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...     

磁传感器阵列测量电流时的干扰排除理论研究

用单个磁传感器测量母排周围的磁场可以得到母排中的电流，为了提高测量精度，在电流测量中引入了磁传感器阵列。提出一种基于离散傅立叶(DFT)分析的算法，用来区分测量电流产生的磁场和干扰电流产生的磁场。建立了适用于直流和交流、不同母排形状、任意数量平行母排的电流测量干扰排除数学模型。数值分析和初步试验结果验证了该模型的正确性。     

基于磁场传感器阵列的电流测量方法研究进展

在电力系统的电流测量领域,磁传感器阵列具有非接触性、体积小、线性度高、抗干扰能力强、温漂小、频带宽以及成本低等优势。该文对磁传感器阵列技术在电力系统电流测量领域的研究进行了综述,介绍了不同被测对象所对应的磁传感器阵列方案,总结归纳了圆形阵列、矩形阵列等常见的磁场传感器阵列方案的研究进展,分析了偏心、串扰与倾斜等磁传感器阵列方案常见的误差来源。已有研究表明,磁场传感器阵列技术在电力系统的电流测量领域具有成本低、精度高、宽范围、宽频带、采用非接触式设计等优势,未来将在智能电网中获得更广泛的应用。     

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.     

直流配电网隧道磁电阻传感器外磁场干扰模型及其抑制方法研究

隧道磁电阻传感器作为新一代磁传感器,具有温度特性好、灵敏度高等优点,在电能计量中得到大量研究和应用。外磁场干扰是影响磁传感器测量准确度的重要因素,文中针对直流配电网电流测量场景,建立了隧道磁电阻元件传感器阵列的外磁场干扰模型,继而基于自适应滤波(LMS)分析的算法,提出了磁传感器最优结构参数,并通过数值分析和有限元仿真验证了该模型的有效性。研究结果表明,当被测电流在±50 ~±300 A之间、阵列半径与母排间距比例为1:2.5时,外磁场影响最小,通过自适应滤波算法可将磁传感器测量误差降到1%以下。     

多传感器电流测量系统信号处理算法研究

通过磁传感器测量导线周围电磁场分布,实现电流的非接触式测量方法是一种新型电流测量方法.因为测量误差受到干扰磁场以及磁传感器位置不确定性带来的影响,所以信号处理算法是提高测量精确度和实用性的关键.该文分别介绍了多传感器测量平行导线直流电流的3种算法;平均值法、空间付氏变换和最优卡尔曼滤波,并从测量精度、算法复杂度和灵活性的角度进行了对比.通过仿真和实验结果说明最优卡尔曼滤波在保证测量精度的条件下,利于简化计算过程,以及提高算法的灵活性.     

直流偏磁条件下单相三柱电力变压器的损耗计算

基于产品级的单相三柱变压器模型的大量测量结果,首次建立了处于不同直流偏磁水平的铁心的损耗-磁通密度(W-Bm)曲线族;运用MAGNET软件建立了变压器直流偏磁三维瞬态计算模型,按照空载、负载等不同运行工况完成了变压器内部磁场的分析计算,并以磁场计算结果为基础,计算了不同偏置直流电流条件下变压器的损耗和各构件的平均损耗密度。实际测量与仿真计算的比较表明:该变压器模型空载、负载偏磁损耗随不同直流电流的计算与试验变化趋势一致,仿真建模和计算结果是有效的。     

一种具有横纵磁场的新型真空灭弧室触头三维磁场仿真

对一种由螺旋槽横磁触头和杯状纵磁触头并联组成的新型真空灭弧室触头结构进行了磁场仿真,该触头内部的横磁触头和环形触头片材料为CuCr50,外部的纵磁触头的杯座材料为不锈钢。建立了三维触头结构模型,采用有限元分析方法对电流处于峰值时和电流过零时动、静触头表面和触头间隙中心处的静态磁场和瞬态磁场进行仿真,瞬态磁场计算过程中考虑到了涡流的影响。结果表明,该结构触头产生的纵向磁场在动、静触头表面及触头间隙中心处分布较均匀且磁通密度满足要求,有效磁通密度区域占触头表面积较大,电流过零后剩余磁场少,磁场滞后时间小,且导体电阻小。     

磁致伸缩位移传感器的研究与应用

介绍磁致伸缩传感器的工作原理及实现机制,此传感器利用磁致伸缩效应,根据发射端的激励脉冲电流,产生脉冲磁场,计算发射脉冲与回波信号的时间差计算活动磁铁的位置,由于磁致伸缩材质和扭转波的传播特性,以及电子测量电路对于精确测时功能实现,使得该传感器同时具有精度高、测量大位移、寿命长、安装简便,适用范围广等优点。     

基于隧道磁电阻的微型电流测量技术

智能电网与透明电网要求研究和研制更加智能化、体积更小、更便于安装、价格更便宜的电力系统传感器。磁电阻效应的发现及其器件的发展为电力系统电流测量提供了一种新的技术手段,并能够大幅减小电流传感器的体积。在梳理和对比目前主流的几种电力系统电流测量技术的基础上,提出了3种基于隧道磁电阻的电流传感器设计技术路线,重点提出并推导了两种粘贴型微型电流传感器的技术原理,分析了该测量原理的优缺点和适用范围。针对电力系统不同电流测量场景,指出了基于隧道磁电阻的微型电流测量技术的发展和研究方向。     

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 J-A 力磁耦合模型的压力磁测系统研究

提出了基于磁机械效应的在役容器压力测量方法,利用磁信号与器壁应力之间存在稳定对应关系,实现非侵入无损检测.采用J-A力磁耦合模型分析了弱地磁环境下钢材磁导率和应力的关系,在理论上证明了利用容器外部磁场测量内部压力的可行性.设计了一套多通道磁信号同步采集系统,能够完成多传感器3个分量的磁信号的同步获取,实验验证了本方法的...     

磁传感器阵列测量大电流的传感器拓扑问题研究

磁传感器阵列通常以非接触方式安放在多导体系统的周围空间用来测量电流。为研究磁传感器阵列拓扑而引起的理论误差,基于离散傅里叶变换（DFT）的电流测量算法,建立了以求解系数矩阵条件数最小值为目标函数的磁传感器阵列拓扑优化模型,并提出了若干优化约束条件。该数学模型可以同时适用于交流和直流的多母排平行导体系统测量大电流。最后,以三相电流测量系统磁传感器拓扑的优化问题为例给出了求解步骤,MATLAB仿真与实验结果验证了优化数学模型的有效性。     

电磁相关法测量传感器励磁线圈轴向长度优化设计

小管径电磁相关法流量测量传感器在石油生产测井领域有着广泛的应用前景,其中,励磁线圈的参数设计是实现该传感器关键技术问题之一。通过对传感器内部测量空间磁场进行理论与传感器测量原理分析,提出了新的磁场评价指标,并在不同流速、不同励磁线圈轴向长度的情况下进行数值仿真,应用新的磁场评价指标与传统的磁场评价指标对比分析,获得了电磁相关法流量测量传感器的励磁线圈轴向长度设计参数,并搭建实验平台进行初步实验验证,为该类传感器励磁线圈的优化设计提供了方案,加快该类测量仪器的开发进程。     

航磁矢量测量的误差分析和补偿算法研究

由机载平台引起的干扰场是航磁测量的主要误差来源之一,为提高地磁矢量的航空测量精度,设计了一种基于分量约 束的矢量航磁补偿算法,建立了包含固定、感应和涡流磁干扰的补偿模型。 通过引入惯性传感器获得的载体姿态信息,将补偿 系数求解问题线性化,并采用最小二乘法进行了参数求解。 仿真结果表明,算法可准确估计补偿系数,并将磁场矢量的均方根 误差减小至 3 nT 以内。 使用直升机航磁测量系统进行了飞行验证试验,补偿后总场的均方根误差从 716. 97 降低至 14. 27 nT, 三分量的均方根误差分别从 422. 86、240. 68、676. 21 nT 降低至 54. 21、52. 34、38. 61 nT,结果表明,该算法可显著提高航磁矢量 的动态测量精度。     

特高压变电站工频电磁场对避雷器在线监测装置测量准确度影响研究

变电站现场存在各种干扰,可能影响避雷器泄漏电流的测量准确度。在实验室内对避雷器在线监测装置开展试验,施加工频电场/工频磁场干扰并检验测量准确度。在工频电场干扰时,若传感器电流线未采用屏蔽,泄漏电流测量读数会出现较明显的波动。传感器电流线采用屏蔽能够有效抵制工频电场干扰布线方式的改变,也会明显改变避雷器泄漏电流的测量结果。在工频磁场增大的情况下,避雷器泄漏电流的波动范围也会增大。     

多层导电结构厚度电涡流检测解析模型及实验验证

从准静磁场条件下的Maxwell方程组出发,采用矢量磁位法,推导了位于任意多层导电结构上方圆柱型电涡流探头的阻抗解析模型。在阻抗计算中引入符号运算法求解矢量磁位表达式系数,大大减小了程序计算量,提高了程序效率。将阻抗解析模型应用于单层和两层导电结构厚度检测,分别研究和分析了单层厚度、铝基体上铜涂镀层厚度及铜基体上铝涂镀层厚度变化对探头阻抗变化的影响规律。仿真及实验结果表明,所推导的理论模型正确,可应用于导电结构厚度和材料属性检测的反演以及电涡流检测系统的参数优化。