一种具有数字量输出的开合式电流互感器的制作方法

1.本实用新型涉及电流互感器技术领域，具体涉及一种具有数字量输出的开合式电流互感器。


背景技术：

2.电流互感器作为电力系统中电流测量的重要设备，在整个电力系统中应用非常广泛。电流互感器在测量电流时通常与其他二次设备配合获得可视、可读、可传输的测量值，在与其他二次设备配合使用过程中，需要为其他二次设备提供二次信号。开合式电流互感器的二次信号输出目前最常用的有两种，一种是二次电流输出，一种是二次电压输出，无论是电流输出还是电压输出，目前的技术均为模拟量输出。
3.开合电流互感器二次输出使用模拟量有以下几点弊端：1）信号回路带载能力有限，随着接入设备的增加，信号会进一步失真，对测量准确度会造成较大的影响；2）信号容易受到外界电磁场的干扰； 3）信号输出回路线路过长时压降损失不可忽略，对测量准确度有较大的影响。


技术实现要素：

4.本实用新型提出了一种具有数字量输出的开合式电流互感器，其目的是：克服现有技术的缺陷，将开合式电流互感器的二次模拟输出直接转换为数字量进行传输，提高带载能力。
5.本实用新型技术方案如下：
6.一种具有数字量输出的开合式电流互感器，包括壳体、磁芯及二次输出绕组，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述磁芯包括分别安装于所述上壳体和下壳体内部的上磁芯和下磁芯，所述二次输出绕组缠绕于所述下磁芯上。所述电流互感器还包括二次输出转换单元，所述二次输出转换单元与二次输出绕组相连接，所述二次输出转换单元用于将电流互感器的模拟量二次输出信号转换为数字信号。
7.所述二次输出转换单元包括电源模块、数据转换模块、数据处理模块和通信模块，所述电源模块用于为数据转换模块、数据处理模块和通信模块供电，所述二次输出绕组依次通过所述数据转换模块和数据处理模块与所述通信模块相连接，所述数据转换模块用于二次输出信号的采样、滤波并转换为数字信号，所述数据处理模块用于控制所述数据转换模块的信号采样频率并对转换后的数字信号进行编码，所述通信模块用于将编码后的数字信号传输给外接设备。
8.进一步地，所述数据转换模块包括采样电阻和a/d转换芯片，所述采样电阻与所述二次输出绕组相连接，用于采样互感器的二次输出信号，所述采样电阻和a/d转换芯片之间设有低通滤波器，所述a/d转换芯片与所述数据处理模块相连接。
9.进一步地，所述通信模块为以太网通信模块或光纤通信模块。
10.进一步地，所述上壳体与下壳体的两端分别设有相互配合的开合口，上壳体与下
壳体通过所述开合口实现互感器开合，所述上磁芯及下磁芯上下合拢构成闭合磁回路。
11.进一步地，所述二次输出转换单元还包括电路板，所述电源模块、数据转换模块、数据处理模块和通信模块集中设置于所述电路板上，所述电路板安装于所述下壳体内部。
12.进一步地，所述上壳体与下壳体的一端的开合口的外侧面设有开合检测装置。
13.进一步地，所述上壳体及下壳体的半圆环形外侧沿环绕有紧固卡箍，所述紧固卡箍的连接处通过紧固螺钉固定。
14.进一步地，所述上壳体及下壳体内部填充有密封介质。
15.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
16.（1）保证信号的精确度的同时提高了信号的共享能力：传统的开合式电流互感器二次输出信号在与其他设备配合使用时，当给多个设备提供信号时，由于二次信号输出带载能力有限，会造成精度失准。本装置将开合式电流互感器的二次模拟输出直接转换为数字量进行传输，可为多个二次设备提供准确的数字信号；
17.（2）提高了二次输出的抗干扰性：传统的二次信号模拟量传输方案，在信号传输过程中极易受到来自外界的电磁干扰，增加了电流互感器测量不确定度。本装置的二次信号采用数字量传输，由于数字信号的幅值为有限个离散值，减小了信号传输过程中受到的噪声干扰，提高了信号传输的质量；
18.（3）解决了二次输出压降问题：传统的二次信号传输时，将信号施加到一定长度的导线上，在导线电阻的作用下，会使信号在发出端和接收端产生压差，导致在接受端所获得的信号值与真实值有误差，进而导致开合电流互感器测量不准确。通过应用本实用新型专利技术，直接在开合式电流互感器的二次输出端检模拟信号转换为数字信号进行传输，在信号的接收端获得的是数字信号，避免了信号传输过程中出现由导线造成的压降，提高了电流互感器的测量精度；
19.（4）紧固卡箍和螺钉配合使用，加强了电流互感器的稳固性；
20.（5）二次输出转换单元设置于电流互感器内部，一体化设计，安装方便。
附图说明
21.图1为本实用新型的结构示意图；
22.图2为二次输出转换单元的结构示意图；
23.图3为数据转换模块的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：
25.如图1，一种具有数字量输出的开合式电流互感器，包括壳体、磁芯及二次输出绕组8，所述壳体包括上壳体1和下壳体7，所述磁芯包括分别安装于所述上壳体1和下壳体7内部的上磁芯2和下磁芯6，所述二次输出绕组8缠绕于所述下磁芯6上。
26.所述上壳体1与下壳体7的两端分别设有相互配合的开合口3，上壳体1与下壳体7通过所述开合口3实现互感器开合，所述上壳体1为半圆环形状，所述下壳体7的上半部分为与所述上壳体1相匹配的半圆环形状，下半部分为长方体形状。所述上磁芯2、下磁芯6为半圆形上下对称磁芯，所述上磁芯2及下磁芯6上下合拢构成可分离的闭合磁回路。
27.所述上壳体1与下壳体7的一端的开合口3的外侧面设有开合检测装置4，开合检测装置4内部有一只光敏管，利用光敏管对光的敏感性检测开合互感器的状态。
28.所述上壳体1及下壳体7的半圆环形外侧沿环绕有紧固卡箍11，所述紧固卡箍11的连接处通过紧固螺钉5固定。
29.所述上壳体1及下壳体7内部填充有密封介质10，所述密封介质10为环氧树脂。
30.所述电流互感器包括二次输出转换单元9，所述二次输出转换单元9与二次输出绕组8相连接，所述二次输出转换单元9用于将电流互感器的模拟量二次输出信号转换为数字信号。
31.如图2，所述二次输出转换单元9包括电源模块9
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4、数据转换模块9
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1、数据处理模块9
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2和通信模块9
‑
3，所述二次输出绕组8依次通过所述数据转换模块9
‑
1和数据处理模块9
‑
2与所述通信模块9
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3相连接。
32.所述电源模块9
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4用于为数据转换模块9
‑
1、数据处理模块9
‑
2和通信模块9
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3供电。本实例中，所述电源模块9
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4的输入为直流24v，为其他模块提供两种电压，分别是直流5v和直流3.3v。
33.所述数据转换模块9
‑
1用于二次输出信号的采样、滤波并转换为数字信号。如图3，所述数据转换模块9
‑
1包括采样电阻9
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1和a/d转换芯片9
‑1‑
3，所述采样电阻9
‑1‑
1与所述二次输出绕组8相连接，用于采样二次输出信号，所述采样电阻9
‑1‑
1和a/d转换芯片9
‑1‑
3之间设有低通滤波器9
‑1‑
2，所述低通滤波器9
‑1‑
2用于二次输出信号的滤波，所述a/d转换芯片9
‑1‑
3与所述数据处理模块9
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2相连接。本实例中采样电阻9
‑1‑
1使用100ω、0.1%精度的高精度、高温稳定性、低温漂模压密封电阻，低通滤波器9
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2由两只270ω和一只100pf的电容组成，a/d转换芯片9
‑1‑
3的型号为ad7606。100ω的采样电阻9
‑1‑
1与二次输出绕组8相连接，获得的电压信号经过低通滤波器9
‑1‑
2输出到ad7606的采样管脚上，ad7606的cov管脚、spi1管脚与所述数据处理模块9
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2相连接。
34.所述数据处理模块9
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2用于控制所述数据转换模块9
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1的信号采样频率，从数据转换模块9
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1获得转换后的数字信号，按照特定的规则编码数字信号。数据处理模块9
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2的主芯片型号为stm32f405，stm32f405输出4khz的转换信号给ad7606的cov管脚，即采样频率为4khz，ad7606的busy输出与stm32f405外部中断管脚p0连接，ad7606一次转换完成后在busy管脚产生中断信号，stm32f405获得中断信号后立即通过spi1接口读取ad7606的采样数据。完成数据读取后stm32f405对数据进行合理评判，评判合格后，将数据编码为iec61850
‑9‑
2协议规定的格式，符合iec61850
‑9‑
2协议的数据通过stm32f405的spi2接口传送给所述通信模块9
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3。
35.所述通信模块9
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3用于将编码后的数字信号传输给外接设备，优选地，所述通信模块9
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3为以太网通信模块，网络芯片采用ch395，物理层采用rj45接口。
36.优选地，所述通信模块9
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3为光纤通信模块，数据通信网络芯片采用ksz8995，模块物理层采用afbr5803光纤传输模块。
37.所述二次输出转换单元9还包括电路板，所述电源模块9
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4、数据转换模块9
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1、数据处理模块9
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2和通信模块9
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3集中设置于所述电路板上，所述电路板安装于所述下壳体7的下半部分内侧底部。