基于TMR传感器的非接触式高压直流电流测量方法

提出一种能够应用于高压直流架空线现场环境中的非接触式直流电流测量方法,该方法使用一个隧道磁电阻(TMR)传感器阵列获取架空线下方地面位置的磁场,并搭配部分已知的架空线几何尺寸,从而估测架空线的电流值。通过架空线空间磁场模型验证所提方法的可行性,并分析所提方法在未知变量误差或TMR传感器自身测量误差影响下的电流测量准确度。最后,通过搭建的等比例缩小的架空线模型验证了所提方法的可行性。     

基于TMR传感器阵列与数值积分的电流测量技术研究

为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0～16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。     

基于隧道磁电阻(TMR)效应的齿轮传感器设计与性能

采用有限元软件对TMR齿轮传感器进行模拟仿真,对比分析后发现凹槽形长方体磁体可以有效优化齿轮传感器的磁路结构。根据齿轮传感器的特点和应用,分析了相关的TMR性能参数,采用最小电阻间距0.25mm的TMR芯片结构设计,以惠斯通电桥为基本的连接方式,制备出一系列基于TMR效应的齿轮传感器。通过示波器采集传感器模拟输出,全面分析了TMR芯片电阻间距、齿轮周期间距、空气间隙等因素对输出的影响,结合方波输出信号,对传感器进行功能性验证。结果表明,此传感器具有信噪比高、响应频率高、温度特性好、大的空气间隙等特点,可实现对齿轮的速度、移动方向、缺齿等方面的检测,具有广阔的工业应用前景。     

TMR传感器阵列测量电流的新型拓扑研究北大核心CSCD

通过传感器阵列和相应的算法减小乃至消除外部干扰电流产生的串扰误差是磁传感器电流测量技术研究中的一个重要问题。文中在对比了现有拓扑结构后,提出了一种双层环形传感器阵列拓扑结构,并对其测量误差进行了仿真计算与实验测量。仿真计算中对比了干扰电流的大小、相位、距离,以及被测导体偏离阵列中心等因素对测量误差的影响。利用8个高灵敏度的隧道磁阻(tunnel magnetoresistance,TMR)元件制作了电流传感器,并在单导体干扰和多导体干扰下进行了测试,实验结果表明其平均误差为1.79%,相对于单层四传感器的方法减小了约7%的误差。相比于其他拓扑结构,文中提出的结构抗干扰能力强,且无需复杂的算法,仅需基本的运算电路即可实现功能,具有较强的实用价值。     

基于卡尔曼滤波的磁传感器阵列电流测量

单个磁传感器非接触式测量电流容易受到干扰磁场的影响,通过使用多个磁传感器组成的阵列进行非接触式电流测量可以排除干扰的影响.在建立多传感器阵列测量模型的基础上,提出基于卡尔曼滤波的非接触式多传感器电流测量,并介绍了状态值最优估计和最优稳态滤波算法.为了减少传感器个数,提高实用性,提出次优稳态滤波算法.在不同的干扰情况下,对该算法进行了仿真和实验.结果说明基于卡尔曼滤波的信号处理算法,不但可以降低环境影响带来的误差,而且减轻了多传感器非接触式电流测量的计算负担.     

基于TMR元件的电流传感器的研制

以50A的电流传感器为目标,建立了通电导线的磁场模型,利用有限元仿真软件计算出通电导线周围的磁场。基于在通电导线上方的两个位置磁场大小相等、方向相反的特点,设计了全桥拓扑结构的TMR元件。采用IrMn/CoFeB/Ru/CoFeB/MgO/CoFeB/NiFe/Ta的磁隧道结膜层结构,制备得到的TMR元件灵敏度为4.4mv/v/Oe,线性范围达到15Gs,offset仅为1%Vcc。利用该TMR元件构建的开环电流传感器,精度达到了1%,证明了TMR元件能够被用于电流传感器中。     

隧道磁电阻(TMR)磁传感器的特性与应用

基于TMR效应的磁传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低等诸多优点,可广泛应用于信息技术、电子电力、能源工业、汽车电子、工业自动控制及生物医学等领域。采用国内某公司开发的TMR传感器芯片,我们对TMR芯片在电子罗盘、电流传感器、角度传感器、双极锁存开关传感器、验钞机磁头等方面的应用进行了研究。本文主要介绍这些传感器的工作原理及其性能特征,并展望了TMR传感器的应用前景。     

新一代闭环电流传感器

本文主要阐述VAC新一代闭环电流传感器的工作原理及特点,同时把霍尔闭环电流传感器和VAC磁片式闭环电流传感器的性能作了比较,新一代磁片式闭环电流传感器具有温度稳定性好、输出精度高、响应速度快、集成度高、体积小和重量轻等优良特性。     

磁传感器阵列测量瞬态电流的新算法

不借助如聚磁环等辅助装置,直接利用磁传感器组来测量载流导体周围的磁场,进而反算待测电流是电力系统大电流测量的一种新思路.为了快速计算电流,尤其是电力系统中常见的瞬态电流,同时确保测量的准确性,文中研究了测量频带内磁场分布的动态特性,在时域中建立了基波电流与磁场幅值对应关系的瞬态电流计算模型.以三相矩形母排系统为例,研究...     

隧穿磁阻(TMR)电流传感器失调与噪声消除技术

采用隧穿磁阻（tunnel magnetoresistance,TMR）磁性元件的电流传感器具有精度高、体积小、功耗低等优点,在泛在电力物联网全面感知系统建立中具有很好的应用前景。TMR电流传感器的低频噪声与失调电压会对监测精度造成严重影响。针对该问题,文章分析了TMR电流传感器低频电路磁电阻薄膜1/f噪声、电路热噪声以及电路不匹配造成的失调噪声,提出了2种噪声消除方法：硬件电路斩波技术抑制噪声和基于自动调零原理的数值式自校正方法。通过实验实测,提出的方法能够抑制零点漂移电压,为高精度TMR电流传感器在泛在电力物联网中的应用提供技术支撑。     

电流传感器在线检测高压开关柜局放的研究

利用电磁耦合原理,设计了一款基于罗氏线圈的可测量高压开关柜内高频段（2～30MHz）局放脉冲电流的两半圆环式电流传感器,该电流传感器结构简单,操作灵活,抗干扰性强.实验证明基于该电流传感器的局放监测系统可以有效地检测出测试回路的局部放电量,具有良好的灵敏度.     

基于无线传感器网络的高压开关柜多点温度监测

对高压开关柜温度在线监测的必要性进行了分析,并对目前测温的方法进行了对比。依据无线传感器网络与一点对多点通信系统原理,提出了一种基于无线温度传感器网络的高压开关柜一点对多点监测系统的设计方案,包括系统的硬件选型、系统的软件和双向通信协议设计。该系统成本低、结构简单、便于安装、功耗低,通信协议简单,数据通信稳定性高,监控显示界面直观,可以应用于变电站的高压开关柜多点测温。     

非接触式无线高压核相器的研制

调研分析了现有核相技术和核相装置,设计了非接触式无线高压核相器技术方案,研制了适用于330 kV及以上电压等级的非接触式无线高压核相器样机,330 kV、750 kV现场进行的核相测试表明该核相器安全简单,性能可满足实际需要     

无触点有载调压过渡过程中无冲击电流的研究

在无触点有载调压的过渡过程中,晶闸管有载分接开关的动作有可能导致调压过程中产生冲击电流,给调压变压器带来不利影响。利用全电力电子式有载分接开关的调压原理,以接入调压绕组为例,分别做了在电流过零点前、电流过零点时和电流过零后导通晶闸管分接开关的有载调压实验,得出在电流过零点时通过导通晶闸管分接开关来消除冲击电流为最优方案。     

基于无线传感器网络的高压输电线监测系统研究

将无线传感器网络技术应用于高压输电线路的监测系统中,通过环境传感器采集线路的应力、温度和震动等环境信息,实现高压输电线路实时环境量监测,并结合微型摄像机实现对异物侵入、违章作业、人为偷盗的远程视频监测及录像;设计了高压输电线上传感器节点的组网模式,通过遗传算法优化传感器节点的运行模式,在满足系统特定信息采集功能及网络连通性的前提下,有效地实现了网络负载的均衡配置,优化了网络的能量管理。     

高频微电流传感器仿真的研究

根据罗哥夫斯基线圈型电流传感器的基本原理,建立了高频微电流传感器的等效模型,用Saber仿真软件分析电流传感器各参数对其频率特性的影响。找出最佳的参数选择方法,为电气设备局部放电在线监测用传感器的设计和制造提供理论依据。     

一种基于线圈电流的高压断路器机械故障诊断方法

断路器动作过程中的分/合闸电磁铁线圈电流包含了丰富的断路器状态信息,且线圈电流具有采集方式简单、易于分析且重复性较好的特点;在对线圈电流划分为4个阶段基础上,文中提出一种更加全面的利用线圈电流信息的特征提取方法;试验模拟了5种断路器故障,利用支持向量机建立断路器故障诊断模型,并利用上述方法进行了诊断,结果表明,该方法可以更加准确有效地诊断断路器机械故障。     

基于单相锁相环的高压直流分相触发相位控制

触发相位控制是高压直流系统控制的基础。换流器触发相位控制方式对高压直流性能的影响尤以不对称故障工况下为甚。针对传统分相触发中过零点检测抗干扰性差以及等间隔触发控制自由度低等缺点,提出一种新的基于单相锁相环的分相触发方案,该触发方式的锁相过程对谐波和负序电压干扰具有较强的抑制能力,能够在三相不对称工况下获得更详细的电压相位信息,减小此时各阀实际触发角的差异。最后,利用PSCAD/EMTDC对所提分相触发方式下高压直流稳态和暂态性能进行了仿真测试和分析,结果表明新分相触发对系统稳态性能无不利影响,并可有效降低交流故障恢复过程发生后续换相失败的概率,验证了该分相触发方式的优越性。     

基于同步整流技术的低压大电流拓扑研究

从逆变电路的设计、输出整流电路的设计、低压大电流输出的应对策略三个方面进行研究,设计了一种基于同步整流技术的低压大电流拓扑,在很好地应对低压大电流开关电源输出的同时,可有效降低大功率开关电源的损耗,提高系统的工作效率.