本发明专利技术属于电流测量装置技术领域，公开了一种基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器及应用，包括内铁心、具有气隙的外铁心、一次绕组、二次绕组和信号处理电路，所述内铁心和外铁心为同轴设置，且外铁心位于内铁心的外围；所述一次绕组穿心布置，所述二次绕组同时均匀地缠绕在内铁心、外铁心上；所述二次绕组的输出端连接有二次电阻，二次电阻与所述信号处理电路连接；所述气隙中放置有磁场传感器，所述磁场传感器与所述信号处理电路连接。本发明专利技术电流互感器结构简单，测量准确度高，能够补偿因较大电流幅值、直流偏磁电流或间、次谐波造成的铁心饱和，在具有测量交流电流能力的同时也具有测量直流电流的能力。时也具有测量直流电流的能力。时也具有测量直流电流的能力。
【技术实现步骤摘要】
一种基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器及应用
[0001]本专利技术属于电流测量装置
，尤其涉及一种基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器及应用。
技术介绍
[0002]电流互感器是电力系统中最基本的测量元件之一，广泛应用于电能计量、状态监测与继电保护等方面。电流互感器测量失真时，可能会导致保护的错误动作与电能计量的缺失，从而影响电网的稳定性。此外，电能计量还直接关系电力系统发电量、线损与煤耗等各项技术指标的计算，直接影响到发、供用电三方的经济利益与交易的公平性。
[0003]目前，电流互感器按照测量原理可分为含有铁心的电磁型电流互感器、罗氏线圈、基于霍尔或磁阻效应的电流传感器与光纤电流互感器等。
[0004]含有铁心的电磁型电流互感器，它通过闭合铁芯的电磁感应作用，将一次侧的大电流按比例转变为二次侧的小电流。电流互感器一次绕组串联在回路中，二次绕组经二次负荷闭合。此类电流互感器在一次电流含有直流含量时可能会进入饱和，从而导致二次电流发生畸变，测量误差急剧增加。为了解决工程实践中电磁型电流互感器饱和的问题，可以采用气隙式电流互感器。此类互感器能够在一次电流含有直流含量时降低测量误差并较好地限制剩磁，但其在测量正弦电流时误差较大，仅用于继电保护。
[0005]罗氏线圈是一个均匀缠绕在由非铁磁性材料如陶瓷或者塑料做的骨架上的环形线圈，其输出信号是电流对时间的微分，然后通过一个积分电路，对输出的电压信号进行积分运算以真实还原被测电流。罗氏线圈对于小电流的测量不能达到较好的精度。而且罗氏线圈在测量含有衰减直流分量的暂态电流时误差较高，更无法测量恒定的直流电流。
[0006]基于霍尔或磁阻效应的电流互感器的核心测量元件是霍尔传感器或磁阻传感器。但此类电流互感器的精度完全依赖于磁场传感器精度，无法做到很高的精度。
[0007]光纤电流传感器的工作原理是利用法拉第磁光效应。光纤电流传感器具有非常好的绝缘性能，不存在磁滞效应和磁饱和现象，还具有良好的测量精度和灵敏度。光纤电流互感器由于技术水平、工艺水平要求较高，生产成本较大，安装调试困难，在对成本敏感的场合中使用较少，因此未在实际中得到大规模应用。
[0008]综上所述，有必要研制一种低成本、高精度和具有抗饱和能力的电流互感器以解决上述技术问题。
[0009]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0010](1)现有的含有铁心的电磁型电流互感器在测量正弦电流时误差较大，仅用于继电保护。
[0011](2)现有的罗氏线圈对于小电流的测量不能达到较好的精度，而且罗氏线圈在测量含有衰减直流分量的暂态电流时误差较高，更无法测量恒定的直流电流。
[0012](3)基于霍尔或磁阻效应的电流互感器的精度完全依赖于磁场传感器精度，无法做到很高的精度。
[0013](4)光纤电流互感器由于技术水平、工艺水平要求较高，生产成本较大，安装调试困难，在对成本敏感的场合中使用较少，限制了大规模应用。
技术实现思路
[0014]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器及应用。
[0015]本专利技术是这样实现的，一种基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器包括：
[0016]双环磁路模块，包括内铁心、含气隙的外铁心、缠绕在内外铁心上的二次绕组与二次电阻，用于在保证电流测量精度的前提下提高抗直流偏磁能力；
[0017]畸变补偿模块，包括放置在外铁心气隙内的磁场传感器，用于利用磁场传感器的输出信号补偿因内铁心饱和而导致的二次畸变电流；
[0018]信号处理模块，用于利用信号处理电路对二次电阻电压与传感器输出电压信号进行处理并输出。
[0019]进一步，所述内铁心和外铁心为同轴设置，且外铁心位于内铁心的外围。
[0020]进一步，所述内铁心中间穿设有一次绕组，所述内铁心和外铁心外侧均匀缠绕有二次绕组，所述二次绕组的输出端连接有二次电阻，二次电阻与所述信号处理电路连接。
[0021]进一步，所述外铁心外侧等距开设有多个气隙，磁场传感器放置在其中一个气隙中，所述磁场传感器与所述信号处理电路连接。
[0022]进一步，所述信号处理电路包括第一放大器、第二放大器、消除失调电压电路和加法电路；
[0023]所述二次电阻与所述第一放大器的输入端连接，所述第二放大器的输出端与加法电路的一个输入端连接；
[0024]所述磁场传感器与第一放大器的输入端连接，第一放大器输出端与所述消除失调电压电路的输入端连接，所述消除失调电压电路的输出端与加法电路的另一个输入端连接。
[0025]进一步，所述磁场传感器连接有稳压电路。
[0026]进一步，电流互感器还包括供电电源，所述供电电源分别为所述稳压电路、第一放大器、第二放大器、消除失调电压电路和加法电路供电。
[0027]本专利技术的另一目的在于提供一种安装有基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器的电能计量装置。
[0028]本专利技术的另一目的在于提供一种安装有基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器的电力系统状态监测装置。
[0029]本专利技术的另一目的在于提供一种安装有基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器的电力系统继电保护装置。
[0030]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0031]本专利技术采用内铁心与含气隙的外铁心组成的双铁心结构，既在铁心未饱和时保留了传统电流互感器的测量精度，又保留了气隙式电流互感器具有的抗直流偏磁电流的能力。
[0032]本专利技术采用放置在气隙中的磁场传感器的输出信号，能够补偿因较大电流幅值、直流偏磁电流或间、次谐波造成的电流互感器饱和，从而可减少因电流互感器饱和造成的经济损失，避免保护装置错误动作。
[0033]本专利技术既可以进行交流电流测量，也可以进行直流电流测量。
[0034]本专利技术结构简单，元器件易获取，不需要复杂的识别、控制算法与相应的微处理器和电子电路；在被测电流较小时保留了传统电流互感器较高的测量精度；当被测电流幅值较高、包含直流偏磁电流或间、次谐波从而造成铁心饱和时，具有补偿饱和的能力；在未明显增加设备体积，特别是铁心体积的情况下拓宽了互感器的测量范围；在具有测量交流电流能力的同时也具有测量直流电流的能力。
[0035]本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：电流互感器主要分为测量用电流互感器与保护用电流互感器。前者向测量、计量等装置提供电流信息，后者在电网故障状态下向继电保护等装置提供故障电流信息。当本专利技术用于测/计量用途(例如三相电表)时，具有抗直流效果：当线路电流包含较高的直流分量时，互感器铁心会进入饱和，二次电流发生畸变，从而会影响电能计量的精度，使电网公司遭受经济损失，而本专利技术能够补偿因直流分量造成的铁心饱和，从而提高了在线路电流包含较高直流分量时的测/计量精度，减少电网公司可能的经济损失。当本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器，其特征在于，所述基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器包括：双环磁路模块，包括内铁心、含气隙的外铁心、缠绕在内外铁心上的二次绕组与二次电阻，用于在保证电流测量精度的前提下提高抗直流偏磁能力；畸变补偿模块，包括放置在外铁心的气隙内的磁场传感器，用于利用磁场传感器的输出信号补偿因内铁心饱和而导致的二次畸变电流；信号处理模块，用于利用信号处理电路对电压信号进行处理并输出。2.如权利要求1所述的基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器，其特征在于，所述内铁心和外铁心为同轴设置，且外铁心位于内铁心的外围。3.如权利要求2所述的基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器，其特征在于，所述内铁心中间穿设有一次绕组，所述内铁心和外铁心外侧均匀缠绕有二次绕组，所述二次绕组的输出端连接有二次电阻，二次电阻与所述信号处理电路连接。4.如权利要求1所述的基于双环磁路结构与磁场传感器的电流互感器，其特征在于，所述外铁心外侧等距开设有多个气隙，磁场传感器放置在其中一个气隙中，所述磁场传感器与所述信号处理电路连接。5.如权利要求1所述的基于双环磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：张哲璇，陈博，
申请(专利权)人：湖北焱琛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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