一种宽频TMR大电流用测量装置、测量系统及测量方法与流程

本发明涉及电流计量，尤其是涉及一种宽频tmr大电流用测量装置、测量系统及测量方法。

背景技术：

1、目前，电流测量对于电网运行状态的监测和参数测量有重要意义，随着智能电网的逐步发展，电流测量的需求也随之提升。由于测量对象和应用场景日益复杂多样，待测电流的幅值和频率跨度都很大，以往的电流测量技术只能单独测量交流、直流及冲击电流，无法实现频率从0hz到数百khz范围的宽频电流的准确测量。

2、实际在电网运行过程中，不但存在独立的交流、直流及冲击电流波形，还存在交直流叠加、交流叠加冲击或直流叠加冲击电流波形、以往的测量技术无法实现多频率波形叠加的测量。随着tmr(隧道磁阻)芯片制作工艺的不断前进，目前tmr传感器广泛应用于500a以内的交直流电流测量。

3、然而，如果待测电流的频率范围及量程范围进一步拓展，为适应电力系统中宽频率大电流迫切的测量技术需求，亟需解决对宽频率大电流的测量。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种宽频tmr大电流用测量装置、测量系统及测量方法，其优点是能够解决测量频率覆盖0hz-百khz范围，量程覆盖百ma到数ka量级的宽频、宽量程大电流的技术问题。

2、本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一方面，本发明提供一种宽频tmr大电流用测量装置，包括测量组件与绝缘壳体；所述测量组件包括第一量程模块、第二量程模块以及第三量程模块，所述绝缘壳体的第一端开设有第一圆环凹槽与第二圆环凹槽，所述第二圆环凹槽围设在所述第一圆环凹槽的外侧，所述绝缘壳体的第二端开设有第三圆环凹槽，所述第一圆环凹槽、所述第二圆环凹槽以及所述第三圆环凹槽同轴设置，所述第一量程模块放置于所述第一圆环凹槽内，所述第二量程模块放置于所述第二圆环凹槽内，所述第三量程模块放置于所述第三圆环凹槽内；所述第一量程模块用于对第一预设范围的电流测量；所述第二量程模块用于对第二预设范围的电流测量；所述第三量程模块用于对第三预设范围的电流测量。

3、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第一量程模块包括第一pcb圆环以及至少16个第一tmr芯片，16个所述第一tmr芯片均贴设于所述第一pcb圆环上，16个所述第一tmr芯片绕着所述第一pcb圆环的周向间隔设置；16个所述第一tmr芯片的感应电压信号并联输出；所述第一pcb圆环的输出信号为16个所述第一tmr芯片输出感应电压的平均值。

4、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第一量程模块还包括至少16个第一磁屏蔽外壳，16个所述第一磁屏蔽外壳沿着所述第一pcb圆环的周向间隔套设于所述第一pcb圆环上，所述第一磁屏蔽外壳与所述第一tmr芯片一一对应设置，每个所述第一磁屏蔽外壳包裹一个所述第一tmr芯片。

5、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第一量程模块还包括设有温度补偿模块的第一供电模块，所述第一供电模块与16个所述第一tmr芯片并联连接，所述第一供电模块对16个所述第一tmr芯片并联供电。

6、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第二量程模块包括第二pcb圆环以及至少16个第二tmr芯片，16个所述第二tmr芯片均贴设于所述第二pcb圆环上，16个所述第二tmr芯片绕着所述第二pcb圆环的周向间隔设置；16个所述第二tmr芯片的感应电压信号并联输出；所述第二pcb圆环的输出信号为16个所述第二tmr芯片输出感应电压的平均值。

7、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第二量程模块还包括至少16个第二磁屏蔽外壳，16个所述第二磁屏蔽外壳沿着所述第二pcb圆环的周向间隔套设于所述第二pcb圆环上，所述第二磁屏蔽外壳与所述第二tmr芯片一一对应设置，每个所述第二磁屏蔽外壳包裹一个所述第二tmr芯片。

8、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第二量程模块还包括设有温度补偿模块的第二供电模块，所述第二供电模块与16个所述第二tmr芯片并联连接，所述第二供电模块对16个所述第二tmr芯片并联供电。

9、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第三量程模块包括第三pcb圆环以及至少16个第三tmr芯片，16个所述第三tmr芯片均贴设于所述第三pcb圆环上，16个所述第三tmr芯片绕着所述第三pcb圆环的周向间隔设置；16个所述第三tmr芯片的感应电压信号并联输出；所述第三pcb圆环的输出信号为16个所述第三tmr芯片输出感应电压的平均值。

10、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第三量程模块还包括至少16个第三磁屏蔽外壳，16个所述第三磁屏蔽外壳沿着所述第三pcb圆环的周向间隔套设于所述第三pcb圆环上，所述第三磁屏蔽外壳与所述第三tmr芯片一一对应设置，每个所述第三磁屏蔽外壳包裹一个所述第三tmr芯片。

11、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述第三量程模块还包括设有温度补偿模块的第三供电模块，所述第三供电模块与16个所述第三tmr芯片并联连接，所述第三供电模块对16个所述第三tmr芯片并联供电。

12、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述绝缘壳体上穿设有绝缘柱，所述绝缘柱沿着所述绝缘壳体的中心线方向延伸，所述绝缘柱的一端开设有沿着所述绝缘柱的中心线方向延伸的通孔，所述通孔的中心线与所述绝缘壳体的中心线共线设置；所述通孔用于安装待测电流导体。

13、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述绝缘壳体的外周壁上设置有第一控制开关、第二控制开关以及第三控制开关，所述第一控制开关与所述第一量程模块控制连接，所述第二控制开关与所述第二量程模块控制连接，所述第三控制开关与所述第三量程模块控制连接；所述第一控制开关用于控制所述第一量程模块的开关；所述第二控制开关用于控制所述第二量程模块的开关；所述第三控制开关用于控制所述第三量程模块的开关。

14、优选地，本发明提供的宽频tmr大电流用测量装置，所述绝缘壳体的外部罩设有屏蔽壳体，所述屏蔽壳体包括第一本体与第二本体，所述第一本体盖设于所述第二本体上，所述第一本体与所述第二本体共同围设成容置空间，所述绝缘壳体容置在所述容置空间内。

15、一方面，本发明提供一种测量系统，包括信号处理模块、数据采集单元以及上述的宽频tmr大电流用测量装置，所述测量装置与所述信号处理模块通讯连接，所述信号处理模块与所述数据采集单元通讯连接；所述测量装置用于将测量出的输出电压信号传输至所述信号处理模块；所述信号处理模块用于对接收到的所述输出电压信号进行滤波及放大处理，将滤波及放大后的输出电压传输至所述数据采集单元；所述数据采集单元用于对接收到的滤波及放大后的输出电压进行数据分析。

16、另一方面，本发明提供一种测量方法，采用上述的测量系统，包括以下步骤：

17、采用所述测量装置测量待测电流，将测量出的输出电压信号传输至所述信号处理模块；

18、所述信号处理模块对接收到的所述输出电压信号进行滤波及放大处理，得到新输出电压；

19、所述信号处理模块将所述新输出电压传输至所述数据采集单元，所述数据采集单元对接收到的所述新输出电压进行数据分析，得到波形峰值及频率。

20、综上所述，本发明的有益技术效果为：本技术提供的宽频tmr大电流的测量方法，采用测量系统，测量系统包括信号处理模块、数据采集单元以及宽频tmr大电流用测量装置，测量装置与信号处理模块通讯连接，信号处理模块与数据采集单元通讯连接；测量装置用于将测量出的输出电压信号传输至信号处理模块；信号处理模块用于对接收到的输出电压信号进行滤波及放大处理，将滤波及放大后的输出电压传输至数据采集单元；数据采集单元用于对接收到的滤波及放大后的输出电压进行数据分析；测量装置包括测量组件与绝缘壳体；测量组件包括第一量程模块、第二量程模块以及第三量程模块，绝缘壳体的第一端开设有第一圆环凹槽与第二圆环凹槽，第二圆环凹槽围设在第一圆环凹槽的外侧，绝缘壳体的第二端开设有第三圆环凹槽，第一圆环凹槽、第二圆环凹槽以及第三圆环凹槽同轴设置，第一量程模块放置于第一圆环凹槽内，第二量程模块放置于第二圆环凹槽内，第三量程模块放置于第三圆环凹槽内；第一量程模块用于对第一预设范围的电流测量；第二量程模块用于对第二预设范围的电流测量；第三量程模块用于对第三预设范围的电流测量；测量方法的流程为：输出电压信号传输至信号处理模块-信号处理模块进行滤波及放大处理-数据采集单元进行数据分析；通过设置第一量程模块、第二量程模块以及第三量程模块，实现了宽量程范围内直流电流到冲击电流的宽频电流测量；同时，第一量程模块、第二量程模块以及第三量程模块保证了各自量程范围内宽频电流的准确测量。