社會(huì)在向前發(fā)展的過程當(dāng)中，不可再生資源越用越少，可再生能源（風(fēng)能、太陽能、水能、生物質(zhì)能等）的應(yīng)用越來越多。2025年一季度，全國可再生能源發(fā)電量達(dá)到了8160億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的35.9%。自2009年起，國家電網(wǎng)就開始了智能電網(wǎng)的實(shí)施布局，到2020年我國已基本建成了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備水平達(dá)到甚至超越國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。

能源轉(zhuǎn)型下的電力監(jiān)測新需求

隨著智能電網(wǎng)和可再生能源的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)中不可或缺的直流屏也向智能化發(fā)展。那么在直流屏，如何精確、高效測量電流成為一個(gè)亟待解決的問題。傳統(tǒng)電流傳感器（如分流器、磁平衡傳感器）因插入損耗、溫漂誤差、響應(yīng)速度慢、易受干擾等問題已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)需求，而基于霍爾閉環(huán)原理的芯森CR1A系列傳感器，憑借其技術(shù)優(yōu)勢或?qū)⒊蔀橹悄茈娋W(wǎng)中的新選擇。

1. 認(rèn)識(shí)芯森電子 CR1A 系列：霍爾閉環(huán)技術(shù)的突破

1.1 核心技術(shù)原理：霍爾閉環(huán)電流傳感器

霍爾效應(yīng)是指當(dāng)電流通過置于磁場中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橫向電勢差的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象最早由美國物理學(xué)家埃德溫·霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)。基于霍爾效應(yīng)的傳感器能夠用于檢測磁場強(qiáng)度，從而間接測量電流。

閉環(huán)補(bǔ)償（零磁通）原理：在霍爾傳感器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)補(bǔ)償線圈。當(dāng)霍爾元件檢測到磁場變化時(shí)，補(bǔ)償線圈會(huì)根據(jù)該變化產(chǎn)生一個(gè)反向磁場以抵消原磁場，使得霍爾元件處的磁場保持為零。這樣做的好處是可以提高測量的線性度和精度，并減少溫度對(duì)測量結(jié)果的影響。

相反傳統(tǒng)分流器，其缺點(diǎn)卻是致命的：需要將被測電流接入分流器，存在功率損耗；對(duì)高頻信號(hào)不準(zhǔn)確；無法電氣隔離。因此傳統(tǒng)分流器已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代智能電網(wǎng)的需求。

1.2 CR1A 系列的關(guān)鍵性能指標(biāo)

CR1A系列是基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器，包括CR1A 50 H00、CR1A 100 H00、CR1A 200 H00、CR1A 300 H00產(chǎn)品型號(hào)，原邊額定電流覆蓋±50A至±300A，適配不同規(guī)模的直流屏需求。原邊與副邊是絕緣的，具備優(yōu)異的線性（線性度誤差≤0.1%）和精度（±0.5%FS）、低溫漂、無插入損耗、響應(yīng)速度快（頻帶寬度200kHz）等特點(diǎn)，產(chǎn)品符合IEC 60664-1、IEC 61800-5-1、IEC 62109-1等國際標(biāo)準(zhǔn)，適用于多種測量場景。工作溫度范圍-40℃~85℃，覆蓋戶外儲(chǔ)能站、工業(yè)廠房等復(fù)雜場景。

1. CR1A 系列在直流屏中的核心應(yīng)用

2.1 直流屏是什么？它在電力系統(tǒng)中扮演什么角色？

直流屏又稱直流電源系統(tǒng)。一種為變電站、發(fā)電廠、通信機(jī)房等場所的控制、信號(hào)、保護(hù)和自動(dòng)裝置等設(shè)備提供直流電源的設(shè)備。

直流屏，作為電力系統(tǒng)控制與保護(hù)的基礎(chǔ)，其主要結(jié)構(gòu)組成包括交流配電單元、充電模塊、降壓模塊、直流饋電單元、監(jiān)控模塊以及絕緣監(jiān)測模塊等關(guān)鍵部分。

2.2 CR1A 系列如何賦能直流屏升級(jí)？

1.直流電流精確測量

• 實(shí)時(shí)監(jiān)測直流屏中各支路的電流大小。在充電模塊中，通過測量充電電流，確保其不超過額定值，避免過充損壞電池。

2.系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控與告警

• 為監(jiān)控模塊提供電流數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)電流異常（如過流、短路導(dǎo)致的電流驟增）時(shí)，觸發(fā)告警機(jī)制。
• 具體功能：
  • 顯示各支路電流實(shí)時(shí)值，便于運(yùn)維人員查看。
  • 記錄電流歷史數(shù)據(jù)，用于分析系統(tǒng)負(fù)載變化趨勢。
  • 當(dāng)電流超過預(yù)設(shè)閾值（如超過支路額定電流的 120%）時(shí)，通過聲光告警或通信接口向后臺(tái)發(fā)送告警信號(hào)。

3.保護(hù)直流系統(tǒng)安全

• 過流保護(hù)：當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路或異常過載時(shí)，CR1A電流傳感器檢測到電流突變，配合直流屏內(nèi)的斷路器或熔斷器，快速切斷故障回路，防止設(shè)備損壞或火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。
• 電池充放電保護(hù)：
  • 充電時(shí)，若電流過大，傳感器反饋信號(hào)至充電模塊，自動(dòng)調(diào)整充電電流，避免蓄電池因過流發(fā)熱。
  • 放電時(shí)，監(jiān)測電池放電電流，當(dāng)電流異常（如放電過快）時(shí)，提示電池可能存在故障，防止過度放電導(dǎo)致電池壽命縮短。

4.能源管理與效率優(yōu)化

• 負(fù)載分析：通過監(jiān)測各負(fù)載支路的電流，幫助運(yùn)維人員了解系統(tǒng)用電分布，優(yōu)化負(fù)載分配，提高能源利用效率。
• 電池狀態(tài)評(píng)估：結(jié)合電流數(shù)據(jù)與電壓、溫度等參數(shù)，估算蓄電池的剩余容量（SOC）和健康狀態(tài)（SOH），為電池維護(hù)和更換提供依據(jù)。

綜上，芯森電子CR1A系列電流傳感器通過高精度、低溫漂、響應(yīng)速度快、隔離式的電流測量，為直流屏的安全運(yùn)行、狀態(tài)監(jiān)控和能源管理提供了核心數(shù)據(jù)支撐。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷提高，CR1A系列電流傳感器將進(jìn)一步升級(jí)迭代優(yōu)化其性能，以滿足更高的應(yīng)用需求。同時(shí)，芯森電子將繼續(xù)致力于研發(fā)更先進(jìn)的電流傳感器技術(shù)，為智能電網(wǎng)和可再生能源技術(shù)的發(fā)展提供更強(qiáng)有力的支持。