[发明专利]一种单轴隧道磁阻电流测量方法

说明书

本发明提供了一种单轴隧道磁阻电流测量方法，涉及电气技术领域。该测量方法包括排列出非均匀分布的圆形隧道磁阻传感器阵列、基于高斯型数值积分公式的积分节点确定每个隧道磁阻传感器在圆形路径上的位置及敏感轴方向，并将该阵列对应的圆形路径作为闭合的磁感应强度积分路径，基于高斯型数值积分公式以及各积分节点所对应的隧道磁阻传感器测量数据，计算积分路径对应的数值积分值，作为圆形路径上磁感应强度的线积分值，进而求得待测电流大小。通过本发明的电流测量方法具备屏蔽阵列外部干扰磁场的性能，适合应用在电磁环境复杂的场景。

技术领域

本发明属于电气技术领域，涉及一种单轴隧道磁阻电流测量方法。

背景技术

智能电网的建设，需要实时的对电力系统的电流参数进行监测。电力系统不同场景下监测电流的幅值、频率范围以及精度要求都各不相同。传统的罗氏线圈和新型的光纤式电流传感器等都有一定的局限性。如罗氏线圈在对信号处理的过程中需要经过积分环节，长期使用过程中造成的积分器电容泄露会出现基线漂移的问题；光纤式电流传感器的稳定性及制造成本使其大规模应用存在困难。

目前，将若干个磁传感器布置在待测导体的周围构成磁传感器阵列，通过测得各个点的磁场值来计算待测的电流值是一种新兴的电流测量方式。磁传感器阵列属于一种新型的开环非侵入式线性电流传感器，其在非侵入式大电流测量领域有着良好的应用前景，具有灵敏度高、测量范围广、体积小、交直流均可测、成本低等优点。

因此，基于磁传感器阵列设计高精度的电流测量方法已经成为研究的热点问题，既有学术论文对此做了深入的理论分析，也有实际应用的工程方法。如文献《平行导线磁场对点阵式霍尔电流传感器测量准确度的影响分析》(许进宝，戚连锁，庄劲武，李思光，[J].船电技术，2013，33(06)：47-50)，发明专利说明书《多芯电缆非侵入式电流测量方法及测量装置》(CN107328980B)等。

在文献《平行导线磁场对点阵式霍尔电流传感器测量准确度的影响分析》中，建立了点阵式霍尔电流传感器模型，将霍尔元件沿圆周均匀等间距排布，待测电流处于圆心处，将阵列上的霍尔元件输出信号累加求和之后求平均值作为待测电流值，属于梯形数值积分算法。但是这种点阵式霍尔电流传感器模型还存在以下不足：

1、霍尔元件的带宽在1MHz以下，无法满足对高频电流的测量。

2、待测电流偏离圆心会产生比较大的测量误差。

在发明专利说明书《多芯电缆非侵入式电流测量方法及测量装置》中，采用磁阻传感器测量多芯导线周围磁场的切向分量与径向分量，通过毕奥萨伐尔定律对所得磁场的切向分量与径向分量进行分析，得到多芯电缆内导线的位置坐标与相应坐标对应导线所承载的电流值，实现了对多芯电缆周围磁场的检测与所带电流的非侵入式测量。

但是该测量方法还存在以下不足：该方法基于毕奥萨伐尔定律，而基于毕奥萨伐尔定律的测量方法无法对干扰磁场进行有效的抑制，在电磁环境复杂的情况下，测量会存在很大的测量误差。

综上所述，申请人考虑基于圆形隧道磁阻传感器阵列设计一种在有干扰磁场且待测量电流偏离圆形隧道磁阻传感器阵列圆心的情况下仍然能够对电流进行精确测量的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道磁阻电流测量方法，以降低外部干扰磁场以及待测量电流偏离传感器阵列圆心对电流测量精度的影响，提高测量的准确性。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了一种单轴隧道磁阻电流测量方法，应用于电流测量，本测量方法涉及的装置包括一个PCB板，在PCB板的中部设有中心孔，所述中心孔用于待测载流导体穿过；

所述PCB板上非均匀布设多个隧道磁阻传感器，所述测量方法通过确定多个隧道磁阻传感器在PCB板上的安装位置，完成圆形隧道磁阻传感器阵列的安装，并进行待测导体电流的测量，包括以下步骤：