CN113358916A - 电流检测***及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电流检测***及方法，涉及电力电子技术领域，其中，***包括：多个磁传感器、计算组件和检测组件，述多个磁传感器围绕待测装置环形设置，以采集由待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号；计算组件，用于根据多个磁场信号计算待测装置所处环境的实际磁场强度；检测组件，用于根据实际磁场强度计算待测装置的实际电流。由此，解决了相关技术中基于磁传感器的电子式互感器抗电磁干扰、抗相间电流干扰能力较差，导致电磁环境下的电流检测准确性较差，用户体验较差等问题。

Description

电流检测***及方法

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电流检测***及方法。

背景技术

由于基于磁传感器的电子式互感器具有体积更小，几乎不产生电流损耗和铁磁共振等优点，因此逐渐成为了目前常用的电流检测装置。

然而，基于磁传感器的电子式互感器在测量时容易受到磁场噪声和干扰电流的影响，一旦电子式互感器检测时存在磁场噪声和干扰电流，则会大大降低电流检测的准确性，降低用户的使用体验。

发明内容

本申请提供一种电流检测***及方法，以解决相关技术中基于磁传感器的电子式互感器抗电磁干扰、抗相间电流干扰能力较差，导致电磁环境下的电流检测准确性较差，用户体验较差等问题。

本申请第一方面实施例提供一种电流检测***，包括：多个磁传感器，所述多个磁传感器围绕待测装置环形设置，以采集由所述待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号；计算组件，用于根据所述多个磁场信号计算所述待测装置所处环境的实际磁场强度；检测组件，用于根据所述实际磁场强度计算所述待测装置的实际电流。

进一步地，所述计算组件包括：筛选单元，对所述多个磁场信号进行筛选，筛除不满足预设采集条件的磁场信号；第一计算单元，用于对筛选后的至少一个磁场信号对应的磁场强度进行平均计算，得到所述实际磁场强度。

可选地，所述多个磁传感器可以对称、等间距围绕所述待测装置环形设置。

可选地，所述多个磁传感器可以均位于与所述待测装置的待测电流方向垂直的平面内。

可选地，磁传感器的测量方向可以与所述待测电流的磁场方向相同。

进一步地，还包括：控制组件，所述控制组件用于根据控制指令控制所述多个磁传感器工作，以采集由所述待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号。

进一步地，所述控制组件包括：接收单元，所述接收单元用于接收用户输入的控制指令；控制单元，用于根据所述控制指令控制所述多个磁传感器工作。

进一步地，所述控制指令可以包括所述待测装置的预设电流检测次数，所述控制组件还包括：计数单元，用于记录所述待测装置的实际电流检测次数；判断单元，用于判断所述实际电流检测次数是否达到所述预设电流检测次数，并在达到所述预设电流检测次数时，生成检测停止信号；所述控制单元还用于根据所述检测停止信号控制所述多个磁传感器停止工作。

进一步地，所述检测组件包括：存储单元，用于在检测所述待测装置的电流后，存储每次检测的电流；第二计算单元，用于对每次检测的电流进行平均计算，得到所述实际电流。

本申请第二方面实施例提供一种电流检测方法，所述方法应用于上述实施例所述的电流检测***，包括以下步骤：接收用户输入的检测指令；根据所述检测指令控制多个磁传感器采集由所述待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号；根据所述多个磁场信号计算所述待测装置所处环境的实际磁场强度，根据所述实际磁场强度计算所述待测装置的实际电流。

由此，本申请至少具有如下有益效果：

基于环形设置的多个磁传感器实现电流检测，可以有效降低磁场噪声与干扰电流的影响，从而可以提高电流检测***的抗电磁干扰、抗相间电流干扰能力，提高电磁环境下的电流检测准确性，提升用户的使用体验。由此，解决了相关技术中基于磁传感器的电子式互感器抗电磁干扰、抗相间电流干扰能力较差，导致电磁环境下的电流检测准确性较差，用户体验较差等问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的电流检测***的方框示意图；

图2为根据本申请实施例提供的多个磁传感器设置方式示例图；

图3为根据本申请实施例提供的电流检测***检测流程图；

图4为根据本申请实施例提供的电流检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现做出的：

传统的电流互感器多以电磁感应原理作为物理基础，通过将线圈绕制在铁芯上制成。这类互感器在工作时，待测电流会在铁芯内产生交变磁通量，从而在二次线圈上产生感应电压。由于铁芯与空气的磁导率相差极大，环境中的磁干扰几乎无法进入铁芯，因此磁干扰对传统互感器的精度几乎没有影响。

由于传统互感器存在体积大、存在铁磁共振与涡旋电流等缺点，而与传统互感器相比，基于磁传感器的电子式互感器的体积更小，几乎不产生电流损耗和铁磁共振，因此基于磁传感器的电子式电流互感器逐渐成为研究热点。其中，基于磁传感器的电子式互感器的检测原理为：待测电流会在周围产生磁场，而磁传感器可以测量电流产生的磁场，因此可以根据磁场测量的结果计算出待测电流。但是，外磁场和干扰电流会直接影响磁传感器的测量结果，进而降低电子式互感器的测量准确度。

相关技术中，可以用高磁导率的材料制成环状结构，使待测电流垂直穿过环状结构的中心，并在环状结构上开出气隙，将磁传感器探头安装在气隙内。这种方案被称为聚磁环，聚磁环可以增强环内电流在磁传感器上产生的磁场，并减弱环外电流在磁传感器上产生的磁场。虽然聚磁环方案只需要一个磁传感器就能实现抗干扰的效果，成本上有一定优势，但聚磁环方案使用了高磁导率材料，因此有铁磁共振、涡流等问题，且频率响应上要差一些。除此以外，聚磁环的气隙中磁场强度较高，需要使用大量程的磁传感器，这类磁传感器的精度较低，无法实现较高的电流测量精度。

为此，本申请实施例提出了通过多探头方案排除干扰电流与磁场噪声的方案。下面将参考附图描述本申请实施例的电流检测***及方法。针对上述背景技术中心提到的相关技术中基于磁传感器的电子式互感器抗电磁干扰、抗相间电流干扰能力较差，导致电磁环境下的电流检测准确性较差，用户体验较差的问题，本申请提供了一种电流检测***，在该***中，基于环形设置的多个磁传感器实现电流检测，可以有效降低磁场噪声与干扰电流的影响，从而可以提高电流检测***的抗电磁干扰能力，提高电磁环境下的电流检测准确性，提升用户的使用体验。由此，解决了相关技术中基于磁传感器的电子式互感器抗电磁干扰、抗相间电流干扰能力较差，导致电磁环境下的电流检测准确性较差，用户体验较差等问题。

具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种电流检测***的方框示意图。

如图1所示，该电流检测***10包括：多个磁传感器100、计算组件200和检测组件300。

其中，多个磁传感器100围绕待测装置环形设置，以采集由待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号；计算组件200，用于根据多个磁场信号计算待测装置所处环境的实际磁场强度；检测组件300，用于根据实际磁场强度计算待测装置的实际电流。

在本实施例中，环形设置的多个磁传感器100的数量可以根据电流检测的精度进行设置，以图2为例，可以设置为4个、6个或8个等，图中的数字1-8均表示磁传感器，每个磁传感器可以检测得到一个磁场信号，待测电流为待测装置中需要测量的电流。需要说明的是，图2中的三种设置方式仅作为示例，不做具体限定。本申请实施例可以通过环形设置的多个磁传感器有效降低干扰电流与磁场噪声的影响，提高电流测量准确性。

在一些实施例中，多个磁传感器可以设置在待测电流所垂直的平面内，每个磁传感器到待测电流的距离相等，相邻磁传感器之间的距离也相等，从而在待测电流周围绕成环状结构。其中，磁传感器可以为矢量磁传感器，由于矢量磁传感器只能测量一个方向上的磁场，因此本申请实施例可以通过合理的设置磁传感器的测量方向，使其与待测电流在磁传感器位置上产生的磁场方向相同。

在本实施例中，计算组件200包括：筛选单元和第一计算单元。其中，筛选单元，用于对多个磁场信号进行筛选，筛除不满足预设采集条件的磁场信号；第一计算单元，用于对筛选后的至少一个磁场信号对应的磁场强度进行平均计算，得到实际磁场强度。

其中，预设采集条件可以根据实际情况进行设置，且可以采用多种设置方式设置预设采集条件，不做具体限定。

作为一种可能实现的设置方式，当磁场信号对应的磁场强度大于第一阈值或小于第二阈值时，判定磁场强度存在较大偏差或者不合理，因此，本申请实施例可以设置预设采集条件为磁场强度处于第二阈值和第一阈值之间。其中，第一阈值和第二阈值可以根据待测装置的额定电流大小等进行设置，不做具体限定。由此，本申请实施例可以筛除存在较大误差或者不合理的磁场信号，有效降低测量误差，提高电流的检测精度。

作为另一种可能实现的设置方式，计算多个磁场信号对应的磁场强度的平均强度，将磁场强度于平均强度差值大于预设强度的磁场信号筛除，因此，本申请实施例可以设置预设采集条件为磁场强度于平均强度差值小于或者预设强度。其中，预设强度可以根据检测的精度具体设置，不做具体限定。由此，本申请实施例可以筛除存在较大误差或者不合理的磁场信号，有效降低测量误差，提高电流的检测精度。

在多个磁场信号进行筛选后，本申请实施例可以计算筛选后所有磁场信号对应的磁场强度的平均值，以作为实际磁场强度。由此，本申请实施例在电子式电流互感器具有体积更小，没有铁磁共振效应与涡旋电流，且频率响应和采样率较高等优点的基础上，进一步提高了抗电磁干扰、抗相间电流干扰的能力，通过多探头环形放置并取测量平均值的方式排除环外磁场源的干扰，从而更为准确的得到待测电流产生的磁场，进而更为准确的计算出待测电流的大小。

在一些实施例中，本申请实施例的***10还包括：控制组件。其中，控制组件用于根据控制指令控制多个磁传感器工作，以采集由待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号。

其中，控制指令可以包括控制磁传感器工作的指令，且本申请实施例可以根据电流检测需求控制具体工作的磁传感器。例如，以图2设置8个磁传感器的设置方式为例，数字1-8可以为第一至第八磁传感器，本申请实施例既可以控制第一至第八磁传感器均工作，也可以控制第一至第八磁传感器中的部分工作，比如，可以控制第一、第三、第五和第七磁传感器工作，剩余的传感器不工作，从而可以在满足当前检测精度要求的同时，降低检测的能耗。

需要说明的是，设置的多个磁传感器既可以同时检测磁场强度，也可以非同时检测磁场强度，具体工作的方式可以根据实际情况进行设置，比如，控制第一、第三、第五和第七磁传感器工作时，可以控制第一、第三、第五和第七磁传感器同时工作，也可以控制第一、第三、第五和第七磁传感器依次工作或者按照设定的方式工作，不做具体限定。

在一些实施例中，控制组件包括：接收单元和控制单元，其中，接收单元用于接收用户输入的控制指令；控制单元，用于根据控制指令控制多个磁传感器工作。

本实施例中，用户可以通过多种方式输入控制指令，比如，可以通过语音输入；再比如，可以通过按键输入等，不做具体限定。

在一些实施例中，控制指令可以包括待测装置的预设电流检测次数，控制组件还包括：计数单元和判断单元。其中，计数单元用于记录待测装置的实际电流检测次数；判断单元，用于判断实际电流检测次数是否达到预设电流检测次数，并在达到预设电流检测次数时，生成检测停止信号；控制单元还用于根据检测停止信号控制多个磁传感器停止工作。

其中，预设电流检测次数可以根据电流检测的精度具体设置，比如，可以检测1次、2次、或者3次等，不做具体限定。以预设电流检测次数为2次为例，当检测得到两个待测装置的电流时，可以确定待测装置的达到预设电流检测次数，此时，生成检测停止信号，控制多个磁传感器停止工作。

在一些实施例中，检测组件300包括：存储单元和第二计算单元。存储单元，用于在检测待测装置的电流后，存储每次检测的电流；第二计算单元，用于对每次检测的电流进行平均计算，得到实际电流。

可以理解的是，当预设电流检测次数为1次时，可以直接检测得到实际电流；当预设电流检测次数为多次时，本申请实施例进一步计算多个待测装置电流的平均电流值，以作为实际电流，从而可以提高电流检测的准确性。

需要说明的是，本申请实施例中的计算组件、检测组件和控制组件可以作为独立的器件设置，也可以共同设置于一个器件中，比如可以设置于上位机中，不做具体限定。以计算组件、检测组件和控制组件设置于上位机为例，多个磁传感器也可以设置为环形磁传感器阵列，其中，上位机与环形磁传感器阵列相连，可以控制磁传感器开始工作。下面将对电流检测***的检测流程进行阐述，如图3所示，包括以下步骤：

步骤S1：开始测试，打开环形磁传感器阵列和上位机；

步骤S2：使用环形磁传感器阵列测量磁场，将测量结果上传到上位机；

步骤S3：在上位机中对磁场强度取平均值，得到待测电流产生的磁场，并根据磁场强度计算出待测电流幅度，实现电流的测量功能；

步骤S4：判断测试是否完成，如果否，则执行步骤S2,；如果是，则执行步骤S5；

步骤S5：分析测试结果，结束测试。

根据本申请实施例提出的电流检测***，基于环形设置的多个磁传感器实现电流检测，可以有效降低磁场噪声与干扰电流的影响，从而可以提高电流检测***的抗电磁干扰能力，提高电磁环境下的电流检测准确性，提升用户的使用体验。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的电流检测方法。

图4是本申请实施例的电流检测方法的流程图。

方法应用于上述实施例的电流检测***，如图4所示，该电流检测方法包括以下步骤：

在步骤S101中，接收用户输入的检测指令；

在步骤S102中，根据检测指令控制多个磁传感器采集由待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号；

在步骤S103中，根据多个磁场信号计算待测装置所处环境的实际磁场强度，根据实际磁场强度计算待测装置的实际电流。

需要说明的是，前述对电流检测装置实施例的解释说明也适用于该实施例的电流检测方法，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的电流检测方法，基于环形设置的多个磁传感器实现电流检测，可以有效降低磁场噪声与干扰电流的影响，从而可以提高电流检测***的抗电磁干扰能力，提高电磁环境下的电流检测准确性，提升用户的使用体验。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电流检测***，其特征在于，包括：

多个磁传感器，所述多个磁传感器围绕待测装置环形设置，以采集由所述待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号；

计算组件，用于根据所述多个磁场信号计算所述待测装置所处环境的实际磁场强度；以及

检测组件，用于根据所述实际磁场强度计算所述待测装置的实际电流。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述计算组件包括：

筛选单元，用于对所述多个磁场信号进行筛选，筛除不满足预设采集条件的磁场信号；

第一计算单元，用于对筛选后的至少一个磁场信号对应的磁场强度进行平均计算，得到所述实际磁场强度。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述多个磁传感器对称、等间距围绕所述待测装置环形设置。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的***，其特征在于，所述多个磁传感器均位于与所述待测装置的待测电流方向垂直的平面内。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，磁传感器的测量方向与所述待测电流的磁场方向相同。

6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：

控制组件，所述控制组件用于根据控制指令控制所述多个磁传感器工作，以采集由所述待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述控制组件包括：

接收单元，所述接收单元用于接收用户输入的控制指令；

控制单元，用于根据所述控制指令控制所述多个磁传感器工作。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述控制指令包括所述待测装置的预设电流检测次数，所述控制组件还包括：

计数单元，用于记录所述待测装置的实际电流检测次数；

判断单元，用于判断所述实际电流检测次数是否达到所述预设电流检测次数，并在达到所述预设电流检测次数时，生成检测停止信号；

所述控制单元还用于根据所述检测停止信号控制所述多个磁传感器停止工作。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述检测组件包括：

存储单元，用于在检测所述待测装置的电流后，存储每次检测的电流；

第二计算单元，用于对每次检测的电流进行平均计算，得到所述实际电流。

10.一种电流检测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-9任意一项所述的电流检测***，包括以下步骤：

接收用户输入的检测指令；

根据所述检测指令控制多个磁传感器采集由所述待测装置产生的磁场得到的多个磁场信号；以及

根据所述多个磁场信号计算所述待测装置所处环境的实际磁场强度，根据所述实际磁场强度计算所述待测装置的实际电流。

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