轻型高精度电流测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施方式提供一种轻型高精度电流测量装置，属于电流的精密测量技术领域。所述电流测量装置包括：卡箍，用于将所述电流测量装置卡接至被测导体，所述卡箍为中空结构且内部设置有线束；多个量子传感器，均布于所述卡箍的内部，用于测量被测导体周围的磁场强度，其中，所述多个量子传感器的数量为4的倍数；量子检测系统，通过所述线束分别与每个所述量子传感器连接，用于通过每个所述量子传感器获取所述被测导体周围的磁场强度，并进一步根据所述磁场强度计算流过所述被测导体的电流。该电流测量装置可以克服传统的电流检测装置的众多缺陷，更加精确地测量电流。

Light and High Precision Current Measuring Device

【技术实现步骤摘要】
轻型高精度电流测量装置
本专利技术涉及电流的精密测量
，具体地涉及一种轻型高精度电流测量装置。
技术介绍
随着智能电网建设的不断推进，传统的高压电气设备逐渐向智能化、模块化、小型化、多功能和免维护方向发展。传统的电磁式电流测量装置由于测量频带窄、动态范围小、输出为模拟量等原因，难以适应智能电网的发展要求。基于法拉第磁光效应的电流测量装置具有绝缘结构简单、无磁饱和与铁磁谐振、暂态响应范围大、重量轻、体积小、输出信号数字化等优点，适应了智能电网的发展方向，已经越来越多的应用于各种新一代智能变电站中。然而，基于法拉第磁光效应的电流测量装置在实际工程应用中却暴露出许多问题，如电子器件和光学器件的抗干扰问题、温漂问题、精度问题等。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的是提供一种轻型高精度电流测量装置，该电流测量装置可以克服传统的电流检测装置的众多缺陷，更加精确地测量电流。为了实现上述目的，本专利技术实施方式提供一种轻型高精度电流测量装置，该电流测量装置可以包括：卡箍，用于将所述电流测量装置卡接至被测导体，所述卡箍为中空结构且内部设置有线束；多个量子传感器，均布于所述卡箍的内部，用于测量被测导体周围的磁场强度，其中，所述多个量子传感器的数量为4的倍数；量子检测系统，通过所述线束分别与每个所述量子传感器连接，用于通过每个所述量子传感器获取所述被测导体周围的磁场强度，并进一步根据所述磁场强度计算流过所述被测导体的电流。可选地，所述量子传感器包括微波天线和NV色心元件；所述电流测量系统进一步包括激光发生器，所述激光发生器用于向所述NV色心元件发射激光信号；所述微波天线用于向所述NV色心元件发射微波信号，所述NV色心元件用于在接收到所述激光信号及所述微波信号的情况下，根据周围的磁场强度生成反馈信号；所述量子检测系统进一步与所述微波天线、所述激光发生器连接，用于控制所述微波天线、所述激光发生器的工作，并通过所述反馈信号计算所述电流。可选地，所述量子检测系统与所述微波天线电连接，所述激光发生器通过光纤与所述NV色心元件连接。可选地，所述NV色心元件的输入口处设置有第一透镜组，所述第一透镜组用于对所述激光信号进行汇聚处理。可选地，所述NV色心元件的输出口处设置有第二透镜组和光电转换器，所述第二透镜组用于汇聚所述NV色心元件的反馈信号，所述光电转换器用于将所述反馈信号从光信号模式转换为电信号模式。可选地，所述卡箍为磁屏蔽材料制成。可选地，所述量子检测系统进一步用于根据公式(1)计算所述电流，其中，为每个量子传感器测量的磁场强度的矢量，μ0为磁导率，I为所述电流，为电流的方向，为所述卡箍的半径的矢量，r为所述卡箍的半径。可选地，所述电流测量装置进一步包括聚磁铁芯，所述聚磁铁芯为弧形，设置于所述卡箍的内部的每两个所述量子传感器之间，用于汇聚磁场以提高所述量子传感器的测量精度。通过上述技术方案，本专利技术提供的轻型高精度电流测量装置通过采用量子检测的原理替代了传统电流测量装置测量电流的方式，解决了传统电流测量装置的测量精度受温度制约的技术问题，提高了测量电流的精度。本专利技术实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施方式，但并不构成对本专利技术实施方式的限制。在附图中：图1是根据本专利技术的一个实施方式的卡箍的结构示意图；图2是根据本专利技术的一个实施方式的卡箍的截面图；图3是根据本专利技术的一个实施方式的电流测量装置的部分结构框图；图4是根据本专利技术的一个实施方式的NV色心电子跃迁的原理图；图5是根据本专利技术的一个实施方式的在电流测量装置卡接至被测导体的情况下，各部件与被测导体的位置关系的截面图；以及图6是根据本专利技术的一个实施方式的聚磁铁芯的设置位置的示意图。附图标记说明01、卡箍011、第一圆弧012、第二圆弧013、转动轴014、固定机构02、量子传感器021、腔体022、微波天线023、NV色心元件03、量子检测系统04、被测导体05、激光发生器06、第一透镜组07、第二透镜组08、光电转换器09、聚磁铁芯具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施方式，并不用于限制本专利技术实施方式。在本申请实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。另外，若本申请实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。本专利技术提供一种轻型高精度电流测量装置，该电流测量装置可以包括卡箍01、多个量子传感器02和量子检测系统03。卡箍01可以用于将该电流测量装置卡接至被测导体04。其中，该卡箍01可以为中空结构，其内部可以设置有线束。对于该卡箍01的形状，可以为本领域人员所知的多种形式。在本专利技术的一个示例中，该卡箍01可以为如图1所示出的结构。在图1中，该卡箍01可以包括第一圆弧011、第二圆弧012、转动轴013和固定机构014。第一圆弧011和第二圆弧012通过转动轴013可转动地连接，固定机构014用于在该电流测量装置卡接至被测导体04的情况下，固定第一圆弧011和第二圆弧012。多个量子传感器02可以均布于卡箍01的内部，用于测量被测导体04周围的磁场强度。图2是该卡箍01的截面图。在图2中，该卡箍01的截面向内凹陷以形成类“U”型结构。量子传感器02可以设置在该类“U”型结构的开口处附近。量子传感器02与卡箍01之间的腔体021可以用于设置该线束。另外，考虑到本专利技术提供的电流测量装置在对电流进行测量时，需要基于安培环路定律和毕奥萨菲尔定律，该量子传感器02的数量可以为4的倍数。量子检测系统03可以通过卡箍01内部的线束分别与每个量子传感器02连接，用于通过每个量子传感器02获取被测导体周围的磁场强度，并进一步根据磁场强度计算流过被测导体04的电流。对于该量子检测系统03，可以是内置有预设软件的上位机或PC机，也可以是内置有预设程序的通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其它类型的集成电路(IC)、状态机、系统级芯片(SOC)等。对于量子传感器02，可以是本领域人员所知的多种量子传感器。但在本专利技术的一个示例中，如图3所示，该量子传感器02可以包括微波天线022和NV色心元件023。NV色心元件023(可以例如是金刚石)中的电子存在三种基态：每种基态与激发态的能量对应波长为637nm。所以，当NV本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻型高精度电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置包括：卡箍，用于将所述电流测量装置卡接至被测导体，所述卡箍为中空结构且内部设置有线束；多个量子传感器，均布于所述卡箍的内部，用于测量被测导体周围的磁场强度，其中，所述多个量子传感器的数量为4的倍数；量子检测系统，通过所述线束分别与每个所述量子传感器连接，用于通过每个所述量子传感器获取所述被测导体周围的磁场强度，并进一步根据所述磁场强度计算流过所述被测导体的电流。

【技术特征摘要】
1.一种轻型高精度电流测量装置，其特征在于，所述电流测量装置包括：卡箍，用于将所述电流测量装置卡接至被测导体，所述卡箍为中空结构且内部设置有线束；多个量子传感器，均布于所述卡箍的内部，用于测量被测导体周围的磁场强度，其中，所述多个量子传感器的数量为4的倍数；量子检测系统，通过所述线束分别与每个所述量子传感器连接，用于通过每个所述量子传感器获取所述被测导体周围的磁场强度，并进一步根据所述磁场强度计算流过所述被测导体的电流。2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述量子传感器包括微波天线和NV色心元件；所述电流测量系统进一步包括激光发生器，所述激光发生器用于向所述NV色心元件发射激光信号；所述微波天线用于向所述NV色心元件发射微波信号，所述NV色心元件用于在接收到所述激光信号及所述微波信号的情况下，根据周围的磁场强度生成反馈信号；所述量子检测系统进一步与所述微波天线、所述激光发生器连接，用于控制所述微波天线、所述激光发生器的工作，并通过所述反馈信号计算所述电流。3.根据权利要求2所述的电流测量装置，其特征在于，所述量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇茹嘉，胡世骏，赵龙，高博，郑国强，徐斌，汪玉，王鑫，杨海涛，谢毓广，丁津津，计长安，潘丽珠，毛荀，程石，陈凡，李圆智，李远松，王小明，何开元，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11