【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種零磁通電流傳感器和零磁通絕緣漏電流檢測方法，屬于漏電檢測。
技術(shù)介紹
1、正常運(yùn)行時(shí)供用電線路或用電設(shè)備并非對地完全絕緣，存在一定對地阻抗，形成對地的漏電電流，其為分布漏電，危害遠(yuǎn)小于集中于同一用電設(shè)備某部位漏電的情況，因此供用電線路或用電設(shè)備的正常漏電不會引發(fā)安全問題。
2、而在供電系統(tǒng)或用電設(shè)備故障情況下，漏電電流增大，影響了安全用電甚至?xí)?dǎo)致電氣火災(zāi)事故與人身觸電發(fā)生。不同線路長度下的對地分布阻抗及漏電電流也有所不同，對地分布阻抗與供電線路長度成正比，同時(shí)還采溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。供用電線路正常運(yùn)行時(shí)其漏電電流主要為容性漏電，而阻性漏電電流占比很小，通常小于0.5ma。隨著電力電子用電設(shè)備的增加，容性漏電電流分量不斷增加，甚至達(dá)到上百毫安。進(jìn)行漏電檢測并根據(jù)漏電電流的特征采取不同的保護(hù)策略，是保障供電系統(tǒng)和用電設(shè)備可靠運(yùn)行的有效措施。
3、因此，泄漏電流是表征電力設(shè)備絕緣狀態(tài)的關(guān)鍵參量，泄漏電流通常由交直流成分混合而成，而高壓電力設(shè)備所處電磁環(huán)境復(fù)雜，泄漏電流微弱，給泄漏電流監(jiān)測帶來了很大的挑戰(zhàn)，亟需高分辨率、抗干擾能力強(qiáng)的電流傳感技術(shù)。
4、非接觸電流傳感器主要有霍爾式電流傳感器、磁阻式電流傳感器和磁調(diào)制式電流傳感器。其中霍爾式、磁阻式測量的是微弱電流產(chǎn)生的磁場，當(dāng)被測磁場非常微弱時(shí)，傳感器的分辨率受其自身的噪聲、溫漂等因素影響很大，難以測量100ua以下的電流。
5、電磁式電流傳感器通常采用穿心式環(huán)形磁芯結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)的一次側(cè)繞組即為被測電流繞組。
6、本
技術(shù)介紹
中公開的信息僅用于理解本專利技術(shù)構(gòu)思的背景，因此它可以包括不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對上述問題或上述問題之一，本專利技術(shù)的目的一在于提供一種零磁通電流傳感器和零磁通絕緣漏電流檢測方法，利用感應(yīng)鐵芯單元、測量線圈單元和檢測電路模塊，形成一種零磁通閉環(huán)反饋式結(jié)構(gòu)，用于對絕緣漏電流進(jìn)行檢測，從而可以實(shí)現(xiàn)微弱交直流泄漏電流的測量，結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用，便于生產(chǎn)制造。
2、針對上述問題或上述問題之一，本專利技術(shù)的目的二在于提供一種零磁通電流傳感器和零磁通絕緣漏電流檢測方法，利用第一激勵線圈、第二激勵線圈和補(bǔ)償線圈，形成一種磁場調(diào)制電流反饋補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，并可以達(dá)到磁場平衡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消噪檢測，從而使得傳感器具有測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，因而可以實(shí)現(xiàn)幾百μa～幾ma級的微小電流的檢測。
3、為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本專利技術(shù)的第一種技術(shù)方案為：
4、一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，包括感應(yīng)鐵芯單元、測量線圈單元和檢測電路模塊；
5、感應(yīng)鐵芯單元，設(shè)有環(huán)形磁芯，其能產(chǎn)生充分反映導(dǎo)線電流的大小的磁場；
6、測量線圈單元，設(shè)有繞設(shè)在環(huán)形磁芯上的第一激勵線圈、第二激勵線圈和補(bǔ)償線圈；
7、第一激勵線圈、第二激勵線圈的線圈數(shù)相同并繞向相反，以在環(huán)形磁芯中產(chǎn)生大小相等且方向相反的磁通；
8、補(bǔ)償線圈，用于產(chǎn)生相反磁通，維持環(huán)形磁芯的零磁通狀態(tài)；
9、檢測電路模塊，設(shè)有激勵電路、前置放大電路、移相器和解調(diào)器；
10、激勵電路，用于輸出激勵電流；
11、前置放大電路，用于對橋路信號進(jìn)行前置放大，得到放大信號；
12、移相器，用于將激勵信號進(jìn)行移相，得到參考信號；
13、解調(diào)器，用于對放大信號和參考信號進(jìn)行解調(diào)，得到能表征電流信號大小的電壓輸出信號。
14、本專利技術(shù)經(jīng)過不斷探索以及試驗(yàn)，通過設(shè)置感應(yīng)鐵芯單元、測量線圈單元和檢測電路模塊，形成一種零磁通閉環(huán)反饋式結(jié)構(gòu)，用于對絕緣漏電流進(jìn)行檢測，從而可以實(shí)現(xiàn)微弱交直流泄漏電流的測量，結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用，便于生產(chǎn)制造。
15、進(jìn)一步，本專利技術(shù)通過設(shè)置第一激勵線圈、第二激勵線圈和補(bǔ)償線圈，形成一種磁場調(diào)制電流反饋補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，并可以達(dá)到磁場平衡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消噪檢測，從而使得本專利技術(shù)的傳感器具有測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，因而可以實(shí)現(xiàn)幾百μa～幾ma級的微小電流的檢測。
16、更進(jìn)一步，本專利技術(shù)對傳感器鐵芯、線圈和電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過與傳統(tǒng)開環(huán)式電流傳感器相比，本專利技術(shù)的傳感器具有更加緊湊的結(jié)構(gòu)，其抗干擾能力和靈敏度得到了提升。
17、作為優(yōu)選技術(shù)措施：
18、根據(jù)誤差與平均磁路長度d成正比，環(huán)形磁芯的磁路長度d與環(huán)形磁芯的內(nèi)徑a、外徑b有關(guān)，設(shè)置環(huán)形磁芯的內(nèi)徑a、外徑b和高度h，其關(guān)系如下：
19、1.5(b-a)≤h≤2(b-a)；
20、或/和，環(huán)形磁芯的內(nèi)徑a為5mm，外徑b為11mm，高度h為12mm。
21、作為優(yōu)選技術(shù)措施：
22、測量線圈單元中的線圈為0.19mm的漆包線繞制而成，第一激勵線圈、第二激勵線圈的線圈數(shù)都為50匝，補(bǔ)償線圈的線圈數(shù)為2匝；
23、當(dāng)頻率小于1.3khz時(shí)，激勵線圈電感為294mh。
24、作為優(yōu)選技術(shù)措施：
25、激勵電路采用單片機(jī)控制dds模塊產(chǎn)生正弦波，再經(jīng)由功率放大電路提供激勵電流；dds模塊為封閉的ad9833，其由單片機(jī)編程控制其輸出不同頻率的正弦波，其包括并聯(lián)設(shè)置的電容c1和電容c3，以及電容c4、電容c16、電容c17和電容c18；
26、功率放大電路設(shè)有opa691放大器，其能輸出高達(dá)190ma的激勵電流，其包括電容c20、電容c21、電阻r6、電阻r7、電阻r8和電阻r9。
27、作為優(yōu)選技術(shù)措施：
28、前置放大電路設(shè)有具有大帶寬和低噪聲的儀表放大器ad8421和電阻rg，其通過電阻rg改變電路的放大倍數(shù)a，放大倍數(shù)a的計(jì)算公式如下：
29、a＝1+9.9k/rg；
30、或/和，前置放大電路包括電容c7、電阻r5、電阻r6和電阻r7。
31、作為優(yōu)選技術(shù)措施：
32、移相器包括放大器u3a、放大器u3b、電容c4、電阻r7、電阻r8、電阻r9和電阻rp1，用于使得前置放大電路的放大信號與激勵信號具有相同的相位，以檢測放大信號的幅值，以此將激勵信號進(jìn)行移相，移相后的信號即為參考信號，它與放大信號送入乘法器實(shí)現(xiàn)解調(diào)。
33、作為優(yōu)選技術(shù)措施：
34、解調(diào)器包括乘法器ad835、放大器u4b、電容c43、電容c46、電阻r43、電阻r44、電阻r45、電阻r46、電阻sig和電阻vref，其以乘法器ad835實(shí)現(xiàn)信號乘法解調(diào)，解調(diào)后的信號經(jīng)低通濾波和放大，得到代表電流信號大小的電壓輸出信號；
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
2.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
3.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
4.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
5.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
6.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
7.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
8.一種零磁通閉環(huán)反饋式絕緣漏電流檢測方法，其特征在于：
9.如權(quán)利要求8所述的一種零磁通閉環(huán)反饋式絕緣漏電流檢測方法，其特征在于：
10.如權(quán)利要求9所述的一種零磁通閉環(huán)反饋式絕緣漏電流檢測方法，其特征在于：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
2.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
3.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
4.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
5.如權(quán)利要求1所述的一種磁調(diào)制零磁通電流傳感器，其特征在于：
6.如權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋琦華，王異凡，王一帆，孫明，陶定峰，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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