一种变流器，包括： 罗可夫斯基线圈，其检测配电设备或变电所主电路设备的主电路的交变电流，并且以模拟电压信号形式输出交变电流测量值，该罗可夫斯基线圈包括， 多层型印刷电路板，其包括相互连接的四个导电层，并且在中心部位有一个导体贯穿其中的开口， 多个金属箔，每一个金属箔都从中心以辐射状延伸，所述中心大致是所述开口的中心，每一个金属箔安装在印刷电路板的两侧表面和印刷电路板的两内导电层上， 第一绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第一电镀通孔电连接印刷电路板第一外侧表面上的金属箔和印刷电路板第一内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第一内导电层邻近印刷电路板的第一外侧表面， 第二绕组，其通过在厚度方向贯穿印刷电路板的第二电镀通孔电连接印刷电路板第二外侧表面上的金属箔和印刷电路板第二内导电层上的金属箔而形成，印刷电路板的第二内导电层邻近印刷电路板的第二外侧表面， 所述第一绕组和所述第二绕组被连接成互为镜像，并且串联连接， 传感器单元，该传感器单元包括， 模数转换器，其把模拟电压信号转换成数字电信号，和 电光转换器，其把数字电信号转换成数字光信号，以及 光学传输装置，其把数字光信号传输到上游系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种变流器，该变流器用于测量例如在电力系统的电路中传输的交变电流，尤其涉及其在罗可夫斯基(Rogowski)线圈中的使用。
技术介绍
通常，在多种情况下可以使用穿透型变流器来测量在电力配电设备和变电所主电路设备等中传输的交变电流。在传统的穿透型变流器中，次级绕组被缠绕在环型线圈架上，该环型线圈架是一个芯体，其中传输初级电流的导体贯穿该芯体的中心开口。铁芯或非铁磁性材料用作该穿透型变流器的芯体。在这些变流器中，采用非铁磁性材料的变流器被称为空心线圈型变流器或罗可夫斯基线圈，其能够获得优良的线性特性而不会饱和。图11表示普通的罗可夫斯基线圈的结构。图中所示的罗可夫斯基线圈1由导体(conductor)绕组2组成，该导体绕组2在非铁磁性材料制作的芯体6的周边上从P点缠绕到Q点，然后一导线(wire)(回流电路线)3以与绕组2沿芯体6缠绕的方向相反的方向从Q点返回到R点。回流电路线3通常在芯体6和绕组2之间返回。而且，配电装置或变电所装置的主电路的导体5贯穿芯体6的开口6a。在这种情况下，产生的电压正比于初级电流的时间变化量，所述初级电流在绕组2的两个终端4，4和回流电路线3之间的导体5内流动。因此，上述初级电流能够通过对所述电压进行积分并乘以由线圈的形式所确定的一个常数来测定。对于理想的罗可夫斯基线圈，两终端4，4之间的电压不受芯体6和导体5的中心点的间隙的影响，也不受罗可夫斯基线圈1之外磁场的影响。理想的罗可夫斯基线圈满足下列条件(a)绕组2的缠绕间隔(间距)为常数；(b)绕组2包围的面积等于回流电路线3包围的面积；(c)芯体6的横截面面积在整个圆周上是固定的，并且不受温度的影响；(d)绕组2完全缠绕在芯体6的整个圆周上而没有任何遗漏的部分。然而，当制造如图11所示的罗可夫斯基线圈1时，技术上很难满足上述条件(a)，也就是说，把绕组2缠绕到芯体6上的同时保持缠绕间距不变在技术上是困难的。尽管通过在芯体6上制备用于固定绕组2位置的槽或凸出物能够维持固定的缠绕间距，但是该制备需要特殊的芯体和绕线机，因而增加了罗可夫斯基线圈的价格，从而使其变得非常昂贵。日本公开专利No.平6-176947公开了解决这一问题的一种方法，该专利是美国专利No.5,414,400的同族专利。图12表示该专利公开的一种传统结构的罗可夫斯基线圈。如图所示，在罗可夫斯基线圈1中，在印刷电路板7的两侧面上形成金属箔2e，该印刷电路板7具有开口9，导体5在开口9的中心部位贯穿，从而提供从开口9的中心径向扩展的直线。而且，绕组2和回流电路线3被构造便于印刷电路板7的一侧表面上径向设置的金属箔2e和其相反一侧表面上的金属箔通过贯穿印刷电路板7的电镀孔电连接。在图12所示的例子中，回流电路线3构造成弯曲形状，因而，每单位电流和单位频率下的两终端4，4之间的电压变大，并且罗可夫斯基线圈1的灵敏度提高。另外，绕组2的缠绕进度方向(winding progress direction)为顺时针旋转，回流电路线3的缠绕进度方向为逆时针旋转。根据该传统技术，通过采用制造印刷电路板的常用技术，能够廉价地制造罗可夫斯基线圈1，并且能够保持绕组2和回流电路线3的缠绕间距为常数。因此，可以很大程度地实现上述条件(a)。顺便说一下，还是在上述的传统罗可夫斯基线圈中，上述的条件(b)，也就是使绕组2包围的面积和回流电路线3包围的面积相等的条件，不能被完全满足。这使罗可夫斯基线圈容易受到外部磁场的影响，因而导致在电流测量时误差增加。图13是一模型图(pattern diagram)，该模型图表示由外部磁场引起的磁通量Φ与图11所示的普通罗可夫斯基线圈1的绕组2互连的情形。图14是一模型图(pattern diagram)，该模型图表示由外部磁场引起的相同磁通量Φ与图11所示的普通罗可夫斯基线圈1的回流电路线3互连的情形。由于绕组2与回流电路线3的缠绕进度方向相反，因此图11所示的普通罗可夫斯基线圈1的两终端4，4之间产生的电压等于图13所示的P点和Q点之间所产生的电压与图14所示的P点和Q点之间所激励的通电电压的差值。假定由外部磁场引起的磁通量Φ在罗可夫斯基线圈1的整个表面上是均匀的，如果绕组包围的面积A(图13中斜阴影线所示)不等于回流电路线包围的面积B(图14中斜阴影线所示)，那么由于外部磁场的原因会在两终端4，4之间产生电压。由于该电压与最初应测定的初级电流无关，因此会导致测量误差。产生外部磁场的因素解释如下。例如，当在导体5中存在弯曲或者当流过导体8的电流在图15所示的罗可夫斯基线圈1的附近存在时，或者当导体5相对于罗可夫斯基线圈1以一角度设置时，外部磁场就产生了。当把罗可夫斯基线圈1应用于实际的电力配电主电路设备或变电所主电路设备时，完全消除上述因素是不可能的。另外，通常，因为由外部磁场引起的实际的磁通量Φ是不均匀的，因此该影响变得更加复杂。完全通过使绕组2包围的面积A等于回流电路线3包围的面积B来减小误差是可能的，更优选地是，通过把绕组2的形状设置得与回流电路线3的形状完全相同来减小误差。然而，在图11所示的普通罗可夫斯基线圈1中，在制造的同时把回流电路线3包围的面积控制为常数是很难的，因而很难避免外部磁场的影响。另一方面，尽管图12中所示的罗可夫斯基线圈大大地减小了外部磁场的影响，但是仍旧存在外部磁场的影响，原因是回流电路线3包围的面积小于绕组2包围的面积。现在尽管已经解释了外部磁场对罗可夫斯基线圈的影响，但是另外一个问题将在这里解释。即，尽管已经明确外部磁场的影响能够通过采用图12所示的罗可夫斯基线圈大大地减少，但是仍然有一个问题图11所示的普通罗可夫斯基线圈不能够轻易地被图12所示的罗可夫斯基线圈所取代。不能轻易取代的原因是在图12所示的罗可夫斯基线圈中，就初级电流而言，罗可夫斯基线圈的次级输出电压的比例(在铁芯型变流器的情况下，该比例(scale)相当于电流变换的比率)不能提高到图11所示的普通罗可夫斯基线圈的比例水平。众所周知，罗可夫斯基线圈的次级输出电压正比于产品的线圈匝数和一匝线圈的横截面面积。至于图11所示的罗可夫斯基线圈，就初级额定电流而言，次级输出电压通常是几十伏每千安培。在图11所示的罗可夫斯基线圈中，由于只要安装空间允许，能任意地决定一匝线圈的横截面面积，以及能够调整线圈的匝数，从而能够获得所需的次级输出电压，通过如双线绕组或三线绕组的方式，很容易获得每千安培几十伏的次级输出电压。如果能够从罗可夫斯基线圈获得每千安培几十伏的次级输出电压，那么模拟电压信号能够被传输而不受来自一场区中的配电主电路设备或变电所主电路设备的噪音影响的情况下进行传输，在所述的场区中，罗可夫斯基线圈被安装到电力设施(electric power installation)的主控制室(main control building)中，在所述主控制室中，保护单元和控制单元都受到影响，也就是说，影响保护单元和控制单元的信号没有衰变。然而，对于图12所示的罗可夫斯基线圈，绕组中线圈的匝数和每一匝线圈的横截面面积是有物理限制的，这是因为结构上的原因，即绕组2是由印刷电路板7上形成的金属箔2e组成的。尽管取决于印刷电路板的大小和金属箔的宽度，但是本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤实，前原宏之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：
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