基于TMR磁传感器的电力系统大电流测量.pdf

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1、2013年第32卷第12期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)131基于TMR磁传感器的电力系统大电流测量李东界，程武山(上海工程技术大学机械工程学院，上海201620)摘要：针对传统电力系统大电流测量方法存在体积大、测量范围窄、数字化程度低的问题，提出了一种新型的基于隧道磁电阻(TMR)磁传感器阵列测量大电流的方法。叙述了TMR效应和传感器的测量原理，利用磁传感器测量输入一输出特性，推导出电流测量数学模型，建立了磁传感器安放拓扑结构，解决了三相电流磁场相互干扰情况下电流

2、测量不精确问题。以1OkV高压开关柜为基础，设计出一种实验系统对测量模型进行验证。对采集数据进行拟合分析，得到影响磁传感器测量精度的2个因素：传感器安放位置和测量范围。通过对安放位置进行优化，确定磁传感器最佳放置位置。计算结果表明：TMR磁传感器具有很好的精度，能够达到测量要求。关键词：TMR磁传感器；电力系统；大电流测量；高压开关柜；非线性分析中图分类号：TP212．9文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)12-0131-04Largecurrentmeasurementofpowersystembased

3、onTMRmagneticsensorLIDong—sheng，CHENGWu-shan(CollegeofMechanicalEngineering，ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China)Abstract：Aimingatproblemsintraditionallarge—currentmeasurementsuchaslargesize，narrowmeasurementrange，andlowdigitizationdegree，ane

4、wmeasurementmethodbasedontunnelmagneticresistance(TMR)magneticsensorarrayforlarge—currentmeasurementisputforward．CurrentmeasurementmathematicalmodelisdeducedfromtheTMReffectandmeasurementprinciple，aswellastheinput—outputcharacterofmagneticsensor．Meanwhile，magnetics

5、ensortopologicalstructureisconstructed，thusaccuratemeasurementscanbereachedeveninthree—phaseinterferingmagneticfield．AsetoftestsystemisbuilttoverifythemeasurementmodelbasedOlllOkVswitchboard．Accordingtofittinganalysisonacquireddata，twofactorsthatcanaffecttheprecisi

6、onofmeasurementarefound：magneticsensorplacementandmeasurementrange．Throughoptimizinginstallationsiteofthesensor，theoptimumplace，showthattheTMRmagneticsensorhasexcellentprecisionwhichcanmeetthemeasurementrequirements．Keywords：TMRmagneticsensor；powersystem；large-cure

7、ntmeasurement；highvoltageswitchboard；nonlinearanalysis0引言的关键器件之一l6J。磁传感器测量大致经历了3个阶传统的大电流测量方式主要是使用电磁式电流互感器段J：最初阶段为单传感器测量，但是单传感器不能区分测量电力系统电流，其体积大、高频趋肤效应显著、频率响被测电流自身产生的磁场和干扰磁场，精度不能满足现在应不高，无法适应信息化的要求J。Rogowski线圈具有大型设备的需求；后来采用环形传感器阵列，将磁传感精度高、测量范围大、重量轻等优点J，但是由于其成本较器环绕着母排

8、周围，可以极大地提高测量精度，但这种高，不能测量直流分量；霍尔传感器不能满足测量范围方法只适用于测量直流情形，不能满足交流情形；最后与精度的要求。发展到现在利用合理传感器阵列拓扑结构进行测量，通过随着电子信息技术的发展，磁传感器在测量领域的应对传感器的输出信息进行合理分析处理，在排除干扰的