申请/专利权人：北京智芯微电子科技有限公司;国网信息通信产业集团有限公司

申请日：2018-04-04

公开（公告）日：2020-09-11

公开（公告）号：CN108459193B

主分类号：G01R19/00(20060101)

分类号：G01R19/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.11#授权;2018.09.21#实质审查的生效;2018.08.28#公开

摘要：本发明公开了一种交变电流测量装置。其包括：磁路、振荡电路、定时计数电路、电流计算模块以及电流显示模块。磁路包括磁芯、一次绕组以及二次绕组。所述磁路用于阻抗变换。振荡电路与所述二次绕组相连，用于产生振荡频率。定时计数电路与所述振荡电路相连，用于获取被测电流基波的周期性频率均值。电流计算模块与所述定时计数电路相连，根据所述被测电流基波的周期性频率均值计算出被测电流值。电流显示模块与所述电流计算模块相连，用于显示所述电流计算模块计算出的被测电流值。所述交变电流测量装置的原理相对比较复杂，不是显而易见的，因此该交变电流测量装置不容易被人攻击，安全性得到提高。

主权项：1.一种交变电流测量装置，其特征在于，包括：磁路，包括磁芯、一次绕组以及二次绕组，所述磁路用于阻抗变换；振荡电路，与所述二次绕组相连，用于产生振荡频率；定时计数电路，与所述振荡电路相连，用于获取被测电流基波的周期性频率均值；电流计算模块，与所述定时计数电路相连，根据所述被测电流基波的周期性频率均值计算出被测电流值；以及电流显示模块，与所述电流计算模块相连，用于显示所述电流计算模块计算出的被测电流值，其中，所述磁芯由无气隙的软磁材料构成，所述振荡电路是Colpitts振荡电路，并且所述电流计算模块根据所述被测电流基波的周期性频率均值计算出被测电流值的式子为y＝1E-06x3-0.0004x2+0.0952x+1.4202，其中x是被测电流基波的周期性频率均值，y是所述被测电流值。

全文数据：交变电流测量装置技术领域[0001]本发明涉及一种电力系统测量领域，特别涉及一种交变电流测量装置。背景技术[0002]为了保证电力系统安全经济运行，必须对电力设备的运行情况进行监视和测量。在交流电流测量方面的主要技术方案包括:传统型的电流互感器和罗氏线圈。[0003]传统型的电流互感器是基于高导磁软磁材料所构成的闭合磁路上绕组磁势的平衡原理而实现对交变电流的测量。图1是现有技术的传统型电流互感器的交变电流测量原理图。图1中的附图标记含义如下：Ii:一次电流;N1:—次匝数；12:二次电流；Ie:励磁电流；N2:二次匝数;B:磁通量。[0004]其磁势平衡方程如下：Ιι·N1=I2+Ie·N2。由于：Ie其中，H是磁场强度（安培米）；1为磁路长度;N为匝数;A为磁芯横截面积。[0032]因为磁场强度H与电流成正比，电感L与磁场强度H成反比，因而电感L的大小与电流成反比。[0033]对于一个Colpitts振荡器来说，其振荡的频_I本实施方式中，C=Cl*C2C1+C2〇[0034]如上所述，电感L是一个受电流调制的一个参数。对于一个交流信号双极性信号）的量化一般会采用有效值或信号绝对值的均值也就是整流之后取平均值）。绝对值的均值较有效值的运算要复杂些，绝对值的均值仅涉及基本运算而有效的运算则是平方、均值和开方运算操作。本实施方式的交变电流测量原理的巧妙在于:频率是没有正负的，也就是说频率输出信号完全替代了绝对值电路或整流电路，而只要通过对振荡频率进行定时计数再取均值就可以得到一个与一次激励电流相关的一个频率数值，那么反过来也就是说：电流基波周期的整数倍时间内频率的均值可直接反映出被测电流的大小。[0035]图5是根据本发明一实施方式的电流基波周期性频率均值与交流激励电流的典型曲线图。通过最小二乘原理，可拟合出如下的函数关系：y=1E-06x3-0.0004x2+0.0952x+1.4202,其中y是交流激励电流;X是电流基波周期性频率均值。实际应用中，通过定时计数模块13计算出电流基波周期性频率均值，再通过电流计算模块14中的查表法或函数法由周期性的频率平均值来获得相应的测量电流数值结果。最后由电流显示模块15显示被测电流值。[0036]综上所述，本发明所述的交变电流测量装置的原理不是显而易见的，因此该交变电流测量装置不容易被人攻击。安全性提高，此外，其磁路的二次绕组部分匝数相对很少，成本降低。[0037]前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

权利要求：1.一种交变电流测量装置，其特征在于，包括：磁路，包括磁芯、一次绕组以及二次绕组，所述磁路用于阻抗变换；振荡电路，与所述二次绕组相连，用于产生振荡频率；定时计数电路，与所述振荡电路相连，用于获取被测电流基波的周期性频率均值；电流计算模块，与所述定时计数电路相连，根据所述被测电流基波的周期性频率均值计算出被测电流值;以及电流显示模块，与所述电流计算模块相连，用于显示所述电流计算模块计算出的被测电流值。2.根据权利要求1所述的交变电流测量装置，其特征在于，所述磁芯由无气隙的软磁材料构成。3.根据权利要求2所述的交变电流测量装置，其特征在于，所述磁芯是超微晶磁芯或铁氧体磁芯。4.根据权利要求1所述的交变电流测量装置，其特征在于，所述振荡电路是Colpitts振荡电路。5.根据权利要求1所述的交变电流测量装置，其特征在于，所述电流计算模块计算电流的公式为y=1E-06x3-0.0004x2+0.0952X+1.4202，其中X是被测电流基波的周期性频率均值，y是所述被测电流值。

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