【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电力测量，尤其涉及一种基于直线tmr阵列的工频电流谐波检测装置及方法。
技术介绍
1、电力电子技术的快速发展使得各种各样的非线性负载越来越多地进入了人们的生产生活，同时也带来了大量的谐波污染问题。尤其近几年智能变电站的不断引入与推广，更使得现代电力系统变的更为复杂，谐波来源也更加多样化。电力系统中谐波成分的产生主要是由于非线性负载在正弦标准电压作用下，产生非标准正弦电流，导致电网中的电流发生畸变。谐波频率是基波频率的整倍数，根据傅里叶分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。据统计，电力系统中电能质量的下降绝大部分是由于谐波的影响，因此，对电网谐波问题的研究已经成为研究者的一项非常重大的科研任务。在谐波治理的过程中，谐波检测是谐波治理的前提，也是最为核心的关键内容，因为只有快速准确的检测出谐波，才能为后续谐波的治理打下基础。
2、谐波监测分为在线监测和非在线监测两种方法：在线监测方法一般以监测仪表为核心，用安装了管理软件的电脑作为主站，通过有线或网络将监测数据采集后进行分析处理，以图表的方式输出，供相关技术人员进行分析和利用；非在线监测采用便携式测试仪，不定期对所关注的疑似谐波源进行测试，这种方法成本较低，具有较强的便捷性与高效性。电力系统中对于电流谐波检测的需求量很大，若对所有地方进行在线监测会使得成本太高且会造成资源的浪费，因此，对便携式电流谐波检测的研究具有重要的理论与实际意义。
3、基于磁
技术实现思路
1、本申请的目的在于解决常规的电流谐波检测技术无法兼顾高精度宽量程以及降低巡检的安装难度的技术问题，提供一种基于直线tmr阵列的工频电流谐波检测装置及方法。
2、本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种基于直线tmr阵列的工频电流谐波检测装置，包括：
4、tmr传感器直线阵列结构、前置放大电路、高通滤波电路、ad转换电路、电源电路以及单片机；
5、所述tmr传感器直线阵列结构、所述前置放大电路、所述高通滤波电路、所述ad转换电路以及所述单片机均连接所述电源电路；所述tmr传感器直线阵列结构以及所述高通滤波电路均连接所述前置放大电路；所述高通滤波电路以及单片机均连接所述ad转换电路；
6、所述tmr传感器直线阵列结构包括：tmr1传感器、tmr2传感器、tmr3传感器以及tmr4传感器；所述tmr1传感器设置在所述tmr传感器直线阵列结构的前端，所述tmr2传感器设置在所述tmr1传感器之后，所述tmr3传感器设置在所述tmr2传感器之后，所述tmr4传感器设置在所述tmr3传感器之后，所述tmr4传感器设置在所述tmr传感器直线阵列结构的后端；
7、所述tmr1传感器、所述tmr2传感器、所述tmr3传感器与所述tmr4传感器均设置对应的滑轮，以调节四个传感器在所述tmr传感器直线阵列结构的位置；
8、所述tmr1传感器的类型包括：单轴传感器、双轴传感器或三轴传感器；
9、所述tmr2传感器、所述tmr3传感器以及所述tmr4传感器的磁敏感方向相同且均平行于电流磁场方向；
10、所述四个tmr传感器的量程关系设置如下：tmr1传感器的量程>tmr2传感器的量程>tmr3传感器的量程>tmr4传感器的量程；
11、所述四个tmr传感器的精度关系设置如下：tmr1传感器的精度<tmr2传感器的精度<tmr3传感器的精度<tmr4传感器的精度；
12、所述tmr传感器直线阵列结构用于将输入的电流转换为电压信号，输入至所述前置放大电路；
13、所述前置放大电路用于对输入的电压信号进行放大并传输至所述高通滤波电路；
14、所述高通滤波电路用于对放大后的电压信号进行滤波并传输至所述ad转换电路；
15、所述ad转换电路用于对滤波后的电压信号进行ad转换，生成数字信号并传输至所述单片机；
16、所述单片机用于对所述数字信号进行反演计算得到待测工频电流值以及所述待测工频电流的各次谐波含量。
17、一种基于直线tmr阵列的工频电流谐波检测方法，所述tmr1传感器的类型为单轴传感器，方法包括：
18、测量时，手动调整tmr传感器直线阵列结构的前端靠近待测导体，调整tmr1传感器的x轴方向垂直于待测导体中心；
19、采用手动矫正位置的方式调整所述tmr传感器直线阵列结构至最优测量角度；观察x轴的电压读数ux的大小，当ux的值最小时，即为最优测量角度；通过外部工具固定所述tmr1传感器的y轴垂直于所述待测导体，所述tmr1传感器的z轴平行于所述待测导体；
20、所述tmr传感器直线阵列结构采集待测工频电流的电压信号，对所述电压信号进行放大、滤波以及ad转换，生成数字信号输入至单片机中；
21、电流元在空间任意点p处所激发的磁场磁感应强度计算公式，如下：
22、
23、
24、其中，μ0为真空磁导率，i为电流大小，l为积分路径，是电流元的微小线元素，为电流元指向待求场点的单位向量；表示电流元到点p的距离矢量，r为电流元到p点的距离，θ为与的角度；
25、所述tmr1传感器的y轴方向平行于磁场；所述tmr传感器直线阵列结构中的tmr2传感器处的磁场强度b2、tmr3传感器b3处的磁场强度以及tmr4传感器处的磁场强度b4分别为：
26、
27、所述tmr传感器直线阵列结构输出电压与外加磁场强度的计算公式为：
28、vo＝bsvcc (4)
29、其中，b为传感器的磁通量密度，s为传感器的灵敏度；vcc为各个传感器的供电电压，r2、r3、r4分别为tmr2传感器、tmr3传感器、tmr4传感器距离tmr传感器直线阵列结构的顶端的距离；
30、tmr2传感器所测得的电流i2、tmr3传感器所测得的电流i3以及tmr4传感器所测得的电流i4分别为：
31、
32、其中，g为前置放大电路的放大倍数，s2、s3、s4表示传感器的灵敏度，vo2、vo3、vo4分别表示tmr2传感器、tmr3传感器以及tmr4传本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于直线TMR阵列的工频电流谐波检测装置，其特征在于，包括：TMR传感器直线阵列结构、前置放大电路、高通滤波电路、AD转换电路、电源电路以及单片机；
2.如权利要求1的一种基于直线TMR阵列的工频电流谐波检测装置，其特征在于，所述电源电路包括：集成芯片U5、集成芯片U6、集成芯片U8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4以及电阻R1；
3.如权利要求1的一种基于直线TMR阵列的工频电流谐波检测装置，其特征在于，所述前置放大电路包括：电容C19、电容C20、电阻R8以及集成芯片U8A；
4.一种基于直线TMR阵列的工频电流谐波检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任意一项所述的装置，所述TMR1传感器的类型为单轴传感器，方法包括：
5.一种基于直线TMR阵列的工频电流谐波检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任意一项所述的装置，所述TMR1传感器的类型为双轴传感器，方法包括：
6.一种基于直线TMR阵列的工频电流谐波检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-3任意一项所述的装置，所述TMR1传感器的类型为三
...【技术特征摘要】
1.一种基于直线tmr阵列的工频电流谐波检测装置，其特征在于，包括：tmr传感器直线阵列结构、前置放大电路、高通滤波电路、ad转换电路、电源电路以及单片机；
2.如权利要求1的一种基于直线tmr阵列的工频电流谐波检测装置，其特征在于，所述电源电路包括：集成芯片u5、集成芯片u6、集成芯片u8、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4以及电阻r1；
3.如权利要求1的一种基于直线tmr阵列的工频电流谐波检测装置，其特征在于，所述前置放大电路包括：电容c19、电容c20、电阻r8以及集...
【专利技术属性】
技术研发人员：晋芳，雷贯，吴春九，董凯峰，宋俊磊，莫文琴，惠亚娟，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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