CN213986750U - 一种基于经验模态分解和amr技术的三相电流参数监测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置，包括三组AMR传感器，三组AMR传感器的信号接收端分别与三相电流的各相信号输出端相连接，AMR传感器的信号输出端与仪表放大器的信号输入端相连接，仪表放大器的信号输出端与低通滤波器的信号输入端相连接，低通滤波器的信号输出端与缓冲器的信号输入端相连接，三个缓冲器的信号输出端均与数据采集处理装置的信号输入端相连接，数据采集处理装置的信号输出端与液晶显示屏相连接。本实用新型克服了现有技术的不足，实现通过以太网自动实时监测电路的参数情况，同时通过测量算法，具备去噪，处理模式混叠等功能，同时实现了以往电流互感器不具备的测量三相电流相角差的新功能。

Description

一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置

技术领域

本实用新型涉及电流参数监测技术领域，具体涉及一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置。

背景技术

目前的电流互感器原理是依据电磁感应原理，由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。这种装置一是需要人工去实地现场绕组型的接触型检测测量，由于与大型输电设备相连，工作过程具有较低的危险性和潜在的安全问题，第二从功能上而言无法测出各相的相位角，需要借助其他仪器的帮助。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置，克服了现有技术的不足，实现通过以太网自动实时监测电路的参数情况，同时通过测量算法，具备去噪，处理模式混叠等功能，同时实现了以往电流互感器不具备的测量三相电流相角差的新功能。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置，包括三组AMR传感器，三组所述AMR传感器的信号接收端分别与三相电流的各相信号输出端相连接，用于分别监测三相电流各相的磁场参数，所述AMR传感器的信号输出端与仪表放大器的信号输入端相连接，所述仪表放大器的信号输出端与低通滤波器的信号输入端相连接，所述低通滤波器的信号输出端与缓冲器的信号输入端相连接，三个所述缓冲器的信号输出端均与数据采集处理装置的信号输入端相连接，所述数据采集处理装置的信号输出端与液晶显示屏相连接。

优选地，所述数据采集处理装置包括模拟数字转换单元、微处理器和数模转换单元，所述缓冲器的信号输出端与模拟数字转换单元的模拟信号输入端相连接，所述模拟数字转换单元的数字信号输出端与微处理器相连接，所述微处理器的信号输出端通过以太网与PC端串口进行信息交互；所述数模转换单元的数字信号输入端与微处理器的信号输出端相连接。

本实用新型提供了一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置。具备以下有益效果：通过采用无需接触的各向异性磁阻传感器（AMR传感器），监测性能优越，并能够实现通过以太网自动实时监测电路的参数情况，同时通过测量算法，具备去噪，处理模式混叠等功能，同时实现了以往电流互感器不具备的测量三相电流相角差的新功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1 本实用新型的结构示意图；

图2 本实用新型中AMR传感器在采样后对信号的处理算法图；

图3 本实用新型中微处理器对数据的分析算法图；

图中标号说明：

1、AMR传感器；2、仪表放大器；3、低通滤波器；4、缓冲器；5、数据采集处理装置；6、液晶显示屏；7、PC端串口；51、模拟数字转换单元；52、微处理器；53、数模转换单元。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置，包括三组AMR传感器1，三组所述AMR传感器1的信号接收端分别与三相电流的各相信号输出端相连接，用于分别监测三相电流各相的磁场参数，所述AMR传感器1的信号输出端与仪表放大器2的信号输入端相连接，所述仪表放大器2的信号输出端与低通滤波器3的信号输入端相连接，所述低通滤波器3的信号输出端与缓冲器4的信号输入端相连接，三个所述缓冲器4的信号输出端均与数据采集处理装置5的信号输入端相连接，所述数据采集处理装置5的信号输出端与液晶显示屏6相连接。

所述数据采集处理装置5包括模拟数字转换单元51、微处理器52和数模转换单元53，所述缓冲器4的信号输出端与模拟数字转换单元51的模拟信号输入端相连接，所述模拟数字转换单元51的数字信号输出端与微处理器52相连接，所述微处理器52的信号输出端通过以太网与PC端7进行信息交互；所述数模转换单元53的数字信号输入端与微处理器52的信号输出端相连接。

在进行监测时，使用三个AMR传感器1分别监测三相电流各相的磁场参数，接收到的差分信号依次经过仪表放大器2、低通滤波器3和缓冲器4进行信号放大，滤波和缓冲的整形优化处理后通过数据采集处理装置5中的模拟数字转换单元51进行数据采集和转换，再通过微处理器52对数据进行处理分析，再将最后输出值由液晶显示屏6进行显示并且通过以太网实现与PC端7进行信息的交互。

其中AMR传感器1在采样后对信号的处理算法如图2所示，先对原始信号进行EMD分解，再判断噪声IMF是否存在，若不存在，则直接提取剩余的IMF量绘成最终信号，若存在，则再对最后一个噪声IMF进行判断是否存在模式混叠，若不存在，则直接从信号中将所有噪声信号分离出去，再提取剩余的IMF量绘成最终信号即可，若存在，则对最后一个噪声IMF计算它的幅值均值，瞬时频率和相关参数，再给原始信号添加基于上一步设计的辅助噪声以形成新的信号，再对新生成的信号再次进行EMD分解，再判断是否模式混叠仍然出现在噪声IMF中，若是，则再加一个新的辅助噪声以形成新的信号，再进行EMD分解判断，若否，则从信号中将所有噪声信号分离出去，再提取剩余的IMF量绘成最终信号即可。其主要意义在于检验噪声IMF分量是否存在模式混叠，以及分离出噪声分量，得到基频分量。

而微处理器52对数据的分析算法如图3所示，先分解出三相电流的三条线路电流的基频分量，再求解析信号得到各线路信号的相位，再各自做差，得到各相瞬时相位的差，判断相位差是否大于设定的阈值a，若是，则发出警报，若否，则判断安全，无不平衡。其主要意义在于监测各相之间的相角差，根据使用者预设的阈值来进行预警工作。

本发明通过磁场测量相关参数，属于无接触测量，仅安装或维修时需人工服务，其他时间可按需远程操纵使用或一直工作，使用了经验模态分解方法不仅能够完成对不规则不均匀的信号进行处理（传统的傅里叶变换或快速傅里叶变换无法完成或完成的速度过慢，不具备电网检测所需的时效性），还克服了传统信号处理的噪声干扰，模态混叠等多个问题。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置，其特征在于：包括三组AMR传感器（1），三组所述AMR传感器（1）的信号接收端分别与三相电流的各相信号输出端相连接，用于分别监测三相电流各相的磁场参数，所述AMR传感器（1）的信号输出端与仪表放大器（2）的信号输入端相连接，所述仪表放大器（2）的信号输出端与低通滤波器（3）的信号输入端相连接，所述低通滤波器（3）的信号输出端与缓冲器（4）的信号输入端相连接，三个所述缓冲器（4）的信号输出端均与数据采集处理装置（5）的信号输入端相连接，所述数据采集处理装置（5）的信号输出端与液晶显示屏（6）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于经验模态分解和AMR技术的三相电流参数监测装置，其特征在于：所述数据采集处理装置（5）包括模拟数字转换单元（51）、微处理器（52）和数模转换单元（53），所述缓冲器（4）的信号输出端与模拟数字转换单元（51）的模拟信号输入端相连接，所述模拟数字转换单元（51）的数字信号输出端与微处理器（52）相连接，所述微处理器（52）的信号输出端通过以太网与PC端串口（7）进行信息交互；所述数模转换单元（53）的数字信号输入端与微处理器（52）的信号输出端相连接。

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