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一種20uA直流小電流(漏電流)的高精度測量方案

目前,在國網(wǎng)、逆變站等電力工程直流電源設備作為主要電氣設備的保安電源及控制信號電源,是一個(gè)十分龐大的多分支供電網(wǎng)絡(luò )。在一般情況下,一點(diǎn)接地并不影響直流系統的運行,但如果不能迅速找到接地故障點(diǎn)并予以修復,又發(fā)生另一點(diǎn)接地故障,就可能引起重大故障的發(fā)生。

檢測接地故障點(diǎn)(漏電流)現在大多采用饋線(xiàn)支路漏電流檢測,如下圖:

在客戶(hù)使用過(guò)程中,發(fā)現以下重要不足:

1)精度,線(xiàn)性度較差

2)溫漂較高,工作溫度范圍較窄

3)當線(xiàn)路出現老化,漏電流較小時(shí),無(wú)法測量小電流信號。

為此,我司zui新研發(fā)成功一款基于磁通門(mén)原理的分辨率可達20uA的高精度直流/漏電流傳感器,即:CHDC-LTHA系列高精度直流/漏電流傳感器。

產(chǎn)品的優(yōu)勢:

1:產(chǎn)品對磁通門(mén)電流傳感器的磁芯進(jìn)行了改進(jìn)

磁通門(mén)電流傳感器對磁芯性能的要求如下:

1)高磁導率;  2)低矯頑力;      3)磁滯回線(xiàn)環(huán)面積盡可能的??;

4)低磁致伸縮;5)低巴克豪森噪聲;6)表面光滑; 

7)相同的截面面積和均勻的磁性參數; 8)低飽和磁化強度 

滿(mǎn)足以上條件的有坡莫合金材料和非晶材料,兩種軟磁材料在磁通門(mén)電流傳感器中都已經(jīng)開(kāi)始大批量使用。

現有漏電流傳感器磁芯延續了漏電流互感器的磁芯工藝,雖然可以實(shí)現磁通門(mén)傳感測量,但是在幾個(gè)重要性能上與磁通門(mén)傳感器的要求會(huì )有偏差,導致磁通門(mén)傳感出現了精度很難做到很高。

我司針對跑道式磁通門(mén)電流傳感的特性,對納米非晶材料的工藝進(jìn)行了改進(jìn),有了更小的磁滯回線(xiàn)環(huán)面積,使磁芯更加容易進(jìn)入飽和狀態(tài),并有更小的剩磁和噪聲,從zui根本上解決了小電流測量不準的問(wèn)題。

2、產(chǎn)品對傳感器的激勵電路做了優(yōu)化

磁通門(mén)傳感器要求磁鐵芯高導磁率,鐵芯在激勵信號作用下周期飽和,通過(guò)這種方式將被測信號調制,然后通過(guò)電路解調和處理輸出。在實(shí)際應用在,電路中能影響磁通門(mén)電流傳感器的核心是激勵震蕩電路和信號解調電路。激勵震蕩電路和信號解調電路有非常多種選擇,其中zui適合磁通門(mén)電流傳感器的方式是方波自激振蕩電路和平均值解調電路,但是現有的自激振蕩電路有著(zhù)穩定性差,對稱(chēng)性差的劣勢,導致傳感器存在比較大的零點(diǎn)偏置,并且零點(diǎn)溫度性能和穩定性差。

產(chǎn)品使用了一種自激振蕩電路,以同一個(gè)基準電壓做為正負激勵信號電壓的參考,無(wú)需其它隔離器件,確保了正負激勵信號的對稱(chēng)性,基準電壓的穩定性也遠遠優(yōu)于穩壓管和二極管,確保了振蕩電路的穩定性。平均值解調電路為高度穩定的低通濾波電路,

3、更好的屏蔽手段

由于漏電流測量的電流非常小,達到了UA級別,傳感器的敏感度會(huì )非常高,也會(huì )導致傳感器非常容易被外部磁場(chǎng)所干擾,使用屏蔽殼對外部磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽也變得不可或缺。

現有漏電流傳感器多使用硅鋼屏蔽片與屏蔽環(huán)拼接成一個(gè)屏蔽殼,這種方式會(huì )有更加多的縫隙,屏蔽效果大打折扣。

本產(chǎn)品使用的是磁導率比硅鋼片高幾十倍的坡莫合金材料一體沖壓而成,減少了屏蔽殼的縫隙,高磁導率也打打提高了屏蔽效果

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