一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的制作方法

本发明涉及变压器电测量，具体涉及抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器。

背景技术：

1、变压器微弱电流测量是监测变压器运行状态、维护电网安全运行的重要技术。变压器运行时，若铁芯和夹件接地正常则铁芯夹件接地电流通常小于100ma，若铁芯和夹件接地错误则接地电流显著升高，可到安培甚至数十安培级。此外，对于有大规模新能源和轨道交通接入的变电站，变压器中性点接地电流可能有100ma至1a的谐波与直流分量，准确的监测中性点接地电流谐波和直流分量可有效的监测大规模新能源和轨道交通接入对电网的谐波与直流注入情况。

2、现有变压器微弱电流测量技术主要有依赖霍尔元件、磁通门元件或隧穿磁阻元件的高精度电流传感器，然而其一般使用聚磁芯和反馈线圈，由于反馈线圈中有反馈电流，反馈电流会造成传感器整体功耗较大，且磁芯在接地电流较大时会有振动和剩磁，影响测量精度。若采用无磁芯直接测量，由于相同幅值、不同频率的电流在变电器接地铜排表面产生的磁场不同，直接用隧穿磁阻元件测量电流在铜排表面磁场的方法带宽不足，且变压器区域有较强的背景磁场，传感器易受共模干扰。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，以解决现有技术中直接用隧穿磁阻元件测量电流在铜排表面磁场的方法存在带宽不足的技术问题。

2、本发明实施例提供的技术方案如下：

3、本发明实施例第一方面提供一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，包括：第一磁敏芯片和第二磁敏芯片；待测导体中设置有阶梯通孔，所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片设置在所述阶梯通孔中，且相对于阶梯通孔的中心点对称，所述第一磁敏芯片的敏感轴和所述第二磁敏芯片的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片感应待测导体中流过电流时产生的磁场信号，将所述磁场信号转换为第一电压信号和第二电压信号输出。

4、可选地，该抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：信号调理单元和主控单元，所述信号调理单元的输入端分别连接所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片，所述信号调理单元的输出端连接所述主控单元；所述信号调理单元将所述第一磁敏芯片和所述第二磁敏芯片输出的第一电压信号和第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理；所述主控单元采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。

5、可选地，所述信号调理单元包括：第一信号调理单元和第二信号调理单元；所述第一信号调理单元连接所述第一磁敏芯片和所述主控单元，所述第一信号调理单元用于将所述第一磁敏芯片输出的第一电压信号进行放大和零点偏置校准调理，将调理后的信号输出至所述主控单元；所述第二信号调理单元连接所述第二磁敏芯片和所述主控单元，所述第二信号调理单元用于将所述第二磁敏芯片输出的第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理，将调理后的信号输出至所述主控单元。

6、可选地，当第一磁敏芯片工作在线性区间时，对第一电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：

7、

8、式中，v1(t)表示调理后的第一电压信号，vmf1(t)表示第一电压信号，s1表示第一磁敏芯片的灵敏度，b1表示第一磁敏芯片的零点偏置，s表示预设系数，ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。

9、可选地，当第二磁敏芯片工作在线性区间时，对第二电压信号的零点偏置校准调理采用如下公式表示：

10、

11、式中，v2(t)表示调理后的第一电压信号，vmf2(t)表示第一电压信号，s2表示第二磁敏芯片的灵敏度，b2表示第二磁敏芯片的零点偏置，s表示预设系数，ibus(t)表示待测导体中电流激励产生的信号，iinterfere(t)表示外部干扰激励产生的信号。

12、可选地，抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：无线通信单元和天线，所述主控单元通过所述无线通信单元和所述天线连接，所述主控单元将解调得到的电流通过所述无线通信单元和所述天线发送至外部终端。

13、可选地，抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器还包括：供电单元，所述供电单元用于为所述第一磁敏芯片、所述第二磁敏芯片、所述信号调理单元、所述无线通信单元以及主控单元供电。

14、本发明实施例第二方面提供一种抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法，包括：采用本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器采集得到第一电压信号和第二电压信号；将所述第一电压信号和第二电压信号进行放大和零点偏置校准调理；采用差分信号处理算法对调理后的第一电压信号和第二电压信号进行差分处理，得到差分处理结果；根据差分处理结果解调得到待测导体中电流。

15、本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第二方面所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。

16、本发明实施例第四方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第二方面所述的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法。

17、本发明技术方案，具有如下优点：

18、本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，由于阶梯通孔处的磁场大小只与待测导体流过的电流大小相关，与频率无关，即相同幅值、不同频率的电流在阶梯圆形通孔处产生的磁场幅值相同，由此将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片设置在待测导体的阶梯通孔中，可以测量高次谐波，有效的提高测量带宽，避免了采用隧穿磁阻元件测量磁场时带宽受限或者带宽不足的问题。同时设置两个磁敏芯片的敏感轴相同且与待测导体表面垂直，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。此外，该传感器采用无磁芯设置，避免了待测导体上有大电流时出现的振动和异响等安全隐患。

19、本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器，将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片放置在阶梯通孔处，且敏感轴与待测导体表面垂直并保持相同方向，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。同时，设置两个信号调理单元将两个磁敏芯片的输出进行放大和零点偏置校准，使得两个电压信号调理为一致，便于后续主控单元的差分处理，去除干扰信号。此外，由于阶梯通孔处的磁场大小只与流过的电流大小有关，与其频率无关，因此主控单元通过差分处理得到的信号波形与含直流、基波和谐波分量的待测电流为线性关系，可通过预先确定的系数和该信号波形得到待测电流。

20、本发明实施例提供的抗共模干扰的变压器宽频接地电流测量用磁敏传感器的测量方法，采用该传感器测量时将第一磁敏芯片和第二磁敏芯片放置在阶梯通孔处，且敏感轴与待测导体表面垂直并保持相同方向，则两个磁敏芯片构成差分结构，能够抵消外接地磁场和油箱附近区域变压器漏磁场的干扰。同时，将两个磁敏芯片的输出进行放大和零点偏置校准，使得两个电压信号调理为一致，便于后续主控单元的差分处理，去除干扰信号。此外，由于阶梯通孔处的磁场大小只与流过的电流大小有关，与其频率无关，因此通过差分处理得到的信号波形与含直流、基波和谐波分量的待测电流为线性关系，可通过预先确定的系数和该信号波形得到待测电流。