CN114200187A - 一种融合传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种融合传感器，涉及传感器技术领域，包括：供电线路，供电线路包括三根导线；至少一融合传感模块，融合传感模块的输入端连接供电线路的输出端，融合传感模块的输出端连接配电终端，融合传感模块包括：供电单元，用于将供电线路中其中两根导线之间的一第一电压转化为一第二电压，并输出至配电终端；传感单元，用于对供电线路中每根导线上的输出电压分压得到的电压信号进行采集，并输出至配电终端。本技术方案将供电和电压采集集成于融合传感模块中，同时实现了根据供电线路进行电压转换以供电，以及对供电线路中每根导线上的电压信号进行采集，集成度更高，结构更紧凑，降低生产成本，利于推广。

Description

一种融合传感器

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种融合传感器。

背景技术

电压传感器是能感受被测电压并转换成可用输出信号的传感器。在各种自动检测、控制***中，常常需要对高速变化的交、直流电压信号作跟踪采集，对于比较复杂的电压波形作频谱分析。这类信号可能是高电压、大电流等强电，也可能是负载能力很差的弱电或幅值很小的信号。在这些情况中，就需要采用合适的电压传感器对不能直接测量或不匹配的电压信号进行采集，从而得到标准化、电气隔离的电压信号。

随着越来越多新技术的发展，电压传感器也得到了进一步发展和应用。例如传动***的变频器和整流器、不间断电源、有源滤波器、无功补偿、电池充放电、半导体保护、驱动保护等设备或***中，大量使用了各种各样的电压传感器。电压传感器的作用是自动检测电压，从而使我们能够对设备或***的电压进行控制和显示，必要时采取过电压、欠电压等自动保护措施。

但是，在现有的技术方案中，电压传感器尚无法同时实现供电与电压信号的采集。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种融合传感器，包括：

供电线路，所述供电线路包括三根导线；

至少一融合传感模块，所述融合传感模块的输入端连接所述供电线路的输出端，所述融合传感模块的输出端连接一配电终端，所述融合传感模块包括：

供电单元，用于将所述供电线路中的两根所述导线之间的一第一电压转化为一第二电压，并输出至所述配电终端；

传感单元，用于对所述供电线路中每根所述导线上的输出电压分压得到的电压信号进行采集，并输出至所述配电终端。

优选的，所述供电单元包括一线圈组件，所述线圈组件包括：

一次线圈，所述一次线圈连接所述供电电路的输出端；

二次线圈，所述二次线圈连接所述配电终端；

铁芯，所述铁芯上分别缠绕设置有所述一次线圈和所述二次线圈。

优选的，还包括：

二次信号引出线，一端连接所述二次线圈，另一端连接一二次接线盒；

所述二次接线盒还通过导线连接所述配电终端。

优选的，所述传感单元包括：

三个电容分压电路，每个电容分压电路包括：

一次电容，一端连接所述供电线路中相应的所述导线的输出端，另一端连接所述二次信号引出线，所述一次电容用于对所述供电线路中相应的所述导线的所述输出电压进行分压，得到所述电压信号；

二次电容，一端连接所述二次信号引出线，另一端接地，用于对所述电压信号进行滤波。

优选的，还包括一外壳，所述供电线路和各所述融合传感模块嵌设于所述外壳内。

优选的，所述外壳为环氧树脂浇筑体。

优选的，还包括一第一嵌件，设置在每根所述导线与所述一次线圈之间，用于导通每根所述导线和所述一次线圈。

优选的，还包括一第二嵌件，设置在所述第二线圈与地之间，用于保持所述二次电容与地之间等电位。

优选的，还包括一底板，所述外壳及所述外壳内部的所述供电线路、各所述融合传感模块设置在所述底板上端。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本技术方案将供电单元和传感单元集成于融合传感模块中，同时实现了根据供电线路进行电压转换以供电，以及对供电线路中每根导线上的电压信号进行采集，集成度更高，结构更紧凑，降低生产成本，利于推广。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，融合传感器的电路原理图；

图2为本发明的较佳的实施例中，融合传感器的正面结构示意图；

图3为本发明的较佳的实施例中，融合传感器的横截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种融合传感器，如图1所示，包括：

供电线路1，供电线路1包括三根导线；

至少一融合传感模块2，融合传感模块2的输入端连接供电线路1的输出端，融合传感模块2的输出端连接一配电终端，融合传感模块2包括：

供电单元21，用于将供电线路1中的两根导线之间的一第一电压转化为一第二电压，并输出至配电终端；

传感单元22，用于对供电线路1中每根导线上的输出电压分压得到的电压信号进行采集，并输出至配电终端。

具体地，本实施例中，供电线路1中的三根导线可以为三相电线。包括三相电线A，三相电线B和三相电线C。在一个优选的实施例中，融合传感器内设置了两个融合传感模块2，其中一个融合传感模块2作为备用，避免另一个融合传感模块2损坏后无法实现供电及电压信号的采集。

进一步地，两根三相电线之间的第一电压可以为10KV，供电单元21转化得到的第二电压可以为220V。

进一步地，每根三相电线上的输出电压可以为10000/√3V，传感单元22采集到的电压信号可以为3.25/√3V。

进一步地，配电终端可以为具有测量功能的站所终端，该站所终端可以对供电单元21输出的第二电压进行测量与显示，同时还可以对传感单元22采集到的电压信号进行测量与显示。

本技术方案将供电单元21和传感单元22集成于融合传感模块2中，同时实现了根据供电线路1进行电压转换以供电，以及对供电线路1中每根导线上的电压信号进行采集，集成度更高，结构更紧凑，降低生产成本，利于推广。

进一步地，本技术方案将供电单元21和传感单元22的输出端进行汇总，减小内部空间尺寸占用，简化接线过程，提高生产效率。

进一步地，传感单元22的输出端可以选用屏蔽双绞线总线进行输出，能够有效降低小信号的传输干扰。

本发明的较佳的实施例中，供电单元21包括一线圈组件，线圈组件包括：

一次线圈211，一次线圈211连接供电电路的输出端；

二次线圈212，二次线圈212连接配电终端；

铁芯213，铁芯213上分别缠绕设置有一次线圈211和二次线圈212。

具体地，本实施例中，一次线圈211连接供电电路中的三根三相电线的输出端，二次线圈212通过屏蔽双绞线总线连接至配电终端。

进一步地，供电单元21可以选用VV接线法进行接线，使得一次线圈211分别连接三相电线A和三相电线B；以及三相电线B和三相电线C。进一步地，一次线圈211具有较多的匝数，其绝缘等级与实际***的电压相应。二次线圈212具有较少的匝数，可以接通测量仪表或电能表的电压线圈。

进一步地，本技术方案对一次线圈211上的导线采取缓冲措施，该缓冲措施所采用的缓冲材料需要在高温下应保持较高的柔软度、弹性，同时还需要避免采用在高温下可能熔化而产生气体的缓冲材料，从而有效提升了本技术方案的结构稳定性。

本发明的较佳的实施例中，如图3所示，还包括一屏蔽电阻3，进行屏蔽设计，采用屏蔽电阻3进行等电位屏蔽，增加高压端互感器的电容，改善高压端电晕放电的问题。

具体地，本实施例中，供电单元21必须满足大容量供电负荷。本技术方案在进行融合传感器的结构参数设计时，已对电阻元件的温度系数、电压系数等因素进行了控制，力求将这些因素对测量的影响降低在误差允许范围内。但是测量误差主要来源于对地电容，因此为保证传感器达到所需准确度等级，更重要的是减小电容的影响。因此本技术方案选用屏蔽电阻3进行等电位屏蔽。同时本技术方案还选用屏蔽电极增加一次电容，进而有效改善三根三相电线的电晕放电问题。

本发明的较佳的实施例中，还包括：

二次信号引出线4，一端连接二次线圈212，另一端连接二次接线盒5；

二次接线盒5还通过导线连接配电终端。

具体地，本实施例中，二次信号引出信线可以为屏蔽双绞线总线。

本发明的较佳的实施例中，如图3所示，传感单元22包括：

三个电容分压电路，每个电容分压电路包括：

一次电容C1，一端连接供电线路1中相应的导线的输出端，另一端连接二次信号引出线4，一次电容C1用于对供电线路1中相应的导线的输出电压进行分压，得到电压信号；

二次电容C2，一端连接二次信号引出线4，另一端接地，用于对电压信号进行滤波。

具体地，本实施例中，三个电容分压电路中的二次电容共地。连接三相电线A的电容分压电路包括：一次电容Ca1和二次电容Ca2，

一次电容Ca1与三相电线A的输出端之间具有节点a1,一次电容Ca1和二次电容Ca2之间具有节点a，二次电容Ca2与地之间具有节点n。其中，一次电容Ca1两端的电压和二次电容Ca2两端的电压之间的比值即为传感单元22的额定电压比。

连接三相电线B的电容分压电路包括：一次电容Cb1和二次电容Cb2，一次电容Cb1与三相电线B的输出端之间具有节点b1,一次电容Cb1和二次电容Cb2之间具有节点b，二次电容Cb2与地之间具有节点n。其中，一次电容Cb1两端的电压和二次电容Cb2两端的电压之间的比值即为传感单元22的额定电压比。

连接三相电线C的电容分压电路包括：一次电容Cc1和二次电容Cc2，一次电容Cc1与三相电线C的输出端之间具有节点c1,一次电容Cc1和二次电容Cc2之间具有节点c，二次电容Cc2与地之间具有节点n。其中，一次电容Cc1两端的电压和二次电容Cc2两端的电压之间的比值即为传感单元22的额定电压比。

本发明的较佳的实施例中，还包括一外壳6，供电线路1和各融合传感模块2嵌设于外壳6内。

本发明的较佳的实施例中，外壳6为环氧树脂浇筑体。

具体地，本实施例中，采用环氧树脂浇注的绝缘方式制作外壳6，通话在浇注工艺上选用真空浇注，可以尽量减少浇注制品中的气隙和气泡，避免传感器在使用中绝缘击穿或局部放电。

本发明的较佳的实施例中，如图2所示，还包括一第一嵌件7，设置在每根导线与一次线圈211之间，用于导通每根导线和一次线圈211。

本发明的较佳的实施例中，还包括一第二嵌件8，设置在二次线圈212与地之间，用于保持二次电容C2与地之间等电位。

进一步地，还包括一第三嵌件10，设置在二次线圈212于外壳6之间，

本发明的较佳的实施例中，还包括一底板9，外壳6及外壳6内部的供电线路1、各融合传感模块2设置在底板9上端。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种融合传感器，其特征在于，包括：

供电线路，所述供电线路包括三根导线；

至少一融合传感模块，所述融合传感模块的输入端连接所述供电线路的输出端，所述融合传感模块的输出端连接一配电终端，所述融合传感模块包括：

供电单元，用于将所述供电线路中的两根所述导线之间的一第一电压转化为一第二电压，并输出至所述配电终端；

传感单元，用于对所述供电线路中每根所述导线上的输出电压分压得到的电压信号进行采集，并输出至所述配电终端。

2.根据权利要求1所述的融合传感器，其特征在于，所述供电单元包括一线圈组件，所述线圈组件包括：

一次线圈，所述一次线圈连接所述供电电路的输出端；

二次线圈，所述二次线圈连接所述配电终端；

铁芯，所述铁芯上分别缠绕设置有所述一次线圈和所述二次线圈。

3.根据权利要求2所述的融合传感器，其特征在于，还包括：

二次信号引出线，一端连接所述二次线圈，另一端连接二次接线盒；

所述二次接线盒还通过导线连接所述配电终端。

4.根据权利要求3所述的融合传感器，其特征在于，所述传感单元包括：

三个电容分压电路，每个电容分压电路包括：

一次电容，一端连接所述供电线路中相应的所述导线的输出端，另一端连接所述二次信号引出线，所述一次电容用于对所述供电线路中相应的所述导线的所述输出电压进行分压，得到所述电压信号；

二次电容，一端连接所述二次信号引出线，另一端接地，用于对所述电压信号进行滤波。

5.根据权利要求1所述的融合传感器，其特征在于，还包括一外壳，所述供电线路和各所述融合传感模块嵌设于所述外壳内。

6.根据权利要求5所述的融合传感器，其特征在于，所述外壳为环氧树脂浇筑体。

7.根据权利要求3所述的融合传感器，其特征在于，还包括一第一嵌件，设置在每根所述导线与所述一次线圈之间，用于导通每根所述导线和所述一次线圈。

8.根据权利要求3所述的融合传感器，其特征在于，还包括一第二嵌件，设置在所述第二线圈与地之间，用于保持所述二次电容与地之间等电位。

9.根据权利要求5所述的融合传感器，其特征在于，还包括一底板，所述外壳及所述外壳内部的所述供电线路、各所述融合传感模块设置在所述底板上端。

Images