CN117269559A - 一种电流传感装置、计量设备及在线监测设备 - Google Patents

一种电流传感装置、计量设备及在线监测设备 Download PDF

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CN117269559A CN202311326663.8A CN202311326663A CN117269559A CN 117269559 A CN117269559 A CN 117269559A CN 202311326663 A CN202311326663 A CN 202311326663A CN 117269559 A CN117269559 A CN 117269559A
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关蒙萌
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Abstract

本发明提供一种电流传感装置、计量装置及在线监测设备；电流传感装置包括可开合连接的上盖体和下盖体、磁电转换组件以及屏蔽组件，上盖体的延伸部由上盖体与下盖体的开合面侧部向下盖体延伸且与下盖体可开合连接；磁电转换组件用于感应上盖体与下盖体所包围的空腔周围的磁场信息，输出空腔内待测导线的电流信息；屏蔽组件用于包围磁电转换组件以及延伸部的外侧。本发明电流传感装置对上盖体结构进行调整，屏蔽组件能够闭环包围磁电转换组件以及延伸部的气隙位置，避免在可开合位置受到外部磁场影响，有利于提高电流测量准确性。该电流传感装置设计简单，易于工业化实现。

Description

一种电流传感装置、计量设备及在线监测设备
技术领域
本发明涉及电流测量技术领域，特别涉及一种电流传感装置、计量设备及在线监测设备。
背景技术
铁塔作为通信设施，通常用于支撑无线电通信、电视、广播以及微波通信的设备。铁塔公司一般通过可开合电流传感器对各用电设备进行电流检测，并依据电流检测结果对各运营商的用电设备进行准确计量。因此电流检测结果的准确性尤为重要。
目前用于测量导线电流的传感器，一般是通过将被测导线的磁场信号转换为电信号，进而测量导线的电流值。当外界磁场干扰较强时，被测导线周围的磁场会因干扰出现变化，影响测量值的准确性。
为避免外界磁场干扰，一般在传感器周围增加一层屏蔽罩，屏蔽外界磁场的干扰。但该屏蔽罩只能在制造过程中进行加工和装配，不便于拆装，不适宜应用于可开合电流传感器。
因此，急需解决如何提高可开合电流传感器在强磁场干扰下测量准确性的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种电流传感器，旨在解决现有可开合电流传感器在强磁场干扰下稳定性差、测量不准确的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种电流传感装置，所述电流传感装置包括：
可开合连接的上盖体和下盖体，所述上盖体包括延伸部，所述延伸部由所述上盖体与所述下盖体的开合面侧壁向所述下盖体延伸且与所述下盖体可开合连接；
磁电转换组件，所述磁电转换组件用于感应所述上盖体与所述下盖体所包围的空腔周围的磁场信息，输出所述空腔内待测导线的电流信息；
屏蔽组件，所述屏蔽组件包围所述磁电转换组件以及所述延伸部的外侧。
根据本发明的一些实施例，所述延伸部由所述上盖体中第一开合面侧壁延伸至所述下盖体的第二侧壁，且与所述第二侧壁可开合连接；
所述上盖体还包括第一铰接件，所述第一铰接件设置于所述上盖体中远离所述第一开合面侧壁的第二开合面侧壁；
所述下盖体还包括第二铰接件，所述第二铰接件与所述第一铰接件铰接，且设置于所述下盖体的第三开合面侧壁。
根据本发明的一些实施例，所述上盖体还包括第一锁定组件，所述第一锁定组件设置于所述延伸部中靠近所述第二侧壁的第一位置；
所述下盖体还包括第二锁定组件，所述第二锁定组件设置于所述第二侧壁周围，所述第二锁定组件与所述第一锁定组件可锁定连接；
所述上盖体与所述下盖体的材质均为无磁性的材料。
根据本发明的一些实施例，所述上盖体具有第一容纳腔；
所述下盖体具有第二容纳腔；
所述第一容纳腔与所述第二容纳腔均位于所述空腔周围；
所述磁电转换组件容纳于所述第一容纳腔和/或所述第二容纳腔；
所述屏蔽组件包围所述第一容纳腔、所述第二容纳腔以及所述延伸部的外侧。
根据本发明的一些实施例，所述下盖体具有一条形的第一容纳槽，所述第一容纳槽靠近所述第二容纳腔及所述延伸部的外侧；
所述上盖体具有一条形的第二容纳槽，所述第二容纳槽靠近所述第二容纳腔的外侧；
所述第一容纳槽与所述第二容纳槽用于容纳所述屏蔽组件。
根据本发明的一些实施例，所述屏蔽组件包括至少一片状软磁材料；
所述片状软磁材料的材质为硅钢、坡莫合金或纳米晶中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述磁电转换组件包括第一聚磁环、第二聚磁环、至少一磁阻传感元件以及处理组件；
所述第一聚磁环与所述第二聚磁环分别容纳于所述第一容纳腔和所述第二容纳腔中；
所述至少一磁阻传感元件容纳于所述第一聚磁环和/或所述第二聚磁环的气隙位置，用于感应并输出所述空腔周围的磁场信息；
所述处理组件与所述至少一磁阻传感元件电连接，用于对所述至少一磁阻传感元件的输出信号进行处理，输出所述待测导线的电流信息。
根据本发明的一些实施例，所述磁阻传感元件为AMR元件、GMR元件或TMR元件中的至少一种。
为实现上述目的，本发明还提出一种计量设备，所述计量设备包括如上所述的电流传感装置。
根据本发明的一些实施例，所述计量设备通过所述电流传感装置监测待测导线的电流情况，输出所述待测导线的用电信息。
为实现上述目的，本发明还提出一种输电线路的在线监测设备，所述在线监测设备应用如上所述的电流传感装置或如上所述的计量设备。
根据本发明的一些实施例，所述在线监测设备通过所述电流传感装置监测所述输电线路的当前电流情况或当前漏电流情况。
根据本发明的一些实施例，所述在线监测设备通过所述电流传感装置监测所述输电线路的用电情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明提供的电流传感装置包括可开合连接的上盖体和下盖体、磁电转换组件以及屏蔽组件，上盖体的延伸部由上盖体与下盖体的开合面侧部向下盖体延伸且与下盖体可开合连接；磁电转换组件用于感应上盖体与下盖体所包围的空腔周围的磁场信息，输出空腔内待测导线的电流信息；屏蔽组件包围磁电转换组件以及延伸部的外侧。本发明电流传感装置对上盖体结构进行调整，屏蔽组件能够闭环包围磁电转换组件以及延伸部的气隙位置，可避免在可开合位置受到外部磁场影响，有利于提高电流测量准确性。该电流传感装置设计简单，易于工业化实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中电流传感装置的第一结构示意图；
图2为本发明一实施例中电流传感装置的第二结构示意图；
图3为本发明一实施例中电流传感装置的第三结构示意图；
图4为本发明一实施例中电流传感装置的第四结构示意图。
附图标记：
10上盖体；11 延伸部；111延伸部内侧壁；12 第一锁定组件；13 第一铰接部；14第一开合面；15 第一容纳槽；16第一容纳腔；20 下盖体； 21 第二侧壁；22第二锁定组件；23 第二铰接部；24 第二开合面；25 第二容纳槽；26 第二容纳腔；30 空腔；40 屏蔽组件。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所述)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
铁塔作为通信设施，通常用于支撑无线电通信、电视、广播以及微波通信的设备。铁塔公司一般通过可开合电流传感器对各用电设备进行电流检测，并依据电流检测结果对各运营商的用电设备进行准确计量。因此电流检测结果的准确性尤为重要。
目前用于测量导线电流的传感器，一般是通过将被测导线的磁场信号转换为电信号，进而测量导线的电流值。当外界磁场干扰较强时，被测导线周围的磁场会因干扰出现变化，影响测量值的准确性。
为避免外界磁场干扰，一般在传感器周围增加一层屏蔽罩，屏蔽外界磁场的干扰。但该屏蔽罩只能在制造过程中进行加工和装配，不便于拆装，不适宜应用于可开合电流传感器。
因此，急需解决如何提高可开合电流传感器在强磁场干扰下测量准确性的问题。
为解决以上问题，本发明实施例提供了一种电流传感装置。
如图1-4所示，本发明实施例的电流传感装置包括可开合连接的下盖体20和上盖体10、磁电转换组件（未示出）以及屏蔽组件40。
上盖体10包括延伸部11，延伸部11由上盖体10与下盖体20的开合面侧壁向下盖体20延伸且与下盖体20可开合连接。
磁电转换组件用于感应上盖体10与下盖体20所包围的空腔30周围的磁场信息，输出空腔30内待测导线（未示出）的电流信息。
屏蔽组件40用于包围磁电转换组件30以及延伸部11的外侧。
本发明实施例中，如图1所示，上盖体10与下盖体20呈开启状态，上盖体10与下盖体20的开合面的一侧具有铰接组件，另一侧的延伸部11与下盖体20呈一定旋转位置，形成有一与空腔30互通的开口。待测导线可由下盖体20与延伸部11之间的开口进入空腔30，然后通过下盖体侧壁及延伸部11的可开合锁定部件实现上盖体10与下盖体20闭合。
本发明实施例中，如图2所示，上盖体10与下盖体20呈闭合状态，上盖体10与下盖体20的开合面的一侧呈铰接状态，另一侧延伸部11与下盖体固定；空腔30无法直接与外界连通。
本发明实施例中，如图3所示，屏蔽组件设置于下盖体20的容纳腔、上盖体10的容纳腔以及延伸部11的外侧。
由于下盖体容纳腔与上盖体容纳腔是用于容纳各磁电转换组件。在上盖体10与下盖体20呈闭合状态时，磁电转换组件的外侧为由屏蔽组件所包围，外部磁场无法从侧面进入空腔，避免了外部磁场由开合位置影响空腔周围磁场的测量。
本发明实施例的电流传感装置，通过磁电转换组件将空腔周围磁场，即待测导线周围的磁场信号转换为电信号，进而测量待测导线的电流值。如不进行屏蔽措施且外界磁场干扰较强情况下，空腔周围的磁场势必受到干扰，磁电转换组件所测得的电流值也会带来一定的影响。因此，有必要在磁电转换组件的外部增设一个屏蔽结构。
考虑到铁塔的工作环境较为恶劣，且电流传感装置为可开合式的，若在未加屏蔽组件的电流传感装置外部直接增加一个磁场屏蔽罩，存在拆卸困难，给电流测量造成困扰。
本发明实施例电流传感装置中磁电转换组件及延伸部的外侧均被屏蔽组件包围，应用于电流测量时只需解开延伸部与下盖体的开合结构，即可将待测导线放入空腔，经简单闭合即可进行电流测量。采用本发明实施例电流传感装置进行电流测量，具有操作更加简单的优点。
为进一步证明本发明实施例电流传感装置对外部磁场的抗干扰性能，发明人取本发明实施例的电流传感装置样品I、未添加屏蔽组件的电流传感装置样品II、屏蔽组件仅包围磁电转换组件外侧且未覆盖延伸部外侧的电流传感装置样品III各10个，分别置于相同的强磁场环境（具体地，在样品外侧固定位置处放置一电流为20A的导线），空腔内待测导线的电流为零，对各样品的输出信号分别进行测试。依据测量结果，未添加在空腔零磁场环境下，电流传感装置样品I的输出电流值为23~35mA；电流传感装置样品II的输出电流值为92~264mA；电流传感装置样品III的输出电流值为350~423mA。
因此，本发明实施例电流传感装置对外部磁场具有较好的屏蔽效果，且其误差范围属于20A待测导线的测量允许范围。本发明实施例电流传感装置用于电流测量具有更高的准确性及一致性。
需要说明的是，该空腔可以为圆柱型，或其他腔状，此处不做限定。
在本发明的一些实施例，延伸部11由上盖体10的第一开合面侧壁延伸至下盖体20的第二侧壁22周围，形成一与第二侧壁贴合的延伸面内侧壁111；延伸部11与第二侧壁22可开合连接。
在本发明实施例中，上盖体10还包括第一铰接件13，第一铰接件13设置于上盖体10中远离第一开合面侧壁的第二开合面侧壁；具体的，第一开合面侧壁与第二开合面侧壁分别位于第一开合面的两侧。
在本发明实施例中，下盖体20还包括第二铰接件23，第二铰接件23与第一铰接件13铰接，且设置于下盖体20的第三开合面侧壁。
需要说明的是，此处铰接的方式，本发明不做具体限定。
具体地，第一铰接件与第二铰接件位于上盖体与下盖体的开合面的一侧。
在本发明实施例中，上盖体10还包括第一锁定组件12，第一锁定组件12设置于延伸部11中靠近第二侧壁21的第一位置。
在本发明实施例中，下盖体20还包括第二锁定组件22，第二锁定组件22设置于第二侧壁21周围，第二锁定组件22与第一锁定组件12可锁定连接。
需要说明的是，此处可锁定连接的方式包括卡扣连接、螺栓连接以及其余可拆卸的锁定连接方式，此处不做具体限定。
需要说明的是，由于本发明是利用磁场进行电流测试，为避免影响测量结果，本发明实施例中上盖体、下盖体的组成材质本身均为无磁性的材料，如塑料材质，此处不做具体限定。
在本发明实施例中，上盖体10具有第一容纳腔16；下盖体20具有第二容纳腔26；第一容纳腔16与第二容纳腔26均位于空腔周围；磁电转换组件容纳于第一容纳腔和第二容纳腔。
具体地，第一容纳腔可用于容纳第一聚磁环，第二容纳腔可用于容纳第二聚磁环以及磁阻传感元件、与磁阻传感元件连接的处理组件。
需要说明的是，第二容纳腔26可以为一容纳腔，或分隔成两个或多个容纳腔。第二容纳腔被分隔为2个容纳腔时，将靠近空腔的一容纳腔用于容纳第二聚磁环。
需要说明的是，为方便固定第一聚磁环及第二聚磁环，可以将第一容纳腔设计成与第一聚磁环形状匹配的弧形腔或其他形状，此处不做限定。
需要说明的是，磁电转换组件也可单独容纳于第一容纳腔，或单独容纳于第二容纳腔中，此处不对其限定。
在本发明实施例中，屏蔽组件40包围第一容纳腔16、第二容纳腔26以及延伸部11的外侧。
在本发明实施例中，下盖体20具有一条形的第一容纳槽15，第一容纳槽15靠近第二容纳腔26及延伸部11的外侧。
在本发明实施例中，上盖体10具有一条形的第二容纳槽25，第二容纳槽25靠近第二容纳腔26的外侧。
在本发明实施例中，第一容纳槽与第二容纳槽用于容纳屏蔽组件。
在本发明实施例中，屏蔽组件包括至少一片状软磁材料；具体地，片状软磁材料的材质为硅钢、坡莫合金或纳米晶中的至少一种。
需要说明的是，此处将片状材料作为屏蔽组件，目的在于方便上盖体与下盖体的开合。此处不对其形状做具体限定。该屏蔽组件的材质不限于硅钢、坡莫合金、纳米晶，本发明不对此做具体限定。
在本发明的一实施例中，屏蔽组件包括2-10片，各片状软磁材料通过粘合物（如双面胶）叠片，并通过双面胶或其他粘合物固定于第一容纳槽和第二容纳槽。
在一些实施例中，屏蔽组件还包括上屏蔽盖板（未示出），上屏蔽盖设置于第一容纳腔与第二容纳腔的顶部以包围磁电转换组件的正面区域，用于屏蔽磁电转换组件正面区域的外部磁场。
在本发明实施例中，磁电转换组件包括第一聚磁环、第二聚磁环、至少一磁阻传感元件以及处理组件；第一聚磁环与第二聚磁环分别容纳于第一容纳腔16和第二容纳腔26中；至少一磁阻传感元件容纳于第一聚磁环和/或第二聚磁环的气隙位置，用于感应并输出空腔周围的磁场信息；处理组件与至少一磁阻传感元件电连接，用于对至少一磁阻传感元件的输出信号进行处理，输出待测导线的电流信息。
需要说明的是，此处磁阻传感元件可以为AMR元件、GMR元件或TMR元件中的至少一种，也可以是其他存在磁阻效应的材料。此处不做具体限定。磁阻传感元件的数量可以为1个、2个或多个，此处不做限定。
综上，本发明实施例提供了一种电流传感装置，该电流传感装置包括可开合连接的上盖体和下盖体、磁电转换组件以及屏蔽组件，上盖体中延伸部由上盖体与下盖体的开合面侧部向下盖体延伸且与下盖体可开合连接；磁电转换组件用于感应上盖体与下盖体所包围的空腔周围的磁场信息，输出空腔内待测导线的电流信息；屏蔽组件包围磁电转换组件以及延伸部的外侧。本发明实施例电流传感装置对上盖体结构进行调整，屏蔽组件能够闭环包围磁电转换组件以及延伸部的气隙位置，可避免在可开合位置受到外部磁场影响，有利于提高电流测量准确性。同时，该电流传感装置设计简单，易于工业化实现。
为更好应用本发明实施例的电流传感器，本发明实施例还提出一种计量设备，计量设备包括上述的电流传感装置。
在本发明的一些实施例中，计量设备通过电流传感装置监测待测导线的电流情况，输出待测导线的用电信息。
本发明的一些实施例中，计量设备至少包括电流传感装置以及计量处理组件，该计量处理组件与电流传感装置中磁电转换组件电连接，接收磁电转换组件所输出的电流情况。
为更好应用本发明实施例的电流传感器，本发明实施例还提出了一种输电线路的在线监测设备，在线监测设备包括上述的电流传感装置或计量设备。
在本发明的一些实施例中，在线监测设备通过电流传感装置监测输电线路的当前电流情况或当前漏电流情况。
进一步地，在线监测设备通过电流传感装置监测输电线路的用电情况。
需要说明的是，此处在线监测设备的在线监测范围不限于待测导线的电流情况、用电情况，还包括如温度信息等，此处不做具体限定。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电流传感装置，其特征在于，包括：
可开合连接的上盖体和下盖体，所述上盖体包括延伸部，所述延伸部由所述上盖体与所述下盖体的开合面侧壁向所述下盖体延伸且与所述下盖体可开合连接；
磁电转换组件，用于感应所述上盖体与所述下盖体所包围的空腔周围的磁场信息，输出所述空腔内待测导线的电流信息；
屏蔽组件，用于包围所述磁电转换组件以及所述延伸部的外侧。
2.根据权利要求1所述的电流传感装置，其特征在于，
所述延伸部由所述上盖体中第一开合面侧壁延伸至所述下盖体的第二侧壁，且与所述第二侧壁可开合连接；
所述上盖体还包括第一铰接件，所述第一铰接件设置于所述上盖体中远离所述第一开合面侧壁的第二开合面侧壁；
所述下盖体还包括第二铰接件，所述第二铰接件与所述第一铰接件铰接，且设置于所述下盖体的第三开合面侧壁。
3.根据权利要求2所述的电流传感装置，其特征在于，
所述上盖体还包括第一锁定组件，所述第一锁定组件设置于所述延伸部中靠近所述第二侧壁的第一位置；
所述下盖体还包括第二锁定组件，所述第二锁定组件设置于所述第二侧壁周围，所述第二锁定组件与所述第一锁定组件可锁定连接；
所述上盖体与所述下盖体的材质均为无磁性的材料。
4.根据权利要求1所述的电流传感装置，其特征在于，
所述上盖体具有第一容纳腔；
所述下盖体具有第二容纳腔；
所述第一容纳腔与所述第二容纳腔均位于所述空腔周围；
所述磁电转换组件容纳于所述第一容纳腔和/或所述第二容纳腔；
所述屏蔽组件包围所述第一容纳腔、所述第二容纳腔以及所述延伸部的外侧。
5.根据权利要求4所述的电流传感装置，其特征在于，
所述下盖体具有一条形的第一容纳槽，所述第一容纳槽靠近所述第二容纳腔及所述延伸部的外侧；
所述上盖体具有一条形的第二容纳槽，所述第二容纳槽靠近所述第二容纳腔的外侧；
所述第一容纳槽与所述第二容纳槽用于容纳所述屏蔽组件。
6.根据权利要求5所述的电流传感装置，其特征在于，
所述屏蔽组件包括至少一片状软磁材料；
所述片状软磁材料的材质为硅钢、坡莫合金或纳米晶中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的电流传感装置，其特征在于，
所述磁电转换组件包括第一聚磁环、第二聚磁环、至少一磁阻传感元件以及处理组件；
所述第一聚磁环与所述第二聚磁环分别容纳于所述第一容纳腔和所述第二容纳腔中；
所述至少一磁阻传感元件容纳于所述第一聚磁环和/或所述第二聚磁环的气隙位置，用于感应并输出所述空腔周围的磁场信息；
所述处理组件与所述至少一磁阻传感元件电连接，用于对所述至少一磁阻传感元件的输出信号进行处理，输出所述待测导线的电流信息。
8.根据权利要求7所述的电流传感装置，其特征在于，
所述磁阻传感元件为AMR元件、GMR元件或TMR元件中的至少一种。
9.一种计量设备，其特征在于，所述计量设备包括如权利要求1-8中任一项所述的电流传感装置。
10.一种输电线路的在线监测设备，其特征在于，应用如权利要求1-8中任一项所述的电流传感装置或如权利要求9所述的计量设备。
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