专利名称：新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种智能电流互感器，尤其涉及ー种新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器。
背景技术：
在国内电カ设备中，电流互感器被恶意替换，电流互感器因设备过流或老化引起的精度不准确，直接造成供电企业的经济损失。且电流互感器没有自身标识，不方便管理。目前常规防范措施是定期安排计量工作人员或片区外协电エ对设备进行查看核对，这种方法耗时长，工作量大，需要频繁的开启设备和爬杆来解决电流互感器被恶意替换。且到目前为止仅仅依靠拆卸电流互感器返回检测，未能找到彻底解决电流互感器在使用过程中的精度检测问题。
发明内容本实用新型的目的在于，针对上述电流互感器使用过程中发现的问题，提供ー种新型的能在线精度监测、身份识别的智能电流互感器。本实用新型的目的是这样实现的，所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，包括电流互感器的次级绕组鉄心、供电和初级检测绕组铁心和电流互感器外売，其结构特点为还包括智能电流互感器控制板、供电和初级检测绕组、检测精度绕组磁环和次级检测绕组，所述的次级绕组铁心、供电和初级检测绕组铁心、智能电流互感器控制板、供电和初级检测绕组、检测精度绕组磁环和次级检测绕组灌胶集成在电流互感器壳体内部。本实用新型的目的还可以通过以下技术方案实现的，所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特点为所述智能电流互感器控制板通过灌胶胶合在固定卡槽内，固定卡槽通过灌胶胶合在电流互感器外壳内。所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特点为智能电流互感器控制板的供电引脚经引线与电流互感器的供电端子焊接；经过电源供给整个智能电流互感器控制板使用，同时部分整流给超级电容储能。智能电流互感器控制板的工作天线内置于电流互感器外壳内。所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特点为所述供电和初级检测绕组与智能电流互感器控制板电连接，次级检测绕组通过检测精度绕组磁环与智能电流互感器控制板连接。所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特点为所述的智能电流互感器控制板的电路包括有主控MCU、电流监测�？�、内存、超级电容、温度监测�？椤⑽尴咄ㄑ赌？榧肮ぷ鞯缭矗坏缌骷嗖饽？�、内存、超级电容、温度监测�？�、无线通讯模块分别与主控MCU连接，超级电容与工作电源连接。当电源断电后，超级电容给整个智能电流互感器控制板供电。所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特点为所述次级检测绕组通过检测精度绕组磁环与智能电流互感器控制板的电流监测�？榱樱还┑绾统跫都觳馊谱橛胫悄艿缌骰ジ衅骺刂瓢宓牡缌骷嗖饽？榱�。所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特点为电流监测�？榘ǖ缒芗屏啃酒托藕糯淼缏罚渭都觳馊谱橥ü觳饩热谱榇呕肪燃觳夂蠊┲悄艿缌骰ジ衅骺刂瓢宓牡缌骷嗖饽？椴杉缌餍畔ⅲ骺豈CU通过智能电流互感器控制板的电流监测�？榈男藕糯淼缏方杉缌餍畔⒌骼砗笏腿氲缌骷嗖饽？榈牡缒芗屏啃酒约巴ü齋PI通信总线控制电能计量芯片对该信号做精确模拟数字转换获得供电和初级检测绕组的初级电流信息与次级检测绕组的次级电流信息；智能电流互感器控制板的主控MCU把获得供电和初级检测绕组的初级电流信息与次级检测绕组的次级电流信息通过最小二乗法原理进行曲线拟合校准后转换成測量精度存入智能电流互感器控制板的内存当中；智能电流互感器控制板的主控MCU提取智能电流互感器控制板的内存中原先存入的电流互感器自身的精度和刚获得的通过最小二乗法原理进行曲线拟合校准后转换成的測量精度进行比对。本实用新型的特点为将智能电流互感器控制板、初级测量绕组、次级检测绕组、电源绕组集成灌浇在电流互感器壳体内部实现无缝连接；采用后台主站，手持机与本实用新型的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器连接构成一体化系统，方便使用者进行设置參数、手动控制及获取本实用新型的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器的各种实时与历史运行数据、现场抄读观察各实时数据，也可以很方便地通过无线手持机现场设置參数或通过无线手持机控制智能电流互感器的运行状态；通过无线手持机与 电脑串ロ连接，将历史数据上传到主站系统里进行决策分析。本实用新型的优点如下本实用新型采集电流互感器的一次侧电流、二次侧电流，自动跟踪输入电流变化，从而判断过流、短路等故障象限。再通过最小二乗法原理进行曲线拟合校准得到实时精度后再与互感器的本身精度对比，判断精度问题。内部温度传感器埋在铁芯内部，可以检测内部温度，从而判断过温等故障象限。本实用新型由于把智能电流互感器控制板通过有氧树脂胶与电流互感器集成灌浇在电流互感器外壳内部，二者之间进行无缝的胶结。这样避免智能电流互感器控制板遭受人为的恶意破坏，并且使外观造型无任何变化，从而可以便于统ー应用。本实用新型还可利用电源绕组引出供电端子经引线拉到智能电流互感器控制板供电引脚处，从而达到通过电流互感器供电给智能电流互感器控制板的电路板工作。本实用新型采用后台主站，手持机与新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器连接构成一体化系统，方便使用者进行设置參数、手动控制及获取新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器的各种实时与历史运行数据、现场抄读观察各实时数据，也可以很方便地通过无线手持机现场设置參数或通过无线手持机控制智能电流互感器的运行状态；通过无线手持机与电脑串ロ连接，将历史数据上传到后台主站里进行决策分析。
图1-1是本实用新型实施例的智能电流互感器的总体局部剖视结构示意图。图1-2为图1-1的右视图。图1-3为图1-1的俯视图。图2是本实用新型实施例的智能电流互感器的原理框图。图3为本实用新型实施例的智能电流互感器控制板的内部结构原理框图。[0017]图4为发明实施例的智能电流互感器的系统原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的智能电流互感器总体局部剖视示意图和工作原理及工作过程进行详细说明如图I所示，本实用新型所述实施例的总体局部剖视示意图。图中次级绕组铁心1，供电和初级检测绕组铁心2，电流互感器外壳3，智能电流互感器控制板4，卡槽5，精度检测绕组6，供电和初级检测绕组7，检测精度绕组磁环8，次级检测绕组9，天线10。其中次级绕组铁心1，供电和初级检测绕组铁心2，电流互感器外壳3为现有电流互感器的组成部件，现有的电流互感器还包括电流互感器的供电端子。结合图I、图3所示，本实用新型所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流 互感器，将现有的电流互感器的次级绕组鉄心I、供电和初级检测绕组铁心2与本实用新型的智能电流互感器控制板4、供电和初级检测绕组7、检测精度绕组磁环8、次级检测绕组9集成灌浇在电流互感器壳体内部实现无缝连接，所述的无缝连接指的是因浇灌胶而使得上述的供电和初级检测绕组铁心2、智能电流互感器控制板4、供电和初级检测绕组7、检测精度绕组磁环8、次级检测绕组9之间无缝隙；在电流互感器外壳3内通过灌胶使电流互感器外壳3与固定卡槽5以及固定卡槽5内的智能电流互感器控制板4胶结在一起。电流互感器的供电端子经引线与智能电流互感器控制板4的供电引脚焊接。智能电流互感器控制板4的工作天线10内置于电流互感器外壳3内。所述的智能电流互感器控制板4的电路包括主控MCU、电流监测模块、内存、超级电容、温度监测�？椤⑽尴咄ㄑ赌？榧暗缭�。供电和初级检测绕组7、次级检测绕组9与智能电流互感器控制板4电连接，实现无缝连接。其中次级检测绕组9通过检测精度绕组磁环8精度检测后供智能电流互感器控制板4的电流监测模块采集电流信息。供电和初级检测绕组7直接和智能电流互感器控制板4的电流监测�？榱樱渭都觳馊谱�9串联检测精度绕组磁环8后再与智能电流互感器控制板4的电流监测�？榱樱缌骷嗖饽？榘ǖ缒芗屏啃酒托藕糯淼缏罚ü悄艿缌骰ジ衅骺刂瓢�4的电流监测�？榈男藕糯淼缏返骼砗笏腿氲缌骷嗖饽？榈牡缒芗屏啃酒恢悄艿缌骰ジ衅骺刂瓢�4的主控MCU通过SPI通信总线控制电能计量芯片对该信号做精确模拟数字转换，以获得该供电和初级检测绕组7与次级检测绕组9的电流信息；智能电流互感器控制板4的主控MCU把获得供电和初级检测绕组7与次级检测绕组9的电流信息通过最小ニ乘法原理进行曲线拟合校准后转换成測量精度存入智能电流互感器控制板的内存当中；然后智能电流互感器控制板4的主控MCU提取智能电流互感器控制板的内存中原先存入的互感器自身的精度和刚获得的校准后的測量精度进行比对，再经由无线通讯�？榇涓殖只Ｋ龅闹悄艿缌骰ジ衅骺刂瓢�4，其温度測量�？槭俏露却衅髀裨诠┑绾统跫都觳馊谱樘�2内部，可以检测内部温度；所述的智能电流互感器控制板4，其特点为电流互感器的供电端子(即电源绕组)的供电端子经引线与智能电流互感器控制板的供电引脚焊接，经过电源供给整个智能电流互感器控制板4使用，同时部分整流给超级电容储能。当电源断电后，超级电容给整个智能电流互感器控制板供电。如图2所示，本实用新型的原理框图。具体各部件�？榧肮δ苋缦翴)主控MCU :采用现有市售产品，完成传输与控制、对采集的供电和初级检测绕组7的电流和次级检测绕组9的电流进行精度校准分析及计算，这些校准分析及计算程序为一般技术人员能实现的。2)电流监测�？樗ǖ缒芗屏啃酒托藕糯淼缏罚缒芗屏啃酒捎酶呔華D芯片，高精度AD芯片作为电流计量使用，信号处理电路的作用是将输入的初级测量绕组电流和次级绕组电流调理成当输入到高精度AD芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，此部分采用了专业的高精度AD芯片，通过信号处理电路将输入的初级测量绕组电流和次级绕组电流调理后送入高精度AD芯片内做精确模拟数字转换及计算，再将结果定时传送给主控MCU。高精度AD芯片和信号处理电路为现有技术。3)供电和初级检测绕组此模块用实心线圈做为測量线圈，线圈可以在测量和电源供电质检切換，内部控制在测量的时候电源绕组临时切换成測量电路，内部加较大电容保证测量准确。所述的实心线圈做为测量线圈为一般技术人员能实现的技木。4)次级检测绕组此模块用空心线圈做为测量线圈(无铁心)，特点为温度特性好、受铁心变化影响小以及測量精度高，所述的空心线圈做为测量线圈为一般技术人员能 实现的技术。5)检测精度绕组磁环此�？槭鞘亲鼍燃觳獾拇判�。6)温度測量�？椴捎肞tlOO钼电阻，外接直接贴近绕组和铁芯可以快速响应温度变化，所述的Ptioo钼电阻为现有市售产品。7)内存此�？槎愿髦质凳庇肜吩诵惺萁写娲⒓安檠梢圆捎酶骼啻娲⒔橹剩钟屑寄尽�8)无线通讯�？榇四？榘珿PRS通讯和433无线通讯。通过GPRS通讯和后台主站进行交互，后台主站可以为エ控计算机或计算机，还有一般技术人员能实现的软件系统，如决策分析系统，可以实现了电流互感器信息台帐管理，身份台帐唯一识别；可通过无线通讯查询互感器是否被替换；可实时对智能电流互感器进行过温、过流、自身故障等现象告警，帮助巡检人员快速查找到故障点，提高配调和抢修效率，提高供电可靠性；可实时进行在线精度监测，以便提高现代化管理水平和供电企业的各项经济技术指标。通过433无线通讯和智能CT监控器、无线手持机对接交互。从而实现远程或本地�？亍⒁５�、遥测等功倉^:。9)工作电源供电绕组给超级电容充电作为电源输入，经过电源�？樽怀啥嗦分绷鞯缪构└鞯缏纺？槭褂谩Ｆ渲兄骺豈CU、内存、无线通讯�？�、測量温度等�？楣ぷ鞯缪刮�3V，超级电容工作电压5V以下。10)超级电容采用现有市售产品松下品牌EECS0HD224V (O. 22F/5. 5V)的超级电容，工作电压是4. 7V。它是完成电能储能并在电源断电后，给整个智能电流互感器控制板供电。结合如图3、如图4所述，所述的智能电流互感器控制板的电路，包括主控MCU、电流监测模块，供电和初级检测绕组7、次级检测绕组9接入电流监测�？椴杉螅ü湫藕糯淼缏返骼砗笏腿敫呔華D芯片(即电能计量芯片)，主控MCU通过SPI通信总线控制高精度AD芯片(即电能计量芯片)对该信号做精确模拟数字转换及计算，精确模拟数字转换及计算为一般技术人员能实现的，以便获得初级检测绕组、次级检测绕组的电流信息。再通过SPI通信总线将该初级检测绕组与次级检测绕组的电流信息传送给主控MCU中，主控MCU把获得供电和初级检测绕组7与次级检测绕组9的电流信息通过最小二乗法原理进行曲线拟合校准，最小二乗法原理算法为一般技术人员能实现的技木。主控MCU把校准后的数据转换成測量精度存入内存当中与原先存入的互感器自身的精度进行比对，再经由无线通讯�？榇涓殖只�。主控MCU是通过I/O控制线与无线通讯�？榧拔露葴y量�？榻辛印Ｒ部梢酝ü殖只猩柚脜⑹�、手动控制及获取新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器的各种实时与历史运行数据、现场抄读观察各实时数据。手持机也可以与电脑串ロ连接，将历史数据上传到后台主站的系统里进行决策分析。所述的最小二乗法原理是ー种数学优化技木。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乗法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。在校准过程中，随机选定几组，并分析它们的测量值与标准值，寻找它们测量值与标准值之间的关系。在我们研究两个变量(t，y)之间的相互关系时，通�？梢缘玫揭幌盗谐啥缘氖軨t1, Y1,... tn, yn);将这些数据描绘在t-y直角坐标系中，若发现这些点在一条直线附近，得 出测量值(t)与标准值(y)基本呈线性关系。最简单的线性式是y=XQ+Xlt，其中Xq、Xi是该直线的任意点实数。若含有更多测量值变量ti，...，tn，组成最简单的线性方程组的形式为Y1=Xc^X1 hy2=x0+x1 t2···Yi=Xc^X1···yn=x0+x! tn可表示为数据矩阵
/I I、
I I1 へ>! ° -；
I .、ズI J
Vηノ \yη J将记作数据矩阵A，参数Xc)、Xl记做参数矢量X，观测值Ji记作b，则线性方程组又可写成null Ax—b\、
.t'し写成行列式，为卩へ卜1,11mm : : 0 — : = mm Av-hi
V1U-、·丨1 1 112
U iHj V-vW JI 2直接给出该式的參数解 ，厂"ィタX, =..............^..........................:.........；...............1.......................................Ff................^ — -し/,- .W X^y-Xxt其中/ = 1Σり，为t值的算术平均值，其中，为Y值的算术平均值；也可
",し I
解得如下形式γ> = ^ Α β ^ (公式トじ
ノ、Iyt" I .J-这样我们就可以得到最小二乗法的分段曲线。电能计量芯片的测量值序列表示为，t1 t2,——，ti;——，tn互感器自身的标准值序列表示为，Y1, y2,.... ,yi；......,Yn根据电能计量芯片的实测测量值tflOxOOSEBSOD，0x00191500，0x000C8AE9，0x00064557};互感器自身的标准值yi= {5，2，1，O. 5}；求得测量平均值= -1T, Ii —醫579ユト求得互感器自身的标准平均值—フ=2.125;求得(へ—/| - {236.ι{Κ)1.75, -102803.25. -9245Κ6.25, -1335Λ12.25};求得
(tf -/F ={5583777270503.0625, 10568508210.5625, 854859733689.0625, 1783860082350.0625};求得少{2.875, -0.125. -1.125, -1.625}求得
J4 (, t)( ,· ,·) -6793630.03125 ^ 12850.40625 11040159.53125 12303931.1.1125 10017009.875求得4(r, ^ r): -8233065594752,75；求得X1=I.216680440562046103669961820477e-6 ；求得xq=2.125-Xl X 1746579. 25-2. 8811366528062213304163937353302e-5 ；因此得到的直线任意值Xtl，X1 ;根据电能计量芯片的测量值、={0χ003ΕΒ500，0x00191500，0x000C8AE9，0x00064557}；代入公式1-1中得到实际采集的电流值Ii= {5.0000180102388859265528012042203,I.999921296498789833892890997479，I. 000073994012389900680678762762,0. 49998669924993433887362903553862}；从上可知，本实用新型根据把电能计量芯片的测量值、，互感器自身的标准值yi代入公式1-1中，可以得到对应的直线系数，并可得到最小误差的电流测量精度值。本实用新型所述的在线精度检测是这样实现的，所述的智能电流互感器控制板，包括主控MCU，主控MCU把获得供电和初级检测绕组7与次级检测绕组9的电流信息初级电流信息={0x3EB4FE}、= {0x42E330}和次级电流信息={0x3AFlD2}、= {0x21DC79}通过最小ニ乘法原理进行曲线拟合校准后得到初级电流=149. 99999280096832487583738464379,=160
00001100999183800651116784247,次级电流=4. 7000004304420126639871363287944、=2.699942038017484745777714540776。主控MCU把校准后的数据，转换成测量精度160/2. 7，把校准后的数据，转换成測量精度150/4. 7。再与原先存入的互感器自身的精度150/5进行比对，当采集的精度为150/4. 7时表示该互感器精度处于正常使用状态。当采集的精度为 160/2. 7时表示该互感器精度出现问题；由无线通讯�？榇涓殖只婢�。
权利要求1.ー种新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，包括电流互感器的次级绕组铁心(I )、供电和初级检测绕组铁心(2)和电流互感器外壳(3)，其特征在于还包括智能电流互感器控制板(4)、供电和初级检测绕组(7)、检测精度绕组磁环(8)和次级检测绕组(9)，所述的次级绕组鉄心(I)、供电和初级检测绕组铁心(2)、智能电流互感器控制板(4)、供电和初级检测绕组(7 )、检测精度绕组磁环(8 )和次级检测绕组(9 )灌胶集成在电流互感器壳体(3)内部。
2.根据权利要求I所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特征在于所述智能电流互感器控制板(4)通过灌胶胶合在固定卡槽(5)内，固定卡槽(5)通过灌胶胶合在电流互感器外壳(3)内。
3.根据权利要求I或2所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特征在于智能电流互感器控制板(4)的供电引脚经引线与电流互感器的供电端子焊接；智能电流互感器控制板(4)的工作天线(10)内置于电流互感器外壳(3)内。
4.根据权利要求I或2所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特征在于所述供电和初级检测绕组(7)与智能电流互感器控制板(4)电连接，次级检测绕组(9)通过检测精度绕组磁环(8)与智能电流互感器控制板(4)连接。
5.根据权利要求I或2所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特征在于所述的智能电流互感器控制板(4)的电路包括有主控MCU、电流监测�？�、内存、超级电容、温度监测模块、无线通讯模块及工作电源；电流监测�？�、内存、超级电容、温度监测�？�、无线通讯模块分别与主控MCU连接，超级电容与工作电源连接。
6.根据权利要求5所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特征在于所述次级检测绕组(9)通过检测精度绕组磁环(8)与智能电流互感器控制板(4)的电流监测�？榱樱还┑绾统跫都觳馊谱�(7)与智能电流互感器控制板(4)的电流监测�？榱�。
7.根据权利要求6所述的新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，其特征在于电流监测�？榘ǖ缒芗屏啃酒托藕糯淼缏罚渭都觳馊谱�(9)通过检测精度绕组磁环(8)精度检测后供智能电流互感器控制板(4)的电流监测�？椴杉缌餍畔ⅲ骺豈CU通过智能电流互感器控制板(4)的电流监测�？榈男藕糯淼缏方杉缌餍畔⒌骼砗笏腿氲缌骷嗖饽？榈牡缒芗屏啃酒约巴ü齋PI通信总线控制电能计量芯片对该信号做精确模拟数字转换获得供电和初级检测绕组(7)的初级电流信息与次级检测绕组(9)的次级电流信息；智能电流互感器控制板(4)的主控MCU把获得供电和初级检测绕组(7)的初级电流信息与次级检测绕组(9)的次级电流信息通过最小二乗法原理进行曲线拟合校准后转换成测量精度存入智能电流互感器控制板的内存当中；智能电流互感器控制板的主控MCU提取智能电流互感器控制板的内存中原先存入的电流互感器自身的精度和刚获得的通过最小二乗法原理进行曲线拟合校准后转换成的測量精度进行比对。
专利摘要本实用新型公开一种新型在线精度监测、身份识别的智能电流互感器，包括电流互感器的次级绕组铁心、供电和初级检测绕组铁心和电流互感器外壳，其结构特点为还包括智能电流互感器控制板、供电和初级检测绕组、检测精度绕组磁环和次级检测绕组，所述的次级绕组铁心、供电和初级检测绕组铁心、智能电流互感器控制板、供电和初级检测绕组、检测精度绕组磁环和次级检测绕组灌胶集成在电流互感器壳体内部。本实用新型具有在线精度监测、身份识别等优点，并且能避免智能电流互感器控制板遭受人为的恶意破坏，并且使外观造型无任何变化，从而可以便于统一应用。
文档编号G01R35/02GK202631721SQ20122018189
公开日2012年12月26日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者刘松喜, 谢章宏, 林景灿, 陈思培 申请人:福建阳谷智能技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
