CN109254191A - 一种长直导线电流的测量方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长直导线电流的测量方法，采用四个及以上的单轴磁传感器对待测的长直导线周围空间的磁场进行检测获得磁感应强度；并基于该磁感应强度，将根据单轴磁传感器和两组不完全相同的单轴磁传感器的磁感应强度分别计算第一距离和第二距离。本发明中以第一距离和第二距离的差值为依据，对单轴磁传感器所在位置点的磁感应强度的大小进行调整，直到磁感应强度值更为准确，并以此为依据获得长直导线的电流。本发明所提供的方法，从算法上消除了外界磁场对测量电流大小的干扰，能够获得更为准确的长直导线的电流值，且无需使用磁芯，操作简单。本发明中还提供了一种长直导线电流的测量装置及系统，具有上述有益效果。

Description

一种长直导线电流的测量方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及导线电流测量技术领域，特别是涉及一种长直导线电流的测量方法、装置及系统。

背景技术

近年来，随着磁传感器技术的发展，各向异性磁电阻AMR、巨磁电阻GMR及隧道磁电阻TMR等磁传感器被引入电力系统测量电流。传统的采用磁传感器测量导线电流的方法都用到了磁芯，由于使用了铁芯，导致体积大，安装不方便。

在申请号为201811139034.3的发明专利申请文件中记载了一种不需要磁芯的导线电流测量方法，其基本原理是采用3个磁传感器测量被测电流在空间中形成的磁感应强度大小，从而计算得到电流。但磁传感器测量到的空间磁场既可能来自于待测电流产生的磁场，也可能来自于空间磁场干扰，如地磁场。从而造成测量不准确，若干扰磁场过大，将严重影响测量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种长直导线电流的测量方法、装置以及系统，解决了长直导线电流测量受外界磁场干扰的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种长直导线电流的测量方法，包括：

预先将多个单轴磁传感器设置在待测的长直导线周围预设距离范围内，其中，各个所述单轴磁传感器位于同一直线上，各个所述单轴磁传感器的敏感方向和所述单轴磁传感器所在直线平行，且所述单轴磁传感器所在直线和所述长直导线不在同一平面内；

获得各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度以及任意两个所述单轴传感器之间的相对距离；

根据所述磁感应强度以及相对距离，获得各个单轴磁传感器第一距离和第二距离；其中，所述第一距离为基于第一组单轴磁场传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第二距离为基于第二组单轴磁传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器均为包括三个单轴磁传感器；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器包括的单轴磁传感器不完全相同，且均包括所述第一距离和所述第二距离对应地所述单轴磁传感器；

根据所述单轴磁传感器的所述第一距离和所述第二距离的差值，对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一距离和所述第二距离的差值小于预设值；

根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值；

其中，各个所述单轴磁传感器的数量不少于4个。

其中，所述根据所述磁感应强度以及相对距离，获得各个单轴磁传感器第一距离和第二距离包括：

根据第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第一距离；

根据所述第一单轴磁传感器、所述第二单轴磁传感器、第四单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第二距离。

其中，所述根据所述单轴磁传感器的所述第一距离和所述第二距离的差值，对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一距离和所述第二距离的差值小于预设值包括：

获得所述第一单轴磁传感器的第一距离和第二距离差值的第一绝对值；

获得所述第二单轴磁传感器的第一距离和第二距离差值的第二绝对值；

判断所述第一绝对值和所述第二绝对值之和是否大于所述预设值，若是，则对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一绝对值和所述第二绝对值之和小于预设差值。

其中，所述对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整包括：

将各个单轴磁传感器均增大预设磁感应强度；

根据增大后的各个单轴磁传感器磁感应强度以及相对距离获得增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离；

判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于未增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离差值；

若是，则判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作。

其中，所述判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于未增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离差值包括：

当增大的磁感应强度对应的差值大于未增大的磁感应强度对应的差值时，则将各个所述单轴磁传感器磁感应强度均减小预设磁感应强度，并获得减小的磁感应强度对应的第一距离和第二距离；

判断减小的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作。

其中，所述判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值包括：

当所述增大的磁感应强度对应的差值大于所述预设值时，则进一步增大各个所述单轴磁传感器的磁感应强度，并获得进一步增大的磁感应强度的第一距离和第二距离的差值Δdn；

判断所述差值Δdn是否满足Δdn＜Δd(n-1)且Δdn＞Δd(n+1)，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作；

其中，n为增大磁感应强度的次数，n≥2。

本发明中还提供了一种长直导线电流的测量装置，包括：

数据测量模块，用于获得各个单轴磁传感器测得的磁感应强度以及任意两个所述单轴传感器之间的相对距离；其中，多个所述单轴磁传感器预先位于同一直线地设置在待测的长直导线周围预设距离范围内，各个所述单轴磁传感器的敏感方向和所述单轴磁传感器所在直线平行，且所述单轴磁传感器所在直线和所述长直导线不在同一平面内；

距离运算模块，用于根据所述磁感应强度以及相对距离，获得各个单轴磁传感器第一距离和第二距离；其中，所述第一距离为基于第一组单轴磁场传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第二距离为基于第二组单轴磁传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器均为包括三个单轴磁传感器；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器包括的单轴磁传感器不完全相同，且均包括所述第一距离和所述第二距离对应地所述单轴磁传感器；

磁场调整模块，用于根据所述单轴磁传感器的所述第一距离和所述第二距离的差值，对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一距离和所述第二距离的差值小于预设值；

电流运算模块，用于根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值；其中，各个所述单轴磁传感器的数量不少于4个。

其中，所述距离运算模块具体用于，根据第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第一距离；

根据所述第一单轴磁传感器、所述第二单轴磁传感器、第四单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第二距离。

其中，所述磁场调整模块具体包括：

数据运算单元，将各个单轴磁传感器均增大预设磁感应强度；根据增大后的各个单轴磁传感器磁感应强度以及相对距离获得增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离；

数据判断单元，判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于未增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离差值；若是，则判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作。

本发明还提供了一种长直导线电流的测量系统，包括：多个单轴磁传感器，用于将多个单轴磁传感器位于同一直线地设置在待测的长直导线周围预设距离范围内并分别检测所在位置点的磁感应强度，其中，各个所述单轴磁传感器的敏感方向和所述单轴磁传感器所在直线平行，且所述单轴磁传感器所在直线和所述长直导线不在同一平面内；

和所述单轴磁传感器相连接的处理器，用于根据所述单轴磁传感器检测的磁感应强度执行如上述任一项所述的长直导线电流的测量方法的操作步骤。

本发明所提供的长直导线电流的测量方法采用四个以上的单轴磁传感器对待测的长直导线周围空间的磁场进行检测获得磁感应强度；并基于该磁感应强度，将根据单轴磁传感器和两组不完全相同的单轴磁传感器的磁感应强度分别计算第一距离和第二距离。如果各个单轴磁传感器检测的磁感应强度未受其他磁场干扰，那么每个单轴磁传感器分别和不同单轴磁传感器的磁感应强度配合运算获得的该单轴磁感应强度和长直导线之间的距离应当是相同的，也即是第一距离和第二距离在忽略计算误差的情况下应当相等。本发明中以此为依据，对单轴磁传感器所在位置点的磁感应强度的大小进行调整，直到第一距离和第二距离相等，也就说明该磁感应强度值相对准确，并以此为依据获得长直导线的电流。

本发明所提供的方法，从算法上消除了外界磁场对测量电流大小的干扰，能够获得更为准确的长直导线的电流值，且无需使用磁芯，操作简单。

本发明中还提供了一种长直导线电流的测量装置及系统，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的长直导线电流的测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的长直导线和单轴磁传感器相对位置的示意图；

图3为本发明另一实施例提供的长直导线电流的测量方法的流程示意图；

图4为本发明另一实施例提供的长直导线电流的测量方法的流程示意图；

图5为本发明另一实施例提供的长直导线和单轴磁传感器相对位置的示意图；

图6为本发明实施例提供的测得的长直导线的电流值与与距离差值Δd的关系坐标示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明实施例所提供的长直导线电流的测量方法的流程示意图，该方法可以包括：

步骤S11：预先将多个单轴磁传感器设置在待测的长直导线周围预设距离范围内。

具体地，各个单轴磁传感器应当位于同一直线上，并且各个单轴磁传感的敏感方向和各个单轴磁传感器所在直线应当平行，另外，单轴磁传感器所在直线和长直导线不在同一平面内。

在实际应用中，可以将各个单轴磁传感器设置在同一个固定部件上，使得各个单轴磁传感器位于同一直线上，且敏感方向满足条件，形成一组单轴磁传感器组。在对待测的长直导线测电流时，只需要将该单轴磁传感器组放置在长直导线的周围即可，操作简单方便。

步骤S12：获得各个单轴磁传感器测得的磁感应强度以及任意两个单轴传感器之间的相对距离。

具体地，将各个单轴磁传感器设置在长直导线周围，长直导线中通有电流。那么对各个单轴磁传感器施加直流电压，即可获得各个单轴磁传感器输出的电压值，那么各个单轴磁传感器的比例系数和各自对应的输出的电压值即为各个单轴磁传感器在所在位置点测得的长直导线的电流产生的磁感应强度。

对于任意两个单轴传感器之间的相对距离，可以是在将各个单轴磁传感器通过固定部件固定时，就预先设定好的，也可以是在各个单轴磁传感器上配备距离传感器测量获得，对此本实施例中不做具体限定。

步骤S13：根据磁感应强度以及相对距离，获得各个单轴磁传感器第一距离和第二距离。

基于申请号为201811139034.3的发明专利申请文件中记载了一种不需要磁芯的导线电流测量方法，并参考图2，图2为本发明实施例提供的长直导线和三个单轴磁传感器相对位置的示意图。图2中是垂直于长直导线方向的示意图，根据长直导线周围三个单轴磁传感器的磁感应强度以及相对距离，基于根据其中，x为单轴磁传感器到长直导线的距离；θ为经过三个单轴磁传感器的长直导线的垂线与三个单轴磁传感器的磁敏感方向的夹角。由此即可获得单轴磁传感器到长直导线之间的距离，I_x为长直导线的电流值。

尽管中，I_x和θ均为未知量，但是，再根据三个单轴磁传感器之间的相对位置关系，最终可推导出：

其中，x₁,x₂,x₃分别为长直导线和三个单轴传感器之间的距离，b₁＝m²，d₁＝B₂B₃，b₂＝n²，c₂＝2n，

上述公式的推导过程在申请号为201811139034.3的发明专利申请文件中进行了详细的记载，在此不详细赘述。

综上所述，可知在已知三个单轴磁传感器的磁感应强度以及三个单轴传感器之间的相对距离，即可分别计算出三个单轴磁传感器到长直导线的距离。本实施例中对于每个单个单轴磁传感器而言，可以和不同的单轴磁传感器分别组成两组各包含三个单轴磁传感器的单轴磁传感器组，基于两个单轴磁传感器组即可分别计算出两个该单轴传感器和长直导线之间的距离，也即是第一距离和第二距离。

步骤S13：判断单轴磁传感器的第一距离和第二距离的差值是否小于预设值，如果否，则进入步骤S14，如果是，则进入步骤S16。

步骤S14：对各个单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整。

具体地，因为本实施例中检测长直导线的电流值是基于长直导线产生的磁场进行计算获得的，各个单轴磁传感器和长直导线之间的间距也是通过磁感应强度计算获得的。

理论上而言，对于单个的单轴磁传感器而言无论是基于哪两个单轴磁传感器的的磁感应强度和相对距离，获得的单轴磁传感器和长直导线之间的距离都应当相等。

但是，在实际测量中单轴磁传感器测得的磁感应强度的大小不可避免的受到除长直导线之外的磁场干扰，例如地磁场，使得单轴磁传感器测得的磁感应强度作为计算长直导线的电流值并不准确。相应地，单个的单轴磁传感器和不同的两个单轴磁传感器的的磁感应强度和相对距离获得的单轴磁传感器和长直导线之间的距离也都不相等。

为此，当第一距离和第二距离之间的差值越大，说明各个单轴磁传感器的强度受外界磁场的干扰越严重，本实施例中以此为依据对单轴磁传感器的磁感应强度大小进行调整，使得单轴磁传感器的磁感应强度的大小更接近长直导线的电流在单轴磁传感器的位置产生的磁场强度。

步骤S15：以调整后的磁感应强度为各个单轴磁传感器的磁感应强度，执行步骤S12。

步骤S16：根据各个单轴磁传感器的磁感应强度和相对距离获得长直导线的电流值。

在确定出各个单轴磁传感器的更为准确的磁感应强度之后，根据以下公式即可计算长直导线中的电流值：

或

其中，b₁＝m²，d₁＝B₂B₃，b₂＝n²，c₂＝2n，

I_x为长直导线的电流值，B₁、B₂、B₃分别为三个单轴磁感应强度；m为第一个单轴磁传感器与第二个单轴传感器的之间的距离；n为第一个单轴磁传感器与第三个单轴传感器之间的距离；μ₀为真空磁导率；π为圆周率。

根据上述公式(1)或公式(2)均可以计算获得长直导线的电流值。对于公式(1)和公式(2)同样在申请号为201811139034.3的发明专利申请文件中进行了详细的记载，在此不详细赘述。

考虑到计算误差，当通过单轴磁传感器的磁感应强度获得的第一距离和第二距离非常接近时，可以认为该磁感应强度基本等于长直导线的电流产生的磁场强度。以该磁感应强度计算获得长直导线的电流大小也就更接近长直导线的实际电流值，避免由于外界磁场干扰使得长直导线的电流值不准确的问题。

本发明中提供的长直导线的电流测量方法，对比通过不同的单轴磁传感器的磁感应强度以及相对距离分别计算的单轴磁传感器和长直导线之间的距离，反复调整各个单轴磁传感器的磁感应强度大小，在很大程度上排除外界磁场在长直导线的电流值测量中带来的干扰，使得长直导线的电流测量值更为准确可靠。

为了便于理解，下面以具体实施例对上述实施例的方案进行说明。

在本发明的一种具体实施例中，如图3所示，图3为本发明另一实施例提供的长直导线电流的测量方法的流程示意图，该实施例中以四个单轴磁传感器为例进行说明，具体如下：

步骤S21：预先将第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器、第四单轴磁传感器设置在长直导线周围。

步骤S22：获得第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器、第四单轴磁传感器磁感应强度和第一相对距离、第二相对距离、第三相对距离、第四相对距离。

其中，第一相对距离为第一单轴磁传感器和第三单轴磁传感器之间的距离；

第二相对距离为第一单轴磁传感器和第四单轴磁传感器之间的距离；

第三相对距离为第二单轴磁传感器和第三单轴磁传感器之间的距离；

第四相对距离为第二单轴磁传感器和第四单轴磁传感器之间的距离。

步骤S23：根据第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度和第一相对距离、第三相对距离获得第一单轴磁场传感器的第一距离d₁₁和第二单轴磁传感器的第一距离d₂₁。

步骤S24：根据第一磁感应强度、第二磁感应强度、第四磁感应强度和第二相对距离、第四相对距离获得第一单轴磁场传感器的第二距离d₁₂和第二单轴磁传感器的第二距离d₂₂。

步骤S25：判断距离差值Δd是否大于预设值，如果否，则进入步骤S26，如果否，进入步骤S27。

其中，距离差值Δd＝|d₁₁-d₁₂|+|d₂₁-d₂₂|，以两个单轴磁传感器的第一距离和第二距离差值的和作为判断依据，相当于将外界磁场的干扰效果进行叠加，能够在更有利于排除外界磁场的干扰。

需要说明的是，本实施例中，是以四个单轴磁传感器为例说明。在实际运算时，也可以选取五个单轴磁传感器进行计算，例如，将第一、第二、第三个传感器为一组获得第一个传感器的第一距离，再将第一、第四、第五个传感器为一组获得第一个传感器的第二距离，并以第一个传感器的第一距离和第二距离差值作为判断标准。还有类似的方案，在此不一一举例说明。但是基于运算简单的原则，最简单的方式是采用四个单轴磁传感器。

并且，结合上述实施例，可以想到的是，本发明中对于每个单轴磁传感器而言，也并不仅限于只计算出两组单轴磁传感器和长直导线的距离，还可以通过各个不同的单轴磁传感器的磁感应强度计算出同一个单轴磁传感器的第三距离、第四距离等等，并以各个距离之间的差值大小作为判断磁感应强度是否准确的标准，还有与此类似的方案都属于本发明的保护范围内，在此不一一赘述。

步骤S26：调整第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度，再执行上述步骤S23。

其中，ΔB可以大于0也可以小于0。

步骤S27：根据第一磁感应强度、第二磁感应强度、第三磁感应强度和第一相对距离、第三相对距离获得长直导线的电流值。

需要说明的是，本发明中通过多个单轴磁传感器测得的磁感应强度计算长直导线的电流值，其中单轴磁传感器的数量应当不少于四个。

另外，对于本实施例中和上述实施例相同的步骤，本实施例中不再赘述。

可选地，在本发明的另一具体实施例中，对于上述步骤S26和步骤S27中单轴磁传感器的磁感应强度调整磁感应强度的方式，如图4所示，图4为本发明另一实施例提供的长直导线电流的测量方法的流程示意图，具体可以包括：

步骤S31：增大第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度。

步骤S32，获得增大后的磁感应强度对应的距离差值。

步骤S33：判断增大的磁感应强度对应的距离差值是否小于未增大的磁感应强度对应的距离差值，若是，进入步骤S34，若否进入步骤S35。

步骤S34：当增大的磁感应强度对应的距离差值小于预设值，则进入步骤S38。

步骤S35：减小第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度。

步骤S36：获得减小后的磁感应强度对应的距离差值。

步骤S37：当减小的磁感应强度对应的距离差值小于预设值，则进入步骤S38。

步骤S38：根据小于预设值的距离差值对应的磁感应强度获得长直导线的电流值。

需要说明的是，上述步骤中先增大磁感应强度还是先减小磁感应强度并不作限定。另外，本实施例中和上述实施例中相同的操作步骤仅仅简单说明，未作详细论述，应当理解为只将对应运算参数进行了调整，其他步骤是相同的操作方式。

基于上述任意实施例，本发明提供的另一具体实施例中，长直导线电流的测量方法可以包括：

步骤S411：获得第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器、第四单轴磁传感器的磁感应强度B₁₀、B₂₀、B₃₀、B₄₀以及相对距离。

步骤S412：根据磁感应强度B₁₀、B₂₀、B₃₀、B₄₀以及相对距离获得距离差值Δd1。

其中，距离差值Δd1为基于单轴传感器测得的磁感应强度获得的第一距离和第二距离的差值，也可以是多个单轴传感器的两个距离差值绝对值之和，对此本实施例中不做限定。

步骤S413：判断距离差值Δd1是否大于预设值，若是，则进入步骤S414，若否，则进入步骤S421。

步骤S414：设定第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度分别为B₁₁＝B₁₀+ΔB、B₂₁＝B₂₀+ΔB、B₃₁＝B₃₀+ΔB、B₄₁＝B₄₀+ΔB，其中，ΔB大于0。

步骤S415：根据第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度B₁₁、B₂₁、B₃₁、B₄₁，获得增大后的磁磁感应强度对应的距离差值Δd2。

步骤S416：设定第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度分别为B₁₂＝B₁₀-ΔB、B₂₂＝B₂₀-ΔB、B₃₂＝B₃₀-ΔB、B₄₂＝B₄₀-ΔB，其中，ΔB大于0。

步骤S417：根据第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度B₁₂、B₂₂、B₃₃、B₄₄，获得减小后的磁磁感应强度对应的距离差值Δd3。

步骤S418：当距离差值Δd1、Δd2、Δd3中的最小值为Δd2时，判断距离差值Δd3是否小于预设值，若是，则进入步骤S421，若否，则进入步骤S419。

步骤S419：进一步增大设定第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器以及第四单轴磁传感器的磁感应强度，并获得对应的距离差值Δdn。

其中，n为增大磁感应强度的次数，n≥2

步骤S420：判断距离差值Δdn是否满足Δdn＜Δd(n-1)且Δdn＞Δd(n+1)，若是，则进入步骤S421，若否，则进入步骤S419。

步骤S421：根据距离差值对应的磁感应强度获得长直导线的电流值。

需要说明的是，步骤S421中的距离差值分别可以是满足步骤S413、S418以及S420的判定条件的距离差值，该距离差值对应的磁感应强度被认定为最接近长直导线在单轴磁传感器的位置产生的磁感应强度，因此作为计算长直导线的电流的磁感应强度。

另外，本发明中是以单轴磁传感器测量值过小为例进行说明的，对于单轴磁传感器测量值过大的情况，应当逐渐减小磁感应强度进行循环运算，通过多次的迭代运算，即可消除外界磁场对长直导线电流的测量产生的影响，其具体操作过程和增大磁感应强度的运算方式相同，在此不再赘述。

基于上述实施例，本发明中还提供验证本发明技术方案的实施例。具体地，可以参考图5，图5为本发明另一实施例提供的单轴磁传感器和长直导线的相对位置示意图，图5中将被测的长直导线中通入电流100A，4个单轴磁传感器等间隔放置按照图2所示的方式设置，间隔为3mm，图中d₁＝10mm、d₂＝8mm、d₃＝6.7823mm、d₄＝6.7823mm。

在matlab中仿真得到4个传感器感应到的磁场大小分别为B₁＝13.228756Gs、B₂＝20.669932Gs、B₃＝28.758166G^s，B₄＝28.758166G^s，假设4个传感器受到大小相等方向相同的干扰，干扰磁场在4个单轴磁传感器的敏感方向上的大小为B₀＝-1.4551632Gs，则实际上4个单轴磁传感器所在位置的磁场分别为B₁＝14.551632Gs、B₂＝21.992808Gs、B₃＝30.081042Gs，B₄＝30.081042Gs。

预设ΔB＝-0.01Gs，则根据求解步骤，迭代结果如下表1所示：

表1：

表1中Δd为距离差值Δd＝|d₁₁-d₁₂|+|d₂₁-d₂₂|，I₁和I₂分别为采用上述公式(1)和公式(2)计算公式计算获得的电流值。根据表1中的数据可获得如图6所示的测得的长直导线的电流值与距离差值Δd的关系。当迭代次数n＝133时，达到最小值为0.001735mm，因此取电流测量值误差为0.0301％或0.0166％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

Claims (10)

1.一种长直导线电流的测量方法，其特征在于，包括：

预先将多个单轴磁传感器设置在待测的长直导线周围预设距离范围内，其中，各个所述单轴磁传感器位于同一直线上，各个所述单轴磁传感器的敏感方向和所述单轴磁传感器所在直线平行，且所述单轴磁传感器所在直线和所述长直导线不在同一平面内；

获得各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度以及任意两个所述单轴传感器之间的相对距离；

根据所述磁感应强度以及相对距离，获得各个单轴磁传感器第一距离和第二距离；其中，所述第一距离为基于第一组单轴磁场传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第二距离为基于第二组单轴磁传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器均为包括三个单轴磁传感器；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器包括的单轴磁传感器不完全相同，且均包括所述第一距离和所述第二距离对应地所述单轴磁传感器；

根据所述单轴磁传感器的所述第一距离和所述第二距离的差值，对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一距离和所述第二距离的差值小于预设值；

根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值；

其中，各个所述单轴磁传感器的数量不少于4个。

2.如权利要求1所述的长直导线电流的测量方法，其特征在于，所述根据所述磁感应强度以及相对距离，获得各个单轴磁传感器第一距离和第二距离包括：

根据第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第一距离；

根据所述第一单轴磁传感器、所述第二单轴磁传感器、第四单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第二距离。

3.如权利要求2所述的长直导线电流的测量方法，其特征在于，所述根据所述单轴磁传感器的所述第一距离和所述第二距离的差值，对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一距离和所述第二距离的差值小于预设值包括：

获得所述第一单轴磁传感器的第一距离和第二距离的差值的第一绝对值；

获得所述第二单轴磁传感器的第一距离和第二距离的差值的第二绝对值；

判断所述第一绝对值和所述第二绝对值之和是否大于所述预设值，若是，则对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一绝对值和所述第二绝对值之和小于预设差值。

4.如权利要求1所述的长直导线电流的测量方法，其特征在于，所述对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整包括：

将各个单轴磁传感器均增大预设磁感应强度；

根据增大后的各个单轴磁传感器磁感应强度以及相对距离获得增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离；

判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于未增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值；

若是，则判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作。

5.如权利要求4所述的长直导线电流的测量方法，其特征在于，所述判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于未增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离差值包括：

当增大的磁感应强度对应的差值大于未增大的磁感应强度对应的差值时，则将各个所述单轴磁传感器磁感应强度均减小预设磁感应强度，并获得减小的磁感应强度对应的第一距离和第二距离；

判断减小的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作。

6.如权利要求4所述的长直导线电流的测量方法，其特征在于，所述判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值包括：

当所述增大的磁感应强度对应的差值大于所述预设值时，则进一步增大各个所述单轴磁传感器的磁感应强度，并获得进一步增大的磁感应强度的第一距离和第二距离的差值Δdn；

判断所述差值Δdn是否满足Δdn＜Δd(n-1)且Δdn＞Δd(n+1)，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作；

其中，n为增大磁感应强度的次数，n≥2。

7.一种长直导线电流的测量装置，其特征在于，包括：

数据测量模块，用于获得各个单轴磁传感器测得的磁感应强度以及任意两个所述单轴传感器之间的相对距离；其中，多个所述单轴磁传感器预先位于同一直线地设置在待测的长直导线周围预设距离范围内，各个所述单轴磁传感器的敏感方向和所述单轴磁传感器所在直线平行，且所述单轴磁传感器所在直线和所述长直导线不在同一平面内；

距离运算模块，用于根据所述磁感应强度以及相对距离，获得各个单轴磁传感器第一距离和第二距离；其中，所述第一距离为基于第一组单轴磁场传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第二距离为基于第二组单轴磁传感器中的磁感应强度以及相对距离获得的所述单轴磁传感器和所述长直导线之间距离；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器均为包括三个单轴磁传感器；所述第一组单轴磁传感器和所述第二组单轴磁传感器包括的单轴磁传感器不完全相同，且均包括所述第一距离和所述第二距离对应地所述单轴磁传感器；

磁场调整模块，用于根据所述单轴磁传感器的所述第一距离和所述第二距离的差值，对各个所述单轴磁传感器测得的磁感应强度进行调整，直到所述第一距离和所述第二距离的差值小于预设值；

电流运算模块，用于根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值；其中，各个所述单轴磁传感器的数量不少于4个。

8.如权利要求7所述的长直导线电流的测量装置，其特征在于，所述距离运算模块具体用于，根据第一单轴磁传感器、第二单轴磁传感器、第三单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第一距离；

根据所述第一单轴磁传感器、所述第二单轴磁传感器、第四单轴磁传感器的磁感应强度以及两两之间的相对距离，分别获得所述第一单轴磁传感器和所述第二单轴磁传感器的第二距离。

9.如权利要求7所述的长直导线电流的测量装置，其特征在于，所述磁场调整模块具体包括：

数据运算单元，将各个单轴磁传感器均增大预设磁感应强度；根据增大后的各个单轴磁传感器磁感应强度以及相对距离获得增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离；

数据判断单元，判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于未增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离差值；若是，则判断增大的磁感应强度对应的第一距离和第二距离的差值是否小于所述预设值，若是，则执行根据调整后的磁感应强度以及所述相对距离获得所述长直导线中的电流值的操作。

10.一种长直导线电流的测量系统，其特征在于，包括：多个单轴磁传感器，用于将多个单轴磁传感器位于同一直线地设置在待测的长直导线周围预设距离范围内并分别检测所在位置点的磁感应强度，其中，各个所述单轴磁传感器的敏感方向和所述单轴磁传感器所在直线平行，且所述单轴磁传感器所在直线和所述长直导线不在同一平面内；

和所述单轴磁传感器相连接的处理器，用于根据所述单轴磁传感器检测的磁感应强度执行如权利要求1至6任一项所述的长直导线电流的测量方法的操作步骤。