專利名稱：有源電子式光電電流互感器高壓側(cè)供能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高壓取能設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
技術(shù)背景近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字變電站成為必然的趨勢，其主要設(shè)備電子式互 感器(也稱為光電互感器)的研究也不斷取得進展，電子式互感器分為有源式和無源式兩 種。其中有源式發(fā)展迅速，中國已經(jīng)有產(chǎn)品在掛網(wǎng)運行。電子式互感器以其光數(shù)字量輸出 來直接反應被測模擬量的變化。依據(jù)國際電工委員會的標準，電子式電流互感器的優(yōu)點為 以Rogowski線圈為一次轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的大電流傳變無磁飽和、頻率響應范圍寬、精度高、暫態(tài)特性好等優(yōu)點；無油設(shè)計徹底避免了充油互感器可能出現(xiàn)的燃燒爆炸等事故；高低壓部 分的光電隔離，使得電流互感器二次開路可能導致危機設(shè)備或人身安全等問題不復存在；由于絕緣結(jié)構(gòu)簡單，在高壓和超高壓中降低了光電互感器的綜合使用成本。無源式傳感頭部分采用先進的光學傳感原理并通過光纖將信號傳送到低電位側(cè)的電 子式互感器，由于傳感不存在設(shè)計高壓側(cè)電子電路的問題，相應的也不會有電路的供能問 題，但無源式互感器信號精度不高。而有源式則是指傳感頭部分采用傳統(tǒng)的傳感原理，僅 利用光纖傳輸數(shù)據(jù)的電子式互感器，由于光纖只能夠傳輸數(shù)字信號，所以必須在高壓側(cè)對 傳感頭的輸出信號進行模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，這就勢必要設(shè)計相應的電子電路。因而也 就帶來了電路的供能問題，這是有源式互感器研究的難點和關(guān)鍵技術(shù)。國內(nèi)外大量研制實踐證明與無源式結(jié)構(gòu)相比，有源式結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)產(chǎn)品的高精度和 穩(wěn)定，便于零部件的標準化和產(chǎn)業(yè)化，所以是目前業(yè)界普遍認同的一種結(jié)構(gòu)方案。但是有 源式互感器一次側(cè)，電源的獲取方法卻是研制中最大的技術(shù)難題。但已有的供能技術(shù)，在母線電辨較小時，高壓側(cè)取不到足夠的能量來供給高壓側(cè)的電 子線路工作，另外完全采用激光供能方式，由于激光器供給能量有限且要長期工作，其壽 命有待考驗，處于產(chǎn)品運行實驗階段。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種有源電子式光電電流互感 器高壓側(cè)供能裝置，可保證電子式互感器不間斷地在很大的電流范圍內(nèi)能夠正常工作。本實用新型提出的一種有源電子式光電電流互感器高壓側(cè)供能裝置，其特征在于，該 裝置包括由依次相連的第一個高壓取能線圈、第二個泄能保護電路、電壓處理電路a組成 的電路A，由依次相連的第二個高壓取能線圈、第二個泄能保護電路、電壓處理電路b組 成的電路B，以及與電路B相連的一個激光器組件。本實用新型的工作原理本實用新型針對有源式電子式電流互感器高壓側(cè)供能方式，首次提出了雙供電方式，即采用高壓取能和激光供能相結(jié)合的方式和雙取能線圈，雙泄能保護電路和雙電壓處理電 路電路的高壓取能方式。激光供能和電路B電路只給保護信號處理電路供電，而電路A則需要給測量信號和保護信號處理電路供電，這樣，在母線小電流時，保護信號處理電路能 夠正常工作，而當母線電流大時，高壓取能裝置為測量信號和保護信號處理電路供電，這 樣有利于減小后端處理電路正常工作所需的母線電流，降低激光供能的功耗，增加激光供 能的壽命，從而保證整個高壓側(cè)電路長期穩(wěn)定運行。本實用新型的特點1. 激光供能和高壓取能方式相配合，使得電子式互感器不存在因母線電流過小不能 工作的問題，保證電子式互感器不管母線有沒有電流都能正常工作。2. 高壓側(cè)取能線圈的設(shè)計和特殊電路裝置的設(shè)計，兼顧母線電流最小最大兩種極限 條件，以保證高壓取能裝置由相對穩(wěn)定的輸出，不出現(xiàn)過壓、過熱現(xiàn)象。3. 本裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、絕緣封裝簡單、使用安全。 本實用新型的有益效果1. 激光供能和高壓取能方式相配合，保證了電子式互感器不間斷工作，不存在母線 從無電流到有電流過程中的激發(fā)時間問題。 .2. 高壓側(cè)取能線圈的設(shè)計和特殊電路裝置的設(shè)計，保證了互感器器在很大的電流范圍內(nèi)能夠正常工作，而沒有明顯發(fā)熱的狀況。

圖1為本實用新型的高壓側(cè)供能裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中泄能保護電路組成結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖1中電壓處理電路組成結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本裝置的激光供能電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型提出的有源電子式光電電流互感器高壓側(cè)供能裝置結(jié)合附圖詳細說明如下本實用新型提出的有源電子式光電電流互感器高壓側(cè)供能裝置總體結(jié)構(gòu)如圖1所示； 該裝置包括由依次相連的第一個高壓取能線圈、第二個泄能保護電路、電壓處理電路a組 成的電路A，由依次相連的第二個高壓取能線圈、第二個泄能保護電路、電壓處理電路b 組成的電路B，以及與電路B相連的一個激光器組件。本實用新型的工作原理各取能線圈通過電磁感應采集母線上電能量，通過泄能保護電路將多余的能量釋放掉，并保持輸出電壓小于25V;電路A中的泄能保護電路的輸出通過電壓處理電路a整流、 濾波，電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓和濾波等處理，電路A輸出+5V的電壓供給后端的信號處理電路； 電路B輸出+5.2￥與電壓處理電路b的相應接口相連。該電路B的泄能保護電路的輸出通 過電壓處理電路b整流、濾波和電壓轉(zhuǎn)換后，與激光器組件輸出的+5.2￥和電壓處遠電路 &輸出的+5.2丫匯合，經(jīng)過穩(wěn)壓、濾波后，輸出+5V電壓供給后端信號處理電路。本實用新型除激光器組件的處理電路放置于低壓側(cè)的控制機房內(nèi)外，其他部件均放置 于電子式電流互感器高壓側(cè)的傳感頭內(nèi)。 ' 本實用新型的各部件實施例結(jié)構(gòu)及功能詳細說明如下本實用新型的第一、第二取能線圈均采用的是由超微晶合金磁芯構(gòu)成的環(huán)形線圈，套 放在母線上，如圖1所示。磁芯環(huán)的截面積選,要合適，截面積太小的話，電流小時就取 不到足夠的能量，截面積他大的話，母線大電流的沖擊會很更強烈，通過各種不同磁芯的實驗，選取的磁芯截面積以3.5 4.50112為宜。本實用新型的第一、第二泄能電路實施例構(gòu)成相同，如圖2所示由大功率TVS管和功 率電阻串聯(lián)的四組組件并聯(lián)組合而成。圖中，大功率TVS管采用5KP20A，它能夠泄放大 電流而保證輸出電壓基本恒定；功率電阻選用阻值為i5歐的50W大功率電阻。當母線電 流較小時，取能線圈輸出電壓低，電流較小，能量基本無損耗的供給后端處理電路；當母 線電流較大時，取能線圈處于飽和狀態(tài)，輸出電壓較大，此時TVS管5KP20A的阻抗大大 降低，不但起到泄放電流作用，還保證輸出電壓基本穩(wěn)定在25V左右。而15歐電阻起到 限制電流作用，防止電流過大而導致TVS管燒壞。這樣，多余的能量通過TVS管和電阻 構(gòu)成的非線性阻抗電路泄放，當電流流回取能線圈時會產(chǎn)生一個反向勵磁，反向勵磁又能 夠抵消一部分正向勵磁，使得取能線圈輸出電壓降低。實驗證明，當母線電流到2000A時， 本供能裝置無明顯發(fā)熱現(xiàn)象，大大提高了母線電流的范圍。本實用新型的電壓處理電路a實施例構(gòu)成如圖3中所示。包括依次連接的橋式整流器 (由MBR20200肖特基二極管構(gòu)成)、n型濾波器(由兩個50V, 470uF的鉭電容和iOOmH 電感組成)、電壓轉(zhuǎn)換器(采用LT3433芯片)、穩(wěn)壓器(采用MAX8881)、低通濾波器(由 —個25uH電感線圈和25V， 10uF的鉭電容構(gòu)成)和相連在電壓轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器之間的二 極管(1N5819〉。泄能電路的輸出通過MBR20200橋式整流變成直流電壓，經(jīng)過TI型濾波 后，由LT3433電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成+5.2￥的直流電壓，輸出的+5.2V —路經(jīng)過穩(wěn)壓器 MAX8881和濾波后輸出較穩(wěn)定的+5V直流電壓，給后端信號處理電路供電；另一路通過 二極管lN58W后與電壓處理電路b的相應接口連接。本實用新型的電壓處理電路b實施例構(gòu)成如圖3中所示。包括依次連接的橋式整流器 (由MBR20200肖特基二極管構(gòu)成)、n型濾波器(由兩個50V, 470uF的鉭電容和100mH 電感組成)、電壓轉(zhuǎn)換器(采用LT3433)、 二極管iN5819、穩(wěn)壓器(采用MAX888i)和低 通濾波器(由一個25uH電感線圈和一個25V， 10uF的鉭電容構(gòu)成)，以及光電池，該光 電池的輸出端分別與二極管的輸出端和穩(wěn)壓器的輸入端相連。泄能電路的輸出通過 MBR20200橋式整流轉(zhuǎn)變成直流電壓，經(jīng)過n型濾波穩(wěn)壓后，由LT3433電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 成+5.2￥的直流電壓，輸出的+5.2V通過二極管W5819后與光電池的輸出相接，與電壓處 理電路a輸出的+5.2￥電壓匯合后，經(jīng)過穩(wěn)壓器MAX8881和濾波后輸出較穩(wěn)定的+5V直 流電壓，給后端保護信號處理電路供電。本實用新型的激光器組件如圖4所示。包括依次相連的一個220VAC/DC~f5VDC電 源模塊、低通濾波(由25V， 100uF電解電容構(gòu)成)和一個激光器。220VAC/DC—+5VDC 電源模塊輸出的+5V電壓經(jīng)過低通濾波后，與激光器的輸入端相接，激光器將電信號轉(zhuǎn)換 成光信號通過光纖傳送給高壓側(cè)的光電池。
權(quán)利要求1、一種有源電子式光電電流互感器高壓側(cè)供能裝置，其特征在于，該裝置包括由依次相連的第一個高壓取能線圈、第二個泄能保護電路、電壓處理電路a組成的電路A，由依次相連的第二個高壓取能線圈、第二個泄能保護電路、電壓處理電路b組成的電路B，以及與電路B相連的一個激光器組件。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述第一、第二取能線圈均采用由超微晶 合金磁芯構(gòu)成的環(huán)形線圈，套放在母線上。
3、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一、第二泄能電路由大功率TVS 管和功率電阻串聯(lián)的四組組件并聯(lián)組合而成。
4、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述電壓處理電路a包括依次連接的橋式 整流器、n型濾波、電壓轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器、低通濾波器和相連在電壓轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器之間 的二極管。
5、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述電壓處理電路b包括依次連接的橋式 整流器、n型濾波器、電壓轉(zhuǎn)換器、二極管、穩(wěn)壓器和低通濾波器，以及光電池，該光電 池的輸出端分別與二極管的輸出端和穩(wěn)壓器的輸入端相連。
6、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光器組件包括依次相連的電源模塊，-低通濾波和激光。
專利摘要本實用新型涉及有源電子式光電電流互感器高壓側(cè)供能裝置，屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域；該裝置包括由依次相連的第一個高壓取能線圈、第一個泄能保護電路、電壓處理電路a組成的電路A，由依次相連的第二個高壓取能線圈、第二個泄能保護電路、電壓處理電路b組成的電路B，以及與電路B相連的一個激光器組件。本裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、絕緣封裝簡單、使用安全的特點；可保證電子式互感器不間斷地在很大的電流范圍內(nèi)能夠正常工作。
文檔編號G01R15/24GK201219065SQ20082010808
公開日2009年4月8日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者汪良明 申請人:北京浩霆光電技術(shù)有限責任公司