一種開啟式故障暫態(tài)電流傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及輸電線路故障檢測(cè)領(lǐng)域，具體為一種暫態(tài)電流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路故障暫態(tài)電流行波包含大量的故障信息，是輸電線路故障診斷的基礎(chǔ)。 目前故障電流傳感器普遍采用柔性線圈，其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，并且安裝困難。PCB羅氏線圈 (印刷電路板制羅氏線圈）具有體積小、重量輕、準(zhǔn)確度高等優(yōu)良特性，近年來(lái)得到了大量 的應(yīng)用，但是針對(duì)輸電線路故障電流檢測(cè)領(lǐng)域，目前還沒有合適的解決方案。
[0003] PCB羅氏線圈在故障電流檢測(cè)領(lǐng)域的問(wèn)題主要集中在如何抗干擾。在實(shí)際應(yīng)用中， 由于處于電力線路上，除鄰相導(dǎo)線外，所在空間可能存在其他干擾磁場(chǎng)。其他干擾源產(chǎn)生的 磁場(chǎng)可分解為與PCB羅氏線圈骨架所在的平面相平行的分量，以及相垂直的分量B z。平行 分量對(duì)PCB羅氏線圈的影響與鄰相導(dǎo)線的影響同理，積分下來(lái)結(jié)果均為0,因此只需考慮垂 直方向的磁場(chǎng)B z的影響，如圖1所示。
[0004] 82與PCB羅氏線圈的每個(gè)小線匝所在的截面平行，因而在小線匝中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng) 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但小線匝在整個(gè)線圈骨架上螺旋密繞，形成了一個(gè)類似于環(huán)形螺線管螺旋 式地沿骨架的環(huán)形前進(jìn)，環(huán)繞一周后，形成了一個(gè)沿環(huán)繞方向的等效大線匝，如圖2所示。
[0005] 由于Bz與大線匝所在的平面垂直，當(dāng)B z隨時(shí)間變化時(shí)，穿過(guò)大線匝的磁通量隨之 變化并在PCB羅氏線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ez。雖然大線匝僅有一匝，但大線匝的面積通常 遠(yuǎn)大于小線匝的截面積，即使垂直方向的干擾磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與待測(cè)導(dǎo)體產(chǎn)生的磁感應(yīng) 強(qiáng)度相近，也會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)顯著的誤差。因此在實(shí)際使用中需考慮在PCB羅氏線圈上 添加回線L來(lái)避免垂直方向磁場(chǎng)B z的干擾，回線L所處平面平行于PCB羅氏線圈骨架所在 的平面，如圖3所示。
[0006] 如圖4所示，記回線圍成的圓的半徑為R0，大線匝的等效半徑Bz在回線中產(chǎn) 生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e 0，最終輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為W z，則W z等于60與62之和。若R回 等于Rrai，由于回線中電流方向和等效大線匝的電流方向相反，則％與e#小相等，方向相 反，二者相互抵消，e' z為零。
[0007] 但是由于在實(shí)際使用中考慮裝置安裝的便利性，需采用雙半圓環(huán)合成整個(gè)線圈的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上述方案的結(jié)構(gòu)不方便設(shè)置整個(gè)大線匝的回線。
[0008][0009] 文獻(xiàn)"PCB型Rogowski線圈（羅氏線圈）的誤差分析"提出將兩個(gè)導(dǎo)線繞向相反 的線圈進(jìn)行串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)普通空心線圈中的回線功能，同時(shí)可以增大線圈輸出電壓，但是線 圈距離越近，自感和雜散電容也就會(huì)越大，也會(huì)影響到線圈的精度和頻率響應(yīng)。
[0010][0011] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供了一種開啟式故障暫態(tài)電流傳 感器，該開啟式故障暫態(tài)電流傳感器安裝方便，采樣精度高，線性度好，抗干擾能力強(qiáng)。
[0012] 基于上述目的，本實(shí)用新型提供了一種開啟式故障暫態(tài)電流傳感器，其包括：
[0013] 第一半環(huán)體，其沿環(huán)形延伸的方向具有首端和尾端；所述第一半環(huán)體上纏繞有導(dǎo) 線，所述導(dǎo)線從第一半環(huán)體的首端按照第一繞線方向纏繞至其尾端后，再?gòu)牡谝话氕h(huán)體的 尾端按照第一繞線方向纏繞回其首端；
[0014] 第二半環(huán)體，其沿環(huán)形延伸的方向具有首端和尾端，所述第一半環(huán)體的首端和第 二半環(huán)體的首端拼接，所述第一半環(huán)體的尾端和第二半環(huán)體的尾端拼接以形成一完整的圓 環(huán)；所述第二半環(huán)體上纏繞有導(dǎo)線，所述導(dǎo)線從第二半環(huán)體的首端按照與第一繞線方向相 反的第二繞線方向纏繞至其尾端后，再?gòu)牡诙氕h(huán)體的尾端按照第二繞線方向纏繞回其首 端；
[0015] 所述第一半環(huán)體和第二半環(huán)體上纏繞的導(dǎo)線均具有纏繞的起點(diǎn)端和終點(diǎn)端，兩所 述終點(diǎn)端相互連接，兩所述起點(diǎn)端為輸出端。
[0016] 本實(shí)用新型所述的開啟式故障暫態(tài)電流傳感器，其通過(guò)設(shè)置可拼接成整個(gè)圓環(huán)的 第一半環(huán)體和第二半環(huán)體作為線圈的骨架，安裝時(shí)先開啟圓環(huán)，將待測(cè)線路套進(jìn)圓環(huán)中孔， 再關(guān)閉圓環(huán)，從而方便了安裝使用。本技術(shù)方案以導(dǎo)線從第一半環(huán)體和第二半環(huán)體的首端 順繞至尾端（后文簡(jiǎn)稱為"順繞"）再?gòu)奈捕死@回首端（后文簡(jiǎn)稱為"回繞"）的方式，將回繞 線圈的等效大線匝替代現(xiàn)有技術(shù)中帶回線的羅氏線圈的回線，從而起到與之相同的抵消順 繞線圈的等效大線匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用，從而消除了垂直方向干擾磁場(chǎng)的影響。本 實(shí)用新型所述的開啟式故障暫態(tài)電流傳感器可以是PCB羅氏線圈，且作為一種羅氏線圈， 通常配合積分器使用。
[0017] 進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型所述的開啟式故障暫態(tài)電流傳感器中，所述第一半環(huán)體 和第二半環(huán)體上均設(shè)有至少兩排外環(huán)過(guò)孔和至少兩排內(nèi)環(huán)過(guò)孔，所述外環(huán)過(guò)孔靠近第一半 環(huán)體和第二半環(huán)體的外邊緣設(shè)置，所述內(nèi)環(huán)過(guò)孔靠近第一半環(huán)體和第二半環(huán)體的內(nèi)邊緣設(shè) 置，所述導(dǎo)線通過(guò)外環(huán)過(guò)孔和內(nèi)環(huán)過(guò)孔纏繞于所述第一半環(huán)體和第二半環(huán)體上。
[0018] 上述方案中，若本實(shí)用新型所述的開啟式故障暫態(tài)電流傳感器是PCB羅氏線圈， 則所述第一半環(huán)體和第二半環(huán)體為印刷電路板，所述過(guò)孔本身是導(dǎo)體，過(guò)孔與過(guò)孔之間的 印刷線路代替所述導(dǎo)線共同構(gòu)成線匝。
[0019] 更進(jìn)一步地，在上述開啟式故障暫態(tài)電流傳感器中，所述每一排外環(huán)過(guò)孔和每一 排內(nèi)環(huán)過(guò)孔的各過(guò)孔在所述圓環(huán)的周向方向上均布。
[0020] 更進(jìn)一步地，在上述開啟式故障暫態(tài)電流傳感器中，所述外環(huán)過(guò)孔包括設(shè)置為第M 排外環(huán)過(guò)孔和第N排外環(huán)過(guò)孔的兩排外環(huán)過(guò)孔，所述內(nèi)環(huán)過(guò)孔包括三排；所述導(dǎo)線在從首 端纏繞到尾端的路徑上通過(guò)第M排外環(huán)過(guò)孔和內(nèi)環(huán)過(guò)孔，所述導(dǎo)線在從尾端纏繞回首端的 路徑上通過(guò)第N排外環(huán)過(guò)孔和內(nèi)環(huán)過(guò)孔。
[0021] 更進(jìn)一步地，在上述開啟式故障暫態(tài)電流傳感器中，所述第N排外環(huán)過(guò)孔在所述 圓環(huán)的徑向方向上設(shè)于第M排外環(huán)過(guò)孔的外側(cè)。
[0022] 更進(jìn)一步地，在上述開啟式故障暫態(tài)電流傳感器中，所述三排內(nèi)環(huán)過(guò)孔包括在所 述圓環(huán)的徑向方向上從內(nèi)向外依次設(shè)置的第A排內(nèi)環(huán)過(guò)孔、第B排內(nèi)環(huán)過(guò)孔和第C排內(nèi)環(huán) 過(guò)孔；所述導(dǎo)線在從首端纏繞到尾端的路徑上將第M排外環(huán)過(guò)孔與第A排內(nèi)環(huán)過(guò)孔、第C排 內(nèi)環(huán)過(guò)孔和第B排內(nèi)環(huán)過(guò)孔依次循環(huán)連接，所述導(dǎo)線在從尾端纏繞回首端的路徑上將第N 排外環(huán)過(guò)孔與第C排內(nèi)環(huán)過(guò)孔、第A排內(nèi)環(huán)過(guò)孔和第B排內(nèi)環(huán)過(guò)孔依次循環(huán)連接。
[0023] 上述方案增大了過(guò)孔排列分布空間，降低了加工難度，同時(shí)也巧妙地保證了順繞 線圈和回繞線圈結(jié)構(gòu)的等效大線匝半徑的一致性，做到了對(duì)干擾磁場(chǎng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的嚴(yán)格 抵消，保證了良好的抗干擾能力。
[0024] 更進(jìn)一步地，在上述開啟式故障暫態(tài)電流傳感器中，所述每一排外環(huán)過(guò)孔中外環(huán) 過(guò)孔的數(shù)量設(shè)置為58個(gè)，每一排內(nèi)環(huán)過(guò)孔中的內(nèi)環(huán)過(guò)孔數(shù)量設(shè)置為39個(gè)。
[0025] 本實(shí)用新型所述的開啟式故障暫態(tài)電流傳感器，具有下述有益效果：
[0026] 1)由于其第一半環(huán)體和第二半環(huán)體可開啟和閉合，安裝時(shí)，先開啟圓環(huán)，將待測(cè)線 路套進(jìn)圓環(huán)中孔，再關(guān)閉圓環(huán)，使得安裝非常方便；
[0027] 2)由于順繞線圈和回繞線圈結(jié)構(gòu)的等效大線匝半徑的一致性，做到了對(duì)干擾磁場(chǎng) 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的嚴(yán)格抵消，保證了良好的抗干擾能力；
[0028] 3)當(dāng)采用PCB羅氏線圈時(shí)，具有更高的采樣精度和更好的線性度。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為現(xiàn)有的羅氏線圈在一種實(shí)施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2為圖1的等效大線西不意圖。
[0031] 圖3為現(xiàn)有的帶回線的羅氏線圈在一種實(shí)施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖4為圖3的等效大線匝示意圖。
[0033] 圖5為本實(shí)用新型所述的開啟式故障暫態(tài)電流傳感器在一種實(shí)施方式下的結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0034] 圖6為本實(shí)用新型在一種實(shí)施方式下的第一半環(huán)體上過(guò)孔所在位置示意圖。
[0035] 圖7為圖5的等效大線匝示意圖。
[0036] 圖8為本實(shí)施例的線性度測(cè)試方案結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖9為本實(shí)施例的線性度測(cè)試方案下的一種輸入輸出波形圖。
[0038] 圖10為本實(shí)施例的線性度測(cè)試方案下等效輸入0-12000A的輸出曲線圖。
[0039] 圖11為本實(shí)施例的鄰相導(dǎo)線干擾測(cè)試方案結(jié)構(gòu)示意圖