用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器技术方案

本实用新型专利技术公开了用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器，安装在杆塔（3）上，包括四个罗氏线圈（1）和积分电路（2），所有的罗氏线圈（1）都并联到一个采样电阻RJ上，积分电路（2）也并联到采样电阻RJ上，所述的罗氏线圈（1）的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻。本实用新型专利技术的有益效果是：本实用新型专利技术能够采集多个通道电流，再利用匹配的积分电路将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗得到很大的降低；本实用新型专利技术由于采集通道减少三个，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器，安装在杆塔（3）上，包括四个罗氏线圈（1）和积分电路（2），所有的罗氏线圈（1）都并联到一个采样电阻RJ上，积分电路（2）也并联到采样电阻RJ上，所述的罗氏线圈（1）的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻。本技术的有益效果是：本技术能够采集多个通道电流，再利用匹配的积分电路将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗得到很大的降低；本技术由于采集通道减少三个，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高。【专利说明】用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器
本技术涉及到电流传感器，特别是涉及到用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器。
技术介绍
对电力系统大电流的监测主要采用分流器和Rogowski线圈(罗氏线圈)。其中罗氏线圈是利用电流互感原理进行电流间接测量的装置，具有低功率输出、结构简单、线性良好等优良特性，在许多大电流测量场合下，它都是传感器件的首选对象。由于罗氏线圈传感器特点突出，应用广泛，很多学者从不同角度对其作了研究，包括罗氏线圈频谱特性分析及其影响因素；对于不同功能罗氏线圈仿真计算与试验研究；分布电容，杂散电感等元器件非理想特性对罗氏线圈整体性能的影响；不同积分方式应用场合与特点；PCB板罗氏线圈特点与工艺；罗氏线圈结构设计原则及元器件的选择；罗氏线圈在局部放电测量领域的应用；绕制材料对罗氏线圈性能的影响等许多方面，并通过学术论文进行了阐述。文中一般只针对单个罗氏线圈进行分析和研究。对四个罗氏线圈并联使用，以及并联后特性等，文献均并未提及。在实际电流监测应用中，罗氏线圈传感器一般安装在能够直接测量大电流的位置。例如杆塔雷电流传感器安装在绝缘子接地端，避雷线与杆塔连接点；变电站电流传感器安装在绝缘支柱接地端等处；这些传感器均是单个使用，具有独立采集通道。而在一些大范围，多通道，存在分流情况的场合，往往需要设置多个这样的线圈进行测量，采集。例如测量雷击杆塔入地电流时，电流通过杆塔基座入地，需要四个罗氏线圈传感器。多通道大电流采集的方法有通道独立采集法和有源信号叠加法。通道独立采集法的采集通道数和传感器数量一致，通道数量多，存储容量大，成本高；有源信号叠加法通过跟随器、加法器等有源器件实现信号的模拟叠加，但有源器件数量的增加易导致检测装置功耗及故障率的增加，有源器件的特性也会对信号叠加产生很大的影响。为此，很多测量系统在使用罗氏线圈传感器时，尽量避免四个罗氏线圈共同测量总电流的情况，以规避有源叠加的问题，这就限制了罗氏线圈的安装位置，提高了安装难度。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器，解决现有多通道电流采集方法中，成本高、功耗大、易出故障的缺陷。本技术的目的通过下述技术方案实现:用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器，安装在杆塔上，包括积分电路和四个罗氏线圈，四个罗氏线圈分别安装在杆塔的四根支柱上，对应的罗氏线圈所在平面垂直于对应的支柱，且对应的支柱穿过对应罗氏线圈的中心，所有的罗氏线圈都并联到一个采样电阻&上，积分电路也并联到采样电阻％上，所述的罗氏线圈的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻。本装置主要用于采集接地电流，罗氏线圈并联后连接到匹配的积分电路上，之后即直接连接到检测系统中，能够采集多通道电流，再利用匹配的积分电路将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗很小，由于采集通道减少，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高。隔离电阻用于隔离不同罗氏线圈不同电压，进行多个线圈输出电压的隔离，通过不同电压作用在采样电阻R1上实现电压的叠加，这里与单线圈的积分电路不同，单线圈直接连接到积分电路上，而本技术中的隔离电阻和采样电阻即实现了多线圈的叠加。进一步，上述的积分电路采用RC外积分电路，包括电阻R和电容C，这样多个传感器的积分都在外积分处，仅有一点接地，而采用传统的LR内积分电路会因为多点接地方式产生的地电位抬升或环流。进一步，上述的隔离电阻的阻值等于对应罗氏线圈的波阻抗减去采样电阻R1的阻值，即隔离电阻的阻值加上采样电阻R1的阻值应该与罗氏线圈的波阻抗一致，保证罗氏线圈中电流合流的准确性。本技术的有益效果是:(1)本技术能够采集多个通道电流，再利用匹配的积分电路将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗得到很大的降低；(2)本技术由于采集通道减少三个，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高；(3)采用RC外积分电路，这样多个传感器的积分都在外积分处，仅有一点接地，避免多点接地方式产生的地电位抬升或环流。【专利附图】【附图说明】图1为本技术应用时的结构示意图；图2为本技术的结构示意图；图3为罗氏线圈和节分电路的电路结构示意图；图4为支柱中电流波形图；图5为罗氏线圈中的电流波形图；图中，1-罗氏线圈，2_积分电路，3-杆塔，4-支柱，5-检测系统。【具体实施方式】下面结合实施例对本技术作进一步的详细说明:【实施例】如图1、图2、图3所示，用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器，，安装在杆塔3上，包括积分电路2和四个罗氏线圈1，四个罗氏线圈I分别安装在杆塔3的四根支柱4上，对应的罗氏线圈I所在平面垂直于对应的支柱4，且对应的支柱4穿过对应罗氏线圈I的中心，所有的罗氏线圈I都并联到一个采样电阻Rj上，积分电路2也并联到采样电阻％上，四个罗氏线圈I的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻，即图3中的Ru~Rm。本装置主要用于采集接地电流，罗氏线圈I并联后连接到匹配的积分电路2上，之后即直接连接到检测系统5中，能够采集多通道电流，再利用匹配的积分电路2将多通道电流还原为分流前大电流波形，整个传感器不使用有源器件，采用无源模拟叠加方法，功耗很小，由于采集通道减少，其布置简单、实施成本低，大电流不易产生电晕，其安全性好，精度高。隔离电阻用于隔离不同罗氏线圈I的不同电压，进行多个线圈输出电压的隔离，通过不同电压作用在采样电阻Rj上实现电压的叠加，这里与单线圈的积分电路不同，单线圈直接连接到积分电路上，而本技术中的隔离电阻和采样电阻即实现了多线圈的叠加。进一步，上述的积分电路2采用RC外积分电路，包括电阻R和电容C，这样多个传感器的积分都在外积分处，仅有一点接地，而采用传统的LR内积分电路会因为多点接地方式产生的地电位抬升或环流。进一步，上述的隔离电阻的阻值等于对应罗氏线圈I的波阻抗减去采样电阻％的阻值，即隔离电阻的阻值加上采样电阻R1的阻值应该与罗氏线圈I的波阻抗一致，保证罗氏线圈I中电流合流的准确性。如图3，#为线圈与置于线圈中间的载流导体之间的互感，Z、G分别为线圈的自感、杂散电容，自感是图3中杂散电容是图3中的整体传感器性能计算公式，其上下限频率，输出信号与被测电流的关系分别为:【权利要求】1.用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器，安装在杆塔(3)上，其特征在于:包括积分电路(2)和四个罗氏本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于雷击杆塔在线监测系统电流采集传感器，安装在杆塔（3）上，其特征在于：包括积分电路（2）和四个罗氏线圈（1），四个罗氏线圈（1）分别安装在杆塔（3）的四根支柱（4）上，对应的罗氏线圈（1）所在平面垂直于对应的支柱（4），且对应的支柱（4）穿过对应罗氏线圈（1）的中心，所有的罗氏线圈（1）都并联到一个采样电阻RJ上，积分电路（2）也并联到采样电阻RJ上，所述的罗氏线圈（1）的输出端口上分别都设置有一个隔离电阻。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少卿，王涵宇，杜林，马啟潇，张榆，李军，张榆，刘凡，罗涛，李建明，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网四川省电力公司电力科学研究院，重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：