[实用新型]一种交变电流传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交变电流传感器，在供电和变电设备的电流测量和控制、高压和超高压交流输送方面具有特殊用途，也可广泛用于工业产品和设备的电流测量、控制、校准以及过流保护和监控，包括铁路机动车辆瞬时电流检测以及金属冶炼和化工等行业大电流的测量、控制与保护。

背景技术

电流传感和测量是工程技术以及科学研究中广泛涉及的一个研究课题，如供电和变电设备的电流测量和控制，工业产品和设备的电流测量、控制、校准以及过流保护和监控。目前传统的电流传感器有电阻法、基于霍尔效应的电流传感器和基于法拉第效应的光纤电流传感器。电阻法使用简单，是将一电阻串联在电路内， 根据欧姆定律(Ohm’s law)，串联电阻两断的电动势之差正比于通过的电流。采用电阻法需要通电导体与电阻串联，在大电流的情况下由于电阻发热而产生大的功耗。基于霍尔效应的电流传感器的结构简单、但温度特性不佳，受温度漂移的影响大、大电流导致铁芯磁饱和。基于霍尔效应的电流传感器为有源传感器，工作时需要供电。本技术发明人已获授权的一种基于通电导体受压形变的压电式电流传感器（专利号：2001120038603.2），采用压电器件测量导体形变和通电导体电流，具有结构简单、高绝缘隔离、受电磁干扰小、温度特性好的特点，为一种无源电流传感器。本技术发明人已获授权的另外一种电流传感器（专利号：2001320706404.3）是基于电流在导体内部产生垂直于电流方向的磁场。导体内运动的栽流子受到由于磁场而引起的洛伦兹(Lorentz) 力的作用，在导体内栽流的电子向导体表面移动，因而形成径向电场。在垂直电流方向的平面内，通电导体中心沿径向至导体表面间电动势之差正比于通过导体电流的平方。这种新型电流传感器的测量范围广、响应时间短，可以检测传统电流传感器所不能检测的大的直流和交变电流。但这两种电流传感器的信号放大与传输均需外部供电。对于高压和超高压交变输电系统，外部为传感器供电成为高压绝缘的一个技术瓶颈。基于法拉第效应的光纤电流传感器能够克服高压绝缘的技术问题，而且受电磁干扰小。但光纤电流传感器受温度漂移的影响大，精度较低，且结构复杂，成本较高，目前市场还少见成熟的光纤电流传感器。

本实用新型提供一种交变电流传感器能够克服传统电流传感器需外部供电的局限，这一电流传感器能够在位获取电能，信号通过光纤传输，实现信号传输的高绝缘隔离，具有结构简单、无磁饱和的特点，能够在大的范围内测量交变和瞬变电流。

发明内容

本实用新型提供一种交变电流传感器，通过一变压器在位获取电能。本实用新型是基于通电导体产生垂直于电流方向的磁场。导体内运动的栽流子受到由于磁场而引起的洛伦兹力的作用，在导体内栽流的电子向导体表面移动，因而形成径向电场。在垂直电流方向的平面内，通电导体中心沿径向至导体表面间电动势之差正比于通过导体电流的平方。采用电极测量通电导体中径向电动势差。两个电极之间的电压信号经由数据处理系统放大并转换成数字信号。电脉冲数字信号经由光电信号通信转换模块转换成光脉冲数字信号并由光纤引出。通电导体穿过变压器中的铁磁体环。变压器中的次级绕组环绕于铁磁体环外部，次级绕组两端的感应电动势为数据处理系统和光电信号通信转换模块供电。

本实用新型提供一交变电流传感器能够在位获取电能，信号通过光纤传输，可实现信号传输的高绝缘隔离，具有结构简单、无磁饱和的特点。本实用新型通过测量固定在通电导体不同部位的两电极间的电动势之差来确定通过导体的电流，能够在大的范围内测量交变和瞬变电流。这种新型电流传感器的测量范围广、响应时间短，能为高压和超高压输电系统的电流测量和控制提供一种可靠技术手段。

本实用新型的目的是通过如下途径实现的：

一种交变电流传感器，其特征在于：电流传感器由通电导体1、变压器2、电极3、数据处理系统4、光电信号通信转换模块5、光纤6组成；通电导体1穿过变压器2中的铁磁体环；两个电极3与通电导体1的接触点分布并固定在离导体1的轴线不同距离的位置上；两个电极3之间的电压信号经由数据处理系统4放大并转换成数字信号；电脉冲数字信号经由光电信号通信转换模块5转换成光脉冲数字信号并由光纤6引出；变压器2中的次级绕组环绕于铁磁体环外部；次级绕组两端的感应电动势为数据处理系统4和光电信号通信转换模块5供电。