[发明专利]一种适用于智能电网保护系统的非接触式电流测量装置

说明书

本发明公开了一种适用于智能电网保护系统的非接触式电流测量装置，采用三组分布于同一个圆上的隧穿磁阻效应传感器(TMR传感器)阵列构建，每组TMR传感器阵列由两个磁敏感平行，但方向相反的TMR传感器组成，TMR传感器阵列之间相角为120°，均与所述圆的切线平行，到所述圆的圆心距离相等，每组TMR传感器阵列内外两个TMR传感器均距离圆心分别为R₁和R₂的测量点位置，用于测量载流导体产生磁场在测量点位置的磁通密度大小，这样获得的6个磁通密度可以通过求解方程组的方式，得到载流导体的电流，同时，抵消了周围电气设备的干扰电流所产生磁场以及来自地磁场的干扰，特别适用直流、交流情况下接地故障选线中某一相的电流监测。

技术领域

本发明属于电网电流测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种适用于智能电网保护系统的非接触式电流测量装置，特别是智能电网保护系统中接地故障选线的电流监测。

背景技术

传统电网向现代智能电网发展对电网的稳定性提出了更高的要求，使得用于监测、保护和控制目的的新型的电压电流测量装置获得了大量研究。故障电流作为威胁电网稳定运行的重要因素之一，故障电流的实时准确监测对保障电网的稳定运行具有十分重要的意义。

在配网中，当非有效接地系统发生接地故障时，会对整个电网的安全稳定造成影响，因此，现在广泛利用电流互感器监测线路电流。然而由于安装空间的限制，保护装置动作准确率较低；另外，由于其本身的测量原理，基于罗氏线圈的电流互感器只能测量交流电流。另一方面，高压直流输电引起经济性等方面的优势得到了更多的应用。因此，电网电流测量装置应具有安装拆卸灵活，同时能监测直流的特点。

随着制造工艺技术突破，自旋电子传感器经历了各向异性磁阻(AnisotropicMagneto resistive，AMR)传感器、巨磁阻(Giant Magneto resistive，GMR)传感器和隧穿磁阻效应(Tunnel Magneto resistive,TMR)传感器三代的发展。第三代的TMR传感器在结合了前两代的优势，具有更大的线性输出范围，更小的固有噪声，不需要温度补偿，并且能在双极性模式下工作等优点，因此，越来越多的专家学者致力于基于线性磁传感器(TMR传感器)的非接触式电流测量技术的研究。

在这一背景下，基于线性磁传感器的非接触式电流测量技术，因其安装灵活性，低成本和能监测直流等优点得到了越来越多的关注。这一电流测量技术的主要原理是基于霍尔效应，法拉第电磁感应定律和毕奥-萨法尔定律等。通过线性磁传感器检测到的磁信息重构电流信息。线性磁传感器可以检测到沿其磁敏感方向的磁通密度大小。但是由于磁场具有可叠加性，在电力系统中，线性磁传感器检测会受到周围电气设备产生的磁场的影响，因此，单个线性磁传感器本身无法分辨待测磁场与干扰磁场。这一现象会造成在测量电流时产生较大误差，严重时甚至造成电流保护系统失稳。因此，有种方案是利用铁芯将待测磁场集中到磁传感器，但是铁芯也存在着磁饱和等问题。