专利名称：一种基于电力线本征电阻的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器的制作方法
—种基于电力线本征电阻的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器
技术领域：
本发明专利涉及一种用于智能电网中实时测量各处电流数据的电流传感器，特别涉及一种基于电力线本征电阻、采用高速模数转换技术和脉冲变压器的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器。
背景技术：
配网自动化是智能电网的主要组成部分配网自动化中关键技术之一是如何获得输电网中各处电流的实时数据。本发明是针对配网自动化实时电流测量需要的一种基于电力线本征电阻的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器，具有实时、精确、线性动态范围大、温度特性好、安全、稳定、体积小、价格低等特点，彻底摆脱目前行业上使用电流互感器的方式来测量电流带来的诸多弊端。 目前电力行业上的输电和配电网中的电流测量是依靠电流互感器(或CT变压器current transformer)。电流通过电流互感器将电流的自身信息稱合到互感器的另一端或次端。这样做的好处是将一次设备同二次设备安全的隔离开来。原来的强电流按比例被互感器变成较弱电流。其弱电流再由二次设备中的电流测量电路通过模型计算给出原强电流数值。目前电流互感器存在于非线性、频率响应范围窄、电流测量范围窄、温度稳定性不好和电流互感器本身非常昂贵等问题。非线性造成了测量精度只能在比较有限的范围内有用，当输电或配电网中的电流发生瞬间超值时，电流互感器就不能精确的测量电流值。频率响应范围窄意味着当网络上的电流发生畸变时，例如太阳能或风力电源并网时产生高频畸变，或客户端负载给配电网造成的电流畸变，电流互感器就不能过真实地测量出这些畸变，其直接后果就是存在造成大面积的停电的风险。电流测量范围窄是由于电流互感器的原理机制所决定，是电流互感器固有的缺陷。目前美国已有用串联电阻测量电流的专利发明，和本发明的主要差异是这些发明都需要额外引入电阻，而没有直接使用电力线自身的本征电阻来测量电流。目前也没有发现任何专利涉及到使用脉冲互感器隔离电力线上的一次设备和二次设备。
发明内容本发明专利，提供了一种基于电力线本征电阻、采用高速模数转换技术和脉冲变压器的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器。本发明专利的技术路线是为了克服目前电力行业中大量使用的电流互感器的诸多弊端，采用了下述三种方式来改进电流的测量方法，一是采用电力线自身的电阻为电流传感器件实现被测电流的取样；二是使用脉冲变压器为隔离元件实现一次高压设备和二次低压设备的安全隔离；三是采用高精度模数电路实现传感器的数字化。本发明专利的技术方案是设置一个电流传感器件、一个放大器、一个高精度模数电路和一个脉冲变压器。目前电力行业上的输电和配电网均使用金属导线，金属导线本身的本征电阻是输电线固有的特征值，电流传感器件就是直接利用了输电线本征电阻。当被测电流通过本征电阻时就产生对应被测电流的电压差值。该电压差值线性地代表被测电流，电压差值被放大器进一步放大后送到高精度模数转换器。高精度模数电路将经过放大器放到合适幅度的电压差值转换成数字脉冲量。脉冲变压器再将数字脉冲量以脉冲形式送到下端的二次设备。被测电流值是以脉冲形式通过变压器，变压器自身的弱点例如非线性和频率带宽窄将不会给电流数值脉冲产生任何不良影响。同时一次高压设备和二次设备将被安全地隔离开，从而提供了足够的安全性能。本发明专利的有益效果是提出了一种具有实时、精确、线性动态范围大、温度特性好、安全、稳定、体积小、价格低等特点的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器，彻底摆脱目前行业上使用电流互感器的方式来测量电流带来的诸多弊端。
图I :数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器发明原理(数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器原理图)图2 :数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器应用于架空电力线(脉冲隔离和微欧串联电阻式直接电流传感器应用于架空电力线)图3 :数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器应用于地下埋入式铠甲电缆(脉冲隔离和微欧串联电阻式直接电流传感器应用于地下埋入式铠甲电缆)
具体实施方式下面结合附图对本发明专利作进一步说明。请参考图1，电流传感器件有二个电流取样端点，即图中的A、B 二点。A、B 二个电流取样端点被连接到被测电力线上，两端点的之间的电力线长度可在两米或两米以下，其形成的电力线路自身的本征电阻在微欧姆范围内。当被测电流通过A、B两个电流取样端点时将在其本征电阻上产生对应被测电流的电压差值，这个电压差值线性地代表被测电流，从而实现了对被测试电流的取样。A、B 二个电流取样端点同时接到放大器的差分输入端，电流传感器件上产生的代表被测电流的电压差值，被放大器进一步放大后送到高精度模数转换器。高精度模数电路将经过放大器放到合适幅度的电压差值进行模数转换，形成数字脉冲量，该数字脉冲量被送到脉冲变压器的输入端口。脉冲变压器再将被测电流形成的数字脉冲量以脉冲形式送到下端的二次设备。
权利要求
1.一种基于电力线本征电阻的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器，其包括一个电流传感器件、一个放大器、一个高精度模数电路和一个脉冲变压器。
2.根据权力要求I所述的电流传感器件，其特征在于直接采用电力线自身的本征电阻，实现被测电流的取样。
3.根据权力要求I所述的放大器，其特征在于将被测电流在电流传感器件上形成的电压差值放大到合适的幅度。
4.根据权力要求I所述的高精度模数电路，其特征在于将经过放大器放大的电压差值进行模数转换，产生数字脉冲量。
5.根据权力要求I所述的脉冲变压器，其特征在于将高精度模数电路输出的数字脉冲量以脉冲形式送到下端的二次设备，实现一次高压设备和二次低压设备的安全隔离。
全文摘要
本发明专利提供了一种基于电力线本征电阻、采用高速模数转换技术和脉冲变压器的数字式微欧电阻脉冲隔离电流传感器。在该电流传感器中设置了一个电流传感器件、一个放大器、一个高精度模数电路和一个脉冲变压器。电流传感器件直接采用电力线自身的本征电阻，实现被测电流的取样；放大器将电流传感器件取样的被测电流形成的电压差值放大到合适的幅度；高精度模数电路将经过放大器放大的电压差值进行模数转换，形成数字脉冲量；脉冲变压器再将数字脉冲量以脉冲形式送到下端的二次设备，并实现一次高压设备和二次低压设备的安全隔离。该电流传感器彻底摆脱目前电力行业中使用的电流互感器测量电流带来的诸多弊端，实现了实时、精确、线性动态范围大、温度特性好、安全、稳定、体积小、价格低的电流测量。
文档编号G01R19/25GK102967754SQ20121020332
公开日2013年3月13日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者董浩喆, 谭海庭 申请人:深圳市业通达实业有限公司
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