一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器，包括硅钢磁芯、取能绕组、测量绕组、线圈屏蔽壳、电路单元屏蔽壳和通讯接口；电路单元屏蔽壳内设置有信号处理单元和能量调理单元，所述硅钢磁芯置于线圈屏蔽壳内，取能绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的右半部分，取能绕组通过接孔连接到能量调理单元；测量绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的左半部分，测量绕组通过接孔连接到信号处理单元；线圈屏蔽壳上分别设置有延纵向延伸和延横向延伸的缝隙。本实用新型专利技术针对过电压通道周围复杂电磁环境下，电源的供给困难的问题，利用冲击大电流传感器线圈结构，设计感应取能，汲取冲击大电流的能量，无需外部电源供应，不损耗系统能量。

【技术实现步骤摘要】
一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器
本技术涉及电流采集领域，具体涉及一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器。
技术介绍
电力系统中出现的冲击大电流主要包括雷电流、内部过电压引起的大电流。在电力系统中，对雷电流进行监测，能准确了解雷电流的特性，对研究雷电特性、分析雷害事故、鉴定雷击跳闸事故责任、探讨防雷对策及为绝缘配合设计提供精确的原始数据等具有十分重要的理论和现实意义；雷电流及输电线路雷击信息测量新技术的提出可以获得全世界普遍缺乏的实测雷电流参数，并对现有参数进行有效校正，完善雷击模型。电力系统中还包括系统内部能量装换和传递等引起的过电压，同样会在输电线路等上产生冲击大电流。冲击大电流可能由许多因素引起，给事故的分析判断带来困难，因此开发一套能完整记录冲击大电流波形和各种参数，并将记录的数据保存存储的设备，能为工作人员分析事故提供强有力的依据，最后根据电气设备的绝缘特性和保护特性及记录的过电压参数为绝缘配合和过电压防护提供依据和帮助。目前冲击大电流测量方法主要有：磁钢棒法、雷电定位系统、磁带法、罗氏线圈法。综合考虑灵敏度、测量精度、能够测量完整雷电流波形及时间、成本等因素，基于罗氏线圈的测量方法最适合用于冲击大电流波形的测量记录。但罗氏线圈法使用时，仍有一定的局限。首先，现有的罗氏线圈法所使用的传感器系统硬件要求较高，成本昂贵，同时往往结构复杂，体积较大，不便于安装使用；信号处理系统与线圈需通过电缆连接，在输电电路等应用场所，需较长的电缆线，同时在复杂的电磁环境下，需考虑绝缘、信号屏蔽等问题，难以实现。其次，因为冲击大电流通道周围电磁环境复杂，电源的供给是传感器应用关键问题之一。因传感器及信号采集装置需安装在杆塔等靠近高压输电线路的位置，不可能使用常规电源。不仅如此，由于工作在野外，需要长期免维护，对电源的可靠性提出了很高的要求。可能用于雷电过电压的供能方式主要包括：太阳能供能、激光供能、感应取能等。太阳能供能受地域影响大，光电转换效率低，缺乏长期免维护能力；激光供能成本较高，同时需低压电源产生激光，限制了应用范围；现有感应取能方法多通过电磁感应由输电线路取能，只能应用于有输电线路的场所，应用范围较窄，同时损耗系统能量，影响输电线路其他设备的运行。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器，该电流传感器针对雷电过电压通道周围复杂电磁环境下，电源的供给困难的问题，利用冲击大电流传感器线圈结构，设计感应取能，汲取冲击大电流的能量，无需外部电源供应，不损耗系统能量。。本技术的目的是通过这样的技术方案实现的，一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器，包括硅钢磁芯1、取能绕组2、测量绕组3、线圈屏蔽壳4、电路单元屏蔽壳5和通讯接口6；所述电路单元屏蔽壳内设置有信号处理单元和能量调理单元，所述能量调理单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与通讯接口连接；所述硅钢磁芯置于线圈屏蔽壳内，所述取能绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的右半部分，取能绕组通过接孔连接到能量调理单元；所述测量绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的左半部分，测量绕组通过接孔连接到信号处理单元；所述线圈屏蔽壳上分别设置有延纵向延伸和延横向延伸的缝隙。进一步，所述电路单元屏蔽壳与线圈屏蔽壳为一体结构。进一步，所述通讯接口设置于金属屏蔽结构内。进一步，所述能量调理单元包括依次连接的过压保护模块、整流模块、充电电容、降压模块和稳压模块。进一步，所述过压保护模块包括连接于取能绕组与整流模块之间的瞬态浪涌电压抑制管D2。进一步，所述过压保护模块还包括连接于整流模块与充电电容之间的瞬态浪涌电压抑制管D3。进一步，所述信号处理单元包括用于定期采集通讯数据的非易失性铁电存储器电路，所述非易失性铁电存储器电路与通讯接口连接。由于采用了上述技术方案，本技术具有如下的优点：1、针对雷电过电压通道周围复杂电磁环境下，电源的供给困难的问题，利用冲击大电流传感器线圈结构，设计感应取能，汲取冲击大电流的能量，无需外部电源供应，不损耗系统能量。2、取能单元与信号处理单元紧靠线圈安装，采集信号自动存储于非易失性存储器，工作时无需任何接线，解决了电能、信号的传输问题。3、本技术结构简单，成本低廉，操作简便，便于安装使用，能应用于多种场合。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步的详细描述，其中：图1为取能大电流传感器安装示意图；图2为取能大电流传感器结构示意图；图3为能量调理单元原理图；图4为铁电存储器电路原理图。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本技术，而不是为了限制本技术的保护范围。单芯双绕组的取能冲击大电流传感器基于罗氏线圈，安装于大电流通道(如输电线路)上，当过电压产生时，伴随的大电流在通道周围产生强磁场，取能线圈通过电磁感应产生感应电流，从而获取能量，供给测量线圈，同样通过电磁感应原理测量冲击大电流参数。大电流传感器安装示意图如图1。如图2，该传感器包括硅钢磁芯1、取能绕组2、测量绕组3、线圈屏蔽壳4、电路单元屏蔽壳5和通讯接口6；所述电路单元屏蔽壳内设置有信号处理单元和能量调理单元。硅钢磁芯置于线圈屏蔽壳内，采用开气隙的结构，气隙宽度1mm，材料采用硅钢，相对磁导率为8000，磁芯尺寸：外径、内径、厚度分别为150/130/20mm。取能绕组采用间绕的方式，缠绕于硅钢磁芯的右半部分；以减小频率较高时，集肤效应等对内电阻的影响。取能绕组使用截面直径1mm漆包铜线均匀绕制50匝，通过接孔连接到能量调理单元。测量绕组同样采用间绕的方式，缠绕于硅钢磁芯的左半部分，测量绕组使用截面直径1mm漆包铜线均匀绕制100匝，通过接孔连接到信号处理单元。线圈屏蔽壳材料选择2mm不锈钢，所述线圈屏蔽壳上分别设置有延纵向延伸和延横向延伸的缝隙。横向缝隙使电流的主磁场能够进入线圈，如果没有横向缝隙，线圈屏蔽壳上会感应出一个电流Ip，它迫使磁通不通过线圈屏蔽壳内；纵向的缝隙防止线圈屏蔽壳上形成旁路磁通，使得磁场集中在屏蔽壳上，而无法进入内部使线圈感应(因为铁的磁导率比空气大的多，有了缝隙，屏蔽壳上形成不了环路，磁阻变大，磁通也就能够进入屏蔽壳内)。电路单元屏蔽壳材料同样选择2mm不锈钢，与线圈屏蔽壳焊接为一体；能量调理单元连接到信号处理单元，为信号采集处理等过程供能；信号处理单元包含非易失性铁电存储器电路，同时连接到通讯接口，用于定期的数据通讯采集；通讯接口采用金属屏蔽结构，包括通讯供能线及通讯信号线接口，用于定期从铁电存储器中读取的冲击大电流时间/电流峰值等数据。如图3，能量调理单元包括依次连接的过压保护模块、整流模块、充电电容、降压模块和稳压模块。能量调理单元作用在于将取能绕组感应到的冲击大电流能量进行处理后，使之成为稳定的、能满足采集单元能耗需求的能源并输出对采集单元供能。接头J1接取能绕组端头，前端过压保护瞬态浪涌电压抑制管泄放一次保护，当一次侧通道产生冲击大电流时，二次测感应产生感应电流，经整流，对充电电容充电，供能电压大于90V时，多余电流部分通过二级过压保护瞬态浪涌电压抑制管泄放。充电电容电压值在DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器，其特征在于：包括硅钢磁芯(1)、取能绕组(2)、测量绕组(3)、线圈屏蔽壳(4)、电路单元屏蔽壳(5)和通讯接口(6)；所述电路单元屏蔽壳内设置有信号处理单元和能量调理单元，所述能量调理单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与通讯接口连接；所述硅钢磁芯置于线圈屏蔽壳内，所述取能绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的右半部分，取能绕组通过接孔连接到能量调理单元；所述测量绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的左半部分，测量绕组通过接孔连接到信号处理单元；所述线圈屏蔽壳上分别设置有延纵向延伸和延横向延伸的缝隙。

【技术特征摘要】
1.一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器，其特征在于：包括硅钢磁芯(1)、取能绕组(2)、测量绕组(3)、线圈屏蔽壳(4)、电路单元屏蔽壳(5)和通讯接口(6)；所述电路单元屏蔽壳内设置有信号处理单元和能量调理单元，所述能量调理单元与信号处理单元连接，所述信号处理单元与通讯接口连接；所述硅钢磁芯置于线圈屏蔽壳内，所述取能绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的右半部分，取能绕组通过接孔连接到能量调理单元；所述测量绕组采用间绕的方式缠绕于硅钢磁芯的左半部分，测量绕组通过接孔连接到信号处理单元；所述线圈屏蔽壳上分别设置有延纵向延伸和延横向延伸的缝隙。2.根据权利要求1所述的一种单芯双绕组的取能冲击大电流传感器，其特征在于：所述电路单元屏蔽壳与线圈屏蔽壳为一体结构。3.根据权利要求1所述的一种单芯双绕组的取...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪武，毛天奇，王先锋，仇国滔，田地，张黎，胡勇，徐朝，吴雪冬，尤明洋，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：新型
国别省市：贵州,52