专利名称：一种自动在线高精度监测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，尤其涉及ー种ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器。
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，提供ー种能自动在线高精度监测的智能电流互感器。本实用新型的另一目的是将智能电流互感器控制板、初级测量绕组、电源绕组、次级检测绕组集成在电流互感器外壳中实现无缝连接。本实用新型的目的是这样实现的，所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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，所述的次级绕组鉄心、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；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。本实用新型的目的还可以通过以下技术方案实现的，所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，所述的智能电流互感器控制板包含电流监测模块、MCU、内存、超级电容、温度监测模块、无线通讯模块及电源。所述的电流监测模块采集初级测量绕组的电流和次级检测绕组的电流。所述的超级电容是当无电源时可持续供电，以便断电后智能电流互感器控制板能继续工作。所述的MCU是进行信号转换、数据处理以及通过最小二乗法原理进行曲线拟合校准。所述的内存是存储智能电流互感器自身參数、存储电流监测模块所采集的数据及MCU处理校准后的数据。所述的温度监测模块是采集智能电流互感器自身温度。所述的无线通讯模块是和手持机进行数据对接。本实用新型的目的还可以这样实现的，所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，其特点为所述的次级绕组鉄心、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之间通过灌胶胶合形成无缝隙连接；所述的智能电流互感器控制板的电路包括有主控MCU、电流监测模块、内存、超级电容、温度监测模块、无线通讯模块及工作电源；电流监测模块、内存、超级电容、温度监测模块、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。所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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；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。所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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。所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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模块连接；供电和初级检测绕组与智能电流互感器控制板的电流监测模块连接。所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，其特点为所述的温度測量模块埋在供电和初级检测绕组铁心的内部。所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，其特点为电流监测模块包括电能计量芯片和信号处理电路，次级检测绕组通过检测精度绕组磁环精度检测后供智能电流互感器控制板的电流监测模块采集电流信息，主控MCU通过智能电流互感器控制板的电流监测模块的信号处理电路将采集电流信息调理后送入电流监测模块的电能计量芯片以及通过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ー种自动在线高精度监测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ー种自动在线高精度监测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，手持机与本实用新型的ー种自动在线高精度监测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ー种自动在线高精度监测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。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。图中次级绕组鉄心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。本实用新型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，所述的次级绕组铁心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；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。结合图I、图3所示，本实用新型所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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、温度监测模块、无线通讯模块及电源。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的电流监测模块连接，次级检测绕组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的电流监测模块连接，电流监测模块包括电能计量芯片和信号处理电路，通过智能电流互感器控制板4的电流监测模块的信号处理电路调理后送入电流监测模块的电能计量芯片；智能电流互感器控制板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，再经由无线通讯模块传输给手持机。所述的智能电流互感器控制板4，其温度測量模块是温度传感器埋在供电和初级检测绕组铁心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。具体各部件模块及功能如下 I)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)电流监测模块它包括电能计量芯片和信号处理电路，电能计量芯片采用高精度AD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模块是是做精度检测的磁芯。6)温度測量模块采用PtlOO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)内存此模块对各种实时与历史运行数据进行存储及查询，可以采用各类存储介质，为现有技木。8)无线通讯模块此模块包含GPRS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遥控、遥调、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，经过电源模块转换成多路直流电压供各电路模块使用。其中主控MCU、内存、无线通讯模块、測量温度等模块工作电压为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接入电流监测模块采集后，通过其信号处理电路调理后送入高精度AD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，再经由无线通讯模块传输给手持机。主控MCU是通过I/O控制线与无线通讯模块及温度測量模块进行连接。也可以通过手持机进行设置參数、手动控制及获取本实用新型所述的ー种自动在线高精度监测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，通常可以得到一系列成对的数据Ct1, 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^X1y2=x0+x1 t2···Yi=Xc^X1 tj·[0044]··y^Xo+X! tn可表示为数据矩阵
/i \ ν\
权利要求1.ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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；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。
2.根据权利要求I所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，其特征在于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 )之间通过灌胶胶合形成无缝隙连接；所述的智能电流互感器控制板(4)的电路包括有主控MCU、电流监测模块、内存、超级电容、温度监测模块、无线通讯模块及工作电源；电流监测模块、内存、超级电容、温度监测模块、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。
3.根据权利要求I或2所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，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)的电流监测模块连接；供电和初级检测绕组(7)与智能电流互感器控制板(4)的电流监测模块连接。
6.根据权利要求2所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，其特征在于所述的温度測量模块埋在供电和初级检测绕组铁心(2 )的内部。
7.根据权利要求5所述的ー种自动在线高精度监测的智能电流互感器，其特征在于电流监测模块包括电能计量芯片和信号处理电路，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，主控MCU通过智能电流互感器控制板(4)的电流监测模块的信号处理电路将采集电流信息调理后送入电流监测模块的电能计量芯片以及通过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ニ乘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自动在线高精度监测的智能电流互感器，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；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。能获取各种实时与历史运行数据、现场抄读观察各实时数据，通过无线手持机与电脑串口连接，将历史数据上传到主站系统里进行决策分析。
文档编号G01R35/02GK202631722SQ20122018190
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