霍爾型傳感器在地鐵電力監控中的應用

更新時間：2023-09-08

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胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定

【摘要】本文簡單介紹了地鐵電力監控系統，以及基于霍爾效應的閉環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控系統中的應用和霍爾型傳感器在電力監控系統應用中需要注意的問題。

【關鍵詞】地鐵、電力監控系統、霍爾型傳感器、閉環

引言

隨著我國城鎮化進展與城市交通的日益擁擠，地鐵交通已然成為現代城市的重要交通工具。近年來我國加快發展地鐵交通建設步伐。當前綜合自動化系統在地鐵交通中得以廣泛的運用，該系統包括電力監控系統、火災報警系統、自動售檢票系統、門禁系統、機電設備監控系統等。電力監控系統是地鐵交通綜合監控系統中的一個重要部分，其主要是對地鐵交通接觸網上的各種設備進行實時的遠程監控，通過對各種電量參數的測量、比較與運算，實時反饋上報至系統，以供系統根據反饋信息處理各類事故及報警事件。

地鐵電力監控系統示意圖如圖1所示。

圖1 地鐵電力監控系統

地鐵電力監控系統檢測和測量的電量參數主要為各個主要回路的電流與電壓。傳統電流測量是通過檢測電阻將電流轉成電壓，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點，已在電流和電壓測量方面受到廣泛的應用。

一、霍爾型傳感器在電力監控系統中的應用

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換，通過霍爾效應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，抗干擾能力強等優點。

2. 閉環霍爾傳感器技術參數

3. 霍爾電流、電壓感器接入電力監控系統

霍爾電流和電壓傳感器可以應用在電力監控系統的各個環節與各個子系統，如圖1所示。

高壓測控保護裝置可以根據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。其精度可以達到優于1％，線性度優于0.2％，反應時間小于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于1％甚至更低，尤其是大電流傳感器的精度可以做到優于1‰，線性度優于0.2％，反應時間小于10μs。

4. 霍爾電流、電壓感器應用過程中需要注意的問題

(1)應根據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)傳感器測試時應先打開供電電源，再打開測試電源。關機時應先關閉被測電源，再關閉供電電源，對傳感器進行消磁處理。

(3)霍爾型傳感器應盡量安裝在遠離強磁場位置的區域，如應與變壓器、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注意限流電阻的耐壓及功耗，避免電阻受到超限應力而損壞。

5.霍爾電流傳感器的選型

規格參數對照表