[發明專利]一種基于隧道磁阻元件的電流測量方法、測量裝置及設備

有效

• 申請號: 202110390659.2
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113341195B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 俞智浩;胡寶寧;秦力;金海川;王曉康;王登擎;吉懿;馬建文;王遠興;杜迎春;李文冬;何萍;陳萬達;葉開文
• 申請（專利權）人: 國網寧夏電力有限公司吳忠供電公司;浙江維思無線網絡技術有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/20
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

本申請提供了一種基于隧道磁阻元件的電流測量方法、測量裝置及設備，涉及傳感器技術領域。該方法包括：獲取多個單軸TMR元件各自對應的磁場強度，其中，多個單軸TMR元件安裝在待測導線所在的空間內，磁場強度為待測導線中流通電流時所產生的磁場的磁場強度；多個單軸TMR元件的數量為2個或3個；基于多個單軸TMR元件各自對應的磁場強度以及多個單軸TMR元件之間的距離，確定待測導線所流通的電流的電流值。與現有的采用多個三軸TMR元件或四個及以上單軸TMR元件的測量方式相比，本申請采用2個或3個單軸TMR元件就可以達到精確測量的目的，在滿足測量精度的同時節約了成本。

技術領域

本申請涉及傳感器技術領域，特別是涉及一種基于隧道磁阻元件的電流測量方法、測量裝置及設備。

背景技術

近年來，以數字技術為代表的第四次工業革命給世界帶來了翻天覆地的變化，也逐步引領生產模式和組織方式的變革。輸電領域的技術發展也越來越朝著數字化的方向轉型，云計算、大數據、物聯網等技術是數字化電網的核心，傳感與測量是上述技術的基礎。電流作為電力系統中最重要的電氣量之一，電流傳感器的研制以及規模化應用顯得尤為重要。

電流測量方法可以分為侵入式測量和非侵入式測量。侵入式測量需要將電流傳感器接入到電路中，依據歐姆定律計算出電流的大小。非侵入式測量依據法拉第電磁感應定律，通過檢測電流產生的磁場大小來間接得到電流值。現有的非侵入式電流傳感器件主要包括電流互感器、羅氏線圈、霍爾元件傳感器、光學電子式傳感器、磁阻傳感器等。與電流互感器、羅氏線圈、霍爾元件傳感器等相比，磁阻傳感器本質上是一個隨外加磁場變化而變化的電阻，因此，采用磁電阻測量磁場不需要復雜的外圍電路，可以將磁電阻電橋封裝在尺寸很小的芯片內，測量磁場不需要磁芯，而且磁電阻的零輸入電阻靈活可調，因此采用磁電阻設計電流傳感器比較容易做到低功耗和微型化。而隧道磁電阻(tunnelmagnetoresistance，TMR)傳感器具有體積小、價格低、頻帶寬、靈敏度高、線性度強及溫度系數低等優點，成為電流傳感器發展的新趨勢。

目前，通常采用若干個三軸TMR傳感器或四個以上單軸TMR傳感器測量電路系統中的電流，然而這些測量方式存在成本過高的缺點。

發明內容

本申請提供一種基于隧道磁阻元件的電流測量方法，以解決現有的測量方式存在成本過高的問題。

相應的，本申請還提供了基于上述的電流測量方法進行測量的測量裝置及設備。

為了解決上述問題，本申請公開了一種基于隧道磁阻元件的電流測量方法，該方法包括：

獲取多個單軸TMR元件各自對應的磁場強度，其中，多個單軸TMR?元件安裝在待測導線所在的空間內，磁場強度為待測導線中流通電流時所產生的磁場的磁場強度；多個單軸TMR元件的數量為2個或3個；

基于多個單軸TMR元件各自對應的磁場強度以及多個單軸TMR元件之間的距離，確定待測導線所流通的電流的電流值。

在一可選實施例中，多個單軸TMR元件的數量為2個，基于多個單軸?TMR元件各自對應的磁場強度以及多個單軸TMR元件之間的距離，確定待測導線所流通的電流的電流值，包括：

根據兩個單軸TMR元件在待測導線所在的空間內的安裝位置，獲取兩個單軸TMR元件之間的距離；

基于兩個單軸TMR元件各自對應的磁場強度和兩個單軸TMR元件之間的距離，確定待測導線所流通的電流的電流值；

其中，兩個單軸TMR元件位于待測導線的同一半徑的延長線上，兩個單軸TMR元件與待測導線的中心之間的距離不相等，且兩個單軸TMR元件的敏感方向與待測導線的磁場方向相一致。

在一可選實施例中，基于兩個單軸TMR元件各自對應的磁場強度和兩個單軸TMR元件的之間的距離，確定待測導線所流通的電流的電流值，包括：