一種測(cè)量電網(wǎng)電壓的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用巨磁阻電壓傳感器測(cè)量電壓的系統(tǒng)和方法，尤其是測(cè)量電網(wǎng) 電壓的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的測(cè)量電網(wǎng)電壓的方法是采用電容式電壓互感器和電磁式電壓互感器。電容 式電壓互感器測(cè)量線性度較差、瞬變響應(yīng)速度較慢；電磁式電壓互感器重量大、體積大、絕 緣要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是為了克服傳統(tǒng)利用電壓互感器測(cè)電網(wǎng)電壓所存在的缺點(diǎn)，提供了一種巨 磁阻電壓傳感器及利用該傳感器測(cè)量電網(wǎng)電壓的方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種巨磁阻電壓傳感器（1)由四個(gè)阻值相等的巨磁電阻R1、R2、R3和R4依次收尾 相連組成，四個(gè)電阻構(gòu)成電橋電路，其中，R1、R3阻值隨外界磁場(chǎng)變化而變化，R2、R4外有磁 屏蔽層，阻值不隨磁場(chǎng)變化而變化。
[0006] -種電網(wǎng)電壓測(cè)量系統(tǒng)，包括所述巨磁阻電壓傳感器（1)、可調(diào)交流電源（2)、恒 定電源（3)、耐高壓線圈U1、電壓表（4)、開(kāi)關(guān)K1、開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K3、第一熔斷器（5)和第二 熔斷器（6);
[0007] 所述的巨磁阻電壓傳感器（1)輸入端和恒定電源（3)通過(guò)開(kāi)關(guān)K1連接，輸出端連 接電壓表（4);
[0008] 所述巨磁阻電壓傳感器（1)放置在耐高壓線圈U1內(nèi)，耐高壓線圈U1兩端分別連 接第一熔斷器（5)和第二熔斷器（6)，第一熔斷器（5)和第二熔斷器（6)分別連接可調(diào)交流 電源（2)兩端，組成第一回路，閉合開(kāi)關(guān)K1后調(diào)節(jié)可調(diào)交流電源（2)輸入電壓大小，記錄巨 磁阻電壓傳感器（1)輸出電壓值，用于模擬巨磁阻電壓傳感器（1)輸入輸出的線性關(guān)系；
[0009] 將第一熔斷器（5)和第二熔斷器（6)與可調(diào)交流電源（2)斷開(kāi)，第一熔斷器（5)連 接開(kāi)關(guān)K2,第二熔斷器（6)連接開(kāi)關(guān)K3,開(kāi)關(guān)K2和開(kāi)關(guān)K3連接電網(wǎng)（10)，組成第二回路， 閉合開(kāi)關(guān)K1、K2和K3后記錄巨磁阻電壓傳感器（1)輸出電壓值，用于計(jì)算電網(wǎng)電壓值。
[0010] -種利用上述電網(wǎng)電壓測(cè)量系統(tǒng)a測(cè)量電網(wǎng)電壓的方法a，包括：
[0011] 步驟al、閉合第一回路中的開(kāi)關(guān)K1，調(diào)節(jié)可調(diào)交流電源（2)大小，電壓表（4)測(cè)得 巨磁阻電壓傳感器（1)輸出的電壓值，記錄下輸入不同電壓值時(shí)巨磁阻電壓傳感器（1)對(duì) 應(yīng)的輸出電壓值，模擬出巨磁阻電壓傳感器（1)輸入輸出的線性關(guān)系；
[0012] 步驟a2、閉合第二回路中的開(kāi)關(guān)K1、開(kāi)關(guān)K2和開(kāi)關(guān)K3,電壓表（4)測(cè)出巨磁阻電 壓傳感器（1)輸出電壓值，由線圈電流與磁場(chǎng)關(guān)系B=unl，而磁場(chǎng)與巨磁阻電壓傳感器輸 出電壓成正比，故電網(wǎng)電壓與傳感器輸出電壓成正比，利用此原理，將此值與步驟al預(yù)先 模擬好的輸入輸出關(guān)系對(duì)比，計(jì)算出電網(wǎng)電壓。
[0013] -種電網(wǎng)電壓測(cè)量系統(tǒng)b，其特征在于，包括所述巨磁阻電壓傳感器（1)、可調(diào)交 流電源（2)、恒定電源（3)、耐高壓線圈U1、耐高壓線圈U2、線圈U3、電壓表（4)、開(kāi)關(guān)K1、開(kāi) 關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K3、開(kāi)關(guān)K4、第一熔斷器（5)、第二熔斷器（6)、第三熔斷器（7)、整流器（8)和限 流電阻（9);
[0014] 所述的巨磁阻電壓傳感器（1)輸入端和恒定電源（3)通過(guò)開(kāi)關(guān)K1連接，巨磁阻電 壓傳感器⑴輸出端連接電壓表（4);
[0015] 所述巨磁阻電壓傳感器（1)放置在耐高壓線圈U1內(nèi)，耐高壓線圈U1兩端分別連 接第一熔斷器（5)和第二熔斷器（6)，第一熔斷器（5)和第二熔斷器（6)分別連接可調(diào)交流 電源（2)兩端，組成第一回路，閉合開(kāi)關(guān)K1后調(diào)節(jié)可調(diào)交流電源（2)輸入電壓大小，記錄巨 磁阻電壓傳感器（1)輸出電壓值，用于模擬巨磁阻電壓傳感器（1)輸入輸出的線性關(guān)系；
[0016] 將第一熔斷器（5)和第二熔斷器（6)與可調(diào)交流電源（2)斷開(kāi)，第一熔斷器（5) 連接開(kāi)關(guān)K2,第二熔斷器（6)連接開(kāi)關(guān)K3,耐高壓線圈U2-端連接耐高壓線圈U1和第一 熔斷器（5)，另一端連接第三熔斷器（7)，第三熔斷器（7)連接開(kāi)關(guān)K4,開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K3和 開(kāi)關(guān)K4連接電網(wǎng)（10)，組成第二回路；將耐高壓線圈U1內(nèi)的巨磁阻電壓傳感器⑴的輸 入端與恒定電源（3)斷開(kāi)連接，再將巨磁阻電壓傳感器（1)與開(kāi)關(guān)K1、線圈U3、整流器（8)、 限流電阻（9)串聯(lián)組成閉合回路，線圈U3和耐高壓線圈U2組成變壓器，用于給巨磁阻電壓 傳感器（1)供電；閉合開(kāi)關(guān)K1、K2和K3后記錄巨磁阻電壓傳感器（1)輸出電壓值，用于計(jì) 算電網(wǎng)電壓值。
[0017] -種利用上述電網(wǎng)電壓測(cè)量系統(tǒng)b測(cè)量電網(wǎng)電壓的方法b，包括：
[0018] 步驟bl、閉合第一回路中的開(kāi)關(guān)K1，調(diào)節(jié)可調(diào)交流電源（2)大小，電壓表（4)測(cè)得 巨磁阻電壓傳感器（1)輸出的電壓值，記錄下輸入不同電壓值時(shí)巨磁阻電壓傳感器（1)對(duì) 應(yīng)的輸出電壓值，模擬出輸入輸出的線性關(guān)系；
[0019] 步驟b2、閉合第二回路中的開(kāi)關(guān)K1、開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K3和開(kāi)關(guān)K4,將耐高壓線圈U1 內(nèi)的巨磁阻電壓傳感器（1)的輸入端與恒定電源（3)斷開(kāi)連接，再將巨磁阻電壓傳感器（1) 與開(kāi)關(guān)K1、線圈U3、整流器（8)、限流電阻（9)串聯(lián)組成閉合回路，線圈U3和耐高壓線圈U2 組成變壓器；
[0020] 耐高壓線圈U2通電后和線圈U3互感，線圈U3產(chǎn)生感應(yīng)交流電壓，再通過(guò)整流器 變?yōu)楹愣ㄖ绷麟妷?，用?lái)給巨磁阻電壓傳感器供電，無(wú)需外接電源供電；
[0021] 耐高壓線圈Ul、U2通電后，在線圈內(nèi)部產(chǎn)生勾強(qiáng)磁場(chǎng)。由線圈電流與磁場(chǎng)關(guān)系B flBwlxn27vflxn =unj和電壓電流的關(guān)系系1^=IwlpR-^{7可知^~ +~ +6電 Yi ilf,\ u 網(wǎng)電壓和線圈內(nèi)磁場(chǎng)成正比，而巨磁阻電壓傳感器（1)的輸出電壓和磁場(chǎng)成正比，所以輸 出電壓與電網(wǎng)電壓是線性關(guān)系。電壓表（4)測(cè)出傳感器輸出值，將此值與步驟bl預(yù)先模 擬好的輸入輸出關(guān)系對(duì)比，即可計(jì)算出電網(wǎng)電壓。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：
[0023] 本發(fā)明的巨磁阻電壓傳感器頻率特性好，靈敏度高，測(cè)量范圍廣。利用巨磁阻電壓 傳感器通過(guò)測(cè)量電流周圍磁場(chǎng)，可以計(jì)算出獲得傳感器無(wú)法直接測(cè)量的電壓值。
[0024]利用該巨磁阻電壓傳感器測(cè)量磁場(chǎng)間接測(cè)量電網(wǎng)電壓，系統(tǒng)a和方法a可利用太 陽(yáng)能電池給巨磁阻電壓傳感器供電，靈敏度高、安全可靠。系統(tǒng)b和方法b利用電網(wǎng)電壓產(chǎn) 生感應(yīng)電壓，給巨磁阻傳感器供電，裝置較系統(tǒng)a和方法a復(fù)雜，但具有安全、靈敏度高、方 便等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于測(cè)量或監(jiān)控輸電線高壓。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為巨磁阻電壓傳感器結(jié)構(gòu)原理圖；
[0026] 圖2為巨磁阻電壓傳感器在恒定電壓下用來(lái)模擬輸入電壓與輸出電壓關(guān)系的原 理圖；
[0027] 圖3為方法1利用巨磁阻電壓傳感器測(cè)量電網(wǎng)電壓的原理圖；
[0028] 圖4為方法2利用巨磁阻電壓傳感器測(cè)量電網(wǎng)電壓的原理圖。
[0029] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0030] 1、巨磁阻電壓傳感器；2、可調(diào)交流電源；3、恒定電源；4、電壓表；5、第一熔斷器； 6、第二熔斷器；7、第三熔斷器；8、整流器；9、限流電阻；10、電網(wǎng)；
[0031]Vcc和GND為外接電源端，out+和out-為電壓輸出端。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0033] 如圖1所示，一種巨磁阻電壓傳感器1，由四個(gè)阻值相等的巨磁電阻Rl、R2、R3和 R4依次收尾相連組成，四個(gè)電阻構(gòu)成電橋電路，其中，Rl、R3阻值隨外界磁場(chǎng)變化而變化， R2、R4外有磁屏蔽層，阻值不隨磁場(chǎng)變化而變化。給該巨磁阻傳感器1輸入端輸入一電壓 值，輸出電壓與外磁場(chǎng)成線性關(guān)系，且輸出電壓隨外磁場(chǎng)變化而線性變化。
[0034] 一種電網(wǎng)電壓測(cè)量系統(tǒng)，包括巨磁阻電壓傳感器1、可調(diào)交流電源2、恒定電源3、 耐高壓線圈U1、電壓表4、開(kāi)關(guān)K1、開(kāi)關(guān)K2、開(kāi)關(guān)K3、第一熔斷器5和第二熔斷器6。
[0035] 如圖2所示，所述的巨磁阻電壓傳感器1輸入端和恒定電源3通過(guò)開(kāi)關(guān)K1連接， 輸出端連接電壓表4;
[0036] 所述巨磁阻電壓傳感器1放置在耐高壓線圈U1內(nèi)，耐高壓線圈U1兩端分別連接 第一熔斷器5和第二熔斷器6,第一熔斷器5和第二熔斷器6分別連接可調(diào)交流電源2兩 端，組成第一回路，閉合開(kāi)關(guān)K1后調(diào)節(jié)可調(diào)交流電源2輸入電壓大小，記錄巨磁阻電壓傳感 器1輸出電壓值，用于模擬巨磁阻電壓傳感器1輸入輸出的線性關(guān)系。
[0037] 如圖3所示，將第一熔斷器5和第二熔斷器6與可調(diào)交流電源2斷開(kāi)，第一熔斷器 5連接開(kāi)關(guān)K2,第二熔斷器6連接開(kāi)關(guān)K3,開(kāi)關(guān)K2和開(kāi)關(guān)K3連接電網(wǎng)10,組成第二回路， 閉合開(kāi)關(guān)Kl、K2和K3后記錄巨磁阻電壓傳感器1輸出電壓值，用于計(jì)算電網(wǎng)電壓值。
[0038] -種利用上述電網(wǎng)電壓測(cè)量系統(tǒng)a測(cè)量電網(wǎng)電壓的方法a，包括：
[0039] 步驟al、閉合第一回路中的開(kāi)關(guān)K1，調(diào)節(jié)可調(diào)交流電源2大小，電壓表4測(cè)得巨磁 阻電壓傳感器1輸出的電壓值，記錄下輸入不同電壓值時(shí)巨磁阻電壓傳感器1對(duì)應(yīng)的輸出 電壓值，