[发明专利]一种电流取能装置和方法

说明书

本发明属于设备技术领域，尤其涉及电流取能装置和方法，包括电流取能模块；微功耗贴片电流传感单元；微控制处理单元；无线传输模块。利用电流环对待测线缆内高频谐波部分通过高频谐波取电技术与整流稳压电路给储能电容充电并供电；利用微功耗贴片电流传感单元检测电磁场强度并转换为电模拟信号，经过微功耗MCU将获得的电压转换成电缆电流值；采用无线传输的方式发送到云端服务数据库。解决了目前同类系统存在的安装麻烦、可靠性差、电池维护与安全等问题，本装置可实现无需额外铺设电源线和通信线就能实现远程数据实时采集测量，在各种电力监测领域，具有较高的使用价值与应用前景。

技术领域

本发明属于设备技术领域，尤其涉及一种电流取能装置和方法。

背景技术

根据磁场测试电流的技术已经广泛存在，但是这些现有技术在实际使用中容易出错，特别是在测量每根电流导体可能达到数百安培的高电流时。例如应用于三导体系统中的超过600A峰值的电流的测量时，发现高度的不准确性，这意味着现有方法实际上不能用于每个电流相大于100-500A峰值电流的电流测量。其原因是对于实际应用环境下，厂商试图使测量装置尽可能紧凑。

另一方面，如果增加各个电流导体之间的间距，则梯度场会减小，这进而导致不准确的测量结果。这还极大地增加了安装空间，其中对于许多应用而言，扩大测量面积是不可能的。当相邻的电流导体(它们之间布置有梯度传感器)在同一方向上承载相同强度的电流时，总是出现最大的DC场。如果DC场明显超过场梯度，则梯度传感器的特性曲线可能会被移动到无法精确确定电流梯度的非线性范围中。特别是在三相或更多相的旋转磁场应用中，这可能在一个周期内出现两次或更多次。通过闭环控制产生反磁场以便补偿DC场的影响的补偿设备不能在上述高电流值下实现充分的校正，从而在测量结果中出现非线性失真。

发明内容

为了解决或者改善上述问题，本发明提供了一种电流取能装置和方法，具体技术方案如下：

本发明提供一种电流取能装置，包括：电流取能模块，用于从待测线缆获取电能；微功耗贴片电流传感单元，与所述电流取能模块连接，用于将所述待测线缆的磁场信号转换为模拟电信号；微控制处理单元，分别与所述电流取能模块、微功耗贴片电流传感单元连接，用于对所述模拟电信号进行数字滤波的运算、统计与分析，并将分析结果传输至无线传输模块；无线传输模块，与所述微控制处理单元连接，用于对电流数据进行终端与云端服务器的连通。

优选的，所述电流取能模块包括取电线圈回路、电能变换电路和稳压储能电路；所述取电线圈回路环绕取能磁环，待测信号穿过所述取能磁环时，所述取电线圈回路感应生成电流传输至所述电能变换电路，通过所述电能变换电路整流成直流电能传输至所述稳压储能电路储存电能。

优选的，所述取电线圈回路包括电流互感器和取电电源整流电路；所述电流互感器套接在所述待测线缆上，获得对应的磁场信号以作为输入信号；所述取电电源整流电路与所述电流互感器，用于对交流电信号进行整流处理。

优选的，还包括DC-DC变换器，用于进行整流处理，还用于电能的斩波压降，以获得符合线缆监测设备的输出电压；所述DC-DC变换器的输入与所述取电电源整流电路的输出连接，所述DC-DC变换器的输出与负载连接。

优选的，所述微功耗贴片电流传感单元包括微功耗传感IC、供电电容器、稳压缓冲电容和解耦电路；所述供电电容器由贴片电容连接所述微功耗传感IC的电源与对地引脚，所述稳压缓冲电容外接所述微功耗传感IC的标准零电位与数字零电位，所述微功耗传感IC的测试接口、温度补偿接口与所述解耦电路连接。

优选的，所述微控制处理单元包括微控制处理器MCU、晶振系统、AD变换电路和串口传输电路；所述微控制处理器MCU分别与所述晶振系统、所述AD变换电路连接；所述微控制处理器MCU通过所述串口传输电路与所述无线传输模块连接。