一种基于标准电流的直流小电流测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于标准电流的直流小电流测量系统及方法，该系统在现有单磁芯磁调制式漏电流检测基础上增加数字处理电路、电压转换电路和采样电阻，数字处理电路用于对求和跟随输出电路产生的V1/V

【技术实现步骤摘要】
一种基于标准电流的直流小电流测量系统及方法


[0001]本专利技术涉及电流检测
，具体涉及一种基于标准电流的直流小电流测量系统及方法。

技术介绍

[0002]现代电子电力设备中，需对直流绝缘状况进行实时监测，该绝缘直流漏电流一般为几十mA～几百mA。针对该直流漏电流检测方法有很多种，包括电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应和光电效应法等。但由于被测直流漏电流是一种直流差值小信号，为了测量的准确，通常采用电磁感应法进行测试，常用测试方法是基于磁调制原理，如：相位差磁调制、倍频磁调制等。针对磁调制原理进行漏电流测试也有多种测试方法，包括：基于双铁芯、单铁芯的，由于单铁芯结构相对易制造、成本不高，适合批量推广。
[0003]然而，现有基于磁调制解调技术的直流电流信号测量系统及方法，由于测试电流小，受安装位置、环境温度及地磁场等影响导致直流漏电流测试精度不高，输出改变较大，无法满足现场测试要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是现有基于磁调制解调技术的直流电流信号测量系统及方法，由于测试电流小，受安装位置、环境温度及地磁场等影响导致直流漏电流测试精度不高，输出改变较大，无法满足现场测试要求。
[0005]本专利技术目的在于提供一种基于标准电流的直流小电流测量系统及方法，本专利技术主要针对直流小电流测量，测量范围为几十mA～几百mA；本专利技术在现有的单磁芯磁调制式漏电流检测基础上，增加了一个标准电流产生电路，涉及电压转换电路、数字处理电路、高精度电阻及零点校正，用于补偿因位置、环境、地磁场等改变导致的产品零点及额定输出变化，最终实现稳定的直流漏电流信号高精度检测。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种基于标准电流的直流小电流测量系统，该测量系统包括依次连接的电流互感器、方波振荡器、无限增益滤波器、比例放大器和求和跟随输出电路，所述电流互感器接入电流信号(被测直流信号I
p
及标准电流信号I
T
)；被测直流信号I
p
及标准电流信号I
T
通过电流互感器接入方波振荡器进行调制得到调制信号，再通过无限增益滤波器及比例放大对调制信号进行解调放大，后送求和跟随输出电路产生V1/V
1T
模拟电压信号；该系统还包括数字处理电路、电压转换电路和采样电阻，求和跟随输出电路的输出端连接数字处理电路，数字处理电路连接电压转换电路，电压转换电路输出标准电流信号穿过电流互感器，输出的标准电流信号还经过采样电阻进行电压采样，采样的电压反馈回数字处理电路；
[0008]所述数字处理电路，具有三方面功能：一是其内部产生标准电压信号V
T
，V
T
通过电压转换电路产生标准电流信号I
T
，I
T
通过采样电阻R采样转换为电压信号V2，再送回数字处
理电路，通过与V
T
比较，判断标准电流信号I
T
的准确性；二是对求和跟随输出电路输出的含有被测电流信号的电压信号V1及含有被测电流信号及标准电流的电压信号V
1T
进行计算处理，最终输出能够反映被测电流信号I
P
的输出信号；三是其内部含有零点校正算法处理，通过零点校正外部接口，用户可自行对产品在没有外加输入信号的情况下进行输出零点校正；
[0009]所述电压转换电路，用于对数字处理电路产生的标准电压信号V
T
进行转换输出标准电流信号I
T
，I
T
一方面与被测电流信号I
P
叠加进入电流互感器，使求和跟随输出变为V
1T
；另一方面I
T
通过采样电阻进行采样转换为电压信号V2返回至数字处理电路；
[0010]所述采样电阻，用于对标准电流信号I
T
进行采样转换为电压信号V2返回数字处理电路，进行标准电流信号准确性判断。
[0011]本专利技术主要针对直流小电流测量，测量范围为几十mA～几百mA；本专利技术在现有的单磁芯磁调制式漏电流检测基础上，增加了一个标准电流产生电路，涉及电压转换电路、数字处理电路、零点校正，用于补偿因位置、环境、地磁场等改变导致的产品零点及额定输出变化，最终实现稳定的直流漏电流信号高精度检测。具体地：一方面，被测直流信号I
p
通过电流互感器接入方波振荡器进行调制，再通过无限增益滤波器及比例放大对调制信号进行解调放大，后送求和跟随输出电路产生V1模拟电压信号送入数字处理电路CPU的AD口。另一方面，数字处理电路内部本身输出一个标准电压信号V
T
，经电压转换电压V转电流I进行电流转换输出标准电流I
T
，I
T
送入电流互感器与被测电流信号I
P
进行叠加，改变输入直流电流信号为I
p
+I
T
；同时I
T
通过高精度采样电阻R转换为V2返回数字处理电路，数字处理电路CPU内部通过与V
T
标准比较监测输出标准电压的准确性。叠加的直流电流信号I
p
+I
T
再次经过电流互感器接入方波振荡器，同样经过调制、解调放大、求和跟随等电路处理输出电压信号为V
1T
送入数字处理电路CPU的AD口。数字处理电路内部对增加电流标准前后的两次输出电压值V1、V
IT
进行二次方程求解，通过最终计算排除各种影响，输出能够反映被测直流电流信号I
P
大小的输出信号。
[0012]进一步地，所述数字处理电路用于对求和跟随输出电路输出的含有被测电流信号的电压信号V1及含有被测电流信号及标准电流的电压信号V
1T
进行计算处理，最终输出能够反映被测电流信号I
P
的输出信号；计算时，增加电流标准前后的数字处理电路整体增益K及环境、位置、电磁场影响ΔT不变；被测直流电流信号I
P
计算公式为：
[0013]V1＝I
P
*K*(1+ΔT)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014]V
1T
＝(I
P
+I
T
)*K*(1+ΔT)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]式中，K为比例放大电路整体增益，ΔT为环境、位置、电磁场影响因素；
[0016]V1、V
1T
、I
T
都是已知数，通过联合公式(1)、(2)即可计算出被测直流电流I
P
的大小，被测电流信号I
P
计算公式为：
[0017]I
P
＝V1I
T
/(V...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于标准电流的直流小电流测量系统，该系统包括依次连接的电流互感器、方波振荡器、无限增益滤波器、比例放大器和求和跟随输出电路，其特征在于，电流互感器接入电流信号，该系统还包括数字处理电路、电压转换电路和采样电阻，求和跟随输出电路的输出端连接数字处理电路，数字处理电路连接电压转换电路，电压转换电路输出标准电流信号穿过电流互感器，输出的标准电流信号还经过采样电阻进行电压采样，采样的电压反馈回数字处理电路；所述数字处理电路，用于其内部产生标准电压信号V
T
，V
T
通过电压转换电路产生标准电流信号I
T
，I
T
通过采样电阻R采样转换为电压信号V2，再送回数字处理电路，通过与V
T
比较，判断标准电流信号I
T
的准确性；及用于对求和跟随输出电路输出的含有被测电流信号的电压信号V1及含有被测电流信号及标准电流的电压信号V
1T
进行计算处理，最终输出能够反映被测电流信号I
P
的输出信号；所述电压转换电路，用于对数字处理电路产生的标准电压信号V
T
进行转换输出标准电流信号I
T
，I
T
一方面与被测电流信号I
P
叠加进入电流互感器，另一方面I
T
通过采样电阻进行采样转换为电压信号V2返回至数字处理电路；所述采样电阻，用于对标准电流信号I
T
进行采样转换为电压信号V2返回数字处理电路，进行标准电流信号准确性判断。2.根据权利要求1所述的一种基于标准电流的直流小电流测量系统，其特征在于，所述数字处理电路用于对求和跟随输出电路输出的含有被测电流信号的电压信号V1及含有被测电流信号及标准电流的电压信号V
1T
进行计算处理，最终输出能够反映被测电流信号I
P
的输出信号；其中：V1＝I
P
*K*(1+ΔT)V
1T
＝(I
P
+I
T
)*K*(1+ΔT)式中，K为比例放大电路整体增益，ΔT为环境、位置、电磁场影响因素；通过联合以上两个公式计算出被测直流电流信号的大小，被测电流信号计算公式为：I
P
＝V1I
T
/(V
1T
‑
V1)式中，I
P
为被测电流信号。3.根据权利要求1所述的一种基于标准电流的直流小电流测量系统，其特征在于，该系统还包括零点校正电路，所述零点校正电路连接数字处理电路的输出端，通过数字处理电路计算在没有外加被测电流信号下的偏差，通过零点校正算法进行处理，将输出零点进行校正，使最终的输出信号就能实现准确的反映输入被测直流电流信号的大小。4.根据权利要求1所述的一种基于标准电流的直流小电流测量系统，其特征在于，所述电压转换电路包括电源VCC、放大器NIA、放大器NIB、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；所述电阻R1一端接入标准电压信号V
T
、另一端连接放大器NIA的第一输入端，所述放大器NIA的第二输入端连接电阻R2的一端，电阻R2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳桂蓉，吴晓斌，唐小平，张翅飞，
申请(专利权)人：绵阳市维博电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：