CN117554676B - 一种电流测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电流测量装置及方法。该电流测量装置包括线圈、磁敏感元件和测量电路；所述线圈包括导线和非铁磁芯体，所述导线绕置在所述非铁磁芯体的表面；所述磁敏感元件设置于所述非铁磁芯体中，用于感测所述磁敏感元件设置位置处的磁感应信号；所述测量电路包括第一端，所述第一端与所述磁敏感元件电连接，用于获取所述磁敏感元件感测到的所述磁感应信号，并根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流；所述待测电缆穿过所述线圈。本发明通过上述电流测量装置可实现高精度、大量程电流测量，解决了现有电流测量装置难以同时兼顾大量程与高精度的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种电流测量装置及方法。
背景技术
电流测量装置是电力系统中的重要测量设备。随着电力系统的发展，电力系统对电流测量装置大量程、高精度的需求愈发迫切，现今电流测量装置已成为制约电力系统发展的瓶颈之一。
电力系统运行工况复杂，从泄漏电流（µA级）到冲击电流（百kA级），电流测量需跨越11个数量级。
现有的电流测量装置多为侵入式安装，体积大，功耗高，运维困难，并且在大电流下易发生饱和，难以同时兼顾大量程与高精度。
发明内容
本发明提供了一种电流测量装置及方法，以解决现有电流测量装置难以同时兼顾大量程与高精度的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电流测量装置，该电流测量装置包括线圈、磁敏感元件和测量电路；
所述线圈包括导线和非铁磁芯体，所述导线绕置在所述非铁磁芯体的表面；
所述磁敏感元件设置于所述非铁磁芯体中，用于感测所述磁敏感元件设置位置处的磁感应信号；
所述测量电路包括第一端，所述第一端与所述磁敏感元件电连接，用于获取所述磁敏感元件感测到的所述磁感应信号，并根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流；所述待测电缆穿过所述线圈。
可选的，所述线圈电位浮置；
所述测量电路用于根据第一磁感应信号确定所述待测电缆的电流，所述第一磁感应信号为所述磁敏感元件基于所述待测电缆的电流感应的磁感应信号。
可选的，所述测量电路还包括第二端和第三端；所述导线包括绕线起始端和绕线终止端；
所述第二端与所述绕线起始端电连接，所述第三端与所述绕线终止端电连接；
所述待测电缆的电流方向为第一方向时，线圈电流由所述第二端或者所述第三端进入到所述导线；所述待测电缆的电流方向为第二方向时，线圈电流由所述第三端或者所述第二端进入到所述导线；其中，所述第一方向和所述第二方向的方向相反；
所述测量电路还用于根据第二磁感应信号和所述线圈电流确定所述待测电缆的电流，所述第二磁感应信号为所述磁敏感元件基于所述待测电缆的电流以及所述线圈电流感应的磁感应信号。
可选的，所述测量电路还包括第二端和第三端；所述导线包括绕线起始端和绕线终止端；
所述第二端与所述绕线起始端电连接，所述第三端与所述绕线终止端电连接；
所述测量电路还用于获取所述待测电缆的电流在所述线圈中产生的感应电动势，并根据所述感应电动势确定所述待测电缆的电流。
可选的，所述线圈包括圆形线圈；
所述待测电缆沿第一方向穿过所述线圈，且经过所述线圈的中心；
所述磁敏感元件的中心位于所述非铁磁芯体的截面的中心环线上；
所述第一方向与所述截面所在平面相交。
可选的，所述磁敏感元件包括基于NV色心的量子磁传感器、TMR磁场传感器或者霍尔传感器。
第二方面，本发明实施例提供了一种电流测量方法，该电流测量方法由如第一方面任一实施例所述的电流测量装置执行；
所述电流测量方法包括：
获取所述磁敏感元件设置位置处的磁感应信号；
根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流。
可选的，所述线圈包括圆形线圈；
根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流，包括：
根据第一磁感应信号确定所述待测电缆的电流，所述第一磁感应信号为所述磁敏感元件基于所述待测电缆的电流感应的磁感应信号；其中，所述第一磁感应信号与所述待测电缆的电流满足如下对应关系：
；
表示所述第一磁感应信号，/>表示真空磁导率，/>表示所述待测电缆的电流，/>表示所述线圈的半径。
可选的，所述测量电路还包括第二端和第三端，所述导线包括绕线起始端和绕线终止端，所述第二端与所述绕线起始端电连接，所述第三端与所述绕线终止端电连接，线圈电流由所述第二端或者所述第三端进入到所述导线；所述线圈包括圆形线圈；
根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流，包括：
根据所述线圈电流确定所述线圈电流在所述磁敏感元件设置位置处产生的线圈磁感应信号；其中，所述线圈磁感应信号与所述线圈电流满足毕奥-萨伐尔定律；
根据第二磁感应信号和所述线圈磁感应信号确定电缆磁感应信号，所述第二磁感应信号为所述磁敏感元件基于所述待测电缆的电流以及所述线圈电流感应的磁感应信号；其中，所述第二磁感应信号、所述线圈磁感应信号以及所述电缆磁感应信号满足如下对应关系：
；
表示所述电缆磁感应信号，/>表示第二磁感应信号，/>表示线圈磁感应信号；
根据所述电缆磁感应信号确定所述待测电缆的电流；其中，所述电缆磁感应信号与所述待测电缆的电流满足如下对应关系：
表示真空磁导率，/>表示所述待测电缆的电流，/>表示所述线圈的半径。
可选的，所述测量电路还包括第二端和第三端，所述导线包括绕线起始端和绕线终止端，所述第二端与所述绕线起始端电连接，所述第三端与所述绕线终止端电连接；所述线圈包括圆形线圈；
所述电流测量方法还包括：
获取所述待测电缆的电流在所述导线两端产生的感应电动势；
根据所述感应电动势确定所述待测电缆的电流；其中，所述感应电动势与所述待测电缆的电流满足如下对应关系：
；
表示所述感应电动势，/>表示所述线圈的总匝数，/>表示所述线圈的横截面积，/>表示所述线圈的半径，/>表示真空磁导率，/>表示所述待测电缆的电流。
本发明实施例的技术方案，提供了一种电流测量装置，包括线圈、磁敏感元件和测量电路，其中，线圈包括导线和非铁磁芯体，导线绕置在非铁磁芯体的表面，磁敏感元件设置于非铁磁芯体中，用于感测磁敏感元件设置位置处的磁感应信号，测量电路包括第一端，第一端与磁敏感元件电连接，用于获取磁敏感元件感测到的磁感应信号，并根据磁感应信号确定待测电缆的电流，待测电缆穿过线圈。本发明实施例的技术方案通过采用上述电流测量装置，解决了现有电流测量装置难以同时兼顾大量程与高精度的问题，具有实现高精度、大量程电流测量的有益效果。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电流测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种电流测量装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电流测量方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的另一种电流测量方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的又一种电流测量方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的又一种电流测量方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种电流测量装置的结构示意图，参考图1，本发明实施例中的电流测量装置包括线圈110、磁敏感元件120和测量电路130。
具体的，线圈110包括导线111和非铁磁芯体112，导线111绕置在非铁磁芯体112的表面。磁敏感元件120设置于非铁磁芯体112中，用于感测磁敏感元件120设置位置处的磁感应信号。测量电路130包括第一端131，第一端131与磁敏感元件120电连接，用于获取磁敏感元件120感测到的磁感应信号，并根据磁感应信号确定待测电缆的电流，待测电缆穿过线圈110。
示例性的，测量电路130与设置于非铁磁芯体112中的磁敏感元件120电连接，可获取磁敏感元件120感测到的磁感应信号，待测电缆的电流与该感测到的磁感应信号存在有电流-磁场的物理关系，测量电路130可根据获取到的磁感应信号计算出待测电缆的电流。
现有电流测量装置中常用的线圈通常是由铁芯和导线，或者磁芯和导线组成，可以理解的是，铁芯在大电流时易饱和，限制了量程，存在磁滞效应，导磁特性也容易受温度影响，影响测量精度，交流电会在磁芯中产生涡流损耗，磁滞损耗，整体功耗大。本发明通过采用包括导线111和非铁磁芯体112的线圈110可避免上述缺点，有利于提高电流测量装置的量程以及测量精度。
作为一种可行的实施方式，继续参考图1，线圈110电位浮置。测量电路130用于根据第一磁感应信号确定待测电缆的电流，第一磁感应信号为磁敏感元件120基于待测电缆的电流感应的磁感应信号。
可以理解的是，当线圈110电位浮置时，磁敏感元件120感测到的磁感应信号就是磁敏感元件120基于待测电缆的电流感应的磁感应信号，即测量电路130接收到的第一磁感应信号就是待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的电缆磁感应信号，进而测量电路130就可以根据接收到的第一磁感应信号、安培环路定理以及磁感应强度与磁场强度的关系确定待测电缆的电流。需要说明是，本发明实施例中的待测电缆的电流可以是直流，也可以是交流。
作为另一种可行的实施方式，图2为本发明实施例提供的另一种电流测量装置的结构示意图，参考图2，测量电路130还包括第二端132和第三端133。导线111包括绕线起始端1111和绕线终止端1112。
具体的，第二端132与绕线起始端1111电连接，第三端133与绕线终止端1112电连接。待测电缆的电流方向为第一方向Y1时，线圈电流由第二端132或者第三端133进入到导线111。待测电缆的电流方向为第二方向Y2时，线圈电流由第三端133或者第二端132进入到导线111。其中，第一方向Y1和第二方向Y2的方向相反。测量电路130还用于根据第二磁感应信号和线圈电流确定待测电缆的电流，第二磁感应信号为磁敏感元件120基于待测电缆的电流以及线圈电流感应的磁感应信号。
可以理解的是，磁敏感元件120的感测是有范围限制的，当待测电缆的电流过大，待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度超过磁敏感元件120感测范围时，磁敏感元件120就会无法准确感测到磁敏感元件120设置位置处的磁感应信号，进而导致测量电路130无法准确地根据接收到的磁感应信号确定待测电缆的电流。因此，为避免出现上述情况，本发明实施例会在测量较大电流时，控制测量电路130向线圈110通线圈电流，且该线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向要与待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向相反，两者可以完全抵消或者部分抵消，以使叠加后的磁感应强度大小在磁敏感元件120感测范围内。
示例性的，线圈电流在所述磁敏感元件设置位置处产生的线圈磁感应信号与线圈电流满足毕奥-萨伐尔定律，因此测量电路130可以根据线圈电流以及毕奥-萨伐尔定律确定线圈磁感应信号。可以理解的是，磁敏感元件120感测到的第二磁感应信号应是线圈磁感应信号与电缆磁感应信号的和，故测量电路130还可以根据磁敏感元件120感测到的第二磁感应信号和线圈磁感应信号确定待测电缆电流在所述磁敏感元件设置位置处产生的电缆磁感应信号。在确定好电缆磁感应信号后，测量电路130就可以根据安培环路定理以及磁感应强度与磁场强度的关系确定待测电缆的电流。需要说明的是，上述各磁感应信号均包括其相应磁场的磁感应强度大小和方向。
可以理解的是，当待测电缆的电流方向不变时，线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向则是由线圈110中导线111的缠绕方向有关。示例性的，参考图2，若待测电缆的电流方向为第一方向Y1，则根据安培定则(右手螺旋定则)可知，待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向为X2。此时若导线111是从绕线起始端1111开始顺时针缠绕直至绕线终止端1112结束（与图2所示缠绕方向相反），则线圈电流应由第二端132进入到导线111，如此，才可使线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向为方向X1，方向X1与方向X2的方向相反。但此时若导线111是从绕线起始端1111开始逆时针缠绕直至绕线终止端1112结束（与图2所示缠绕方向相同），则线圈电流应由第三端133进入到导线111，如此，才可使线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向为方向X1，方向X1与方向X2的方向相反。
示例性的，继续参考图2，若待测电缆的电流方向为第二方向Y2，则根据安培定则(右手螺旋定则)可知，待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向为X1。此时若导线111是从绕线起始端1111开始顺时针缠绕直至绕线终止端1112结束（与图2所示缠绕方向相反），则线圈电流应由第三端133进入到导线111，如此，才可使线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向为方向X2，方向X2与方向X1的方向相反。但此时若导线111是从绕线起始端1111开始逆时针缠绕直至绕线终止端1112结束（与图2所示缠绕方向相同），则线圈电流应由第二端132进入到导线111，如此，才可使线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向为方向X2，方向X2与方向X1的方向相反。
需要说明的是，第一方向Y1与方向X1垂直，第二方向Y2与方向X2垂直。本发明实施例中的待测电缆的电流可以是直流，也可以是交流。
作为另一种可行的实施方式，继续参考图1，测量电路130还包括第二端132和第三端133。导线111包括绕线起始端1111和绕线终止端1112。
具体的，第二端132与绕线起始端1111电连接，第三端133与绕线终止端1112电连接。测量电路130还用于获取待测电缆的电流在线圈110中产生的感应电动势，并根据感应电动势确定待测电缆的电流。
可以理解的是，当待测电缆的电流为交流时，其不仅可以在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场，还可在导线111的两端产生感应电动势，测量电路130的第二端132和第三端133分别与导线111的绕线起始端1111和绕线终止端1112电连接，可通过测量绕线起始端1111和绕线终止端1112之间的电压差来获取待测电缆的电流在线圈110中产生的感应电动势，具体的，该感应电动势等于绕线起始端1111和绕线终止端1112之间的电压差。最终测量电路130可根据上述感应电动势以及法拉第电磁感应定律来实现对待测电缆电流的测量。需要说明的是，直流电不能在导线111的两端产生感应电动势，因此，本发明实施例中的待测电缆的电流只能是交流。
作为一种可行的实施方式，参考图1和图2，线圈110可以是圆形线圈。待测电缆沿第一方向Y1穿过线圈110，且经过线圈110的中心O。磁敏感元件120的中心位于非铁磁芯体112的截面的中心环线上。第一方向Y1与截面所在平面相交。
示例性的，方向Z、方向X1和第一方向Y1相互垂直，方向X1与方向X2的方向相反，第一方向Y1与第二方向Y2的方向相反。方向Z、方向X1均与非铁磁芯体112的截面平行，第一方向Y1与非铁磁芯体112的截面垂直。
作为一种可行的实施方式，磁敏感元件120包括基于NV色心的量子磁传感器、TMR磁场传感器或者霍尔传感器。
示例性的，现有基于NV色心的量子磁传感器拥有非常高的测磁灵敏度，能够测量微弱的磁场，将NV色心的量子磁传感器与线圈110相结合，可扩展磁传感器的测量范围，再通过电流-磁场间的物理关系计算，可实现高精度、大量程的电流测量。
实施例二
本发明实施例提供了一种电流测量方法，该电流测量方法由本发明上述实施例一所提供的电流测量装置执行。图3为本发明实施例提供的一种电流测量方法的流程图，参考图3，本实施例中的电流测量方法包括：
S210、获取磁敏感元件设置位置处的磁感应信号。
示例性的，参考图1，测量电路130与磁敏感元件120电连接，可通过磁敏感元件120获取磁敏感元件120设置位置处的磁感应信号。
S220、根据磁感应信号确定待测电缆的电流。
示例性的，待测电缆的电流与磁敏感元件120设置位置处的磁感应信号存在有电流-磁场的物理关系，测量电路130可根据获取到的磁感应信号计算出待测电缆的电流。
在上述实施例的基础上，继续参考图1，线圈110包括圆形线圈。图4为本发明实施例提供的另一种电流测量方法的流程图，图4所示的实施例中对如何根据磁感应信号确定待测电缆的电流进行了详细说明，参考图4，本实施例中的电流测量方法包括：
S310、获取磁敏感元件设置位置处的磁感应信号。
S320、根据第一磁感应信号确定待测电缆的电流，第一磁感应信号为磁敏感元件基于待测电缆的电流感应的磁感应信号。
具体的，第一磁感应信号与待测电缆的电流满足如下对应关系：
；
表示第一磁感应信号，/>表示真空磁导率，/>表示待测电缆的电流，/>表示线圈的半径。
示例性的，参考图1，线圈110电位浮置，测量电路130未向线圈110中通线圈电流。此时，磁敏感元件120感测到的磁感应信号就是磁敏感元件120基于待测电缆的电流感应的磁感应信号，即测量电路130接收到的第一磁感应信号就是待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的电缆磁感应信号，进而测量电路130可以根据接收到的第一磁感应信号以及上述第一磁感应信号/>与待测电缆的电流/>的对应关系，计算出待测电缆的电流/>，需要说明是，本发明实施例中的待测电缆的电流/>可以是直流，也可以是交流。
在上述实施例的基础上，参考图2，测量电路还包括第二端132和第三端133，导线111包括绕线起始端1111和绕线终止端1112，第二端132与绕线起始端1111电连接，第三端133与绕线终止端1112电连接，线圈电流由第二端132或者第三端133进入到导线，线圈110包括圆形线圈。图5为本发明实施例提供的又一种电流测量方法的流程图，图5所示的实施例中对如何根据磁感应信号确定待测电缆的电流进行了详细说明，参考图5，本实施例中的电流测量方法包括：
S410、获取磁敏感元件设置位置处的磁感应信号。
S420、根据线圈电流确定线圈电流在磁敏感元件设置位置处产生的线圈磁感应信号。
具体的，线圈磁感应信号与线圈电流满足毕奥-萨伐尔定律，更加详细的是，线圈磁感应信号与线圈电流满足如下对应关系：
；
表示的是线圈磁感应信号，/>表示的是线圈电流，/>表示的是积分路径，表示的是真空磁导率，/>表示线圈电流/>的微小线元素，/>表示的是电流元指向待求场点的单位向量，/>表示的是待求场点与电流元之间的距离。需要说明的是，本发明实施例中的待求场点就是磁敏感元件设置位置处。
示例性的，参考图2，磁敏感元件120的感测是有范围限制的，当待测电缆的电流过大时，就会控制测量电路130向线圈110通线圈电流，且该线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向要与待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向相反，两者可以完全抵消或者部分抵消。线圈磁感应信号与线圈电流满足毕奥-萨伐尔定律，故测量电路130可以根据线圈电流以及毕奥-萨伐尔定律确定线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的线圈磁感应信号。
S430、根据第二磁感应信号和线圈磁感应信号确定电缆磁感应信号，第二磁感应信号为磁敏感元件基于待测电缆的电流以及线圈电流感应的磁感应信号。
具体的，第二磁感应信号、线圈磁感应信号以及电缆磁感应信号满足如下对应关系：
；
表示电缆磁感应信号，/>表示第二磁感应信号，/>表示线圈磁感应信号。
示例性的，参考图2，线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向与待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向相反，线圈电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度大小与待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场的磁感应强度大小相等或者不相等，需要说明的是，本发明实施例中的各磁感应信号均包括其相应磁场的磁感应强度大小和方向，磁敏感元件120感测到的第二磁感应信号应是线圈磁感应信号与电缆磁感应信号的和，故测量电路130可以根据上述第二磁感应信号、线圈磁感应信号/>以及电缆磁感应信号的对应关系，计算出待测电缆的电流在磁敏感元件120设置位置处产生的电缆磁感应信号/>。
S440、根据电缆磁感应信号确定待测电缆的电流。
具体的，电缆磁感应信号与待测电缆的电流满足如下对应关系：
；
表示真空磁导率，/>表示待测电缆的电流，/>表示线圈的半径。
示例性的，参考图2，测量电路130可根据上述电缆磁感应信号与待测电缆的电流/>的对应关系，计算出待测电缆的电流/>。需要说明是，本发明实施例中的待测电缆的电流/>可以是直流，也可以是交流。
在上述实施例的基础上，参考图2，测量电路130还包括第二端132和第三端133，导线111包括绕线起始端1111和绕线终止端1112，第二端132与绕线起始端1111电连接，第三端133与绕线终止端1112电连接，线圈110包括圆形线圈。图6为本发明实施例提供的又一种电流测量方法的流程图，图6所示的实施例中丰富了电流测量方法的流程，参考图6，本实施例中的电流测量方法包括：
S510、获取磁敏感元件设置位置处的磁感应信号。
S520、根据磁感应信号确定待测电缆的电流。
S530、获取待测电缆的电流在导线两端产生的感应电动势。
示例性的，参考图2，待测电缆的电流为交流时，其不仅可以在磁敏感元件120设置位置处产生的磁场，还可在导线111的两端产生感应电动势，测量电路130的第二端132和第三端133分别与导线111的绕线起始端1111和绕线终止端1112电连接，测量电路130可通过测量绕线起始端1111和绕线终止端1112之间的电压差来获取待测电缆的电流在线圈110中产生的感应电动势，具体的，该感应电动势等于绕线起始端1111和绕线终止端1112之间的电压差。
S540、根据感应电动势确定待测电缆的电流。
具体的，感应电动势与待测电缆的电流满足如下对应关系：
；
表示感应电动势，/>表示线圈的总匝数，/>表示线圈的横截面积，/>表示线圈的半径，/>表示真空磁导率，/>表示待测电缆的电流。
示例性的，参考图2，测量电路130可根据上述感应电动势与待测电缆的电流/>的对应关系，计算出待测电缆的电流/>。需要说明是，本发明实施例中的待测电缆的电流/>只能是交流。
需要说明的是，直流电不能在导线111的两端产生感应电动势，因此，本发明实施例中步骤S530-S540仅适用于待测电缆的电流是交流的情况。步骤S510-S520和S530-S540可同时进行，步骤S510-S520确定的待测电缆的电流可与步骤S530-S540确定的待测电缆的电流相互校验，有利于提高测量的准确性。
需要注意的是，只有在步骤S520、根据磁感应信号确定待测电缆的电流的具体实施方式是上述步骤S320时，步骤S510-S520和S530-S540才可同时进行，而当步骤S520、根据磁感应信号确定待测电缆的电流的具体实施方式是上述步骤S420-S440时，步骤S510-S520和S530-S540不能同时进行。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电流测量装置，其特征在于，包括线圈、磁敏感元件和测量电路；
所述线圈包括导线和非铁磁芯体，所述导线绕置在所述非铁磁芯体的表面；
所述磁敏感元件设置于所述非铁磁芯体中，用于感测所述磁敏感元件设置位置处的磁感应信号；
所述测量电路包括第一端，所述第一端与所述磁敏感元件电连接，用于获取所述磁敏感元件感测到的所述磁感应信号，并根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流；所述待测电缆穿过所述线圈；
所述测量电路还包括第二端和第三端；所述导线包括绕线起始端和绕线终止端；
所述第二端与所述绕线起始端电连接，所述第三端与所述绕线终止端电连接；
所述待测电缆的电流方向为第一方向时，线圈电流由所述第二端或者所述第三端进入到所述导线；所述待测电缆的电流方向为第二方向时，线圈电流由所述第三端或者所述第二端进入到所述导线；其中，所述第一方向和所述第二方向的方向相反；
所述线圈电流在所述磁敏感元件设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向与所述待测电缆的电流在所述磁敏感元件设置位置处产生的磁场的磁感应强度方向相反；
所述测量电路还用于根据第二磁感应信号和所述线圈电流确定所述待测电缆的电流，所述第二磁感应信号为所述磁敏感元件基于所述待测电缆的电流以及所述线圈电流感应的磁感应信号。
2.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述线圈包括圆形线圈；
所述待测电缆沿第一方向穿过所述线圈，且经过所述线圈的中心；
所述磁敏感元件的中心位于所述非铁磁芯体的截面的中心环线上；
所述第一方向与所述截面所在平面相交。
3.根据权利要求1所述的电流测量装置，其特征在于，所述磁敏感元件包括基于NV色心的量子磁传感器、TMR磁场传感器或者霍尔传感器。
4.一种电流测量方法，其特征在于，由如权利要求1-3任一项所述的电流测量装置执行；
所述电流测量方法包括：
获取所述磁敏感元件设置位置处的磁感应信号；
根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流。
5.根据权利要求4所述的电流测量方法，其特征在于，所述测量电路还包括第二端和第三端，所述导线包括绕线起始端和绕线终止端，所述第二端与所述绕线起始端电连接，所述第三端与所述绕线终止端电连接，线圈电流由所述第二端或者所述第三端进入到所述导线；所述线圈包括圆形线圈；
根据所述磁感应信号确定待测电缆的电流，包括：
根据所述线圈电流确定所述线圈电流在所述磁敏感元件设置位置处产生的线圈磁感应信号；其中，所述线圈磁感应信号与所述线圈电流满足毕奥-萨伐尔定律；
根据第二磁感应信号和所述线圈磁感应信号确定电缆磁感应信号，所述第二磁感应信号为所述磁敏感元件基于所述待测电缆的电流以及所述线圈电流感应的磁感应信号；其中，所述第二磁感应信号、所述线圈磁感应信号以及所述电缆磁感应信号满足如下对应关系：
；
表示所述电缆磁感应信号，/>表示第二磁感应信号，/>表示线圈磁感应信号；
根据所述电缆磁感应信号确定所述待测电缆的电流；其中，所述电缆磁感应信号与所述待测电缆的电流满足如下对应关系：
；
表示真空磁导率，/>表示所述待测电缆的电流，/>表示所述线圈的半径。
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