直流漏電監測報警裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種直流漏電監測報警裝置，包含：依次連接的互感器、濾波電路、整流電路及微處理器；分別與互感器、濾波電路連接的電壓激勵源；電壓激勵源為互感器提供方波電壓激勵；及為整個電路提供電能的電源模塊；微處理器進一步連接報警指示單元；互感器檢測到漏電電流信號后，經濾波電路、整流電路處理，轉換成微處理器可識別的信號，微處理器進行運算后，將結果輸出至報警指示單元，報警指示單元根據相應的指令做出相應的動作。本實用新型監測精度高，并且能避免誤操作，安裝地點靈活，與直流端子“即換即用”，無需“接地試拉”，節省人力，更換方便，可不停電維護(插拔式)，能對系統內存在的直流接地做出告警并記憶。
【專利說明】直流漏電監測報警裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子與電磁【技術領域】，具體涉及直流漏電監測報警裝置。
【背景技術】
[0002]長久以來，直流接地的檢測都是繼電保護工作的難題。目前，微機檢測裝置的引進使得直流系統接地檢測的準確性和效率大大提升，但是目前的各類檢測裝置，雖然能夠檢測整個系統的總絕緣，但是都存在一定的缺陷，并且由于集中式安裝的限制，對于支路中的接地點依然無法有效檢測，仍需人工配合查找接地點。
[0003]在發電廠和變電站中，直流電源是主要電氣設備的保安電源及控制信號電源，對確保電氣設備的正常運行至關重要。由于直流系統是一個龐大的、多分支的供電網絡，一旦發生故障，影響面非常廣。直流異常接地問題的存在是變電站直流系統的重大隱患。
[0004]目前在我國直流系統中運行的直流接地檢測裝置使用的檢測方法主要有三種:
[0005]一是通過整定平衡橋門限值進行接地檢測，電橋平衡法存在定位不準確、誤差大、不靈敏等缺點，需要人工配合，使用拉路法查找接地點，由于需要切斷直流電源，會造成斷電回路在短時間內不能對開關進行分合操作，危及系統的正常運行，并且對于多點接地，該方法是無法迅速找到接地點的；
[0006]二是通過在直流系統中注入交流信號進進行檢測，交流信號注入法在電容電流大于檢測裝置對絕緣電阻泄漏電流的整定值時，將造成誤發信號，影響裝置的正確判斷，而且在直流系統中注入交流信號，會對系統的安全運行構成一定的威脅；
[0007]三是利用霍爾元件檢測支路中的差流來判斷接地位置，霍爾磁平衡式元件容易受到剩磁的影響，致使裝置的零點不斷發生漂移，容易造成誤報等現象。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的在于提供一種直流漏電監測報警裝置，監測精度高，并且能避免誤操作，不影響原回路，增強了被測回路電源的抗干擾性，安裝地點靈活，與直流端子“即換即用”，無需“接地試拉”，節省人力，更換方便，可不停電維護(插拔式)，能對系統內存在的直流接地做出告警并記憶。
[0009]為了達到上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現:直流漏電監測報警裝置，其特點是，包含:
[0010]依次連接的互感器、濾波電路、整流電路及微處理器；
[0011]分別與互感器、濾波電路連接的電壓激勵源；
[0012]所述的電壓激勵源為互感器提供方波電壓激勵；及
[0013]為整個電路提供電能的電源模塊；
[0014]所述的微處理器進一步連接報警指示單元；
[0015]所述的互感器檢測到漏電電流信號后，經濾波電路、整流電路處理，轉換成微處理器可識別的信號，微處理器進行運算后，將結果輸出至報警指示單元，報警指示單元根據相應的指令做出相應的動作。
[0016]所述的互感器為單磁芯直流漏電傳感器。
[0017]所述的互感器采用單磁芯和單繞組結構，將檢測繞組和激勵繞組合二為一，磁芯在方波激勵電壓下工作于深度飽和狀態。
[0018]所述的互感器的磁芯采用坡莫合金材料卷制而成。
[0019]所述的濾波電路包含依次連接的第一放大器、第一電阻、低通濾波器；
[0020]所述的第一放大器的負向輸入端與互感器連接；
[0021]所述的第一放大器的正向輸入端接地；
[0022]所述的第一放大器的輸出端與第一放大器的負向輸入端短接；
[0023]所述的第一電阻的一端連接電壓激勵源，其另一端連接互感器；
[0024]所述的低通濾波器一端連接第一放大器的輸出端，其另一端連接整流電路。
[0025]所述的整流電路包含依次連接的全波整流模塊及反相器電路；
[0026]所述的反相器電路包含第二電阻、第三電阻、第四電阻及第二放大器；
[0027]所述的第二電阻一端連接全波整流模塊，其另一端連接第二放大器的正向輸入端;
[0028]所述的第三電阻一端連接第二放大器的負向輸入端，其另一端連接第二放大器的輸出端；
[0029]所述的第四電阻一端連接第二放大器的負向輸入端，其另一端接地；
[0030]所述的第二放大器的正向輸入端接地；
[0031]所述的第二放大器的輸出端連接微處理器的輸入端。
[0032]所述的微處理器通過RS485總線接口連接上位機。
[0033]所述的微處理器型號為P89LPC938FD。
[0034]所述的電源模塊為直流電源模塊，輸出5V、±12V的電壓。
[0035]所述的報警指示單元包含一蜂鳴器及一指示燈；
[0036]所述的蜂鳴器用于根據微處理器的指令進行聲音提示；
[0037]所述的指示燈用于根據微處理器的指令進行燈光提示。
[0038]本實用新型直流漏電監測報警裝置與現有技術相比具有以下優點:采用相位差磁調制原理實現對直流接地故障的檢測，穩定性好、檢測靈敏度高，其檢測精度高達ImA ;采用端子型(插拔式)的連接方式，“即換即用”不影響原回路，增強了被測回路電源的抗干擾性，安裝地點靈活，無需“接地試拉”，節省人力，更換方便，可不停電維護，能對系統內存在的直流接地做出告警并記憶。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本實用新型直流漏電監測報警裝置的整體結構示意圖。
[0040]圖2為漏電檢測報警原理圖。
[0041]圖3A為直流漏電流互感器圖。
[0042]圖3B為直流漏電互感器電路原理圖。
[0043]圖4A磁芯靜態磁化曲線。
[0044]圖4B線性擬合后的磁化曲線。[0045]圖5激磁電壓和繞組中的電流波形。
[0046]圖6A當存在正向直流漏電時激磁電流的波形。
[0047]圖6B當存在負向直流漏電時激磁電流的波形。
[0048]圖7直流漏電監測報警裝置與PC機通信示意圖。
【具體實施方式】
[0049]以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本實用新型做進一步闡述。
[0050]如圖1所示，直流漏電監測報警裝置100，包含:依次連接的互感器1、濾波電路2、整流電路3及微處理器4 ;分別與互感器1、濾波電路2連接的電壓激勵源5 ；電壓激勵源5為互感器I提供方波電壓激勵；及為整個電路提供電能的電源模塊6 ;微處理器4進一步連接報警指示單元7 ;互感器I檢測到漏電電流信號后，經濾波電路2、整流電路3處理，轉換成微處理器4可識別的信號，微處理器4進行運算后，將結果輸出至報警指示單元7，報警指示單元7根據相應的指令做出相應的動作。
[0051]互感器I為單磁芯直流漏電傳感器。互感器I采用單磁芯和單繞組結構，將檢測繞組和激勵繞組合二為一，磁芯在方波激勵電壓下工作于深度飽和狀態。互感器I的磁芯采用坡莫合金材料卷制而成。互感器I的線圈需提供一個方波激磁電壓，這需要設計一個振蕩電路來實現。電源模塊6輸出擺幅可達±12V，設計的振蕩電路的工作頻率為400Hz。
[0052]濾波電路2包含一個一階低通濾波電路和一個二階低通濾波電路相連構成一個三階低通濾波電路，依次連接的第一放大器21、第一電阻22(采樣電阻Rs)、低通濾波器23 ；第一放大器21的負向輸入端與互感器I連接；第一放大器21的正向輸入端接地；第一放大器21的輸出端與第一放大器21的負向輸入端短接；第一電阻22的一端連接電壓激勵源5，其另一端連接互感器I ;低通濾波器23 —端連接第一放大器21的輸出端，其另一端連接整流電路3。
[0053]經過濾波電路2濾波后得到的信號即是與實際漏電電流成正比的一個電壓信號，但由于直流漏電電流具有方向性，并且獲得的電壓值也很小，因此需要經過整流和放大電路后才能送微處理器4進行AD采樣和數據處理，整流電路3部分采用了全波整流電路，它由正半波整流電路和反相器構成。
[0054]整流電路3包含依次連接的全波整流模塊31及反相器電路32 ;反相器電路32包含第二電阻321、第三電阻322、第四電阻323及第二放大器324 ;第二電阻321 —端連接全波整流模塊31，其另一端連接第二放大器324的正向輸入端；第三電阻322 —端連接第二放大器324的負向輸入端，其另一端連接第二放大器324的輸出端；第四電阻323 —端連接第二放大器324的負向輸入端，其另一端接地；第二放大器324的正向輸入端接地；第二放大器324的輸出端連接微處理器4的輸入端。
[0055]微處理器4通過RS485總線接口 41連接上位機(PC機)。微處理器4型號為P89LPC938FD。電源模塊6為直流電源模塊，輸出5V、± 12V的電壓。報警指示單元7包含一蜂鳴器71及一指示燈72 ;蜂鳴器71用于根據微處理器4的指令進行聲音提示；指示燈72用于根據微處理器4的指令進行燈光提示。
[0056]具體應用:直流接地故障可以簡單描述為，每個直流負荷的接線都是從正負直流母線上引出，當在此回路中存在了一個接地點時，由于系統中已經存在了直流系統絕緣監察裝置內設的接地點，所以就會在此回路中產生一個按地短路電流i。I1, i2是流過直流漏電監測報警裝置100的反相電流。當直流系統沒有接地正常運行時(此時圖中A點沒有接地)，I1= i2，不存在差流，直流漏電監測報警裝置100不會報警；當直流系統中有接地故障發生時，如圖2所示，A點接地，就會產生差流Λ i，使得I1不等于i2 ;此時由于接地，這個負載側網絡也發生變化，直流漏電監測報警裝置100就能檢測出差流和阻抗的變化，發出報警，檢測人員就能知道直流系統內發生了直流接地故障。
[0057]由互感器I檢測到的漏電電流信號被送到信號調整電路后，濾波電路2、整流電路3處理，轉換成微處理器4可識別的信號，進入微處理器4的AD轉換電路，轉換成數字信號，微處理器4進行運算后，將結果輸出至報警指示單元7，報警指示單元7根據相應的指令做出相應的動作，指示燈(LED)指示相應的工作狀態。
[0058]本實用新型中的單磁芯直流漏電傳感器，如圖3A和3B所示，它與傳統單磁芯磁調制電流傳感器的不同之處在于采用了單磁芯和單繞組結構，將檢測繞組和激磁繞組合二為一，磁芯在方波電壓激勵下工作于深度飽和狀態，Rs-米樣電阻；
[0059]假定激勵電壓U(t)為一理想方波，則電路的回路方程為:
[0060]
【權利要求】
1.直流漏電監測報警裝置，其特征在于，包含: 依次連接的互感器(I)、濾波電路(2 )、整流電路(3 )及微處理器(4 ); 分別與互感器(I)、濾波電路(2 )連接的電壓激勵源(5 ); 所述的電壓激勵源(5)為互感器(I)提供方波電壓激勵 '及 為整個電路提供電能的電源模塊(6)； 所述的微處理器(4)進一步連接報警指示單元(7)； 所述的互感器(I)檢測到漏電電流信號后，經濾波電路(2 )、整流電路(3 )處理，轉換成微處理器(4 )可識別的信號，微處理器(4 )進行運算后，將結果輸出至報警指示單元(7 )，報警指示單元(7 )根據相應的指令做出相應的動作。
2.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的互感器(I)為單磁芯直流漏電傳感器。
3.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的互感器(I)采用單磁芯和單繞組結構，將檢測繞組和激勵繞組合二為一，磁芯在方波激勵電壓下工作于深度飽和狀態。
4.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的互感器(I)的磁芯采用坡莫合金材料卷制而成。
5.如權利要求1所 述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的濾波電路(2)包含依次連接的第一放大器(21)、第一電阻(22)、低通濾波器(23)； 所述的第一放大器(21)的負向輸入端與互感器(I)連接； 所述的第一放大器(21)的正向輸入端接地； 所述的第一放大器(21)的輸出端與第一放大器(21)的負向輸入端短接； 所述的第一電阻(22)的一端連接電壓激勵源(5)，其另一端連接互感器(I)； 所述的低通濾波器(23)—端連接第一放大器(21)的輸出端，其另一端連接整流電路(3)。
6.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的整流電路(3)包含依次連接的全波整流模塊(31)及反相器電路(32)； 所述的反相器電路(32)包含第二電阻(321)、第三電阻(322)、第四電阻(323)及第二放大器(324)； 所述的第二電阻(321) —端連接全波整流模塊(31)，其另一端連接第二放大器(324)的正向輸入端； 所述的第三電阻(322)—端連接第二放大器(324)的負向輸入端，其另一端連接第二放大器(324)的輸出端； 所述的第四電阻(323)—端連接第二放大器(324)的負向輸入端，其另一端接地； 所述的第二放大器(324)的正向輸入端接地； 所述的第二放大器(324)的輸出端連接微處理器(4)的輸入端。
7.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的微處理器(4)通過RS485總線接口(41)連接上位機。
8.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的微處理器(4)型號為 P89LPC938FD。
9.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的電源模塊(6)為直流電源模塊，輸出5V、+12V的電壓。
10.如權利要求1所述的直流漏電監測報警裝置，其特征在于，所述的報警指示單元(7)包含一蜂鳴器(71)及一指示燈(72)； 所述的蜂鳴器(71)用于根據微處理器(4)的指令進行聲音提示； 所述的指示燈(72)用于根據微處理器(4)的指令進行燈光提示。
【文檔編號】G01R31/02GK203811737SQ201420150469
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】盛方正, 張鉆, 邱明義, 沈光敏, 唐正利, 王文成 申請人:國網上海市電力公司