[發明專利]高精度寬頻帶污穢絕緣子泄漏電流傳感器

無效

• 申請號: 200710092523.3
• 申請日: 2007-08-03
• 公開（公告）號: CN101126785A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 杜林;李先志;姚陳果;胡建林;李劍;蔣興良;孫才新
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/02;G01R31/12;G01R19/165
• 代理公司: 重慶大學專利中心
• 代理人: 胡正順

技術領域

本發明屬于電氣設備絕緣監測技術領域，特別涉及絕緣子交流泄漏電流檢測傳感器。

背景技術

絕緣子污染是大范圍的區域性問題，一旦發生污閃事故，波及面大，持續時間長，是威脅電力系統安全輸電的最嚴重問題之一，必須高度重視。隨著工業經濟的發展，輸電電壓等級不斷提高，絕緣子的污閃預防已成為當今電力系統急需研究的問題之一。

絕緣子表面污染后，當遇到霧、露、毛毛雨、降雪等氣象條件時就可能發生污閃。潮濕條件下，絕緣子積污量越大，污穢物中可溶于水的、能導電的物質含量越大，泄漏電流越大。而污閃是否發生與泄漏電流的大小密切相關，當泄漏電流增大到一定程度后，污閃就可能發生。對污穢絕緣子泄漏電流進行在線監測就是實時記錄輸電線路中經染污絕緣子串流入地網的泄漏電流數據，并完整準確地記錄下泄漏電流的實際變化過程，記錄保存泄漏電流的波形和各種參數，存儲污閃事故發生前后泄漏電流的情況，作為運行人員分析事故原因、進行污閃預警、故障診斷與定位的依據，是預防絕緣子污閃事故的發生，保證電力系統安全運行的有效措施。

現有絕緣子泄漏電流在線監測，是通過電流傳感器將泄漏電流信號引入采集電路進行數據采集，之后運用各種算法進行測量、計算。因此電流傳感器是泄漏電流在線監測系統的關鍵部件。泄漏電流信號具有幅值變化范圍大(幾十微安至幾百毫安)、頻帶寬(工頻至幾十千赫茲)的特點，因此要求傳感器具有靈敏度高、工作頻帶寬的性能。目前常用的電流傳感器從安裝形式上可分為電氣接觸式電流傳感器和非電氣接觸式電流傳感器。電氣接觸式電流傳感器通常是分流器或集流環，雖然可以達到較高的精度和較寬的頻帶，但采取這種方法通常會短路一片絕緣子，降低了線路的絕緣性能，這在很多場合是不允許的。非電氣接觸式電流傳感器是由帶鐵芯的羅戈夫斯基線圈(以下簡稱“Rogowski線圈”)和外接積分電阻組成，此類傳感器統稱為穿芯式電流傳感器。如《傳感器技術》2004年第23卷第12期的“高準確度微電流傳感器的研制”公開的單芯穿電流傳感器和中國公開號為CN?1564008A的“高精密交流泄漏電流在線監測傳感器”公開的電流傳感器。該電流傳感器由Rogowski線圈和積分電阻組成。Rogowski線圈由環形鐵芯、線圈、絕緣薄膜、坡莫合金薄膜、鐵皮薄膜、屏蔽盒和同軸電纜接插件構成。但理論和實踐都證明穿芯式電流傳感器具有自身固有的缺陷：①在小電流信號下精度低；②頻帶與靈敏度之間無法兼顧；③受現場干擾影響大。由于上述固有缺陷，穿芯式電流傳感器在應用中受到一些限制，在需要高精度、寬頻帶的應用領域其應用效果差。

發明內容

本發明的目的是針對現有穿芯式電流傳感器的不足，提供一種高精度寬頻帶絕緣子泄漏電流傳感器，具有精度高、頻帶寬、線性度好、抗干擾能力強等特點。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種高精度寬頻帶污穢絕緣子泄漏電流傳感器，主要包括帶鐵芯的羅戈夫斯基線圈(Rogowski線圈)和積分放大單元及同軸電纜，Rogowski線圈與積分放大單元之間通過同軸電纜連接。Rogowski線圈由納米晶合金環形鐵芯、繞組、雙層屏蔽結構、外殼及同軸電纜接頭組成。在外殼內，從內至外分別設置繞組、納米晶合金環形鐵芯及雙層屏蔽結構，繞組繞在納米晶合金環形鐵芯上，雙層屏蔽結構設置在Rogowski線圈的上、下側面和外側面。雙層屏蔽結構的內層為銅皮、外層為鐵皮、厚度為0.3mm～0.5mm，用以屏蔽外界電磁場干擾。兩屏蔽層間填充聚四氟乙烯薄膜，用以隔絕兩屏蔽層的電氣聯系，兩屏蔽層的外側均有1mm～1.5mm寬的縱向開槽，用以防止渦流產生。由于本Rogowski線圈是套在被測絕緣子的鋼帽上來檢測絕緣子的泄漏電流，因此Rogowski線圈的尺寸由絕緣子鋼帽的大小決定。同軸電纜接頭設置在外殼的外側面。積分放大單元主要包括前端保護電路、集成運算放大器、反饋電阻及濾波電容，其間通過導線連接，用以構成一個閉環系統，一方面可通過反饋電阻調節傳感器的通帶增益，另一方面可拓寬傳感器的工作頻帶。積分放大單元的輸入端通過同軸電纜與Rogowski線圈的同軸電纜接頭相連，輸出端與第三方的在線監測系統的采集電路相連。本發明的泄漏電流傳感器的檢測電流幅值范圍為10μA～450mA、頻率范圍為2Hz～100kHz、靈敏度達到8.3mV/mA。

本發明采用上述技術方案后，主要有以下特點：

1、本發明采用的積分放大單元代替了傳統的積分電阻，使得傳感器可在保證響應靈敏度的同時，拓寬工作頻率的頻帶，達到高精度和寬頻帶的要求。