一种电压、电流组合式传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种电压、电流组合式传感器，是一种适用于电力系统中，将一次侧的高电压、大电流，线性地变换为二次侧的低电压、小电流，以作为测量、保护及控制系统信息输入的电量信息变换设备，特别适合于１０ｋＶ电力系统中使用，它主要由电压传感元件、电流传感元件、接口继电器、金属屏蔽罩及底板组成，同时具备电压信息变换和电流信息变换两种功能组合，能有效地实现高电压隔离和对弱信号电磁干扰的屏蔽，与现有技术相比，具有信息变换线性度高、测量范围宽、准确度高的优点，特别适合于现代电子与计算技术的二次系统中使用，而且体积小，重量轻，材料省，功能强，安全、可靠，能直接满足现代电力系统的监测、保护和控制的需要。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电压、电流组合式传感器，是一种适用于电力系统中，将一次侧的高电压、大电流，线性地变换为二次侧的低电压、小电流，以作为测量、保护及控制系统信息输入的电量信息变换设备，特别适合于10kV电力系统中使用。但是，它们也存在以下缺陷1、由于铁磁饱和，互感器的一次测量值与二次信号关系是非线性的。为了得到一、二次信号的线性关系，要么互感器的测量范围非常狭窄，要么将互感器的体积和重量增大到无法为设备所能允许的程度，这时参数也无法得到协调；特别是现代电力网容量日益增大，暂态电流倍数很高的情况下，传统的互感器是难以满足电力系统的监测、保护和控制的要求的。2、传统的互感器是向电磁式仪表和继电器提供信息的，由电磁式仪表和继电器构成的测量、保护或控制系统是一个模拟量的无源系统，它要求模拟量的信息强(电压互感器为交流100V、电流互感器为交流5A)，容量大(15VA及以上)，因此体积大，重量重。但现代的测量、保护和控制系统是基于电子与计算机技术的数字化有源系统，它要求模拟输入接口的信息是弱信息，小容量，往往要求直流电平信号为输入量，因此传统的互感器难于直接满足现代电力系统的要求。而且高度集成化的二次系统，也难于与又大、又重的传统互感器协调。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电压、电流组合式传感器，它能克服现有技术的不足。本专利技术是这样实现的，它主要由电压传感元件、电流传感元件、接口继电器、金属屏蔽罩及底板组成，其中电压传感器元件有三个圆筒形电极，它们分别是一次电极、二次电极和接地电极，这些电极用金属圆管制成，它们之间以绝缘材料隔离，一次电极处于中间，二次电极围绕着一次电极，接地电极套在二次电极的外面；电流传感元件由导体、二次线圈、环形绝缘骨架和屏蔽罩组成，其中导体贯穿于二次线圈，二次线圈绕在环形绝缘骨架上，二次线圈上包复着屏蔽罩；接口继电器由电压、电流二次信息放大与校正电路构成。接口继电器分别连接电压传感元件和电流传感元件，接口继电器置于底板上，用金属屏蔽罩屏蔽。本专利技术同时具备电压信息变换和电流信息变换两种功能组合，能有效地实现高电压隔离和对弱信号电磁干扰的屏蔽，与现有技术相比，具有信息变换线性度高、测量范围宽、准确度高的优点，特别适合于现代电子与计算技术的二次系统中使用，而且体积小，重量轻，材料省，功能强，安全、可靠，能直接满足现代电力系统的监测、保护和控制的要求。下面结合附图对本专利技术作进一步描述。具体实施例方式如附图说明图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本专利技术主要由电压传感元件1、电流传感元件2、接口继电器3、金属屏蔽罩4及底板5组成，其中电压传感元件1有三个圆筒形电极，它们分别是一次电极1A、二次电极1B和接地电极1C，这些电极用金属圆管制成，它们之间以绝缘材料隔离，一次电极1A处于中间，二次电极1B围绕着一次电极1A，接地电极1C套在二次电极1B的外面；电流传感元件2由导体2A、二次线圈2B、环形绝缘骨架2C和屏蔽罩2D组成，其中导体2A贯穿于二次线圈2B，二次线圈2B绕在环形绝缘骨架2C上，二次线圈2B上包复着屏蔽罩2D；接口继电器3由电压、电流二次信息放大与校正电路构成，并具有二次端子6。接口继电器3分别连接电压传感元件1和电流传感元件2，接口继电器3置于底板5上，用金属屏蔽罩4屏蔽，有效地隔离外界电磁干扰。在本实施例中，电压传感元件1的结构见图2、图3，本专利技术提出一种具有圆筒形单体式环氧树脂绝缘电容分压的电压传感元件1，该电压传感元件1是以电感应为传感原理，能可靠地实现高电压隔离。电压传感器元件1的三个圆筒形电极用壁厚为d的金属圆管制成，一次电极1A由A端接输入高电压，外半径为R1；二次电极1B从a端输出二次低电压信息，内半径为R2；接地电极1C，由n端接中性点或地，内半径为R0，接地电极1C为金属外层圆筒，可将工作电场限制在传感元件内部，并对外界电磁干扰起到有效的屏蔽作用，极间传递电场的绝缘介质为耐受高电压性能优良的绝缘材料环氧树脂，并可靠地实现高电压隔离。电流传感元件2的结构见图4、图5，它采用了基于电磁感应原理的空心线圈罗果夫斯基电流传感原理，以便实现高电压隔离。导体2A是单匝或多匝的任意截面形状，导体2A贯穿实际上是一个罗果夫斯基线圈的二次线圈2B，该二次线圈2B均匀地绕在环形绝缘骨架2C之上，二次线圈2B上包复屏蔽罩2D，屏蔽罩2D由薄铜板制成空心环形，内圆周有沿圆周的宽度为d的短路阻断间隙2E。接口继电器3见图1、图6，它具有二次端子6，接口继电器3是由电压、电流二次信息放大与校正电路构成的厚膜集成电路，用放大与校正电路提高传感器测量误差，利用电容式电压传感器元件1的输出作为接口继电器3工作电源。本专利技术工作时，当P1端子接入高压10kV回路时，二次端子6的电压测量、保护端子VS1将有二次电压信息输出，输出的是由电压传感元件1而来的二次信息量，经放大与校正电路处理后获得，额定值为5V或其它值；二次端子6的电流测量端子ms1和电流保护端子PS1将有二次电流信息输出，输出的是由电流传感元件2而来的二次信息量，经放大与校正电路处理后获得，额定值为5V或其它值。电压与电流的二次输出分别送到测量、保护系统的输入接口。权利要求1.一种电压、电流组合式传感器，其特征是由电压传感元件(1)、电流传感元件(2)、接口继电器(3)、金属屏蔽罩(4)及底板(5)组成，其中电压传感元件(1)和电流传感元件(2)分别连接接口继电器(3)，接口继电器(3)置于底板(5)上，用金属屏蔽罩(4)屏蔽；电压传感元件(1)具有一次电极(1A)、二次电极(1B)和接地电极(1C)，这些电极用金属圆管制成，它们之间以绝缘材料(1D)隔离，一次电极(1A)处于中间，二次电极(1B)围绕着一次电极(1A)，接地电极(1C)套在二次电极(1B)的外面；电流传感元件(2)由导体(2A)、二次线圈(2B)、环形绝缘骨架(2C)和屏蔽罩(2D)组成，其中导体(2A)贯穿于二次线圈(2B)，二次线圈(2B)绕在环形绝缘骨架(2C)上，二次线圈(2B)上包复着屏蔽罩(2D)；接口继电器(3)由电压、电流二次信息放大与校正电路构成，并具有二次端子6。2.根据权利要求1所述的一种电压、电流组合式传感器，其特征是电压传感器元件(1)的一次电极(1A)由(A)端接输入高电压，二次电极(1B)从(a)端输出二次低电压信息，接地电极(1C)由(n)端接中性点或地。3.根据权利要求1所述的一种电压、电流组合式传感器，其特征是电流传感元件(2)的导体(2A)是单匝或多匝的任意截面形状，导体(2A)贯穿二次线圈(2B)，该二次线圈(2B)均匀地绕在环形绝缘骨架(2C)之上，二次线圈(2B)上包复屏蔽罩(2D)，屏蔽罩(2D)由薄铜板制成空心环形，内圆周有沿圆周的宽度为(d)的短路阻断间隙(2E)。全文摘要本专利技术涉及一种电压、电流组合式传感器，是一种适用于电力系统中，将一次侧的高电压、大电流，线性地变换为二次侧的低电压、小电流，以作为测量、保护及控制系统信息输入的电量信息变换设备，特别适合于10kV电力系统中使用，它主要由电压传感元件、电流传感元件、接口继电器、金属屏蔽罩及底板组成，同时具备电压信息变换和电流信息变换两种功能组合，能有效地实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压、电流组合式传感器，其特征是由电压传感元件（１）、电流传感元件（２）、接口继电器（３）、金属屏蔽罩（４）及底板（５）组成，其中： 电压传感元件（１）和电流传感元件（２）分别连接接口继电器（３），接口继电器（３）置于底板（５）上，用金属屏蔽罩（４）屏蔽； 电压传感元件（１）具有一次电极（１Ａ）、二次电极（１Ｂ）和接地电极（１Ｃ），这些电极用金属圆管制成，它们之间以绝缘材料（１Ｄ）隔离，一次电极（１Ａ）处于中间，二次电极（１Ｂ）围绕着一次电极（１Ａ），接地电极（１Ｃ）套在二次电极（１Ｂ）的外面； 电流传感元件（２）由导体（２Ａ）、二次线圈（２Ｂ）、环形绝缘骨架（２Ｃ）和屏蔽罩（２Ｄ）组成，其中导体（２Ａ）贯穿于二次线圈（２Ｂ），二次线圈（２Ｂ）绕在环形绝缘骨架（２Ｃ）上，二次线圈（２Ｂ）上包复着屏蔽罩（２Ｄ）； 接口继电器（３）由电压、电流二次信息放大与校正电路构成，并具有二次端子６。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋豪贤，张树华，
申请(专利权)人：张树华，蒋豪贤，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]