CN109991473B

CN109991473B - 导线电流相量的测量方法、测量装置及同步相量测量装置

Info

Publication number: CN109991473B
Application number: CN201910313899.5A
Authority: CN
Inventors: 徐全; 于力; 袁智勇; 李鹏; 雷金勇; 田兵
Original assignee: CSG Electric Power Research Institute; China Southern Power Grid Co Ltd
Current assignee: CSG Electric Power Research Institute; China Southern Power Grid Co Ltd
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2039-04-18
Also published as: CN109991473A

Abstract

本发明公开了一种导线电流相量的测量方法、测量装置及同步相量测量装置，利用一个两轴磁传感器和单轴磁传感器获取待测导线的电流信号，单轴磁传感器的磁敏感方向与两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致，获取待测导线在两个磁传感器的磁场强度和两个磁传感器间的相对距离，根据各磁场强度和相对距离确定磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数，而后对磁场强度的信号进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量，最后依据磁场强度信号的同步相量以及变比系数计算待测导线的电流信号的同步相量。用磁传感器获取电流信号无需铁芯，不仅减小了装置体积、降低了装置成本，还消除了因铁芯限制造成的无法测量过小或过大的电流的问题，扩大了电流测量范围。

Description

导线电流相量的测量方法、测量装置及同步相量测量装置

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，特别是涉及一种导线电流相量的测量方法、测量装置及同步相量测量装置。

背景技术

同步相量测量装置(Phasor Mearsurement Unit，PMU)是利用全球定位系统(GPS)秒脉冲作为同步时钟构成的相量测量单元。可用于电力系统的动态监测、系统保护和系统分析和预测等领域，是保障电网安全运行的重要设备。由于同步相量测量装置相对于传统保护测控装置、配电自动化终端(Distribution Terminal Unit，DTU)、馈线终端(FeederTerminal Unit，FTU)和故障指示器等，有更好地快速性、准确性、可靠性和扩展性，所以已在电力系统多个领域显示出其优越性。

但随着电力系统的拓展，对电流信号的采集范围逐渐加大，而现有的同步相量测量装置用于获取电流信号的部件为电流互感器，因其内含铁芯，为了防止铁芯饱和，无法同时做到小电流时的高精度和大电流时不饱和，造成对电流信号的采集范围有限，进而也限制了测量电流相量的范围，不利于同步相量测量装置的拓展使用。

因此，如何扩大同步相量测量装置的电流相量测量范围，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种导线电流相量的测量方法、测量装置及同步相量测量装置，用于扩大同步相量测量装置的电流相量测量范围。

为解决上述技术问题，本发明提供一种导线电流相量的测量方法，包括：

分别获取待测导线在两个磁传感器的磁敏感方向上产生的磁场强度和两个所述磁传感器之间的相对距离；

根据各所述磁场强度和所述相对距离确定所述磁场强度与所述待测导线的电流之间的变比系数；

对所述磁场强度的信号进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量；

依据所述磁场强度信号的同步相量以及所述变比系数计算所述待测导线的电流信号的同步相量；

其中，一个所述磁传感器为两轴磁传感器，另一个所述磁传感器为单轴磁传感器，所述单轴磁传感器的磁敏感方向与所述两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致。

可选的，所述根据各所述磁场强度和所述相对距离确定所述磁场强度与所述待测导线的电流之间的变比系数，具体为：

基于比奥-萨法尔定律和空间几何定律，根据各所述磁场强度和所述相对距离确定所述变比系数。

可选的，所述变比系数具体由以下公式表示：

其中，所述i为所述待测导线的电流，所述b_1x为所述两轴磁传感器在x轴方向测得的磁场强度，所述b₂为所述单轴磁传感器在所述x轴方向测得的磁场强度，所述μ₀为真空磁导率，所述d₀为所述相对距离；所述α₁为直线A₁A₂与平面A₁A₃O之间的夹角，所述点A₁为所述两轴磁传感器的位置点，点A₂为过所述点A₁的所述待测导线的垂线与所述待测导线的交点，点A₃为过所述点A₂并垂直于经过直线A₁B₁且平行于直线A₂B₂的第一平面的垂线与所述第一平面的交点，点B₁为所述单轴磁传感器的位置点，点B₂为过所述点B₁的所述待测导线的垂线与所述待测导线的交点，点B₃为过所述点B₂并垂直于所述第一平面的垂线与所述第一平面的交点，点O为直线A₃B₃与所述直线A₁A₂的交点。

可选的，所述对所述磁场强度的信号进行同步采样，得到所述磁场强度的信号的同步相量，具体包括：

依据GPS绝对时标对所述磁场强度信号进行同步采样，得到初始磁场强度幅值和初始磁场强度相角；

对所述采样数据中的第一数据窗中的数据和第二数据窗中的数据进行离散傅立叶变换得到幅值偏差、相角偏差和频率偏差；

根据所述幅值偏差对所述初始磁场强度幅值进行修正得到修正后的磁场强度幅值；

根据所述相角偏差对所述初始磁场强度相角进行修正得到修正后的磁场强度相角；

根据所述频率偏差对额定频率进行修正得到修正后的磁场强度频率；

其中，所述第一数据窗和所述第二数据窗中的数据点数量相同，且所述第一数据窗和所述第二数据窗之间间隔多个数据点。

可选的，所述接收两个所述磁传感器之间的相对距离，具体为：

接收距离传感器测量的所述相对距离。

可选的，两个所述磁传感器均具体为磁电阻电流传感器。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种导线电流相量的测量装置，包括：

获取单元，用于分别获取待测导线在两个磁传感器的磁敏感方向上产生的磁场强度和两个所述磁传感器之间的相对距离；

第一计算单元，用于根据各所述磁场强度和所述相对距离确定各所述磁场强度与所述待测导线的电流之间的变比系数；

采样单元，用于对所述磁场强度的信号进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量；

第二计算单元，用于依据磁场强度信号的同步相量以及所述变比系数计算所述待测导线的电流信号的同步相量；

为解决上述技术问题，本发明还提供一种同步相量测量装置，包括两个磁传感器，与各所述磁传感器连接的处理模块，与所述处理模块连接的通信模块以及与所述处理模块连接的授时模块；

其中，一个所述磁传感器为两轴磁传感器，另一个所述磁传感器为单轴磁传感器，所述单轴磁传感器的磁敏感方向与所述两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致：

所述处理模块用于执行上述任意一项所述的长直导线的电流相量测量方法。

可选的，还包括与两个所述磁传感器、所述处理模块、所述通信模块和所述授时模块连接的取电模块。

可选的，所述取电模块具体包括光伏取电子模块和/或CT取电子模块和/或空间取电子模块。

本发明所提供的导线电流相量的测量方法，利用两个磁传感器获取待测导线的电流信号，一个为两轴磁传感器，另一个为单轴磁传感器，且单轴磁传感器的磁敏感方向与两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致，放置好磁传感器后，分别获取待测导线在两个磁传感器的磁敏感方向上产生的磁场强度和两个磁传感器之间的相对距离，根据各磁场强度和相对距离确定磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数，而后对磁场强度的信号进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量，最后依据磁场强度信号的同步相量以及变比系数计算待测导线的电流信号的同步相量。用磁传感器代替电流互感器来获取电流信号，无需铁芯，不仅减小了装置体积、降低了装置成本，且消除了因铁芯限制造成的无法测量过小或过大的电流的问题，因此扩大了同步相量测量装置的电流相量测量范围，且磁传感器无需接入电路测量，也进一步提高了测量电流的精度。本发明还提供了一种导线电流相量的测量装置及同步相量测量装置，具有上述有益效果，在此不再赘述。

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为本发明实施例提供的一种导线电流相量的测量方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种磁传感器与待测导线的位置关系示意图；

图3为本发明实施例提供的一种图1中步骤S103的具体实施方式的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种导线电流相量的测量装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种同步相量测量装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种导线电流相量的测量方法、测量装置及同步相量测量装置，用于扩大同步相量测量装置的电流相量测量范围。

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。

图1为本发明实施例提供的一种导线电流相量的测量方法的流程图。

如图1所示，该导线电流相量的测量方法包括：

S101：分别获取待测导线在两个磁传感器的磁敏感方向上产生的磁场强度和两个磁传感器之间的相对距离。

其中，一个磁传感器为两轴磁传感器，另一个磁传感器为单轴磁传感器，单轴磁传感器的磁敏感方向与两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致。

在具体实施中，依据测量场合选择磁传感器的类型，如应用于同步相量测量装置上，两个磁传感器优选采用磁电阻电流传感器。

需要说明的是，单轴磁传感器的磁敏感方向与两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致是本发明实施例实现的必要条件，在此基础上，可以将两个磁传感器固定于一个测试板卡上以便于携带与测量，此时无需多次测量两个磁传感器之间的相对距离，只需在出厂时记录该相对距离即可。此外，两个磁传感器的位置也可以不固定，如预先准备一个设有一维滑轨、滑轨上设置两可沿滑轨滑动的用于固定磁传感器的卡槽，在测试之前根据需要选择磁传感器的型号和位置，卡槽上可以设置刻度用于读取两个磁传感器之间的相对距离，或采用距离传感器测量相对距离。可以理解的是，除了上述方式，如何安装磁传感器以及如何获取两个磁传感器之间的相对距离，还有多种方式，均属于本发明实施例的保护范围。

S102：根据各磁场强度和相对距离确定两轴磁传感器的磁场强度和单轴磁传感器的磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数。

可以理解的是，待测导体中存在电流时会在待测导体周围产生磁场，而利用磁传感器测的待测导体周围的磁场强度后，即可通过计算得到待测导体中的电流大小。

步骤S102的一种较好的实现方式为，基于比奥-萨法尔定律和空间几何定律，根据各磁场强度和相对距离确定变比系数。根据两个磁传感器测得的磁场强度以及两个磁传感器之间的相对距离，可以列出多个磁场强度与待测导线的电流之间的关系式，联系各关系式解方程组，消去未知的用于表示磁传感器与待测导线之间的位置关系的参数，即可得到待测导线的电流。为了进行待测导线中的电流相量，这里得到磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数即可。

根据测量需要或随机选择，该变比系数可以为一个或多个固定的数值，也可以为一个或一组关系式。

S103：对磁场强度的信号进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量。

S104：依据磁场强度信号的同步相量以及变比系数计算待测导线的电流信号的同步相量。

在确定磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数之后，先对磁传感器采集的磁场强度进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量。而后依据磁场强度信号的同步相量和变比系数，即可得到待测导线的电流信号的同步相量。

本发明实施例提供的导线电流相量的测量方法，利用两个磁传感器获取待测导线的电流信号，一个为两轴磁传感器，另一个为单轴磁传感器，且单轴磁传感器的磁敏感方向与两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致，放置好磁传感器后，分别获取待测导线在两个磁传感器的磁敏感方向上产生的磁场强度和两个磁传感器之间的相对距离，根据各磁场强度和相对距离确定磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数，而后对磁场强度的信号进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量，最后依据磁场强度信号的同步相量以及变比系数计算待测导线的电流信号的同步相量。用磁传感器代替电流互感器来获取电流信号，无需铁芯，不仅减小了装置体积、降低了装置成本，且消除了因铁芯限制造成的无法测量过小或过大的电流的问题，因此扩大了同步相量测量装置的电流相量测量范围，且磁传感器无需接入电路测量，也进一步提高了测量电流的精度。

图2为本发明实施例提供的一种磁传感器与待测导线的位置关系示意图。

为便于实施，本发明实施例在上述实施例的基础上提供一种确定变比系数的具体实施方式。如图2所示，设两轴磁传感器的位置点为A₁，单轴磁传感器的位置点为B₁，两轴磁传感器测得的x轴磁场强度为b_1x，两轴磁传感器测得的x轴磁场强度为b_1y，单磁传感器测得的x轴磁场强度为b₂；

过点A₁作一垂线段A₁A₂垂直于待测导线，交点为A₂，设A₁A₂的距离|A₁A₂|＝d₁；

过点B₁作一垂线段B₁B₂垂直于待测导线，交点为B₂，设B₁B₂的距离|B₁B₂|＝d₂；

过点A₂作垂线段A₂A₃，使垂线段垂直于经过直线A₁B₁且平行于直线A₂B₂的第一平面；

过点B₂作垂线段B₂B₃，使垂线段同样垂直于经过直线A₁B₁且平行于直线A₂B₂的第一平面；

设直线A₃B₃与直线A₁B₁的交点为ο，则平面A₁A₃O平行于直线A₂B₂；

设直线A₁A₂与平面A₁A₃O的夹角为α₁，即∠A₂A₁A₃＝α₁；

设直线B₁B₂与平面B₁B₃O的夹角为α₂，即∠B₂B₁B₃＝α₂；

设直线A₃A₁与直线A₁B₁的夹角为β，即∠A₃A₁o＝β。

基于比奥-萨法尔定律和空间几何定律，可以列出两轴磁传感器的磁场强度和单轴磁传感器的磁场强度与待测导线的电流i之间的关系式(1)至(3)：

则β为磁场方向

与平面xoy的夹角，α₁为磁场在两轴磁传感器A₁处与y轴的夹角。

设待测导线的电流i与磁场

和

的比例分别为k₁和k₂，即

则

联立公式(1)和(2)可得

而b_1x、b_1y为两轴磁传感器测得的在x轴和y轴方向的磁场强度，为已知量，故可以求得α₁。

联立公式(5)和(6)可得

而由公式(5)可得

联立公式(6)、(7)、(8)可得

由图2中点A₂到点A₃的距离以及点B₂到点B₃的距离均为直线A₂B₂到平面A₁A₃O的距离，可得|A₂A₃|＝|B₂B₃|，即

d₁sinα₁＝d₂sinα₂ (10)

联立公式(9)和(10)，可得

由公式(11)可得

将公式(12)代入公式(9)可得

而图2中A₁B₁的距离为

联立公式(8)、(9)、(12)可得

由公式(15)求得

从而得到电流i与磁场强度b_1x和b₂之间的关系式为

而b_1x和b₂均为已知量，所以可以进一步消去b_1x或消去b₂。

本发明实施例基于比奥-萨法尔定律和空间几何定律，列出了两轴磁传感器的磁场强度和单轴磁传感器的磁场强度与待测导线的电流之间的关系式，并给出了一种推导方法以消去各未知量以及待测量，得到一个用于表示磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数的关系式，便于实施。

图3为本发明实施例提供的一种图1中步骤S103的具体实施方式的流程图。

在上述实施例的基础上，本实施例给出了一种图1中导线电流相量的测量方法的步骤S103的具体实施方式，包括：

S301：依据GPS绝对时标对磁场强度信号进行同步采样，得到初始磁场强度幅值和初始磁场强度相角；

S302：对采样数据中的第一数据窗中的数据和第二数据窗中的数据进行离散傅立叶变换得到幅值偏差、相角偏差和频率偏差；

S303：根据幅值偏差对初始磁场强度幅值进行修正得到修正后的磁场强度幅值；

S304：根据相角偏差对初始磁场强度相角进行修正得到修正后的磁场强度相角；

S305：根据频率偏差对额定频率进行修正得到修正后的磁场强度频率；

其中，第一数据窗和第二数据窗中的数据点数量相同，且第一数据窗和第二数据窗之间间隔多个数据点。

在具体实施中，以上述实施例中提供的公式(17)为例，在采集到瞬时的磁场强度信号时，b_1x和b₂均为已知量，可以消去b₂，则仅对两轴磁传感器在x轴方向的磁场强度b_1x的信号进行采样即可。

假设计算周期内幅值a恒定，频率偏差恒定，令a(t)＝a，θ(t)＝θ₀+θ₁t，得到相角为1阶泰勒模型

以采样周期T_s进行等间隔采样，令

其中，N为每周波采样点数，f₀为电流额定频率(50Hz)，得到离散化信号模型

对x(n)进行傅立叶变换，得到

公式(20)可以变换为

将公式(21)进一步改写为

因此对相邻为l个点的第一数据窗和第二数据窗中的数据作离散傅立叶变换(DFT)，可以得到

公式(22)中，符号A为

符号B为

符号C为

则式

可以化简为

将公式(24)、(27)代入公式(22)可得

由公式(28)可以得到修正后的磁场强度幅值a为

修正后的磁场强度相角θ₀为

对第一数据窗来说，结合公式(25)、(26)、(30)可以将公式(30)转化为

对相隔l个点的第二数据窗进行同样的非递归离散傅立叶变换计算，且假设幅值和频率偏差均未改变，参考公式(31)可以得到

联立公式(31)、(32)、(33)可得

将计算得到的θ₀和θ₁代入公式(29)求得修正后的磁场强度幅值a，将计算得到的θ₁代入公式(31)求得修正后的磁场强度相角θ₀，而修正后的磁场强度频率f为

得到修正后的磁场强度幅值a、修正后的磁场强度相角θ₀、修正后的磁场强度频率f后，结合公式(17)，即可得到待测导线的电流相量(包括电流幅值k₁a、电流相角θ₀和电流频率f)。

上述实施例的具体计算方式中消去了两轴磁传感器在y轴的磁场强度b_1y和单轴磁传感器的磁场强度b₂，故仅对两轴磁传感器在x轴的磁场强度b_1x进行采样即可，最后得到的电流幅值在修正后的磁场强度幅值a的基础上乘b_1x与待测导线的电流i的比例系数k₁计算得出。除此以外，还可以通过公式转换仅保留b_1y或仅保留b₂，具体计算过程可以参考上述计算过程，在此不再赘述。

上文详述了导线电流相量的测量方法对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了与上述方法对应的导线电流相量的测量装置。

图4为本发明实施例提供的一种导线电流相量的测量装置的结构示意图。

如图4所示，该导线电流相量的测量装置包括：

获取单元401，用于分别获取待测导线在两个磁传感器的磁敏感方向上产生的磁场强度和两个磁传感器之间的相对距离；

第一计算单元402，用于根据各磁场强度和相对距离确定各磁场强度与待测导线的电流之间的变比系数；

采样单元403，用于对磁场强度的信号进行同步采样，得到磁场强度信号的同步相量；

第二计算单元404，用于依据磁场强度信号的同步相量以及变比系数计算待测导线的电流信号的同步相量；

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

上文详述了导线电流相量的测量方法及测量装置对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了与上述方法对应的同步相量测量装置。

如图5所示，该同步相量测量装置包括：两个磁传感器，与各磁传感器连接的处理模块503，与处理模块503连接的通信模块504以及与处理模块503连接的授时模块505；

其中，一个磁传感器为两轴磁传感器501，另一个磁传感器为单轴磁传感器502，单轴磁传感器502的磁敏感方向与两轴磁传感器501的一个磁敏感方向一致：

处理模块503用于执行上述任意一项实施例所述的长直导线的电流相量测量方法。

在具体实施中，两轴磁传感器501和单轴磁传感器502均可以采用磁电阻电流传感器，以芯片的形式以便与处理模块503集成。

处理模块503采用基于单CPU的硬件架构实现电流测量及同步相量测量装置的所有功能，功耗低体积小；进一步的，CPU选取多核架构，在一个高性能核上进行AD采样、电流与磁场关系分析、同步相量计算、测控保护等实时性要求高的任务，而在另一核进行同步相量数据通信处理等对实时性要求相对较低的处理。

通信模块504可以包括无线通信子模块、光纤通信子模块和遥控接收子模块，还可以内嵌支持网络层和应用层加密的安全加密芯片，从而支持遥控功能、信息加密功能以及行波故障定位功能，实现高精度定位。

授时模块505可以包括GPS接收子模块和高精度晶振子模块，用于为同步采样提供授时信号。

进一步的，本发明实施例提供的同步相量测量装置还可以包括分别与两个磁传感器、处理模块503、通信模块504和授时模块505连接的取电模块506，用于给两个磁传感器、处理模块503、通信模块504和授时模块505供电，从而无需购置电源，在使用过程中也无需外接电源，极大方便了使用。

在具体实施中，取电模块506可以采用光伏取电子模块、CT取电子模块和空间取电子模块中的至少一种，或其他类型的取电模块。

本发明实施例提供的同步相量测量装置，采用一个两轴磁传感器和一个单轴磁传感器获取电流信号，相比于现有技术，支持带电安装，无需停电、无需外接电流互感器也无需高压导线电气连接。由于省去了电流互感器，则省去了铁芯，因此可以做到小电流时的高精度和大电流时不饱和，且降低了成本。本发明实施例提供的同步相量测量装置不仅可以应用于主网，还可以应用于配电网中，不仅可以应用于广域监测方面，还可以应用于广域控制，广域保护、故障定位等领域，具有较强的扩展性，利于推广使用。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法及装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，功能调用装置，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明所提供的一种导线电流相量的测量方法、测量装置及同步相量测量装置进行了详细介绍。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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，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、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、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。

Claims

1.一种导线电流相量的测量方法，其特征在于，包括：

基于比奥-萨法尔定律和空间几何定律，根据各所述磁场强度和所述相对距离确定所述磁场强度与所述待测导线的电流之间的变比系数；

其中，一个所述磁传感器为两轴磁传感器，另一个所述磁传感器为单轴磁传感器，所述单轴磁传感器的磁敏感方向与所述两轴磁传感器的一个磁敏感方向一致；

所述变比系数具体由以下公式表示：

相应的，所述待测导线的电流与所述磁场强度之间的关系式为：

其中，所述k₁为所述变比系数，所述i为所述待测导线的电流，所述b_1x为所述两轴磁传感器在x轴方向测得的磁场强度，所述b₂为所述单轴磁传感器在所述x轴方向测得的磁场强度，所述μ₀为真空磁导率，所述d₀为所述相对距离；所述α₁为直线A₁A₂与平面A₁A₃O之间的夹角，所述点A₁为所述两轴磁传感器的位置点，点A₂为过所述点A₁的所述待测导线的垂线与所述待测导线的交点，点A₃为过所述点A₂并垂直于经过直线A₁B₁且平行于直线A₂B₂的第一平面的垂线与所述第一平面的交点，点B₁为所述单轴磁传感器的位置点，点B₂为过所述点B₁的所述待测导线的垂线与所述待测导线的交点，点B₃为过所述点B₂并垂直于所述第一平面的垂线与所述第一平面的交点，点O为直线A₃B₃与所述直线A₁B₁的交点。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述对所述磁场强度的信号进行同步采样，得到所述磁场强度的信号的同步相量，具体包括：

对采样数据中的第一数据窗中的数据和第二数据窗中的数据进行离散傅立叶变换得到幅值偏差、相角偏差和频率偏差；

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获取两个所述磁传感器之间的相对距离，具体为：

接收距离传感器测量的所述相对距离。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的测量方法，其特征在于，两个所述磁传感器均具体为磁电阻电流传感器。

5.一种导线电流相量的测量装置，其特征在于，包括：

第一计算单元，用于基于比奥-萨法尔定律和空间几何定律，根据各所述磁场强度和所述相对距离确定各所述磁场强度与所述待测导线的电流之间的变比系数；

所述变比系数具体由以下公式表示：

6.一种同步相量测量装置，其特征在于，包括两个磁传感器，与各所述磁传感器连接的处理模块，与所述处理模块连接的通信模块以及与所述处理模块连接的授时模块；

所述处理模块用于执行权利要求1至4任意一项所述的导线电流相量的测量方法。

7.根据权利要求6所述的同步相量测量装置，其特征在于，还包括与两个所述磁传感器、所述处理模块、所述通信模块和所述授时模块连接的取电模块。

8.根据权利要求7所述的同步相量测量装置，其特征在于，所述取电模块具体包括光伏取电子模块和/或CT取电子模块和/或空间取电子模块。