CN112534291A - 具有电流测量互感器的电流测量互感器装置和用于校准电流测量互感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有电流测量互感器(12)的电流测量互感器装置(10)，该电流测量互感器用于测量沿传导路径(14)的电流，其中，该电流测量互感器(12)具有磁场敏感元件(18)以及测量装置(24)，该磁场敏感元件用于将由沿传导路径(14)的电流流动形成的磁场转换为至少一个物理量，该测量装置用于测量物理量。规定了电流测量互感器装置(10)还具有线圈装置(26)，该线圈装置用于模拟由沿传导路径(14)的电流流动形成的磁场，该线圈装置包括至少一个线圈(28)。此外，本发明还涉及一种用于校准对应的电流测量互感器(12)的方法，以及一种用于执行校准方法的对应的计算机程序产品。

Description

具有电流测量互感器的电流测量互感器装置和用于校准电流 测量互感器的方法
技术领域
本发明涉及一种具有电流测量互感器的电流测量互感器装置，该电流测量互感器用于测量沿传导路径的电流，其中，该电流测量互感器具有磁场敏感元件以及测量装置，该磁场敏感元件用于将由沿传导路径的电流流动形成的磁场转换为至少一个物理量，该测量装置用于测量该物理量。
本发明还涉及一种用于校准电流测量互感器的方法，该电流测量互感器用于测量沿传导路径的电流，该电流测量互感器具有磁场敏感元件，该磁场敏感元件用于将由沿传导路径的电流流动形成的磁场转换为物理量，以及涉及一种用于执行该方法的对应的计算机程序产品。
背景技术
作为磁光电流测量互感器，从出版物US 3 605 013A中已知一种开头提到的类型的电流测量互感器装置。光纤线圈在那里用作磁场敏感元件，该光纤线圈将由沿传导路径的电流流动形成的磁场转换为穿过光纤线圈的激光的偏振态的变化。分析仪-检测器装置用作测量装置。在出版物DE 25 48 278A1中示出了一种基于非常相似的测量原理来工作的电流测量互感器装置。
与按照变压器原理的感应电流互感器(以下称为传统的电流测量互感器)相比(在感应电流互感器中，待确定的沿传导路径的电流通过测得的次级侧上的电流和初级侧与次级侧之间的匝数比来得出)，非传统的电流测量互感器、诸如前面提到的磁光电流测量互感器必须被例行校准。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于对电流测量互感器进行简单且可靠的校准的措施。
该技术问题通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中说明了有利的设计方案。
在根据本发明的电流测量互感器装置中(该电流测量互感器装置具有用于测量沿传导路径的电流的电流测量互感器，该电流测量互感器具有磁场敏感元件以及测量装置，该磁场敏感元件用于将由沿传导路径的电流流动形成的磁场转换为至少一个物理量，该测量装置用于测量物理量)规定，该电流测量互感器装置还具有线圈装置，该线圈装置用于模拟由沿传导路径的电流流动形成的磁场，该线圈装置包括至少一个线圈。
为了校准电流测量互感器装置的电流测量互感器，可以借助存在于电流测量互感器装置中的线圈装置来生成磁场，该磁场与由沿传导路径的电流流动形成的磁场等效。因此，对于校准所需的组件已经存在于电流测量互感器装置中，因此不必为校准额外提供结构。此外，在此提供的组件根据用于进行校准的变压器原理使用(电流路径的匝数与线圈装置的线圈组件的匝数的)匝数比。
尤其规定，相对于磁场敏感元件可固定地预先给定或固定地预先给定线圈装置的装置内部的布置和取向。
根据本发明的一种优选的设计方案规定，磁场敏感元件具有线圈形状或环形形状或框架形状。这种形状尤其对于穿心式互感器是必需的。
根据本发明的另外的优选的设计方案，线圈或线圈中的至少一个至少逐部段地围绕磁场敏感元件。在磁场敏感元件为线圈形状或环形形状或框架形状的情况下，术语“部段”是指线圈形状、环形形状或框架形状的周边部段。
根据本发明的一种另外的优选的实施方式规定，磁场敏感元件是光学有源元件和/或可磁化元件。
有利地规定，至少一个物理量是
-在光学特性方面描述光学有源元件的状态的参量，和/或
-在磁特性方面描述可磁化元件的状态的参量。
在另外的有利的设计方案中规定，电流测量互感器装置具有电流发生器，该电流发生器用于为至少一个线圈通电，以模拟由沿传导路径的电流流动形成的磁场。
最后，在电流测量互感器装置方面，有利地规定该电流测量互感器装置具有控制和/或调节装置，该控制和/或调节装置用于执行用于校准电流测量互感器的校准过程。其通常在信号技术上与测量装置和电流发生器连接。优选地，控制和/或调节装置是基于计算机的控制和/或调节装置。
在根据本发明的用于校准用于测量沿传导路径的电流的电流测量互感器的方法中(该电流测量互感器具有磁场敏感元件，该磁场敏感元件用于将由沿传导路径的电流流动形成的磁场转换为物理量)规定，为了校准电流测量互感器，借助包括至少一个线圈的线圈装置模拟由沿传导路径的电流流动形成的磁场。
尤其规定，电流测量互感器是上面所提及的电流测量互感器装置的一部分，并且该电流测量互感器装置的线圈装置被用于模拟磁场。
在根据本发明的计算机程序产品中规定，该计算机程序产品包括程序部分，该程序部分被配置为加载在基于计算机的控制和/或调节装置的处理器中以执行上面所提及的方法。
附图说明
下面，在附图中示意性地示出了本发明的实施例，并且在下面更详细地描述了本发明的实施例。在此，附图中：
图1示出了根据本发明的优选实施方式的由传导路径和电流测量互感器装置组成的布置；以及
图2示出了根据本发明的另外的优选实施方式的电流测量互感器装置的部分。
具体实施方式
图1示出了电流测量互感器装置10，其中心组件是用于测量沿传导路径14的电流的实际电流测量互感器12。该传导路径14例如沿电导体16给出。电流测量互感器12具有磁场敏感元件18，该磁场敏感元件用于将由沿传导路径14的电流流动形成的磁场转换为至少一个另外的物理量。磁场敏感元件18是具有环形形状或框架形状的铁磁的可磁化元件20，电导体16被引导穿过该环形形状或框架形状。可磁化元件20被构建为一种环形芯22，并且在此示出的电流测量互感器12是所谓的用于基本上直线延伸的传导路径14的穿心式互感器。然而，替代地，传导路径14也可以在测量区域中不同地延伸，例如以线圈形状缠绕。
电流测量互感器12还具有安装在磁场敏感元件18上的测量装置24，该测量装置用于测量由磁场敏感元件18提供的物理量。在此示出的示例中，测量装置24是磁场传感器，该磁场传感器布置在环形或框架形的铁磁的可磁化元件20中的间隙中，并且被构建为霍尔传感器。这种磁场传感器将磁通密度B测量为物理量。磁场传感器的替代类型是磁通门探头
Figure BDA0002934050830000041
和XMR传感器，即磁阻传感器，如GMR传感器、AMR传感器或CMR传感器。
除了电流测量互感器12的这些组件之外，电流测量互感器装置10还具有线圈装置26，该线圈装置26具有一个或多个线圈28。在此所示的图1的示例中，只有唯一一个线圈28。其围绕环形或框架形的铁磁的可磁化元件20的周边部段，该环形或框架形的铁磁的可磁化元件相对于线圈28形成线圈芯，更确切地形成环形芯22。借助线圈装置26，可以模拟由沿传导路径14的电流流动形成的磁场，并且因此可以以简单的方式非常准确地校准电流测量互感器。在此，流过线圈28的电流与沿导电路径14的模拟电流(其中，匝数N＝1)之间的比率也直接由线圈28的匝数得出。
线圈装置26还具有用于连接电流发生器30的接头(在此未示出)，该电流发生器用于为至少一个线圈28通电。替代地或附加地，电流测量互感器装置10也一并具有该电流发生器。此外，电流测量互感器装置10还具有控制和/或调节装置32，该控制和/或调节装置用于执行用于校准电流测量互感器12的校准过程。其通常在信号技术上与测量装置24和电流发生器30连接。优选地，控制和/或调节装置32是基于计算机的控制和/或调节装置。
得到以下功能：
为了校准电流测量互感器装置10的电流测量互感器12，借助固定地安装在电流测量互感器装置10中的线圈装置26来模拟由沿传导路径14的电流流动形成的磁场。
得到以下优点：
对于校准所需的组件已经存在于电流测量互感器装置10中，因此不必为校准提供结构。此外，在此提供的组件根据现在用于进行校准的变压器原理使用(电流路径的匝数与线圈装置的线圈组件的匝数的)匝数比。
换言之：对于不是如感应电流互感器那样按照变压器原理工作并且因此必须被校准的非传统的电流测量互感器12，现在在校准时利用了变压器原理的优点。
图2示出了电流测量互感器装置10的替换设计方案。该电流测量互感器装置10的电流测量互感器12是磁光电流测量互感器，其类似于来自开头提及的出版物US 3 605 013A的磁光电流测量互感器。
磁场敏感元件18是形状为环形元件36的光学有源元件34。潜在的影响例如是法拉第效应，并且所得的参量是偏振面的旋转或偏振特性的另外的可测量的变化。经由光学输入端38将具有已知偏振特性的光引入到环形元件36中，并且随后经由光学输出端40从环形元件36中引出，并且馈入被构建为偏振分析仪的测量装置24。
图2中所示的实施方式的线圈装置26具有多个线圈28。这在电流测量互感器12的该实施方式中是必需的，以便产生足够的光的偏振特性的改变(例如，偏振面的旋转)。
附图标记列表
10 电流测量互感器装置
12 电流测量互感器
14 传导路径
16 电导体
18 磁场敏感元件
20 可磁化元件
22 环形芯
24 测量装置
26 线圈装置
28 线圈
30 电流发生器
32 控制和/或调节装置
34 光学有源元件
36 环形元件
38 光学输入端
40 光学输出端

Claims (10)

1.一种具有电流测量互感器(12)的电流测量互感器装置(10)，所述电流测量互感器用于测量沿传导路径(14)的电流，其中，所述电流测量互感器(12)具有磁场敏感元件(18)以及测量装置(24)，所述磁场敏感元件用于将由沿传导路径(14)的电流流动形成的磁场转换为至少一个物理量，所述测量装置用于测量所述物理量，
其特征在于
线圈装置(26)，所述线圈装置用于模拟所述由沿传导路径(14)的电流流动形成的磁场，所述线圈装置包括至少一个线圈(28)。
2.根据权利要求1所述的电流测量互感器装置，
其特征在于，
相对于磁场敏感元件(18)固定地预先给定线圈装置(26)的装置内部的布置和取向。
3.根据权利要求1或2所述的电流测量互感器装置，
其特征在于，
所述磁场敏感元件(18)具有线圈形状或环形形状或框架形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流测量互感器装置，
其特征在于，
所述线圈(28)或所述线圈(28)中的至少一个至少逐部段地围绕所述磁场敏感元件(18)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电流测量互感器装置，
其特征在于，
所述磁场敏感元件(18)是光学有源元件(34)和/或可磁化元件(20)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电流测量互感器装置，
其特征在于
电流发生器(30)，所述电流发生器用于为至少一个线圈(28)通电，以模拟所述由沿传导路径(14)的电流流动形成的磁场。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电流测量互感器装置，
其特征在于
控制和/或调节装置(32)，所述控制和/或调节装置用于执行校准过程，以校准所述电流测量互感器(12)。
8.一种用于校准电流测量互感器(12)的方法，所述电流测量互感器用于测量沿传导路径(14)的电流，所述电流测量互感器具有磁场敏感元件(18)，所述磁场敏感元件用于将由沿传导路径(14)的电流流动形成的磁场转换为物理量，
其特征在于，
为了校准所述电流测量互感器(12)，借助包括至少一个线圈(28)的线圈装置(26)模拟所述由沿传导路径(14)的电流流动形成的磁场。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
所述电流测量互感器(12)是根据权利要求1至7中任一项所述的电流测量互感器装置(10)的一部分，并且所述电流测量互感器装置(10)的线圈装置(26)用于模拟磁场。
10.一种包括程序部分的计算机程序产品，所述程序部分被配置为加载在基于计算机的控制和/或调节装置(32)的处理器中以执行根据权利要求8或9所述的方法。
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