CN105699740A - 一种测量全量程范围电流的方法 - Google Patents

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徐亮辉
秦筱迪
夏烈
周荣蓉
郭重阳
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Abstract

本发明涉及一种测量全量程范围电流的方法，所述方法通过测量系统实现；所述方法包括以下步骤：确定被测量电流的主功率回路中各个支路的电流；将所述各个支路的电流汇集成总二次回路电流信号传送至数据采集仪。该方法适用于电力系统或大功率电力电子变流器的大电流测试场合，通过将多个电流传感器的二次输出并联组合，可以有效测量同一线路中不同线缆中的电流总和，并在全量程范围内实现高精度测量。

Description

一种测量全量程范围电流的方法
技术领域：
本发明涉及一种测量电流方法，更具体涉及一种测量全量程范围电流的方法。
背景技术：
伴随着功率半导体技术和电力电子技术的革新，新能源发电技术日趋成熟，出于降低成本的目的，用于新能源发电领域的功率变流器的功率等级从最初的几千瓦增长到现今的MW级，变流器在产品定型和现场应用前均需通过相关测试认证，测试通常需测量变流器的输入输出信号，包括电压电流参数，由于MW级变流器并网点的输出电流通常可达kA级别，如何精确测量电流信号成为测试结果评估的关键。
现有的电流测量有以下几种方法，一是直接测量，在回路上安装分流器，分流器原理相当于一个低温感高精度小电阻，通过测量分流器上的压降来等比例测算电流，该方案为直采方案，无法实现电流测量信号与主电路回路的隔离，安全性能较差。
此外还有一种较为通用的电流测量方法，该方法使用单个大量程电流互感器或电流传感器，通过采样电流互感器或传感器二次信号等比测算功率回路电流，测量回路与主功率回路实现电气隔离，电流传感器包括电流感应环和二次电流信号处理电路，通过传感器将功率回路电流转换为二次信号传输至数据采集仪，进而传至服务器进行电流数据分析，这种方法一般使用一个电流传感器对应一个数据采集仪的信号采集通道，在更大的电流测量场合，需要使用量程很大的电流传感器，其价格往往是指数关系倍增，性价比较低，并且传感器的精度大多在最大量程时获得，在全量程范围内精度难以保证，部分较大量程电流很难选择相应的传感器量程。
在大电流测量场合，若无相应量程的电流传感器，可以使用多个电流传感器进行测量，将功率回路分成多个支路，由多个电流传感器测量各个支路的电流，将支路电流转换为二次电流信号后传输至数据采集仪，数据采集仪采集信号后在后台对各个通道的数据进行计算再合并成功率回路电流，该方法需要数据采集仪具备较多的数据采集通道，对数据采集仪的要求较高，数据采集通道利用率低。
故针对上述缺点，提出一种测量全量程范围的电流和电压方法。
发明内容：
本发明的目的是提供一种测量全量程范围电流的方法，所述方法有效测量同一线路中不同线缆中的电流总和，并在全量程范围内实现高精度测量。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种测量全量程范围的电流方法，所述方法通过测量系统实现；：所述方法包括以下步骤：
(1)确定被测量电流的主功率回路中各个支路的电流；
(2)将所述各个支路的电流汇集成总二次回路电流信号传送至数据采集仪。
本发明提供的一种测量全量程范围的电流方法，所述步骤(1)中通过在所述各个支路设置电流传感器测量其对应电流。
本发明提供的一种测量全量程范围的电流方法，每个所述电流传感器的量程通过主功率回路总电流与支路数的比来确定。
本发明提供的另一优选的一种测量全量程范围的电流方法，所述数据采集仪的采样通道包括电流型采样或电压型采样。
本发明提供的再一优选的一种测量全量程范围的电流方法，当所述数据采集仪的采样通道为电流型采样时，所述步骤(2)中通过将所述电流传感器的二次侧的信号输出端口连接后，将所述总二次回路电流信号传至数据采集仪。
本发明提供的又一优选的一种测量全量程范围的电流方法，当所述数据采集仪的采样通道为电压型采样时，所述步骤(2)通过将所述电流传感器的二次侧的信号输出端口连接后，将所述总二次回路电流信号接入测量电阻中转换为电压信号传至数据采集仪。
本发明提供的又一优选的一种测量全量程范围的电流方法，所述电阻的低电位接至电流传感器供电电源的中间电位。
本发明提供的又一优选的一种测量全量程范围的电流方法，每条所述支路上均设有用于控制其支路是否从主功率回路切除的支路选择开关，并根据测量电流大小灵活选择各个支路是否投入，以确保支路上的电流传感器运行在最佳工作范围。
本发明提供的又一优选的一种测量全量程范围的电流方法，所述开关依据电流大小自动控制或采用手动控制。
本发明提供的又一优选的一种测量全量程范围的电流方法，当每个所述电流传感器的测量范围为0-In，主功率回路分为m个支路，则m个支路上所有的电流传感器加起来的总测量范围为0-m*In；若主功率回路电流峰值在0和In之间，则仅需投入任意一个支路满足测量需求，此时电流传感器处于最佳工作状态；若主功率回路电流峰值在(k-1)*In和k*In之间时，其中，1≤k≤m，投入k个支路即满足测量需求，保证在测量不同数值电流时测量系统均能保证处于高精度测量范围。
本发明提供的又一优选的一种测量全量程范围的电流方法，当主功率回路的总电流为Ip，每个支路电流分别为Ip1、Ip2、…、Ipm，Ip＝Ip1+Ip2+…+Ipm，转换为二次电流分别对应为Is1、Is2、…、Ism，总二次电流Is＝Is1+Is2+…+Ism，在此将每个支路电流和二次电流的变比设定为一致，即Ip1：Is1＝Ip2：Is2＝…＝Ipm：Ism＝N:1，因此总二次电流和主功率回路电流的变比也为固定的，即N:1；对于各支路电流不同的情况，选用不同型号和量程的电流传感器，仅需将不同种类的电流传感器的一次二次变比保持一致。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明的方法可广泛应用于宽范围大电流高精度测量场合，并可拓展至更大容量的电流测量领域；
2、本发明中的部分仍无电流传感器产品的量程，为超大电流测量提供了可行性，通过使用小量程的电流传感器测量更大范围的电流，可有效降低测量系统的成本；
3、本发明的方法也可以依据测量电流大小合理调整测量系统的传感器配置，提高测量系统在全量程范围内的的精度；
4、本发明的方法可实现测量回路和功率回路的隔离，大大提高测试系统的安全性；
5、本发明的方法由于其将多个支路电流的二次信号汇集成单路信号输送至数据采集仪，可大大提高数据采集仪使用效率，降低数据采集通道占用率和后级设备成本，便于进行后续的数据分析。
6、本方法可运用于电流型采样通道和电压型采样通道，兼容性能好，基本可适用于市场上主流的数据采集仪、功率分析仪和电能质量分析仪，可满足电力系统和大功率电力电子设备电流测量场合需求。
附图说明
图1为本发明的电流测量的示意图；
图2为本发明的电压测量的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1-2所示，本例的发明提供的所述的电流测量法如图1所示，图1中包括多个电流传感器、支路选择开关和数据采集仪，该传感器可为电磁感应式电流互感器或霍尔原理电流传感器，其中电磁感应式电流互感器仅适用于交流电流测量场合，霍尔电流传感器可同时适用于交流和直流电流测量场合，数据采集仪的采样通道可为电流型采样或电压型采样，图1中的数据采集仪为电流型采样通道。
图1中主功率回路分为多个支路，在每个支路上安装型号规格相同的电流传感器测量该支路的电流，可按照功率回路总电流/支路数来评估每个支路电流传感器的量程选择，此处仅介绍各支路电流均等的工况，支路可为并联铜排或功率线缆；每条支路上均安装支路选择开关控制该支路是否从功率回路切除，可根据测量电流大小灵活选择各个支路是否投入，以确保支路上的电流传感器运行在最佳工作范围，该开关可依据电流大小自动控制，亦可采用手动控制；电流型电流传感器的二次侧为电流输出，将多个支路的电流传感器二次信号输出端口连接后汇集成总二次回路电流信号传送至数据采集仪。
假定每个电流传感器的测量范围为0-In，功率回路分为m个支路，则m个支路上所有的电流传感器加起来的总测量范围为0-m*In，若功率回路电流峰值在0和In之间，则仅需投入支路1即可满足测量需求，此时电流传感器处于最佳工作状态；同理，若功率回路电流峰值在(k-1)*In和k*In(1≤k≤m)之间时，投入k个支路即可满足测量需求，如此即可保证在测量不同数值电流时测量系统均能保证处于高精度测量范围。
假定功率回路的总电流为Ip，每个支路电流分别为Ip1、Ip2、…、Ipm，Ip＝Ip1+Ip2+…+Ipm，转换为二次电流分别对应为Is1、Is2、…、Ism，总二次电流Is＝Is1+Is2+…+Ism，在此将每个支路电流和二次电流的变比设定为一致，即Ip1：Is1＝Ip2：Is2＝…＝Ipm：Ism＝N:1，因此总二次电流和功率回路电流的变比也为固定的，即N:1。对于各支路电流不同的情况，可选用不同型号和量程的电流传感器，在此仅需将不同种类的电流传感器的一次二次变比保持一致即可。
此外针对使用电压型采样通道的数据采集仪可采用如图2所示方法，将多个电流型电流传感器二次电流汇集后直接接入测量电阻转换为电压信号，采样电阻的低电位接至电流传感器供电电源的中间电位。
以上所揭露的仅为本发明的两种典型实施案例，对于不同的传感器，其二次输出端子和连接方式或有不同，或是传感器后级连接的为电能质量分析仪、功率分析仪或其他数据采集装置，亦可使用本专利中所提方法，当然不能以上述情况来限定本发明之权利范围，因此依本发明要求所做的等同变化，仍属本发明所涵盖范围。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种测量全量程范围电流的方法，所述方法通过测量系统实现；其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)确定被测量电流的主功率回路中各个支路的电流；
(2)将所述各个支路的电流汇集成总二次回路电流信号传送至数据采集仪。
2.如权利要求1所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：所述步骤(1)中通过在所述各个支路设置电流传感器测量其对应电流。
3.如权利要求2所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：每个所述电流传感器的量程通过主功率回路总电流与支路数的比来确定。
4.如权利要求2或3所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：所述数据采集仪的采样通道包括电流型采样或电压型采样。
5.如权利要求4所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：当所述数据采集仪的采样通道为电流型采样时，所述步骤(2)中通过将所述电流传感器的二次侧的信号输出端口连接后，将所述总二次回路电流信号传至数据采集仪。
6.如权利要求5所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：当所述数据采集仪的采样通道为电压型采样时，所述步骤(2)通过将所述电流传感器的二次侧的信号输出端口连接后，将所述总二次回路电流信号接入测量电阻中转换为电压信号传至数据采集仪。
7.如权利要求6所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：所述电阻的低电位接至电流传感器供电电源的中间电位。
8.如权利要求1-3任意一项所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：每条所述支路上均设有用于控制其支路是否从主功率回路切除的支路选择开关，并根据测量电流大小灵活选择各个支路是否投入，以确保支路上的电流传感器运行在最佳工作范围。
9.如权利要求8所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：所述开关依据电流大小自动控制或采用手动控制。
10.如权利要求3所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：当每个所述电流传感器的测量范围为0-In，主功率回路分为m个支路，则m个支路上所有的电流传感器加起来的总测量范围为0-m*In；若主功率回路电流峰值在0和In之间，则仅需投入任意一个支路满足测量需求，此时电流传感器处于最佳工作状态；若主功率回路电流峰值在(k-1)*In和k*In之间时，其中，1<k<m，投入k个支路即满足测量需求，保证在测量不同数值电流时测量系统均能保证处于高精度测量范围。
11.如权利要求10所述的一种测量全量程范围电流的方法，其特征在于：当主功率回路的总电流为Ip，每个支路电流分别为Ip1、Ip2、…、Ipm，Ip＝Ip1+Ip2+…+Ipm，转换为二次电流分别对应为Is1、Is2、…、Ism，总二次电流Is＝Is1+Is2+…+Ism，在此将每个支路电流和二次电流的变比设定为一致，即Ip1：Is1＝Ip2：Is2＝…＝Ipm：Ism＝N:1，因此总二次电流和主功率回路电流的变比也为固定的，即N:1；对于各支路电流不同的情况，选用不同型号和量程的电流传感器，仅需将不同种类的电流传感器的一次二次变比保持一致。
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