直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種直流漏電監(jiān)測報(bào)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(jìn)一步連接報(bào)警指示單元；互感器檢測到漏電電流信號后，經(jīng)濾波電路、整流電路處理，轉(zhuǎn)換成微處理器可識別的信號，微處理器進(jìn)行運(yùn)算后，將結(jié)果輸出至報(bào)警指示單元，報(bào)警指示單元根據(jù)相應(yīng)的指令做出相應(yīng)的動作。本實(shí)用新型監(jiān)測精度高，并且能避免誤操作，安裝地點(diǎn)靈活，與直流端子“即換即用”，無需“接地試?yán)?，?jié)省人力，更換方便，可不停電維護(hù)(插拔式)，能對系統(tǒng)內(nèi)存在的直流接地做出告警并記憶。
【專利說明】直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子與電磁【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]長久以來，直流接地的檢測都是繼電保護(hù)工作的難題。目前，微機(jī)檢測裝置的引進(jìn)使得直流系統(tǒng)接地檢測的準(zhǔn)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(tǒng)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(diǎn)依然無法有效檢測，仍需人工配合查找接地點(diǎn)。
[0003]在發(fā)電廠和變電站中，直流電源是主要電氣設(shè)備的保安電源及控制信號電源，對確保電氣設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。由于直流系統(tǒng)是一個龐大的、多分支的供電網(wǎng)絡(luò)，一旦發(fā)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(tǒng)的重大隱患。
[0004]目前在我國直流系統(tǒng)中運(yùn)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(jìn)行接地檢測，電橋平衡法存在定位不準(zhǔn)確、誤差大、不靈敏等缺點(diǎn)，需要人工配合，使用拉路法查找接地點(diǎn)，由于需要切斷直流電源，會造成斷電回路在短時(shí)間內(nèi)不能對開關(guān)進(jìn)行分合操作，危及系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并且對于多點(diǎn)接地，該方法是無法迅速找到接地點(diǎn)的；
[0006]二是通過在直流系統(tǒng)中注入交流信號進(jìn)進(jìn)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(shí)，將造成誤發(fā)信號，影響裝置的正確判斷，而且在直流系統(tǒng)中注入交流信號，會對系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)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(diǎn)不斷發(fā)生漂移，容易造成誤報(bào)等現(xiàn)象。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置，監(jiān)測精度高，并且能避免誤操作，不影響原回路，增強(qiáng)了被測回路電源的抗干擾性，安裝地點(diǎn)靈活，與直流端子“即換即用”，無需“接地試?yán)?，?jié)省人力，更換方便，可不停電維護(hù)(插拔式)，能對系統(tǒng)內(nèi)存在的直流接地做出告警并記憶。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置，其特點(diǎn)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(jìn)一步連接報(bào)警指示單元；
[0015]所述的互感器檢測到漏電電流信號后，經(jīng)濾波電路、整流電路處理，轉(zhuǎn)換成微處理器可識別的信號，微處理器進(jìn)行運(yùn)算后，將結(jié)果輸出至報(bào)警指示單元，報(bào)警指示單元根據(jù)相應(yīng)的指令做出相應(yīng)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(jié)構(gòu)，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(tài)。
[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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(jī)。
[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(bào)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(jù)微處理器的指令進(jìn)行聲音提示；
[0037]所述的指示燈用于根據(jù)微處理器的指令進(jìn)行燈光提示。
[0038]本實(shí)用新型直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):采用相位差磁調(diào)制原理實(shí)現(xiàn)對直流接地故障的檢測，穩(wěn)定性好、檢測靈敏度高，其檢測精度高達(dá)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(qiáng)了被測回路電源的抗干擾性，安裝地點(diǎn)靈活，無需“接地試?yán)?，?jié)省人力，更換方便，可不停電維護(hù)，能對系統(tǒng)內(nèi)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(shí)用新型直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2為漏電檢測報(bào)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(tài)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(dāng)存在正向直流漏電時(shí)激磁電流的波形。
[0047]圖6B當(dāng)存在負(fù)向直流漏電時(shí)激磁電流的波形。
[0048]圖7直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置與PC機(jī)通信示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步闡述。
[0050]如圖1所示，直流漏電監(jiān)測報(bào)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(jìn)一步連接報(bào)警指示單元7 ;互感器I檢測到漏電電流信號后，經(jīng)濾波電路2、整流電路3處理，轉(zhuǎn)換成微處理器4可識別的信號，微處理器4進(jìn)行運(yùn)算后，將結(jié)果輸出至報(bào)警指示單元7，報(bào)警指示單元7根據(jù)相應(yīng)的指令做出相應(yīng)的動作。
[0051]互感器I為單磁芯直流漏電傳感器?；ジ衅鱅采用單磁芯和單繞組結(jié)構(gòu)，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(tài)?；ジ衅鱅的磁芯采用坡莫合金材料卷制而成?；ジ衅鱅的線圈需提供一個方波激磁電壓，這需要設(shè)計(jì)一個振蕩電路來實(shí)現(xiàn)。電源模塊6輸出擺幅可達(dá)±12V，設(shè)計(jì)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(gòu)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(fù)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(fù)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(jīng)過濾波電路2濾波后得到的信號即是與實(shí)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(jīng)過整流和放大電路后才能送微處理器4進(jìn)行AD采樣和數(shù)據(jù)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(gòu)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(fù)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(fù)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(jī)(PC機(jī))。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(bào)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(jù)微處理器4的指令進(jìn)行聲音提示；指示燈72用于根據(jù)微處理器4的指令進(jìn)行燈光提示。
[0056]具體應(yīng)用:直流接地故障可以簡單描述為，每個直流負(fù)荷的接線都是從正負(fù)直流母線上引出，當(dāng)在此回路中存在了一個接地點(diǎn)時(shí)，由于系統(tǒng)中已經(jīng)存在了直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置內(nèi)設(shè)的接地點(diǎn)，所以就會在此回路中產(chǎn)生一個按地短路電流i。I1, i2是流過直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置100的反相電流。當(dāng)直流系統(tǒng)沒有接地正常運(yùn)行時(shí)(此時(shí)圖中A點(diǎn)沒有接地)，I1= i2，不存在差流，直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置100不會報(bào)警；當(dāng)直流系統(tǒng)中有接地故障發(fā)生時(shí)，如圖2所示，A點(diǎn)接地，就會產(chǎn)生差流Λ i，使得I1不等于i2 ;此時(shí)由于接地，這個負(fù)載側(cè)網(wǎng)絡(luò)也發(fā)生變化，直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置100就能檢測出差流和阻抗的變化，發(fā)出報(bào)警，檢測人員就能知道直流系統(tǒng)內(nèi)發(fā)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(diào)整電路后，濾波電路2、整流電路3處理，轉(zhuǎn)換成微處理器4可識別的信號，進(jìn)入微處理器4的AD轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，微處理器4進(jìn)行運(yùn)算后，將結(jié)果輸出至報(bào)警指示單元7，報(bào)警指示單元7根據(jù)相應(yīng)的指令做出相應(yīng)的動作，指示燈(LED)指示相應(yīng)的工作狀態(tài)。
[0058]本實(shí)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(tǒng)單磁芯磁調(diào)制電流傳感器的不同之處在于采用了單磁芯和單繞組結(jié)構(gòu)，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(tài)，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(quán)利要求】
1.直流漏電監(jiān)測報(bào)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(jìn)一步連接報(bào)警指示單元(7)； 所述的互感器(I)檢測到漏電電流信號后，經(jīng)濾波電路(2 )、整流電路(3 )處理，轉(zhuǎn)換成微處理器(4 )可識別的信號，微處理器(4 )進(jìn)行運(yùn)算后，將結(jié)果輸出至報(bào)警指示單元(7 )，報(bào)警指示單元(7 )根據(jù)相應(yīng)的指令做出相應(yīng)的動作。
2.如權(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)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(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)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(jié)構(gòu)，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(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)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(quán)利要求1所 述的直流漏電監(jiān)測報(bào)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(fù)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(fù)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(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)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(fù)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(fù)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(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)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(jī)。
8.如權(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置，其特征在于，所述的微處理器(4)型號為 P89LPC938FD。
9.如權(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)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(quán)利要求1所述的直流漏電監(jiān)測報(bào)警裝置，其特征在于，所述的報(bào)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(jù)微處理器(4)的指令進(jìn)行聲音提示； 所述的指示燈(72)用于根據(jù)微處理器(4)的指令進(jìn)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(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】盛方正, 張鉆, 邱明義, 沈光敏, 唐正利, 王文成 申請人:國網(wǎng)上海市電力公司