CN110412339B - 一种电力系统电流测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统电流测量装置及方法，其中装置包括壳体以及磁传感模块、数模转换模块和控制模块，其中，双轴磁传感芯片用于测量待测导线第一磁场矢量和第二磁场矢量；单轴磁传感芯片用于测量待测导线的第三磁场矢量；数模转换模块用于对第一磁场矢量、第二磁场矢量和第三磁场矢量进行数模转换；控制模块用于根据第一磁场矢量、第二磁场矢量和第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算第一量程电流；并判断第一量程电流是否超过电流阈值；若判定第一量程电流超过预设的电流阈值，根据第一磁场矢量、第二磁场矢量和第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算第二量程电流。本发明能满足不同应用场景下的电流测量量程需求。

Description

一种电力系统电流测量装置及方法

技术领域

本发明涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种电力系统电流测量装置及方法。

背景技术

在电力系统中，常需要测量电网中的电流等参数来实时分析电力系统的运行状态。目前，由于电磁式电流互感器具有测量原理简单、技术成熟等优点而广泛应用于电力系统的导线的电流测量。

现有技术中，常通过电磁式电流互感器对电流产生的在X轴和Y轴方向的磁场矢量进行检测，进而测量导线的电流。

然而，目前的电力系统的应用场景复杂多样，存在的电流的等级并不稳定，尤其是在大负荷的电力系统中，有的导线只存在几十安培等级的小电流，而有的导线则可能存在数十千安等级的短路电流或雷电流等大电流。由于电磁式电流互感器具有大电流是铁芯易饱和、测量频带窄等缺点，采用现有技术进行电流测量，无法满足电力系统在不同应用场景下的导线的电流测量的量程需求。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电力系统电流测量装置及方法，能够对电力系统中的不同量程的电流进行测量，满足电力系统不同应用场景下的电流测量的量程需求。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种电力系统电流测量装置，所述装置包括壳体以及设于所述壳体内的磁传感模块、数模转换模块和控制模块，所述磁传感模块包括N个单轴磁传感芯片和M个双轴磁传感芯片，其中，N个所述单轴磁传感芯片包括有i个第一量程单轴磁传感芯片以及j个第二量程单轴磁传感芯片，N≥2，M≥1，i+j＝N，且i≤N，j≤N；其中，

所述双轴磁传感芯片用于测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；

所述单轴磁传感芯片用于测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量；

所述数模转换模块，连接于所述磁传感模块和所述控制模块之间，用于对所述第一磁场矢量、所述第二磁场矢量和所述第三磁场矢量进行数模转换；

所述控制模块用于根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述待测导线的第一量程电流；并判断所述第一量程电流是否超过预设的电流阈值；

所述控制模块还用于若判定所述第一量程电流不超过预设的电流阈值，则将所述第一量程电流作为所述待测导线的电流测量值；若判定所述第一量程电流超过预设的电流阈值，则根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流，并将所述第二量程电流作为所述待测导线的电流测量值。

进一步的，所述壳体设有与所述待测导线相配合的内凹接触面，所述内凹接触面的最低点所在的水平面与所述待测导线相切于所述最低点。

进一步的，当测量待测导线时，所述待测导线通过粘贴方式固定于所述壳体上。

进一步的，其中，N个单轴磁传感芯片和M个双轴磁传感芯片排布于同一条直线位置上，且所述直线与所述最低点和所述待测导线的圆心所在的直线相互垂直，垂直交点位置上至少排布有一个所述单轴磁传感芯片或一个所述双轴磁传感芯片。

进一步的，N的取值为2，M的取值为1，i的取值为1，j的取值为1；所述第一量程单轴磁传感芯片位于所述垂直交点位置上，且所述第一量程单轴磁传感芯片位于所述第二量程单轴磁传感芯片与所述双轴磁传感芯片连线的中点位置。

进一步的，所述控制模块包括第一量程电流计算单元，所述第一量程电流计算单元用于：

获取预设的所述双轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第一距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第二距离、所述双轴磁传感芯片与所述第一量程单轴磁传感芯片之间的第三距离；

根据毕奥-萨法尔定律、所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第一量程电流。

进一步的，所述控制模块包括第二量程电流计算单元，所述第二量程电流计算单元用于：

获取预设的所述双轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第四距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第五距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述第二量程单轴磁传感芯片之间的第六距离；

根据毕奥-萨法尔定律、所述第四距离、所述第五距离、所述第六距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流。

进一步的，所述双轴磁传感芯片为第一量程双轴磁传感芯片。

为了解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例还提供了一种电力系统电流测量方法，所述方法适用于如上述第一方面提供的任意一项所述的电力系统电流测量装置，所述方法具体包括：

通过双轴磁传感芯片测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；

通过单轴磁传感芯片测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量；

通过数模转换模块对所述第一磁场矢量、所述第二磁场矢量和所述第三磁场矢量进行数模转换；

通过控制模块根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述待测导线的第一量程电流；并判断所述第一量程电流是否超过预设的电流阈值；

通过控制模块在判定所述第一量程电流不超过预设的电流阈值时，将所述第一量程电流作为所述待测导线的电流测量值；若判定所述第一量程电流超过预设的电流阈值，则根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流，并将所述第二量程电流作为所述待测导线的电流测量值。

上述提供的一种电力系统电流测量装置及方法，能够在测量待测导线时，通过双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第一量程电流；若待测导线的电流比较小，是在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则直接将第一量程电流作为待测导线的电流测量值；若待测导线的电流比较大，不在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则通过双轴磁传感芯片与第二量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第二量程电流，并将第二量程电流作为待测导线的电流测量值，从而实现了对待测导线的不同量程的电流进行测量，满足了电力系统在不同应用场景下的导线的电流测量的量程需求。

附图说明

图1是本发明提供的一种电力系统电流测量装置的一种优选实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的一种电力系统电流测量装置的另一种优选实施例的结构示意图；

图3是图2所示的一种电力系统电流测量装置的测量原理的示意图。

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作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。

本发明实施例提供了一种电力系统电流测量装置，请参阅图1，图1是本发明提供的一种电力系统电流测量装置的一种优选实施例的结构示意图，具体的，所述装置包括壳体1以及设于所述壳体1内的磁传感模块2、数模转换模块3和控制模块4，所述磁传感模块2包括N个单轴磁传感芯片和M个双轴磁传感芯片201，其中，N个所述单轴磁传感芯片包括有i个第一量程单轴磁传感芯片202以及j个第二量程单轴磁传感芯片203，N≥2，M≥1，i+j＝N，且i≤N，j≤N；其中，

所述双轴磁传感芯片201用于测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；

所述单轴磁传感芯片用于测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量；

所述数模转换模块3，连接于所述磁传感模块2和所述控制模块3之间，用于对所述第一磁场矢量、所述第二磁场矢量和所述第三磁场矢量进行数模转换；

所述控制模块4用于根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述待测导线的第一量程电流；并判断所述第一量程电流是否超过预设的电流阈值；

所述控制模块4还用于若判定所述第一量程电流不超过预设的电流阈值，则将所述第一量程电流作为所述待测导线的电流测量值；若判定所述第一量程电流超过预设的电流阈值，则根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流，并将所述第二量程电流作为所述待测导线的电流测量值。

具体实施时，待测导线置于电力系统电流测量装置中，双轴磁传感芯片测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；单轴磁传感芯片测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量，第一磁场矢量、第二磁场矢量和第三磁场矢量均输入数模转换模块中，数模转换模块将输入的第一磁场矢量、第二磁场矢量和第三磁场进行数模转换，以便于控制模块对输入的磁场信号进行分析处理；控制模块先根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算第一量程电流，若第一量程电流不超过电流阈值，则说明此时待测导线的电流在双轴磁传感芯片和第一量程单轴磁传感芯片联合测量的量程内，此时第一量程电流即为准确的待测导线的电流测量值。若第一量程电流超过电流阈值，则说明此时待测导线的电流不在双轴磁传感芯片和第一量程单轴磁传感芯片联合测量的量程内，此时控制模块根据第一磁场矢量、第二磁场矢量和第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算第二量程电流，第二量程电流即为准确的待测导线的电流测量值。

需要说明的是，磁传感芯片是可以将各种磁场及其变化量转换成电信号输出的器件，故双轴磁传感芯片、单轴磁传感芯片向数模转换模块输出的信号均为转换成电信号的磁场矢量，通常将磁场矢量转换成电压信号输出，后续数模转换模块和控制模块处理接收、处理的磁场矢量均以电信号形式进行处理。双轴磁传感器芯片、单轴磁传感器芯片优选磁场电流传感器芯片，相对于电磁式电流互感器来说，不易饱和。

需要说明的是，数模转换模块连接于磁传感模块和控制模块之间，磁传感模块中的双轴磁传感芯片和单轴磁传感芯片均与数模传感模块连接，接收双轴磁传感芯片和单轴磁传感芯片输入的磁场矢量，数模转换模块与控制模块连接。

本发明实施例提供的一种电力系统电流测量装置，能够在测量待测导线时，通过双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第一量程电流；若待测导线的电流比较小，是在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则直接将第一量程电流作为待测导线的电流测量值；若待测导线的电流比较大，不在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则通过双轴磁传感芯片与第二量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第二量程电流，并将第二量程电流作为待测导线的电流测量值，从而实现了对待测导线的不同量程的电流进行测量，满足了电力系统在不同应用场景下的导线的电流测量的量程需求。

优选地，请参阅图2，图2是本发明提供的一种电力系统电流测量装置的另一种优选实施例的结构示意图；具体的，所述壳体1设有与所述待测导线5相配合的内凹接触面，所述内凹接触面的最低点Q所在的水平面与所述待测导线5相切于所述最低点Q。

具体的，本发明实施例提供的一种电力系统电流测量装置，在测量待测导线时，内凹接触面与导线相切，即导线与壳体为点接触，通过与待测导线相配合的内凹接触面，可以限制待测导线的移动范围，防止待测导线左右移动，便于进行电流测量。

优选地，当测量待测导线时，所述待测导线通过粘贴方式固定于所述壳体上。

具体的，待测导线通过粘贴方式固定于所述壳体上，便于测量装置的携带，节省测量装置的空间。可选的，可通过双面胶、绑扎带等粘贴工具将待测导线与测量装置紧密贴合。

优选地，其中，N个单轴磁传感芯片202、203和M个双轴磁传感芯片201排布于同一条直线位置上，且所述直线与所述最低点Q和所述待测导线的圆心P所在的直线相互垂直，垂直交点位置上至少排布有一个所述单轴磁传感芯片或一个所述双轴磁传感芯片。

具体的，本发明实施例提供的一种电力系统电流测量装置，在测量待测导线时，内凹接触面的最低点所在水平面与导线相切，即导线与壳体为点接触，且N个单轴磁传感芯片和M个双轴磁传感芯片排布于同一条直线位置上，该直线与最低点和待测导线的圆心所在的直线相互垂直，垂直交点位置上至少排布有一个单轴磁传感芯片或一个双轴磁传感芯片，从而保证电力系统电流测量装置与待测导线垂直分布，提高电流测量的准确度。

需要说明的是，附图2中圆心P为待测导线5的圆心；双轴磁传感芯片201所在位置为D点，单轴磁传感芯片202所在位置为S2点，单轴磁传感芯片203所在位置为S1点。D点、S2点和S1点在同一直线上，圆心P、最低点(切点)Q和S2点在同一直线上，且D点和S1点所在直线与圆心P和S2点所在直线相互垂直。

待测导线与电力系统电流测量装置理解成相切，在实际测量时，待测导线只有一小段高度的导线置于电力系统电流测量装置中进行电流测量，而这一小段高度的待测导线可近似成一个面，此面的圆心即为本申请提到的待测导线的圆心。

优选地，N的取值为2，M的取值为1，i的取值为1，j的取值为1；所述第一量程单轴磁传感芯片202位于所述垂直交点位置上，且所述第一量程单轴磁传感芯片202位于所述第二量程单轴磁传感芯片203和所述双轴磁传感芯片201连线的中点位置。

具体的，为了降低测量装置的成本，电力系统电流测量装置的双轴磁传感芯片、第一量程单轴磁传感芯片和第二量程单轴磁传感芯片的数量均为1个，且第一量程单轴磁传感芯片位于第二量程单轴磁传感芯片和双轴磁传感芯片连线的中点位置，便于计算第一量程电流和第二量程电流。

优选地，所述控制模块包括第一量程电流计算单元，所述第一量程电流计算单元用于：

获取预设的所述双轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第一距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第二距离、所述双轴磁传感芯片与所述第一量程单轴磁传感芯片之间的第三距离；

根据毕奥-萨法尔定律、所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第一量程电流。

为了说明本发明实施例提供的一种电力系统电流测量装置测量计算第一量程电流的过程，下面先对第一量程电流测量原理进行说明：

请参阅图3，图3是图2所示的一种电力系统电流测量装置的测量原理的示意图；假设第一距离(即PD线段的长度)为l，待测导线的半径为r，待测导线与壳体相切后，第二距离(即PS2线段的长度)近似为r，第三距离(即DS2线段的长度)为d，夹角∠DPS2＝θ。双轴磁传感芯片201在X轴方向和Y轴方向的灵敏度分别为k₁、k₂，第一量程单轴磁传感芯片202在Y轴方向的灵敏度为k₃₁，测量的磁场矢量与输出的电压之间的关系式分别是B₁＝k₁V₁，B₂＝k₂V₂、B₃₁＝k₃₁V₃₁。

根据毕奥-萨法尔定律，可得到第一磁场矢量B₁、第二磁场矢量B₂、第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量B₃₁分别如下：

根据上述公式(1)和公式(2)可得：

将关系式B₁＝k₁V₁、B₂＝k₂V₂带入上述公式(4)，可得：

将关系式B₃₁＝k₃₁V₃₁带入上述公式(3)，可得：

公式(6)可转换获得：

联合上述公式(5)和公式(7)，可得：

公式(8)计算获得的电流I即为第一量程电流。

具体实施时，控制模块可直接根据公式(8)中的各参数信息进行计算，只要计算过程设计的原理需要根据毕奥-萨法尔定律、第一距离、第二距离、第三距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量计算即可。

需要说明的是，μ₀是指真空磁导率，其一般取值为4π×10^-7TM/A。

需要说明的是，若磁传感模块中的各个芯片与待测导线的圆心的距离利用可调节结构进行距离调节，第一距离、第二距离、第三距离的大小可以根据实时调节的距离情况实时传输给控制模块，以便进行第一量程电流的计算；若磁传感模块中的各个芯片与待测导线的圆心的距离是固定不可调节的，则可将第一距离、第二距离、第三距离根据测量装置固定的大小，预先存储在控制模块中，以便计算第一量程电流。

优选地，所述控制模块包括第二量程电流计算单元，所述第二量程电流计算单元用于：

获取预设的所述双轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第四距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第五距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述第二量程单轴磁传感芯片之间的第六距离；

根据毕奥-萨法尔定律、所述第四距离、所述第五距离、所述第六距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流。

为了说明本发明实施例提供的一种电力系统电流测量装置测量第二量程电流的过程，下面先对第二量程电流测量原理进行说明：

如图3所示，第四距离为l，由于线段PS2与线段DS1垂直，第一量程单轴磁传感芯片位于双轴磁传感芯片和第二量程单轴磁传感芯片的中点位置S2，故第五距离也为l，第六距离也为d，夹角∠S1PS2＝θ。第二量程单轴磁传感芯片在Y轴方向的灵敏度为k₃₂，测量的第三磁场矢量与输出的电压之间的关系式是B₃₂＝k₃₂V₃₂。

根据毕奥-萨法尔定律，可得到第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量B₃₂如下：

将关系式B₃₂＝k₃₂V₃₂带入上述公式(9)，可得：

公式(6)可转换获得：

联合上述公式(5)代入公式(11)中，即可求解得到第二量程电流。

具体实施时，控制模块可直接根据公式(11)和公式(5)中的各参数信息进行计算，只要计算过程设计的原理需要根据毕奥-萨法尔定律、第四距离、第五距离、第六距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量即可。

优选地，所述双轴磁传感芯片201为第一量程双轴磁传感芯片。

具体实施时，待测导线置于电力系统电流测量装置中，双轴磁传感芯片测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；单轴磁传感芯片测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量，第一磁场矢量、第二磁场矢量和第三磁场矢量均输入数模转换模块中，数模转换模块将输入的第一磁场矢量、第二磁场矢量和第三磁场进行数模转换，以便于控制模块对输入的磁场信号进行分析处理；控制模块先根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算第一量程电流，若第一量程电流不超过电流阈值，则说明此时待测导线的电流在双轴磁传感芯片和第一量程单轴磁传感芯片联合测量的量程内，此时第一量程电流即为准确的待测导线的电流测量值。若第一量程电流超过电流阈值，则说明此时待测导线的电流不在双轴磁传感芯片和第一量程单轴磁传感芯片联合测量的量程内，此时控制模块根据第一磁场矢量、第二磁场矢量和第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算第二量程电流，第二量程电流即为准确的待测导线的电流测量值。

本发明实施例提供的一种电力系统电流测量装置，能够在测量待测导线时，通过双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第一量程电流；若待测导线的电流比较小，是在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则直接将第一量程电流作为待测导线的电流测量值；若待测导线的电流比较大，不在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则通过双轴磁传感芯片与第二量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第二量程电流，并将第二量程电流作为待测导线的电流测量值，从而实现了能对待测导线的不同量程的电流进行测量，满足了电力系统在不同应用场景下的导线的电流测量的量程需求。

本发明实施例还提供了一种电力系统电流测量方法，所述方法适用于如上述实施例提供的任意一项所述的电力系统电流测量装置，所述方法具体包括：

通过双轴磁传感芯片测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；

通过单轴磁传感芯片测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量；

通过数模转换模块对所述第一磁场矢量、所述第二磁场矢量和所述第三磁场矢量进行数模转换；

通过控制模块根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述待测导线的第一量程电流；并判断所述第一量程电流是否超过预设的电流阈值；

通过控制模块在判定所述第一量程电流不超过预设的电流阈值时，将所述第一量程电流作为所述待测导线的电流测量值；若判定所述第一量程电流超过预设的电流阈值，则根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流，并将所述第二量程电流作为所述待测导线的电流测量值。

需要说明的是，本发明实施例提供的所述电力系统电流测量方法的步骤适用于上述实施例所述的电力系统电流测量装置，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。

综上所述，本发明提供的一种电力系统电流测量装置以及一种电力系统电流测量方法，具有以下有益效果：

能够在测量待测导线时，通过双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第一量程电流；若待测导线的电流比较小，是在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则直接将第一量程电流作为待测导线的电流测量值；若待测导线的电流比较大，不在双轴磁传感芯片与第一量程单轴磁传感芯片的测量量程内，则通过双轴磁传感芯片与第二量程单轴磁传感芯片联合测量待测导线在相应位置上的磁场矢量，经数模转换模块和控制模块处理分析后测量获得第二量程电流，并将第二量程电流作为待测导线的电流测量值，从而实现了能对待测导线的不同量程的电流进行测量，满足了电力系统在不同应用场景下的导线的电流测量的量程需求。

以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电力系统电流测量装置，其特征在于，所述装置包括壳体以及设于所述壳体内的磁传感模块、数模转换模块和控制模块，所述磁传感模块包括N个单轴磁传感芯片和M个双轴磁传感芯片，其中，N个所述单轴磁传感芯片包括有i个第一量程单轴磁传感芯片以及j个第二量程单轴磁传感芯片，N≥2，M≥1，i+j＝N，且i≤N，j≤N；其中，

所述双轴磁传感芯片用于测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；

所述单轴磁传感芯片用于测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量；

所述数模转换模块，连接于所述磁传感模块和所述控制模块之间，用于对所述第一磁场矢量、所述第二磁场矢量和所述第三磁场矢量进行数模转换；

所述控制模块用于根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述待测导线的第一量程电流；并判断所述第一量程电流是否超过预设的电流阈值；

所述控制模块还用于若判定所述第一量程电流不超过预设的电流阈值，则将所述第一量程电流作为所述待测导线的电流测量值；若判定所述第一量程电流超过预设的电流阈值，则根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流，并将所述第二量程电流作为所述待测导线的电流测量值。

2.如权利要求1所述的电力系统电流测量装置，其特征在于，所述壳体设有与所述待测导线相配合的内凹接触面，所述内凹接触面的最低点所在的水平面与所述待测导线相切于所述最低点。

3.如权利要求2所述的电力系统电流测量装置，其特征在于，当测量待测导线时，所述待测导线通过粘贴方式固定于所述壳体上。

4.如权利要求2所述的电力系统电流测量装置，其特征在于，其中，N个单轴磁传感芯片和M个双轴磁传感芯片排布于同一条直线位置上，且所述直线与所述最低点和所述待测导线的圆心所在的直线相互垂直，垂直交点位置上至少排布有一个所述单轴磁传感芯片或一个所述双轴磁传感芯片。

5.如权利要求4所述的电力系统电流测量装置，其特征在于，N的取值为2，M的取值为1，i的取值为1，j的取值为1；所述第一量程单轴磁传感芯片位于所述垂直交点位置上，且所述第一量程单轴磁传感芯片位于所述第二量程单轴磁传感芯片与所述双轴磁传感芯片连线的中点位置。

6.如权利要求5所述的电力系统电流测量装置，其特征在于，所述控制模块包括第一量程电流计算单元，所述第一量程电流计算单元用于：

获取预设的所述双轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第一距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第二距离、所述双轴磁传感芯片与所述第一量程单轴磁传感芯片之间的第三距离；

根据毕奥-萨法尔定律、所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第一量程电流。

7.如权利要求5所述的电力系统电流测量装置，其特征在于，所述控制模块包括第二量程电流计算单元，所述第二量程电流计算单元用于：

获取预设的所述双轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第四距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述待测导线的圆心之间的第五距离、所述第一量程单轴磁传感芯片与所述第二量程单轴磁传感芯片之间的第六距离；

根据毕奥-萨法尔定律、所述第四距离、所述第五距离、所述第六距离以及数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流。

8.如权利要求5所述的电力系统电流测量装置，其特征在于，所述双轴磁传感芯片为第一量程双轴磁传感芯片。

9.一种电力系统电流测量方法，其特征在于，所述方法适用于如权利要求1至8任意一项所述的电力系统电流测量装置，所述方法具体包括：

通过双轴磁传感芯片测量待测导线在X轴方向的第一磁场矢量和在Y轴方向上的第二磁场矢量；

通过单轴磁传感芯片测量所述待测导线在Y轴方向上的第三磁场矢量；

通过数模转换模块对所述第一磁场矢量、所述第二磁场矢量和所述第三磁场矢量进行数模转换；

通过控制模块根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第一量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述待测导线的第一量程电流；并判断所述第一量程电流是否超过预设的电流阈值；

通过控制模块在判定所述第一量程电流不超过预设的电流阈值时，将所述第一量程电流作为所述待测导线的电流测量值；若判定所述第一量程电流超过预设的电流阈值，则根据数模转换后的第一磁场矢量、第二磁场矢量和所述第二量程单轴磁传感芯片测量的第三磁场矢量，计算所述第二量程电流，并将所述第二量程电流作为所述待测导线的电流测量值。

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