专利名称：超高压环境下交流电电流测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超高压环境下交流电电流测量装置，其包括支架板，其一端开有用于带电导体嵌入的C形的入口槽，另一端为连接操作工具的连接部；主线圈，为一相 应于所述入口槽设置的固定在该部分板面上的C形的线圈；处理显示电路，对包括所述主 线圈产生的感生电流进行处理以获得带电导体的电流值并显示。
背景技术：
超高压带电导体经常需要在不损坏或切断导体的情况下对其交流电流的大小进 行测量。传统的方式是采用一个钳式交流电流传感器进行数据测量，该钳式交流电流传感 器主要由一个连接到磁芯式电流变压器的交流电流仪表组成，而该测量装置中交流电流变 压器的磁芯是由一个或多个可移动部分构成的，这使得在进行电流测量的过程中时候，磁 芯必须被打开，之后闭合，以便于磁芯能够完全环绕导体。这种交流电流传感器的一个缺点 是，为了使它正常工作，必须有一个机械装置来打开和闭合磁芯，而且为了得到精确地测量 结果，必须尽量减少磁芯气隙的大�。涣硗庖桓鋈钡闶牵拇判痉浅５拇嗳酰热缢翟诮� 行制造铁素体的时候极易损坏。中国第87207323号实用新型专利公开了一种包括电流量程选择器，读数指示器 的高压交流电在线测量装置，其采用了一种有别于钳式电流表的不用设置闭合装置的钳 口，该钳口始终处于张开状态。可用以直接测试35千伏以下高压线路上的在线电流，属于 高压区，但相对来说仍然比较低。该专利的优选实施例具体公开了其所使用的采集装置仍 然是带有铁芯的线圈，该线圈的外接线从线圈外部穿出，然后接于其处理电路和采样保持 电路上。带有铁芯必然会因为电流过大而产生饱和，测量结果的线性度差，测量结果不准 确。而外部接线如果不做好外部屏蔽则容易产生电磁干扰，频带也窄，测量精度差。另外由 于其用于产生感生电流的线圈没有形成一个相当于电流互感器的包围被测带电导体的初 级线圈，其测量数据本身就与实际电流值有偏差。
发明内容本实用新型为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种超高压环境下交流电电流 测量装置，它能够在不损坏或切断导体电缆的情况下测量导线所带的交流电流的大�。� 测量准确性高，受电磁环境影响小。本实用新型采用以下技术方案该实用新型超高压环境下交流电电流测量装置，包括支架板，其一端开有用于带电导体嵌入的C形的入口槽，另一端为连接操作工具 的连接部；主线圈，为一相应于所述入口槽设置的固定在该部分板面上的C形的线圈；处理显示电路，对包括所述主线圈产生的感生电流进行处理以获得带电导体的电 流值并显示；[0010]补偿线圈，轴线垂直地固定在构造所述入口槽的上臂和下臂的端部，且所述轴线 的延长线经过所述主线圈端部中心，两补偿线圈端部间距G用于到电导体进入所述入口 槽；印刷电路，印刷于所述主线圈固定板面的反面，用于所述主线圈、补偿线圈与所述 处理显示电路的连接，其中主线圈为空心线圈，其绕线的一端穿过主线圈空心与另一端一 起贯穿所述支架板与所述印刷电路电连接；两补偿线圈的端头贯穿所述支架板通过所述印 刷电路串接；以及屏蔽盒，设置在所述支架板连接部区域印刷电路板的板面上，用于所述处理显示 电路的屏蔽，该处理显示电路包括用于所述主线圈与补偿线圈连接的补偿电路，用于补偿C 形线圈缺口部分感生电压的损失。根据本实用新型技术方案的超高压环境下交流电电流测量装置为了使用的方便 性采用了具有开口的主线圈结构，能够在不损坏或者切断导体电缆的情况下测量导线所带 交流电电流大�。比凰档闹飨呷γ挥泄菇òП徊獾继宓幕罚瞬钩ブ飨呷谌� 失的部分，本方案采用了设置在主线圈端部的补偿线圈结构，从而可以保证在实用方便的 同时，能够保证测量准确性高的要求。对于所说的补偿线圈，其轴线的延长线经过所述主线 圈端部中心，这是保证补偿线圈能够起到补偿作用的必要条件。另一方面，为了提高测量的精度，防止外部电磁环境的干扰，所述主线圈为空心线 圈，以减小磁饱和度，同时也为其接线提供通道，起到自屏蔽作用，并且结构也偏于紧凑。上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述主线圈两端面中心距G2与两补偿 线圈电气中心距Gl的比例是1. 1 10.0。上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述主线圈两端面中心距G2与两补偿 线圈电气中心距Gl的比例是1. 1 3.0。上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述所述主线圈两端面中心距G2与两 补偿线圈电气中心距Gl的比例是力。上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述主线圈两端面中心距 ^0 INc^Ac
OZ=-；
Nrntf Am式中Nc指单个补偿线圈的绕线匝数(两个补偿线圈完全一样)，Ac为补偿线圈 的平均绕线面积，Nm为主线圈单位长度上的匝数，Am为主线圈的平均绕线面积。上述超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述补偿线圈嵌入固定在 所述入口槽端部的固定块，且两补偿线圈的相对端位于所述固定块外；所述固定块在所述 主线圈端部位置开有用于嵌入主线圈端部的端头孔。 上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述固定块在主线圈内侧还设有主线圈 可由主线圈绕线穿过的穿线孔。上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述主线圈和补偿线圈在穿过所述支架 板前各自的两个绕线接线部分是拧绕在一起的。上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述印刷电路板包括对从穿过支架板的 连接端子到屏蔽盒的印刷的连接电路屏蔽的屏蔽网络线，其中各条连接电路间至少设有一 条网络线。[0024]上述超高压环境下交流电电流测量装置，所述补偿电路为无功补偿电路。
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步的说明，使本领域的技术人员更好的理解本发，其中图1为本实用新型实施例中超高压环境下交流电电流测量装置的立体结构示意 图。图2为实用新型实施例中超高压环境下交流电电流测量装置的样式结构示意图。图3为本实用新型实施例中下补偿线圈结构示意图。图4为本实用新型实施例中上补偿线圈结构示意图。图中1、固定螺栓，2、夹头，3、夹头连接器，4、连接部，5、耳板，6、支架板，7、主线 圈，9、下臂，10、扎带，11、端口，12、端子，13、端部，14、固定块，15、螺钉，16、下补偿线圈，17、 端子，18、端子，19、上臂，20、螺钉，21、上补偿线圈，22、固定块，23、端部，24、端子，25、端子， 26、入口槽，27、端头，28、屏蔽盒，29、指示屏，30、开关，31、限位块，32、端头孔，33、绕线，34、 穿线孔，35、补偿线圈绕线，36、补偿线圈绕线，37、端头孔，38、限位块。
具体实施方式
说明书附图1至4示出了一种超高压环境下交流电电流测量装置，包括支架板6，其一端开有用于带电导体嵌入的C形的入口槽(26)，另一端为连接操作 工具的连接部；主线圈7，为一相应于所述入口槽设置的固定在该部分板面上的C形的线圈；处理显示电路，对包括所述主线圈产生的感生电流进行处理以获得带电导体的电 流值并显示；补偿线圈，轴线垂直地固定在构造所述入口槽的上臂19和下臂9的端部，且所述 轴线的延长线经过所述主线圈端部13、23中心，两补偿线圈端部间距G用于到电导体进入 所述入口槽；印刷电路，印刷于所述主线圈固定板面的反面，用于所述主线圈、补偿线圈与所述 处理显示电路的连接，其中主线圈为空心线圈，其绕线33的一端穿过主线圈空心与另一端 一起贯穿所述支架板与所述印刷电路电连接；两补偿线圈的端头贯穿所述支架板通过所述 印刷电路串接；以及屏蔽盒28，设置在所述支架板连接部区域印刷电路板的板面上，用于所述处理显 示电路的屏蔽，该处理显示电路包括用于所述主线圈与补偿线圈连接的补偿电路，用于补 偿C形线圈缺口部分感生电压的损失。所说的支架板和补偿线圈、线圈的固定件或者固定结构需要采用绝缘材料制作， 比如主线圈的固定，可以采用塑料扎带进行绑扎或者用卡件卡在所述支架板上。上臂和下臂之间的空间作为测量时的测量槽，即所说的入口槽，它的最小高度是 由带有最大电流的导体的尺寸决定的，因为在进行的测量的时候，带电导体要先放到入口 槽内。支架板的测量槽的最小长度是由被测交流带电导体与所说两补偿线圈端部间距G决 定的，足够的空间可以获得良好的测量角度，进而提高测量精度。在此需要考虑入口槽与带电导体之间的间隙，使该间隙尽可能的�。员Ｖげ饬孔既范�。对于所说的处理显示电路，除了补偿电路部分和相应的印刷电路部分的必要电路 夕卜，其余部分采用与现有技术一样的电路，其中处理部分被屏蔽，以保证测量结构的一致 性。连接部主要用来连接操作工具，比如连接电厂工作人员用的绝缘杆，所述连接部 可以配置以突出的耳板5，在该耳板上固定一带有夹头2的夹头连接器3。还可以采用最为 简单的套接方式，即绝缘杆设置轴或者孔，与设置在连接部上的孔或者轴进行匹配进行简 易连接。所述主线圈两端面中心距G2与两补偿线圈电气中心距Gl的比例是优选力，其中
所说的电气中心指线圈轴线中点。补偿线圈提供的补偿值并不是完美的，因为毕竟补偿线 圈(上补偿线圈21和下补偿线圈15)产生的感应电动势与延伸穿过G2的主线圈的丢失部 分产生的感应电动势是有差别的，这个差别叫做“补偿误差”。补偿误差随着Gl与被测交流 带电导体之间的空间增大而减少，Gl与放置在支架板入口槽内的交流带电导体之间的最小 距离作为可被测量的空间。另外，一般情况下，随着Gl与被测导体之间的空间的增大，主线 圈和补偿线圈获得的放置在入口槽外边的交流带电导体产生的电压减小。因此在选择G2和Gl的时候要注意使它们的比率等于，这是因为，一般情况下， 此比值补偿误差随着Gl的距离的大小减少的最快。还有就是当它们的比值是这个值的时 候，对于任何特定的具有理想测量精度的超高压环境下交流电电流测量装置的尺寸都能做 到最小。另外，在此比值下对外部干扰信号的抑制随间隙Gl距离的增加变化的最快。如上所述，G2与Gl为^倍是首选值。但是，实际应用中G2和Gl的比率是介于 1. 1和10.0之间一系列的数，甚至更大，在此范围内均可以获得较好的测量精度。不过应该 尽可能的将其介于到1. 1到3. 0之间，一是补偿线圈的补偿效果较好。在进行比率选择的 时候，要以测量结果的精度，外部信号抑制度和交流电流传感器所期望的最小尺寸。一旦这 些参数确定了，那么G2与Gl的最优比率就能够通过数学近似估算或者常规试验的方法确 定下来。所述主线圈两端面中心距 INcifAc
G2= NrrfeiAm式中Nc指单个补偿线圈的绕线匝数(两个补偿线圈完全一样)，Ac为补偿线圈的平均绕线面积，Nm为主线圈单位长度上的匝数，Am为主线圈的平均绕线面积。绕线面积 是指在正视的情况下，线圈上一圈完整的绕线所占的封闭区域。平均绕线面积(Am)是指线 圈上一组绕线的绕线区域的平均值。如果线圈上的等面积绕线，而且只有一层，那么绕线的 平均面积(Am)就等于线圈的绕线面积。虽然如上所说的，主线圈绕线最好采用单圈绕线， 但只要每一层上线圈单位长度上的线圈面积与线圈匝数相同，那么可以采用多层绕线。对 于任何给定的主线圈，如果它弯曲的很明显，可能对绕线33的平均匝数面积或者每单位长 度绕线线的圈数的统一性造成影响，那么主线圈应该做长，绕线的平均匝数面积应该更小。 一般来说，绕线的平均匝数面积越小，在主线圈受到剧烈的弯曲时，对平均匝数面积和每单 位长度的线圈数量造成的影响越小。[0047]每单位长度主线圈的匝数面积必须足够大，这样设计的测量某一范围测量装置才 能从交流带电导体上获得足够的感应电动势。凭经验来讲，测量最小的电流过程中，主线圈 每单位长度所需要的匝数面积所提供的信号必须要大大超过测量装置放大器的固有噪声 电压。如果主线圈每单位长度的匝数面积太小就不能获得足够的感应电动势。所述补偿线圈嵌入固定在所述入口槽端部的固定块14、22，且两补偿线圈的相对 端位于所述固定块外；所述固定块在所述主线圈端部位置开有用于嵌入主线圈端部的端头 孔32、37，端头孔可以对主线圈进行固定，其固定还可以使主线圈端头与补偿线圈的位置比 较容易确定和定位。对于主线圈的定位，可以在端头孔内设置限位块31、38，当主线圈插入 时即可以获得比较好的定位精度。其中所述固定块可以用胶粘在支架板上，还可以采用绝 缘材料制成的螺钉进行固定。所说的补偿线圈可以采用绝缘材料制成的螺钉直接固定在固 定板上。为了便于主线圈绕线的走线，的所述固定块在主线圈内侧还设有主线圈可由主线 圈绕线穿过的穿线孔34。当然主线圈的接线只有一头的接线需要穿越其中心孔，似乎两 个固定块都设置穿线孔不合适，实际上，为了制造的方便，这样设置可以节约制造和安装成 本。为了减少接线穿过支架板时的产生较大的噪声，所述主线圈和补偿线圈在穿过所 述支架板前各自的两个绕线接线部分是拧绕在一起的。为了减少连接电路的部分所产生的噪声，所述印刷电路板包括对从穿过支架板的 连接端子到屏蔽盒的印刷的连接电路屏蔽的屏蔽网络线，其中各条连接电路间至少设有一 条网络线。只要能够提供足够的屏蔽作用，屏蔽网络线的具体形状和实际形式相对来说不重要。所述补偿电路为无功补偿电路。
权利要求一种超高压环境下交流电电流测量装置，包括支架板(6)，其一端开有用于带电导体嵌入的C形的入口槽(26)，另一端为连接操作工具的连接部；主线圈(7)，为一相应于所述入口槽设置的固定在该部分板面上的C形的线圈；处理显示电路，对包括所述主线圈产生的感生电流进行处理以获得带电导体的电流值并显示；其特征在于其还包括补偿线圈，轴线垂直地固定在构造所述入口槽的上臂(19)和下臂(9)的端部，且所述轴线的延长线经过所述主线圈端部(13、23)中心，两补偿线圈端部间距G用于到电导体进入所述入口槽；印刷电路，印刷于所述主线圈固定板面的反面，用于所述主线圈、补偿线圈与所述处理显示电路的连接，其中主线圈为空心线圈，其绕线(33)的一端穿过主线圈空心与另一端一起贯穿所述支架板与所述印刷电路电连接；两补偿线圈的端头贯穿所述支架板通过所述印刷电路串接；以及屏蔽盒(28)，设置在所述支架板连接部区域印刷电路板的板面上，用于所述处理显示电路的屏蔽，该处理显示电路包括用于所述主线圈与补偿线圈连接的补偿电路，用于补偿C形线圈缺口部分感生电压的损失。
2.根据权利要求1所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述主线 圈两端面中心距G2与两补偿线圈电气中心距Gl的比例是1. 1 10.0。
3.根据权利要求2所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述主线 圈两端面中心距G2与两补偿线圈电气中心距Gl的比例是1. 1 3. 0。
4.根据权利要求3所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述所述 主线圈两端面中心距G2与两补偿线圈电气中心距Gl的比例是^。
5.根据权利要求4所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述主线 2Nc^ Ac圈两端面中心距G2=-；NnrAm式中Nc指单个补偿线圈的绕线匝数，且两个补偿线圈完全一样，Ac为补偿线圈的平 均绕线面积，Nm为主线圈单位长度上的匝数，Am为主线圈的平均绕线面积。
6.根据权利要求1至5之一所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于 所述补偿线圈嵌入固定在所述入口槽端部的固定块(14、22)，且两补偿线圈的相对端位 于所述固定块外；所述固定块在所述主线圈端部位置开有用于嵌入主线圈端部的端头孔 (32,37)。
7.根据权利要求6所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述固定 块在主线圈内侧还设有主线圈可由主线圈绕线穿过的穿线孔(34)。
8.根据权利要求7所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述主线 圈和补偿线圈在穿过所述支架板前各自的两个绕线接线部分是拧绕在一起的。
9.根据权利要求8所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述印刷 电路板包括对从穿过支架板的连接端子到屏蔽盒的印刷的连接电路屏蔽的屏蔽网络线，其中各条连接电路间至少设有一条网络线。
10.根据权利要求9所述的超高压环境下交流电电流测量装置，其特征在于所述补偿 电路为无功补偿电路。
专利摘要本实用新型公开了一种超高压环境下交流电电流测量装置，其包括用于补偿C形线圈缺口部分感生电压损失补偿线圈，并通过带有平的印刷电路获取感生电压，同时对处理显示电路进行屏蔽，从而，该测量装置能够在不损坏或切断导体电缆的情况下测量导线所带的交流电流的大�。也饬孔既沸愿撸艿绱呕肪秤跋煨�。
文档编号G01R1/22GK201576016SQ20092026613
公开日2010年9月8日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者张峰, 曹雷, 王海鹏, 赵金龙, 郭锐 申请人:山东电力研究院
专业数控铣床产品供应商
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