[发明专利]一种微弱电流信号监测系统

权利要求书

1.一种微弱电流信号监测系统，包括电流传感器(1)、数据采集系统(2)、积分器(3)、电光转换器(4)、光纤(5)、光电转换器(6)、分析平台(7)；其特征在于：电流传感器(1)的输出直接传输给数据采集系统(2)进行信号采集，将模拟信号转换为数字信号，然后采用积分器(3)对其进行积分还原，积分后的数据输出经过电光转换器(4)转换为光信号，然后利用光纤(5)传输至低压端电路中，低压端电路中的光电转换器(6)将光信号转换成电信号，然后传输给分析平台(7)进行分析处理；

分析平台(7)用于对被监测电流进行参数计算、趋势预测、数据存储、波形显示，并采用EMD-HHT时频分析方法提取信号的特征，实现各分量的准确提取；

所述电流传感器(1)由两个传感器组成：第一传感器(①)、第二传感器(②)，每个传感器由四个直线型线圈构成一个方形结构的Rogowski线圈，两个传感器骨架的结构和尺寸相同，不同点在于线圈匝数不一样，第一传感器(①)线圈匝数少，为200匝，用于大电流的测量，第二传感器(②)线圈匝数多，为1000匝，用于小电流的测量。

2.根据权利要求1所述一种微弱电流信号监测系统，其特征在于：所述电流传感器(1)采用方形结构Rogowski线圈，其结构是4根缠绕线圈的直线型Rogowski线圈，4根直线型线圈首尾相接，固定在环氧树脂板上。

3.根据权利要求2所述一种微弱电流信号监测系统，其特征在于：所述方形Rogowski线圈的结构为：骨架为两个半环形式，四个线圈分成两组，分别位于两个半环上，通过导线实现线圈输出的相连；测量时，两个半环可以打开，形成开合式结构，方形Rogowski线圈四个边加在一起，电压输出为：

其中:u_out为传感器输出电压，φ为传感器中的磁通量，μ₀为真空磁导率，μ_r为直线型线圈骨架的相对磁导率，此处为1，d为直线型线圈的横截面直径，N为传感器线圈匝数，i(t)为被测一次电流。

4.根据权利要求1所述一种微弱电流信号监测系统，其特征在于：所述数据采集系统(2)由信号调节电路、A/D转换模块、微处理器FPGA芯片、电光转换模块连接组成，电流传感器(1)的输出传给信号调节电路，将其转换成合适的大小，然后信号传送至A/D转换模块，A/D转换模块用于将模拟量信号转换成数字量信号，然后在微处理器FPGA芯片中进行组帧处理，微处理器采用FPGA芯片作为核心处理器，对数据进行处理后，通过电光转换模块转换成光信号，然后传至低压端电路。

5.根据权利要求1所述一种微弱电流信号监测系统，其特征在于：所述数据采集系统(2)为有源电路的设计，采用电路较为简单可靠的一次电流取能方式，并向高压侧信号采集系统电路供电。

6.一种监测系统的微弱电流信号监测方法，其特征在于：电流传感器(1)由两个传感器组成：第一传感器(①)、第二传感器(②)，每个传感器由四个直线型线圈构成一个方形结构的Rogowski线圈，第一传感器(①)线圈匝数少，用于大电流的测量；第二传感器(②)匝数多，用于小电流的测量，通过两个线圈的配合实现宽动态范围内电流的精确测量；

电流传感器(1)的输出直接传输给数据采集系统(2)进行信号采集，将模拟信号转换为数字信号，然后采用积分器(3)对其进行积分还原，积分后的数据输出经过电光转换器(4)转换为光信号，然后利用光纤(5)传输至低压端电路中，低压端电路中的光电转换器(6)将光信号转换成电信号，然后传输给分析平台(7)进行分析处理；分析平台(7)用于对被监测电流进行参数计算、趋势预测、数据存储、波形显示，并采用EMD-HHT时频分析方法提取信号的特征，实现各分量的准确提取。