[发明专利]一种有源微弱工频电流感应线圈

说明书

技术领域

本发明涉及雷电科学与技术领域，特别是一种有源微弱工频电流感应线圈。

背景技术

雷电流是一种典型的瞬态电流脉冲，雷击发生在输电线路上常造成输电线路的开路、短路以及绝缘性能的变化等现象。根据建筑物防雷设计规范GB50057-2010的设计要求，在输电线路中安装电涌保护器用于释放和抑制雷电波的能量。电涌保护器在释放和抑制雷电波能量的同时，自身将雷电波的一定能量转换成热能，使其自身的性能发生劣变现象。劣变的出现常常表现为器件的开路、短路以及器件的工频漏电流变大。前两种现象比较容易检测，现象比较明显。但是，器件的工频漏电流变大现象不容易检测，都是它却会对输电线路造成一定的影响，由于漏电流大导致输电线漏电流保护装置跳闸，使输电线路不能正常工作。漏电流变大还会导致器件发热，引起火灾等事故。

因此，根据建筑物防雷装置检测要求，应对安装在输电线路的电涌保护器件进行定期检测。目前，在检测的项目中，电涌保护器件的工频漏电流检测常用常规的方法将交流电流表串联在电涌保护器件线路中进行测量。但是，这种检测方法操作不方便，检测也不安全。

如何克服现有技术的不足已成为现有雷电科学与技术领域亟待解决的重点难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种有源微弱工频电流感应线圈，本发明用于检测安装在输电线路中电涌保护器件的漏电流，实现对防雷装置中电涌保护器的定期性能检测。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种有源微弱工频电流感应线圈，包括柔性感应线圈、取样及积分电路、有源差分放大电路和电压跟随器；其中，

柔性感应线圈，用于将耦合到的磁场转换为交流电流信号并输出至取样及积分电路；

取样及积分电路，用于对接收的交流电流信号进行取样，并获得工频电压信号输出至有源差分放大电路；

有源差分放大电路，用于将接收的工频电压信号进行放大后输出至电压跟随器；

电压跟随器，用于隔离、缓冲放大后的工频电压信号，输出电压信号。

作为本发明的一种有源微弱工频电流感应线圈进一步的优化方案，所述柔性感应线圈包括柔性骨架、穿插在柔性骨架中的铜柱和在柔性骨架上密绕两层的导线；柔性感应线圈有两个输出端：第一输出端和第二输出端。

作为本发明的一种有源微弱工频电流感应线圈进一步的优化方案，所述柔性骨架是绝缘硅橡胶管，所述导线为柔软的高温导线。

作为本发明的一种有源微弱工频电流感应线圈进一步的优化方案，所述取样及积分电路包括第一电阻、第二电阻和电容；其中，

第一电阻的一端与第二电阻的一端、第一输出端分别连接，第二电阻的另一端与电容的一端连接，第一电阻的另一端与第二输出端、电容的另一端分别连接。

作为本发明的一种有源微弱工频电流感应线圈进一步的优化方案，所述有源差分放大电路包括第三至十电阻，电压跟随器包括第一电压跟随器、第二电压跟随器和第三电压跟随器；其中，

第三电阻的一端与电容的一端连接，第三电阻的另一端与第五电阻的一端、第一电压跟随器的负输入端分别连接，第一电压跟随器的正输入端接地，第一电压跟随器的输出端与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端与第九电阻的一端、第三电压跟随器的负输入端分别连接，第九电阻的另一端与第三电压跟随器的输出端连接；第四电阻的一端与电容的另一端连接，第四电阻的另一端与第六电阻的一端、第二电压跟随器的负输入端连接，第二电压跟随器的正输入端接地，第六电阻的另一端与第二电压跟随器的输出端、第八电阻的一端分别连接，第八电阻的另一端与第三电压跟随器的正输入端、第十电阻的一端分别连接，第十电阻的另一端接地。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明的有源微弱工频电流感应线圈的测量范围大，测量工频电流从1μA～10mA，满足电涌保护器工频漏电流的检测要求；

(2)该感应线圈采用有源放大电路，检测灵敏度高，显示负载对测量精度的影响小；

(3)该感应的骨架采用柔性硅橡胶材料，具有防潮湿、防水、绝缘性能好，使用安全；

(4)该感应线圈测量时，与带电体之间是非接触的，操作方便，安全可靠；

(5)该感应线圈测量精度高，误差范围小，测量平均误差为±1.03％；