新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器制造技术
A novel leakage current sensor for large diameter and high sensitivity high voltage direct current cable
The present invention discloses a new large caliber high sensitivity high voltage DC cable leakage current detection sensor, by setting the loop through an annular core, measuring coil and current signal acquisition and processing circuit board, application of fluxgate technology design of closed ring core high permeability, low coercivity material, make the center ring core diameter of not less than 40mm settings to test high voltage DC cable can pass through the excitation coil, the four quadrant symmetric winding is wound on an annular iron core, coil winding in response to symmetric ring core, current signal acquisition and processing circuit board using closed-loop feedback control, form a deep negative feedback circuit, the leakage current detection sensor has advantages of high precision and stability good, strong anti-interference ability, can direct measurement of hundreds to tens of Ma microampere range of leakage current, sensitivity Up to about 100 m. It can meet the purpose of leakage current measurement and insulation state assessment of HVDC cables.
【技术实现步骤摘要】
新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器
本专利技术涉及电力系统信号采集领域，尤其涉及到一种新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器。
技术介绍
随着电网建设的逐步发展，高压直流输电因其造价低、无磁感应损耗等优点越来越受到重视。但是高压直流电缆在运行过程中，间歇性的运行停电容易形成大量的空间电荷。根据交联聚乙烯电缆的电树击穿理论，这种长时间的局部电场作用使绝缘层内电树不断增长形成放电通道，再加上交联聚乙烯绝缘材料在制造过程中的不均匀存在，最终导致绝缘电阻降低甚至有击穿的风险。因此高压直流输电的发展对电缆绝缘试验及泄漏电流的检测也提出了更高的要求。高压直流电缆线路设计规程要求，根据线路电压等级、输送电能容量及相地短路故障时通流能力，确定金属屏蔽层引出电缆规格，一般设计的引出电缆导体截面积较大，导致电缆外径通常在40mm以上，线路正常运行时泄漏电流是微安级的。另外高压直流电缆敷设通道中一般还有其他的高压电缆线路，如110kV或更高等级的高压交流电缆线路，因此线路通道中存在较大的工频干扰或高频电磁干扰。现在通常采用弱电流传感器来检测电气设备的泄漏电流，又分为交流和直流2种应用场合。常见的直流弱电流传感器通常基于霍尔原理设计，为保证较高的测量精度和稳定度，一般采用小口径闭环穿心式，即传感器内孔直径通常小于20mm，主要应用于电气设备的交直流泄漏电流测量，如大型空调、光伏发电系统等电气设备。根据高压直流电缆线路特点，常见的弱电流传感器测量口径偏小，工程应用现场中要求穿心接地电缆直径必须小于电流传感器内径，而高压直流电缆屏蔽引出电缆外径较大，所以这...
【技术保护点】
一种新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器，其特征在于:包括闭环穿心式环形铁芯、测量线圈和电流信号采集处理电路板，所述环形铁芯中心孔径不小于40mm设置以使待测高压直流电缆能够穿过，所述测量线圈包括励磁线圈和响应线圈，所述励磁线圈和响应线圈以双绕组方式绕设在所述环形铁芯上，所述电流信号采集处理电路板包括励磁单元和信号处理单元，所述励磁线圈的两个引出端分别接所述励磁单元输出端和接地，所述励磁单元用于产生交变激励方波信号并通过所述励磁线圈使所述环形铁芯产生交变饱和磁场，所述响应线圈的两个引出端分别与所述信号处理单元的输入端与输出端连接从而形成闭环反馈，所述信号处理单元用于将感应到的待测电缆电流信号转变为与电流呈线性变化的电压信号。
【技术特征摘要】
1.一种新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器，其特征在于:包括闭环穿心式环形铁芯、测量线圈和电流信号采集处理电路板，所述环形铁芯中心孔径不小于40mm设置以使待测高压直流电缆能够穿过，所述测量线圈包括励磁线圈和响应线圈，所述励磁线圈和响应线圈以双绕组方式绕设在所述环形铁芯上，所述电流信号采集处理电路板包括励磁单元和信号处理单元，所述励磁线圈的两个引出端分别接所述励磁单元输出端和接地，所述励磁单元用于产生交变激励方波信号并通过所述励磁线圈使所述环形铁芯产生交变饱和磁场，所述响应线圈的两个引出端分别与所述信号处理单元的输入端与输出端连接从而形成闭环反馈，所述信号处理单元用于将感应到的待测电缆电流信号转变为与电流呈线性变化的电压信号。2.根据权利要求1所述的新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器，其特征在于：所述励磁线圈采用四象限对称绕法缠绕在所述环形铁芯上，所述响应线圈采用对称绕法缠绕在所述环形铁芯上。3.根据权利要求1所述的新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器，其特征在于：所述环形铁芯采用高磁导率的钴基合金材料制作。4.根据权利要求1所述的新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器，其特征在于：所述励磁单元包括振荡电路和后级驱动电路，所述振荡电路和后级驱动电路之间连接有电阻(R2),所述振荡电路包括分频器(U1)、电容(C1)、电容(C2)、晶振(Y1)和电阻(R1)，晶振(Y1)的两端分别与电容(C1)的一端和电容(C2)的一端连接后并联在电阻(R1)的两端，电容(C1)的另一端与电容(C2)的一另端均接地，电阻(R1)的两端均接入分频器(U1)中，所述后级驱动电路包括放大器(N1)、反馈电阻(R3)，反馈电阻(R4)和耦合电容(C3)，电阻(R2)的一端与分频器(U1)输出端连接而另一端与放大器(N1)的反相输入端连接，反馈电阻(R3)的一端接地而另一端分别与反馈电阻(R4)的一端和放大器(N1)的同相输入端连接，反馈电阻(R4)的另一端分别与放大器(N1)的输出端和耦合电容(C3)的一端连接，耦合电容(C3)的一端和放大器(N1)的输出端连接而另一端与所述励磁线圈的一个引出端连接。5.根据权利要求1所述的新型大口径高灵敏度的高压直流电缆泄漏电流检测传感器，其特征在于：所述信号采集处理单元包括峰值检测电路、积分滤波电路和由反馈电阻(R9)组成的反馈回路，所述峰值检测电路包括检波二极管(D1)、检波二极管(D2)、电阻(R5)电阻(R6)、电阻(R7)、电容(C4)和电容(C5)，所述积分滤波电路包括放大器(N2)、电容(C6)和电阻(R8)，检波二极管(D2)的阳极分别与电阻(R5)的一端、与检波二极管(D1)的阴极连接，检波二极管(D2)的阳极还和所述响应线圈的一个引出端连接，检波二极管(D2)的阴极分别与电阻(R6)的一端和电容(C5)的一端连接，电阻(R5)的另一端接地，电容(C5)的另一端分别与电阻(R5)的一端和放大器(N2)的反相输入端连接，检波二极管(D1)的阳极分别与电容(...
【专利技术属性】
技术研发人员：严有祥，陈朝晖，陈日坤，谢维，林智雄，黄杰，陈伟，郭建赟，王俊威，杨毓庆，邱国龙，孔德武，丁鹏，郑柒拾，马俊方，张宽锋，杨骏，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国家电网公司，国网福建省电力有限公司厦门供电公司，上海慧东电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35
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