CN201282028Y - 一种电子式高压直流电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电子式高压直流电流互感器，包括设置有传感头的高压躯壳、设置有高压信号采集单元的高压模块箱、设置有二次信号处理单元的低压模块箱，所述高压躯壳贯穿在一次导体上，其下端与高压模块箱连接，其特征在于，所述高压模块箱和低压模块箱之间连接有复合绝缘子，复合绝缘子中间贯穿有光纤连接高压信号采集单元和二次信号处理单元。

Description

一种电子式高压直流电流互感器

技术领域

本实用新型涉及高压(500KV)直流电流测量领域，尤其涉及一种电子式高压直流电流互感器。

技术背景

高压直流输电已在我国得到了快速发展，目前大多数的直流输电系统中仍然采用传统的电磁式直流电流互感器，虽然在性能上基本能够满足测量要求，但随着直流输电电压的升高，它们的缺点也越来越明显。由于传统的电磁式直流电流互感器利用了饱和电抗器的原理，故不可避免的采用磁性材料来采集一次线路的电流信号，导致这种电磁式电流互感器频带窄、易饱和、二次信号波形畸变、误差大，严重影响继电保护装置的测量精度，而且绝缘结构复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种绝缘结构简单、频带宽的电子式直流电流互感器。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种电子式高压直流电流互感器，包括设置有传感头的高压躯壳、设置有高压信号采集单元的高压模块箱、设置有二次信号处理单元的低压模块箱，所述高压躯壳贯穿在一次导体上，其下端与高压模块箱连接，其特征在于，所述高压模块箱和低压模块箱之间连接有复合绝缘子，复合绝缘子中间贯穿有光纤连接高压信号采集单元和二次信号处理单元。

本实用新型的进一步特点在于：所述传感头包括分流器和空心线圈；所述空心线圈是Rogowski线圈。

本实用新型的高压模块箱和低压模块箱之间连接有复合绝缘子，复合绝缘子中间贯穿有光纤连接高压信号采集单元和二次信号处理单元，绝缘结构简单、信号频带宽、传输信号质量稳定。传感头包括分流器和空心线圈，分流器结构简单、性能稳定可靠、线性度好、测量的准确度不受外磁场的影响，同时，分流器一般由高电阻系数、低温度系数的锰铜合金制成，使分流器电阻受温度变化影响很小；空心线圈用于谐波电流测量，尤其时空心线圈采用Rogowski线圈。Rogowski线圈使用非磁性骨架，不存在磁饱和问题，具有优良的宽频测量性能和与一次回路谐波电流成比例的线性度，同时在积分电路中容易保证了Rogowski线圈和积分电路的频带度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的作进一步详细说明。

图1为本实用新型的外形结构图；

图2为本实用新型的高压躯壳结构图；

图3为本实用新型的空心线圈测量原理图；

图4本实用新型的信号处理流程图。

具体实施方式

参照图1，安装底座5两边固定有两个支持绝缘子6，一次导体贯穿电子式电流互感器的高压躯壳1，被固定在两个支持绝缘子6顶端。高压躯壳1下方依次固定高压模块箱2、复合绝缘子3和低压模块箱4，并有通孔相连，所述通孔作为电缆或光缆的传输通道。高压躯壳4内设置有传感头，产生测量信号；高压模块箱2中设置有高压信号采集单元，用于一次电信号处理和光电转换；低压模块箱4中设置有二次信号处理单元，用于电光转换和二次电信号处理。

参照图2，传感头由分流器8和空心线圈9组成，置于高压躯壳1内。分流器8的两端通过法兰与一次导体7连接，空心线圈9套装在一次导体7上；一次导体7、分流器8、空心线圈9均位于高压躯壳1的横向几何中心，以此改善了电场分布均匀，提高测量的准确性。分流器8测量一次回路额定直流电流，空心线圈9测量一次回路谐波电流。

参照图3，空心线圈9是基于Rogowski原理，二次输出具有正比于一次电流导数的特性，空心线圈9的绕组绕在非磁性骨架上，非磁性材料使得传感器线性度极好，不会饱和也无磁滞现象，因此空心线圈9具有良好的稳定性能和暂态响应，对一次线路提供暂态保护和高频谐波电流的测量，实现电流互感器高精度的保护功能。

对于空心线圈9，安培环路定理表明，空心线圈9的输出电压e(t)是通过空心线圈9的一次电流i_p(t)的函数。其数学关系如下：

$e\left(t\right)\≈{\mathrm{\μ}}_0\mathrm{NA}\frac{{\∂i}_p\left(t\right)}{\∂t}$

μ₀—真空磁导率，

N—匝数密度[匝/m]

A—单匝面积[m²]

空心线圈9测量一次导体7电流导数的电信号，经过高压采集单元将电信号变换成光信号，通过下传光纤传递至二次信号处理单元进行数据处理，计算出一次导体谐波电流值。

参见图4，高压模块箱中的高压信号采集单元产生光信号，经复合绝缘子3传递测量信号到低压模块箱中的二次信号处理单元，进行处理、显示。

分流器8采集直流信号，经直流信号处理、光电变换后，经光纤传输到地面，经光电变换，进入直流处理电路和PC机，实现补偿、显示功能。空心线圈9采集谐波信号，经谐波信号处理、光电变换后，经光纤传输到地面，经光电变换后，进入谐波处理电路和谐波分析仪，显示谐波分量值。激光驱动单元、光电池、DC-DC变换向高压信号采集单元提供能量。

采用本实用新型技术方案的电子式直流电流互感器功耗较小，准确级高，测量级可以达到0.5级、保护级可以达到5P级。

Claims (3)

1、一种电子式高压直流电流互感器，包括设置有传感头的高压躯壳、设置有高压信号采集单元的高压模块箱、设置有二次信号处理单元的低压模块箱，所述高压躯壳贯穿在一次导体上，其下端与高压模块箱连接，其特征在于，所述高压模块箱和低压模块箱之间连接有复合绝缘子，复合绝缘子中间贯穿有光纤连接高压信号采集单元和二次信号处理单元。

2、根据权利要求1所述的一种电子式高压直流电流互感器，其特征在于，所述传感头包括分流器和空心线圈。

3、根据权利要求2所述的一种电子式高压直流电流互感器，其特征在于，所述空心线圈是Rogowski线圈。

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