[發(fā)明專(zhuān)利]一種測(cè)量雷電流的無(wú)磁芯電流傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111508107.3
• 申請(qǐng)日: 2021-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114200248B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)宇鍇;章日欣;葉桂中;吳昊寧;鄭茂華;張永鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖供電公司;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司龍巖市新羅區(qū)供電公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/08
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/08;G01R19/15
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 張燈燦;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種測(cè)量雷電流的無(wú)磁芯電流傳感器，包括圓環(huán)形印刷電路板和六個(gè)無(wú)磁芯的磁傳感器，所述六個(gè)無(wú)磁芯的磁傳感器均勻安裝于所述圓環(huán)形印刷電路板上，搭建用于測(cè)量雷電流的圓形陣列；在圓形陣列中心穿設(shè)橫截面為矩形的長(zhǎng)直扁平被測(cè)導(dǎo)體；所述無(wú)磁芯電流傳感器進(jìn)行雷電流測(cè)量時(shí)采用基于對(duì)小部分磁場(chǎng)測(cè)量的數(shù)字處理方法，將流經(jīng)圓形陣列內(nèi)部導(dǎo)體的電流與回流電流分開(kāi)，以降低外部串?dāng)_導(dǎo)致的串?dāng)_誤差，提高電流傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確度。該無(wú)磁芯電流傳感器有利于實(shí)現(xiàn)雷電流的測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量電流范圍大，可靠性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)電流測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量雷電流的無(wú)磁芯電流傳感器。

背景技術(shù)

我國(guó)的南方地區(qū)為雷電多發(fā)地區(qū)，變電站常遭受雷電入侵導(dǎo)致相關(guān)電力設(shè)備損壞，甚至發(fā)生較大范圍停電的情況，不僅給用戶(hù)帶來(lái)不便，同時(shí)電力設(shè)備的損壞以及工業(yè)生產(chǎn)的停工也導(dǎo)致了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

當(dāng)變電站或輸電線路遭受雷擊時(shí)，站內(nèi)的傳統(tǒng)電流互感器難以對(duì)雷電流進(jìn)行精確的測(cè)量，這是因?yàn)閷?duì)于傳統(tǒng)的電磁式電流傳感器來(lái)說(shuō)，其主要存在如下幾個(gè)問(wèn)題：1)當(dāng)測(cè)量頻率過(guò)高的電流時(shí)，容易發(fā)生鐵磁諧振現(xiàn)象，在電流器內(nèi)部產(chǎn)生高壓，導(dǎo)致電流互感被燒毀；2)當(dāng)測(cè)量幅值較大的電流時(shí)，電流互感器內(nèi)部硅鋼片容易在工作過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象，且難以散熱，導(dǎo)致電流互感器工作可靠性降低；3)電流互感器內(nèi)硅鋼片鐵芯磁導(dǎo)率高，容易在測(cè)量過(guò)程中發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，導(dǎo)致其得到的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確；

4)電磁式電流互感器內(nèi)部硅鋼片鐵芯體積較大，且制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量雷電流的無(wú)磁芯電流傳感器，該無(wú)磁芯電流傳感器有利于實(shí)現(xiàn)雷電流的測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量電流范圍大，可靠性好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種測(cè)量雷電流的無(wú)磁芯電流傳感器，包括圓環(huán)形印刷電路板和六個(gè)無(wú)磁芯的磁傳感器，所述六個(gè)無(wú)磁芯的磁傳感器均勻安裝于所述圓環(huán)形印刷電路板上，搭建用于測(cè)量雷電流的圓形陣列；在圓形陣列中心穿設(shè)橫截面為矩形的長(zhǎng)直扁平被測(cè)導(dǎo)體；

所述無(wú)磁芯電流傳感器進(jìn)行雷電流測(cè)量時(shí)采用基于對(duì)小部分磁場(chǎng)測(cè)量的數(shù)字處理方法，將流經(jīng)圓形陣列內(nèi)部導(dǎo)體的電流與回流電流分開(kāi)，以降低外部串?dāng)_導(dǎo)致的串?dāng)_誤差，提高電流傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確度。

進(jìn)一步地，所述圓環(huán)形印刷電路板上設(shè)有加法器和濾波器，所述加法器用于將各個(gè)磁傳感器采集的電壓進(jìn)行疊加，所述濾波器用于降低噪聲的干擾。

進(jìn)一步地，所述基于對(duì)小部分磁場(chǎng)測(cè)量的數(shù)字處理方法包括以下步驟：

搭建磁傳感器組成的圓形陣列的數(shù)學(xué)模型，得到待測(cè)電流與六個(gè)磁傳感器輸出的關(guān)系；

構(gòu)建圓形陣列串?dāng)_誤差的表達(dá)式；

進(jìn)行串?dāng)_誤差抑制。

進(jìn)一步地，在圓環(huán)形印刷電路板上均勻安裝所述六個(gè)無(wú)磁芯的磁傳感器，組成圓形陣列；令S₁～S₆表示六個(gè)無(wú)磁芯的磁傳感器，角度α表示導(dǎo)體中心到傳感器中心與導(dǎo)體水平線之間的夾角，角度θ₁表示被測(cè)導(dǎo)體邊緣中心到傳感器中心與導(dǎo)體水平線之間的夾角，D表示導(dǎo)體邊緣到中心的距離，r表示傳感器中心到導(dǎo)體中心的距離，rD，I₁表示導(dǎo)體的邊緣電流，電流I₁不在圓形陣列的中心；其中r由標(biāo)量勢(shì)和α計(jì)算得到：

磁標(biāo)勢(shì)寫(xiě)成：

因此，磁場(chǎng)沿圓形印刷電路板的切向分量表示為：

在六個(gè)等分布的磁傳感器組成的圓形陣列下，通過(guò)斯托克斯定律的離散逼近，得到方程：