[發(fā)明專利]一種基于溫度檢測(cè)的電流檢測(cè)裝置及電流檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711226282.7
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN107884614A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡彬;褚曉廣;閆紹敏;肖群;孫芃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曲阜師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R19/00
• 分類號(hào): G01R19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于溫度檢測(cè)的電流檢測(cè)裝置的電流檢測(cè)方法，所述電流檢測(cè)裝置包括：導(dǎo)體溫度檢測(cè)模塊、環(huán)境溫度檢測(cè)模塊、主控單元；所述導(dǎo)體溫度檢測(cè)模塊、環(huán)境溫度檢測(cè)模塊均與主控單元相連；所述導(dǎo)體溫度檢測(cè)模塊包括溫度傳感器，用于檢測(cè)被測(cè)電流回路的導(dǎo)體溫度；所述主控單元包括DSP芯片，采集導(dǎo)體溫度、環(huán)境溫度以及工況信號(hào)，通過計(jì)算得到電流值；所述工況信號(hào)是指被測(cè)電流回路的斷路器工作位置信號(hào)、冷卻裝置啟動(dòng)信號(hào)；其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，通過實(shí)驗(yàn)分別獲取冷卻裝置未啟動(dòng)和啟動(dòng)工況下被測(cè)電流回路導(dǎo)體的綜合散熱系數(shù)K_T；

步驟2，采集環(huán)境溫度、被測(cè)電流回路的導(dǎo)體溫度及工況信號(hào)；

步驟3，分析工況信號(hào)中的斷路器工作位置信號(hào)，如果斷路器處于分閘位置，則判定電流為0，返回步驟2；否則轉(zhuǎn)至步驟4；

步驟4，分析工況信號(hào)中的冷卻裝置啟動(dòng)信號(hào)，根據(jù)冷卻裝置是否工作，選取相應(yīng)的綜合散熱系數(shù)K_T；

步驟5，將被測(cè)電流回路的導(dǎo)體溫度減去環(huán)境溫度得到被測(cè)電流回路的導(dǎo)體溫升值τ；

步驟6，計(jì)算電流值，具體過程如下：

1)根據(jù)熱平衡原理，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于導(dǎo)體的散熱量與提高導(dǎo)體本身溫度而吸收的熱量之和，即熱量守恒方程：

Pdt＝K_TAτdt+cmdτ (1)

初始條件：τ|_t＝0＝τ₀

式中，Pdt為在dt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的總發(fā)熱量，K_TAτdt為在dt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的總散熱量，cmdτ為在dt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體溫度升高dτ時(shí)所吸收的熱量，P為電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的能量損耗稱為電阻損耗，P＝KI²R，K為附加損耗系數(shù)，I為導(dǎo)體中的電流，R為導(dǎo)體電阻，A為導(dǎo)體有效散熱面積，K_T為綜合散熱系數(shù)，c為導(dǎo)體比熱容，m為導(dǎo)體質(zhì)量，τ為導(dǎo)體的溫升，τ＝θ-θ₀，θ為導(dǎo)體溫度，θ₀為環(huán)境溫度，τ₀為初始溫升；

2)解式(1)，可得：

τ=PKTA(1-e-t/T)+τ0e-t/T---(2)]]>

式中，τ₀為初始溫升，T為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)，T＝cm/(K_TA)；

3)將P＝KI²R代入式(2)，整理得：

I=KTA(τ-τ0e-t/T)KR(1-e-t/T)---(3)]]>

將采樣時(shí)刻t、步驟4選取的綜合散熱系數(shù)K_T、步驟5得到的被測(cè)電流回路的導(dǎo)體溫升值τ，以及導(dǎo)體有效散熱面積A、導(dǎo)體電阻R、附加損耗系數(shù)K、導(dǎo)體比熱容c、導(dǎo)體質(zhì)量m等參數(shù)代入式(3)，即可求得此時(shí)被測(cè)電流回路中的電流值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于溫度檢測(cè)的電流檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于：步驟1所述通過實(shí)驗(yàn)分別獲取冷卻裝置未啟動(dòng)和啟動(dòng)工況下被測(cè)電流回路導(dǎo)體的綜合散熱系數(shù)K_T，其方法是：

21)在冷卻裝置未啟動(dòng)情況下，給被測(cè)電流回路導(dǎo)體從冷態(tài)開始通電；

22)當(dāng)所述導(dǎo)體達(dá)到發(fā)熱穩(wěn)定時(shí)，通過測(cè)量得到穩(wěn)定溫升值τ_s；

23)切除電源，使所述導(dǎo)體冷卻至環(huán)境溫度；

24)在與步驟21)同樣的條件下給所述導(dǎo)體通同樣大小的電流，并計(jì)時(shí)、測(cè)導(dǎo)體溫升τ，形成若干組(t，τ)；

25)將測(cè)量得到的若干組(t，τ)和步驟22)得到的τ_s代入式(4)：

τ＝τ_s(1-e^-t/T)(4)

即可得到若干個(gè)相應(yīng)的熱時(shí)間常數(shù)T，據(jù)此求得熱時(shí)間常數(shù)T的平均值

26)由T＝cm/(K_TA)可得：

KT=cmT‾A---(5)]]>

將熱時(shí)間常數(shù)平均值導(dǎo)體比熱容c、導(dǎo)體質(zhì)量m、導(dǎo)體有效散熱面積A等參數(shù)代入式(5)，即可求得冷卻裝置未啟動(dòng)情況下被測(cè)電流回路導(dǎo)體的綜合散熱系數(shù)K_T；

27)在冷卻裝置啟動(dòng)情況下，給所述導(dǎo)體從冷態(tài)開始通電；

28)按步驟22)-26)，即可求得冷卻裝置啟動(dòng)情況下被測(cè)電流回路導(dǎo)體的綜合散熱系數(shù)K_T。