[發明專利]一種電流測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201210547479.1
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102998522A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 韋兆碧
• 申請（專利權）人: 韋兆碧
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本發明屬于電力設備領域，涉及一種電流測量裝置及方法，可應用在高電壓大電流的電力測量系統中。

技術背景

在電力測量系統中，測量電流的方法有電流互感器，光學電流互感器及Rogowski線圈方法。

電流互感器（Current?transformer?簡稱CT）的作用是可以把數值較大的一次電流通過一定的變比轉換為數值較小的二次電流，由電子測量電路測測量獲取電流。電流互感器基于電磁感應原理由閉合的鐵芯和繞組組成，二次側絕對不允許開路，因一旦開路，一次側電流I1全部成為磁化電流，引起φm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發熱嚴重乃至燒毀線圈，同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。

光學電流互感器(OCT)是以法拉第磁光效應為基礎、以磁光材料為介質的新興電力測量裝置。它通過測量光波在經過磁光材料時其偏振面旋轉(由于電流產生的磁場的作用)的角度來確定被測電流的大小。光學電流互感器具有抗高電磁噪聲干擾、動態范圍大、響應快、傳感器電流靈敏度高以及測量裝置結構緊湊、體積小、重量輕、價格便宜、非接觸測量等優點,但是OCT的測量方式屬于開放方式，因而很難達到理想的測量效果，而且由于線性雙折射引起的溫度漂移問題阻擋了OCT的實用化。

Rogowski線圈是在一根截面細小而均勻的環形非磁性骨架上均勻密繞的空心線圈，較之傳統的電磁感應式CT，Rogowski基本解決了磁飽和問題，而且提高了傳統CT的動態響應范圍，但是仍存在難以滿足互感器準確度，高壓傳感頭必然是有源方式，不能轉變為直流分量，線圈結構的非理想性、溫度和電磁干擾的影響都不可忽略這四個關鍵問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種測量靈敏度、受電磁干擾小，工藝性好的電流測量裝置及方法。

本發明的目的是這樣實現的，一種電流測量裝置，包括：磁鐵心、輔助線圈，其特征是：磁鐵心為固定開口的聚磁鐵心，輔助線圈纏繞在聚磁鐵心上，輔助線圈的輸出導線端連接負載；測量時，被測母線穿過聚磁鐵心中部，被測母線的電流變化通過纏繞在聚磁鐵心上的輔助線圈感應，由檢測負載兩端的電壓進行計算得到通過的電流。

所述的負載與電壓測量電路電連接，電壓測量電路采用帶A/D輸入的單片機，A/D輸入有帶通濾波電路。

所述的開口聚磁鐵心是方框狀或圓環狀。

一種電流測量裝置方法，其特征是：輔助線圈纏繞在開口聚磁鐵心上，輔助線圈的輸出導線端連接負載，負載兩端的電壓檢測過程是：依據電磁感應定律，當被測母線中有電流通過時，會在輔助線圈上產生感生電動勢????????????????????????????????????????????????

????（1）

其中：——磁鏈，；——鐵心中的磁通；

設為聚磁鐵心的鐵心等效長度，為氣隙長度，則鐵心等效磁阻和氣隙等效磁阻分別由公式（2）和（3）給出：

???（2）

????（3）

式中：——空氣磁導率（近似等于磁光晶體磁導率）；——聚磁鐵心相對磁導率；——鐵心截面積；——氣隙處磁場的等效截面積；

給出輔助線圈的等效磁路，圖中為被測載流導體產生的磁動勢，和分別為鐵心和氣隙處的等效磁阻，

則被測載流導體產生的磁通為

??（4）

式中，為鐵心所包圍的被測載流導體上通過的電流，，

將式（4）代入式（1）即可得到輔助線圈的理論輸出

??（5）

由于當鐵心尺寸確定后，式（5）中除以外的其他部分應該是一個常量，設被測母線電流為，則有感生電動勢：

??（6），式中，A是被測母線電流幅度，ω是被測母線電流頻率。

本發明的優點是：通過理論分析及實驗證實輔助線圈具有不同于傳統CT和Rogowski線圈的優良特征。傳統電磁式CT的被測電流與二次側感應電流不存在微分關系，當一次側電流不變時，二次側輸出電流與二次側線圈匝數成反比，因而與輔助線圈的測量原理不同。輔助線圈和Rogowski線圈的測量原理都是基于電磁感應原理，都需要在輸出端增加積分環節才能滿足電流測量需要，且都容易受電磁干擾影響等特點。輔助線圈由于存在聚磁鐵心，因而其測量靈敏度遠高于Rogowski線圈，且輔助線圈對線圈繞制工藝要求較低，更易于機械加工。

附圖說明

下面結合實施例附圖對本發明作進一步說明：

圖1是本發明實施例結構原理圖；

圖2是輔助線圈的等效磁路；