[发明专利]一种直流配用电系统中的小电流测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电流的测量装置及方法，特别涉及一种基于直流母线取能的直流配用电系统中的小电流测量装置及方法。

背景技术

随着我国经济的发展，电力、工业、交通等行业现代化水平越来越高，应用直流电的区域和部门越来越多，如发配电系统、城市和矿山的牵引车、电气化轨道、化工、冶金及国防工业等。

直流配用电系统的电流是电能计量和继电保护的主要测量参数，准确测量直流电流对于提高计量准确性和供电可靠性都具有重要价值。目前常用的直流电流测量方法按原理可分为两大类：一类基于欧姆定律，根据被测电流在已知电阻上的电压来确定被测电流的大小，如分流器；另一类是根据被测电流所建立的磁场为基础，将电流的测量问题转变为磁场的测量问题来测量电流，比如通过测量其磁感应强度、磁通或者磁势等方法来测量电流，如霍尔传感器、直流互感器、直流电流比较仪等等。基于电磁感应的测量方法存在如下技术问题：（1）霍尔传感器过载能力不高，可能会被短路电流损坏；若为了防止霍尔传感器被短路电流损坏，必须选择大量程，这使得在小电流（远小于额定电流）的情况下无法实现准确测量；（2）直流互感器是利用磁平衡原理，存在磁饱和、体积大、造价高等问题；（3）直流电流比较仪结构复杂，体积较大，而且易受环镜影响，不满足低成本和小型化的要求，不可能用于在线监测。直流配用电系统的额定电流往往达到数千安培以上，且对供电安全性的要求非常高。相比而言，基于欧姆定律的分流器成本低、寿命长、耐受短路电流能力好，因此是目前最常用的直流配用电系统中电流测量方法。然而，分流器测量存在如下技术问题：分流器无法精确测量小电流，此外分流器测量的隔离也是亟待解决的问题之一。

也就是说，现有技术中的直流电流测量方法在电流远小于额定电流的情况下无法实现准确测量。特别地，在环网结构的直流配用电系统中，直流小电流的方向在某些情况下会发生反转，其大小只有几安培至几十安培，现有技术也无法准确判断小电流的方向。这些都不利于断路器的控制和继电保护。

因此，解决直流配用电系统中小电流的测量问题非常重要。直流配用电系统中的小电流的测量有几个难点：（1）小电流实质是主回路电流，位于高压侧；（2）直流电流的测量方法相对交流来说少一些，如交流系统中广泛采用的变压器原理的电流互感器就无法应用在直流电流的测量之中；（3）测量精度和过载能力问题：一般情况下，电路中流过kA数量级的稳态电流，发生短路故障时，电路中会出现几百kA数量级的短时短路电流。这就要求检测装置既能够准确检测出几十安培的电流，又能够长时间承受kA级大电流，还能承受短时数百kA的短路电流。

综上所述，现有技术无法用于直流配用电系统中小电流的测量，需要经过改进或采用其它方法对其进行测量。

发明内容

为解决上述一个或多个技术问题，本发明公开了一种直流配用电系统中的小电流测量装置，所述装置包括直流母线取能模块、信号采集模块、信号调理模块、无线传输模块，以及测量数据接收模块，其特征在于：

（1）所述直流母线取能模块通过收集和管理直流母线中串有的分流器两端的电压来为整个小电流测量装置提供电源；

（2）所述信号采集模块通过所述分流器来实现对所述小电流的采集，并输出至所述信号调理模块；

（3）所述信号调理模块包括放大电路和保护电路，所述放大电路用于对所述信号采集模块输出的信号进行放大，限幅保护后将信号输出至无线传输模块；

（4）所述无线传输模块对所述信号调理模块输出的信号进行模数转换后以无线的方式发送给所述测量数据接收模块。

同时，本发明还公开了一种直流配用电系统中的小电流测量方法，其特征在于：

（1）通过收集和管理直流母线中串有的分流器两端的电压来为整个小电流测量方法提供电源支持；

（2）通过所述分流器来实现对所述小电流的采集；

（3）对上一步骤采集的信号进行放大；

（4）对上一步骤放大的信号进行模数转换后以无线的方式发送给测量数据接收方。

附图说明

图1为本发明中的测量装置的结构示意图。

具体实施方式

为解决上述一个或多个技术问题，本发明的一个实施例中公开了一种直流配用电系统中的小电流测量装置，所述装置包括直流母线取能模块、信号采集模块、信号调理模块、无线传输模块，以及测量数据接收模块，其特征在于：

（1）所述直流母线取能模块通过收集和管理直流母线中串有的分流器两端的电压来为整个小电流测量装置提供电源；