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专利号: 2018100549854
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,包括电流传感单元(1)、信号转换单元(2)、信号传输单元(3)、显示平台(4),其特征在于:所述电流传感单元(1)用于获取一次导体(L1)电流信号,电流传感单元(1)连接信号转换单元(2),信号转换单元(2)连接信号传输单元(3),信号传输单元(3)连接显示平台(4);

所述电流传感单元(1)包括环形磁场传感阵列(5),所述环形磁场传感阵列(5)内含多个传感器(8),多个传感器(8)均匀分布于圆环内接正多边形的各顶点的基座(9)上,基座(9)连接旋转电机,由旋转电机带动,基座(9)在环形磁场传感阵列(5)所在的平面上以任意角度旋转。

2.根据权利要求1所述一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,其特征在于:所述环形磁场传感阵列(5)的半径、以及传感器(8)的个数确定方式如下:A相和B相导线间距为d,两相导线电流方向相同,流过的电流大小同为I,B相导线与环形磁场传感阵列(5)的圆心重合,环形磁场传感阵列(5)的半径为r,n个传感器(8)均匀分布于圆环的内接正多边形的顶点的基座(9)上;

由于霍尔传感器只能感应到与其敏感方向平行的磁场,因此第k个霍尔传感器测到的由A相导线产生的磁场为:其中:

那么可以得到n个霍尔传感器测到的由A相产生的磁场平均值为:

n个霍尔传感器测到的由B相产生的磁场平均值为:

可得存在临相导线电流干扰时的测量误差为:

3.根据权利要求1所述一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,其特征在于:当一次导体(L1)偏心时,会严重影响测量准确度,由于霍尔传感器只能测量其敏感方向上的磁场,因此当一次导体(L1)偏心时,各点的传感器所测磁场为:则导线偏心距离为l时,测量电流为:

改善前的一次导体偏心误差为:

4.根据权利要求1所述一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,其特征在于:所述传感器(8)为不含铁芯的霍尔传感器。

5.根据权利要求1所述一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,其特征在于:所述信号转换单元(2)与信号传输单元(3)之间通过光纤(6)传输,信号传输单元(3)与显示单元(4)之间通过数据线(7)进行数据通讯。

6.根据权利要求1所述一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,其特征在于:所述信号转换单元(2)包括模数转换器ADS1278、电光转换器件HFBR1414,模数转换器ADS1278用于实现模拟信号的数字化,电光转换器件HFBR1414用于将数字量信号转换成光信号。

7.根据权利要求1所述一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,其特征在于:所述信号传输单元(3)包括微处理器FPGA、光电转换器件HFBR2412,光电转换器件HFBR2412用于将光信号转换成电信号,电信号经过微处理器FPGA组帧处理后发送给显示单元(4)。

8.一种传感器旋转测量法,其特征在于:当一次导体(L1)偏心时,传感器(8)的敏感方向与磁场方向不再一致,此时根据某两个磁场传感器测得的磁场强度,得出偏心距l,若偏心距超过限定值,对环形磁场传感阵列(5)重新安装;若偏心距没有超过限定值,再结合环形磁场传感阵列(5)半径r,计算出各传感器(8)所需的旋转角度,各基座(9)带动传感器(8)旋转相应角度,使得旋转后的传感器(8)的敏感方向与磁场方向一致,然后再进行测量工作,获取数据,计算出被测电流。

9.根据权利要求8所述一种传感器旋转测量法,其特征在于:采用传感器旋转测量法前的一次导体(L1)偏心误差为:采用传感器旋转测量法后的一次导体偏心误差为:

即:

10.如权利要求1-7任意一种基于环形磁场传感阵列的高精度电流测量系统,其特征在于:用于智能变电站输电线路电流信号的实时准确测量。