[发明专利]一种适用于测量直流配电网直流电压的装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于测量直流配电网直流电压的装置及方法，属于传感器技术领域。本发明装置，包括：高压臂电阻，接入直流母线电压，将直流母线电压转换为微电压；低压臂电阻，接入微电压；微电压测量子装置，采集低压臂电阻两端的微电压，将所述微电压转化为微电流，收集微电流产生的磁场信号，将所述磁场信号的变换转为磁电阻信号，并对磁电阻信号进行补偿，将补偿后的磁电阻信号转化为微电压信号差分输出，测量微电压信号，根据微电压信号确定直流配电网直流电压。分压比确定直流配电网直流电压。本发明既弥补了基于分压结构测量电压的精度、稳定性两方面不足，又实现了隔离测量。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，并且更具体地，涉及一种适用于测量直流配电网直流电压的装置及方法。

背景技术

近年来，随着经济发展和社会进步，电力负荷迅速增加，用电需求以及对电能质量的要求不断增加。交流配电网面临着分布式新能源接入、负荷多样化，以及网架结构庞杂、电能供应稳定性、高效性等方面的巨大挑战。在此背景下，直流配电网，一种通过高功率电力电子技术以直流形式将各种电源(包括交直流电源)、负荷以及储能设备联网运行的新型电力网络以其线路走廊窄、运行灵活度高、网络损耗小等优点得到行业内的高度关注。2013年至今，我国已陆续开展直流配电网典型项目与典型示范工程：如深圳宝龙工业城柔性直流配网示范工程(±10kV)、杭州江东新城柔性直流配电网工程(±10kV)和上虞交直流混合微网工程示范(560V)，直流配电网电压和电流的准确感知是维持直流配电网安全稳定运行的关键因素，但目前针对适用于直流配电网的电能计量方法及电能计量与检测器具尚未开展深入研究，计量直流配电网电能的重中之重便是精确测量直流母线的电压和电流。

针对电力系统中的直流电量，常用的电压传感器主要以电阻式或阻容式的直流分压器为主。近几十年，随着磁敏传感器的深入研究，霍尔传感器(Hall)、各向异性磁电阻(AMR)、巨磁电阻(GMR)、隧道磁电阻(TMR)技术渐渐成熟应用于电流测量中，而TMR元件凭借高灵敏度、广线性范围、低功耗、低温漂等优异特性，在电流测量领域脱颖而出。然而，为了适用于直流配电网的电压测量，传统基于分压原理的直流分压器在精度、稳定性等方面有所欠缺，性能优异的TMR元件尚未涉足电压测量领域。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种适用于测量直流配电网直流电压的装置，包括：

高压臂电阻，所述高压臂电阻连接待测直流配电网的直流母线，接入直流母线电压，将直流母线电压转换为微电压；

低压臂电阻，所述低压臂电阻与高压臂电阻串联，接入微电压；

微电压测量子装置，所述微电压测量子装置连接低压臂电阻的两端，采集低压臂电阻两端的微电压，将所述微电压转化为微电流，收集微电流产生的磁场信号，将所述磁场信号的变换转为磁电阻信号，并对磁电阻信号进行补偿，将补偿后的磁电阻信号转化为微电压信号差分输出，测量微电压信号，根据微电压信号确定直流配电网直流电压。

可选的，高压臂电阻包括若干个阻值相同且温度稳定性高的精确电阻，精确电阻串联组合，并设置有屏蔽装置。

可选的，低压臂电阻为温度稳定性高的精确电阻。

可选的，微电压测量子装置，包括：

限流电阻，接入低压臂电阻两端的微电压；

线圈，将所述微电压转化为微电流；

聚磁环，收集微电流产生的磁场信号；

TMR元件，将所述磁场信号的变换转为磁电阻信号；

温度补偿电路和偏置调零电路，对磁电阻信号进行补偿。

可选的，线圈缠绕在聚磁环上。

可选的，聚磁环的气隙开口处放置TMR元件。