本申請涉及電力，尤其是涉及到一種基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著以高比例新能源和電力電子裝備接入為主要特征的電力系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)代社會對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和效率等方面提出了更多的要求，因此，開始引入更多的智能檢測設備接入電網(wǎng)，使得傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)快速轉(zhuǎn)型。智能電網(wǎng)是將傳統(tǒng)的物理電網(wǎng)技術與現(xiàn)代數(shù)字化技術相結合，運用現(xiàn)代化通信技術、智能傳感技術、信息技術及智能控制技術等先進手段，實現(xiàn)更可靠、更安全、更經(jīng)濟、更高效、更環(huán)保的新型電力系統(tǒng)。先進的傳感技術是智能電網(wǎng)技術的基礎，也是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要技術支撐。而電流作為電力數(shù)據(jù)最基本的狀態(tài)量之一，電流的精確、可靠檢測具有十分重要的意義。同時為了滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的需求，電流測量應具有高精度，低成本和易于安裝等特點。

2、電力系統(tǒng)目前使用的較多的電流傳感器主要包括電磁式電流互感器、羅氏線圈、分流器、全光纖電流互感器和磁傳感技術。電磁式電流互感器的研究主要應用在工頻電流信號的測量，測量高頻信號時易發(fā)生磁飽和，且測量準確度易受直流偏磁的影響，電磁式電流互感器測量寬頻動態(tài)信號時難以保證測量準確度的要求。羅氏線圈在低頻交流電流下因存在較大的衰減和相位延遲無法被準確測量，且其測量準確度易受被測線路偏心偏角的影響。分流器基于歐姆定律，測量交流電流時，分流器的寄生電感、電容使其阻抗隨頻率變化，影響寬頻電流信號的準確測量。全光纖電流互感器利用了光纖材料自身具有的法拉第磁致旋光效應對電流進行測量。相比于傳統(tǒng)的繞組式電流互感器，解決了鐵芯飽和、成本高、測量范圍小等缺陷，但容易受到環(huán)境影響，且存在經(jīng)濟成本較高的問題，不適用于量大而面廣的交流電網(wǎng)。磁傳感技術目前應用較多的是隧道磁阻(tunneling?magnetoresistance，tmr)傳感器，具有體積小、重量輕、成本低、無磁飽和與直流偏磁和非接觸設計等特點。但tmr傳感器在數(shù)字型輸出時容易產(chǎn)生相位偏角，造成測量誤差。因此，tmr電流傳感器需要探索新的方法來解決數(shù)字型輸出電流的相位偏角問題，以實現(xiàn)穩(wěn)定準確的測量。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請實施例提供了一種基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法及系統(tǒng)。

2、根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，所述方法包括：

3、獲取t時刻tmr矩形陣列輸出的正比于一次被測電流信號的二次模擬電壓信號；

4、基于所述二次模擬電壓信號，進行低通濾波和高通濾波，獲取t時刻tmr電流傳感器輸出的低頻電壓信號和高頻電壓信號；

5、在采樣時鐘的觸發(fā)下，對所述低頻電壓信號和所述高頻電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取轉(zhuǎn)換后的低頻離散電壓信號和高頻離散電壓信號，經(jīng)過傅里葉變換后獲取tmr電流傳感器測量的工頻電流信號和高頻電流信號，并分析模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣時鐘信號與觸發(fā)信號之間的不同步造成的延時誤差采樣時間；

6、根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的低頻離散電壓信號和高頻離散電壓信號，采用微處理器進行數(shù)字信號微處理，并通過時鐘采樣獲取微處理器對于低頻離散電壓信號以及高頻離散電壓信號的微處理時間；

7、根據(jù)所述延時誤差采樣時間和所述微處理時間所造成的相位誤差進行修正，得到修正后的工頻電流信號和修正后的高頻電流信號作為修正后的測量數(shù)據(jù)；

8、將修正后的測量數(shù)據(jù)進行編碼，獲取對應的數(shù)字型輸出電流。

9、根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量系統(tǒng)，用于執(zhí)行上述的方法，所述系統(tǒng)包括：

10、tmr矩形陣列，包括四組tmr芯片，用于獲取t時刻被測線路的正比于一次被測電流信號的二次模擬電壓信號；

11、模擬信號處理模塊，用于基于tmr矩形陣列的輸出信號，對tmr電流傳感器并聯(lián)輸出兩路后分別進行低通模擬濾波和高通模擬濾波，獲取t時刻tmr電流傳感器輸出的低頻電壓信號和高頻電壓信號；

12、同步時鐘發(fā)生模塊，用于輸出兩路同步秒脈沖信號，觸發(fā)2路24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器對模擬電壓信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換；

13、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，由2路24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成，2路24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于在采樣時鐘的觸發(fā)下，對低頻電壓信號和高頻電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取對應的低頻離散電壓信號和高頻離散電壓信號；

14、時鐘計時模塊，利用tdc轉(zhuǎn)換技術獲取模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣時鐘信號與觸發(fā)信號之間不同步造成的延時誤差采樣時間和數(shù)字信號微處理的微處理時間；

15、數(shù)字信號微處理模塊，用于根據(jù)所述延時誤差采樣時間和所述微處理時間所造成的相位誤差進行修正，得到修正后的工頻電流信號和修正后的高頻電流信號作為修正后的測量數(shù)據(jù)；將修正后的測量數(shù)據(jù)進行編碼，獲取對應的數(shù)字型輸出電流。

16、依據(jù)本申請又一個方面，提供了一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法。

17、依據(jù)本申請再一個方面，提供了一種計算機設備，包括存儲介質(zhì)、處理器及存儲在存儲介質(zhì)上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)上述基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法。

18、借由上述技術方案，本申請實施例提供的一種基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法及系統(tǒng)，通過所獲取的模數(shù)轉(zhuǎn)換的延時誤差采樣時間，確定模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中造成的延時誤差相位偏角，根據(jù)傅里葉轉(zhuǎn)換后的低頻電流與高頻電流信號，對模數(shù)轉(zhuǎn)換的延時誤差相位偏角進行修正，解決了模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣時鐘信號與觸發(fā)信號并不嚴格同步而存在的相位延時誤差，可以提高tmr電流傳感器的測量可靠性。利用tdc轉(zhuǎn)換技術，基于計數(shù)器法的微納級時間測量方法，測量數(shù)字信號微處理器從接收離散電壓信號到輸出處理后的離散電壓信號的微處理時間，并將微處理時間轉(zhuǎn)換為相位信息，在數(shù)字信號微處理模塊中對低頻與高頻離散信號進行修正，保證了數(shù)字信號微處理器對微處理過程不造成影響，可有效提升tmr電流傳感器的測量準確度。

19、上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術特征：

1.一種基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權利要求1所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，所述tmr矩形陣列為四組tmr芯片組成的tmr電流傳感器，被測導線置于所述tmr矩形陣列的中心位置。

3.如權利要求2所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，基于所述二次模擬電壓信號，進行低通濾波和高通濾波，獲取t時刻tmr電流傳感器輸出的低頻電壓信號和高頻電壓信號，包括：

4.如權利要求1所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，在采樣時鐘的觸發(fā)下，對所述低頻電壓信號和高頻電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取轉(zhuǎn)換后的低頻離散電壓信號和高頻離散電壓信號，經(jīng)過傅里葉變換后獲取tmr電流傳感器測量的工頻電流信號和高頻電流信號，包括：

5.如權利要求4所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，分析獲取模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣時鐘信號與觸發(fā)信號之間的不同步造成的延時誤差采樣時間之后，還包括：

6.如權利要求5所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的低頻離散電壓信號和高頻離散電壓信號，采用微處理器進行數(shù)字信號微處理，并通過時鐘采樣獲取微處理器對于低頻離散電壓信號以及高頻離散電壓信號的微處理時間之后，還包括：

7.如權利要求6所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換的預采樣時間和微處理器的微處理時間所造成的相位誤差進行修正，包括：

8.如權利要求1所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，將修正后的測量數(shù)據(jù)進行編碼，獲取對應的數(shù)字型輸出電流，包括：

9.如權利要求8所述的基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法，其特征在于，確定數(shù)字型輸出電流信號的編碼格式，包括：

10.一種基于tmr陣列的數(shù)字型輸出電流測量系統(tǒng)，其特征在于，用于執(zhí)行如權利要求1至9中任一項所述的方法，所述系統(tǒng)包括：

技術總結
本申請公開了一種基于TMR陣列的數(shù)字型輸出電流測量方法及系統(tǒng)，該方法包括：獲取t時刻TMR矩形陣列輸出的正比于一次被測電流信號的二次模擬電壓信號，進行低通濾波和高通濾波得到低頻電壓信號和高頻電壓信號；在采樣時鐘的觸發(fā)下，對所述低頻電壓信號和所述高頻電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和傅里葉變換后獲取TMR電流傳感器測量的工頻電流信號和高頻電流信號，并分析模數(shù)轉(zhuǎn)換采樣時鐘信號與觸發(fā)信號之間的不同步造成的延時誤差采樣時間；獲取微處理器對于低頻離散電壓信號以及高頻離散電壓信號的微處理時間；根據(jù)所述延時誤差采樣時間和所述微處理時間所造成的相位誤差進行修正，將修正后的測量數(shù)據(jù)進行編碼，獲取對應的數(shù)字型輸出電流。

技術研發(fā)人員：胡琛,朱亮,李敏,余萌,劉見,楊愛超,王毅,范亞軍,劉陽陽
受保護的技術使用者：國網(wǎng)江西省電力有限公司供電服務管理中心
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2