[发明专利]磁场聚集组件、非接触式泄漏电流测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种磁场聚集组件、非接触式泄漏电流测量装置及测量方法，所述磁场聚集组件包括至少两个同心设置的磁场聚集器，所述磁场聚集器上设置有纵向气隙，相邻的两个磁场聚集器之间形成有横向气隙，所述横向气隙中用于放置磁传感器。本发明的磁场聚集组件采用四气隙结构，使得磁场聚集器的纵向气隙宽度不再受磁场传感器的尺寸限制，最小化的纵向气隙宽度显著地提高了纵向气隙边沿的磁场强度，位于横向间隙内的磁场传感器同时测量两个叠加的边沿磁场，被测磁场强度远大于传统单气隙结构的磁场强度，提高信噪比，进而能够测量有效值只有数毫安至百毫安的泄漏电流，满足电力设备对地泄漏电流测量的精度要求。

技术领域

本发明涉及电力设备对地泄漏电流测量领域，具体涉及磁场聚集组件、非接触式泄漏电流测量装置及测量方法。

背景技术

电力设备智能化与自动化运维一直是电网技术的发展方向，目前，大数据、物联网技术得到了长足发展，极大地扩大了电力设备在线监测技术的应用范围和领域。绝缘性能关系着电力设备的安全可靠运行，一直是在线监测技术关注的重点。特别地，绝缘电阻、相对介损值等多项绝缘性能相关指标参数的监测都需要对电力设备对地泄漏电流进行测量。

电力设备对地泄漏电流由于有效值只有数毫安至百毫安级别，且处于强磁场环境下，其测量一直是制约电力设备绝缘性能监测的难点。以往在线测量电力设备泄漏电流最普遍的方式是在电力设备接地回路中串入零磁通电流互感器，通过零磁通互感器对接地泄漏电流进行测量。然而，这种方式在实际应用中已经暴露出了诸多问题，因此，现阶段逐步将基于电流-磁场原理的非接触式测量系统和测量方式应用到测量安装于支撑钢柱上电力设备的对地泄漏电流，使得装置安装时无需电力设备停电，并且运行时不用改变电力设备本身结构和原有接地回路电气连续性，有效地提高电力设备对地泄漏电流测量过程的安全性和可靠性。

但是，传统的非接触式测量系统主要针对较强的测量信号，当应用于有效值只有数毫安至百毫安级别的电力设备对地泄漏电流的测量时，往往由于测量信号微弱而导致测量准确度差，并且，为提高测量准确度，通常在信号处理电路板中加入多个高精度信号处理电路，信号处理步骤繁杂，生产成本高。为此，有必要重新设计非接触式测量系统，以满足电力设备对地泄漏电流测量的精度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供磁场聚集组件、非接触式泄漏电流测量装置及测量方法，通过重新设计磁场聚集组件的结构，能够显著地提高极微弱电流下磁场传感器所测得的信号强度，并且通过优化信号处理电路板的模块和数据处理方式，能够准确、高效地测量有效值只有数毫安至百毫安的电力设备对地泄漏电流。

现有技术中，专利CN106093548A公开了一种非接触式的高精度轴电流测量装置，该测量装置用于测量船舶轴电流的大小，可以有效地了解船舶的防腐情况。该测量装置包括半圆形的第一磁聚环和第二磁聚环，两个磁聚环在被测轴的外周形成有两个不同位置的气隙，两个气隙中分别设置有第一磁传感器和第二磁传感器，对称设置的磁传感器利用电流-磁场原理测量气隙中的磁场，输出表征该磁场的电压信号至信号处理电路板，所述信号处理电路板通过对电压信号的处理后，计算得出被测轴的电流大小。

专利CN106093548A所应用的是目前普遍采用磁聚环结构，该结构也被称作单气隙结构。在单气隙结构中，一个气隙中放入一个磁传感器，即两个磁传感器分别设置于两个气隙中间以用于测量气隙内的磁场，磁场方向一般为从一块磁体指向另一块磁体。为了增大被测磁场，最有效和直接的手段是尽量缩小气隙宽度，从而增大被测磁场，提高信噪比。但是，由于气隙内需要放入磁传感器，因此气隙的宽度最小值将受限于磁传感器的尺寸大小，磁传感器的尺寸也就成为传统的磁场聚集器中提高信噪比的桎梏。对于专利CN106093548A中普通的电流测量，因为电流足够强，磁场也就足够强，不需要去进一步提高磁场聚集器的性能。但对于有效值只有数毫安至百毫安的电力设备对地泄漏电流，则必须进一步增大被测磁场的强度。