CN116125134B - 电解槽电流监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种电解槽电流监测系统和方法，所述系统包括：电流传感器，内置有差流感应线圈，用于在所述正负极差流感应线圈获取的电流平衡时采集正负极母线间存在的微安级差流，所述电流传感器设置于电解槽正负铜母排上；采集卡，用于将所述电流传感器采集的正负极母线间存在的微安级差流传输至上位机；上位机，用于根据所述正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度。本申请能够检测出电解槽正极和负极铜母排间的微安级差流，检测精度更高，同时依靠差流的大小判断电解槽内绝缘劣化的程度，有利于事故的预防并及时检修。

Description

电解槽电流监测系统和方法

技术领域

本申请涉及电流监测技术领域，尤其涉及一种电解槽电流监测系统和方法。

背景技术

目前对于电解槽工作电流的检测主要是利用霍尔传感器检测电解槽正负极工作电流，根据电解槽的功率不同，负荷电流在1000-20000A，检测精确度0.1A，通过正负极母线的大电流传感器无法比较出微安级别的差值。

此外，现有的检测方案也只能检测电解槽正负极之间是否出现短路，不能检测电解槽内部因腐蚀出现的绝缘劣化情况。

发明内容

为了解决上述至少一项技术问题，本申请的实施例提供了一种电解槽电流监测系统和方法。

第一方面，本申请的实施例提供了一种电解槽电流监测系统，系统包括：

电流传感器，内置有差流感应线圈，用于在正负极差流感应线圈获取的电流平衡时采集正负极母线间存在的微安级差流，所述电流传感器设置于电解槽正负铜母排上；

采集卡，用于将所述电流传感器采集的正负极母线间存在的微安级差流传输至上位机；

上位机，用于根据所述正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度。

在一种可能的实现方式中，所述电流传感器还包括：

大电流感应线圈，设置在所述差流感应线圈外侧，用于感应正负极的大电流驱动所述正负极差流线圈。

在一种可能的实现方式中，所述电流传感器还包括：

励磁线圈，设置在所述大电流感应线圈外侧，用于根据激励信号产生电磁场。

在一种可能的实现方式中，所述电流传感器还包括：

屏蔽层，设置在所述励磁线圈外侧，用于将所述励磁线圈产生的电磁场屏蔽在电缆中，保护周边元件。

在一种可能的实现方式中，所述电流传感器还包括：

绝缘层，设置在所述电流传感器的最外层，用于保护所述电流传感器稳定运行。

在一种可能的实现方式中，系统还包括：

告警装置，内置有蜂鸣器和/或预警灯，用于在电解槽内绝缘发生劣化时发出预警信息。

在一种可能的实现方式中，系统还包括：

激励源，与电流传感器和上位机连接，用于为电流传感器供电，控制电流传感器工作。

在一种可能的实现方式中，系统还包括：

信号处理装置，一端与电流传感器相连，一端与采集卡相连，内置有信号放大电路和滤波电路，用于对电解槽正负极的电流信号进行信号处理。

在一种可能的实现方式中，所述上位机具体用于：

判断所述正负极母线间的差流是否超过阈值；

若超过，确定电解槽内绝缘发生劣化，发送预警信号至告警装置，同时通知管理人员进行维修。

第二方面，本申请的实施例提供了一种电解槽电流监测方法，应用于电解槽电流监测系统，包括：

基于正负极差流感应线圈，采集正负极母线间存在的微安级差流；

将所述电流传感器采集的差流信号转化为数字信号传输至上位机；

根据所述正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

通过大电流感应线圈感应正负极的大电流，并驱动正负极差流感应线圈采集正负极母线间存在的微安级差流，检测精度更高，检测结果更加准确；将电流传感器采集的差流信号转化为数字信号传输至上位机，根据正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度，有利于事故的预防并及时检修。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本申请的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本申请的范围。本申请的其他特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。

图1示出了本申请实施例的电解槽电流监测系统的结构示意图。

图2示出了本申请实施例的电解槽电流监测方法的流程图。

其中，1、电流传感器；2、平衡线；3、激励线；4、信号线；5、采集卡；6、激励源；7、上位机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应当理解的是，本文提及的“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

图1示出了本申请的实施例的电解槽电流监测系统的结构示意图，参见图1，该系统包括：电流传感器1、采集卡5和上位机7。

其中，两个电流传感器1分别设置于电解槽的正、负铜母排上，用于在正负极差流感应线圈平衡时采集正负极母线间存在的微安级差流。

在本申请实施例中，采用矩形铜母排为电解槽供电，电流传感器1以环绕式安装在铜母排上。

具体地，电流传感器1从外到内包括绝缘层、屏蔽层、励磁线圈、大电流感应线圈以及差流感应线圈。

其中，绝缘层用于保护电流传感器1稳定运行；屏蔽层用于将励磁线圈产生的电磁场屏蔽在电缆中，保护周边元件；励磁线圈用于根据激励信号产生电磁场；大电流感应线圈感应正负极的大电流并驱动正负极差流感应线圈；差流感应线圈用于在线圈获得的电流平衡时采集正负极母线间存在的微安级差流。

在本申请实施例中，绝缘层可采用有机绝缘材料，如橡胶、塑料等，屏蔽层采用金属化纸或半导体纸制成。

在本申请实施例中，当铜母排工作时，电流传感器1接收激励源6的激励信号开始工作，励磁线圈产生电流传感器1工作的工作磁场，大电流感应线圈 为磁感应线圈，基于线圈的自感检测铜母排的电流，同时驱动正负极差流感应线圈，差流感应线圈通过平衡线2确定电流是否平衡，当线圈电流平衡时采集正负极母线间存在的微安级差流。

其中，平衡线2分别与正极大电流感应线圈的尾端和负极大电流感应线圈的首端相连，使电流传感器1会按照整体线路中接地故障电流的不平衡程度等比例地输出，平衡掉正反电流，产生差流，所谓平衡表示电流值保持不变的状态。

进一步地，采集卡5用于将电流传感器1采集的正负极母线间存在的微安级差流传输至上位机。

其中，采集卡5内包含模数转换电路，用于将采集的电流信号通过信号线4转换为数字信号传输至上位机。

进一步地，上位机用于根据正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度。

具体地，判断所述正负极母线间的差流是否超过阈值；若超过，确定电解槽内绝缘发生劣化，发送预警信号至告警装置，同时通知管理人员进行维修。

示例地，设定电解槽正负极母线间的差流最大阈值为5微安，如果电流传感器1传输至上位机的电流差值超过5微安，则上位机判断电解槽内绝缘劣化，发送预警信号至告警装置做出警示，同时通知相关管理人员及时进行检修。

在本申请实施例中，上位机还包括数据对比装置，当连续传输的电解槽正负极母线间的差流值变化较大时，发送预警信号至告警装置。

其中，所述差流变化值可依需要设置，示例地，设置为3微安。

示例地，如果电流传感器1传输至上位机的电流差值第一次为1微安，第二次为5微安，第三次为0微安，系统判定电解槽异常，发送预警信号至告警装置。

进一步地，系统还包括激励源6，与电流传感器1和上位机7连接，用于为电流传感器1供电，通过激励线3控制电流传感器1工作。

进一步地，系统还包括信号处理装置，一端与电流传感器1相连，一端与采集卡5相连，内置有信号放大电路和滤波电路，用于对电解槽正负极的电流信号进行信号处理。

其中，电流传感器1与信号放大电路连接，信号放大电路和滤波电路依次串联。通过所述信号调理装置可以依次对所述电流信号进行放大、滤波处理，所述信号放大电路对所述电流信号进行放大使其增益能达到上位机7的需求，所述滤波电路可以去除所述电流信号中的杂波成分，使得检测结果更加精确。

进一步地，系统还包括告警装置，内置有蜂鸣器和/或预警灯，用于在电解槽内绝缘发生劣化时发出预警信息。

在本申请实施例中，所述蜂鸣器和/或预警灯与所述上位机7连接。通过所述蜂鸣器和/或预警灯可以发出声音预警信号和/或光预警信号，便于及时提醒管理人员，并采取相应措施，避免铜电解槽永久性损坏，延长其使用寿命。

在本申请实施例中，经实验验证，经过差流线圈测得的正负极母线间存在的差流精度可达到2微安，优于目前直流大电流的检测精度。

根据本公开的实施例，实现了以下技术效果：

通过大电流感应线圈感应正负极的大电流，并驱动正负极差流感应线圈采集正负极母线间存在的微安级差流，检测精度更高，检测结果更加准确；将电流传感器1采集的差流信号转化为数字信号传输至上位机7，根据正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度，有利于事故的预防并及时检修。

需要说明的是，对于前述的系统实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的结构组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的结构顺序的限制，因为依据本公开，某些结构可以采用其他顺序运行或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和装置并不一定是本公开所必须的。

以上是关于系统实施例的介绍，以下通过方法实施例，对本申请所述方案进行进一步说明。

图2示出了本申请实施例的电解槽电流监测方法的流程图，参见图2，该方法包括以下步骤：

S201，基于正负极差流感应线圈，采集正负极母线间存在的微安级差流；

S202，将电流传感器1采集的差流信号转化为数字信号传输至上位机；

S203，根据正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度。

需要说明的是：上述实施例提供的电解槽电流监测方法仅以上述各方法步骤的划分进行举例说明，实际应用中，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电解槽电流监测方法与电解槽电流监测系统实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

以上所述为本申请提供的示例性实施例，并不用以限制本申请实施例，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电解槽电流监测系统，其特征在于，包括：

电流传感器，内置有差流感应线圈，用于在正负极差流感应线圈获取的电流平衡时采集正负极母线间存在的微安级差流，所述电流传感器设置于电解槽正负铜母排上；

采集卡，用于将所述电流传感器采集的正负极母线间存在的微安级差流传输至上位机；

上位机，用于根据所述正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度；

其中，电流传感器还包括：大电流感应线圈，设置在所述差流感应线圈外侧，用于感应正负极的大电流并驱动所述差流感应线圈；励磁线圈，设置在所述大电流感应线圈外侧，用于根据激励信号产生电磁场；差流感应线圈，通过平衡线确定电流是否平衡，当线圈电流平衡时采集正负极母线间存在的微安级差流，所谓平衡表示电流值保持不变的状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流传感器还包括：

屏蔽层，设置在所述励磁线圈外侧，用于将所述励磁线圈产生的电磁场屏蔽在电缆中，保护周边元件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电流传感器还包括：

绝缘层，设置在所述电流传感器的最外层，用于保护所述电流传感器稳定运行。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

告警装置，内置有蜂鸣器和/或预警灯，用于在电解槽内绝缘发生劣化时发出预警信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

激励源，与电流传感器和上位机连接，用于为电流传感器供电，控制电流传感器工作。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

信号处理装置，一端与电流传感器相连，一端与采集卡相连，内置有信号放大电路和滤波电路，用于对电解槽正负极的电流信号进行信号处理。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机具体用于：

判断所述正负极母线间的差流是否超过阈值；

若超过，确定电解槽内绝缘发生劣化，发送预警信号至告警装置。

8.一种电解槽电流监测方法，应用于权利要求1-7任意一项所述的系统，其特征在于，包括：

基于正负极差流感应线圈，采集正负极母线间存在的微安级差流；

将所述电流传感器采集的差流信号转化为数字信号传输至上位机；

根据所述正负极母线间存在的微安级差流判断电解槽内绝缘劣化的程度。