉(zhuǎn)換單元包括運(yùn)算放大器A4以及連接在所述運(yùn)算放大器A4上的電阻R12、電容C2、保護(hù)二極管D2、互感器CTl，所述R12將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。采用本實(shí)用新型提供的三相集成電子式互感器帶來的有益效果為:集成三相電流、電壓和零序電流、電壓測量功能，分別采用羅氏線圈和電容分壓形式分別測量系統(tǒng)電流和電壓，沒有采用傳統(tǒng)電磁式的工頻變壓器形式，沒有傳統(tǒng)電磁式互感器的磁滯效應(yīng)，相位誤差小、無磁飽和，測量范圍大、響應(yīng)頻帶寬。采用三相共體時結(jié)構(gòu)，大大降低安裝尺寸，方便使用和維護(hù)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型的三相測量組件中的其中一相的剖視圖。圖3為本實(shí)用新型的工作原理框圖。圖4為本實(shí)用新型中羅氏線圈的結(jié)構(gòu)圖。圖5為本實(shí)用新型中電容電壓傳感器工作原理圖。圖6為本實(shí)用新型中信號放大單元的原理圖。圖7為本實(shí)用新型中信號合成單元的原理圖。圖8為本實(shí)用新型中信號積分單元的原理圖。圖9為本實(shí)用新型中信號轉(zhuǎn)換單元的原理圖。
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2所示，按照本實(shí)用新型提供的三相集成電子式互感器的實(shí)施例，包括本體I以及與所述本體I相連接的信號轉(zhuǎn)換盒2，所述本體內(nèi)澆注有三相測量組件3，所述三相測量組件3均包括電壓傳感器和電流傳感器，所述電壓傳感器采用電容式電壓傳感器，所述電流傳感器采用羅氏線圈31，所述信號轉(zhuǎn)換盒2內(nèi)安裝有信號轉(zhuǎn)換模塊21，所述三相測量組件3與所述信號轉(zhuǎn)換模塊21相連接。參見圖1至圖2，按照本實(shí)用新型提供的三相集成電子式互感器的實(shí)施例，所述電壓傳感器和電流傳感器采用同軸安裝，所述電壓傳感器位于所述電流傳感器內(nèi)部，在所述本體I上對應(yīng)所述電壓傳感器的軸心處開設(shè)有預(yù)留孔22，被測一次導(dǎo)體由所述預(yù)留孔22穿過所述電壓傳感器的軸心。參見圖1至圖2，按照本實(shí)用新型提供的三相集成電子式互感器的實(shí)施例，所述電壓傳感器包括采用同心安裝的接地電極32、低壓電極33以及高壓電極34，所述接地電極32、低壓電極33以及高壓電極34之間采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行絕緣，所述接地電極32與所述低壓電極33形成低壓電容Cb，所述高壓電極34與所述低壓電極33形成高壓電容Ca，所述的電壓傳感器為電容式電壓傳感器，本互感器采用三相共體式結(jié)構(gòu)，采用環(huán)氧絕緣材料將三相電壓、電流測量組件澆注為一個整體，被測高壓導(dǎo)體從互感器的三個預(yù)留孔22中穿過，互感器測量部件輸出信號線經(jīng)過傘裙進(jìn)入信號轉(zhuǎn)換模塊21。如圖4所示，羅氏線圈31是均勻繞在非磁性骨架上的線圈，羅氏線圈31測量電流的理論依據(jù)是法拉第電磁感應(yīng)定律和安培環(huán)路定律，當(dāng)被測電流沿軸線通過羅氏線圈中心時，線圈上產(chǎn)生出的電壓正比于所穿過電流的變化率，即:Ε( ) = Μ_，其中M為互感系
數(shù)，在羅氏線圈21的橫截面積、匝數(shù)、尺寸確定之后為一定值，M值即可確定。由于線圈輸出的電壓信號為被測電流的微分值而且信號十分微弱，需要對輸出的電壓信號放大后再進(jìn)
行積分運(yùn)算才能還原出原電流信號，積分計算表達(dá)公式如下:l(t)=^^E(t)dt，I(t)為被
測電流的原始值。如圖5所示，電壓測量采用電容分壓方式，Ca為高壓側(cè)電容，Ul為被測高壓相電壓，Cb為低壓側(cè)分壓電容，安裝在信號處理板上，U2為輸出電壓，利用基本的電容分壓公式
有:U 2 = (V、X UI ,通過改變Ca與Cb之間的比值可改變分壓比，應(yīng)用于不同電壓等級Ia + Ir
電路的電壓測量。參見圖3，按照本實(shí)用新型提供的三相集成電子式互感器的實(shí)施例，所述信號轉(zhuǎn)換模塊21包括信號放大單元211、信號合成單元212、信號積分單元213以及信號轉(zhuǎn)換單元214，所述信號放大單元211放大所述三相測量組件3輸出的電壓信號，所述信號積分電路213將羅氏線圈輸出信號還原為與一次電流同相位的信號，所述信號轉(zhuǎn)換電路214，將電壓型信號轉(zhuǎn)換為電流型信號。所述信號合成單元212將三相電壓和三相電流分別進(jìn)行矢量相加，合成零序出電壓信號和零序電流信號?；ジ衅鞅倔w中電流傳感器輸出的三相電壓信號首先進(jìn)入信號放大單元進(jìn)行放大和微調(diào)，輸出的電流信號經(jīng)由信號積分單元213進(jìn)行積分轉(zhuǎn)換，然后由信號轉(zhuǎn)換單元214將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流型信號輸出；信號放大單元輸出的三相電流信號還要進(jìn)入信號合成單元212進(jìn)行零序電流矢量合成，合成后的零序電流信號經(jīng)過信號積分單元213后再由信號轉(zhuǎn)換單元214將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流型信號輸出。互感器本體中電壓傳感器輸出的三相電壓信號首先進(jìn)入信號放大單元2進(jìn)行放大和微調(diào)，輸出至信號轉(zhuǎn)換單元214將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流型信號輸出；信號放大單元輸出的三相電壓信號還要進(jìn)入信號合成單元212進(jìn)行零序電壓矢量合成，合成后的零序電流信號由信號轉(zhuǎn)換單元214將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流型信號輸出。信號放大單元的原理圖如圖6所示，所述信號放大單元211包括一運(yùn)算放大器Al
以及連接在所述運(yùn)算放大器Al上的電阻R1、R2和可變電阻R3、過壓保護(hù)二極管D1，可變電
阻R3校正所述三相測量組件3輸出的信號。信號放大單元211的功能是對電壓傳感器和
電流傳感器輸出的信號進(jìn)行放大，其中，Uin可以為低壓側(cè)分圧電容CB，電路采用電壓負(fù)反
R 3 1 RO
饋方式，輸入與輸出相位相同，輸入輸出關(guān)系式為=UchU = - \ “ X Uin。通過調(diào)節(jié)R3阻值
R2
可以調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，用來校正三相的輸出信號符合標(biāo)準(zhǔn)值。信號合成單元的原理圖如圖7所示，所述信號合成單元212包括運(yùn)算放大器A2以及連接在所述運(yùn)算放大器A2上的電阻R4、R5、R6、R7、R8。信號合成單元212的作用是合成零序電壓和零序電流，通過對相序信號進(jìn)行矢量相加完成零序信號的合成，信號合成單元212采用同相有源加法電路，當(dāng)電阻R4、R5、R6阻值相等，R8等于2倍R7時，輸入輸出關(guān)系為:Uo = Ua+Ub+Uc。信號積分單元的原理圖如圖8所示，所述信號積分單元213包括運(yùn)算放大器A3以及連接在所述運(yùn)算放大器A3上的電阻R9、RIO、R11、電容Cl。信號積分單元213的功能是對羅氏線圈31輸出的信號進(jìn)行積分運(yùn)算，還原出與一次電流一致的信號。電路采用反相有
源積分方式，輸入輸出信號關(guān)系式為
權(quán)利要求1.一種三相集成電子式互感器，包括本體以及與所述本體相連接的信號轉(zhuǎn)換盒，其特征在于:所述本體內(nèi)澆注有三相測量組件，所述三相測量組件均包括電壓傳感器和電流傳感器，所述電壓傳感器采用電容式電壓傳感器，所述電流傳感器采用羅氏線圈，所述信號轉(zhuǎn)換盒內(nèi)安裝有信號轉(zhuǎn)換模塊，所述三相測量組件與所述信號轉(zhuǎn)換模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述信號轉(zhuǎn)換模塊包括相連接的信號放大單元、信號合成單元、信號積分單元以及信號轉(zhuǎn)換單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述信號合成單元將三相電壓和三相電流分別進(jìn)行相序信號矢量相加合成零序電壓信號和零序電流信號，所述信號轉(zhuǎn)換單元將所有測量信號轉(zhuǎn)換為電流型信號輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述電壓傳感器和電流傳感器采用同軸安裝，所述電壓傳感器位于所述電流傳感器內(nèi)部，在所述本體上對應(yīng)所述電壓傳感器的軸心處開設(shè)有預(yù)留孔，被測一次導(dǎo)體由所述預(yù)留孔穿過所述電壓傳感器的軸心。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述電壓傳感器包括采用同心安裝的接地電極、低壓電極以及高壓電極，所述接地電極、低壓電極以及高壓電極之間采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行絕緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述信號放大單元包括一運(yùn)算放大器Al以及連接在所述運(yùn)算放大器Al上的電阻R1、R2和可變電阻R3、過壓保護(hù)二極管Dl，可變電阻R3校正所述三相測量組件輸出的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述信號合成單元包括運(yùn)算放大器A2以及連接在所述運(yùn)算放大器A2上的電阻R4、R5、R6、R7、R8。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述信號積分單元包括運(yùn)算放大器A3以及連接在所述運(yùn)算放大器A3上的電阻R9、RIO、R11、電容Cl。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相集成電子式互感器，其特征在于:所述信號轉(zhuǎn)換單元包括運(yùn)算放大器A4以及連接在所述運(yùn)算放大器A4上的電阻R12、電容C2、保護(hù)二極管D2、互感器CTl，所述R12將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種三相集成電子式互感器，包括本體以及與所述本體相連接的信號轉(zhuǎn)換盒，所述本體內(nèi)澆注有三相測量組件，所述三相測量組件均包括電壓傳感器和電流傳感器，所述信號轉(zhuǎn)換盒內(nèi)安裝有信號轉(zhuǎn)換模塊。本實(shí)用新型提供的三相集成電子式互感器采用共體式結(jié)構(gòu)，集成三相電流、三相電壓和零序電流、零序電壓測量功能，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、維護(hù)簡單；信號輸出采用小信號電流環(huán)方式，抗干擾能力強(qiáng)；電壓傳感器和電流傳感器分別采用羅氏線圈和電容式電壓傳感器，沒有傳統(tǒng)電磁式互感器的磁滯效應(yīng)和飽和現(xiàn)象，可滿足高精度的測量要求。
文檔編號G01R19/00GK203025233SQ20122072856
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者韓玉璽, 韓志剛, 顧翼南, 顏睿, 葉祖標(biāo), 陳明潔, 汪大杰 申請人:北京科銳配電自動化股份有限公司