专利名称：电流互感器的制作方法
电流互感器技术领域
本发明设计一种电流互感器，尤其涉及一种用于电力系统微机继电保护中测量短路电流及非周期分量的有良好过渡过程响应的电流互感器，并可以用在故障录波、多次重合闸后的波形跟随、合并单元以及传统保护以及一次电流互感器上。
背景技术：
在电力系统一次设备出现故障时，系统中会出现正常工作电流20倍以上的电流。 另外，由于电路中有电感，短路电流不会突然增大。所以在刚开始的瞬间(t=0时)也会出现一个与周期分量电流相反且衰减的直流，即非周期分量，与短路电流相叠加。当电压初始角为O。或180°时，短路电流的最大瞬时值在短路后半个周波出现。而传统互感器在电流升到额定值的20后，铁心的磁通已接近饱和区域，从而导致输出波形畸变，次级传变的非周期分量提前衰减，故障切除后次级输出带有拖尾等一系列现象。近几年，随着系统的升级， 也要求互感器能精确测量正常工作电流的30倍甚至是40倍的短路电流，并能准确真实地反映非周期分量的波形。这是很难实现的，尤其是在系统出现短路故障、互感器初级电流升到20倍-60倍额定电流时，现有的电流互感器不能准确传变20-160ms的直流分量，没有良好的过渡过程响应，也不能真实反映非周期分量的衰减状态，输出波形容易饱和和畸变以及故障切除后一次电流为零时次级波形有拖尾现象，衰减时间常数误差、峰值误差大。现有的产 品体积大，工艺复杂而不稳定，不能满足系统的升级要求。
随着国家智能电网的提出，智能变电站已经开始走进国家电力系统，电子式电流互感器是智能电网的重要组成部分，相对于传统的电流表、互感器，罗氏线圈作为检测电流的一次传感元件，具有线性度好，无磁饱和；测量范围广，可从几A到几百kA。但是，外界的磁场对罗氏线圈有着很大的干扰。发明内容
本发明针对上述现有技术中的不足，在于提供一种20倍一60倍额定电流下遇最大直流分量时，输出波形不饱和不畸变并有准确传变性能、结构简单、不受外界磁场干扰的电流互感器。
本发明的具体技术方案如下一种电流互感器，包括磁环、一次绕组、二次绕组、串接在待测电路上的分流器；所述的一次绕组和二次绕组绕在磁环上，一次绕组与分流器并联，二次绕组的输出信号用于测量和分析。
所述二次绕组的输出端与运放的输入端连接。
一次绕组的匝数为5匝-3000匝，二次绕组的匝数为5匝-50000匝；优选的一次绕组的匝数为10匝-2000匝，二次绕组的匝数为10匝一20000匝。具体使用时，一般都是取二次绕组的匝数大于一次绕组的匝数。
所述二次绕组的线径为Φ0. 02mm— Φ1. 5mm。
所述磁环的截面积为O. 2 C m2—100 C m2。
所述分流器为电阻，其阻值为O. Olm Ω —10 Ω ;运放的放大倍数在I倍一300倍； 优选的分流器阻值为O. ΙπιΩ-1 Ω。
本发明的工作原理是在系统产生非周期分量的瞬间，且遇到最大短路角时，第一个波的幅值可增大到稳态短路电流的1. 8倍，然后按1. 47倍、1. 29倍等依次衰减，直至稳态。因此互感器在传变前几个波时，磁环工作在B相当高的状态，容易导致波形饱和及励磁电流过大。另外剩磁的影响也会加大磁环的饱和。因此设计时要在有限的体积内满足波形不饱和及不会出现拖尾，可以将电流型转为电压型，再通过一个运放将电压放大。
在互感器的初级侧即一次绕组上并联一个高精度小阻值的分流器，能够将最大工作电流转为小电压，互感器将一次电压传变到二次，在磁环的二次侧即二次绕组上并联一个运放，按变比将电压或电流放大。因此能在20倍-60倍额定电流下遇最大直流分量，输出波形不饱和不畸变，并能根据参数的优化选取进一步真实反映最大直流分量的衰减状态和消除故障后次级拖尾的现象。
当系统短路时，初级侧会出现20-30倍额定电流，通过高精度小阻值的分流器后取得较小的电压，再通过磁环隔离，通过磁环次级侧的运放实现用户需要的输出电压。这样避免了出现磁通饱和，从而使波形畸变。同时也将拖尾现象基本消除，并能达到高精准的非周期分量传变。
本发明结构简单、并且不易受外界磁场干扰，电流互感器根据参数的优化选取进而能真实反映最大非周期分量的衰减状态和消除故障切除后次级拖尾现象。本发明可以用在故障录波、多次重合闸后的波形跟随、合并单元以及传统保护上。


图1为本发明具体实施例电压放大的结构示意图； 图2为本发明具体实施例电流放大的结构示意图；其中1-分流器、2- —次绕组、3- 二次绕组、4-运放、5-磁环。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参见图1，本发明提供的电流互感器，包括磁环5、一次绕组2、二次绕组3、串接在一次线缆上的分流器1，一次绕组2和二次绕组3绕在磁环5上，一次绕组2与分流器I并联；当二次绕组3的输出端的电压小于100毫伏时，二次绕组3的输出端与运放4的输入端连接；所述分流器采用高精度小阻值的电阻。
其中，磁环的截面积为O. 2 cm2—100 cm2。一次绕组的匝数为5匝-3000匝,优选为10匝一2000匝。二次绕组的匝数为5匝-50000匝，优选为10匝一20000匝；二次绕组的线径为ΦO. 02mm — Φ1. 5mm。分流器阻值为O. Olm Ω —10 Ω，优选为O. 1πιΩ — 1Ω。运放的放大倍数在I倍一 300倍。
本实施例中一次绕组的匝数采用300匝，二次绕组的匝数采用500匝，磁环的截面积为12. 72c m2，分流器阻值采用5πιΩ，运放的放大倍数为20倍。
在互感器的初级侧即一次绕组上并联一个高精度小阻值的分流器，能够将最大工作电流转为小电压，互感器将一次电压传变到二次，在磁环的二次侧即二次绕组上并联一个运放，按变比将电压或电流放大。因此能在20倍-60倍额定电流下遇最大直流分量，输出波形不饱和不畸变，并能根据参数的优化选取进一步真实反映最大直流分量的衰减状态和消除故障后次级拖尾的现象。
当系统短路时，初级侧会出现20-30倍额定电流，通过高精度小阻值的分流器后取得较小的电压，再通过磁环隔离，通过磁环次级侧的运放实现用户需要的输出电压。这样避免了出现磁通饱和，从而使波形畸变。同时也将拖尾现象基本消除，并 能达到高精准的非周期 分量传变。
权利要求
1.一种电流互感器，其特征在于包括磁环、一次绕组、二次绕组、串接在待测电路上的分流器； 所述的一次绕组和二次绕组绕在磁环上，一次绕组与分流器并联，二次绕组的输出信号用于测量和分析。
2.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于所述二次绕组的输出端与运放的输入端连接。
3.根据权利要求1或2所述的电流互感器，其特征在于一次绕组的匝数为5匝-3000匝，二次绕组的匝数为5匝-50000匝。
4.根据权利要求3所述的电流互感器，其特征在于一次绕组的匝数为10匝-2000匝，二次绕组的匝数为10匝-20000匝。
5.根据权利要求4所述的电流互感器，其特征在于所述二次绕组的线径为Φ0. 02mm-Φ1. 5mm。
6.根据权利要求5所述的电流互感器，其特征在于所述磁环的截面积为O.2 crif-100c m2。
7.根据权利要求6所述的电流互感器，其特征在于所述分流器为电阻，其阻值为O. Olm Ω —10 Ω ;运放的放大倍数在I倍-300倍。
8.根据权利要求7所述的电流互感器，其特征在于所述分流器阻值为O.ΙπιΩ-1 Ω。
全文摘要
本发明涉及一种电流互感器，包括磁环、一次绕组、二次绕组、串接在待测电路上的分流器；所述的一次绕组和二次绕组绕在磁环上，一次绕组与分流器并联，二次绕组的输出信号用于测量和分析。本发明结构简单、并且不易受外界磁场干扰，电流互感器根据参数的优化选取进而能真实反映最大非周期分量的衰减状态和消除故障切除后次级拖尾现象。本发明可以用在故障录波、多次重合闸后的波形跟随、合并单元，传统继电保护以及一次电流互感器上。
文档编号G01R15/18GK103000361SQ20121047603
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者赵晶晶 申请人:南京江北自动化技术有限公司