[發明專利]具有羅果夫斯基類型的電流換能器的用于測量電流的裝置

有效

• 申請號: 201380020802.2
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104246517B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: J.帕斯卡爾;F.楚爾弗盧
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: G01R15/18
• 分類號: G01R15/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 葉曉勇,劉春元

本發明涉及一種具有羅果夫斯基類型的電流換能器和換能器電子設備、用于測量電流的布置，電流換能器具有：初級導體繞組，具有用于攜帶待測量的額定電流的線匝的第一數量；次級導體繞組，具有一對端子和螺旋形狀以及線匝的第二數量，所述次級導體繞組以環形方式環繞初級導體。

羅果夫斯基類型的電流換能器結合通常稱作羅果夫斯基線圈的裝置。它廣泛地用作用于測量交流(AC)或高頻電流脈沖的裝置。這種類型的線圈具有優于其它類型的電流傳感器的許多優點。通常通過將導電線施加到非磁和非導電載體上，來構成羅果夫斯基線圈。載體能夠是基于塑料或玻璃或陶瓷的結構，并且形成封閉或者幾乎封閉的環路，使得形成一種螺旋線圈導線。來自線圈的一端的引線可經過線圈的中心或者在線圈中心附近返回到另一端，使得兩個端子均在線圈的同一端，并且使得螺旋線圈本身沒有形成封閉環路。

羅果夫斯基線圈屬于空心線圈的種類，因為線圈的載體是非磁的，即，其磁化率明顯小于1。載體可以是剛性或柔性的，并且其形狀可以是圓環、環形等。

當圍繞攜帶電流的初級導體放置時，羅果夫斯基線圈按照安培定律生成與電流的導數成比例的電壓。電壓也與每單位長度的匝數和匝的面積成比例。一匝的面積近似等于線圈載體的截面面積。由于羅果夫斯基線圈中感應的電壓與初級導體中的電流變化率成比例，所以線圈的輸出通常連接到電子裝置(在這里稱作換能器電子設備或智能電子裝置(IED))，其中信號經過積分和進一步處理，以便提供與電流成比例的準確信號。

羅果夫斯基線圈具有優于其它類型的電流測量裝置的許多優點，最顯著的是因它的非磁芯而具有優良線性度，其沒有飽和效應的傾向。因此，羅果夫斯基線圈甚至在經受大電流(例如在輸電、焊接或脈沖功率應用中使用的電流)時也是高度線性的。此外，由于羅果夫斯基線圈具有空心而不是磁芯，所以它具有低電感，并且能夠響應快速變化電流。具有等距繞組的正確形成的羅果夫斯基線圈極大地免受電磁干擾。與常規基于鐵磁芯的電流換能器相比，羅果夫斯基線圈電流換能器(RCCT)呈現更高動態范圍、更小重要和尺寸以及更低生產成本。

但是，按照現有技術的羅果夫斯基線圈電流換能器卻仍然遭受中等精度而在精度方面、特別是對于計量應用無法與常規基于高鐵磁芯的電流換能器相比。其一個原因是當環境條件正發生變化(例如溫度、機械約束、濕度、老化等)時的羅果夫斯基線圈的靈敏度S的未知變化。另一個原因是當環境條件正發生變化(例如溫度、機械約束、濕度、老化等)時作為換能器電子設備的組成部分的電子放大器的增益的未知變化。

由于線圈靈敏度和放大器增益的這些非預期變化當前沒有被IED中的電子信號處理來考慮，所以靈敏度和增益的這種改變對測量引入誤差。這種限制阻礙了采用羅果夫斯基線圈電流換能器的組合來達到高精度。

本領域已知的只補償羅果夫斯基線圈電流換能器的靈敏度變化的一種解決方案在于采用放置成接近羅果夫斯基線圈的溫度傳感器來測量溫度。溫度然后用來按照各羅果夫斯基靈敏度溫度剖面來補償靈敏度。在生產結束所執行的線圈的表征—所謂的校準—期間，測量環境溫度下的羅果夫斯基線圈電流換能器靈敏度以及其溫度相關性。給出應用于換能器電子設備中的信號的多項式校正的系數存儲在放置于傳感器殼體的EEPROM中。這個解決方案允許溫度效應補償，但是要求附加生產工作，例如各羅果夫斯基線圈電流換能器的校準和溫度表征。此外，它不允許例如機械、濕度和老化效應的其它補償。實際上，一旦將傳感器遞送給客戶，則無法更新校正系數。實際上，為了補償老化，常規方式要求維護工作以及對客戶設備的額定電流測量的中斷。羅果夫斯基線圈電流換能器必須從設備中取出，并且采用與工廠中的初始校準相同的過程周期地重新校準。

文獻PCT/EP2011/001941和PCT/EP2011/058291提出讀出電子布置，其在無需中斷測量的情況下、即聯機地自行補償它們自己的增益漂移。但是，這些讀出電子設備不允許對額定電流的測量同時補償任何RCCT靈敏度變化。

本發明的目的是提供一種具有羅果夫斯基類型的電流換能器和換能器電子設備、用于測量電流的布置，其中換能器電子設備能夠補償羅果夫斯基線圈的靈敏度的漂移以及換能器電子設備本身的放大器增益的漂移。

按照本發明，上述目的通過根據本申請的用于測量電流的布置來實現。