开合式电流互感器及其误差补偿方法技术

开合式电流互感器，包括电流检测单元和信号处理单元，电流检测单元包括待测主体电流检测模块和激磁电流检测模块，待测主体电流检测模块包括由一对可开合的铁芯构成的具有空气间隙的环形磁路、绕制于铁芯外的二次反馈线圈；激磁电流检测模块包括设置于空气间隙处的磁感应元件；信号处理单元包括的第一信号采集电路用于采集待测主体电流检测模块的信号，第二信号采集电路用于采集激磁电流检测模块的信号，信号叠加电路用于将第一、第二信号采集电路采集到的信号进行叠加后输出至信号输出电路，信号输出电路将电压信号转为电流信号后输出。本发明专利技术可以实时对开合式电流互感器的误差进行补偿，并且可以提高产品批量化的生产性能。

On-off current transformer and its error compensation method

【技术实现步骤摘要】
开合式电流互感器及其误差补偿方法
本专利技术属于电流测量
，具体涉及一种开合式电流互感器。
技术介绍
电流互感器由于其安装的便利性和使用的可靠性，在电力系统中得到了广泛应用，尤其多用于电流测量的场景中。电流互感器是依据I1N1＝I2N2的基础公式进行设计的，式中的I1表示一次被测电流，N1表示一次被测电流的线圈匝数(一般为1匝)，I2表示二次电流，N2表示二次反馈线圈的匝数。但在实际使用过程中，由于激磁电流F的存在，实际的转化公式为I1N1＝I2N2+F。为了减少因激磁电流导致的误差，目前常用的误差补偿方法是改变二次反馈线圈的匝数N2。对于闭合式电流互感器来说，由于磁路中(铁芯)没有空气间隙，产品本身的误差较小，同一批产品的误差相差也比较小，只要改变少许线圈的匝数就可以达到误差补偿的目的，并且批量生产误差也可以控制。而对于开合式电流互感器来说，由于磁路具有空气间隙，产品本身误差相对较大，而且每次开合后，空气间隙处的结构会产生一些变化，误差量也会随结构处的变化而变化，误差就会越来越大。如果仍通过改变线圈匝数来进行补偿，一方面需要改变较多的匝数，另一方面，由于每一台电流互感器的改变量也不同，量产的品质难以控制，而且受到互感器开合的影响，也会给现场使用带来不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以减小误差的开合式电流互感器。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：开合式电流互感器，包括电流检测单元和信号处理单元，所述电流检测单元包括待测主体电流检测模块和激磁电流检测模块，所述待测主体电流检测模块包括由一对可开合的铁芯构成的具有空气间隙的环形磁路、绕制于所述铁芯外的二次反馈线圈；所述激磁电流检测模块包括设置于所述空气间隙处的磁感应元件；所述信号处理单元包括第一信号采集电路、第二信号采集电路、信号叠加电路和信号输出电路，所述第一信号采集电路用于采集所述待测主体电流检测模块的信号，所述第二信号采集电路用于采集所述激磁电流检测模块的信号，所述信号叠加电路用于将所述第一信号采集电路和所述第二信号采集电路采集到的信号进行叠加后输出至所述信号输出电路，所述信号输出电路将电压信号转为电流信号后输出。更具体的，所述磁感应元件为磁阻传感器。更具体的，所述磁感应元件为TMR型磁阻传感器。更具体的，所述第一信号采集电路包括差分放大器，所述差分放大器的正向输入端和反向输入端分别和所述二次反馈线圈的两端相连，正向输入端接地并与差分放大器的输出端相连，反向输入端与差分放大器的输出端相连，所述差分放大器的输出端和所述信号叠加电路的输入端相连；和/或所述第二信号采集电路包括差分放大器，所述差分放大器的正向输入端和反向输入端分别和所述磁感应元件的两输出端相连，正向输入端接地并与差分放大器的输出端相连，反向输入端与差分放大器的输出端相连，所述差分放大器的输出端和所述信号叠加电路的输入端相连。更具体的，信号采集电路中的差分放大器的正向输入端经电阻(R5/R10)接地，并经电阻(R4/R9)与差分放大器的输出端相连，反向输入端经电阻(R2/R7)与差分放大器的输出端相连。更具体的，所述信号叠加电路为反向加法电路。更具体的，所述信号叠加电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的反向输入端为信号叠加电路的输入端，反向输入端同时与第一运算放大器的输出端相连，正向输入端接地，输出端与所述信号输出电路的输入端相连。更具体的，所述第一运算放大器的反向输入端经电阻(R12)与所述第一信号采集电路的输出端相连，并经电阻(R13)与所述第二信号采集电路的输出端相连；所述第一运算放大器的反向输入端经电阻(R14)与所述第一运算放大器的输出端相连，所述第一运算放大器的正向输入端经电阻(R15)接地。更具体的，所述信号输出电路包括第二运算放大器、第三运算放大器、NPN三极管和PNP三极管，所述第二运算放大器的正向输入端接地，反向输入端与所述信号叠加电路的输出端以及所述NPN三极管的发射极相连，输出端分别与所述NPN三极管的基极和所述PNP三极管的基极相连；所述PNP三极管的集电极接外部供电电源的负极，发射极接所述信号输出电路的输出端；所述NPN三极管的发射极接所述信号输出电路的输出端，集电极接外部供电电源的正极；所述第三运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的反向输入端相连，正向输入端接地，反向输入端接所述信号输出电路的输出端，反向输入端同时接所述第三运算放大器的输出端。更具体的，所述第二运算放大器的正向输入端经电阻(R17)接地，反向输入端经电阻(R16)与信号叠加电路的输出端相连；所述PNP三极管的发射极和所述NPN三极管的发射极经电阻(R23)接信号输出电路的输出端，所述NPN三极管的集电极经电阻(R22)与所述第二运算放大器的反向输入端相连；所述第三运算放大器的输出端经电阻(R18)与所述第二运算放大器的反向输入端相连，正向输入端经电阻(R21)接地，反向输入端经电阻(R20)接信号输出电路的输出端，反向输入端同时经并联的电阻(R19)和电容(C1)接所述第三运算放大器的输出端。本专利技术还提供了一种开合式电流互感器的误差补偿方法，所述开合式电流互感器包括一对可开合的铁芯，所述铁芯构成的磁路具有空气间隙，所述铁芯外绕制有二次反馈线圈；在所述铁芯的空气间隙处设置磁感应单元；通过二次反馈线圈进行电流检测，得到二次电流值I2；通过磁感应单元对磁路内的激励电流进行检测，得到激磁电流值IF；将采集到的二次电流值I2和激磁电流值IF进行信号叠加处理，按照下式计算一次被测电流I1：I1N1＝I2N2+IF；将叠加计算得到的结果输出。进一步的，在采集到二次电流值和激磁电流值后，通过硬件电路或软件电路对采集到的信号进行滤波、放大处理。进一步的，所述磁感应单元为TMR传感器或GMR传感器或AMR传感器或霍尔传感器。由以上技术方案可知，本专利技术在开合式磁芯的空气间隙处设置独立的磁感应元件，使用磁感应元件测量互感器中剩余的激磁电流(剩余电流、误差电流)，和主体电流检测单元检测到的二次转换的电流叠加后输出，可以有效的对开合式电流互感器误差进行补偿，并且可以提高产品批量化的生产性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例电流检测单元的结构示意图；图2为本专利技术实施例的框图；图3a为本专利技术实施例第一信号采集电路的电路图；图3b为本专利技术实施例第二信号采集电路的电路图；图4为本专利技术实施例信号叠加电路的电路图；图5为本专利技术实施例信号输出电路的电路图。以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地说明。具体实施方式开合式电流互感器包括电流检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.开合式电流互感器，包括电流检测单元和信号处理单元，其特征在于：/n所述电流检测单元包括待测主体电流检测模块和激磁电流检测模块，所述待测主体电流检测模块包括由一对可开合的铁芯构成的具有空气间隙的环形磁路、绕制于所述铁芯外的二次反馈线圈；所述激磁电流检测模块包括设置于所述空气间隙处的磁感应元件；/n所述信号处理单元包括第一信号采集电路、第二信号采集电路、信号叠加电路和信号输出电路，所述第一信号采集电路用于采集所述待测主体电流检测模块的信号，所述第二信号采集电路用于采集所述激磁电流检测模块的信号，所述信号叠加电路用于将所述第一信号采集电路和所述第二信号采集电路采集到的信号进行叠加后输出至所述信号输出电路，所述信号输出电路将电压信号转为电流信号后输出。/n

【技术特征摘要】
1.开合式电流互感器，包括电流检测单元和信号处理单元，其特征在于：
所述电流检测单元包括待测主体电流检测模块和激磁电流检测模块，所述待测主体电流检测模块包括由一对可开合的铁芯构成的具有空气间隙的环形磁路、绕制于所述铁芯外的二次反馈线圈；所述激磁电流检测模块包括设置于所述空气间隙处的磁感应元件；
所述信号处理单元包括第一信号采集电路、第二信号采集电路、信号叠加电路和信号输出电路，所述第一信号采集电路用于采集所述待测主体电流检测模块的信号，所述第二信号采集电路用于采集所述激磁电流检测模块的信号，所述信号叠加电路用于将所述第一信号采集电路和所述第二信号采集电路采集到的信号进行叠加后输出至所述信号输出电路，所述信号输出电路将电压信号转为电流信号后输出。


2.如权利要求1所述的开合式电流互感器，其特征在于：所述磁感应元件为磁阻传感器。


3.如权利要求1或2所述的开合式电流互感器，其特征在于：所述磁感应元件为TMR型磁阻传感器。


4.如权利要求1所述的开合式电流互感器，其特征在于：所述第一信号采集电路包括差分放大器，所述差分放大器的正向输入端和反向输入端分别和所述二次反馈线圈的两端相连，正向输入端接地并与差分放大器的输出端相连，反向输入端与差分放大器的输出端相连，所述差分放大器的输出端和所述信号叠加电路的输入端相连；和/或所述第二信号采集电路包括差分放大器，所述差分放大器的正向输入端和反向输入端分别和所述磁感应元件的两输出端相连，正向输入端接地并与差分放大器的输出端相连，反向输入端与差分放大器的输出端相连，所述差分放大器的输出端和所述信号叠加电路的输入端相连。


5.如权利要求4所述的开合式电流互感器，其特征在于：信号采集电路中的差分放大器的正向输入端经电阻(R5/R10)接地，并经电阻(R4/R9)与差分放大器的输出端相连，反向输入端经电阻(R2/R7)与差分放大器的输出端相连。


6.如权利要求1所述的开合式电流互感器，其特征在于：所述信号叠加电路为反向加法电路。


7.如权利要求6所述的开合式电流互感器，其特征在于：所述信号叠加电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的反向输入端为信号叠加电路的输入端，反向输入端同时与第一运算放大器的输出端相连，正向输入端接地，输出端与所述信号输出电路的输入端相连。


8.如权利要求7所述的开合式电流互感器，其特征在于：所述第一运算放大器的反向输入端经电阻(R12)与所述第一信号采集电路的输出端相连，并经电阻(R13)与所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣，范群国，白咪，罗耀龙，傅奕铭，肖建军，
申请(专利权)人：珠海多创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44