[发明专利]一种数字化交直流电流传感器及电流检测方法

说明书

本发明提供一种数字化交直流电流传感器，其与一外围的后续数据使用接口相连，其包括依次连接的电流检测单元、信号预处理单元、AD转换单元、数字信号处理单元、数字信号输出单元，以及与上述五个单元相连的一中央控制单元。本发明还提供一种数字化交直流电流检测方法。本发明的数字化交直流电流传感器以电流检测单元输出的电压形式的电流测量值为基础，经多个单元变换为数字信息并输出，能够直接输出数字信号形式表示的被测电流值，从而增强电流量值信号的抗干扰能力，减少了屏蔽噪声的成本；此外，本发明采用中央控制单元监测电流检测单元的工作状态，保证模拟电流传感器输出可信的反应被测电流的模拟电压，供后续信号处理使用。

技术领域

本发明涉及一种电流传感器及电流检测方法，具体涉及一种数字化交直流电流传感器及电流检测方法。

背景技术

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流传感器广泛运用，各种用电场合的电流大小十分悬殊，从几安到几万安不等。随着国民生产生活的不断进步和环保意识的逐步加强，电能质量的精确测量提上日程。既有直流电流测量需求，也有交流电流测量需求，还有高频电流测量需求。如何准确的测量电流获得更真实的电流信息成了工业用电、民用用电等行业迫切需要解决的课题。

其中，隔离式电流传感器不仅降低了直接测量高电压线路带来了风险，而且降低了实际操作的危险性，提高了隔离式电流传感器的使用率；在被测电流中串入电阻(简称：电阻式电流传感器)测量电流，原理清晰、频率范围宽、结构简单、成本低廉，应用广泛。

传统的电流传感器输出的信号为模拟电压信号，该信号对应于被测电流。但是电压信号在传输、处理等方面很容易受到环境噪声干扰，影响信号的处理结果，也不利于存储、分析。随着国民生产生活的智能化需求的提高，被测电流量值的数字化和电流传感器工作状态的数字化成为一个亟待解决的课题。利用数字信号处理技术和数字信号通讯技术，数字化电流传感器可以成为智能生活、智能生产、智能国防、智能科研等网络中的一个终端，为整个只能网络提供必要的、合适的数据供上层决策、控制。同时，数字化电流传感器能根据网络指令实现自检、故障恢复、故障分析等自动化操作，为智能化组网提供技术支持。

众所周知，高速发展的计算机技术处理的信息必须是数字信息，然而在电流测量中传统的传感器大多以模拟信号输出，模拟信号不利于计算机直接处理，必须经过模拟信号转化为数字信号的环节，电流量值才能被计算机识别和处理。传统的电流传感器输出模拟电压信号，经过通常电缆传输到计算机的AD(模数转换)外设完成数字化转化，电压信号传输路径长抗干扰能力差，易受到噪声影响。而数字信号在传输过程中具有优良的抗干扰能力，因此，把AD单元放在电流传感器的输出端更有利于增强电流量值信号的抗干扰能力。

此外，传统的电流传感器的工作状态严重影响电流的测量精度和准确度，比如，电阻式电流传感器会由于温度变化引起输出电压发生变化；磁调制电流传感器受到磁场干扰，其调制工作状态会发生改变，引起电流测量误差；约瑟夫森效应传感器的超导温度发生变化，会破坏超导量子干涉仪的正常工作。而传统的电流传感器的自身工作状态通常采用继电器方式输出，不仅不利于精细分析、判断电流传感器的工作状态，而且容易受到周围的电磁环境干扰产生误动作，增加了实现智能故障分析、决策的难度。

综上所述，传统的电流传感器由于采用模拟电压信号输出，在使用过程表现的主要不足是：1.电压信号在传输过程中容易受到干扰，影响电流的测量值；2.电流传感器的工作环境通常包含较多的电磁干扰，完全依靠屏蔽降低电压信号的受干扰程度，在制作和实现方面会有较大的难度和较高的成本；3.模拟电压信号不利于存储和分析；4.模拟电压信号忽略了飞速发展的数字信号和数字信息处理技术，不利于智能化和数字化；5.各种模拟电流传感器的工作状态容易受到周围的电磁环境干扰产生误动作，等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字化交直流电流传感器及电流检测方法，以增强抗干扰能力，并避免其自身工作状态受到周围的电磁环境干扰产生误动作。