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用于使用空间谐波确定电流的磁场传感器阵列:在电网测量中的应用

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  • 日期: 2020-10-30
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标签: 空间谐波

空间谐波

磁场传感器阵列

空间谐波

电网从传统的单向电力传输到具有大量用电者和生产者的多样化网络的演进,需要开发先进和/或新颖的测量和通信技术,以便创建智能电网。作为SOGRID项目的一部分,开发了一种创新的电流测量方法,以补充现有的电流传感器范围并简化安装,因为该传感器不仅具有非侵入性,而且可以与电缆保持一定距离。电网中精确电流测量的主要障碍是电力传输的三相特性。因此,要在电网中使用的电流传感器必须在各个相之间提供几何选择性。现有的商用电流传感器是非侵入性的,但需要围绕感兴趣的导体放置,例如沿封闭路径测量场。解决方案包括Rogowski线圈,磁阻,霍尔效应或磁通门传感器以及磁光传感器。但是,导体周围的布置限制了智能电网开发所需的小型化:微型传感器可以与其他测量和数据传输单元集成在一起,从而可以对现代智能电网进行密集的网格监视和控制。为了避免这些限制并提高几何选择性,本文提出了一种基于场分解为空间谐波的电流测量方法。磁场分解为空间谐波的依据是,磁场在定义的面积/体积内以周期函数,径向相关性和相应的发展系数的一系列乘积的形式发展,因此(理论上)无限数量的开发订单可以准确地重建该领域。除场源(内部场分解)外,还对无源区域进行了开发,该区域使用的功能从分解中心向场源增加。当前的测量过程基于对各个阶次的显影系数的确定,其中更高阶次的阶跃对扰动源的依赖性降低(只要在距离目标导体比对扰动导体更近的位置进行场测量)。这些系数与目标电流之间的关系是线性的,并由传递因子定义。为了利用更高阶的增加的几何选择性,必须在合适的面积/体积的边界上执行足够数量的磁场测量,以便从反问题的解中得出展开系数。该传感器阵列的尺寸和位置在该领域更高阶贡献的可检测性中也起着至关重要的作用。本文设计,实施了合适的2D(用于直导体)和3D(用于任意导体路径)原型,并随后在实验室中进行了测试。进一步的发展集中在确定特征传递因子上。尽管可以很容易地确定导体中是否感应出已知的受控电流,但是必须为工业应用开发一种在实际操作条件下可以确定它们的方法。本文提出了一种合适的标定方法。

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