[发明专利]宽电流检测范围的电子互感器

说明书

技术领域

本发明属于电子互感器技术领域，具体涉及一种电力行业用宽电流检测范围的电子互感器。

背景技术

智能电网要求从发电、输电到配电的整个电网，包括系统和元器件可靠、安全，能够保证供电的连续性、安全性，这对电力行业也提出了更高的要求。包括美国在内的工业化国家正在集合企业和研究机构的力量，加强智能技术攻关和成果推广，积极推动智能设备、智能家电等研发和应用。在国际大电网会议上，国家电网公司提出建设坚强统一智能电网的规划，其中智能化变电站的建设和包括电子互感器在内的电力设备行业关系密切。目前将数字技术、在线监测技术、网络通讯技术等智能技术的集成已经发展到较高水平，其中，罗氏线圈具有线性度好、稳定性高、信号检出电路简单等优点，基于罗氏线圈的电流互感器是目前技术最为成熟的电子式互感器。在电力系统中电子互感器面临着较高的要求，正常工作时电流都长期在额定值以下，但电力系统经常会遇到各种各样的故障，一旦发生电力系统故障，电子互感器要求能及时检测到故障电流并输入到保护系统，使保护系统尽快切除故障线路并恢复电力系统正常运行状态。尽管罗氏线圈具有很大范围的线性电流检测能力，但是电子互感器需要采用模数转换器将罗氏线圈的输出信号转换为数字信号，当被检测电流过大时，将使模数转换器转换结果溢出，如果降低模数转换器前级运算放大器的增益，尽管能够扩大电流检测范围，但是将造成额定电流以下时模数转换器输入信号过小，由于模数转换器的分辨率是固定不变的，因此过小的输入信号必然导致电子互感器的检测精度下降。为了化解上述矛盾，文献（仁稳柱，冯建华，何红，王璐，用于智能型断路器的电子式电流电压组合互感器，高压电器，47（5），2011和苏育均，任晓，方春恩，董恩源，李伟，余建华，侯祥玉，10kV电子式电流互感器研究，变压器，48（12），2011）提出组合式电子互感器的方案，采用两个独立的电流互感器分别用来测量和保护用电流的检测。但这种方法成本高，体积大，对保护用电流互感器来说，受到模数转换器量程的限制，罗氏线圈电流检测的精度依旧受到较大限制。

发明内容

本发明针对现有电子互感器存在的电流检测精度、量程等问题，提供一种电流检测范围宽、精度高、成本低的电子电流互感器。

技术方案：一种宽电流检测范围的电子互感器，包括罗氏线圈、低通滤波器、积分器、运算放大器、模数转换器、微处理器、反馈电阻、电子开关以及固定电阻，所述的罗氏线圈的输出信号经低通滤波器和积分器处理后输入到运算放大器，所述的运算放大器外部设有反馈电阻和固定电阻，n个反馈电阻与固定电阻串联连接，其中n≥1，反馈电阻串联后形成的电阻网络与电子开关连接，电子开关的控制端口与微处理器的输出口连接，运算放大器的输出端与模数转换器输入端连接，模数转换器的输出端与微处理器的数据口连接。

本发明的宽电流检测范围的电子互感器使用反馈电阻和固定电阻串联连接后组成运算放大器的增益调整电阻网络，当被检测电流小于等于额定值时，电子开关与反馈电阻并接的所有接点闭合，全部反馈电阻被切除，此时串接的电阻阻值最小和对应的运算放大器的放大倍数最大，根据运算放大器的参数和输入信号选择固定电阻的阻值，使得额定的检测电流所对应的运算放大器输出信号V_out略小于模数转换器的输入满量程。

本发明的宽电流检测范围的电子互感器给模数转换器的转换结果设置门限上值，该门限上值的取值在额定电流所对应的模数转换器转换结果和模数转换器输出满量程之间，微处理器对模数转换器的转换结果进行检测和分析，若该转换结果超过门限上值，则电子开关的第一级开关接点断开，反馈电阻R_F1和固定电阻串接后给运算放大器提供的增益电阻阻值增大，运算放大器的增益降低；微处理器继续对模数转换器的转换结果进行检测，并依次断开反馈电阻R_F2、R_F3…R_Fn并接的电子开关接点，直至转换结果小于门限上值。

本发明中的宽电流检测范围的电子互感器给模数转换器的转换结果设置门限下值，微处理器对模数转换器的转换结果进行检测和分析，若该转换结果小于门限下值，电子开关的开关接点依序号从大到小的顺序逐级闭合，增益电阻阻值减小，运算放大器的增益增大，微处理器对模数转换器的转换结果进行检测，直至转换结果大于门限下值。

本发明中根据运算放大器型号和接线方式的不同，电子开关采用并接接点闭合的方式逐级切除反馈电阻，当被检测电流超过额定值时，通过减小与固定电阻串接的反馈电阻值而使运算放大器的增益减小，扩大电流的检测范围。