一种开启式故障暂态电流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种开启式故障暂态电流传感器，其包括：第一半环体，导线从第一半环体的首端按照第一绕线方向缠绕至其尾端后，再从第一半环体的尾端按照第一绕线方向缠绕回其首端；第二半环体，第一半环体的首端和第二半环体的首端拼接，第一半环体的尾端和第二半环体的尾端拼接以形成一完整的圆环；导线从第二半环体的首端按照与第一绕线方向相反的第二绕线方向缠绕至其尾端后，再从第二半环体的尾端按照第二绕线方向缠绕回其首端；所述第一半环体和第二半环体上缠绕的导线均具有缠绕的起点端和终点端，两所述终点端相互连接，两所述起点端为输出端。本发明专利技术所述的开启式故障暂态电流传感器安装方便，并且消除了垂直方向干扰磁场的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电线路故障检测领域，具体为一种暂态电流传感器。
技术介绍
输电线路故障暂态电流行波包含大量的故障信息，是输电线路故障诊断的基础。目前故障电流传感器普遍采用柔性线圈，其缺点是价格昂贵，并且安装困难。PCB罗氏线圈(印刷电路板制罗氏线圈)具有体积小、重量轻、准确度高等优良特性，近年来得到了大量的应用，但是针对输电线路故障电流检测领域，目前还没有合适的解决方案。PCB罗氏线圈在故障电流检测领域的问题主要集中在如何抗干扰。在实际应用中，由于处于电力线路上，除邻相导线外，所在空间可能存在其他干扰磁场。其他干扰源产生的磁场可分解为与PCB罗氏线圈骨架所在的平面相平行的分量，以及相垂直的分量BZ。平行分量对PCB罗氏线圈的影响与邻相导线的影响同理，积分下来结果均为0，因此只需考虑垂直方向的磁场BZ的影响，如图1所示。BZ与PCB罗氏线圈的每个小线匝所在的截面平行，因而在小线匝中不会产生对应的感应电动势，但小线匝在整个线圈骨架上螺旋密绕，形成了一个类似于环形螺线管螺旋式地沿骨架的环形前进，环绕一周后，形成了一个沿环绕方向的等效大线匝，如图2所示。由于BZ与大线匝所在的平面垂直，当BZ随时间变化时，穿过大线匝的磁通量随之变化并在PCB罗氏线圈内产生感应电动势eZ。虽然大线匝仅有一匝，但大线匝的面积通常远大于小线匝的截面积，即使垂直方向的干扰磁场的磁感应强度与待测导体产生的磁感应强度相近，也会给测量结果带来显著的误差。因此在实际使用中需考虑在PCB罗氏线圈上添加回线L来避免垂直方向磁场BZ的干扰，回线L所处平面平行于PCB罗氏线圈骨架所在的平面，如图3所示。如图4所示，记回线围成的圆的半径为R回，大线匝的等效半径Req，BZ在回线中产生的感应电动势为e回，最终输出的感应电动势为e′Z，则e′Z等于e回与eZ之和。若R回等于Req，由于回线中电流方向和等效大线匝的电流方向相反，则e回与eZ大小相等，方向相反，二者相互抵消，e′Z为零。但是由于在实际使用中考虑装置安装的便利性，需采用双半圆环合成整个线圈的结构设计，上述方案的结构不方便设置整个大线匝的回线。公开号为CN102445588A，公开日为2012年5月9号，名称为“基于PCB型罗氏线圈的短时缓变大电流测量装置”的中国专利文献提出采用对称布线和设置回线的方式消除电磁干扰，由于其回线与线圈不是严格抵消，因此干扰信号依然可以进入到罗氏线圈。文献“PCB型Rogowski线圈(罗氏线圈)的误差分析”提出将两个导线绕向相反的线圈进行串联,实现普通空心线圈中的回线功能,同时可以增大线圈输出电压，但是线圈距离越近,自感和杂散电容也就会越大,也会影响到线圈的精度和频率响应。公开号为CN201465698U，公开日为2010年5月12号，名称为“一种高精度开口式罗氏线圈”的中国专利文献提出用四个半圆分别组成两个方向相反的半圆线圈实现开启式互感器，同时实现回线，上述方法解决了安装的问题但是两个镜面半圆是松耦合，并不能实现严格意义上的抵消，因此对干扰信号的屏蔽作用有限，同时实现较为复杂。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种开启式故障暂态电流传感器，该开启式故障暂态电流传感器安装方便，采样精度高，线性度好，抗干扰能力强。基于上述目的，本专利技术提供了一种开启式故障暂态电流传感器，其包括：第一半环体，其沿环形延伸的方向具有首端和尾端；所述第一半环体上缠绕有导线，所述导线从第一半环体的首端按照第一绕线方向缠绕至其尾端后，再从第一半环体的尾端按照第一绕线方向缠绕回其首端；第二半环体，其沿环形延伸的方向具有首端和尾端，所述第一半环体的首端和第二半环体的首端拼接，所述第一半环体的尾端和第二半环体的尾端拼接以形成一完整的圆环；所述第二半环体上缠绕有导线，所述导线从第二半环体的首端按照与第一绕线方向相反的第二绕线方向缠绕至其尾端后，再从第二半环体的尾端按照第二绕线方向缠绕回其首端；所述第一半环体和第二半环体上缠绕的导线均具有缠绕的起点端和终点端，两所述终点端相互连接，两所述起点端为输出端。本专利技术所述的开启式故障暂态电流传感器，其通过设置可拼接成整个圆环的第一半环体和第二半环体作为线圈的骨架，安装时先开启圆环，将待测线路套进圆环中孔，再关闭圆环，从而方便了安装使用。本技术方案以导线从第一半环体和第二半环体的首端顺绕至尾端(后文简称为“顺绕”)再从尾端绕回首端(后文简称为“回绕”)的方式，将回绕线圈的等效大线匝替代现有技术中带回线的罗氏线圈的回线，从而起到与之相同的抵消顺绕线圈的等效大线匝产生的感应电动势的作用，从而消除了垂直方向干扰磁场的影响。本专利技术所述的开启式故障暂态电流传感器可以是PCB罗氏线圈，且作为一种罗氏线圈，通常配合积分器使用。进一步地，在本专利技术所述的开启式故障暂态电流传感器中，所述第一半环体和第二半环体上均设有至少两排外环过孔和至少两排内环过孔，所述外环过孔靠近第一半环体和第二半环体的外边缘设置，所述内环过孔靠近第一半环体和第二半环体的内边缘设置，所述导线通过外环过孔和内环过孔缠绕于所述第一半环体和第二半环体上。上述方案中，若本专利技术所述的开启式故障暂态电流传感器是PCB罗氏线圈，则所述第一半环体和第二半环体为印刷电路板，所述过孔本身是导体，过孔与过孔之间的印刷线路代替所述导线共同构成线匝。更进一步地，在上述开启式故障暂态电流传感器中，所述每一排外环过孔和每一排内环过孔的各过孔在所述圆环的周向方向上均布。更进一步地，在上述开启式故障暂态电流传感器中，所述外环过孔包括设置为第M排外环过孔和第N排外环过孔的两排外环过孔，所述内环过孔包括三排；所述导线在从首端缠绕到尾端的路径上通过第M排外环过孔和内环过孔，所述导线在从尾端缠绕回首端的路径上通过第N排外环过孔和内环过孔。更进一步地，在上述开启式故障暂态电流传感器中，所述第N排外环过孔在所述圆环的径向方向上设于第M排外环过孔的外侧。更进一步地，在上述开启式故障暂态电流传感器中，所述三排内环过孔包括在所述圆环的径向方向上从内向外依次设置的第A排内环过孔、第B排内环过孔和第C排内环过孔；所述导线在从首端缠绕到尾端的路径上将第M排外环过孔与第A排内环过孔、第C排内环过孔和第B排内环过孔依次循环连接，所述导线在从尾端缠绕回首端的路径上将第N排外环过孔与第C排内环过孔、第A排内环过孔和第B排内环过孔依次循环连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开启式故障暂态电流传感器，其特征在于，包括：第一半环体，其沿环形延伸的方向具有首端和尾端；所述第一半环体上缠绕有导线，所述导线从第一半环体的首端按照第一绕线方向缠绕至其尾端后，再从第一半环体的尾端按照第一绕线方向缠绕回其首端；第二半环体，其沿环形延伸的方向具有首端和尾端，所述第一半环体的首端和第二半环体的首端拼接，所述第一半环体的尾端和第二半环体的尾端拼接以形成一完整的圆环；所述第二半环体上缠绕有导线，所述导线从第二半环体的首端按照与第一绕线方向相反的第二绕线方向缠绕至其尾端后，再从第二半环体的尾端按照第二绕线方向缠绕回其首端；所述第一半环体和第二半环体上缠绕的导线均具有缠绕的起点端和终点端，两所述终点端相互连接，两所述起点端为输出端。

【技术特征摘要】
1.一种开启式故障暂态电流传感器，其特征在于，包括：
第一半环体，其沿环形延伸的方向具有首端和尾端；所述第一半环体
上缠绕有导线，所述导线从第一半环体的首端按照第一绕线方向缠绕至其
尾端后，再从第一半环体的尾端按照第一绕线方向缠绕回其首端；
第二半环体，其沿环形延伸的方向具有首端和尾端，所述第一半环体
的首端和第二半环体的首端拼接，所述第一半环体的尾端和第二半环体的
尾端拼接以形成一完整的圆环；所述第二半环体上缠绕有导线，所述导线
从第二半环体的首端按照与第一绕线方向相反的第二绕线方向缠绕至其
尾端后，再从第二半环体的尾端按照第二绕线方向缠绕回其首端；
所述第一半环体和第二半环体上缠绕的导线均具有缠绕的起点端和
终点端，两所述终点端相互连接，两所述起点端为输出端。
2.根据权利要求1所述的开启式故障暂态电流传感器，其特征在于：所述第
一半环体和第二半环体上均设有至少两排外环过孔和至少两排内环过孔，
所述外环过孔靠近第一半环体和第二半环体的外边缘设置，所述内环过孔
靠近第一半环体和第二半环体的内边缘设置，所述导线通过外环过孔和内
环过孔缠绕于所述第一半环体和第二半环体上。
3.根据权利要求2所述的开启式故障暂态电流传感器，其特征在于：所述每
一排外环过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继强，刘亚东，刘宗杰，徐国强，杨鹏，朱清，孔平，张勇，樊秀娟，周强，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山东省电力公司济宁供电公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11