專利名稱：用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可準(zhǔn)確測量輸電線路桿塔的接地電流的電流傳感器，特別涉 及一種采用繞有緊密線圈的超微晶磁芯的電流傳感器。
背景技術(shù)：
輸電線路分散在廣闊的地域上，地處曠野，容易發(fā)生雷擊、污穢閃絡(luò)等故障。輸電 線路桿塔閃絡(luò)時(shí)有發(fā)生。輸電線路桿塔閃絡(luò)會(huì)使整條輸電線路以及整個(gè)配電網(wǎng)發(fā)生故障， 對(duì)輸電系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成巨大威脅。輸電線路桿塔閃絡(luò)包括了絕緣子污穢閃絡(luò)和雷擊桿塔閃絡(luò)。暴露在空氣中的絕緣 子表面會(huì)不斷積累空氣中的污穢物。如果絕緣子表面等值附鹽密度以及表面濕度達(dá)到一定 的程度，絕緣子表面的泄漏電流就會(huì)增加，甚至最終發(fā)生污穢閃絡(luò)。絕緣子污穢閃絡(luò)產(chǎn)生的 閃絡(luò)電流會(huì)沿著桿塔流向大地。輸電線路桿塔雷擊閃絡(luò)是由雷云放電造成的過電壓通過線 路桿塔建立放電通道，導(dǎo)致線路絕緣擊穿。雷擊閃絡(luò)電流也會(huì)通過桿塔流向大地。因此，可 以通過監(jiān)測并分析桿塔接地電流來了解輸電線路桿塔相關(guān)的狀況。對(duì)于接地電流的獲取，一般使用電流傳感器的方法。傳統(tǒng)帶鐵心的電流傳感器采 用鐵磁材料和復(fù)雜的線圈繞組做成，其頻帶較窄，并且測量大電流時(shí)鐵芯會(huì)產(chǎn)生磁飽和，而 飽和時(shí)輸出信號(hào)波形畸變嚴(yán)重。同時(shí)傳統(tǒng)的電流傳感器還存在體積大、成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的 問題。傳統(tǒng)的電流傳感器已經(jīng)不能很好的滿足接地電流測量的要求，所以迫切需要新型的 電流傳感器來取代傳統(tǒng)的電流互感器。

實(shí)用新型內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可準(zhǔn)確測量輸電線路桿塔的接地電流的電流傳感器，并 且可應(yīng)用于較大的測量范圍和較寬的響應(yīng)頻帶。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳 感器包括鋁合金外殼，其分為呈可拆卸式的左右兩外殼；超微晶磁芯，其放置于所述鋁合金外殼中；線圈，其呈螺旋式緊密圍繞在所述超微晶磁芯上；轉(zhuǎn)接座，其一端裝設(shè)于所述鋁合金外殼外部，另一端裝設(shè)有插座；所述線圈的引出 線經(jīng)由所述轉(zhuǎn)接座與所述插座相連；信號(hào)傳輸用的可屏蔽線纜，其與所述插座相連；以及信號(hào)處理裝置，其與所述信號(hào)傳輸用的可屏蔽線纜相連，用于將所述線圈上獲取 的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述信號(hào)處理裝置包括依次相聯(lián)的保護(hù)裝置，用于防止所述電流信號(hào)過大而對(duì)信號(hào)處理裝置造成損壞；整流裝置，用于將所述信號(hào)傳輸元件從所述線圈上獲取的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)；分壓采樣裝置，用于將所述直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并獲得分壓采樣信號(hào)；以及控制裝置，用于將從所述分壓采樣裝置輸出的電壓值與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比 較進(jìn)而輸出為高電平或低電平。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述保護(hù)裝置為保險(xiǎn)絲，其裝設(shè)于所述信號(hào)處 理裝置的信號(hào)引入端。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述整流裝置包括由二極管組成的橋式整流電路。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述分壓采樣裝置為兩相互串聯(lián)的分壓采樣電 阻。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述控制裝置為分運(yùn)算放大器。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述控制裝置判斷從所述分壓采樣裝置輸出的 電壓值高于所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值時(shí)，則所述控制裝置輸出所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值，即高 電平；所述控制裝置判斷從所述分壓采樣裝置輸出的電壓值低于所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓 值時(shí)，則所述控制裝置輸出低電平。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述高電平為3. 3伏電壓值，所述低電平為0伏 電壓值。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述超微晶磁芯呈環(huán)狀。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述呈可拆卸式的左右兩外殼的一端通過鉸鏈 活動(dòng)相連，而另一端通過螺釘固定相連。本實(shí)用新型的用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器將繞有一層緊密線圈 的超微晶磁芯放入到鋁合金外殼中，然后將線圈的兩頭引出用以連接信號(hào)處理裝置將線圈 上獲取的接地電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波，通過測量方波高電平的維持時(shí)間進(jìn)而區(qū)分雷擊電流、 雷擊閃絡(luò)電流和污穢閃絡(luò)電流，從而實(shí)現(xiàn)輸電線桿塔接地電流的準(zhǔn)確測量。本實(shí)用新型的另一技術(shù)效果在于，利用超微晶磁性材料的磁芯具有高磁導(dǎo)率、低 損耗、矯頑力小、高飽和磁感應(yīng)、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)而且與其它軟磁性材料相比，更易于加工。本實(shí)用新型的又一技術(shù)效果在于，僅需比對(duì)數(shù)值大小與信號(hào)形態(tài)即可區(qū)分雷擊電 流、雷擊閃絡(luò)電流和污穢閃絡(luò)電流，其反應(yīng)速度迅速并且反應(yīng)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實(shí)用新型的用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器的信號(hào)處理裝 置的電氣原理圖；以及圖3是本實(shí)用新型的用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器的信號(hào)處理裝 置的將雷擊電流、雷擊閃絡(luò)電流和污穢閃絡(luò)電流轉(zhuǎn)化為方波的示意圖。圖中，10.電流傳感器[0036]11.鋁合金外殼12.超微晶磁芯13.線圈131.線圈引出線14.轉(zhuǎn)接座 15. 二芯航空防水插座16.鉸鏈17螺釘20.信號(hào)處理裝置的電路FUl、FU2 保險(xiǎn)D1-D4 整流二極管R1、R2分壓采樣電阻UlA運(yùn)算放大器30雷擊電流、雷擊閃絡(luò)電流和污穢閃絡(luò)電流所對(duì)應(yīng)的方波Tl雷擊電流的高電平持續(xù)時(shí)間(微秒級(jí))T2雷擊閃絡(luò)電流的高電平持續(xù)時(shí)間(微秒級(jí))T3雷擊閃絡(luò)電流的高電平持續(xù)時(shí)間(毫秒級(jí))T4污穢閃絡(luò)電流的高電平持續(xù)時(shí)間(毫秒級(jí))
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提供的用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器包括 鋁合金外殼11，其分為呈可拆卸式的左、右兩外殼，該左、右兩外殼的一端通過鉸鏈16活動(dòng) 相連，而另一端通過螺釘17固定相連，當(dāng)需要裝入或取出磁芯12時(shí)只需將螺釘17擰開，裝 入或取出磁芯12后擰緊螺釘17即可；呈環(huán)狀的超微晶磁芯12，其放置于所述鋁合金外殼 11中；線圈13，其呈螺旋式緊密圍繞在所述超微晶磁芯12上；轉(zhuǎn)接座14，其一端裝設(shè)于所 述鋁合金外殼11外部，另一端裝設(shè)有插座，線圈引出線131經(jīng)由所述轉(zhuǎn)接座14與所述插座 相連，于本實(shí)施例中所述插座選用二芯航空防水插座15 ；信號(hào)傳輸用的二芯可屏蔽線纜， 其與所述二芯航空防水插座15相連；二芯可屏蔽線纜兩端分別做上兩種航空插頭，防水的 一端可以插在傳感器的二芯航空防水插座15上，使用普通航空插頭的一端可以插在接地 電流信號(hào)處理板上的接口上。本實(shí)用新型提供的用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器還包括信號(hào)處理 裝置，其與所述信號(hào)傳輸用的二芯可屏蔽線纜相連，用于將所述線圈上獲取的電流信號(hào)轉(zhuǎn) 化成方波。如圖2所示，所述信號(hào)處理裝置包括依次相聯(lián)的保護(hù)裝置，用于防止所述電流信 號(hào)過大而對(duì)信號(hào)處理裝置造成損壞，于本實(shí)施例中所述保護(hù)裝置為型號(hào)為SMD1812P110TF 的保險(xiǎn)絲FU1、FU2，其裝設(shè)于所述信號(hào)處理裝置的信號(hào)引入端；整流裝置，用于將所述信號(hào) 傳輸元件從所述線圈上獲取的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)，于本實(shí)施例中所述整流裝置包括 由二極管Dl、D2、D3、D4組成的橋式整流電路；分壓采樣裝置，用于將所述直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為 電壓信號(hào)并獲得分壓采樣信號(hào)，于本實(shí)施例中所述分壓采樣裝置為兩相互串聯(lián)的分壓采樣 電阻Rl、R2 ；以及控制裝置，用于將從所述分壓采樣裝置輸出的電壓值與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓 值進(jìn)行比較進(jìn)而輸出為高電平或低電平，于本實(shí)施例中所述控制裝置為分運(yùn)算放大器U1A。信號(hào)處理裝置的電路20的輸入信號(hào)由二芯可屏蔽線纜引入，輸出部分可以接微 處理器的A/D端口。經(jīng)過處理電路后，接地電流信號(hào)便變成了方波形式，這樣就可以由微處 理器進(jìn)行采樣分析了。所述控制裝置判斷從所述分壓采樣裝置輸出的電壓值高于所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓 值時(shí)，則所述控制裝置輸出所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值，即高電平；所述控制裝置判斷從所述分
5壓采樣裝置輸出的電壓值低于所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值時(shí)，則所述控制裝置輸出低電平。于本實(shí)施例中所述高電平為3. 3伏電壓值，所述低電平為0伏電壓值。由于雷擊電流、雷擊閃絡(luò)電流以及污穢閃絡(luò)電流都會(huì)通過桿塔流向大地，因此要 對(duì)這三種電流進(jìn)行區(qū)分。通過分析三種電流的曲線，我們知道雷擊電流是一個(gè)波頭平均長 度約為2 μ s-2. 5 μ S，波長平均約為50 μ s的沖擊波；雷擊閃絡(luò)電流不僅有雷擊電流類似的 沖擊波，而且在該波之后會(huì)有工頻諧波的產(chǎn)生；污穢閃絡(luò)電流波形曲線中沒有沖擊波而只 有工頻波。本信號(hào)處理裝置的電路20通過設(shè)置一定的截止電壓，將流過桿塔的接地電流轉(zhuǎn) 化為方波。如圖3所示，雷擊電流對(duì)應(yīng)的方波僅有一個(gè)維持了幾十微秒的高電平；雷擊閃絡(luò) 電流對(duì)應(yīng)的方波不僅有一個(gè)維持了幾十微秒的高電平，而且可以檢測到幾十毫秒的高電 平；污穢閃絡(luò)電流對(duì)應(yīng)的方波僅可檢測到維持了幾十毫秒的高電平。本信號(hào)處理裝置的電 路20將處理后的方波接到微處理器A/D端口，這樣方便了微處理器對(duì)接地電流信號(hào)的采 樣，且通過測方波高電平的維持時(shí)間便能夠容易地區(qū)分出這三種接地電流。以上已對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型并不限于所述 實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同的變型 或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器，其特征在于，所述電流傳感器包括鋁合金外殼，其分為呈可拆卸式的左右兩外殼；超微晶磁芯，其放置于所述鋁合金外殼中；線圈，其呈螺旋式緊密圍繞在所述超微晶磁芯上；轉(zhuǎn)接座，其一端裝設(shè)于所述鋁合金外殼外部，另一端裝設(shè)有插座；所述線圈的引出線經(jīng)由所述轉(zhuǎn)接座與所述插座相連；信號(hào)傳輸用的可屏蔽線纜，其與所述插座相連；以及信號(hào)處理裝置，其與所述信號(hào)傳輸用的可屏蔽線纜相連，用于將所述線圈上獲取的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，所述信號(hào)處理裝置包括依次相聯(lián)的保護(hù)裝置，用于防止所述電流信號(hào)過大而對(duì)信號(hào)處理裝置造成損壞； 整流裝置，用于將所述信號(hào)傳輸元件從所述線圈上獲取的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)； 分壓采樣裝置，用于將所述直流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并獲得分壓采樣信號(hào)；以及 控制裝置，用于將從所述分壓采樣裝置輸出的電壓值與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比較進(jìn) 而輸出為高電平或低電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于，所述保護(hù)裝置為保險(xiǎn)絲，其裝設(shè)于 所述信號(hào)處理裝置的信號(hào)引入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于，所述整流裝置包括由二極管組成 的橋式整流電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于，所述分壓采樣裝置為兩相互串聯(lián) 的分壓采樣電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于，所述控制裝置為分運(yùn)算放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6之一所述的電流傳感器，其特征在于，所述控制裝置判斷從所述 分壓采樣裝置輸出的電壓值高于所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值時(shí)，則所述控制裝置輸出所述預(yù)設(shè) 的標(biāo)準(zhǔn)電壓值，即高電平；所述控制裝置判斷從所述分壓采樣裝置輸出的電壓值低于所述預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值時(shí)， 則所述控制裝置輸出低電平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流傳感器，其特征在于，所述高電平為3.3伏電壓值，所述 低電平為0伏電壓值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電流傳感器，其特征在于，所述超微晶磁芯呈環(huán)狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流傳感器，其特征在于，所述呈可拆卸式的左右兩外殼的 一端通過鉸鏈活動(dòng)相連，而另一端通過螺釘固定相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于輸電線桿塔接地電流檢測的電流傳感器，其包括鋁合金外殼，其分為呈可拆卸式的左右兩外殼；超微晶磁芯，其放置于所述鋁合金外殼中；線圈，其呈螺旋式緊密圍繞在所述超微晶磁芯上轉(zhuǎn)接座，其一端裝設(shè)于所述鋁合金外殼外部，另一端裝設(shè)有插座；所述線圈的引出線經(jīng)由所述轉(zhuǎn)接座與所述插座相連；信號(hào)傳輸用的可屏蔽線纜，其與所述插座相連；以及信號(hào)處理裝置，其與所述信號(hào)傳輸用的可屏蔽線纜相連，用于將所述線圈上獲取的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波。通過本實(shí)用新型提供的電流傳感器可準(zhǔn)確測量輸電線路桿塔的接地電流的電流傳感器，并且可應(yīng)用于較大的測量范圍和較寬的響應(yīng)頻帶。
文檔編號(hào)G01R19/00GK201681115SQ20102011341
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者宋來森, 張君福, 張順生, 李振家, 李立學(xué), 江秀臣, 白萬建, 盛戈皞, 陳靜 申請(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司菏澤供電公司;上海交通大學(xué)