一种小电流同步信号传感器装置的制作方法

本发明涉及一种电变量的测量系统，尤其是涉及一种获取局部放电测试仪现场参考信号的小电流同步信号传感器装置。

背景技术：

10kv电缆在配网建设改造中得到越来越广泛的应用，将逐步取代架空线输送电能，线缆质量及运行环境等因素影响，电缆故障越来越频繁；经常出现10kv电缆以及开关柜击穿而导致的停电事故，给运行维护造成很大压力。为发现10kv配网电缆的绝缘缺陷、保证社会产业进行，相比耗费大量人力物力的停电振荡波试验，推选优质安全的带电下局部放电测试方法。主网110kv及以上电缆具备完备的接地系统，而且有专门的接地箱，可以很方便地从接地线上取信号，而配网电缆大都在环网柜内部接地，导致运行期间无法卡接在电缆接地线上获取局放脉冲电流信号。通过理论结合试验室数据以及现场实测，发现通过大口径的高频ct可以很好的耦合到电缆本体以及附件的局部放电脉冲信号。

主网110kv及以上电缆是单芯结构，可以方便的用柔性电流钳来获取同步参考相位信息，而配网电缆属于三相共铠结构，理论上三相电流矢量和为0，很难从现场取得同步信号。有厂家提出设备内置固定的50hz同步源、或者外接函数信号发生器来调节固定50hz的信号源，来替代现场同步信号的方式。该方案忽略了电网频率不是固定的50hz、而是允许±0.2hz的偏差的客观事实，从而引入了累积误差，导致最终的同步参考信号变得没有实际意义。现场实际测试结果也表明，以固定50hz的信号源替代现场同步信号的局部放电测试方法，其prpd图谱表现为白噪特性。电流钳只能耦合出由于三相不平衡、相位偏差引起的微弱的工频电流信号，而且该信号会产生畸变；必须采用高精度的检波、低通滤波以及放大电路来解决该问题。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种小电流同步信号传感器装置，解决现场同步参考信号获取难的问题、推进10kv电缆的带电局部放电测试。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：

一种小电流同步信号传感器装置，包括ma级开口电流钳和有源检波放大器，所述ma级开口电流钳内设置有单匝穿心式零磁通电流互感器，所述单匝穿心式零磁通电流互感器输出电流信号至有源检波放大器；所述有源检波放大器包括依次相连的检波电路、低通滤波电路、放大电路和信号输出电路。

进一步，所述单匝穿心式零磁通电流互感器采用无源单匝穿心式零磁通电流互感器；所述无源单匝穿心式零磁通电流互感器包括主互感器、及与主互感器叠加以提供零磁通补偿的辅助互感器。

进一步，所述主互感器包括匝数为500匝的次级线圈。

进一步，所述ma级开口电流钳的钳口为环状。

进一步，所述有低通滤波电路为rc二阶低通滤波电路；所述放大电路包括运算放大器及其外围电路。

进一步，所述ma级开口电流钳和有源检波放大器通过两端可拔插线缆信号连接。

进一步，所述有源检波放大器设置有将现场参考信号输出至局部放电测试仪的线缆插头。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种小电流同步信号传感器装置，通过ma级开口电流钳的次级线圈感应被测电缆的的小电流；通过ma级开口电流钳内部叠加的辅助互感器来抑制感应电流的误差；通过有源检波放大器得到真确的局部放电测试仪现场同步参考信号。保证在大于5ma的电流情况下，稳定输出标准的正弦波或方波信号，方便现场带电检测10kv电缆的局部放电信号、精确了解高压线缆的绝缘情况。

附图说明

图1是本发明的无源单匝穿心式零磁通电流互感器电路原理图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的电路框图；

图4是本发明的有源检波放大器的电路原理图；

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图2和图3所示，本发明的一种小电流同步信号传感器装置，包括ma级开口电流钳1和有源检波放大器2。

所述ma级开口电流钳1的钳口为环状，内设置有单匝穿心式零磁通电流互感器。本发明的单匝穿心式零磁通电流互感器采用无源单匝穿心式零磁通电流互感器；所述无源单匝穿心式零磁通电流互感器包括主互感器、及与主互感器叠加以提供零磁通补偿的辅助互感器。无源单匝穿心式零磁通电流互感器的原理如图1所示，包括主感应铁心10、辅助感应铁心11、单匝初级线圈3、次级线圈4、辅助线圈5，次级线圈4同时绕组在主感应铁心和辅助感应铁心上，但比辅助线圈5少绕制nb匝；辅助线圈5只绕组在辅助感应铁心上。

所述有源检波放大器2包括依次相连的检波电路6、低通滤波电路7、放大电路8和信号输出电路9。所述ma级开口电流钳1和有源检波放大器2通过两端可拔插线缆信号连接，保证灵活使用，可根据需要决选线缆长度。有源检波放大器2设置有将现场参考信号输出至局部放电测试仪的线缆插头，使用时灵活选用拆装、便于分块携带存放。

如图4所示，有源检波放大器2包括依次相连的检波电路6、低通滤波电路7、放大电路8和信号输出电路9。r1上端连接信号输入端、下端接地，形成简单的调幅检波电路；r2前后分别连接有源检波放大器2的信号输入端和运算放大器输入端，c3上端连接运算放大器输入端、下端接地，形成rc二阶低通滤波；运算放大器、r3、r4、r5、r6及其连接关系组成信号放大电路，通过调节r5实现输入电流低偏置可调，具有较高的开环增益；输出电路中，r7前后分别连接运算放大器输出端和有源检波放大器2的信号输出端，c4上端连接运算放大器输出端、下端接地，c5上端连接有源检波放大器2的信号输出端、下端接地，形成rc三阶低通滤波。

本小电流同步信号传感器装置使用时，次级线圈4通过与初级线圈3互感产生感应电流，并输入有源检波放大器2。叠加在主互感器上的辅助互感器提供反电动势，补偿阻抗产生的压降，抑制交变励磁电流的产生、抑制感应电流误差。感应电流输入有源检波放大器2，检波电路6滤除高幅值电流；经过rc二阶低通滤波电路7，实现中高频率信号去除；放大电路实现信号放大。有源检波放大器2将处理后的真确现场参考同步电流信号输入局部放电测试仪，使局部放电测试仪所获取的局部放电脉冲信号有一个实际的现场参考基准，准确判断出电缆绝缘情况。

以上所述，并非是对本发明的限制，本发明也并不局限于上述实施方式，只要在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，从而达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种小电流同步信号传感器装置，包括mA级开口电流钳和有源检波放大器，所述mA级开口电流钳内设置有单匝穿心式零磁通电流互感器，所述单匝穿心式零磁通电流互感器输出电流信号至有源检波放大器；所述有源检波放大器包括依次相连的检波电路、低通滤波电路、放大电路和信号输出电路。通过单匝穿心式零磁通电流互感器感应出小电流并对感应电流的误差抑制、有源检波放大器的信号处理，解决现场同步参考信号获取难的问题、推进10KV电缆的带电局部放电测试。

技术研发人员：龚鹏
受保护的技术使用者：珠海市脉迅科技有限公司
技术研发日：2017.06.13
技术公布日：2017.09.15