一种双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法与流程

技术特征：

1.一种双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，所述双磁芯测量差分泄漏电流传感器包括同轴设置的检测磁芯(2)和过滤磁芯(3)，过滤磁芯(3)设置在内部；同相绕组的进线电缆(4)和出线电缆(5)穿过所述过滤磁芯(3)的内部，沿轴线对称设置；其特征在于，设计流程包括：

建立双磁芯测量差分泄漏电流传感器磁感应强度幅值模型；

以检测磁场的强度和信噪比snr为优化目标，建立双磁芯测量差分泄漏电流传感器优化模型；

确定满足优化目标的所述双磁芯测量差分泄漏电流传感器磁感应强度幅值模型的解，进而获得双磁芯测量差分泄漏电流传感器的内、外磁芯的几何尺寸。

2.如权利要求1所述的双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，其特征在于，差分泄漏电流传感器磁感应强度幅值模型在时域上表述为：

其中bⅳr、分别为检测磁芯内同相绕组的进线和出线电缆电流产生的磁感应强度切向分量和法向分量；bⅳ为检测铁芯内部的磁感应强度幅值；i1oad为流通过同相绕组的负荷电流有效值；idiff为同相绕组对地绝缘泄漏电流有效值；δθ为负荷电流和泄漏电流的相角差；ω为电力系统工作角频率；t为时间，为极坐标系下任一所求点的位置坐标；n为表达式中的级数项；kn和ln是参数系数。

3.如权利要求2所述的双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，其特征在于双磁芯测量差分泄漏电流传感器磁场的优化模型为：

其中，thr1为设定的信噪比snr阈值；thr2为设定的检测铁芯内磁感应强度阈值；表示i1oad为0、idiff为设定的泄漏电流最小检测值情况下的检测铁芯内部的磁感应强度幅值。

4.如权利要求3所述的双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，其特征在于，进线电缆(4)和出线电缆(5)间的距离2b满足绝缘距离，根据电力设备电压等级确定。

5.如权利要求3所述的双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，其特征在于，确定满足优化目标的所述双磁芯测量差分泄漏电流传感器磁感应强度幅值模型的解，包括确定几何尺寸相关的参数kn和ln。

6.如权利要求5所述的双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，其特征在于，根据确定的几何尺寸相关的参数kn和ln确定过滤磁芯的内径为2a，外径为2c；检测磁芯的内径为2p，外径为2q。

7.如权利要求5所述的双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，其特征在于，确定过滤磁芯的内径为2a，外径为2c；检测磁芯的内径为2p，外径为2q包括：

由于kn和ln是a,c,p,q的函数，写为

根据优化结果，可以得到具体kn和ln的数值，利用

求解a,c,p,q。其中，r1表示内磁芯的厚度，r2表示外磁芯的厚度。

8.如权利要求7所述的双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，其特征在于，r1＝10mm,r1＝10mm。

技术总结
本发明涉及一种双磁芯测量差分泄漏电流传感器设计方法，建立双磁芯测量差分泄漏电流传感器磁感应强度幅值模型；以检测磁场的强度和信噪比SNR为优化目标，建立双磁芯测量差分泄漏电流传感器优化模型；确定满足优化目标的所述双磁芯测量差分泄漏电流传感器磁感应强度幅值模型的解，进而获得双磁芯测量差分泄漏电流传感器的内、外磁芯的几何尺寸。本发明建立了单相绕组进出线差分电流模型，给出了电缆位置、双磁芯尺寸及材料参数、负荷电流、泄漏电流与求解区域内磁感应强度的解析表达式。本发明方法简单直接，能够给出不同电力设备需求下，基于差分测量方式的双磁芯泄漏电流传感器设计方法。

技术研发人员：张品佳;陆格野
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2020.01.14
技术公布日：2020.05.15