一種適合變電站現(xiàn)場(chǎng)的便攜式脈沖大電流測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種適合變電站現(xiàn)場(chǎng)的便攜式脈沖大電流測(cè)量裝置，用于對(duì)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置放電電流、雷電沖擊放電電流等高頻大電流實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002]為了考驗(yàn)電力系統(tǒng)中各類設(shè)備在高電壓、大電流下的性能，尤其是互感器、斷路器等設(shè)備在雷電沖擊電壓、沖擊電流下的性能，需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行沖擊電壓和沖擊電流試驗(yàn)，以檢驗(yàn)設(shè)備的絕緣性能、耐熱性能、機(jī)械性能等滿足規(guī)定的要求。在脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)領(lǐng)域，為了產(chǎn)生數(shù)十特斯拉強(qiáng)度的磁場(chǎng)，也需要放電產(chǎn)生幾十甚至上百千安培的脈沖大電流。為了判斷沖擊電壓/電流發(fā)生器和脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置的工作狀態(tài)是否正常，輸出信號(hào)是否滿足要求，必須對(duì)其工作過程中產(chǎn)生的脈沖大電流進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。另外，對(duì)這類裝置的輸出進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，包括對(duì)峰值、波前時(shí)間、波尾時(shí)間、半峰值時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還可以配合控制裝置形成準(zhǔn)確的反饋，保證這類設(shè)備準(zhǔn)確的輸出試驗(yàn)所需的各類信號(hào)。
[0003]為了準(zhǔn)確的測(cè)試沖擊電壓/電流發(fā)生器和脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置放電過程中的脈沖大電流，迫切需要研制高效而安全的脈沖大電流測(cè)量系統(tǒng)。目前有不少企業(yè)和科研院所進(jìn)行了這方面的研宄，各種軟、硬件相結(jié)合的脈沖大電流測(cè)量系統(tǒng)也得到了一定程度的應(yīng)用。目前的電力設(shè)備進(jìn)行脈沖大電流試驗(yàn)時(shí)，一般在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行，這種測(cè)試不能準(zhǔn)確的反映現(xiàn)場(chǎng)的情況，導(dǎo)致設(shè)備盡管通過了實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，但在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)依然會(huì)出現(xiàn)各類故障，如雷電流導(dǎo)致互感器一次導(dǎo)桿變形等情況。因此，在變電站現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行沖擊電流試驗(yàn)成為一種研宄熱點(diǎn)。目前有些科研院所正在進(jìn)行適合現(xiàn)場(chǎng)使用的脈沖大電流發(fā)生裝置的研制，已經(jīng)取得了一定成果。因此，同步研宄適合現(xiàn)場(chǎng)使用的高準(zhǔn)確度的脈沖大電流測(cè)量裝置成為亟待解決的問題。
[0004]專利CN1442700A提出了一種納秒脈沖大電流的測(cè)試裝置和方法，該裝置利用光電倍增管測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量放電電流波形，用Rogowski線圈和示波器測(cè)量放電電流的幅值。專利CN102539885A中設(shè)計(jì)了一種混合式光電脈沖電流測(cè)量系統(tǒng)，其包括感應(yīng)線圈和光纖傳輸模塊，可測(cè)量微安級(jí)電流，測(cè)量帶寬可達(dá)22MHz，非線性度小于0.1 %。專利CN103412167A公開了一種用于周期脈沖電流測(cè)量的同軸盤式分流器，該發(fā)明解決了 IA?100A、50Hz?200kHz周期脈沖電流測(cè)量準(zhǔn)確度不高的問題。專利CN101135702A提出了一種基于柔性Rogowski線圈的脈沖電流測(cè)量裝置，采用Rogowski線圈結(jié)合模擬積分器的形式實(shí)現(xiàn)脈沖電流的測(cè)量。然而，以上關(guān)于脈沖大電流的測(cè)量裝置，主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下脈沖大電流的測(cè)試，且準(zhǔn)確度不高，一般僅能達(dá)到0.1%的準(zhǔn)確度，且上述測(cè)量裝置在變電站現(xiàn)場(chǎng)無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度的自校準(zhǔn)，因?yàn)榫蜔o法保證測(cè)量準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)目前的脈沖大電流測(cè)量裝置存在的測(cè)量準(zhǔn)確度不高、無法自校準(zhǔn)、不適合現(xiàn)場(chǎng)使用的問題，本發(fā)明提供一種適合變電站現(xiàn)場(chǎng)的便攜式脈沖大電流測(cè)量裝置，現(xiàn)場(chǎng)可移動(dòng)性強(qiáng)，可隨時(shí)對(duì)需要測(cè)量的位置進(jìn)行電流測(cè)量，無需中斷被測(cè)裝置的運(yùn)行，準(zhǔn)確度高。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種適合變電站現(xiàn)場(chǎng)的便攜式脈沖大電流測(cè)量裝置，包括脈沖大電流傳感器，脈沖大電流傳感器通過屏蔽線與數(shù)字化處理單元相連，數(shù)字化處理單元輸出為光信號(hào)形式，通過光纖與光電傳輸單元相連；光電傳輸單元靠近終端處理單元，其輸入信號(hào)為光信號(hào)，輸出信號(hào)為電信號(hào)，該電信號(hào)通過USB傳輸線接入終端處理單元。
[0007]所述脈沖大電流傳感器包括開口式Rogowski線圈，開口式Rogowski線圈作為電流傳感單元，通過檢測(cè)Rogowski線圈的輸出電壓來獲取通過其中的一次電流信號(hào)。開口式Rogowski線圈無需斷開被測(cè)導(dǎo)體即可方便的接入或退出被測(cè)導(dǎo)體，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的脈沖大電流測(cè)量。
[0008]所述脈沖大電流傳感器包括主Rogowski線圈和兩對(duì)校正線圈。主Rogowski線圈用于對(duì)被測(cè)脈沖大電流的檢測(cè)，兩對(duì)校正線圈用于對(duì)主Rogowski線圈的位置和開口氣隙進(jìn)行校準(zhǔn)，保證測(cè)量時(shí)主Rogowski線圈平面垂直于被測(cè)導(dǎo)體、被測(cè)導(dǎo)體從主Rogowski線圈中心穿過且主Rogowski線圈緊密閉合，不存在開口氣隙，保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。
[0009]所述主Rogowski線圈和兩對(duì)校正線圈均采用印刷電路板(PCB)技術(shù)制作而成，體積小、重量不超過2kg，非常適合現(xiàn)場(chǎng)使用。PCB技術(shù)保證了線圈中線匝的均勻分布，有利于降低外界干擾。
[0010]所述脈沖大電流傳感器、數(shù)字化處理單元均處于金屬屏蔽裝置內(nèi)，有利于降低變電站現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾，降低測(cè)量誤差。
[0011]所述終端處理單元為工控機(jī)或者筆記本電腦，用于對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、參數(shù)顯示和數(shù)據(jù)保存等。
[0012]本發(fā)明一種適合變電站現(xiàn)場(chǎng)的便攜式脈沖大電流測(cè)量裝置，技術(shù)效果如下:
I)、脈沖大電流傳感器包括主Rogowski線圈和兩對(duì)校正線圈。利用兩對(duì)校正線圈實(shí)現(xiàn)主Rogowski線圈測(cè)量準(zhǔn)確度的校正。在正式測(cè)量前，首先利用兩對(duì)校正線圈對(duì)主Rogowski線圈的安裝位置和開口氣隙進(jìn)行校正，保證被測(cè)導(dǎo)體垂直于主Rogowski線圈平面且穿過其中心，保證主Rogowski線圈緊密閉合，從而提高測(cè)量準(zhǔn)確度。
[0013]2)、數(shù)字化處理單元與脈沖大電流傳感器一起安裝于金屬屏蔽裝置內(nèi)，可有效降低外界電磁場(chǎng)的干擾。數(shù)字化處理單元將主Rogowski線圈和兩對(duì)校正線圈的信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字量，然后經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行組幀處理，并通過光纖向下一級(jí)傳輸。數(shù)字化處理單元采用高精度的24位A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化，數(shù)字化信號(hào)直接進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理和發(fā)送。
[0014]3)、脈沖大電流傳感器中的主Rogowski線圈和兩對(duì)校正線圈均采用PCB技術(shù)制作而成，體積小、重量輕，非常適合現(xiàn)場(chǎng)使用。
[0015]4)、光電傳輸單元接收來自數(shù)字化處理單元的光信號(hào)，傳輸方式采用光纖。光纖傳輸?shù)目垢蓴_能力強(qiáng)，在變電站現(xiàn)場(chǎng)中保證了信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確度，降低了由于電磁干擾造成的誤碼率和丟幀現(xiàn)象。
[0016]5)、本發(fā)明裝置，現(xiàn)場(chǎng)可移動(dòng)性強(qiáng)，可隨時(shí)對(duì)需要測(cè)量的位置進(jìn)行電流測(cè)量，無需中斷被測(cè)裝置的運(yùn)行；準(zhǔn)確度高，可達(dá)到0.05%的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明裝置的脈沖大電流傳感器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明裝置的脈沖大電流傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1~圖3所示，一種適合變電站現(xiàn)場(chǎng)的便攜式脈沖大電流測(cè)量裝置，由脈