CN109521375A - 一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法、装置，其中，该方法包括：接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内；获取各单轴磁传感芯片的相对位置；根据各单轴磁传感芯片的相对位置、及各单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值。本申请公开的上述技术方案，可以利用各单轴磁传感芯片实现非闭环测量，因此，则可以降低电流测量的繁琐程度，并且几乎可以测量处于任何场景下的待测电缆的电流值，因此可以使电流测量不受待测电缆安装场景的限制。

Description

一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法、装置

技术领域

本发明涉及电力测量技术领域，更具体地说，涉及一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法、装置。

背景技术

在电力系统的运行过程中，为了便于及时了解电力系统的运行情况，则需要对电力系统的电流等运行参数进行测量。

目前，对于待测电缆电流的测量，常需要通过芯片或者磁芯在待测电缆上构成闭环形式以测量待测电缆所产生的磁场强度，然后经过计算得到待测电缆的电流值，即需要环绕待测电缆形成闭环结构来对待测电缆进行测量。但是，这种闭环测量方法实现起来比较繁琐，并且这种测量方法只能对完全独立的待测电缆进行测量，而无法对一部分与其他设备相接触或者完全处于封闭空间内的非独立的待测电缆进行测量，从而限制了闭环测量方法的测量适用场景。

综上所述，如何实现非闭环测量，以降低电流测量的繁琐程度，并使电流测量不受待测电缆安装场景的限制，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法、装置，以实现非闭环测量，从而降低电流测量的繁琐程度，并使电流测量不受待测电缆安装场景的限制。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，包括：

接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各所述单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内；

获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置；

根据各所述单轴磁传感芯片的相对位置、及各所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值。

优选的，在获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置之后，还包括：

从各所述单轴磁传感芯片中至少选定一个等腰三角形阵列，所述等腰三角形阵列由三个所述单轴磁传感芯片构成；

根据各所述单轴磁传感芯片的相对位置、及各所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值，包括：

根据所述等腰三角形阵列的腰长、及所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值：

其中， I为所述待测电缆的电流值，A、B、C分别代表三个所述单轴磁传感芯片的所在位置，l为线段AB和线段BC的长度，B_A、B_B、B_C分别为三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，μ₀为真空磁导率。

优选的，根据所述等腰三角形阵列的腰长、及所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值，包括：

当选出多个所述等腰三角形阵列时，分别根据每个所述等腰三角形阵列的腰长、及每个所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值；

将根据每个所述等腰三角形阵列计算得到的所述待测电缆的电流值进行加权平均，得到所述待测电缆的平均电流值。

优选的，在根据每个所述等腰三角形阵列计算得到的所述待测电缆的电流值之后，还包括：

从所计算出的所述待测电缆的电流值中删除异常电流值。

一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置，包括：

接收模块，用于：接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各所述单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内；

获取模块，用于：获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置；

计算模块，用于：根据各所述单轴磁传感芯片的相对位置、及各所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值。

优选的，还包括：

选定模块，用于：在获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置之后，从各所述单轴磁传感芯片中至少选定一个等腰三角形阵列，所述等腰三角形阵列由三个所述单轴磁传感芯片构成；

所述计算模块包括：

计算单元，用于：根据所述等腰三角形阵列的腰长、及所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值：

其中， I为所述待测电缆的电流值，l为线段AB和线段BC的长度，A、B、C分别代表三个所述单轴磁传感芯片的所在位置，B_A、B_B、B_C分别为三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度。

本发明提供了一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法、装置，其中，该方法包括：接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内；获取各单轴磁传感芯片的相对位置；根据各单轴磁传感芯片的相对位置、及各单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值。

本申请公开的上述技术方案，将各单轴磁传感芯片部署在同一平面内或者相互平行的平面内，接收各磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，并获取各单轴磁传感芯片的相对位置，然后，根据各单轴磁传感芯片的相对位置、以及测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值，使得各单轴磁传感芯片不必围绕待测电缆形成闭环结构而测量磁场强度并计算待测电缆的电流值，即可以利用各单轴磁传感芯片实现非闭环测量，因此，则可以降低电流测量的繁琐程度，并且几乎可以测量处于任何场景下的待测电缆的电流值，因此则可以使电流测量不受待测电缆安装场景的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的三个单轴磁传感芯片在同一平面内构成等腰直角三角形阵列的部署图；

图3为本发明实施例提供的待测电缆在等腰直角三角形阵列的三个顶点位置所产生的磁场强度示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法的流程图，可以包括：

S11：接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内。

需要说明的是，本发明实施例所提供的上述技术方案的执行主体可以为对应的本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置，并且该装置可以设置在处理器中。因此，本发明实施例提供的上述技术方案的执行主体也可以为上述处理器，本申请实施例中均以执行主体为处理器进行说明。

当需要测量某个待测电缆的电流值时，则将各单轴磁传感芯片部署在待测电缆附近的同一平面内或者部署在相互平行的平面内，即使得各单轴磁传感芯片的磁场敏感方向向量位于同一平面内或者位于相互平行的平面内。其中，单轴磁传感芯片即为可以测量一个方向上的磁场强度的芯片，磁场敏感方向即为单轴磁传感芯片可以测量的磁场方向。

利用各单轴磁传感芯片测量待测电缆在当前位置处所产生的磁场的磁场强度，其中，当前位置指的是单轴磁传感芯片所处的位置，即利用各单轴磁传感芯片测量待测电缆在单轴磁传感芯片所处位置处的磁场强度，也就是说，利用各单轴磁传感芯片测量待测电缆在不同位置处的磁场强度，然后，将测量得到的磁场强度发送给与之相连的处理器，使处理器可以获知各单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度。

S12；获取各单轴磁传感芯片的相对位置。

处理器获取各单轴磁传感芯片的相对位置，即获取各单轴磁传感芯片之间的距离关系、角度关系等。其中，处理器获取各单轴磁传感芯片的相对位置的具体方式可以为：处理器自身建立一个坐标系，然后，通过检测每个单轴磁传感芯片在坐标系中的位置坐标来获取各单轴磁传感芯片之间的相对位置；或者在部署各单轴磁传感芯片时，可以同时接收各单轴磁传感芯片之间的相对位置等，本申请对处理器获取各单轴磁传感芯片的相对位置的具体方式不做任何限定。

S13：根据各单轴磁传感芯片的相对位置、及各单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值。

在接收到各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处所产生的磁场的磁场强度，以及获取各单轴磁传感芯片的相对位置之后，则可以根据各单轴磁传感芯片的相对位置、及各单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，并结合毕奥-萨伐尔定律计算待测电缆的电流值。也就是说，利用处于不同位置处的单轴磁传感芯片测量得到待测电缆在当前位置处的磁场强度、以及各单轴磁传感芯片之间的相对位置即可计算出待测电缆的电流值，因此，则只需将单轴磁传感芯片部署在与待测电缆相切的平面内，或者部署在与待测电缆相切的平面相平行的平面内，或者将各单轴磁传感芯片部署在半圆环面内、三分之一圆环面内等，而不必将单轴磁传感芯片围绕待测电缆一圈形成完整环状部署，即通过上述方式可以实现对待测电缆的非闭环测量。

本申请公开的上述技术方案，将各单轴磁传感芯片部署在同一平面内或者相互平行的平面内，接收各磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，并获取各单轴磁传感芯片的相对位置，然后，根据各单轴磁传感芯片的相对位置、以及测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值，使得各单轴磁传感芯片不必围绕待测电缆形成闭环结构而测量磁场强度并计算待测电缆的电流值，即可以利用各单轴磁传感芯片实现非闭环测量，因此，则可以降低电流测量的繁琐程度，并且几乎可以测量处于任何场景下的待测电缆的电流值，因此则可以使电流测量不受待测电缆安装场景的限制。

本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，在获取各单轴磁传感芯片的相对位置之后，还可以包括：

从各单轴磁传感芯片中至少选定一个等腰三角形阵列，等腰三角形阵列由三个单轴磁传感芯片构成；

根据各单轴磁传感芯片的相对位置、及各单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值，包括：

根据等腰三角形阵列的腰长、及等腰三角形阵列中三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值：

其中， I为待测电缆的电流值，A、B、C分别代表三个单轴磁传感芯片的所在位置，l为线段AB和线段BC的长度，B_A、B_B、B_C分别为三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，μ₀为真空磁导率。

在获取各单轴磁传感芯片的相对位置之后，则可以根据所获知的各单轴磁传感芯片的相对位置而从中至少选定一个等腰三角形阵列，该等腰三角形阵列由三个单轴磁传感芯片构成，且这三个单轴磁传感芯片所在点连线构成一个等腰三角形，由此可知，这三个单轴磁传感芯片的磁敏感方向向量在同一平面内，但不在同一直线上。

在选定等腰三角形阵列之后，则可以根据等腰三角形阵列的腰长、以及等腰三角形阵列中三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，并结合毕奥-萨伐尔定律计算出待测电缆的电流值具体为：

其中， I为所述待测电缆的电流值，A、B、C分别代表三个所述单轴磁传感芯片的所在位置，l为线段AB和线段BC的长度，B_A、B_B、B_C分别为三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，μ₀为真空磁导率，其值为4π×10^-7牛顿/安培²，或者为4π×10^-7特斯拉·米/安培，或者为4π×10^-7亨利/米。

需要说明的是，上述所提及的等腰三角形不仅可以包含没有直角的等腰三角形，也可以包含有直角的等腰三角形(即等腰直角三角形)。具体可以参见图2和图3，图2示出了本发明实施例提供的三个单轴磁传感芯片在同一平面内构成等腰直角三角形阵列的部署图，其中，这三个单轴磁传感芯片1部署在同一平面内，且构成腰长为l的等腰直角三角形，图3示出了本发明实施例提供的待测电缆在等腰直角三角形阵列的三个顶点位置所产生的磁场强度示意图，其中，待测电缆为经过O点垂直于纸面且载流为I的长直导线，A、B、C分别代表一个单轴磁传感芯片的所在位置，线段AB和线段BC相互垂直，且长度均为l，B_A、B_B、B_C分别代表三个单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在A、B、C位置处所产生的磁场强度，且B_A、B_B、B_C的方向沿图中箭头所指的方向，α代表线段AB与线段AO之间的夹角值、β代表线段AB与线段BO之间的夹角值、γ代表线段BC与线段CO之间的夹角值，最终计算得到流经待测电缆的电流值为：

通过选定等腰三角形阵列，并根据等腰三角形阵列的腰长、及等腰三角形阵列中三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度计算待测电缆的电流值，可以实现对待测电缆的非闭环测量，从而则使得电流测量可以不受待测电缆安装场景的限制。

本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，根据等腰三角形阵列的腰长、及等腰三角形阵列中三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值，可以包括：

当选出多个等腰三角形阵列时，分别根据每个等腰三角形阵列的腰长、及每个等腰三角形阵列中三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值；

将根据每个等腰三角形阵列计算得到的待测电缆的电流值进行加权平均，得到待测电缆的平均电流值。

当处理器可以从各单轴磁传感芯片中选出多个等腰三角形阵列时，为了提高计算的准确度，则分别根据每个等腰三角形阵列的腰长、及每个等腰三角形阵列中所包含的三个磁传感芯片测量得到的磁场强度计算待测电缆的电流值，即计算得到多个电流值。然后，可以将所计算出的这些电流值进行加权平均，以得到待测电缆的平均电流值，并将该平均电流值作为待测电缆的电流值。

本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，在根据每个等腰三角形阵列计算得到的待测电缆的电流值之后，还可以包括：

从所计算出的待测电缆的电流值中删除异常电流值。

在根据每个等腰三角形阵列计算出待测电缆的电流值之后，则可以从中删除所计算出的异常电流值，其中，异常电流值即为与所计算出的大多数电流值偏差较大的电流值。在删除异常电流值之后，则对剩余的电流值进行加权平均，以计算得到待测电缆的平均电流值，并将该平均电流值作为待测电缆的电流值。这种删除异常电流值之后计算平均电流值的方法可以降低计算误差，提高计算的准确度。

本发明实施例还提供了一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置，如图4所示，其示出了本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置的结构示意图，可以包括：

接收模块11，用于：接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内；

获取模块12，用于：获取各单轴磁传感芯片的相对位置；

计算模块13，用于：根据各单轴磁传感芯片的相对位置、及各单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值。

本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置，还可以包括：

选定模块，用于：在获取各单轴磁传感芯片的相对位置之后，从各单轴磁传感芯片中至少选定一个等腰三角形阵列，等腰三角形阵列由三个单轴磁传感芯片构成；

计算模块可以包括：

计算单元，用于：根据等腰三角形阵列的腰长、及等腰三角形阵列中三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算待测电缆的电流值：

其中， I为待测电缆的电流值，l为线段AB和线段BC的长度，A、B、C分别代表三个单轴磁传感芯片的所在位置，B_A、B_B、B_C分别为三个单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。

另外，需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，其特征在于，包括：

接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各所述单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内；

获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置；

根据各所述单轴磁传感芯片的相对位置、及各所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值。

2.根据权利要求1所述的基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，其特征在于，在获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置之后，还包括：

从各所述单轴磁传感芯片中至少选定一个等腰三角形阵列，所述等腰三角形阵列由三个所述单轴磁传感芯片构成；

根据各所述单轴磁传感芯片的相对位置、及各所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值，包括：

根据所述等腰三角形阵列的腰长、及所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值：

其中，

I为所述待测电缆的电流值，A、B、C分别代表三个所述单轴磁传感芯片的所在位置，l为线段AB和线段BC的长度，B_A、B_B、B_C分别为三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，μ₀为真空磁导率。

3.根据权利2所述的基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，其特征在于，根据所述等腰三角形阵列的腰长、及所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值，包括：

当选出多个所述等腰三角形阵列时，分别根据每个所述等腰三角形阵列的腰长、及每个所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值；

将根据每个所述等腰三角形阵列计算得到的所述待测电缆的电流值进行加权平均，得到所述待测电缆的平均电流值。

4.根据权利要求3所述的基于单轴磁传感芯片的电流测量方法，其特征在于，在根据每个所述等腰三角形阵列计算得到的所述待测电缆的电流值之后，还包括：

从所计算出的所述待测电缆的电流值中删除异常电流值。

5.一种基于单轴磁传感芯片的电流测量装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于：接收各单轴磁传感芯片测量得到的待测电缆在当前位置处的磁场强度，其中，各所述单轴磁传感芯片处于同一平面内或者相互平行的平面内；

获取模块，用于：获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置；

计算模块，用于：根据各所述单轴磁传感芯片的相对位置、及各所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值。

6.根据权利要求5所述的基于单轴磁传感芯片的电流测量装置，其特征在于，还包括：

选定模块，用于：在获取各所述单轴磁传感芯片的相对位置之后，从各所述单轴磁传感芯片中至少选定一个等腰三角形阵列，所述等腰三角形阵列由三个所述单轴磁传感芯片构成；

所述计算模块包括：

计算单元，用于：根据所述等腰三角形阵列的腰长、及所述等腰三角形阵列中三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度，计算所述待测电缆的电流值：

其中， I为所述待测电缆的电流值，l为线段AB和线段BC的长度，A、B、C分别代表三个所述单轴磁传感芯片的所在位置，B_A、B_B、B_C分别为三个所述单轴磁传感芯片测量得到的磁场强度。