[发明专利]一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环

说明书

本发明公开了一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环，包括环形壳体和PCB电路板，PCB电路板设置在环形壳体内部，PCB电路板包括主控单元、电流测量模块和电场取电模块；电场取电模块用于收集电场能量并储能；电流测量模块用于探测负荷电流；主控单元用于管理电源、采集和处理电流数据，并将采集的数据传输出去；下壳体底部设有环形磁芯，环形磁芯上开设一个气隙，在气隙中嵌入TMR磁隧道传感器，通过测量磁场强度来计算出触头的负荷电流。本发明通过电场取电实现取电无源化，提升了取能效率使得有更多的能量可以储存，当停电时装置还能继续工作。

技术领域

本发明属于电流测量技术，具体涉及一种具有自取电功能的开关柜触头电流测量环。

背景技术

高压开关柜常见的故障就是过负荷，严重过负荷会引起事故。目前常见的检测手段是测温，负荷过大时温度触头温度会升高，但是只通过温升来判断设备是否出现故障太过单一，无法准确判断是因为设备故障引起的温升还是本身负载过大引起的正常温升，而且这样的检测方法不够直接；而利用罗氏线圈的测量方式测电流在高压下会出现发热的情况，而且体积太大，不利于产品化。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种能够自取电、直接测量、体积小、通过磁场强度来测量电流的具有自取电功能的开关柜触头电流测量环。

技术方案：本发明包括环形壳体和PCB电路板，PCB电路板设置在环形壳体内部，环形壳体包括上壳体和下壳体，其特征在于：所述PCB电路板包括主控单元、电流测量模块和电场取电模块；所述电流测量模块与主控单元连接；所述电场取电模块用于收集电场能量并储能；所述电流测量模块用于探测负荷电流；所述主控单元用于管理电源、采集和处理电流数据，并将采集的数据传输出去；

下壳体底部设有环形磁芯，PCB电路板设置在环形磁芯上方，环形磁芯上开设一个气隙，在气隙中嵌入TMR磁隧道传感器，TMR磁隧道传感器与PCB电路板固定连接，通过测量磁场强度来计算出触头的负荷电流；利用带气隙的环形磁芯可以防止磁芯饱和，通过测量磁场强度计算负荷电流，较为直接，且测量结构准确。

所述PCB电路板还包括温度测量模块，温度测量模块与主控单元连接，用于感知触头的温度值，以对过热现象做出预警提醒。

所述PCB电路板还包括无线收发模块，无线收发模块与主控单元连接，主控单元通过无线收发模块将采集的温度值和负荷电流传输至外部的接收装置；通过无线方式进行数据传输，免除布线问题

所述PCB电路板还包括电源管理模块、双电源切换模块和备用电池模块，电源管理模块与电场取电模块连接，双电源切换模块、备用电池模块分别连接电源管理模块。

所述电源管理模块将收集到的电场能量转换成稳定的输出，作为双电源切换模块的第一路电源输入，并将多余的电场能量给备用电池充电，保证开关柜停电时还能继续工作一段时间。

所述备用电池模块作为双电源切换模块的第二路电源输入，当设备断电时为双电源切换模块提供备用电源。

所述双电源切换模块中双电源切换芯片U5的第一脚EN通过高低电平来选择IN1还是IN2输出，高电平输出IN1，低电平IN2输出，实现了电源的双切换。

所述电场取电模块包括整流桥，整流桥交流端的一个脚连接高压带电体，另一个脚连接具有导电能力的取电电极，所述取电电极为面状结构且处于悬浮状态。

所述取电电极与开关柜外壳形成感应电容，感应电容的大小与取电电极的面积成正比；取电电极的面积越大，感应电容就越大，容抗越小通过的电流就越大，最终取到的能量就越多。

所述电源管理模块采用三级不同电压等级的电压监控芯片来控制电路。

所述环形磁芯的材料选用硅钢片，硅钢片材料不易饱和。