專利名稱：自供電智能電力電流變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種懸掛于高壓電力線上的電流變送器，該變送器采集電力線上的電流數(shù)據(jù)，通過光纖傳送到地面的數(shù)據(jù)采集中心。
背景技術(shù)：
在輸配電的高壓線路上，需要隨時(shí)檢測(cè)電流的相位幅值和瞬態(tài)值?，F(xiàn)在的檢測(cè)方法是采用互感器原理的電流采集方式，也有采用霍爾效應(yīng)原理采集電流的方式。這幾個(gè)方式有它的缺陷，利用互感器方式的電流檢測(cè)方式，對(duì)互感器副邊的檢測(cè)線圈的耐壓要求較高，同時(shí)由于矽鋼片渦流效應(yīng)和磁滯效應(yīng)，會(huì)造成互感器副邊線圈信號(hào)電壓的相位有滯后。當(dāng)利用霍爾效應(yīng)傳感器方式時(shí)，由于霍爾效應(yīng)在電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)才能檢測(cè)到信號(hào)，需要利用鐵氧體磁環(huán)增加磁場(chǎng)強(qiáng)度。若沒有鐵氧體磁環(huán)增磁，利用霍爾效應(yīng)傳感器的電流檢測(cè)方式則在電流交變過零點(diǎn)無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)到電流大小。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是克服現(xiàn)有的電力電流變送器的不足，提出一種可以直接懸掛于電力線上的電力電流變送器，尤其是自供電智能電力電流變送器，此結(jié)構(gòu)的電力電流變送器安裝方便，安裝操作時(shí)對(duì)正常供電無(wú)影響，且變送器的電位隨電力線路電壓浮動(dòng)，經(jīng)過光纖隔離，數(shù)據(jù)傳送不受周圍強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾，地面數(shù)據(jù)中心采集電流數(shù)據(jù)較安全，智能化程度較高。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是自供電智能電力電流變送器，變送器直接懸掛于電力線上，由霍爾效應(yīng)和磁電阻效應(yīng)兩種傳感器結(jié)合來(lái)采集電流數(shù)據(jù)，在變送器的一端放置感應(yīng)線圈，在變送器的另一端放置霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器，霍爾效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)和磁電阻效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)連接放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)電流的幅值相位和瞬時(shí)值數(shù)據(jù)。感應(yīng)線圈或另設(shè)有線圈，其輸出連接整流穩(wěn)壓電源電路。在與所述電流幅值相位和瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端設(shè)有光電轉(zhuǎn)換器件。送器一端放置感應(yīng)線圈，另一端放置霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器，中間用連接桿連接。連接桿的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)。
1、在變送器的一端放置感應(yīng)線圈，當(dāng)電力線電流交變時(shí)，電力線周圍空間的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生交變，放置在電力線旁邊的感應(yīng)線圈會(huì)感應(yīng)出交變電壓，將交變電壓整流穩(wěn)壓，提供給變送器電路。
2、在變送器的另一端放置霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器，霍爾效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過放大比較得到方波信號(hào)，是電流的方向信號(hào)，磁電阻效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過放大，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中，得到電流瞬時(shí)值的絕對(duì)值，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到電流的幅值相位和瞬時(shí)值數(shù)據(jù)。
3、可以將得到的電流幅值相位和瞬時(shí)值數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后通過光纖傳送到外部數(shù)據(jù)中心。
4、變送器一端放置感應(yīng)線圈，另一端放置霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器，中間用連接桿連接。根據(jù)使感應(yīng)線圈的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響在允許的誤差范圍內(nèi)的原則確定連接桿的長(zhǎng)度。連接桿的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)。
5、變送器上部通過絕緣構(gòu)件懸掛于電力線上，根據(jù)電力線電流容量決定懸掛距離。


圖1為本實(shí)用新型所使用的磁電阻效應(yīng)傳感器和磁場(chǎng)的關(guān)系曲線圖2為霍爾效應(yīng)傳感器輸出電壓隨磁場(chǎng)變化的特性曲線圖3是霍爾效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)放大比較處理后波形圖圖4是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實(shí)用新型的電路示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)圖中。其中1為高壓輸電線、2為懸掛鉤元件、3為感應(yīng)線圈、4為整流電路、5為連接桿、6為電源線、7為霍爾效應(yīng)傳感器、8為磁電阻效應(yīng)傳感器、9為放大比較電路和數(shù)據(jù)處理電路、10為電源濾波器、11為光纖轉(zhuǎn)換接頭元件12為光纖。
具體實(shí)施方式
在本實(shí)用新型中，采用了新穎的電流檢測(cè)方法，即利用霍爾效應(yīng)和磁電阻效應(yīng)兩種傳感器來(lái)采集電流數(shù)據(jù)的方式，利用霍爾效應(yīng)傳感器得到電力線電流方向信號(hào)，利用磁電阻效應(yīng)傳感器采集電流大小信號(hào)，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理后得出電力線電流相位和幅值數(shù)據(jù)以及瞬時(shí)電流數(shù)據(jù)。下面對(duì)此方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明磁電阻效應(yīng)傳感器是一種電阻值會(huì)隨磁場(chǎng)變化而變化的兩端元件，磁阻元件對(duì)磁場(chǎng)非常敏感，所以檢測(cè)時(shí)不需要對(duì)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行聚磁。磁電阻效應(yīng)傳感器和磁場(chǎng)的關(guān)系為拋物線的變化關(guān)系，如圖1所示，因此磁電阻不能夠檢測(cè)磁場(chǎng)的極性，也就不能確定電流的方向。
霍爾效應(yīng)傳感器是利用霍爾效應(yīng)，輸出電壓隨磁場(chǎng)變化的特性曲線如圖2所示，霍爾效應(yīng)傳感器的線性范圍較大，對(duì)磁場(chǎng)的靈敏度較低，常常使用鐵氧體磁環(huán)或鐵心圓環(huán)，使電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)增加，而增加鐵氧體磁環(huán)或鐵心圓環(huán)，又會(huì)有殘余磁性，并且渦流效應(yīng)又使輸出相位產(chǎn)生偏移?；魻栃?yīng)傳感器在沒有放置體養(yǎng)體磁環(huán)或鐵心圓環(huán)時(shí)，只能檢測(cè)分辨交變磁場(chǎng)峰值時(shí)的波形。
本實(shí)用新型采用無(wú)鐵心方案，利用霍爾效應(yīng)傳感器只檢測(cè)交流電流峰值時(shí)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性，每一交變周期瞬時(shí)的電流磁場(chǎng)數(shù)據(jù)由磁電阻效應(yīng)傳感器檢測(cè)，這樣可以得到高靈敏度的電流數(shù)據(jù)。圖3是霍爾效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)放大比較處理后波形圖(Vh)和磁電阻效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)放大處理后波形圖(Vr)，i是輸電線電流波形。
圖5是本實(shí)用新型的電路示意圖。在圖中電源電路部分，整流電路將感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電壓整流穩(wěn)壓后產(chǎn)生5伏電源。檢測(cè)電路部分將霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器的信號(hào)放大，送入CPU或DSP中進(jìn)行處理，經(jīng)過光纖接頭轉(zhuǎn)換進(jìn)行輸出。
在圖4中，磁電阻效應(yīng)傳感器8與輸電線1的距離影響傳感器的輸出，變送器上部設(shè)有可調(diào)整懸掛與輸電線的間隙的懸掛構(gòu)件。調(diào)整合適的懸掛與輸電線的間隙。
感應(yīng)線圈與霍爾效應(yīng)傳感器之間設(shè)有可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的連接桿。
采用惠斯登電橋的方式，通過檢測(cè)磁場(chǎng)的梯度變化的方法來(lái)消除磁電阻效應(yīng)傳感器的溫度漂移。
磁電阻效應(yīng)傳感器輸出與磁場(chǎng)是拋物線關(guān)系，如圖1所示，CPU或者DSP智能芯片在數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。
磁電阻效應(yīng)傳感器選用靈敏度高的巨磁電阻(GMR)傳感器超巨磁電阻(CMR)傳感器或者特異磁電阻(EMR)傳感器。如在單晶硅基底上制備一層N型或P型巨磁阻薄膜；鋅鐵氧體巨磁電阻。摻Mn的GaAa材料磁電阻等等。
權(quán)利要求1.一種自供電智能電力電流變送器，其特征是變送器直接懸掛于電力線上，由霍爾效應(yīng)和磁電阻效應(yīng)兩種傳感器結(jié)合來(lái)采集電流數(shù)據(jù)，在變送器的一端放置感應(yīng)線圈，在變送器的另一端放置霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器，霍爾效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)和磁電阻效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)連接放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)電流的幅值相位和瞬時(shí)值數(shù)據(jù)。
2.由權(quán)利要求1所述的自供電智能電力電流變送器，其特征是感應(yīng)線圈或另設(shè)有線圈，其輸出連接整流穩(wěn)壓電源電路。
3.由權(quán)利要求1所述的自供電智能電力電流變送器，其特征是在與所述電流幅值相位和瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端設(shè)有光電轉(zhuǎn)換器件。
4.由權(quán)利要求1所述的自供電智能電力電流變送器，其特征是變送器一端放置感應(yīng)線圈，另一端放置霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器，中間用可調(diào)長(zhǎng)度的連接桿連接。
5.由權(quán)利要求1所述的自供電智能電力電流變送器，其特征是變送器上部設(shè)有可調(diào)整懸掛與輸電線的間隙的懸掛構(gòu)件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自供電智能電力電流變送器，變送器直接懸掛于電力線上，由霍爾效應(yīng)和磁電阻效應(yīng)兩種傳感器結(jié)合來(lái)采集電流數(shù)據(jù)，在變送器的一端放置感應(yīng)線圈，在變送器的另一端放置霍爾效應(yīng)傳感器和磁電阻效應(yīng)傳感器，霍爾效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)和磁電阻效應(yīng)傳感器輸出信號(hào)連接放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)電流的幅值相位和瞬時(shí)值數(shù)據(jù)。電力電流變送器可以直接懸掛于電力線上，安裝非常方便，對(duì)正常供電無(wú)影響，智能化程度較高。變送器的電位隨電力線路電壓浮動(dòng)，可經(jīng)過光纖隔離，數(shù)據(jù)傳送不受周圍強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾，地面數(shù)據(jù)中心采集電流數(shù)據(jù)較安全。
文檔編號(hào)G01R15/14GK2793733SQ20052007226
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者綦學(xué)堯, 金勇 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司