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。當前綜合自動化系統(tǒng)在地鐵交通中得以廣泛的運用，該系統(tǒng)包括電力監(jiān)控系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、機電設(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)中的一個重要部分，其主要是對地鐵交通接觸網(wǎng)上的各種設(shè)備進行實時的遠程監(jiān)控，通過對各種電量參數(shù)的測量、比較與運算，實時反饋上報至系統(tǒng)，以供系統(tǒng)根據(jù)反饋信息處理各類事故及報警事件。

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)檢測和測量的電量參數(shù)主要為各個主要回路的電流與電壓。傳統(tǒng)電流測量是通過檢測電阻將電流轉(zhuǎn)成電壓，該方式存在兩個問題：在大電流檢測時檢測電阻消耗能量，降低效率；檢測電流與輸出電壓不隔離。傳統(tǒng)電壓檢測也存在檢測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，已在電流和電壓測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、脈沖等復雜信號的隔離轉(zhuǎn)換，通過霍爾效應(yīng)原理使變換后的信號能夠直接被DCS、AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，具有響應(yīng)時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強等優(yōu)點。

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)的各個環(huán)節(jié)與各個子系統(tǒng)，如圖1所示。

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

  中壓、低壓測控保護裝置可以使用霍爾電流傳感器測量與反饋，霍爾電流傳感器可以測量高達數(shù)千安培的直流或者交流電流，并可以輸出一個200mA以下電流或者幾伏電壓以供反饋信號使用。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)被測電流的大小合理選擇導線或者匯流條，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)傳感器測試時應(yīng)先打開供電電源，再打開測試電源。關(guān)機時應(yīng)先關(guān)閉被測電源，再關(guān)閉供電電源，對傳感器進行消磁處理。

  (3)霍爾型傳感器應(yīng)盡量安裝在遠離強磁場位置的區(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。可以明確地認識到霍爾傳感器在地鐵電力監(jiān)控系統(tǒng)檢測與測量過程中具有廣泛的應(yīng)用。