先進的傳感和測量技術(shù)是實現(xiàn)透明電網(wǎng)和電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。為適應(yīng)電力物聯(lián)網(wǎng)的測量需求,本文研制了基于巨磁阻效應(yīng)的微型電流傳感器裝置,完成了傳感器整體架構(gòu)、信號處理電路、數(shù)字處理電路、自取能、無線通信、溫度補償?shù)裙δ苣K的設(shè)計,根據(jù)安裝需求設(shè)計了傳感器外殼結(jié)構(gòu),并進行了IP和絕緣專項防護設(shè)計,最后將研制的傳感器在低壓配電領(lǐng)域開展了長期試點應(yīng)用。結(jié)果表明,研制的微型電流傳感器可長期穩(wěn)定可靠工作,具有微型化、集成度高、安裝便捷、遠程管理等優(yōu)點,可為配電網(wǎng)運行提供更全面、實時的信息支撐,為智能電網(wǎng)的透明化管理奠定基礎(chǔ)。 

【文章來源】：南方電網(wǎng)技術(shù). 2020,14(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

內(nèi)部分艙設(shè)計Fig.12Internalsubcompartmentdesign2.2防護設(shè)計

圖1GMＲ電流傳感器架構(gòu)圖Fig.1ArchitectureofGMＲcurrentsensor圖2磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2Schematicdiagramofmagneticringstructure信號處理電路對GMＲ芯片的輸出電壓進行放大、濾波、調(diào)零等處理，得到最終的輸出電壓信號。信號處理電路設(shè)計原理圖如圖3所示。圖3信號處理電路設(shè)計原理圖Fig.3Principlediagramofsignalprocessingcircuitdesign1.2.1信號調(diào)理電路設(shè)計信號調(diào)理電路將GMＲ芯片電橋結(jié)構(gòu)的兩路輸出信號進行差分放大，消除共模電壓。信號調(diào)理電路采用儀表放大器結(jié)構(gòu)，可有效抵抗共模干擾且具有很高的輸入電阻，有效提高信噪比。本文采用單片集成的改進型三運放儀表放大器有更好的匹配參數(shù)且雜散電容、電感更小，體積更小，功耗更低，另外由于集成度更高，集成儀表放大器由電阻造成的誤差更小。儀表原理圖和電路圖分別如圖4和圖5所示，該電路同時包含一個零漂調(diào)理電路，可對輸出信號進行調(diào)零和輔助調(diào)零。圖4改進型三運放儀表放大器原理圖Fig.4Schematicdiagramofanimprovedthree-op-ampinstrumentamplifier圖5信號調(diào)理電路圖Fig.5Signalconditioningcircuitdiagram1.2.2濾波電路設(shè)計濾波電路采用無限增益二階低通濾波器，電路圖如圖6所示，設(shè)置截止頻率為10MHz。圖6濾波電路原理圖Fig.6Principlediagramoffiltercircuit1.3數(shù)字處理模塊設(shè)計在MCU選擇上，主要考慮內(nèi)存、速度、外設(shè)需求、開發(fā)工具和兼容性等性能要求。綜合考慮采用nＲF52832作為傳感器MCU，芯片內(nèi)置512KB的第8期許愛東，等:基于巨磁阻效應(yīng)的微型電流傳感器裝置研發(fā)及應(yīng)用53

圖1GMＲ電流傳感器架構(gòu)圖Fig.1ArchitectureofGMＲcurrentsensor圖2磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2Schematicdiagramofmagneticringstructure信號處理電路對GMＲ芯片的輸出電壓進行放大、濾波、調(diào)零等處理，得到最終的輸出電壓信號。信號處理電路設(shè)計原理圖如圖3所示。圖3信號處理電路設(shè)計原理圖Fig.3Principlediagramofsignalprocessingcircuitdesign1.2.1信號調(diào)理電路設(shè)計信號調(diào)理電路將GMＲ芯片電橋結(jié)構(gòu)的兩路輸出信號進行差分放大，消除共模電壓。信號調(diào)理電路采用儀表放大器結(jié)構(gòu)，可有效抵抗共模干擾且具有很高的輸入電阻，有效提高信噪比。本文采用單片集成的改進型三運放儀表放大器有更好的匹配參數(shù)且雜散電容、電感更小，體積更小，功耗更低，另外由于集成度更高，集成儀表放大器由電阻造成的誤差更小。儀表原理圖和電路圖分別如圖4和圖5所示，該電路同時包含一個零漂調(diào)理電路，可對輸出信號進行調(diào)零和輔助調(diào)零。圖4改進型三運放儀表放大器原理圖Fig.4Schematicdiagramofanimprovedthree-op-ampinstrumentamplifier圖5信號調(diào)理電路圖Fig.5Signalconditioningcircuitdiagram1.2.2濾波電路設(shè)計濾波電路采用無限增益二階低通濾波器，電路圖如圖6所示，設(shè)置截止頻率為10MHz。圖6濾波電路原理圖Fig.6Principlediagramoffiltercircuit1.3數(shù)字處理模塊設(shè)計在MCU選擇上，主要考慮內(nèi)存、速度、外設(shè)需求、開發(fā)工具和兼容性等性能要求。綜合考慮采用nＲF52832作為傳感器MCU，芯片內(nèi)置512KB的第8期許愛東，等:基于巨磁阻效應(yīng)的微型電流傳感器裝置研發(fā)及應(yīng)用53

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于磁阻效應(yīng)的超快速同步相量測量方法[J]. 徐全,李鵬,袁智勇,于力.  南方電網(wǎng)技術(shù). 2019(04)
[2]基于隧道磁電阻的微型電流測量技術(shù)[J]. 李鵬,袁智勇,田兵,李立浧,于力,王志明,許愛東,徐全,林躍歡,史訓(xùn)濤,吳質(zhì)冰,羅奕.  南方電網(wǎng)技術(shù). 2019(04)
[3]基于巨磁阻效應(yīng)的高性能電流傳感器及其在智能電網(wǎng)的量測應(yīng)用[J]. 胡軍,趙帥,歐陽勇,何金良,王善祥,常文治.  高電壓技術(shù). 2017(07)
[4]基于巨磁阻效應(yīng)的高壓寬頻大電流傳感器及其抗干擾設(shè)計[J]. 王善祥,王中旭,胡軍,歐陽勇,袁智勇,何金良.  高電壓技術(shù). 2016(06)
[5]智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合的模式及其發(fā)展前景[J]. 李立浧,張勇軍,陳澤興,蔡澤祥,韓永霞,楊蘋.  電力系統(tǒng)自動化. 2016(11)
[6]低頻磁場屏蔽材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)與屏蔽性能研究[J]. 馬書旺,楊劍,劉坤,李城鎖,毛昌輝.  兵器材料科學(xué)與工程. 2013(02)
[7]高壓輸電線路CT取能電源的設(shè)計[J]. 焦斌亮,付偉,趙德功.  電源技術(shù). 2013(01)
[8]基于巨磁電阻效應(yīng)的電流傳感器技術(shù)及在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景[J]. 何金良,嵇士杰,劉俊,胡軍,王善祥.  電網(wǎng)技術(shù). 2011(05)
[9]智能電網(wǎng)述評[J]. 余貽鑫,欒文鵬.  中國電機工程學(xué)報. 2009(34)
[10]電子式互感器技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 高鵬,馬江泓,楊妮,高紅杰.  南方電網(wǎng)技術(shù). 2009(03)

碩士論文
[1]直流大電流測量技術(shù)研究[D]. 張正綱.華北電力大學(xué) 2014



本文編號：3313407