面向多导体系统的非侵入式电气量传感器设计与开发
发布时间：2021-08-29 15:40
电气量传感技术是测量、监控、管理电能使用的关键技术,有效的电气量测量可在工业、商业和家用能源系统中实现更好的状态感知和能量管理,从而促进节能减排。然而现有的传感器存在许多不足,无法满足电网数字化的发展需求。已有的电流传感技术大多适用于单导体系统,无法同时测量多导体系统中的电流值。不论是面向单相系统的双回供电线路还是面向三相系统的三相电缆,在负荷正常工作时,都无法在不破坏导体封装的情况下逐一测量其中的导体,这就造成了电气量获取的困难。此外,由于系统中电流和电压的相角是在不断变化的,在没有电压参考时,电流传感器获得的相角信息无法用于谐波矢量计算等运算,因此非侵入式的电流电压集成传感装置是电气量传感技术的研究方向。本文面向不同应用场景中电气量测量的实际需求,提出了面向单相系统的非侵入式电磁集成传感器和面向三相系统的非侵入式全电流传感器阵列的设计方案,并开发了原型样机完成验证。所设计的非侵入式测量装置能够便利安装在多种多导体系统中,其测量精度能够满足多数应用场景的要求。
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电流互感器原理图
浙江大学硕士学位论文第一章绪论—3—图1-2罗氏线圈原理图霍尔电流传感器是采用半导体材料制成的基于霍尔效应的电流传感器。所谓霍尔效应，指的是在磁场中的洛伦兹力的作用下，运动的带电粒子会发生偏转的现象。电流产生的磁场让霍尔材料中的带电粒子往一个方向累积，从而产生电势差。如图1-3，霍尔元件用于检测被测电流产生的聚集磁常霍尔输出电压经过放大和标定后即可得到被测电流的大校霍尔传感器精度高，响应快，但是存在较大的温差，且存在不可避免的不等位电势[13]。图1-3霍尔传感器原理图光学电子式电流传感器的原理是法拉第磁光效应。法拉第磁光效应指的是，磁光材料在磁场的作用下会使入射偏振光在经过磁光材料之后偏振角度发生变化。图1-4中，S为光源，P为起偏器，M为磁光玻璃，A为检偏器，D为光强检测器。经过检偏器的偏振光在通过有磁场作用下的磁光玻璃时，偏振光的角度发生旋转，旋转角和磁场强度H沿光传播方向的线积分成正比例关系。通过测得线偏振光的旋转角度就可求出产生磁场的导体中的电流值。
浙江大学硕士学位论文第一章绪论—3—图1-2罗氏线圈原理图霍尔电流传感器是采用半导体材料制成的基于霍尔效应的电流传感器。所谓霍尔效应，指的是在磁场中的洛伦兹力的作用下，运动的带电粒子会发生偏转的现象。电流产生的磁场让霍尔材料中的带电粒子往一个方向累积，从而产生电势差。如图1-3，霍尔元件用于检测被测电流产生的聚集磁常霍尔输出电压经过放大和标定后即可得到被测电流的大校霍尔传感器精度高，响应快，但是存在较大的温差，且存在不可避免的不等位电势[13]。图1-3霍尔传感器原理图光学电子式电流传感器的原理是法拉第磁光效应。法拉第磁光效应指的是，磁光材料在磁场的作用下会使入射偏振光在经过磁光材料之后偏振角度发生变化。图1-4中，S为光源，P为起偏器，M为磁光玻璃，A为检偏器，D为光强检测器。经过检偏器的偏振光在通过有磁场作用下的磁光玻璃时，偏振光的角度发生旋转，旋转角和磁场强度H沿光传播方向的线积分成正比例关系。通过测得线偏振光的旋转角度就可求出产生磁场的导体中的电流值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]GMR传感器和TMR传感器的性能对比[J]. 杨敏,王凤森,黄险峰. 国外电子测量技术. 2019(01)
[2]基于各向异性磁阻传感器灵敏度与分辨率的探讨[J]. 黄少楚,冯晓明,卢丽卿,谭诗谣,陈嘉华,曾育锋. 大学物理实验. 2018(04)
[3]智能用电背景下考虑用户满意度的居民需求侧响应调控策略[J]. 曾鸣,武赓,王昊婧,李冉,曾博,孙辰军. 电网技术. 2016(10)
[4]灵活互动的智能用电展望与思考[J]. 李扬,王蓓蓓,李方兴. 电力系统自动化. 2015(17)
[5]电力系统中光学互感器的研究与评述[J]. 肖智宏. 电力系统保护与控制. 2014(12)
[6]隧道磁电阻技术在电力系统传感测量中的应用[J]. 王昕,王静怡. 科技传播. 2014(07)
[7]非侵入式居民电力负荷监测与分解技术[J]. 余贻鑫,刘博,栾文鹏. 南方电网技术. 2013(04)
[8]用户侧能量管理系统初探[J]. 王伟,何光宇,万钧力,杨文轩,陈艳波. 电力系统自动化. 2012(03)
[9]巨磁电阻传感器的研究与应用[J]. 岳芸,梅军,郑建勇,朱超. 电工电气. 2011(04)
[10]霍尔传感器测量精度影响因素的研究[J]. 王旭,付亚平. 煤矿机械. 2008(02)
硕士论文
[1]基于电场耦合原理的电压测量装置设计研究[D]. 罗睿希.重庆大学 2014
[2]配电网电磁式电压互感器饱和引起的过电压及过电流的计算分析与抑制措施研究[D]. 葛栋.武汉大学 2004
本文编号：3370920
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电流互感器原理图
浙江大学硕士学位论文第一章绪论—3—图1-2罗氏线圈原理图霍尔电流传感器是采用半导体材料制成的基于霍尔效应的电流传感器。所谓霍尔效应，指的是在磁场中的洛伦兹力的作用下，运动的带电粒子会发生偏转的现象。电流产生的磁场让霍尔材料中的带电粒子往一个方向累积，从而产生电势差。如图1-3，霍尔元件用于检测被测电流产生的聚集磁常霍尔输出电压经过放大和标定后即可得到被测电流的大校霍尔传感器精度高，响应快，但是存在较大的温差，且存在不可避免的不等位电势[13]。图1-3霍尔传感器原理图光学电子式电流传感器的原理是法拉第磁光效应。法拉第磁光效应指的是，磁光材料在磁场的作用下会使入射偏振光在经过磁光材料之后偏振角度发生变化。图1-4中，S为光源，P为起偏器，M为磁光玻璃，A为检偏器，D为光强检测器。经过检偏器的偏振光在通过有磁场作用下的磁光玻璃时，偏振光的角度发生旋转，旋转角和磁场强度H沿光传播方向的线积分成正比例关系。通过测得线偏振光的旋转角度就可求出产生磁场的导体中的电流值。
浙江大学硕士学位论文第一章绪论—3—图1-2罗氏线圈原理图霍尔电流传感器是采用半导体材料制成的基于霍尔效应的电流传感器。所谓霍尔效应，指的是在磁场中的洛伦兹力的作用下，运动的带电粒子会发生偏转的现象。电流产生的磁场让霍尔材料中的带电粒子往一个方向累积，从而产生电势差。如图1-3，霍尔元件用于检测被测电流产生的聚集磁常霍尔输出电压经过放大和标定后即可得到被测电流的大校霍尔传感器精度高，响应快，但是存在较大的温差，且存在不可避免的不等位电势[13]。图1-3霍尔传感器原理图光学电子式电流传感器的原理是法拉第磁光效应。法拉第磁光效应指的是，磁光材料在磁场的作用下会使入射偏振光在经过磁光材料之后偏振角度发生变化。图1-4中，S为光源，P为起偏器，M为磁光玻璃，A为检偏器，D为光强检测器。经过检偏器的偏振光在通过有磁场作用下的磁光玻璃时，偏振光的角度发生旋转，旋转角和磁场强度H沿光传播方向的线积分成正比例关系。通过测得线偏振光的旋转角度就可求出产生磁场的导体中的电流值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]GMR传感器和TMR传感器的性能对比[J]. 杨敏,王凤森,黄险峰. 国外电子测量技术. 2019(01)
[2]基于各向异性磁阻传感器灵敏度与分辨率的探讨[J]. 黄少楚,冯晓明,卢丽卿,谭诗谣,陈嘉华,曾育锋. 大学物理实验. 2018(04)
[3]智能用电背景下考虑用户满意度的居民需求侧响应调控策略[J]. 曾鸣,武赓,王昊婧,李冉,曾博,孙辰军. 电网技术. 2016(10)
[4]灵活互动的智能用电展望与思考[J]. 李扬,王蓓蓓,李方兴. 电力系统自动化. 2015(17)
[5]电力系统中光学互感器的研究与评述[J]. 肖智宏. 电力系统保护与控制. 2014(12)
[6]隧道磁电阻技术在电力系统传感测量中的应用[J]. 王昕,王静怡. 科技传播. 2014(07)
[7]非侵入式居民电力负荷监测与分解技术[J]. 余贻鑫,刘博,栾文鹏. 南方电网技术. 2013(04)
[8]用户侧能量管理系统初探[J]. 王伟,何光宇,万钧力,杨文轩,陈艳波. 电力系统自动化. 2012(03)
[9]巨磁电阻传感器的研究与应用[J]. 岳芸,梅军,郑建勇,朱超. 电工电气. 2011(04)
[10]霍尔传感器测量精度影响因素的研究[J]. 王旭,付亚平. 煤矿机械. 2008(02)
硕士论文
[1]基于电场耦合原理的电压测量装置设计研究[D]. 罗睿希.重庆大学 2014
[2]配电网电磁式电压互感器饱和引起的过电压及过电流的计算分析与抑制措施研究[D]. 葛栋.武汉大学 2004
本文编号：3370920
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