CN110297202A - 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法 - Google Patents

基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110297202A
CN110297202A CN201910653538.5A CN201910653538A CN110297202A CN 110297202 A CN110297202 A CN 110297202A CN 201910653538 A CN201910653538 A CN 201910653538A CN 110297202 A CN110297202 A CN 110297202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
ampere
turns
current sensor
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910653538.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110297202B (zh
Inventor
段晚晴
古颖
刘晓银
戴汶清
吴海益
戴伟
周云英
王晓东
林翔
邬智江
林远仕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Institute Of Measurement Science (southern China National Metrology And Testing Center)
Original Assignee
Guangdong Institute Of Measurement Science (southern China National Metrology And Testing Center)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Institute Of Measurement Science (southern China National Metrology And Testing Center) filed Critical Guangdong Institute Of Measurement Science (southern China National Metrology And Testing Center)
Priority to CN201910653538.5A priority Critical patent/CN110297202B/zh
Publication of CN110297202A publication Critical patent/CN110297202A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110297202B publication Critical patent/CN110297202B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法，所述系统包括直流电流源、标准电流表、杜瓦、超导等安匝线圈、误差计算装置和待测的柔性电流传感器；杜瓦包括外侧杜瓦壁和内侧杜瓦壁，内侧杜瓦壁围绕成筒状结构，形成位于杜瓦中心的管形通道；超导等安匝线圈位于超导线圈容置空间内且绕制在内侧杜瓦壁上，超导等安匝线圈的一端通过标准电流表连接到直流电流源的正极，另一端连接到直流电流源的负极；柔性电流传感器的柔性线圈穿过所述管形通道，柔性电流传感器的输出端口连接数据误差计算装置。本发明采用超导等安匝线圈降低线圈的电阻、体积，从而降低对电流源的功率要求，并有利于对小尺寸柔性电流传感器进行检定。

Description

基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法
技术领域
本发明涉及电流传感器检定，特别是涉及基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法。
背景技术
现在，直流高压输电、电解铝、电力机车等耗能产业普遍使用大电流技术，电流最高可达600kA，这就导致了大电流测量设备出现并被广泛应用。对这些产业而言，大电流测量设备的准确性对产品质量控制、能耗等方面起着比较重要的作用，因此对其进行计量检定很有必要。检定大电流测量设备可以直接使用标准大电流源，但标准大电流源的建设及维护成本过高、工作面积较大，限制了大电流测量设备计量检定工作的开展，而通过较小的标准电流源和等安匝线圈对其进行计量检定是一个更为实用的方法。可是，等安匝线圈一般为铜制，体积较大，总电阻较高，对电源功率要求高，在实际应用中仍有不足。因此，研究如何实现减小等安匝线圈的体积，降低其电阻很有意义。
柔性直流电流传感器一般为霍尔传感器或光纤传感器，用于对直流大电流进行测量，对此种传感器进行计量检定就可以使用等安匝线圈。为克服等安匝线圈的上述不足，使用新材料制作等安匝线圈，方便对柔性直流电流传感器进行检定便是一个有益的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法，采用超导等安匝线圈降低线圈的电阻、体积，从而降低对电流源的功率要求，并有利于对小尺寸柔性电流传感器进行检定。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统，包括直流电流源、标准电流表、杜瓦、超导等安匝线圈、误差计算装置和待测的柔性电流传感器；
所述杜瓦包括外侧杜瓦壁和内侧杜瓦壁，所述内侧杜瓦壁围绕成筒状结构，形成位于杜瓦中心的管形通道；所述外侧杜瓦壁与内侧杜瓦壁之间形成密闭的超导线圈容置空间，为超导等安匝线圈提供低温环境，确保超导等安匝线圈处于超导态；所述超导等安匝线圈位于超导线圈容置空间内且绕制在内侧杜瓦壁上，超导等安匝线圈的一端贯穿外侧杜瓦壁，并通过标准电流表连接到直流电流源的正极，超导等安匝线圈的另一端贯穿外侧杜瓦壁连接到直流电流源的负极；所述标准电流表的输出端连接到误差计算装置；
所述柔性电流传感器的柔性线圈穿过所述管形通道，柔性电流传感器的输出端口连接到误差计算装置；
所述误差计算装置，用于计算标准电流值，将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值比较，完成误差计算，并基于得到的误差值完成对柔性电流传感器的检定。
优选地，所述超导等安匝线圈采用超导线带材绕制而成；所述柔性电流传感器为直流电流传感器。
其中，所述误差计算装置所述误差计算装置包括存储模块、显示模块和数据处理模块；所述数据处理模块的输入端分别与柔性电流传感器的输出端口和标准电流表的输出端连接，所述数据处理模块还分别与显示模块和存储模块连接；
所述存储模块，用于保存超导等安匝线圈的匝数信息；
所述数据处理模块，用于将标准电流表的输出电流值和超导等安匝线圈的匝数信息相乘，得到标准电流值，再将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值进行比较，计算出测量误差；
所述显示模块，用于对标准电流值、柔性电流传感器输出电流值和测量误差进行显示。
所述的基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统的检定方法，包括以下步骤：
S1.将柔性电流传感器的柔性线圈穿过所述管形通道，柔性电流传感器的输出端口连接到误差计算装置，连接好后，启动直流电流源；
S2.标准电流表和柔性电流传感器将采集到的信息传输给误差计算装置；
S3.误差计算装置根据标准电流表的输出电流值和超导等安匝线圈的匝数信息相乘，得到标准电流值；
S4.误差计算装置将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值进行比较，计算出测量误差，并进行显示。
本发明的有益效果是：本发明采用超导等安匝线圈以降低线圈的电阻和体积，从而减小直流电流源的额定功率，降低对电流源的技术要求和成本，有利于对小尺寸柔性电流传感器进行检定。
附图说明
图1为本发明的装置原理图；
图2为超导等安匝线圈的绕制示意图；
图3为待测的柔性电流传感器结构示意图；
图4为本发明的方法流程图；
图中，1-测试电源，2-超导等安匝线圈，3-误差计算装置，4-内侧杜瓦壁，5-外侧杜瓦壁，6-管形通道，7-柔性线圈，8-输出端口，9-标准电流表。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
本发明考虑到超导材料主要有零电阻效应，即当超导材料从正常态进入超导态后，电阻变为零的特性。由于超导线圈通直流电时电阻为零，采用超导安匝线圈可使整个系统实现很小的电阻，降低对直流电流源的功率要求。
再者，由于超导材料电流密度大，相同电流情况下超导线圈的体积小于普通线圈，采用超导技术可实现较小的体积；超导材料的导电能力明显强于银、铜、铝等常规导体，例如一厘米宽度的YBCO(钇钡铜氧)带材在液氮温区自场情况下临界电流在200 A以上，将其应用于制作等安匝法的电流线圈可大幅减小线圈体积，具体地：
如图1～3所示，基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统，包括直流电流源1、标准电流表9、杜瓦、超导等安匝线圈2、误差计算装置3和待测的柔性电流传感器；
所述杜瓦包括外侧杜瓦壁5和内侧杜瓦壁4，所述内侧杜瓦壁4围绕成筒状结构，形成位于杜瓦中心的管形通道6；所述外侧杜瓦壁5与内侧杜瓦壁4之间形成密闭的超导线圈容置空间，为超导等安匝线圈2提供低温环境，确保超导等安匝线圈处于超导态；所述超导等安匝线圈2位于超导线圈容置空间内且绕制在内侧杜瓦壁1上，超导等安匝线圈2的一端贯穿外侧杜瓦壁5，并通过标准电流表9连接到直流电流源1的正极，超导等安匝线圈2的另一端贯穿外侧杜瓦壁5连接到直流电流源1的负极；所述标准电流表9的输出端连接到误差计算装置3；
所述柔性电流传感器的柔性线圈7穿过所述管形通道6，柔性电流传感器的输出端口8连接到误差计算装置3；在本申请的实施例中，待测的柔性电流传感器为柔性线圈电流传感器；柔性线圈电流传感器除了包含柔性线圈和输出端口外，还内置有数据处理装置，用于将采集到的信息转换为电压信号，再向外输出；由于这是柔性线圈电流传感器的一般结构，故不再赘述，只需将柔性线圈电流传感器的柔性线圈7和输出端口8按照本申请的限定进行设置，柔性线圈电流传感器就能够自动完成测量工作。
所述误差计算装置3，用于计算标准电流值，将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值比较，完成误差计算，并基于得到的误差值完成对柔性电流传感器的检定。
在本申请的实施例中，所述超导等安匝线圈2采用超导线带材绕制而成；具体地，当超导等安匝线圈采用YBCO线圈时，超导线圈容置空间中填充液氮；超导等安匝线圈2采用铌钛线圈时，超导线圈容置空间中填充液氦；所述柔性电流传感器为直流电流传感器；具体来说，可以是霍尔传感器或光纤传感器。
所述误差计算装置3包括存储模块、显示模块和数据处理模块；所述数据处理模块的输入端分别与柔性电流传感器的输出端口8和标准电流表9的输出端连接，所述数据处理模块还分别与显示模块和存储模块连接；
所述存储模块，用于保存超导等安匝线圈2的匝数信息；
所述数据处理模块，用于将标准电流表的输出电流值和超导等安匝线圈的匝数信息相乘，得到标准电流值，再将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值进行比较，计算出测量误差；并将标准电流值、柔性电流传感器输出电流值和测量误差传输给显示模块；在一些实施例中，所述数据处理模块还将标准电流值、柔性电流传感器输出电流值和测量误差保存到存储模块中。
所述显示模块，用于对标准电流值、柔性电流传感器输出电流值和测量误差进行显示。
如图4，所述的基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统的检定方法，包括以下步骤：
S1.将柔性电流传感器的柔性线圈7穿过所述管形通道6，柔性电流传感器的输出端口8连接到误差计算装置3，连接好后，启动直流电流源1；
S2.标准电流表9和柔性电流传感器将采集到的信息传输给误差计算装置3；
S3.误差计算装置3根据标准电流表9的输出电流值和超导等安匝线圈2的匝数信息相乘，得到标准电流值；例如，标准电流表9的输出电流值为x，超导等安匝线圈2的匝数为y，则标准电流值I1＝x*y；
S4.误差计算装置3将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值进行比较，计算出测量误差，并进行显示。例如，设柔性电流传感器输出电流值为I2，则测量误差k为：
在上述实施例中，直流电流源1的输出电流值x、标准电流值I1、柔性电流传感器输出电流值I2的单位均为安(A)。
在一些实施例中，还可以在误差计算装置3中预设误差阈值，由误差计算装置将测量误差与预设误差阈值进行比较，当测量误差未超过预设误差阈值时，判定柔性电流传感器合格，并在误差计算装置(的显示模块)上显示“合格”字样，当测量误差超过预设误差阈值时，判定柔性电流传感器不合格，并在误差计算装置(的显示模块)上显示“不合格”字样。
最后需要说明的是，上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统，其特征在于：包括直流电流源（1）、标准电流表（9）、杜瓦、超导等安匝线圈（2）、误差计算装置（3）和待测的柔性电流传感器；
所述杜瓦包括外侧杜瓦壁（5）和内侧杜瓦壁（4），所述内侧杜瓦壁（4）围绕成筒状结构，形成位于杜瓦中心的管形通道（6）；所述外侧杜瓦壁（5）与内侧杜瓦壁（4）之间形成密闭的超导线圈容置空间，为超导等安匝线圈（2）提供低温环境，确保超导等安匝线圈处于超导态；所述超导等安匝线圈（2）位于超导线圈容置空间内且绕制在内侧杜瓦壁（1）上，超导等安匝线圈（2）的一端贯穿外侧杜瓦壁（5）,并通过标准电流表（9）连接到直流电流源（1）的正极，超导等安匝线圈（2）的另一端贯穿外侧杜瓦壁（5）连接到直流电流源（1）的负极；所述标准电流表（9）的输出端连接到误差计算装置（3）；
所述柔性电流传感器的柔性线圈（7）穿过所述管形通道（6），柔性电流传感器的输出端口（8）连接到误差计算装置（3）；
所述误差计算装置（3），用于计算标准电流值，将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值比较，完成误差计算，并基于得到的误差值完成对柔性电流传感器的检定。
2.根据权利要求1所述的基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统，其特征在于：所述超导等安匝线圈（2）采用超导线带材绕制而成。
3.根据权利要求1所述的基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统，其特征在于：所述柔性电流传感器为直流电流传感器。
4.根据权利要求1所述的基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统，其特征在于：所述误差计算装置（3）包括存储模块、显示模块和数据处理模块；所述数据处理模块的输入端分别与柔性电流传感器的输出端口（8）和标准电流表（9）的输出端连接，所述数据处理模块还分别与显示模块和存储模块连接；
所述存储模块，用于保存超导等安匝线圈（2）的匝数信息；
所述数据处理模块，用于将标准电流表（9）的输出电流值和超导等安匝线圈（2）的匝数信息相乘，得到标准电流值，再将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值进行比较，计算出测量误差；
所述显示模块，用于对标准电流值、柔性电流传感器输出电流值和测量误差进行显示。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统的检定方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将柔性电流传感器的柔性线圈（7）穿过所述管形通道（6），柔性电流传感器的输出端口（8）连接到误差计算装置（3），连接好后，启动直流电流源（1）；
S2.标准电流表（9）和柔性电流传感器将采集到的信息传输给误差计算装置（3）；
S3.误差计算装置（3）根据标准电流表（9）的输出电流值和超导等安匝线圈（2）的匝数信息相乘，得到标准电流值；
S4.误差计算装置（3）将柔性电流传感器输出电流值与标准电流值进行比较，计算出测量误差，并进行显示。
CN201910653538.5A 2019-07-19 2019-07-19 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法 Active CN110297202B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910653538.5A CN110297202B (zh) 2019-07-19 2019-07-19 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910653538.5A CN110297202B (zh) 2019-07-19 2019-07-19 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110297202A true CN110297202A (zh) 2019-10-01
CN110297202B CN110297202B (zh) 2021-02-19

Family

ID=68031438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910653538.5A Active CN110297202B (zh) 2019-07-19 2019-07-19 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110297202B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111638480A (zh) * 2020-06-09 2020-09-08 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 一种基于温度补偿的电流传感器校准系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0390935A1 (de) * 1989-03-29 1990-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Kalibrieren von Mehrkanal-Squid-Systemen mit Gradiometern beliebiger Ordnung
CN101640121A (zh) * 2009-07-24 2010-02-03 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种紧耦合式空心高温超导电抗器
CN205353341U (zh) * 2016-01-18 2016-06-29 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种电子式互感器频率响应测试系统
CN107544045A (zh) * 2016-06-24 2018-01-05 中国电力科学研究院 一种用于对自校式电流互感器误差进行检测的系统和方法
CN108693903A (zh) * 2017-04-05 2018-10-23 全球能源互联网研究院 一种实现等安匝原理大电流的系统及其方法
CN210572697U (zh) * 2019-07-19 2020-05-19 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0390935A1 (de) * 1989-03-29 1990-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Kalibrieren von Mehrkanal-Squid-Systemen mit Gradiometern beliebiger Ordnung
CN101640121A (zh) * 2009-07-24 2010-02-03 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 一种紧耦合式空心高温超导电抗器
CN205353341U (zh) * 2016-01-18 2016-06-29 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种电子式互感器频率响应测试系统
CN107544045A (zh) * 2016-06-24 2018-01-05 中国电力科学研究院 一种用于对自校式电流互感器误差进行检测的系统和方法
CN108693903A (zh) * 2017-04-05 2018-10-23 全球能源互联网研究院 一种实现等安匝原理大电流的系统及其方法
CN210572697U (zh) * 2019-07-19 2020-05-19 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUNNAR FERNQVIST: "Design and Verification of a 24kA Calibration Head for a DCCT Test Facility", 《IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATIONS AND MEASUREMENT》 *
戴伟: "用等安匝法校准焊接电流监测仪的研究", 《计量技术》 *
李生好: "《铜氧超导微观解析理论分析及超导应用展望》", 31 March 2018 *
赵洪刚等: ""等安匝绕组串并联法"进行直流大电流校准", 《仪器仪表学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111638480A (zh) * 2020-06-09 2020-09-08 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 一种基于温度补偿的电流传感器校准系统及方法
CN111638480B (zh) * 2020-06-09 2022-10-11 广东省计量科学研究院（华南国家计量测试中心） 一种基于温度补偿的电流传感器校准系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110297202B (zh) 2021-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206292382U (zh) 一种电阻测试仪校准装置
CN108802499B (zh) 一种测量超导磁体交流损耗的装置及方法
CN105158561A (zh) 基于无氧铜矩形谐振腔的可调传输子量子比特系统
CN204405731U (zh) 一种线性度良好的钳形电流表
CN104597317A (zh) 一种超导线圈交流损耗的测量装置
CN110297202A (zh) 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定系统及方法
CN103336179A (zh) Cicc超导接头的低温电阻测量系统的制作及测量方法
EP2711940A1 (en) Superconducting magnet and nuclear magnetic resonance device
CN206249985U (zh) 一种高温超导磁体
CN110726869B (zh) 一种磁传感单元无线组网式电流非接触测量装置及方法
CN116593754A (zh) 一种基于宽频带大量程电流传感器的测量方法及装置
CN210572697U (zh) 基于超导等安匝线圈的柔性电流传感器检定装置
CN110850341A (zh) Squid探测模块及squid传感器
CN212483830U (zh) 一种基于并联线带材的电流传感器校准装置
JP2014078597A (ja) 超電導コイルの交流損失測定方法
CN211426770U (zh) 一种超导电缆短样的临界电流测试装置
CN104965122B (zh) 基于环形电场耦合结构的温度自动补偿型光学电压测量装置
Williams et al. A cryogenic current comparator bridge for resistance measurements at currents of up to 100 A
Kose Recent advances in Josephson voltage standards
Dziuba et al. Cryogenic direct current comparators and their applications
US4506996A (en) Cryogenic thermometer
Jiang et al. AC loss measurements of twisted and non-twisted BSCCO tapes in transverse magnetic field with various directions
Muzzi et al. Pinning properties of commercial Nb-Ti wires described by a 2-components model
CN205580521U (zh) 输电线路状态监测装置和系统
CN216847931U (zh) 一种能够测量大动态范围的交直流电流传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant