一种罗氏线圈型数字化电流传感器的制作方法

本发明涉及电子式电流计量，具体为一种罗氏线圈型数字化电流传感器。

背景技术：

1、在电力系统故障诊断过程中，首先需要对系统运行数据进行采集，如电压、电流、频率、功率等，传统的采集过程中，主要是应用到电磁式互感器，由于其存在磁饱和、铁磁谐振、动态范围小及频带窄等诸多缺点，所以无法满足日益提高的电力系统运行需求。因此，在目前一二次融合传感器的基础上开发上数字化电流电压传感器是顺应这一目标发展需求的关键产品。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种罗氏线圈型数字化电流传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括abc三相罗氏线圈、abc三相取能线圈、数字化模块、电源管理模块、蓄电池、传感器外壳、数字化模块盒、电源开关、信号输出和调试口；所述abc三相罗氏线圈由a相罗氏线圈、b相罗氏线圈和c相罗氏线圈组成；所述数字化模块盒采用树脂浇筑而成；所述传感器外壳安装在数字化模块盒上方；所述abc三相取能线圈由a相取能线圈、b相取能线圈和c相取能线圈组成；abc三相罗氏线圈于abc三相取能线圈按相序叠加后自左向右依次安装在数字化模块盒内；所述数字化模块安装在传感器外壳内部左侧；所述电源管理模块安装在传感器外壳内部中央，其输出与数字化模块输入电源端口连接；所述蓄电池安装在传感器外壳内部右侧；所述电源开关安装在传感器外壳内，与电源管理模块、蓄电池连接；所述信号输出和调试口安装在传感器外壳最左端；所述abc三相罗氏线圈每相罗氏线圈引线与一次电流极性端对应定义为信号正、负极性端，共计六个信号端点均连接至数字化模块的信号输入点上；所述abc三相取能线圈每相取能线圈引线与一次电流极性端对应定义为取能正、负极性端，共计六个信号端点均连接至电源管理模块的信号输入点上。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述abc三相罗氏线圈中央为环氧浇筑圆环形骨架，骨架外壁包裹一层皱纹纸，再使用漆包线均匀密绕一圈；封装时线圈由内到外分别包覆一层聚脂薄膜绝缘层、皱纹纸、铜薄膜、绝缘胶带层；同时从铜箔膜层引出一根引线接地。

4、所述abc三相罗氏线圈额定电流/电压为600a/0.15v，骨架内外径和截面根据公式计算，其中μ取4π*10-7，n为绕线匝数，rw外骨架外径，rn为骨架内径，h为骨架高度。

5、所述abc三相取能线圈中央为硅钢片环形骨架，骨架外包裹一层皱纹纸，并根据额定电流大小计算绕线匝数及绕线线径后绕制线圈；封装时线圈从内到外分别包覆一层聚脂薄膜、半导体皱纹纸；同时从半导体皱纹纸引出一根引线接地。

6、所述数字化模块具备信号积分处理算法、信号幅值大小比例换算功能，信号相位调节功能，信号温度系数补偿功能、三相电流软件合成零序电流的计算功能；把abc三相罗氏线圈测量到的电流信号转化为数字量并将数字量进行输出；经过数字化模块处理过的三相相电流和零序电流信号满足0.2s级测量和5p30级保护需求，满足iec61850-9-2数字协议输出需求。

7、所述电源管理模块具备隔离、整流、切换功能；其内部有三个二级取能线圈，二级取能线圈为快速饱和线圈；把abc三相取能线圈取得的电流信号通过二级取能线圈传变后输出至电源管理模块的稳压整流电路，得到dc5v电源.

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用不饱和的罗氏线圈做大电流的测量，并设置有数字化处理模块，能够将电流传感器的二次模拟小电压信号就地转化为数字化信号，并数字合成零序电流；采用自取能和蓄电池双电源供电，取消直流24v供电电源及电源电缆；内部参数配置采用光接口连接配置，电流信号通过数字化模块将数字信号传输至终端设备，使得故障电流的测量可以满足30倍以上的额定电流的需求，使得电流传感器的厚度缩小为普通电流传感器的一半；使得一二次设备相互隔离，避免了电流二次回路开路而导致故障，同时采用数字信号和国网标准的ft3，iec61850-9-2协议，使信号传输更稳定，适用范围更广。

9、数字化模块和外壳环氧浇筑体为一体化结构，小信号传输均在内部完成，消除了传输引线的电磁干扰，且体积更小，安装更方便，性能更优越；通过改变数字化传感器的外形结构，能够作为柱上开关使用。

技术特征：

1.一种罗氏线圈型数字化电流传感器，其特征在于：包括abc三相罗氏线圈(1)、abc三相取能线圈(2)、数字化模块(3)、电源管理模块(4)、蓄电池(5)、传感器外壳(6)、数字化模块盒(7)、电源开关(8)、信号输出和调试口(9)；所述abc三相罗氏线圈(1)由a相罗氏线圈、b相罗氏线圈和c相罗氏线圈组成；所述数字化模块盒(7)采用树脂浇筑而成；所述传感器外壳(6)安装在数字化模块盒(7)上方；所述abc三相取能线圈(2)由a相取能线圈、b相取能线圈和c相取能线圈组成；abc三相罗氏线圈(1)于abc三相取能线圈(2)按相序叠加后自左向右依次安装在数字化模块盒(7)内；所述数字化模块(3)安装在传感器外壳(6)内部左侧；所述电源管理模块(4)安装在传感器外壳(6)内部中央，其输出与数字化模块(3)输入电源端口连接；所述蓄电池(5)安装在传感器外壳(6)内部右侧；所述电源开关(8)安装在传感器外壳(6)内，与电源管理模块(4)、蓄电池(5)连接；所述信号输出和调试口(9)安装在传感器外壳(6)最左端；所述abc三相罗氏线圈(1)每相罗氏线圈引线与一次电流极性端对应定义为信号正、负极性端，共计六个信号端点均连接至数字化模块(3)的信号输入点上；所述abc三相取能线圈(2)每相取能线圈引线与一次电流极性端对应定义为取能正、负极性端，共计六个信号端点均连接至电源管理模块(4)的信号输入点上。

2.根据权利要求1所述的一种罗氏线圈型数字化电流传感器，其特征在于：所述abc三相罗氏线圈(1)中央为环氧浇筑圆环形骨架，骨架外壁包裹一层皱纹纸，再使用漆包线均匀密绕一圈；封装时线圈由内到外分别包覆一层聚脂薄膜绝缘层、皱纹纸、铜薄膜、绝缘胶带层；同时从铜箔膜层引出一根引线接地。

3.根据权利要求2所述的一种罗氏线圈型数字化电流传感器，其特征在于：所述abc三相罗氏线圈(1)额定电流/电压为600a/0.15v，骨架内外径和截面根据公式计算，其中μ取4π*10-7，n为绕线匝数，rw外骨架外径，rn为骨架内径，h为骨架高度。

4.根据权利要求1所述的一种罗氏线圈型数字化电流传感器，其特征在于：所述abc三相取能线圈(2)中央为硅钢片环形骨架，骨架外包裹一层皱纹纸，并根据额定电流大小计算绕线匝数及绕线线径后绕制线圈；封装时线圈从内到外分别包覆一层聚脂薄膜、半导体皱纹纸；同时从半导体皱纹纸引出一根引线接地。

5.根据权利要求1所述的一种罗氏线圈型数字化电流传感器，其特征在于：所述数字化模块(3)具备信号积分处理算法、信号幅值大小比例换算功能，信号相位调节功能，信号温度系数补偿功能、三相电流软件合成零序电流的计算功能；把abc三相罗氏线圈(1)测量到的电流信号转化为数字量并将数字量进行输出；经过数字化模块处理过的三相相电流和零序电流信号满足0.2s级测量和5p30级保护需求，满足iec61850-9-2数字协议输出需求。

6.根据权利要求1所述的一种罗氏线圈型数字化电流传感器，其特征在于：所述电源管理模块(4)具备隔离、整流、切换功能；其内部有三个二级取能线圈，二级取能线圈为快速饱和线圈；把abc三相取能线圈(2)取得的电流信号通过二级取能线圈传变后输出至电源管理模块(4)的稳压整流电路，得到dc5v电源。

技术总结
本发明公开了一种罗氏线圈型数字化电流传感器，包含三相相电流测量、保护和零序电流保护的数字化传感器，包括ABC三相罗氏线圈、ABC三相取能线圈、数字化模块、电源管理模块、蓄电池、传感器外壳、数字化模块盒、电源开关、信号输出和调试口。与现有技术相比，本发明内部参数配置采用光接口连接配置。电流信号通过数字化模块将数字信号传输至终端设备，使得故障电流的测量可以满足30倍以上的额定电流的需求，使得电流传感器的厚度缩小为普通电流传感器的一半；使得一二次设备相互隔离，避免了电流二次回路开路而导致故障，同时采用数字信号和国网标准的FT3，IEC61850‑9‑2协议，使信号传输更稳定，适用范围更广。

技术研发人员：王峰,邓沙,马坤,贾俊
受保护的技术使用者：恒达创能（陕西）电力科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16