专利名称：船舶直流幅压电网短路电流自动录波装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及供电网络故障录波技术，具体地指一种船舶直流幅压电网短路电 流自动录波装置。
背景技术：
短路电流波形的测量及记录是进行电网短路故障分析的重要基础，也是进行电网 安全性优化设计和短路保护参数重新整定的关键依据。电网短路故障是一个随机发生的电 磁暂态过程，短路电流自动录波装置要求能够自动检测短路故障，并自动记录、存储短路故 障前及短路故障后一段时间内的电流变化参数，唯有如此，才能真实还原完整的短路故障 全过程。因此，录波装置的短路故障检测及短路电流波形记录必须有极高的响应速度。相对于陆上交流高压大电网(电压等级为数十千伏至数百千伏)，船舶直流幅压电 网的电压等级较低(一般为数百伏至上千伏)、输电距离短、电缆线径粗，其短路电流上升速 度快、电流幅值大，在数百μ s至数ms的极短时间内可超过上百kA，尤其在短路的初期，电 流上升率最大，其短路电流波形类似于脉冲大电流的上升沿部分。另外，在短路期间，由于 电压和电流剧烈变化，还会引起强烈的电磁干扰。如果能对短路电流的上升率进行测量，那么在短路的初期就可检测到故障，并启 动录波，保证短路波形记录的完整性。传统的短路电流自动录波装置一般采用电磁式电流互感器、分流器或者霍尔传感 器测量短路电流。其中，电磁式电流互感器测量频带窄、易出现磁饱和，当一次侧电流变化 过快时，电磁式电流互感器的二次侧电流往往失真严重，严重影响测量的精确性；而分流器 的一次和二次侧没有隔离，不利于屏蔽电磁干扰，且体积较大；霍尔传感器虽然实现了电气 隔离，测量精度高，响应速度快，但仍无法直接测量电流上升率，且需要直流电源供电。更重 要的是，上述传统测量元件都无法直接测得短路电流上升率，必须通过中间环节进行处理， 这会导致短路故障检测时间的滞后。因此，普通的录波装置无法满足直流幅压电网短路电 流测量及波形记录的要求。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种船舶直流幅压电网短路电流自动 录波装置，能够通过直接测量短路电流上升率来进行短路故障检测，并实现了短路全过程 电流波形的高速采样和数据存储，同时具备很强的抗电磁干扰能力。为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种船舶直流幅压电网短路电流自动录 波装置，包括设置于电网主回路的霍尔型电流传感器，其特别之处在于它还包括Rogowski线圈电流传感器，设置于电网主回路，用于测量电网主回路的电流上升 率；自动录波仪，与Rogowski线圈电流传感器的信号输出端连接，用于接收Rogowski 线圈电流传感器测得的电流上升率测量信号，自动录波仪还与霍尔型电流传感器的信号输出端和电源接口连接，用于接收霍尔型电流传感器测得的电流波形测量信号并为霍尔型电 流传感器供电；电源，与自动录波仪的电源接口连接，用于为自动录波仪供电。上述技术方案中，所述自动录波仪包括DSP处理器，所述Rogowski线圈电流传感器的信号输出端依次经调理输入电路模 块和高速A/D转换模块与DSP处理器的信号输入端连接，用于接收电流上升率测量信号并 判断短路故障；所述霍尔型电流传感器的信号输出端依次经调理输入电路模块和高速A/D 转换模块与DSP处理器的信号输入端连接，用于接收并临时储存电流波形测量信号；专用数据存储器，与DSP处理器连接，用于存储短路故障前后的电流波形测量信 号；精密时钟，与DSP处理器连接，用于提供时钟信号；电源模块，外接电源，并与DSP处理器和霍尔型电流传感器连接，用于为DSP处理 器和霍尔型电流传感器供电；通信接口电路，与DSP处理器连接，用于提取录波数据。上述技术方案中，所述电源为蓄电池电源。上述技术方案中，所述Rogowski线圈电流传感器包括采样电路和取样电路，所 述采样电路套设于电网主回路，采样电路由环形非磁性骨架和Rogowski线圈构成，所述 Rogowski线圈为均勻密绕在环形非磁性骨架上的空心螺线管。本实用新型的有益效果在于1)采用了 Rogowski线圈电流传感器，能够直接测量 船舶电网的电流上升率，从而在短路前期发现短路故障并进行响应，且Rogowski线圈电流 传感器不含铁心，无磁滞饱和问题，响应频带宽、测量范围大；2)自动录波仪能够实时将电 流波形测量信号记录在内部缓存中，并在短路故障后将电流波形测量信号记录并存入专用 数据存储器的同时，将内部缓存中、短路故障前一段时间的电流波形数据转存入专用数据 存储器，从而得到完整的短路电流波形数据；3) Rogowski线圈电流传感器、霍尔型电流传 感器和独立的蓄电池电源供电等均实现了与直流幅压电网主回路的电气隔离，使录波装置 免受电磁干扰的影响。

图1为本发明的结构示意图。图2为Rogowski线圈电流传感器的测量原理图。图3为本发明一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的一个具体实施例作进一步的详细描述。如图1和图3所示，本实用新型的一种船舶直流幅压电网短路电流自动录波装置， 包括Rogowski线圈电流传感器、霍尔型电流传感器、自动录波仪和蓄电池电源。其中=Rogowski线圈电流传感器设置于电网主回路，用于测量电网主回路的电流 上升率。Rogowski线圈电流传感器包括采样电路和取样电路，采样电路套设于电网主回路。 采样电路由环形非磁性骨架和Rogowski线圈构成，如图2所示，Rogowski线圈实际上是均勻密绕在一个环形非磁性骨架上的空心螺线管，被测电流主回路从上述环形非磁性骨架中 穿过。当被测电流发生变化时，Rogowski线圈感应出电动势，该感应电动势只与线圈尺寸、 匝数及被测电流变化率有关。因此，Rogowski线圈电流传感器的输出电压信号正比于被测 电流的变化率。高精度快速响应型的霍尔型电流传感器也设置于电网主回路，用于实时获取电网 主回路的电流波形测量信号。自动录波仪包括DSP处理器和分别与DSP处理器连接的专用数据存储器、精密时 钟、电源模块和通信接口电路。上述Rogowski线圈电流传感器的信号输出端依次经调理输 入电路模块和高速A/D转换模块与DSP处理器的信号输入端连接，DSP处理器接收电流上 升率测量信号并判断短路故障。上述霍尔型电流传感器的信号输出端依次经调理输入电路 模块和高速A/D转换模块与DSP处理器的信号输入端连接，DSP处理器接收并临时储存电 流波形测量信号。专用数据存储器用于存储短路故障前后的电流波形测量信号。精密时钟 用于提供时钟信号。电源模块外接电源，并与DSP处理器和霍尔型电流传感器连接，用于为 DSP处理器和霍尔型电流传感器供电。通信接口电路则用于提取录波数据。蓄电池电源与自动录波仪的电源模块连接，用于为自动录波仪供电。本自动录波装置的工作原理为自动录波仪接收Rogowski线圈电流传感器的输 出信号，根据电流上升率测量信号，判断是否发生了短路故障；当无短路故障时，自动录波 仪采集霍尔型电流传感器的电流波形测量信号，记录在DSP处理器的内部缓存中，数据记 录采用“先进先出”原则，缓存写满后则从前往后自动覆盖；发生短路的瞬间，电流上升率超 过短路整定值，自动录波仪判断发生短路故障，立即启动记录存储功能，将霍尔型电流传感 器测量的电流波形测量信号记录并存入专用数据存储器中，同时将内部缓存中记录的故障 前一段时间的电流波形测量信号数据也转存入专用数据存储器中，组成完整的短路电流波 形；短路故障切除后，专用数据存储器停止存储，恢复成无短路电流的工作状态。需要提取 短路电流波形数据进行电网事故分析时，通过自动录波仪的通信接口电路读取专用数据存 储器内存储的波形数据即可。船舶直流幅压电网短路期间，电压电流变化剧烈，会产生强烈的电磁干扰现象，短 路电流自动录波装置工作在这种环境中，对其抗电磁干扰能力要求很高。而本实用新型的 装置采用的Rogowski线圈电流传感器、霍尔型电流传感器均同直流幅压电网主回路实现 了电气隔离，并由独立的蓄电池电源供电，自动录波仪内的电路系统采用浮地技术，电路板 均封装于密闭金属盒内，对外接口采用光电隔离技术。通过这些技术措施，最大程度提高了 本录波装置的抗电磁干扰能力。
权利要求1.一种船舶直流幅压电网短路电流自动录波装置，包括设置于电网主回路的霍尔型电 流传感器，其特征在于它还包括Rogowski线圈电流传感器，设置于电网主回路，用于测量电网主回路的电流上升率；自动录波仪，与Rogowski线圈电流传感器的信号输出端连接，用于接收Rogowski线圈 电流传感器测得的电流上升率测量信号，自动录波仪还与霍尔型电流传感器的信号输出端 和电源接口连接，用于接收霍尔型电流传感器测得的电流波形测量信号并为霍尔型电流传 感器供电；电源，与自动录波仪的电源接口连接，用于为自动录波仪供电。
2.根据权利要求1所述的船舶直流幅压电网短路电流自动录波装置，其特征在于所 述自动录波仪包括DSP处理器，所述Rogowski线圈电流传感器的信号输出端依次经调理输入电路模块和 高速A/D转换模块与DSP处理器的信号输入端连接，用于接收电流上升率测量信号并判断 短路故障；所述霍尔型电流传感器的信号输出端依次经调理输入电路模块和高速A/D转换 模块与DSP处理器的信号输入端连接，用于接收并临时储存电流波形测量信号；专用数据存储器，与DSP处理器连接，用于存储短路故障前后的电流波形测量信号；精密时钟，与DSP处理器连接，用于提供时钟信号；电源模块，外接电源，并与DSP处理器和霍尔型电流传感器连接，用于为DSP处理器和 霍尔型电流传感器供电；通信接口电路，与DSP处理器连接，用于提取录波数据。
3.根据权利要求1或2所述的船舶直流幅压电网短路电流自动录波装置，其特征在于 所述电源为蓄电池电源。
4.根据权利要求1或2所述的船舶直流幅压电网短路电流自动录波装置，其特征在于 所述Rogowski线圈电流传感器包括采样电路和取样电路，所述采样电路套设于电网主回 路，采样电路由环形非磁性骨架和Rogowski线圈构成，所述Rogowski线圈为均勻密绕在环 形非磁性骨架上的空心螺线管。
专利摘要一种船舶直流幅压电网短路电流自动录波装置，包括设置于电网主回路的霍尔型电流传感器，其特别之处在于它还包括Rogowski线圈电流传感器，设置于电网主回路，用于测量电网主回路的电流上升率；自动录波仪，与Rogowski线圈电流传感器的信号输出端连接，用于接收Rogowski线圈电流传感器测得的电流上升率测量信号，自动录波仪还与霍尔型电流传感器的信号输出端和电源接口连接，用于接收霍尔型电流传感器测得的电流波形测量信号并为霍尔型电流传感器供电；电源，与自动录波仪的电源接口连接，用于为自动录波仪供电。本装置通过直接测量短路电流上升率进行短路故障检测，实现了短路全过程电流波形的高速采样和数据存储，同时具备很强的抗电磁干扰能力。
文档编号G01R15/18GK201886112SQ20102064874
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者夏伟, 宁鸥, 王云鹤, 范则阳, 阳世荣 申请人:中国舰船研究设计中心