高可靠性高精度電流測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高可靠性高精度電流測量裝置，屬于電測量技術(shù)領(lǐng)域，電流測量傳感器為零磁通電流互感器，采用不開口穿心連接方式接入電流回路，不存在漏磁，電流回路電氣連接點直觀可視，不存在開路風(fēng)險。裝置具有多級保護功能和屏蔽電路，保護傳感器、電路不會在極端條件下因開路損壞，電流測量范圍簡單可調(diào)，其精度幾乎不受到溫度的影響，達到0.02級的水平。本實用新型方法可方便接入變電站現(xiàn)場二次電流回路，長期掛網(wǎng)進行電流在線測量，提高了在線監(jiān)測水平。
【專利說明】
高可靠性高精度電流測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高可靠性高精度電流測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站在線監(jiān)控系統(tǒng)中，需要對變電站中設(shè)備的二次回路電流、泄露電流等參量進行實時的在線測量，由于電流測量需要長期掛網(wǎng)運行，對測量接入的可靠性和精度具有很高的要求。現(xiàn)有的方式一般采用直接串聯(lián)的方式接入，連接點位于裝置內(nèi)部，不能直觀判斷回路狀態(tài)，并且測量裝置的維護影響到二次回路的連接。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述【背景技術(shù)】中存在的問題，提供一種高可靠性高精度電流測量裝置，可在變電站現(xiàn)場保證可靠性的前提條件下，實現(xiàn)回路電流的高精度測量，方便檢修維護和測量測試。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種高可靠性高精度電流測量裝置，包括零磁通電流互感器，其特征在于，零磁通電流互感器采用不開口穿心連接方式接入電流回路，零磁通電流互感器由金屬屏蔽殼包裹，金屬屏蔽殼連接屏蔽電纜，零磁通電流互感器通過屏蔽電纜和屏蔽電纜接頭連接轉(zhuǎn)換電路，所述的屏蔽電纜接頭位于屏蔽電纜與轉(zhuǎn)換電流之間，且屏蔽電纜接頭集成有常閉行程開關(guān)。不開口是指互感器的磁性材料是閉合成環(huán)的。
[0005]所述的轉(zhuǎn)換電路采用運放搭建I/V變換電路，電流互感器二次側(cè)電流經(jīng)過鉑電阻流過運放輸出端，運放的輸入端通過兩個IN4148 二極管鉗位保護運放。
[0006]當(dāng)屏蔽電纜接頭與轉(zhuǎn)換電路斷開時，自動短接電流互感器二次側(cè)回路，所述的轉(zhuǎn)換電路通過連接座與屏蔽電纜接頭連接。
[0007]高可靠性高精度電流測量方法，包括以下步驟:
[0008]零磁通電流互感器、金屬屏蔽殼、屏蔽電纜、屏蔽電纜接頭和連接座安裝于裝置外側(cè)，運放設(shè)置于裝置內(nèi)部，電流回路采用不開口穿心連接方式穿過零磁通電流互感器，穿心的匝數(shù)可調(diào)整;采用屏蔽電纜連接屏蔽殼對零磁通電流互感器二次側(cè)回路進行屏蔽保護；屏蔽電纜接頭內(nèi)置一個常閉行程開關(guān)；當(dāng)屏蔽電纜接頭與連接座斷開時，行程開關(guān)的閉合保證電流互感器二次側(cè)回路不開路，當(dāng)屏蔽電纜接頭接上連接座時，連接座內(nèi)觸頭壓住常閉行程開關(guān)彈片，將電流互感器二次側(cè)回路連到轉(zhuǎn)換電路;所述的轉(zhuǎn)換電路為運放正負(fù)端，電流互感器二次側(cè)電流經(jīng)過鉑電阻流過運放輸出端，采用鉑電阻實現(xiàn)I/V變換。裝置是指一臺對電壓電流數(shù)據(jù)進行采集轉(zhuǎn)換的設(shè)備，裝置內(nèi)部指的是這臺設(shè)備的內(nèi)部;轉(zhuǎn)換電路連到該裝置的接口(接口與屏蔽電纜接頭連接)上，裝置接口外頭連的電纜為具有屏蔽層的屏蔽電纜，連接座設(shè)置在裝置的外殼上，轉(zhuǎn)換電路通過接口、屏蔽電纜接頭、屏蔽電纜連接到零磁通電流互感器電流回路。
[0009]改變零磁通電流互感器穿心的匝數(shù)，以及裝置內(nèi)部運放I/V變換的倍率以改變測量范圍。
[0010]運放的輸入端通過兩個1N4148二極管鉗位保護當(dāng)電流互感器過流或者裝置沒有上電時，不會損壞運放。
[0011]運放的I/V變換電路和屏蔽電纜有效抑制了共模干擾，I/V變換的精度取決于電流互感器精度和鉑電阻精度。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0013]本實用新型可在不改變現(xiàn)場二次回路連接的條件下，實現(xiàn)對回路電流高精度的測量，并且裝置具備多級保護功能，保證開路、斷電對傳感器、電路沒有影響。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的高可靠性高精度電流測量裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0015]其中I零磁通電流互感器，2電流回路，3屏蔽殼，4屏蔽電纜，5常閉行程開關(guān)，6接頭，7連接座，8測量裝置內(nèi)部，9 二極管，10鉑電阻。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型作更進一步的說明。
[0017](I)電流回路2采用不開口穿心連接方式穿過零磁通電流互感器I，穿心的匝數(shù)可變。電流互感器穿心一匝變比為1000:1，二匝為2000:1，以此類推。如果測量電流最大為6A，則可設(shè)計穿心二匝，電流互感器二次側(cè)電流最大為12mA，峰峰值為17mA。不開口是指指互感器的磁性材料是閉合成環(huán)的，不能打開。
[0018](2)電流互感器二次側(cè)電流較小，在一次側(cè)電流為250mA時，二次側(cè)電流為125uA，采用屏蔽電纜4連接屏蔽殼3對二次側(cè)電流回路進行屏蔽保護。
[0019](3)屏蔽電纜的接頭6內(nèi)置一個常閉行程開關(guān)5，當(dāng)與連接座7斷開時，行程開關(guān)閉合，保證電流互感器二次側(cè)電流回路不開路，當(dāng)接上連接座時，連接座內(nèi)觸頭壓住常閉行程開關(guān)彈片使常閉行程開關(guān)斷開，將電流互感器二次側(cè)回路連到運放正負(fù)端。二次側(cè)回路為互感器的兩根輸出線。
[0020](4)由于運放虛短特性，電流互感器二次側(cè)等效于短路狀態(tài)，二次側(cè)電流經(jīng)過鉑電阻1流過運放輸出端，運放輸出端的電壓值U=-1 *R，I為電流互感器二次側(cè)電流。輸出值的精度主要與零磁通互感器的精度、電阻的精度有關(guān)，采用0.01%的零磁通電流互感器和
0.01%精度、溫漂為±2PPM/°C的500歐鉑電阻，可使整個裝置精度達到0.02級，輸出范圍O?6V(交流)。運放需選擇低偏置電流，高共模抑制比的器件，如0PA277。
[0021 ] (5)由于異常情況下，電流互感器二次側(cè)可能存在過流或者裝置不上電狀態(tài)，因此運放的輸入端設(shè)計兩個反向的二極管保護運放輸入電位差不會超出容忍范圍。二極管9必須選擇低結(jié)電容的器件，保證二極管在正常情況下不會對電路的相位產(chǎn)生額外影響。
[0022]一種高可靠性高精度電流測量方法，電流測量傳感器為零磁通電流互感器，采用不開口穿心連接方式接入電流回路，電流回路電氣連接點(即屏蔽電纜接頭)直觀可視;裝置具有多級保護功能和屏蔽電路，保護傳感器(即電流互感器)、電路不會在極端條件下因開路損壞；電流測量范圍簡單可調(diào)；電流測量精度幾乎不受到溫度的影響，達到0.02級的水平。
[0023]零磁通電流互感器接入采用穿心連接方式，電氣接點(即屏蔽電纜接頭)不在裝置內(nèi)部，不增加額外的電氣接點，不改變原有回路的線徑，僅增加了幾個厘米的回路長度，增加0.2VA負(fù)荷。裝置具有多級保護功能和屏蔽電路。為了保證電氣接點不在裝置內(nèi)部，傳感器不是安裝在裝置內(nèi)部，傳感器具有金屬屏蔽層，傳感器與轉(zhuǎn)換電路通過屏蔽電纜連接，屏蔽電纜接頭集成短路開關(guān)(即常閉行程開關(guān))，當(dāng)傳感器連接頭(即屏蔽電纜接頭)與轉(zhuǎn)換電路斷開時，自動短接電流互感器回路。轉(zhuǎn)換電路采用運放搭建I/V變換電路，運放的輸入端通過兩個1N4148 二極管鉗位保護當(dāng)電流互感器過流或者裝置沒有上電時，不會損壞運放。電流測量范圍簡單可調(diào)。電流互感器的轉(zhuǎn)換倍率為1000:1，改變外置電流互感器穿心的匝數(shù)，以及內(nèi)部I/V變換的倍率，即可改變測量范圍。一般情況下最大穿心匝數(shù)為8。電流測量精度幾乎不受到溫度的影響，達到0.02級的水平。運放設(shè)計的I/V變換電路和屏蔽層有效抑制了共模干擾，設(shè)計使用一個無感鉑電阻實現(xiàn)I/V變換，U=-1*R，變換的精度僅受到電流互感器精度和鉑電阻精度的影響。
[0024]通過本實用新型實現(xiàn)了一種高可靠性高精度電流測量方法及裝置，可在不改變現(xiàn)場二次回路連接的條件下，實現(xiàn)對回路電流高精度的測量，并且裝置具備多級保護功能，保證開路、斷電對傳感器、電路沒有影響，裝置測量精度高，達到0.02級水平。
[0025]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高可靠性高精度電流測量裝置，包括零磁通電流互感器，其特征在于，零磁通電流互感器采用不開口穿心連接方式接入電流回路，零磁通電流互感器由金屬屏蔽殼包裹，金屬屏蔽殼連接屏蔽電纜，零磁通電流互感器通過屏蔽電纜和屏蔽電纜接頭連接轉(zhuǎn)換電路，所述的屏蔽電纜接頭位于屏蔽電纜與轉(zhuǎn)換電流之間，且屏蔽電纜接頭集成有常閉行程開關(guān)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性高精度電流測量裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)換電路采用運放搭建I/V變換電路，電流互感器二次側(cè)電流經(jīng)過鉑電阻流過運放輸出端，運放的輸入端通過兩個1N4148 二極管鉗位保護運放。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高可靠性高精度電流測量裝置，其特征在于，當(dāng)屏蔽電纜接頭與轉(zhuǎn)換電路斷開時，自動短接電流互感器二次側(cè)回路，所述的轉(zhuǎn)換電路通過連接座與屏蔽電纜接頭連接。
【文檔編號】G01R15/18GK205539135SQ201620058160
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月21日
【發(fā)明人】楊世海, 趙雙雙, 陳銘明, 盧樹峰, 徐敏銳, 李志新, 陳剛, 戴太文, 陳晶
【申請人】江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 福建億榕信息技術(shù)有限公司