霍爾型傳感器在地鐵電力監(jiān)控中的應(yīng)用

 

【摘要】本文簡單介紹了地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)，以及基于霍爾效應(yīng)的閉環(huán)霍爾電流傳感器與霍爾電壓傳感器的工作原理，確認(rèn)了霍爾型傳感器在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用和霍爾型傳感器在電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中需要注意的問題。

 

      隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)展與城市交通的日益擁擠，地鐵交通已然成為現(xiàn)代城市的重要交通工具。近年來我國加快發(fā)展地鐵交通建設(shè)步伐。當(dāng)前綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在地鐵交通中得以廣泛的運(yùn)用，該系統(tǒng)包括電力監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等。電力監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，其主要是對(duì)地鐵交通接觸網(wǎng)上的各種設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過對(duì)各種電量參數(shù)的測(cè)量、比較與運(yùn)算，實(shí)時(shí)反饋上報(bào)至系統(tǒng)，以供系統(tǒng)根據(jù)反饋信息處理各類事故及報(bào)警事件。

地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

 

圖1 地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)

      地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)和測(cè)量的電量參數(shù)主要為各個(gè)主要回路的電流與電壓。傳統(tǒng)電流測(cè)量是通過檢測(cè)電阻將電流轉(zhuǎn)成電壓，該方式存在兩個(gè)問題：在大電流檢測(cè)時(shí)檢測(cè)電阻消耗能量，降低效率；檢測(cè)電流與輸出電壓不隔離。傳統(tǒng)電壓檢測(cè)也存在檢測(cè)電壓與輸出電壓非隔離的問題。霍爾型傳感器由于具有較小的體積、低噪聲、低功耗、良好的隔離效果等優(yōu)點(diǎn)，已在電流和電壓測(cè)量方面受到廣泛的應(yīng)用。

 

1. 霍爾型傳感器的工作原理   

     霍爾型傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復(fù)雜信號(hào)的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號(hào)能夠直接被DCS、AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，具有響應(yīng)時(shí)間快，電流測(cè)量范圍寬精度高，過載能力強(qiáng)，線性好，抗干/擾/能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2. 閉環(huán)霍爾傳感器技術(shù)參數(shù)

3. 霍爾電流、電壓感器接入電力監(jiān)控系統(tǒng)

     霍爾電流和電壓傳感器可以應(yīng)用在電力監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)與各個(gè)子系統(tǒng)，如圖1所示。

     高壓測(cè)控保護(hù)裝置可以根據(jù)電壓的幅值選擇使用霍爾電壓傳感器測(cè)量與反饋，霍爾電壓傳感器可以測(cè)量高達(dá)數(shù)千伏的直流或者交流電壓，并可以按照需求輸出一個(gè)幾十毫安電流或者幾伏電壓以供反饋信號(hào)使用。其精度可以達(dá)到優(yōu)于1％，線性度優(yōu)于0.2％，反應(yīng)時(shí)間小于10μs。

     中壓、低壓測(cè)控保護(hù)裝置可以使用霍爾電流傳感器測(cè)量與反饋，霍爾電流傳感器可以測(cè)量高達(dá)數(shù)千安培的直流或者交流電流，并可以輸出一個(gè)200mA以下電流或者幾伏電壓以供反饋信號(hào)使用。霍爾電流傳感器的精度可以做到優(yōu)于1％甚至更低，尤其是大電流傳感器的精度可以做到優(yōu)于1‰，線性度優(yōu)于0.2％，反應(yīng)時(shí)間小于10μs。

4. 霍爾電流、電壓感器應(yīng)用過程中需要注意的問題

  (1)應(yīng)根據(jù)被測(cè)電流的大小合理選擇導(dǎo)線或者匯流條，然后選擇合適孔徑的電流傳感器，匯流條能夠充滿傳感器孔徑或處于孔徑的中心位置。 

  (2)傳感器測(cè)試時(shí)應(yīng)先打開供電電源，再打開測(cè)試電源。關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)先關(guān)閉被測(cè)電源，再關(guān)閉供電電源，對(duì)傳感器進(jìn)行消磁處理。

  (3)霍爾型傳感器應(yīng)盡量安裝在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)位置的區(qū)域，如應(yīng)與變壓器、大電感、大電流匯流條等保持距離。

  (4)使用霍爾電壓傳感器時(shí)應(yīng)注意限流電阻的耐壓及功耗，避免電阻受到超限應(yīng)力而損壞。

5.霍爾電流傳感器的選型

  規(guī)格參數(shù)對(duì)照表

 

     本文介紹了霍爾電流、電壓傳感器在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，并提示了在應(yīng)用過程中應(yīng)該注意的問題。可以明確地認(rèn)識(shí)到霍爾傳感器在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)與測(cè)量過程中具有廣泛的應(yīng)用。