一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环制造技术

本发明专利技术公开了一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环，包括环形壳体和PCB电路板，PCB电路板设置在环形壳体内部，PCB电路板包括主控单元、电流测量模块和电场取电模块；电场取电模块用于收集电场能量并储能；电流测量模块用于探测负荷电流；主控单元用于管理电源、采集和处理电流数据，并将采集的数据传输出去；下壳体底部设有环形磁芯，环形磁芯上开设一个气隙，在气隙中嵌入TMR磁隧道传感器，通过测量磁场强度来计算出触头的负荷电流。本发明专利技术通过电场取电实现取电无源化，提升了取能效率使得有更多的能量可以储存，当停电时装置还能继续工作。

A kind of contact current measuring ring of switch cabinet with self charging function

【技术实现步骤摘要】
一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环
本专利技术属于电流测量技术，具体涉及一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环。
技术介绍
高压开关柜常见的故障就是过负荷，严重过负荷会引起事故。目前常见的检测手段是测温，负荷过大时温度触头温度会升高，但是只通过温升来判断设备是否出现故障太过单一，无法准确判断是因为设备故障引起的温升还是本身负载过大引起的正常温升，而且这样的检测方法不够直接；而利用罗氏线圈的测量方式测电流在高压下会出现发热的情况，而且体积太大，不利于产品化。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种能够自取电、直接测量、体积小、通过磁场强度来测量电流的具有自取电功能的开关柜触头电流测量环。技术方案：本专利技术包括环形壳体和PCB电路板，PCB电路板设置在环形壳体内部，环形壳体包括上壳体和下壳体，其特征在于：所述PCB电路板包括主控单元、电流测量模块和电场取电模块；所述电流测量模块与主控单元连接；所述电场取电模块用于收集电场能量并储能；所述电流测量模块用于探测负荷电流；所述主控单元用于管理电源、采集和处理电流数据，并将采集的数据传输出去；下壳体底部设有环形磁芯，PCB电路板设置在环形磁芯上方，环形磁芯上开设一个气隙，在气隙中嵌入TMR磁隧道传感器，TMR磁隧道传感器与PCB电路板固定连接，通过测量磁场强度来计算出触头的负荷电流；利用带气隙的环形磁芯可以防止磁芯饱和，通过测量磁场强度计算负荷电流，较为直接，且测量结构准确。所述PCB电路板还包括温度测量模块，温度测量模块与主控单元连接，用于感知触头的温度值，以对过热现象做出预警提醒。所述PCB电路板还包括无线收发模块，无线收发模块与主控单元连接，主控单元通过无线收发模块将采集的温度值和负荷电流传输至外部的接收装置；通过无线方式进行数据传输，免除布线问题所述PCB电路板还包括电源管理模块、双电源切换模块和备用电池模块，电源管理模块与电场取电模块连接，双电源切换模块、备用电池模块分别连接电源管理模块。所述电源管理模块将收集到的电场能量转换成稳定的输出，作为双电源切换模块的第一路电源输入，并将多余的电场能量给备用电池充电，保证开关柜停电时还能继续工作一段时间。所述备用电池模块作为双电源切换模块的第二路电源输入，当设备断电时为双电源切换模块提供备用电源。所述双电源切换模块中双电源切换芯片U5的第一脚EN通过高低电平来选择IN1还是IN2输出，高电平输出IN1，低电平IN2输出，实现了电源的双切换。所述电场取电模块包括整流桥，整流桥交流端的一个脚连接高压带电体，另一个脚连接具有导电能力的取电电极，所述取电电极为面状结构且处于悬浮状态。所述取电电极与开关柜外壳形成感应电容，感应电容的大小与取电电极的面积成正比；取电电极的面积越大，感应电容就越大，容抗越小通过的电流就越大，最终取到的能量就越多。所述电源管理模块采用三级不同电压等级的电压监控芯片来控制电路。所述环形磁芯的材料选用硅钢片，硅钢片材料不易饱和。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：(1)通过环形磁芯气隙处的TMR磁隧道传感器测量磁场强度，根据磁场强度计算出高压开关柜静触头的电流值相对于测温和利用线圈来测量的方式更加直接，不受外部环境影响，而且测量结果更为准确；(2)采用电场取电，自取电解决供电问题，不需要线圈，体积较小，适用面广；(3)当电场取电能量足够多的时候给备用电池充电，保证开关柜停电时还能继续工作一段时间。(4)在线监测电流大小，通过无线传输到接收装置，接收装置就地显示或者上传到运维平台；(5)温度数据采集，监测触头温度数据，防止过热出现事故；(6)通过无线方式进行数据传输，免除布线问题。附图说明图1为本专利技术中PCB电路板的电子控制原理示意图；图2为图1所示的PCB电路板中电场取电模块的电路图；图3为图2所示的电场取电模块中的取电示意图；图4为图1所示的PCB电路板中电源管理模块的电路图；图5为图1所示的PCB电路板中双电源切换模块的电路图；图6为本专利技术的部件拆解图；图7为本专利技术的结构示意图；图8为本专利技术中PCB板的结构示意图；图9为图8所述PCB板另一视角的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式和说明书附图对本专利技术作进一步详细介绍。如图6和图7所示，本专利技术包括环形壳体和PCB电路板5，环形壳体包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2通过卡扣结构连接成一个整体，上壳体1的上表面设有用于控制电流测量环启停的推钮3；下壳体2底部设有环形磁芯8，在本实施例中，环形磁芯8的材料选用硅钢片；PCB电路板5设置在环形磁芯8上方，环形磁芯8上开设一个气隙9，在气隙9中嵌入TMR磁隧道传感器6，达到聚磁的目的，TMR磁隧道传感器6与PCB电路板5固定连接，通过测量磁场强度来计算出触头的负荷电流；环形磁芯8上方还设有紧固件7，紧固件7大致呈“凸”字形，其两分支能够在被测触头的外表面上形成两个接触区，以便能够夹紧被测触头。下壳体2内环形磁芯8的外周布置一个取电电极10，且取电电极10沿环形磁芯8的周向延伸，取电电极10的长度超过环形壳体周长的二分之一，取电电极10的面积尽可能大，因为面积越大取到的能量就越多。如图7至图9所示，PCB电路板5设置在环形壳体内部，包括两块PCB电路板，这样的设计使得本专利技术更加小巧、结构更加紧凑，一块PCB电路板用于放置电场取电模块51、电源管理模块52、双电源切换模块53和电流测量模块54的元器件，另一块PCB电路板用于放置温度测量模块55、无线收发模块56、主控单元57、备用电池模块58的元器件，无线收发模块包括天线4。另一块PCB电路板做成凸型，TMR磁隧道传感器焊接在凸出部分并且嵌入环形磁芯8的气隙9中。如图1所示，PCB电路板5包括主控单元57、温度测量模块55、电流测量模块54和电场取电模块51；温度测量模块55和电流测量模块54均与主控单元57连接；电场取电模块51用于收集电场能量，并将收集的电场能量储存将高电压转换成低电压储存到储能电容中；温度测量模块55为温度传感器，用于感知触头的温度值，以对过热现象做出预警提醒；电流测量模块54用于探测负荷电流；主控单元57用于管理电源、采集和处理温度与电流数据，并将采集的数据传输出去。PCB电路板5还包括无线收发模块56，无线收发模块与主控单元连接，主控单元通过无线收发模块将采集的温度值和负荷电流传输至外部的接收装置。PCB电路板5还包括电源管理模块52、双电源切换模块53和备用电池模块58，电源管理模块52与电场取电模块51连接，双电源切换模块53、备用电池模块58分别连接电源管理模块52。电源管理模块52将收集到的电场能量转换成稳定的输出，作为双电源切换模块53的第一路电源输入，并将多余的电场能量给备用电池充电。备用电池模块作为双电源切换模块53的第二路电源输入，当设备断电时为双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环，包括环形壳体和PCB电路板(5)，PCB电路板(5)设置在环形壳体内部，环形壳体包括上壳体(1)和下壳体(2)，其特征在于：所述PCB电路板(5)包括主控单元(57)、电流测量模块(54)和电场取电模块(51)；所述电流测量模块(54)与主控单元(57)连接；所述电场取电模块(51)用于收集电场能量并储能；所述电流测量模块(54)用于探测负荷电流；所述主控单元(57)用于管理电源、采集和处理电流数据，并将采集的数据传输出去；/n下壳体(2)底部设有环形磁芯(8)，PCB电路板(5)设置在环形磁芯(8)上方，环形磁芯(8)上开设一个气隙(9)，在气隙(9)中嵌入TMR磁隧道传感器(6)，TMR磁隧道传感器(6)与PCB电路板(5)固定连接，通过测量磁场强度来计算出触头的负荷电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环，包括环形壳体和PCB电路板(5)，PCB电路板(5)设置在环形壳体内部，环形壳体包括上壳体(1)和下壳体(2)，其特征在于：所述PCB电路板(5)包括主控单元(57)、电流测量模块(54)和电场取电模块(51)；所述电流测量模块(54)与主控单元(57)连接；所述电场取电模块(51)用于收集电场能量并储能；所述电流测量模块(54)用于探测负荷电流；所述主控单元(57)用于管理电源、采集和处理电流数据，并将采集的数据传输出去；
下壳体(2)底部设有环形磁芯(8)，PCB电路板(5)设置在环形磁芯(8)上方，环形磁芯(8)上开设一个气隙(9)，在气隙(9)中嵌入TMR磁隧道传感器(6)，TMR磁隧道传感器(6)与PCB电路板(5)固定连接，通过测量磁场强度来计算出触头的负荷电流。


2.根据权利要求1所述的具有自取电功能的开关柜触头电流测量环，其特征在于：所述PCB电路板(5)还包括温度测量模块(55)，温度测量模块(55)与主控单元(57)连接，用于感知触头的温度值。


3.根据权利要求2所述的具有自取电功能的开关柜触头电流测量环，其特征在于：所述PCB电路板(5)还包括无线收发模块(56)，无线收发模块(56)与主控单元(57)连接，主控单元(57)通过无线收发模块(56)将采集的温度值和负荷电流传输至外部的接收装置。


4.根据权利要求1所述的具有自取电功能的开关柜触头电流测量环，其特征在于：所述PCB电路板(5)还包括电源管理模块(52)、双电源切换模块(53)和备用电池模块(58)，电源管理模块(52)与电场取电模块(51)连接，双电源切换模块(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾勇勇，秦剑华，袁栋，刘洋，戴建卓，杨景刚，肖小龙，刘瑞煌，苏伟，司鑫尧，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32