[發明專利]一種單軸隧道磁阻電流測量方法

有效

• 申請號: 202110569435.8
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113325343B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 向念文;王仕剛;趙軍;章海斌;張純;晏松;張晨晨;李科杰;施雯;劉鑫;張馳;程慧敏;馬凱;李萌萌;王書來;杜雨晨;葉壽洪;楊英;袁晨晨;楊翠玲;王超群;李偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;國網安徽省電力有限公司檢修分公司;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明提供了一種單軸隧道磁阻電流測量方法，涉及電氣技術領域。該測量方法包括排列出非均勻分布的圓形隧道磁阻傳感器陣列、基于高斯型數值積分公式的積分節點確定每個隧道磁阻傳感器在圓形路徑上的位置及敏感軸方向，并將該陣列對應的圓形路徑作為閉合的磁感應強度積分路徑，基于高斯型數值積分公式以及各積分節點所對應的隧道磁阻傳感器測量數據，計算積分路徑對應的數值積分值，作為圓形路徑上磁感應強度的線積分值，進而求得待測電流大小。通過本發明的電流測量方法具備屏蔽陣列外部干擾磁場的性能，適合應用在電磁環境復雜的場景。

技術領域

本發明屬于電氣技術領域，涉及一種單軸隧道磁阻電流測量方法。

背景技術

智能電網的建設，需要實時的對電力系統的電流參數進行監測。電力系統不同場景下監測電流的幅值、頻率范圍以及精度要求都各不相同。傳統的羅氏線圈和新型的光纖式電流傳感器等都有一定的局限性。如羅氏線圈在對信號處理的過程中需要經過積分環節，長期使用過程中造成的積分器電容泄露會出現基線漂移的問題；光纖式電流傳感器的穩定性及制造成本使其大規模應用存在困難。

目前，將若干個磁傳感器布置在待測導體的周圍構成磁傳感器陣列，通過測得各個點的磁場值來計算待測的電流值是一種新興的電流測量方式。磁傳感器陣列屬于一種新型的開環非侵入式線性電流傳感器，其在非侵入式大電流測量領域有著良好的應用前景，具有靈敏度高、測量范圍廣、體積小、交直流均可測、成本低等優點。

因此，基于磁傳感器陣列設計高精度的電流測量方法已經成為研究的熱點問題，既有學術論文對此做了深入的理論分析，也有實際應用的工程方法。如文獻《平行導線磁場對點陣式霍爾電流傳感器測量準確度的影響分析》(許進寶，戚連鎖，莊勁武，李思光，[J].船電技術，2013，33(06)：47-50)，發明專利說明書《多芯電纜非侵入式電流測量方法及測量裝置》(CN107328980B)等。

在文獻《平行導線磁場對點陣式霍爾電流傳感器測量準確度的影響分析》中，建立了點陣式霍爾電流傳感器模型，將霍爾元件沿圓周均勻等間距排布，待測電流處于圓心處，將陣列上的霍爾元件輸出信號累加求和之后求平均值作為待測電流值，屬于梯形數值積分算法。但是這種點陣式霍爾電流傳感器模型還存在以下不足：

1、霍爾元件的帶寬在1MHz以下，無法滿足對高頻電流的測量。

2、待測電流偏離圓心會產生比較大的測量誤差。

在發明專利說明書《多芯電纜非侵入式電流測量方法及測量裝置》中，采用磁阻傳感器測量多芯導線周圍磁場的切向分量與徑向分量，通過畢奧薩伐爾定律對所得磁場的切向分量與徑向分量進行分析，得到多芯電纜內導線的位置坐標與相應坐標對應導線所承載的電流值，實現了對多芯電纜周圍磁場的檢測與所帶電流的非侵入式測量。

但是該測量方法還存在以下不足：該方法基于畢奧薩伐爾定律，而基于畢奧薩伐爾定律的測量方法無法對干擾磁場進行有效的抑制，在電磁環境復雜的情況下，測量會存在很大的測量誤差。

綜上所述，申請人考慮基于圓形隧道磁阻傳感器陣列設計一種在有干擾磁場且待測量電流偏離圓形隧道磁阻傳感器陣列圓心的情況下仍然能夠對電流進行精確測量的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種隧道磁阻電流測量方法，以降低外部干擾磁場以及待測量電流偏離傳感器陣列圓心對電流測量精度的影響，提高測量的準確性。

本發明的目的是這樣實現的，本發明提供了一種單軸隧道磁阻電流測量方法，應用于電流測量，本測量方法涉及的裝置包括一個PCB板，在PCB板的中部設有中心孔，所述中心孔用于待測載流導體穿過；

所述PCB板上非均勻布設多個隧道磁阻傳感器，所述測量方法通過確定多個隧道磁阻傳感器在PCB板上的安裝位置，完成圓形隧道磁阻傳感器陣列的安裝，并進行待測導體電流的測量，包括以下步驟：