本实用新型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。本实用新型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B z。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B z的影响，如图1所示。 82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B z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B z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R0，大线匝的等效半径Bz在回线中产 生的感应电动势为e 0，最终输出的感应电动势为W z，则W z等于60与62之和。若R回 等于Rrai，由于回线中电流方向和等效大线匝的电流方向相反，则％与e#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。 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。 为了克服上述现有技术中的不足，本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 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。 上述方案增大了过孔排列分布空间，降低了加工难度，同时也巧妙地保证了顺绕 线圈和回绕线圈结构的等效大线匝半径的一致性，做到了对干扰磁场产生的电动势的严格 抵消，保证了良好的抗干扰能力。 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中外环 过孔的数量设置为58个，每一排内环过孔中的内环过孔数量设置为39个。 本技术所述的开启式故障暂态电流传感器，具有下述有益效果： 1)由于其第一半环体和第二半环体可开启和闭合，安装时，先开启圆环，将待测线 路套进圆环中孔，再关闭圆环，使得安装非常方便； 2)由于顺绕线圈和回绕线圈结构的等效大线匝半径的一致性，做到了对干扰磁场 产生的电动势的严格抵消，保证了良好的抗干扰能力； 3)当采用PCB罗氏线圈时，具有更高的采样精度和更好的线性度。【附图说明】 图1为现有的罗氏线圈在一种实施方式下的结构示意图。 图2为图1的等效大线西不意图。 图3为现有的带回线的罗氏线圈在一种实施方式下的结构示意图。 图4为图3的等效大线匝示意图。 图5为本技术所述的开启式故障暂态电流传感器在一种实施方式下的结构 示意图。 图6为本技术在一种实施方式下的第一半环体上过孔所在位置示意图。 图7为图5的等效大线匝示意图。 图8为本实施例的线性度测试方案结构示本文档来自技高网...
【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】
【专利技术属性】
技术研发人员：马欣，刘亚东，刘西营，粱红军，刘仰安，仵宗生，周强，宋维庭，吕修峰，高勇，杨鹏，
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：新型
国别省市：北京;11
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