專利名稱：一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號在線檢測與分析技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大電流環(huán)境中的微 小電流在線檢測方法。
(二)
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代大多數(shù)的重要裝備(例如鐵路和發(fā)電設(shè)備等)越來越需要在線檢 修技術(shù)與裝備的背景下，鐵道及發(fā)電廠部門迫切地需要各種各樣的在線檢測 方法檢測出設(shè)備中存在的故障隱患，例如導(dǎo)線絕緣性能等等，這就要求不允 許將這些重要設(shè)備停下來進行檢修，從而保障設(shè)備的正常安全運行，由此可 見， 一種大電流干擾環(huán)境下的小電流檢測裝置具有重大的實際應(yīng)用價值。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測方法，能夠在 同一根導(dǎo)線經(jīng)過大電流的環(huán)境中檢測出有用的微小電流信號，大電流指大于 IOA的電流，微小電流小于10mA的電流。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的
一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測方法，該方法采取以下步驟
(l)信號采集電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元100在同一根導(dǎo)線上同時采集到的
兩個電流信號
;c奶=Jsin(w/)+^n(,+(I)0)+《
其中頻率信號W為大電流環(huán)境下工作電流的頻率，A為大電流的幅值、
大于10;頻率信號^為大電流環(huán)境下微小檢測電流的頻率；信號〖i和信號 L為大電流環(huán)境下干擾信號；P為一個大于零小于0.01的數(shù)，①。為工作電流
的相位，q為檢測信號電流的相位；(2) 信號相減抵消電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元100在同一根導(dǎo)線上同時采集 到的兩個電流信號都進入到差動轉(zhuǎn)換電路200進行相減抵消后，輸出電流信 號，
z^)=AsK,+O0Xl+ B(<^)+"g(w/+<I>0)sin(q》+《《3=《廣《2
其中差動信號A^)中將大信號相減抵消了，差動信號A^)與大電流
sin(w/)無關(guān)、只與小^f言號sinO/)有關(guān)，小fl80。時，A</)=2/ sii<w/+0。)+《；
(3) 信號放大電流信號經(jīng)過差動轉(zhuǎn)換電路200相減抵消后輸入到信號放 大電路300中，電流信號在信號放大電路300中放大后輸出微小電流信號。
一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測裝置，由電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元 100、差動轉(zhuǎn)換電路200和信號放大電路300組成，電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元100 在同一根導(dǎo)線上同時采集兩個電流信號，采集到的兩個電流信號都進入到差 動轉(zhuǎn)換電路200進行相減抵消后，電流信號經(jīng)過差動轉(zhuǎn)換電路200相減抵消 后輸入到信號放大電路300中，然后電流信號在信號放大電路300中處理后 由放大器Ul的輸出端303輸出。
所述的電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元100由第一電流鉗101和第二電流鉗102 構(gòu)成，第一電流鉗101和第二電流鉗102設(shè)置在同一根導(dǎo)線上，第一電流鉗101 上設(shè)置有第一電流信號輸出端201，第二電流鉗102上設(shè)置有第二電流信號輸 出端202，第一電流鉗101檢測到的第一電流信號雄)^sKw/)+"sii]0^+O。)+《由 第一電流信號輸出端201輸出，第二電流鉗102檢測到的第二電流信號 x勒^4sin(w力+々sin(v^+0。+q)+《由第二電流信號輸出端202輸出。
所述的差動轉(zhuǎn)換電路200由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和 第四電阻R4組成的直流電橋構(gòu)成，第一電流信號輸出端201與第二電阻R2 和第四電阻R4的連接點連接，第二電流信號輸出端202與第一電阻Rl和第 三電阻R3的連接點連接。
5所述的信號放大電路300由放大器U1與第五電阻R5、第六電阻R6、第
七電阻R7和第八電阻R8組成，第五電阻R5的一端與第一電流信號輸出端
201連接、另一端與放大器Ul的負極301連接，第六電阻R6的一端與第二
電流信號輸出端202連接、另一端與放大器Ul的正極302連接，第七電阻
R7的一端與放大器Ul的負極301連接、另一端與放大器Ul的輸出端303連
接，第八電阻R8的一端與放大器U1的正極302連接、另一端與第三電阻R3
和第四電阻R4的連接點連接。
本發(fā)明是面向重要設(shè)備的在線檢測方法，能夠在大的工作電流中的加載 有用的檢測信號，在不影響設(shè)備使用狀態(tài)的條件下檢測出設(shè)備中隱含的故障， 與現(xiàn)有檢測方法相比，具有安全方便簡潔的優(yōu)點。
(四)


圖1為本發(fā)明的大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測方法示意圖2為本發(fā)明的大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測裝置示意(五)
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述
參照圖1、2， 一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測方法，按照以下的步 驟進行
(l)信號采集電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元100在同一根導(dǎo)線上同時采集兩個 電流信號1奶=^1](>1;力+/ 811<>^+0>())+《和;c2(0^^n(w力+"sin(^+(D。 ；第一 電流鉗
101和第二電流鉗102設(shè)置在同一根導(dǎo)線上，第一電流鉗101檢測到第一電 流信號雄)^4sii^/)+y3sin(v^+0。)+《，第二電流鉗102檢測到第二電流信號 j^O^sinO+PsirKM^+^+qH^第一電流鉗101上設(shè)置有第一電流信號輸出端 201，第二電流鉗102上設(shè)置有第二電流信號輸出端202，第一電流鉗101檢測到的第一 電流信號x奶^sin(布)+々siii(,+(D。)+《由第一 電流信號輸出端201輸
出，第二電流鉗102檢測到的第二電流信號;(2(0=^111(布)+/ 811<,+(1)。+01)+《由第
二電流信號輸出端202輸出。
其中頻率信號W為大電流環(huán)境下工作電流的頻率，這個信號對設(shè)備檢
測沒有作用，A為大電流的幅值、大于10;頻率信號^為大電流環(huán)境下微小 檢測電流的頻率，其頻率遠離工作頻率，這個信號對設(shè)備工作沒有影響；信號 《i和信號《2為大電流環(huán)境下干擾信號；^為一個大于零小于0. 01的數(shù),表示 有用信號很小，0。為工作電流的相位，q為檢測信號電流的相位；
(2) 信號相減抵消電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元100在同一根導(dǎo)線上同時采集 兩個電流信號分別由第一電流信號輸出端201和第二電流信號輸出端202輸 出的電流信號都進入到差動轉(zhuǎn)換電路200進行相減抵消后，
竭=,)—鄰
,=y&inO^+(D0Xl+co8(^0+ag(,+00)sin(<10)+《 HI 2 差動信號A<0中將大信號相減抵消了 ，差動信號A</)與大電流sin(w力無 關(guān)、只與小信號sin(w力有關(guān)，從而分離出導(dǎo)線上的有用的小信號，在條件
4)產(chǎn)180。時，M—2/Mn(M^+0。)+《是原始信號的兩倍；
(3) 信號放大經(jīng)過差動轉(zhuǎn)換電路200相減抵消后的電流信號輸入到信號 放大電路300中，信號放大電路300對輸入的電流信號處理后在放大器U1的 輸出端303輸出。
其中電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元由第一電流鉗101和第二電流鉗102構(gòu)成， 第一電流鉗101和第二電流鉗102設(shè)置在同一根導(dǎo)線上、電流信號轉(zhuǎn)換檢測 單元100的作用是用于電流信號的轉(zhuǎn)換檢測；差動轉(zhuǎn)換電路200由第一電阻 Rl、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4組成的直流電橋構(gòu)成，第一電 流鉗101的第一電流信號輸出端201與第二電阻R2和第四電阻R4的連接點連接，第二電流鉗102的第二電流信號輸出端202與第一電阻Rl和第三電阻 R3的連接點連接，差動轉(zhuǎn)換電路200用于同一根導(dǎo)線上的電流信號相減，抵 消大電流信號；
信號放大電路300由放大器U1與第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻 R7和第八電阻R8組成，第五電阻R5的一端與第一電流信號輸出端201連接、 另一端與放大器U1的負極301連接，第六電阻R6的一端與第二電流信號輸 出端202連接、另一端與放大器U1的正極302連接，第七電阻R7的一端與 放大器Ul的負極301連接、另一端與放大器Ul的輸出端303連接，第八電 阻R8的一端與放大器Ul的正極302連接、另一端與第三電阻R3和第四電阻 R4的連接點連接。
如果被檢測的導(dǎo)線中沒有接地漏電流，則流過這根導(dǎo)線的電流電壓和相 位、方向均相同，因此，兩個電流鉗檢測的電流信號相互抵消，最終沒有檢 測信號的輸出；相反，如果這根導(dǎo)線中存在接地漏電流，流過這根導(dǎo)線的工 作電流經(jīng)過電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元100、差動轉(zhuǎn)換電路200和信號放大電路 300處理后，檢測信號的電壓和方向均相同；但是檢測信號的電流方向和相位 相反，因此，這兩個電流鉗檢測的檢測信號不能相互抵消，而成兩倍關(guān)系， 最終找到這根導(dǎo)線存在接地故障的位置。
權(quán)利要求
1、一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測方法，其特征在于，該方法采取以下步驟(1)信號采集電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元(100)在同一根導(dǎo)線上同時采集到的兩個電流信號x1(t)＝Asin(wct)+βsin(wkt+Φ0)+ξ1，x2(t)＝Asin(wct)+βsin(wkt+Φ0+Φ1)+ξ2；其中頻率信號wc為大電流環(huán)境下工作電流的頻率，A為大電流的幅值、大于10；頻率信號wk為大電流環(huán)境下微小檢測電流的頻率；信號ξ1和信號ξ2為大電流環(huán)境下干擾信號信號；β為一個大于零小于0.01的數(shù)，Φ0為工作電流的相位，Φ1為檢測信號電流的相位；(2)信號相減抵消電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元(100)在同一根導(dǎo)線上同時采集到的兩個電流信號都進入到差動轉(zhuǎn)換電路(200)進行相減抵消后，輸出電流信號，Δx(t)＝x1(t)-x2(t)Δx(t)＝βsin(wkt+Φ0)(1+cos(Φ1)+ctg(wkt+Φ0)sin(Φ1))+ξ3 ξ3＝ξ1-ξ2其中差動信號Δx(t)中將大信號相減抵消了，差動信號Δx(t)與大電流sin(wct)無關(guān)、只與小信號sin(wkt)有關(guān)，φ1＝180°時，Δx(t)＝2βsin(wkt+Φ0)+ξ3；(3)信號放大電流信號經(jīng)過差動轉(zhuǎn)換電路(200)相減抵消后輸入到信號放大電路(300)中，電流信號在信號放大電路(300)中放大后輸出微小電流信號。
2、 一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測裝置，其特征在于該裝置由電流信 號轉(zhuǎn)換檢測單元(IOO)、差動轉(zhuǎn)換電路(200)和信號放大電路(300)組成，電流 信號轉(zhuǎn)換檢測單元(100)在同一根導(dǎo)線上同時采集兩個電流信號，采集到的兩 個電流信號都進入到差動轉(zhuǎn)換電路(200)進行相減抵消后，電流信號經(jīng)過差動 轉(zhuǎn)換電路(200)相減抵消后輸入到信號放大電路(300)中，然后電流信號在信號放大電路(300)中處理后由放大器(Ul)的輸出端(303)輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測裝置，其特征 在于所述的電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元(IOO)由第一電流鉗(101)和第二電流鉗 (102)構(gòu)成，第一電流鉗(101)和第二電流鉗(102)設(shè)置在同一根導(dǎo)線上，第一 電流鉗(101)上設(shè)置有第一電流信號輸出端(201)，第二電流鉗(102)上設(shè)置有 第二電流信號輸出端(202)，第一電流鉗(101)檢測到的第一電流信號 x奶^sin(M;力+^in(v^+0。)+《由第一 電流信號輸出端(201)輸出，第二電流鉗(102) 檢測到的第二電流信號x雄)"sb /) +"511<布+0。 由第二電流信號輸出端 (202)輸出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測裝置，其特征 在于所述的差動轉(zhuǎn)換電路(200)由第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻 (R3)和第四電阻(R4)組成的直流電橋構(gòu)成，第一電流信號輸出端(201)與第二 電阻(R2)和第四電阻(R4)的連接點連接，第二電流信號輸出端(202)與第一電 阻(Rl)和第三電阻(R3)的連接點連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測裝置，其特征 在于所述的信號放大電路(300)由放大器(U1)與第五電阻(R5)、第六電阻 (R6)、第七電阻(R7)和第八電阻(R8)組成，第五電阻(R5)的一端與第一電流 信號輸出端(201)連接、另一端與放大器(U1)的負極(301)連接，第六電阻(R6) 的一端與第二電流信號輸出端(202)連接、另一端與放大器(Ul)的正極(302) 連接，第七電阻(R7)的一端與放大器(U1)的負極(301)連接、另一端與放大器 (Ul)的輸出端(303)連接，第八電阻(R8)的一端與放大器(Ul)的正極(302)連 接、另一端與第三電阻(R3)和第四電阻(R4)的連接點連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大電流干擾環(huán)境下微小電流檢測方法，該方法按照以下步驟進行電流信號轉(zhuǎn)換檢測單元(100)在同一根導(dǎo)線上同時采集兩個電流信號，采集到的兩個電流信號都進入到差動轉(zhuǎn)換電路(200)進行相減抵消后，經(jīng)過差動轉(zhuǎn)換電路(200)相減抵消后的電流信號輸入到信號放大電路(300)中，信號放大電路(300)對輸入的電流信號處理后在放大器(U1)的輸出端(303)輸出。本發(fā)明能夠在大的工作電流中的加載有用的檢測信號，在不影響設(shè)備使用狀態(tài)的條件下檢測出設(shè)備中隱含的故障，與現(xiàn)有檢測方法相比，具有安全方便簡潔的優(yōu)點。
文檔編號G01R19/10GK101464477SQ20091002087
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者李天石, 苗毅軍, 要義勇, 趙麗萍, 健 陳 申請人:西安交通大學(xué)