[发明专利]末屏差分数字输出互感器有效
申请号: | 201110055367.X | 申请日: | 2011-03-09 |
公开(公告)号: | CN102394168A | 公开(公告)日: | 2012-03-28 |
发明(设计)人: | 李培国 | 申请(专利权)人: | 北京四方继保自动化股份有限公司;北京四方继保工程技术有限公司 |
主分类号: | H01F38/34 | 分类号: | H01F38/34;H01F27/28;H01F27/32;G01R15/18 |
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地址: | 100085*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 末屏差分 数字 输出 互感器 | ||
技术领域
本发明属于高压电器领域,用于发电厂、变电站等场所将一次电压、电流转换成二次电压、电流,并采用数字方式向数字式测量仪表或继电保护装置提供信号。
背景技术
现有的高压互感器主要有电磁式和光电式两类,其中绝大多数为传统的电磁式,光电式数量很少,是近些年来新兴的技术。另外,有文献介绍了结合电磁式和光电式两类特点的其它互感器方案(本说明书中称为组合电子式互感器)。
传统的电磁式电压互感器利用电磁感应原理将一次高电压(数十千伏以上)转换成二次低电压(100V左右);而传统的电磁式电流互感器则利用电磁感应原理将一次电流(通常为数百安以上)转换成二次小电流(5A或1A)。由互感器二次输出的电压和电流经电缆传送给测量仪表或继电保护装置。虽然相对于一次回路的高电压、大电流,电磁式互感器二次输出的100V或1-5A已经是低电压或小电流了,但是相对于目前已经普遍采用的数字式测量仪表和微机保护装置来说,100V或1-5A仍然属于“强电”范围,仍然太“强”了,需要将其再次变换到“弱电”范畴(比如3V)。
因此,近些年来发展起了光电式互感器新技术,此技术采用某些材料的特殊性能(比如帕克尔效应、磁光效应等),将一次高电压、大电流直接转换成“弱电信号”,并通过A/D(模/数)转换及电光转换,将数字式二次信号通过光纤传送至数字式测量仪表和微机保护装置。
组合电子式互感器与上述电磁式和光电式互感器不同,它利用了传统电磁式电流互感器的电容型一次绕组,却又采用电子电路单元输出。代表性的公开文献有专利号为99255044.0的实用新型说明书和专利号为200410086285.1的发明专利说明书等。专利号为99255044.0的实用新型专利提出了将传统电流互感器或套管的电容芯体做成分压器形式,即:最内层的管状电极(一般称为“0”屏)一直到末屏的前一屏构成高压电容C1,末屏的前一屏和末屏构成低压电容C2,此分压器的输出接到一个电子式功率放大器上,输出与一次电压成正比的二次电压(模拟量)。专利号为200410086285.1的发明专利则进一步将二次输出变换成光信号,并且在末屏外套置无磁芯二次线圈(罗哥夫斯基线圈),用于采集电流信号。这样,由一台互感器同时完成电压互感器和电流互感器的功能。
上述的组合电子式互感器方案,利用了电磁式电流互感器一次绕组的电容型结构进行电压信号采集,再通过其后置的电子电路(99255044.0实用新型称为电子式功率放大器,200410086285.1发明称为转换处理器)输出模拟信号或数字信号。其优点是一台互感器组合了电压互感器和电流互感器的功能,并且使用了技术成熟的电磁式电流互感器一次绕组,因此具有很高的实用性。
但是,上述技术方案中也存在明显的不足,主要是:
1、电容分压器的输出电压过高,甚至达到数百伏,一方面无法直接接入常规的电子电路(常规输入电压一般为3V左右),另一方面也容易在末屏附近以及引出线沿途发生绝缘失效故障。电容分压器输出电压过高的原因在于低压臂C2的电容量不够大,这是由结构和工艺局限造成的,因为C2是由末屏与其前一屏构成,两屏之间的绝缘厚度按目前的材料及工艺水平最薄只能做到50-100μm,因此C2的数值受到限制,其上分得的电压就比较高。经过计算,对于110kV互感器,要想得到3V左右的输出电压,末屏与其前一屏之间的绝缘厚度应降到2μm左右,目前还无法做到。
2、实用新型99255044.0方案的二次输出是模拟量,无法直接作为数字式测量仪表和继电保护装置的输入信号。
3、发明专利200410086285.1方案,其电流互感器的二次线圈为罗哥夫斯基线圈,此种线圈虽然有造价低、线性范围广等优点,但是由于其没有铁芯来集束磁场,因此其从一次绕组耦合来的信号准确度会受到安装位置、环境条件(比如温度、湿度)变化等影响,最终反映为互感器误差较大,尤其是对电费计量用的互感器,难以满足要求。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的不足,发明一种数字输出的高压互感器,它可同时将一次电压和一次电流转换为数字信号,能直接与数字式测量仪表和继电保护装置对接,并满足电费计量用的互感器的要求。
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