专利名称：用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可准确测量输电线路杆塔的接地电流的电流传感器，特别涉 及一种采用绕有紧密线圈的超微晶磁芯的电流传感器。
背景技术：
输电线路分散在广阔的地域上，地处旷野，容易发生雷击、污秽闪络等故障。输电 线路杆塔闪络时有发生。输电线路杆塔闪络会使整条输电线路以及整个配电网发生故障， 对输电系统的安全运行造成巨大威胁。输电线路杆塔闪络包括了绝缘子污秽闪络和雷击杆塔闪络。暴露在空气中的绝缘 子表面会不断积累空气中的污秽物。如果绝缘子表面等值附盐密度以及表面湿度达到一定 的程度，绝缘子表面的泄漏电流就会增加，甚至最终发生污秽闪络。绝缘子污秽闪络产生的 闪络电流会沿着杆塔流向大地。输电线路杆塔雷击闪络是由雷云放电造成的过电压通过线 路杆塔建立放电通道，导致线路绝缘击穿。雷击闪络电流也会通过杆塔流向大地。因此，可 以通过监测并分析杆塔接地电流来了解输电线路杆塔相关的状况。对于接地电流的获取，一般使用电流传感器的方法。传统带铁心的电流传感器采 用铁磁材料和复杂的线圈绕组做成，其频带较窄，并且测量大电流时铁芯会产生磁饱和，而 饱和时输出信号波形畸变严重。同时传统的电流传感器还存在体积大、成本高、结构复杂的 问题。传统的电流传感器已经不能很好的满足接地电流测量的要求，所以迫切需要新型的 电流传感器来取代传统的电流互感器。

实用新型内容本发明的目的是提供一种可准确测量输电线路杆塔的接地电流的电流传感器，并 且可应用于较大的测量范围和较宽的响应频带。为解决上述技术问题，本实用新型提供的用于输电线杆塔接地电流检测的电流传 感器包括铝合金外壳，其分为呈可拆卸式的左右两外壳；超微晶磁芯，其放置于所述铝合金外壳中；线圈，其呈螺旋式紧密围绕在所述超微晶磁芯上；转接座，其一端装设于所述铝合金外壳外部，另一端装设有插座；所述线圈的引出 线经由所述转接座与所述插座相连；信号传输用的可屏蔽线缆，其与所述插座相连；以及信号处理装置，其与所述信号传输用的可屏蔽线缆相连，用于将所述线圈上获取 的电流信号转化成方波。作为本实用新型的一种优选方案，所述信号处理装置包括依次相联的保护装置，用于防止所述电流信号过大而对信号处理装置造成损坏；整流装置，用于将所述信号传输元件从所述线圈上获取的电流信号转化为直流信号；分压采样装置，用于将所述直流信号转化为电压信号并获得分压采样信号；以及控制装置，用于将从所述分压采样装置输出的电压值与预设的标准电压值进行比 较进而输出为高电平或低电平。作为本实用新型的一种优选方案，所述保护装置为保险丝，其装设于所述信号处 理装置的信号引入端。作为本实用新型的一种优选方案，所述整流装置包括由二极管组成的桥式整流电路。作为本实用新型的一种优选方案，所述分压采样装置为两相互串联的分压采样电 阻。作为本实用新型的一种优选方案，所述控制装置为分运算放大器。作为本实用新型的一种优选方案，所述控制装置判断从所述分压采样装置输出的 电压值高于所述预设的标准电压值时，则所述控制装置输出所述预设的标准电压值，即高 电平；所述控制装置判断从所述分压采样装置输出的电压值低于所述预设的标准电压 值时，则所述控制装置输出低电平。作为本实用新型的一种优选方案，所述高电平为3. 3伏电压值，所述低电平为0伏 电压值。作为本实用新型的一种优选方案，所述超微晶磁芯呈环状。作为本实用新型的一种优选方案，所述呈可拆卸式的左右两外壳的一端通过铰链 活动相连，而另一端通过螺钉固定相连。本实用新型的用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器将绕有一层紧密线圈 的超微晶磁芯放入到铝合金外壳中，然后将线圈的两头引出用以连接信号处理装置将线圈 上获取的接地电流信号转化成方波，通过测量方波高电平的维持时间进而区分雷击电流、 雷击闪络电流和污秽闪络电流，从而实现输电线杆塔接地电流的准确测量。本实用新型的另一技术效果在于，利用超微晶磁性材料的磁芯具有高磁导率、低 损耗、矫顽力小、高饱和磁感应、高稳定性等特点而且与其它软磁性材料相比，更易于加工。本实用新型的又一技术效果在于，仅需比对数值大小与信号形态即可区分雷击电 流、雷击闪络电流和污秽闪络电流，其反应速度迅速并且反应结果准确可靠。
以下结合附图和较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器的结构示意图；图2是本实用新型的用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器的信号处理装 置的电气原理图；以及图3是本实用新型的用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器的信号处理装 置的将雷击电流、雷击闪络电流和污秽闪络电流转化为方波的示意图。图中，10.电流传感器[0036]11.铝合金外壳12.超微晶磁芯13.线圈131.线圈引出线14.转接座 15. 二芯航空防水插座16.铰链17螺钉20.信号处理装置的电路FUl、FU2 保险D1-D4 整流二极管R1、R2分压采样电阻UlA运算放大器30雷击电流、雷击闪络电流和污秽闪络电流所对应的方波Tl雷击电流的高电平持续时间(微秒级)T2雷击闪络电流的高电平持续时间(微秒级)T3雷击闪络电流的高电平持续时间(毫秒级)T4污秽闪络电流的高电平持续时间(毫秒级)
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供的用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器包括 铝合金外壳11，其分为呈可拆卸式的左、右两外壳，该左、右两外壳的一端通过铰链16活动 相连，而另一端通过螺钉17固定相连，当需要装入或取出磁芯12时只需将螺钉17拧开，装 入或取出磁芯12后拧紧螺钉17即可；呈环状的超微晶磁芯12，其放置于所述铝合金外壳 11中；线圈13，其呈螺旋式紧密围绕在所述超微晶磁芯12上；转接座14，其一端装设于所 述铝合金外壳11外部，另一端装设有插座，线圈引出线131经由所述转接座14与所述插座 相连，于本实施例中所述插座选用二芯航空防水插座15 ；信号传输用的二芯可屏蔽线缆， 其与所述二芯航空防水插座15相连；二芯可屏蔽线缆两端分别做上两种航空插头，防水的 一端可以插在传感器的二芯航空防水插座15上，使用普通航空插头的一端可以插在接地 电流信号处理板上的接口上。本实用新型提供的用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器还包括信号处理 装置，其与所述信号传输用的二芯可屏蔽线缆相连，用于将所述线圈上获取的电流信号转 化成方波。如图2所示，所述信号处理装置包括依次相联的保护装置，用于防止所述电流信 号过大而对信号处理装置造成损坏，于本实施例中所述保护装置为型号为SMD1812P110TF 的保险丝FU1、FU2，其装设于所述信号处理装置的信号引入端；整流装置，用于将所述信号 传输元件从所述线圈上获取的电流信号转化为直流信号，于本实施例中所述整流装置包括 由二极管Dl、D2、D3、D4组成的桥式整流电路；分压采样装置，用于将所述直流信号转化为 电压信号并获得分压采样信号，于本实施例中所述分压采样装置为两相互串联的分压采样 电阻Rl、R2 ；以及控制装置，用于将从所述分压采样装置输出的电压值与预设的标准电压 值进行比较进而输出为高电平或低电平，于本实施例中所述控制装置为分运算放大器U1A。信号处理装置的电路20的输入信号由二芯可屏蔽线缆引入，输出部分可以接微 处理器的A/D端口。经过处理电路后，接地电流信号便变成了方波形式，这样就可以由微处 理器进行采样分析了。所述控制装置判断从所述分压采样装置输出的电压值高于所述预设的标准电压 值时，则所述控制装置输出所述预设的标准电压值，即高电平；所述控制装置判断从所述分
5压采样装置输出的电压值低于所述预设的标准电压值时，则所述控制装置输出低电平。于本实施例中所述高电平为3. 3伏电压值，所述低电平为0伏电压值。由于雷击电流、雷击闪络电流以及污秽闪络电流都会通过杆塔流向大地，因此要 对这三种电流进行区分。通过分析三种电流的曲线，我们知道雷击电流是一个波头平均长 度约为2 μ s-2. 5 μ S，波长平均约为50 μ s的冲击波；雷击闪络电流不仅有雷击电流类似的 冲击波，而且在该波之后会有工频谐波的产生；污秽闪络电流波形曲线中没有冲击波而只 有工频波。本信号处理装置的电路20通过设置一定的截止电压，将流过杆塔的接地电流转 化为方波。如图3所示，雷击电流对应的方波仅有一个维持了几十微秒的高电平；雷击闪络 电流对应的方波不仅有一个维持了几十微秒的高电平，而且可以检测到几十毫秒的高电 平；污秽闪络电流对应的方波仅可检测到维持了几十毫秒的高电平。本信号处理装置的电 路20将处理后的方波接到微处理器A/D端口，这样方便了微处理器对接地电流信号的采 样，且通过测方波高电平的维持时间便能够容易地区分出这三种接地电流。以上已对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述 实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型 或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求一种用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器包括铝合金外壳，其分为呈可拆卸式的左右两外壳；超微晶磁芯，其放置于所述铝合金外壳中；线圈，其呈螺旋式紧密围绕在所述超微晶磁芯上；转接座，其一端装设于所述铝合金外壳外部，另一端装设有插座；所述线圈的引出线经由所述转接座与所述插座相连；信号传输用的可屏蔽线缆，其与所述插座相连；以及信号处理装置，其与所述信号传输用的可屏蔽线缆相连，用于将所述线圈上获取的电流信号转化成方波。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述信号处理装置包括依次相联的保护装置，用于防止所述电流信号过大而对信号处理装置造成损坏； 整流装置，用于将所述信号传输元件从所述线圈上获取的电流信号转化为直流信号； 分压采样装置，用于将所述直流信号转化为电压信号并获得分压采样信号；以及 控制装置，用于将从所述分压采样装置输出的电压值与预设的标准电压值进行比较进 而输出为高电平或低电平。
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述保护装置为保险丝，其装设于 所述信号处理装置的信号引入端。
4.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述整流装置包括由二极管组成 的桥式整流电路。
5.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述分压采样装置为两相互串联 的分压采样电阻。
6.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述控制装置为分运算放大器。
7.根据权利要求2至6之一所述的电流传感器，其特征在于，所述控制装置判断从所述 分压采样装置输出的电压值高于所述预设的标准电压值时，则所述控制装置输出所述预设 的标准电压值，即高电平；所述控制装置判断从所述分压采样装置输出的电压值低于所述预设的标准电压值时， 则所述控制装置输出低电平。
8.根据权利要求7所述的电流传感器，其特征在于，所述高电平为3.3伏电压值，所述 低电平为0伏电压值。
9.根据权利要求8所述的电流传感器，其特征在于，所述超微晶磁芯呈环状。
10.根据权利要求9所述的电流传感器，其特征在于，所述呈可拆卸式的左右两外壳的 一端通过铰链活动相连，而另一端通过螺钉固定相连。
专利摘要本实用新型公开了一种用于输电线杆塔接地电流检测的电流传感器，其包括铝合金外壳，其分为呈可拆卸式的左右两外壳；超微晶磁芯，其放置于所述铝合金外壳中；线圈，其呈螺旋式紧密围绕在所述超微晶磁芯上转接座，其一端装设于所述铝合金外壳外部，另一端装设有插座；所述线圈的引出线经由所述转接座与所述插座相连；信号传输用的可屏蔽线缆，其与所述插座相连；以及信号处理装置，其与所述信号传输用的可屏蔽线缆相连，用于将所述线圈上获取的电流信号转化成方波。通过本实用新型提供的电流传感器可准确测量输电线路杆塔的接地电流的电流传感器，并且可应用于较大的测量范围和较宽的响应频带。
文档编号G01R19/00GK201681115SQ20102011341
公开日2010年12月22日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者宋来森, 张君福, 张顺生, 李振家, 李立学, 江秀臣, 白万建, 盛戈皞, 陈静 申请人:山东电力集团公司菏泽供电公司;上海交通大学