基于双霍尔元件对特高压直流避雷器泄露电流的采集单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及特高压直流线路避雷器状态检测技术，尤其是指一种专用于基于双霍尔元件对特高压直流避雷器泄露电流的采集单元。
【背景技术】
[0002]随着我国经济快速发展，电力需求增长迅猛，而我国存在电力资源分布与负荷中心区域不匹配的天然特性，需要借助远距离、大容量输电线路改善电力供需矛盾问题，“西电东送”、“南北互供”等工程是现阶段主要部署方案，特高压直流输电技术是具体的实施技术手段。
[0003]直流输电将交流电通过换流器变换成直流电，然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器变成交流电，最终注入交流电网。特高压直流输电的电压等级概念与交流输电不一样。对于交流输电来说，一般将220kV及以下的电压等级称为高压，330?750kV的称为超高压，100kV及以上的称为特高压。直流输电则稍有不同，±100kV以上的统称为高压；±500kV和±600kV仍称为高压，一般不称为超高压；而超过±600kV的则称为特
[0004]±800kV特高压直流输电由于中间无落点，可将大量电力直送大负荷中心，具有输送容量大、送电距离远、节省输电架线走廊等优点，相关设备研发、控制与运行等技术和示范工程在近些年来得到快速发展和广泛应用，已使我国在特高压输电技术领域处于世界领先地位，引领着技术发展方向和关键设备研发趋势。
[0005]特高压直流输电系统的建设，离不开过电压保护装置，直流避雷器是特高压直流输电系统过电压保护的关键设备，决定了整个系统的绝缘水平，影响设备体积、工程占地面积及造价。提高避雷器保护水平对于优化系统的绝缘配合及降低工程造价至关重要。掌握直流避雷器实时运行状态和保护特性对加强直流特高压输电系统设备的运行管理、完善其带电检测技术和状态检修水平具有十分重要的意义。
[0006]就目前而言，直流避雷器的运行条件要比交流避雷器严酷得多，对直流避雷器的运行性能提出的技术要求很高。直流避雷器结构、工作条件、作用原理、保护特性等均与交流避雷器不同。为了及时发现直流避雷器的受潮、老化和其他隐患，避免因事故造成巨大经济损失，在提高特高压避雷器产品可靠性、强化质量管理的同时，对特高压避雷器进行在线监测意义重大且需求迫切。特别是急切需要一种针对于特高压直流避雷器泄露电流的检测装置和检测方法。
[0007]中国实用新型专利(CN202693723U)披露了一种避雷器泄漏电流报警系统，包括避雷器和计数器，避雷器连接有用于转换电流的第一电流互感器和第二电流互感器，第一电流互感器连接有基准电压电路，基准电压电路将基准电压加于第一电压转换电路，第二电流互感器连接有第一电压转换电路，第一电压转换电路为第一报警装置供电，第一电压转换电路连接有第二电压转换电路进行二次电压转换，第二电压转换电路为第二报警装置供电。以上泄露电流报警系统虽然原理简单，报警提示作用明显，然而在实际的使用过程中还存在以下不足之处:1、以上泄露电流报警系统主要针对于交流输电线路中，由于避雷器在特高压直流输电线路中的运行条件要比交流避雷器严酷得多，特别是在雷击过电压的自保护要求可能也难以达到，因而泄露电流报警系统的技术要求无法满足在特高压直流输电线路中进行有效和稳定地运行；2、以上泄露电流报警系统主要功能是进行定性操作，无法对每时每刻中泄露电流的大小数字进行检测。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种专用于基于双霍尔元件对特高压直流避雷器泄露电流的采集单元，其主要目的在于克服现有泄露电流报警系统无法对特高压直流避雷器泄露电流进行稳定和准确检测的缺陷。
[0009]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种基于双霍尔元件对特高压直流避雷器泄露电流的采集单元，包括电流传感器、功率放大器以及电路采集模块，所述电流传感器包括一环形壳体、一呈C形布置的磁芯以及两霍尔电路模块，所述环形壳体内设置有一容置空间，所述磁芯上分别绕设有一第一线圈绕组以及一第二线圈绕组，并且该磁芯安装于所述容置空间内，两所述霍尔电路模块装设于所述容置空间内并且其两端与所述磁芯的两端邻接，两所述霍尔电路模块之间连接有一电桥，所述第一线圈绕组的输入端与避雷器漏电流电连接，所述第二线圈绕组的输入端与所述功率放大器的一输出端电连接，所述功率放大器的另一输出端与所述电路采集模块电连接，所述第二线圈绕组所产生的磁通密度方向与所述第一线圈绕组的磁通密度方向相反。
[0010]进一步的，各所述霍尔电路模块均包括一霍尔元件以及与该霍尔元件相串联的一调整电阻，所述霍尔电路模块的控制电流端并联接入于一直流恒流电源I+和1-，并且两所述霍尔电路模块的输出端也并联为VH+和VH-的数据接点，所述功率放大器包括一与所述数据接点输出端电连接的运算放大器、一第一三极管、一第二三极管以及一输入电源，所述第一三极管的集电极电连接于所述输入电源的正接口，所述第二三极管的集电极连接于所述输入电源的负接口，所述功率放大器的输出端分成两路，一路连接于所述第一三极管的基极，另一路连接于所述第二三级管的基极，所述第一三极管的放大级分成两路，一路连接于所述第二线圈绕组的输入端，另一路连接于所述第二三极管的放大级，所述电路采集模块包括一端连接于所述第二线圈绕组输出端的测量电阻Rl以及用于测量该测量电阻内电流数值的电流表，所述测量电阻Rl的另一端接地。
[0011]进一步的，所述电桥包括两并联设置的电阻对，该两电阻对的一侧的接点连接于一霍尔电路模块中霍尔元件与调整电阻中间的接线处，该两电阻对的另一侧的接点连接于另一霍尔电路模块中霍尔元件与调整电阻中间的接线处，两并联设置的电阻对中每个电阻对各包括两个串联设置的电阻，并且其中一电阻对中两串联设置的电阻接线的中间与另一电阻对中两串联设置的电阻接线的中间电连接。
[0012]进一步的，所述环形壳体包括一屏蔽壳体以及设置于该屏蔽壳体外侧的绝缘壳体，所述磁芯包括两个对称设置的弧形芯块以及一固定管，两弧形芯块各以一端相互抵接，并且在该抵接位置的两侧通过所述固定管套上。
[0013]进一步的，所述弧形芯块为纳米非晶材料制成的弧形芯块，所述固定管为纳米非晶材料固定管。
[0014]进一步的，所述弧形芯块为非晶软磁材料制成的弧形芯块，所述固定管为非晶软磁固定管。
[0015]进一步的，所述磁芯的开口处形成有一气隙，两所述霍尔电路模块平行间隔布置于该气隙内，所述固定管所占据的体积为所述容置空间体积的四分之一，位于所述固定管一侧的弧形芯块中未套上固定管的部分所占据的体积为所述容置空间体积的三分之一，位于所述固定管另一侧的弧形芯块中未套上固定管的部分所占据的体积为所述容置空间体积的三分之一，所述第二线圈绕组包括上第二线圈绕部以及下第二线圈绕部，所述上第二线圈绕部绕设于位于所述固定管一侧的弧形芯块中未套上固定管的部分，所述下第二线圈绕部绕设于位于所述固定管另一侧的弧形芯块中未套上固定管的部分，所述上第二线圈绕部和下第二线圈绕部相互电连接，所述第一线圈绕组绕设于所述固定管的外侧。
[0016]进一步的，所述第一线圈绕组的输入端加装有惰性气体二极管以及TVS 二极管，该TVS 二极管反向串联接地。
[0017]进一步的，所述磁芯上加载有交流信号。
[0018]进一步的，所述环形壳体套设在避雷器的地线上并且其包括可相互拆卸的左半壳体以及右半壳体。
[0019]和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:
1、本发明结构简单、实用性强，当避雷器漏电电流的直流信号经过第一线圈绕组后在磁芯中产生的磁场被聚集到两所述霍尔电路模块上，由于该两所述霍尔电路模块的位置不同，因而产生不相等的霍尔电压，两所述霍尔电路模块经由电路并联连接按照并联电容的等效电路合成后，两所述霍尔电路模块产生的电压信号的输出值为两霍尔电路模块输出值的算术平均值，该电压信号的输出值经功率放大器导通作用使得第二线圈绕组上产生反向补偿电流，补偿电流产生的磁通与避雷器漏电电流所产生的磁通方向相反，当二者实现磁平衡后，磁芯磁通为零，第二线圈绕组上补偿电流再经过电路采集模块的测试后，即得出避雷器泄露电流的直流信号值，因而本发明一方面是采用非接触式对避雷器漏电流进行采集，从而可以保证采集单元能够在复杂电磁场中进行有效和稳定地运行，不仅耐压能力得到很大地提升，而且能够在过电压下具有较强自恢复和自适应能力。本发明另一方面是有设置两个霍尔电路模块，这样的话这该两个霍尔电路模块内的霍尔元件均可接成二种输出形式，一种是传感器的输出是二个单霍尔输出的算术平均值形式，该种方法适用于闭环霍尔电流传感器模式，其能大幅度降低了传感器的非线性度和位置误差，提高了传感器的抗干扰能力与量程范围。