CN113049873B - 电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质 - Google Patents

电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质 Download PDF

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CN113049873B CN202110284529.0A CN202110284529A CN113049873B CN 113049873 B CN113049873 B CN 113049873B CN 202110284529 A CN202110284529 A CN 202110284529A CN 113049873 B CN113049873 B CN 113049873B
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Abstract

本申请涉及一种电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质。电流传感器包括：第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片；第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片位于同一虚拟圆环上；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向、第二单轴TMR芯片磁敏感方向和第三单轴TMR芯片磁敏感方向均垂直于虚拟圆环的半径；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第二单轴TMR芯片的磁敏感方向；第二单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第三单轴TMR芯片的磁敏感方向；第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片均用于采集待测导线的磁感应强度；待测导线的磁感应强度用于计算待测导线的目标电流值。采用本电流传感器进行电流测量时，测试方式简单、成本低。

Description

电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质
技术领域
本申请涉及智能电网技术领域，特别是涉及一种电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质。
背景技术
新一代智能电网对电气量和非电气量的感知监测要求越来越高，而现有测量电压、电流和非电量的手段已无法满足智能电网全面、实时感知信息的需求。如应用大数据和人工智能技术对电网运行状态的准确感知和预测，则需要实现电网技术电气量和非电气量(环境参数)的全面采集。
传统技术中，电力系统进行电流采集时，主要依靠基于电磁耦合原理的电流互感器对电网运行过程中待测导线进行测量，需要将电流互感器串接进待测电路中进行电流测量，实现待测导线电流值的采集。然而，目前的电流测量方法，存在测试繁琐、成本高的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种测试简单、成本低且精度高的电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质。
第一方面，本申请提供一种电流传感器，电流传感器包括：第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片；第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片位于同一虚拟圆环上；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向、第二单轴TMR芯片磁敏感方向和第三单轴TMR芯片磁敏感方向均垂直于虚拟圆环的半径；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第二单轴TMR芯片的磁敏感方向；第二单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第三单轴TMR芯片的磁敏感方向；
第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片均用于采集待测导线的磁感应强度；待测导线的磁感应强度用于计算待测导线的目标电流值。
第二方面，本申请提供一种电流测量设备，电流测量设备包括：第一方面实施例中的电流传感器、与电流传感器连接的处理器；
处理器用于根据待测导线的磁感应强度和虚拟圆环的半径计算待测导线的目标电流值。
第三方面，本申请提供一种电流测量系统，电流测量系统包括：第一方面实施例中的电流传感器、与电流传感器连接的计算机设备；
计算机设备用于根据待测导线的磁感应强度和虚拟圆环的半径计算待测导线的目标电流值。
第四方面，本申请提供一种电流测量方法，应用于如第二方面实施例中的电流测量设备或第三方面实施例中的电流测量系统中，方法包括：
获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；
根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值。
在其中一个实施例中，根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值，包括：
将第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，计算得到待测导线的目标电流值；电流计算公式包括磁感应强度变量、虚拟圆环半径变量和电流值变量之间的对应关系。
在其中一个实施例中，电流计算公式的构建方法包括：
获取第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的半径夹角参数；
获取第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的第一距离参数；
获取第一单轴TMR芯片的磁场方向与第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的第一磁场夹角参数；获取第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的第二磁场夹角参数；获取第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的第三磁场夹角参数；
获取待测导线与虚拟圆环的圆心之间的第二距离参数；
根据半径夹角参数、第一距离参数、第一磁场夹角参数、第二磁场夹角参数、第三磁场夹角参数、第二距离参数构建电流计算公式。
在其中一个实施例中，根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值，包括：
根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定多个候选电流测量值；
从候选电流测量值中确定目标电流值。
在其中一个实施例中，从候选电流测量值中确定目标电流值，包括：
计算各候选电流测量值的虚部与实部之间的比值；
若比值小于预设阈值，则确定候选电流测量值为目标电流测量值。
在其中一个实施例中，从候选电流测量值中确定目标电流值，包括：
根据各候选电流测量值、第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离；
判断各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离是否小于R/2，R为虚拟圆环的半径；
若是，则将候选电流测量值确定为目标电流值。
第五方面，本申请提供一种电流测量装置，装置包括：
获取模块，用于获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；
确定模块，用于根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值。
第六方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第四方面任一项实施例中方法的步骤。
上述电流传感器、电流测量设备、系统、装置和存储介质，电流传感器包括：第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片；第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片位于同一虚拟圆环上；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向、第二单轴TMR芯片磁敏感方向和第三单轴TMR芯片磁敏感方向均垂直于虚拟圆环的半径；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第二单轴TMR芯片的磁敏感方向；第二单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第三单轴TMR芯片的磁敏感方向；第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片均用于采集待测导线的磁感应强度；待测导线的磁感应强度用于计算待测导线的目标电流值。由于，单轴TMR芯片相较于具有磁芯的电流互感器的价格低，且无需将电流传感器串接入电路中，进行电流的采集，测试简单。
附图说明
图1为一个实施例中电流传感器的结构框图；
图2为一个实施例中电流测量设备的结构框图；
图3为一个实施例中电流测量系统的结构框图；
图4为一个实施例中电流测量方法的流程示意图；
图5为另一个实施例中电流测量方法的流程示意图；
图6为另一个实施例中电流测量方法的流程示意图；
图7为另一个实施例中电流测量方法的流程示意图；
图8为另一个实施例中电流测量方法的流程示意图；
图9为另一个实施例中电流测量方法的流程示意图；
图10为另一个实施例中电流测量装置的结构框图；
图11为另一个实施例中电流测量装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1为电流传感器的结构框图，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电流传感器，该电流传感器包括：第一单轴TMR芯片11、第二单轴TMR芯片12和第三单轴TMR芯片13；第一单轴TMR芯片11、第二单轴TMR芯片12和第三单轴TMR芯片13位于同一虚拟圆环上；第一单轴TMR芯片11的磁敏感方向、第二单轴TMR芯片12磁敏感方向和第三单轴TMR芯片13磁敏感方向均垂直于虚拟圆环的半径；第一单轴TMR芯片11的磁敏感方向垂直于第二单轴TMR芯片12的磁敏感方向；第二单轴TMR芯片12的磁敏感方向垂直于第三单轴TMR芯片13的磁敏感方向；
第一单轴TMR芯片11、第二单轴TMR芯片12和第三单轴TMR芯片13均用于采集待测导线14的磁感应强度；待测导线14的磁感应强度用于计算待测导线的目标电流值。
具体地，电流传感器中包括三个单轴TMR芯片，每个单轴TMR芯片都可以采集待测导线的磁感应强度。三个单轴TMR芯片位于同一个虚拟圆环上，其中，第一单轴TMR芯片至圆心的半径与第二单轴TMR芯片至圆心的半径之间的夹角A为90°，第一单轴TMR芯片至圆心的半径与第三单轴TMR芯片至圆心的半径之间的夹角B为180°。第一单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直与第一单轴TMR芯片所在位置至圆心的半径；第二单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直与第二单轴TMR芯片所在位置至圆心的半径；第三单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直与第三单轴TMR芯片所在位置至圆心的半径。同时，第一单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第二单轴TMR芯片的磁敏感方向；第二单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第三单轴TMR芯片的磁敏感方向；也即，第一单轴TMR芯片的磁敏感方向平行于第三单轴TMR芯片的磁敏感方向，且方向相反。其中，各单轴TMR芯片的位置之间是相互固定的的，但是可以在虚拟圆环上任意放置，且待测导线可以在虚拟圆环内的任意位置。
当三个单轴TMR芯片采集到磁感应强度后，可以利用三个单轴TMR芯片采集到的磁感应强度，根据毕奥-萨伐尔定律确定待测导线的目标电流值。如图1中所示，可以将第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的夹角分别定义为θ1,θ2,θ3；将第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的距离分别定义为y1，y2，y3；将第一单轴TMR芯片的磁场方向与所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α1；将第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α2；第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α3；将待测导线L与圆心O的距离定义为x；且由于将三个单轴TMR芯片放置于虚拟圆环上，所以，虚拟圆环的半径为已知值。根据以下公式(1)-(11)进行联立化简：
B1＝I/y1×cosα1×M (1)
B2＝I/y2×cosα2×M (2)
B3＝I/y3×cosα3×M (3)
Figure BDA0002979891040000061
Figure BDA0002979891040000062
Figure BDA0002979891040000063
θ2＝A-θ1 (7)
θ3＝B-θ1 (8)
Figure BDA0002979891040000064
Figure BDA0002979891040000065
Figure BDA0002979891040000066
其中，
Figure BDA0002979891040000067
是根据根据比奥-萨法尔定律得到的系数；其中，第一单轴TMR芯片至圆心的半径与第二单轴TMR芯片至圆心的半径之间的夹角A为90°，第一单轴TMR芯片至圆心的半径与第三单轴TMR芯片至圆心的半径之间的夹角B为180°，可以得到公式(12)：a(I·M)5+b(I·M)4+c(I·M)3+d(I·M)2+e(I·M)+f＝0；其中，a＝-2R(B1+B3)；
Figure BDA0002979891040000068
c＝-4B2R3(B1-B3)2+4RB2(B1+B3)2R2-R22(B1+B3)2RB22B2；-R22(B1+B3)4RB1B3+16RB1B2B3R2-4RB1B34RB22R-2R4R2B2 2(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)；
d＝4R4B2 2(B1-B3)2+4R2B2 2(B1+B3)2R2+16R2B1 2B3 2R2-R22(B1+B3)4RB1B32RB2+2R4R2B2 24RB1B3+3R2(B1+B3)4RB24RB1B3+3R2(B1+B3)4R2B2 2(B1+B3)+4R3B1B34RB2(B1+B3)+4R3B1B34RB1B3
e＝3R2(B1+B3)4R2B2 24RB1B3+4R3B1B34RB24RB1B3+4R3B1B34R2B2 2(B1+B3)；
f＝4RB1B34R3B1B34R2B2 2。
由于B1、B2、B3分别为第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度，R为虚拟圆环的半径，均为已知值。由上式可知，仅需根据B1、B2、B3、R这4个值，即可求出待测电流I。其中，对公式(12)的求解，可以通过公式(13)：
Figure BDA0002979891040000071
进行求解，其中eig(·)即为求解矩阵的特征向量，即目标电流值。也可以利用公式(13)求解出候选电流测量值，对候选电流测量值中选取虚部与实部之间的比值小于预设阈值，则确定候选电流测量值为目标电流测量值，并去除导线位置明显有误的候选电流测量值。
在本实施例中，电流传感器包括：第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片；第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片位于同一虚拟圆环上；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向、第二单轴TMR芯片磁敏感方向和第三单轴TMR芯片磁敏感方向均垂直于虚拟圆环的半径；第一单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第二单轴TMR芯片的磁敏感方向；第二单轴TMR芯片的磁敏感方向垂直于第三单轴TMR芯片的磁敏感方向；第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片均用于采集待测导线的磁感应强度；待测导线的磁感应强度用于计算待测导线的目标电流值。由于，单轴TMR芯片相较于具有磁芯的电流互感器的价格低，且无需将电流传感器串接入电路中，进行电流的采集，测试简单。
上述实施例对电流传感器进行了说明，如图1所示的电流传感器采集到待测导线的磁感应强度用于计算待测导线的电流值时，可以通过与电流传感器连接的处理器实现计算待测导线的电流值，现以一个实施例对电流传感器和处理器构成的电流测量设备进行说明，在一个实施例中，如图2所示，电流测量设备包括：如图1所示的电流传感器21、与电流传感器21连接的处理器22；
处理器用于根据待测导线的磁感应强度和虚拟圆环的半径计算待测导线的目标电流值。
具体地，处理器可以通过有线或者无线的方式与电流传感器连接，接收电流传感器发送的各单轴TMR芯片采集的磁感应强度。当处理器接收到第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和所述第三单轴TMR芯片采集的待测导线的磁感应强度B1、B2、B3；且由于虚拟圆环的半径R为已知确定的，则可以根据
B1＝I/y1×cosα1×M (1)
B2＝I/y2×cosα2×M (2)
B3＝I/y3×cosα3×M (3)
Figure BDA0002979891040000081
Figure BDA0002979891040000082
Figure BDA0002979891040000083
θ2＝A-θ1 (7)
θ3＝B-θ1 (8)
Figure BDA0002979891040000084
Figure BDA0002979891040000085
Figure BDA0002979891040000091
其中，可以将第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的夹角分别定义为θ1,θ2,θ3；将第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的距离分别定义为y1，y2，y3；将第一单轴TMR芯片的磁场方向与所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α1；将第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α2；第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α3；将待测导线与圆心的距离定义为x。将公式(1)-(11)进行联立化简，可以得到公式(12)：
a(I·M)5+b(I·M)4+c(I·M)3+d(I·M)2+e(I·M)+f＝0；其中，
a＝-2R(B1+B3)；
Figure BDA0002979891040000092
c＝-4B2R3(B1-B3)2+4RB2(B1+B3)2R2-R22(B1+B3)2RB22B2-R22(B1+B3)4RB1B3+16RB1B2B3R2-4RB1B34RB22R-2R4R2B2 2(B1+B3)；-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)
Figure BDA0002979891040000093
e＝3R2(B1+B3)4R2B2 24RB1B3+4R3B1B34RB24RB1B3+4R3B1B34R2B2 2(B1+B3)；
f＝4RB1B34R3B1B34R2B2 2。由上式可知，仅需根据B1、B2、B3、R 4个值，即可求出待测电流I。
在本实施例中，电流测量设备包括：电流传感器、与电流传感器连接的处理器；处理器根据待测导线的磁感应强度和虚拟圆环的半径计算待测导线的目标电流值。由于电流传感器采集到待测导线的磁感应强度后，通过外接的处理器，对采集的磁感应强度进行处理，计算待测导线的目标电流值，无需将电流传感器接入电路中，进行电流的采集，测试简单，且单轴TMR芯片相较于具有磁芯的电流互感器的价格低。
上述实施例对电流测量设备进行了说明，在如图1所示的电流传感器采集到待测导线的磁感应强度，需要计算待测导线进行电流值时，还可以通过与电流传感器连接的计算机设备实现计算待测导线的电流值，现以一个实施例对电流传感器和计算机设备构成的电流测量系统进行说明，在一个实施例中，如图3所示，电流测量系统包括：如图1所示的电流传感器31、与电流传感器31连接的计算机设备32；
计算机设备32用于根据待测导线的磁感应强度和虚拟圆环的半径计算待测导线的目标电流值。
其中，计算机设备可以包括服务器，可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现；计算机设备也可以包括终端，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置，可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备。
具体地，计算机设备可以通过有线或者无线的方式与电流传感器连接，当计算机设备接收到第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和所述第三单轴TMR芯片采集的待测导线的磁感应强度B1、B2、B3；且由于虚拟圆环的半径R为已知确定的，则可以根据B1＝I/y1×cosα1×M (1)
B2＝I/y2×cosα2×M (2)
B3＝I/y3×cosα3×M (3)
Figure BDA0002979891040000101
Figure BDA0002979891040000102
Figure BDA0002979891040000103
θ2＝A-θ1 (7)
θ3＝B-θ1 (8)
Figure BDA0002979891040000111
Figure BDA0002979891040000112
Figure BDA0002979891040000113
其中，可以将第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的夹角分别定义为θ1,θ2,θ3；将第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的距离分别定义为y1，y2，y3；将第一单轴TMR芯片的磁场方向与所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α1；将第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α2；第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α3；将待测导线与圆心的距离定义为x。将公式(1)-(11)进行联立化简，可以得到公式(12)：a(I·M)5+b(I·M)4+c(I·M)3+d(I·M)2+e(I·M)+f＝0；其中，a＝-2R(B1+B3)；
Figure BDA0002979891040000114
c＝-4B2R3(B1-B3)2+4RB2(B1+B3)2R2-R22(B1+B3)2RB22B2-R22(B1+B3)4RB1B3+16RB1B2B3R2-4RB1B34RB22R-2R4R2B2 2(B1+B3)；-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)
Figure BDA0002979891040000115
e＝3R2(B1+B3)4R2B2 24RB1B3+4R3B1B34RB24RB1B3+4R3B1B34R2B2 2(B1+B3)；
f＝4RB1B34R3B1B34R2B2 2。由上式可知，仅需根据B1、B2、B3、R 4个值，即可求出待测电流I。
在本实施例中，电流测量系统包括：电流传感器、与电流传感器连接的计算机设备；计算机设备根据待测导线的磁感应强度和虚拟圆环的半径计算待测导线的目标电流值。由于电流传感器采集到待测导线的磁感应强度后，通过外接的计算机设备对采集的磁感应强度进行处理，计算待测导线的目标电流值，无需将电流传感器接入电路中，进行电流的采集，测试简单，且单轴TMR芯片相较于具有磁芯的电流互感器的价格低。
上述实施例对电流传感器、电流测量设备和电流测量系统进行了说明，本申请提供了一种电流测量方法可以应用于上述电流测量设备或电流测量系统中，现以一个实施例对如何计算待测导线的电流值进行说明，在一个实施例中，如图4所示，应用于如图2所示的电流测量设备或如图3所示的电流测量系统中，该方法包括：
S402，获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度。
具体地，以执行主体为处理器为例，当电流传感器采集到第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度后，传送至处理器，处理器即可获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度。
S404，根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值。
具体地，由于第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片、第三单轴TMR芯片位于同一虚拟圆环上，虚拟圆环的半径为已知值，则可以根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，利用毕奥-萨伐尔定律求解目标电流值；也可以在已知第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径的基础上，引入相关其他参数，共同构建方程组，对方程组进行化简求解，即可得到目标电流值。
在本实施例中，通过获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值。由于仅需根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度以及各单轴TMR芯片所在虚拟圆环的半径，无需获取其他相关参数的实际值，即可确定待测导线的目标电流值，测试方法简单。
上述实施例对电流测量方法进行了说明，现以一个实施例对如何根据各单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径确定待测导线的目标电流值进一步说明，在一个实施例中，根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值，包括：
将第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，计算得到待测导线的目标电流值；电流计算公式包括磁感应强度变量、虚拟圆环半径变量和电流值变量之间的对应关系。
具体地，将各单轴TMR芯片的磁感应强度以及已知的虚拟圆环的半径带入值电流计算公式中，对电流计算公式进行求解，即可得到目标电流值。其中，电流计算公式的构建方法可以参见如图5所示的电流计算公式的构建方法的步骤，包括：
S502，获取第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的半径夹角参数。
具体地，在第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片在虚拟圆环上的位置确定后，即可将第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的夹角分别定义为θ1,θ2,θ3；即获取第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的半径夹角参数。
S504，获取第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的第一距离参数。
具体地，在第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片在虚拟圆环上的位置确定后，即可将第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的距离分别定义为y1，y2，y3，即y1，y2，y3为第一距离参数。
S506，获取第一单轴TMR芯片的磁场方向与第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的第一磁场夹角参数；获取第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的第二磁场夹角参数；获取第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的第三磁场夹角参数。
具体地，在第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片在虚拟圆环上的位置确定后，即可将第一单轴TMR芯片的磁场方向与所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α1，即第一磁场夹角参数；将第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α2，即第二磁场夹角参数；第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的夹角定义为α3，即第三磁场夹角参数。
S508，获取待测导线与虚拟圆环的圆心之间的第二距离参数。
具体地，在第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片在虚拟圆环上的位置确定后，即可将待测导线L与圆心O的距离定义为x，即第二距离参数。
S510，根据半径夹角参数、第一距离参数、第一磁场夹角参数、第二磁场夹角参数、第三磁场夹角参数、第二距离参数构建电流计算公式。
具体地，可以根据半径夹角参数、第一距离参数、第一磁场夹角参数、第二磁场夹角参数、第三磁场夹角参数、第二距离参数构建公式：B1＝I/y1×cosα1×M
(1)
B2＝I/y2×cosα2×M (2)
B3＝I/y3×cosα3×M (3)
Figure BDA0002979891040000141
Figure BDA0002979891040000142
Figure BDA0002979891040000143
θ2＝A-θ1 (7)
θ3＝B-θ1 (8)
Figure BDA0002979891040000151
Figure BDA0002979891040000152
Figure BDA0002979891040000153
将公式(1)-(11)进行联立化简，即可得到电流计算公式：a(I·M)5+b(I·M)4+c(I·M)3+d(I·M)2+e(I·M)+f＝0；其中，a＝-2R(B1+B3)；
Figure BDA0002979891040000154
c＝-4B2R3(B1-B3)2+4RB2(B1+B3)2R2-R22(B1+B3)2RB22B2-R22(B1+B3)4RB1B3+16RB1B2B3R2-4RB1B34RB22R-2R4R2B2 2(B1+B3)；-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)
Figure BDA0002979891040000155
e＝3R2(B1+B3)4R2B2 24RB1B3+4R3B1B34RB24RB1B3+4R3B1B34R2B2 2(B1+B3)；
f＝4RB1B34R3B1B34R2B2 2。由于B1、B2、B3分别为第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度，R为虚拟圆环的半径，均为已知值。由上式可知，仅需根据B1、B2、B3、R 4个值，即可求出待测电流I。其中，对公式(12)的求解，可以通过公式(13)：
Figure BDA0002979891040000161
进行求解，得到目标电流值。
在本实施例中，将第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，计算得到待测导线的目标电流值。这种方法简单有效，且可获取精度较高的待测导线的目标电流值。
上述实施例对电流测量方法进行了说明，现对如何确定目标电流值进一步说明，在一个实施例中，如图6所示，根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值，包括：
S602，根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定多个候选电流测量值。
具体地，将第一单轴TMR芯片的磁感应强度B1、第二单轴TMR芯片的磁感应强度B2、第三单轴TMR芯片的磁感应强度B3和虚拟圆环的半径R带入上述实施例构建的电流计算公式：a(I·M)5+b(I·M)4+c(I·M)3+d(I·M)2+e(I·M)+f＝0；其中，
Figure BDA0002979891040000162
是根据根据比奥-萨法尔定律得到的系数，a＝-2R(B1+B3)；
b＝R2(B1-B3)2+(R2(B1+B3)2+4B2 2R2-R22(B1+B3)2B2)+(2R4RB1B3+2R4RB2(B1+B3)+3R2(B1+B3)(B1+B3))；
c＝-4B2R3(B1-B3)2+4RB2(B1+B3)2R2-R22(B1+B3)2RB22B2-R22(B1+B3)4RB1B3+16RB1B2B3R2-4RB1B34RB22R-2R4R2B2 2(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)；-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)
d＝4R4B2 2(B1-B3)2+4R2B2 2(B1+B3)2R2+16R2B1 2B3 2R2-R22(B1+B3)4RB1B32RB2+2R4R2B2 24RB1B3+3R2(B1+B3)4RB24RB1B3+3R2(B1+B3)4R2B2 2(B1+B3)+4R3B1B34RB2(B1+B3)+4R3B1B34RB1B3；
e＝3R2(B1+B3)4R2B2 24RB1B3+4R3B1B34RB24RB1B3+4R3B1B34R2B2 2(B1+B3)；
f＝4RB1B34R3B1B34R2B2 2。可以通过公式：
Figure BDA0002979891040000171
对电流计算公式进行求解，由于电流计算公式为一元五次方程组，则将会获得五个候选电流测量值。
S604，从候选电流测量值中确定目标电流值。
具体地，由于通过公式：
Figure BDA0002979891040000172
对电流计算公式进行求解，其中，eig(·)即为求解矩阵的特征向量为5个候选电流测量值中的一个解，可以将此解作为目标电流值。也可以计算各候选电流测量值的虚部与实部之间的比值，若比值小于预设阈值，则确定候选电流测量值为目标电流测量值，并且根据各候选电流测量值、第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离后，选取候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离小于R/2的作为目标电流值，R为虚拟圆环的半径。
在本实施例中，通过根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定多个候选电流测量值，从候选电流测量值中确定目标电流值。能够选取最优的目标电流值，得到更为准确的测试结果。
上述实施例对电流测量方法进行了说明，通过该电流测量方法可以确定多个候选电流测量值，因此还需要对多个候选电流测量值进一步选取最优的目标电流值，现对如何确定目标电流值进一步说明，在一个实施例中，如图7所示，从候选电流测量值中确定目标电流值，包括：
S702，计算各候选电流测量值的虚部与实部之间的比值。
具体地，可以确定每个候选电流测量值的虚部和实部，计算各候选电流测量值的虚部与实部之间的比值。
S704，若比值小于预设阈值，则确定候选电流测量值为目标电流测量值。
具体地，将计算得出的每个候选电流测量值虚部与实部之间的比值与预设阈值进行比较，选取比值小于预设阈值的候选电流测量值作为目标电流测量值。示例地，候选电流测量值I≠0,
Figure BDA0002979891040000181
时，确定为目标电流值。
在本实施例中，通过计算各候选电流测量值的虚部与实部之间的比值，若比值小于预设阈值，则确定候选电流测量值为目标电流测量值。能够得到更为准确的测试结果。
上述实施例对电流测量方法进行了说明，通过该电流测量方法可以确定多个候选电流测量值，因此还需要对多个候选电流测量值进一步选取最优的目标电流值，现对如何确定目标电流值进一步说明，如图8所示，从候选电流测量值中确定目标电流值，包括：
S802，根据各候选电流测量值、第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离。
具体地，将各候选电流测量值I、第一单轴TMR芯片的磁感应强度B1、第二单轴TMR芯片的磁感应强度B2、第三单轴TMR芯片的磁感应强度B3和虚拟圆环的半径R带入公式
Figure BDA0002979891040000182
中，计算各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离x。
S804，判断各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离是否小于R/2，R为虚拟圆环的半径。
具体地，可以通过将各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离与R/2进行做差，确定做差结果是否为负，也可以将将各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离与R/2进行做商，确定比值是否小于1。
S806，若是，则将候选电流测量值确定为目标电流值。
具体地，若候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离小于R/2，则将该候选电流测量值确定为目标电流值。
在本实施例中，通过根据各候选电流测量值、第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离；判断各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离是否小于R/2，R为虚拟圆环的半径；若是，则将候选电流测量值确定为目标电流值，能够得到更为准确的测试结果。
为了便于本领域技术人员的理解，现以一个实施例对电流测量方法进一步说明，如图9所示，电流测量方法包括：
S902，获取第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的半径夹角参数。
S904，获取第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的第一距离参数。
S906，获取第一单轴TMR芯片的磁场方向与第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的第一磁场夹角参数；获取第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的第二磁场夹角参数；获取第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的第三磁场夹角参数。
S908，获取待测导线与虚拟圆环的圆心之间的第二距离参数。
S910，根据半径夹角参数、第一距离参数、第一磁场夹角参数、第二磁场夹角参数、第三磁场夹角参数、第二距离参数构建电流计算公式。
S912，获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度。
S914，将第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，确定多个候选电流测量值。
S916，计算各候选电流测量值的虚部与实部之间的比值。
S918，若比值小于预设阈值，则确定候选电流测量值为目标电流测量值。
S920，根据各候选电流测量值、第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离。
S922，判断各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离是否小于R/2，R为虚拟圆环的半径。
S924，若是，则将候选电流测量值确定为目标电流值。
在本实施例中，通过获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值。由于仅需根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度以及各单轴TMR芯片所在虚拟圆环的半径，无需获取其他相关参数的实际值，即可确定待测导线的目标电流值，测试方法简单。
应该理解的是，虽然图4-9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图4-9中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种电流测量装置，包括：
获取模块101，用于获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；
确定模块102，用于根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值。
在本实施例中，获取模块获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；确定模块根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定待测导线的目标电流值。由于仅需根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度以及各单轴TMR芯片所在虚拟圆环的半径，无需获取其他相关参数的实际值，即可确定待测导线的目标电流值，测试方法简单，且由于单轴TMR芯片可以获取精度高于具有磁芯的电流互感器的磁感应强度，因此，确定的目标电流值的精度也就相应更高。
在一个实施例中，确定模块102具体用于将第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，计算得到待测导线的目标电流值；电流计算公式包括磁感应强度变量、虚拟圆环半径变量和电流值变量之间的对应关系。
在一个实施例中，如图11所示，电流测量装置还包括：
公式构建模块103，用于获取第一单轴TMR芯片所在半径、第二单轴TMR芯片所在半径和第三单轴TMR芯片所在半径与待测导线所在半径的半径夹角参数；获取第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片与待测导线之间的第一距离参数；获取第一单轴TMR芯片的磁场方向与第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的第一磁场夹角参数；获取第二单轴TMR芯片的磁场方向与第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的第二磁场夹角参数；获取第三单轴TMR芯片的磁场方向与第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的第三磁场夹角参数；获取待测导线与虚拟圆环的圆心之间的第二距离参数；根据半径夹角参数、第一距离参数、第一磁场夹角参数、第二磁场夹角参数、第三磁场夹角参数、第二距离参数构建电流计算公式。
在一个实施例中，参见图11所示，确定模块102包括：
第一确定单元1021，用于根据第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定多个候选电流测量值；
第二确定单元1022，用于从候选电流测量值中确定目标电流值。
在一个实施例中，第二确定单元具体用于计算各候选电流测量值的虚部与实部之间的比值；若比值小于预设阈值，则确定候选电流测量值为目标电流测量值。
在一个实施例中，第二确定单元具体用于根据各候选电流测量值、第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度、第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径，确定各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离；判断各候选电流测量值对应的待测导线至圆心的距离是否小于R/2，R为虚拟圆环的半径；若是，则将候选电流测量值确定为目标电流值。
关于电流测量装置的具体限定可以参见上文中对于电流测量方法的限定，在此不再赘述。上述电流测量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电流传感器，其特征在于，所述电流传感器包括：第一单轴TMR芯片、第二单轴TMR芯片和第三单轴TMR芯片；所述第一单轴TMR芯片、所述第二单轴TMR芯片和所述第三单轴TMR芯片位于同一虚拟圆环上；所述第一单轴TMR芯片至圆心的半径与所述第二单轴TMR芯片至所述圆心的半径之间的夹角A为90°，所述第一单轴TMR芯片至所述圆心的半径与所述第三单轴TMR芯片至所述圆心的半径之间的夹角B为180°；所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向、所述第二单轴TMR芯片磁敏感方向和所述第三单轴TMR芯片磁敏感方向均垂直于所述虚拟圆环的半径；且所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向平行于所述第三单轴TMR芯片的磁敏感方向，且方向相反；
所述第一单轴TMR芯片、所述第二单轴TMR芯片和所述第三单轴TMR芯片均用于采集待测导线的磁感应强度；所述待测导线的磁感应强度用于计算所述待测导线的目标电流值；其中，所述目标电流值是将所述待测导线的磁感应强度、所述虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式计算得到的，其中所述预设的电流计算公式包括磁感应强度变量、虚拟圆环半径变量和电流值变量之间的对应关系，且是通过毕奥-萨伐尔定律确定的。
2.一种电流测量设备，其特征在于，所述电流测量设备包括：权利要求1所述的电流传感器、与所述电流传感器连接的处理器；
所述处理器用于根据待测导线的磁感应强度和虚拟圆环的半径计算所述待测导线的目标电流值。
3.一种电流测量系统，其特征在于，所述电流测量系统包括：权利要求1所述的电流传感器、与所述电流传感器连接的计算机设备；
所述计算机设备用于根据待测导线的磁感应强度、虚拟圆环的半径和预设的电流计算公式计算所述待测导线的目标电流值。
4.一种电流测量方法，其特征在于，应用于如权利要求2所述的电流测量设备或如权利要求3所述的电流测量系统中，所述方法包括：
获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；
将所述第一单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第二单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，计算得到待测导线的目标电流值；所述电流计算公式包括磁感应强度变量、虚拟圆环半径变量和电流值变量之间的对应关系，且是通过毕奥-萨伐尔定律确定的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电流计算公式的构建方法包括：
获取所述第一单轴TMR芯片所在半径、所述第二单轴TMR芯片所在半径和所述第三单轴TMR芯片所在半径与所述待测导线所在半径的半径夹角参数；
获取所述第一单轴TMR芯片、所述第二单轴TMR芯片和所述第三单轴TMR芯片与所述待测导线之间的第一距离参数；
获取所述第一单轴TMR芯片的磁场方向与所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向的第一磁场夹角参数；获取所述第二单轴TMR芯片的磁场方向与所述第二单轴TMR芯片的磁敏感方向的第二磁场夹角参数；获取所述第三单轴TMR芯片的磁场方向与所述第三单轴TMR芯片的磁敏感方向的第三磁场夹角参数；
获取所述待测导线与所述虚拟圆环的圆心之间的第二距离参数；
根据所述半径夹角参数、所述第一距离参数、所述第一磁场夹角参数、所述第二磁场夹角参数、所述第三磁场夹角参数、所述第二距离参数构建所述电流计算公式；所述电流计算公式为：
a(I·M)5+b(I·M)4+c(I·M)3+d(I·M)2+e(I·M)+f＝0，其中，
a＝-2R(B1+B3)，
b＝R2(B1-B3)2+(R2(B1+B3)2+4B2 2R2-R22(B1+B3)2B2)+(2R4RB1B3+2R4RB2(B1+B3)+3R2(B1+B2)(B1+B3))，
c＝-4B2R3(B1-B3)2+4RB2(B1+B3)2R2-R22(B1+B3)2RB22B2-R22(B1+B3)4RB1B3+16RB1B2B3R2-4RB1B34RB22R-2R4R2B2 2(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)-3R2(B1+B3)4RB1B3-3R2(B1+B3)4RB2(B1+B3)-4R3B1B3(B1+B3)，
d＝4R4B2 2(B1-B3)2+4R2B2 2(B1+B3)2R2+16R2B1 2B3 2R2-R22(B1+B3)4RB1B32RB2+2R4R2B2 24RB1B3+3R2(B1+B3)4RB24RB1B3+3R2(B1+B3)4R2B2 2(B1+B3)+4R3B1B34RB2(B1+B3)+4R3B1B34RB1B3，
e＝3R2(B1+B3)4R2B2 24RB1B3+4R3B1B34RB24RB1B3+4R3B1B34R2B2 2(B1+B3)，
f＝4RB1B34R3B1B34R2B2 2，所述B1为所述第一单轴TMR芯片的磁感应强度、所述B2为所述第二单轴TMR芯片的磁感应强度、所述B3为所述第三单轴TMR芯片的磁感应强度，所述R为所述虚拟圆环的半径。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述第一单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第二单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，计算得到待测导线的目标电流值，包括：
将所述第一单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第二单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第三单轴TMR芯片的磁感应强度和所述虚拟圆环的半径代入所述预设的电流计算公式中，确定多个候选电流测量值；
从多个所述候选电流测量值中确定目标电流值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从多个所述候选电流测量值中确定目标电流值，包括：
计算各所述候选电流测量值的虚部与实部之间的比值；
若所述比值小于预设阈值，则确定所述候选电流测量值为所述目标电流值。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从多个所述候选电流测量值中确定目标电流值，包括：
根据各所述候选电流测量值、所述第一单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第二单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第三单轴TMR芯片的磁感应强度和所述虚拟圆环的半径，确定各所述候选电流测量值对应的所述待测导线至圆心的距离；
判断各所述候选电流测量值对应的所述待测导线至所述圆心的距离是否小于R/2，所述R为所述虚拟圆环的半径；
若是，则将所述候选电流测量值确定为所述目标电流值。
9.一种电流测量装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一单轴TMR芯片的磁感应强度、第二单轴TMR芯片的磁感应强度和第三单轴TMR芯片的磁感应强度；所述第一单轴TMR芯片、所述第二单轴TMR芯片和所述第三单轴TMR芯片位于同一虚拟圆环上；所述第一单轴TMR芯片至圆心的半径与所述第二单轴TMR芯片至所述圆心的半径之间的夹角A为90°，所述第一单轴TMR芯片至所述圆心的半径与所述第三单轴TMR芯片至所述圆心的半径之间的夹角B为180°；所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向、所述第二单轴TMR芯片磁敏感方向和所述第三单轴TMR芯片磁敏感方向均垂直于所述虚拟圆环的半径；且所述第一单轴TMR芯片的磁敏感方向平行于所述第三单轴TMR芯片的磁敏感方向，且方向相反；
确定模块，用于将所述第一单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第二单轴TMR芯片的磁感应强度、所述第三单轴TMR芯片的磁感应强度和虚拟圆环的半径代入预设的电流计算公式中，计算得到待测导线的目标电流值；所述电流计算公式包括磁感应强度变量、虚拟圆环半径变量和电流值变量之间的对应关系，且是通过毕奥-萨伐尔定律确定的。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求4至8中任一项所述的方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113820532B (zh) * 2021-09-23 2022-04-15 南方电网数字电网研究院有限公司 非接触式双芯电缆电流测量方法和装置
CN113791261A (zh) * 2021-09-28 2021-12-14 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司 一种基于tmr的无接触式绞线电流检测方法
CN113777384B (zh) * 2021-09-28 2023-12-12 南方电网数字电网研究院有限公司 四分裂导线电流检测方法、装置、计算机设备和存储介质
CN114441832A (zh) * 2022-01-19 2022-05-06 贵州电网有限责任公司 导线电流确定方法、装置、计算机设备和存储介质
CN114509591A (zh) * 2022-01-21 2022-05-17 贵州电网有限责任公司 磁传感器阵列结构、电流检测系统和方法
CN114441833B (zh) * 2022-01-24 2023-03-31 南方电网数字电网研究院有限公司 电流测量方法、装置、计算机设备、存储介质
CN114441835B (zh) * 2022-02-10 2024-09-06 贵州电网有限责任公司 基于磁场传感芯片的双导体电流测量方法和装置
CN115526121B (zh) * 2022-11-28 2023-05-02 西安交通大学 基于单轴tmr传感信号深度学习的电流计算方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109283379A (zh) * 2018-09-28 2019-01-29 南方电网科学研究院有限责任公司 一种导线电流测量方法、装置、设备及可读存储介质
CN110412339A (zh) * 2019-08-08 2019-11-05 南方电网科学研究院有限责任公司 一种电力系统电流测量装置及方法
CN111965579A (zh) * 2020-08-12 2020-11-20 南方电网数字电网研究院有限公司 微型电流传感器精度校准方法、装置、计算机设备和存储介质

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106324534B (zh) * 2016-09-13 2023-10-31 江苏多维科技有限公司 用于激光写入系统的磁电阻传感器晶元版图及激光扫描方法
CN108008177B (zh) * 2017-11-22 2021-04-16 南方电网科学研究院有限责任公司 多轴磁阻电流测量方法、装置、设备和系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109283379A (zh) * 2018-09-28 2019-01-29 南方电网科学研究院有限责任公司 一种导线电流测量方法、装置、设备及可读存储介质
CN110412339A (zh) * 2019-08-08 2019-11-05 南方电网科学研究院有限责任公司 一种电力系统电流测量装置及方法
CN111965579A (zh) * 2020-08-12 2020-11-20 南方电网数字电网研究院有限公司 微型电流传感器精度校准方法、装置、计算机设备和存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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应用TMR阵列传感器的弯曲导线电流测量;郭欢等;《电子测量技术》;20200423(第08期);第66-71、113页 *

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