專利名稱：一種霍爾電流傳感器在線檢測校準方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣量測量、微處理器控制領(lǐng)域，具體涉及一種霍爾電流傳感器在線
自動校準方法。
背景技術(shù)：
在利用霍爾電流傳感器測量變壓器中性點直流電流應(yīng)用中，由于變壓器中性點經(jīng) 常出現(xiàn)上萬安培的沖擊電流，電流值是霍爾電流傳感器測量范圍的數(shù)千倍，導(dǎo)致霍爾電流 傳感器磁偏或損壞。而在實際應(yīng)用中當霍爾電流傳感器磁偏時，測量誤差增加；當霍爾電流 傳感器損壞時，又很難及時被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致測量錯誤。 中國專利申請200420114935. 4提供了一種霍爾電流傳感器故障偵測電路，包括 霍爾電流傳感器；纏繞在霍爾電流傳感器上的線圈；電源，與所述線圈相連接，用于為線圈 提供電源；監(jiān)控電路，其用于接收霍爾電流傳感器的輸出信號，當線圈加上電流時，所述監(jiān) 控電路可偵測該輸出信號的變化量并與預(yù)設(shè)的值進行比較，如不一致，則輸出告警信號。從 而便于維護人員實時維護，查出問題。 本發(fā)明相對于上述專利申請200420114935. 4的優(yōu)點，在于可以自動校準和修正 霍爾電流傳感器的誤差，解決霍爾電流傳感器超差和偏磁問題，從而保證測量用霍爾電流 傳感器的測量精度和可靠性。而專利申請200420114935. 4只能偵測霍爾電流傳感器是否 工作正常并告警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種霍爾電流傳感器在線檢測和校準的方法，目的在于解決霍爾電流
傳感器直流偏磁和超差問題。在本發(fā)明的以下描述中涉及到兩個霍爾電流傳感器，一個是
被檢測和被校準的霍爾電流傳感器，其被稱為測量用霍爾電流傳感器1 ，另一個是為實現(xiàn)對
測量用霍爾電流傳感器的校準、檢測增加了一個輔助校準霍爾電流傳感器3。 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種霍爾電流傳感器在線檢測校準方法，其特征在于在測
量用霍爾電流傳感器上增加一個輔助校準線圈，并且輔助校準線圈中的電流Ij與測量輸
出電流Ioutl具有一個固定的比例關(guān)系； 測量用霍爾電流傳感器的校準線圈與可控電流源的輸出及輔助校準霍爾電流傳 感器的輸入回路相串聯(lián)； 可控電流源的控制信號連接到測控單元的控制輸出端，測控單元可以根據(jù)控制邏 輯啟動或停止可控電流源工作； 輔助校準霍爾電流傳感器的輸出1out2和測量用霍爾電流傳感器的輸出Ioutl分 別連接到測控單元，測控單元獲得兩者的測量輸出結(jié)果，可以根據(jù)測量或檢測邏輯對兩者 進行比對，從而校準測量用霍爾電流傳感器； 在被測量回路上有開關(guān)Kl，當Kl斷開時測量回路被斷開，測量回路的電流Ia = 0，開關(guān)K2為開關(guān)K1的一個聯(lián)動觸點，當開關(guān)K1閉合時K2同時閉合，當開關(guān)K1打開時K2也同時打開，開關(guān)K2的開關(guān)量信號連接到測控單元上，使測控單元可以感知被測量回路當 前的連接、斷開狀態(tài)； 測控單元為一個電子智能裝置，包括CPU及外圍輔助電路，具有模擬量信號輸入， 開關(guān)量信號輸入和控制輸出功能，通過軟件編程實現(xiàn)對測量用霍爾傳感器自動校準邏輯功 能。 本發(fā)明的有益效果是利用本發(fā)明的在線檢測和校準方法一方面可提高霍爾電流 傳感器的測量精度，解決偏磁誤差問題；另一方面可以及時發(fā)現(xiàn)測量用霍爾電流傳感器的 故障，避免造成不必要的損失。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容被更清楚的理解，并便于具體實施方式
的描述，下面給出與 本發(fā)明相關(guān)的

如下 圖1是傳統(tǒng)霍爾電流傳感器測量電流的接線原理圖；
圖2是依據(jù)本發(fā)明的霍爾電流傳感器在線檢測接線原理圖。
具體實施例方式
圖1所示為傳統(tǒng)霍爾電流傳感器測量方法的框圖，圖中(1)為測量用霍爾電流傳 感器，Ia是被測量電流，(2)為測量電流回路的開關(guān)，(3)為測控單元，用于接收測量傳感器 的輸出電流信號。 測量用霍爾電流傳感器(1)的輸入測量回路為Ia，輸出回路與測控單元(3)連 接。其主要特點是完成單一的測量功能，當被測量回路有電流Ia通過時，在傳感器輸出信 號回路將得到按照固定比率輸出的Ioutl電流信號，此信號經(jīng)過測控單元處理將得到被測 量值。如果霍爾電流傳感器偏差或損壞，傳感器輸出信號回路將得不到按照固定比率輸出 的電流信號，這將倒置測量錯誤。而測量系統(tǒng)自身無法及時發(fā)現(xiàn)錯誤。
圖2是依據(jù)本發(fā)明的一種霍爾電流傳感器在線檢測校準方法原理框圖，測量用霍 爾電流傳感器(1)上增加一個輔助校準線圈(2)，并且輔助校準線圈中的電流Ij與測量輸 出電流Ioutl具有一個固定的比例關(guān)系。 可控電流源(4)的輸出與輔助校準霍爾電流傳感器(3)的輸入回路和測量用霍爾 電流傳感器的校準線圈(2)相串聯(lián)。 可控電流源(4)的控制信號連接到測控單元(8)的控制輸出端，測控單元可以根 據(jù)控制邏輯啟動或停止可控電流源工作。 輔助校準霍爾電流傳感器(3)的輸出1out2和測量用霍爾電流傳感器(1)的輸出 端Ioutl分別連接到測控單元(8)。測控單元獲得測量輸出結(jié)果，可以根據(jù)測量或檢測邏輯 對兩者進行比對，從而校準測量用霍爾電流傳感器。 在測量回路(5)上有開關(guān)K1(6)，當K1斷開時測量回路被斷開，測量回路的電流 la = 0。開關(guān)K2(7)為開關(guān)K1的一個聯(lián)動觸點，當K1閉合時K2同時閉合，當開關(guān)K1打開 時K2也同時打開。K2開關(guān)信號連接到測控單元上，使測控單元可以感知到被測量回路當前 的通短狀態(tài)。 霍爾電流傳感器檢測校準過程如下
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定性檢測過程 在測量用霍爾電流傳感器正常工作狀態(tài)下，測控單元定時啟動校準電流發(fā)生器工 作，使其輸出一個電流lj。 Ij流過(1) (3)兩個霍爾電流傳感器，此時測控單元接收到兩個 傳感器的輸出Ioutl、 Iout2滿足以下條件
A Ioutl = Iout2 A Ioutl為測量用霍爾電流傳感器加入校準電流I j前與加入校準電流I j后的測 量電流變化量； 1out2為校準傳感器的測量電流。 由于被測量量——變壓器中性點的直流電流是一個緩慢的變化量，在數(shù)秒鐘內(nèi)不 會有很大的變化。而檢測過程數(shù)秒完成，所以不會因為被測量量的變化影響檢測結(jié)果。
檢測過程中，如果Aloutl^ 1out2士10X，其中± 10%為檢測過程允許的誤差范 圍。表明測量用霍爾電流傳感器偏磁嚴重或損壞。
偏磁校正過程 當測控單元檢測到開關(guān)K1處于斷開位置時，表明測量電流回路已經(jīng)斷開，電流la =0。此時測控單元軟件邏輯啟動一次測量用霍爾電流傳感器偏磁校準過程。即如果測量 用霍爾電流傳感器的輸出
Ioutl = m ; (m - 0) 就在當前測量值的基礎(chǔ)上加一個大小相等方向相反的測量值，使測量傳感器的輸 出為"O"。 Ioutl = m+(-m) = 0 ; 其中-m為本次校準的修正系數(shù)。 測控單元將-m數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中，并在以后的測量計算中作為偏移修正系數(shù)使 用。
精度校準過程 當測量單元檢測到開關(guān)K1處于斷開位置時，表明測量電流回路已經(jīng)斷開，電流la =0。此時在完成一次偏磁校正過程之后，測控單元控制輸出使校準電流發(fā)生器輸出一個電 流Ij，此時測量用霍爾電流傳感器和校準霍爾電流傳感器同時測量到Ij電流并相應(yīng)向測 量單元輸出測量結(jié)果1outl、Iout2。測量單元應(yīng)該檢測到兩個傳感器的輸出應(yīng)滿足以下條 件 Ioutl = 1out2XK ;(其中K為兩者之間的匪數(shù)比)
Iout2為輔助校準霍爾電流傳感器測量到的電流；
Ioutl為測量用霍爾電流傳感器測量到的電流。 如果測量結(jié)果不滿足上述關(guān)系，測量單元軟件邏輯對Ioutl進行系數(shù)修正，修正 公式為 Ioutl' = Ioutl Xp = Iout2XK
Ioutl'為校準修正后的測量結(jié)果；
p為測量單元的修正系數(shù)。 測控單元將p數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中，并在以后的測量計算中作為精度修正系數(shù)使 用。
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每次測控單元完成偏移和精度修正過程之后，在以后的測量中測量結(jié)果修正計算 如下 Ioutl， = (Ioutl+(-m)) Xp ; 其中-m、 p為測量結(jié)果修正系數(shù)； Ioutl為測量用霍爾電流傳感器的測量輸出； Ioutl'為經(jīng)過修正的測量結(jié)果。 上面通過特別的實施例內(nèi)容描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員還可意識到變型 和可選的實施例的多種可能性，例如，通過組合和/或改變單個實施例的特征。因此，可以 理解的是這些變型和可選的實施例將被認為是包括在本發(fā)明中，本發(fā)明的范圍僅僅被附上 的專利權(quán)利要求書及其同等物限制。
權(quán)利要求
一種霍爾電流傳感器在線檢測校準方法，其特征在于在測量用霍爾電流傳感器(1)上增加一個輔助校準線圈(2)，并且輔助校準線圈中的電流Ij與測量輸出電流Iout1具有一個固定的比例關(guān)系；測量用霍爾電流傳感器的校準線圈(2)與可控電流源(4)的輸出及輔助校準霍爾電流傳感器(3)的輸入回路相串聯(lián)；可控電流源(4)的控制信號連接到測控單元(8)的控制輸出端，測控單元可以根據(jù)控制邏輯啟動或停止可控電流源工作；輔助校準霍爾電流傳感器(3)的輸出Iout2和測量用霍爾電流傳感器(1)的輸出Iout1分別連接到測控單元，測控單元獲得兩者的測量輸出結(jié)果，可以根據(jù)測量或檢測邏輯對兩者進行比對，從而校準測量用霍爾電流傳感器；在被測量回路(5)上有開關(guān)K1(6)，當K1斷開時測量回路被斷開，測量回路的電流Ia＝0，開關(guān)K2(7)為開關(guān)K1的一個聯(lián)動觸點，當開關(guān)K1閉合時K2同時閉合，當開關(guān)K1打開時K2也同時打開，開關(guān)K2的開關(guān)量信號連接到測控單元上，使測控單元可以感知被測量回路當前的連接、斷開狀態(tài)；測控單元為一個電子智能裝置，包括CPU及外圍輔助電路，具有模擬量信號輸入，開關(guān)量信號輸入和控制輸出功能，通過軟件編程實現(xiàn)對測量用霍爾傳感器自動校準邏輯功能。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種霍爾電流傳感器在線檢測校準方法，在電力系統(tǒng)應(yīng)用中霍爾電流傳感器經(jīng)常受到電網(wǎng)故障電流或雷擊的沖擊導(dǎo)致傳感器偏磁或損壞，本發(fā)明在霍爾電流傳感器中增加校準線圈，并增加輔助校準霍爾電流傳感器及校準電流發(fā)生器等輔助元件，實現(xiàn)對霍爾電流傳感器的在線檢測、較準。本發(fā)明的在線校準檢測方法一方面可提高霍爾電流傳感器的測量精度，解決偏磁誤差問題；另一方面可以及時發(fā)現(xiàn)故障傳感器。
文檔編號G01R35/00GK101718852SQ20091024174
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者張麗坤, 張輝, 張金平, 王偉濤 申請人:中國電力科學(xué)研究院