[實用新型]高壓及超高壓光電隔離式電流互感器

無效

• 申請號: 00233707.X
• 申請日: 2000-05-12
• 公開（公告）號: CN2430691Y
• 公開（公告）日: 2001-05-16
• 發明（設計）人: 劉志俊
• 申請（專利權）人: 劉志俊
• 主分類號: G01R15/00
• 分類號: G01R15/00;H01F38/28
• 代理公司: 北京萬科園專利事務所
• 代理人: 張亞軍,李丕達

本實用新型涉及一種供電、配電系統用的光電隔離式電流互感器。

傳統的交流電流互感器，由于測量處和顯示處存在極大的電位差(11KV-330KV)，所以對電流互感器的耐壓要求極高，制造工藝復雜，價格昂貴，并且安裝要求嚴格。

本實用新型的目的在于提供一種新型可自供電，且精度高的高壓及超高壓光電隔離式電流互感器。

本實用新型由每相的電流測量單元組成；其特征在于：

每個測量單元包括自供電及電流測量裝置和紅外通信單元；所述自供電包括匯流條互感器、與匯流條互感器的環型鐵芯T₁相連接的電橋整流電路B₁、電橋整流電路B₁輸出端串接的采樣電阻R₁和穩壓二極管Z₁；電流測量裝置包括與上述穩壓二極管Z₁相連接的電壓放大電路、與電壓放大電路輸出端相連接的串行模數變換電路U₂、接收并處理電流信號的單片機U₃；所述單片機U₃外圍電路包括起電源監視和看門狗功能的芯片U₄和紅外通信單元；所述紅外通信單元與單片機U₃的信號輸出、輸入端分別相連，包括紅外發射器L₁和紅外接收器H₁。

本實用新型與傳統高壓電流互感器相比，具有如下優點：

1．互感器和高壓匯流條處于相同電位，從而降低了耐壓要求，便于制造和安裝；

2．采用雙向紅外通訊，通過規定三相電流測量單元與上位機之間的通訊協議，保證了通訊的可靠性；

3．利用互感器既提供了測量信號，又給測試電源供電；

4．采用數字式測量，大大提高了測量精度；

5．成本大大降低。

圖面說明：

圖1是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的電流采樣和供電原理圖；

圖2是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的放大及A／D變換原理圖；

圖3是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的CPU及紅外發送、接收原理圖；

圖4是本實用新型所述高壓及超高壓光電隔離式電流互感器的上位機原理圖。

本實用新型的電路結構及工作原理如下：

圖1中電流互感器T₁的感應電流流過采樣電阻R₁、經穩壓二極管穩壓，供測量單片機工作，C₁、C₃為濾波電容。由圖中可知R₁流過感應的全部電流，真實的反應了流過匯流條的實際電流。互感器兩端的電壓是B₁的壓降加R×I加穩壓二極管Z₁上的壓降。互感器的圈數設計要考慮測量單片機CPU的起始工作電流、額定電流和保護電流(一般為額定電流的2．5倍)，同時要考慮電橋B₁、穩壓二極管Z₁的功率耗散。例：如單片機的起始工作電流為10mA，額定電流為630A，保護電流為1600A，匯流條流過20A時系統工作，則線圈圈數為：20A／10mA=2000圈；額定電流為：I=630A／2000=0．315A；互感器兩端的電壓：V=1．3+R₁·I+5．5=7．5V；額定功率：W=I·V=2．24瓦；考慮到在保護電流時(7．1瓦)不飽和，鐵芯的尺寸就可選定。采樣電阻R₁阻值大小，應使圖2中A、B兩點的電壓在5V之內，以保證運算放大器U₁正常工作。圖2中適當選擇R₁₂和R₆的阻值，使U₁₁₃的輸出7為1．7V。保護電流時為5．25V。10位串行A／D將模擬電壓讀到CPU中，經運算后，由紅外發射接收器和上位機通訊，進行顯示。本裝置三相電流測量單元可與一個上位機顯示單元(如圖4所示)通信，為保證通信的可靠性，由上位機控制整個通信過程，每相都有自己的地址，上位機發出的命令包括地址域和命令域，每相測量單元分析命令后，是自己的地址，則執行相應的命令動作。