剩余电流保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种剩余电流保护装置，包括：承载在主回路导线周围的第一检测磁芯和第二检测磁芯。与第一检测磁芯耦接的第一故障电流检测电路，第一故障电流检测电路依赖电网电压，对主回路进行全电流采样，检测高频交流故障剩余电流、脉动直流剩余电流和平滑直流剩余电流。与第二检测磁芯耦接的第二故障电流检测电路，第二故障电流检测电路独立于电网电压，对主回路进行电磁式电流采样，检测工频交流剩余电流和脉动直流剩余电流。驱动电路，其输入连接到第一故障电流检测电路和第二故障电流检测电路，输出连接到执行机构，触发执行机构动作。双极性电源模块，连接到主回路和第一故障电流检测电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电流保护装置，更具体地说，涉及一种对于全电流敏感的剩余电流保护装置。
技术介绍
通过对剩余电流的监控而实现电流保护是电气线路中重要的保护措施，现有技术主要利用激磁电路在磁芯中产生高频电流，进而产生高频磁场，当原边线圈出现低频或直流电流时，可以引起磁路的饱和程度的改变和高频磁场的偏移来测量直流电流。例如，公开号为CN1387213A，题为“用于对地漏电保护装置的检测互感器和对地漏电保护装置”的中国专利申请揭示了一种环形铁心形式的对地漏电故障电流检测互感器，用于对AC、DC或周期性对地漏电故障电流灵敏的对地漏电保护装置。该保护装置包括:连接到检测互感器中的至少一个次级绕组的激磁电路,激磁电路施加激磁信号；连接到该次级绕组的处理电路；连接到该激磁电路和处理电路的电源电路；检测互感器。还包括由以铁为主的磁性材料构成的磁路，该磁性材料具有的晶粒尺寸小于100纳米，其静态或低频磁化特性为:磁化回线可为明显的矩形及矫顽磁场低于每米3安。CN1387213A采用三角波作为激磁电流，直流分量出现会使饱和点出现偏移，通过测量饱和瞬间来判断是否产生直流故障电流。CN1387213A的缺陷是使用了积分电路、饱和检测模块等复杂电路，增加了电路成本和复杂程度。公开号为CN1712973，题为“读取直流和/或交流电流的设备”的中国专利揭示了检测直流和/或交流电流的设备，该设备能用于实现高灵敏度电流测量计或检测伴随自动开关的差分故障。本专利技术的设备包含能放置在至少一个承载电流的导体周围的磁芯。线圈环绕磁芯并连接到电阻器。电压源产生驱动电压(Vexcit)，该电压能允许接触电流(Iexcit)在线圈)和电阻器中流动。放大装置用于检测电阻器两端的电压(Vsense)以产生表示上述定义的电流(Iexcit)的第一信号(Vampl)。本专利技术的设备还包含反馈调整电路块(70),其捕获第一输入信号(Vampl)来产生第二信号,该第二信号在接触电流(Iexcit)达到预置值时反转所述驱动电压(Vexcit)。CN1712973采用固定频率的激磁电流，其检测精度受到原副边安匝比的制约。公开号为US4，276，510的美国专利提出了一种为电流互感器测量原边电流的设备。其原理为电流互感器的次级线圈通以高频交流源,一个电感传感器交替感应次级绕组电感，任何电感的变化都是因为低频原边电流的影响，它被用来感应出第三线圈电流，第三线圈电流因此成为测量原边电流的精确值。US4，276，510的关键原理是让电感(磁导率)变化，即不能先饱和，也不能故障时达不到饱和(除非故障电流太小)，完全饱和前换向，换向时间取决于Rl、R2、R3的值和晶体管导通电压。US4，276，510需要第三线圈和复杂的模拟电路，大大增加了实现的难度和成本，影响检测精度。总结而言，现有技术中使用的激磁电路通常需要很高的电功率，结构复杂，大大增加了电路的成本，并伴随着很大的损耗和严重发热，另外，比较复杂的激磁电路也不适用于小型断路器的小尺寸设计和电磁兼容。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种结构简单，容易实现但又能对全电流敏感的剩余电流保护装置。根据本专利技术的一实施例，提出一种剩余电流保护装置，包括:第一检测磁芯、第二检测磁芯、第一故障电流检测电路、第二故障电流检测电路、驱动电路和双极性电源模块。第一检测磁芯承载在主回路导线周围。第二检测磁芯也承载在主回路导线周围。第一故障电流检测电路与第一检测磁芯耦接，第一故障电流检测电路依赖电网电压，对主回路进行全电流采样，检测高频交流故障剩余电流、脉动直流剩余电流和平滑直流剩余电流。第二故障电流检测电路与第二检测磁芯耦接,第二故障电流检测电路独立于电网电压,对主回路进行电磁式电流采样，检测工频交流剩余电流和脉动直流剩余电流。驱动电路的输入连接到第一故障电流检测电路和第二故障电流检测电路，驱动电路的输出连接到执行机构，驱动电路触发执行机构动作。双极性电源模块连接到主回路和第一故障电流检测电路。在一个实施例中，第一故障电流检测电路包括信号采样电路、处理电路和比较电路。信号采样电路和第一检测磁芯耦合组成磁调制和解调电路，对主回路进行全电流采样，信号采样电路输出采样波形。处理电路连接到信号采样电路，对采样波形进行放大和反向翻转。比较电路接收处理电路的输出，对处理电路的输出进行判别后输出第一故障电路信号。在一个实施例中，双极性电源模块采用开关电源对电网电压进行降压处理，并通过自反馈平衡电路形成正负双极性的电源输出用作第一故障电流检测电路的工作电源。第一故障电流检测电路中的信号采样电路、处理电路和比较电路由双极性电源模块驱动而工作。在一个实施例中，所述第一检测磁芯是全电流检测磁芯，第一检测磁芯的一次绕组由载流导体组成，次级绕组与采样电路耦接。采样电路包括振荡辅助电路和低通滤波电路。振荡辅助电路与第一检测磁芯耦接构成RL多谐振荡电路，双极性电源模块对RL多谐振荡电路进行激磁，使得RL多谐振荡电路对剩余电流和载波进行耦合调制。低通滤波电路接收RL多谐振荡电路的输出，对剩余电流和载波进行解耦，滤除载波信号后输出剩余电流的采样波形。在一个实施例中，振荡辅助电路和低通滤波电路各自包括一个放大器，所述低通滤波电路的截止频率为2kHz。在一个实施例中，处理电路包括放大电路和绝对值电路，对剩余电流的采样波形进行放大和反向翻转。在一个实施例中，比较电路包括放大器，比较电路将处理电路输出的信号与设定的阈值进行比较，然后输出第一故障电路信号。在一个实施例中，第二电流检测电路与第二检测磁芯耦接,第二检测磁芯是电磁式电流互感器，第二检测磁芯的次级绕组与第二故障电流检测电路耦接，第二检测电路以电磁方式直接通过第二检测磁芯获取能量，第二检测电路根据所获取的能量大小判别剩余电流并输出第二故障电路信号。在一个实施例中，驱动电路包括运算放大器、掉电误差补偿电路和二极管，运算放大器的正输入端连接到第一故障电流检测电路，运算放大器的负输入端连接到掉电补偿电路，第二故障电流检测电路连接到二极管的正极，二极管的负极和运算放大器的输出连接，作为驱动电路的输出。在一个实施例中，执行机构在驱动电路输出信号执行机构动作。本专利技术的剩余电流保护装置对全电流敏感，通过双路工作，确保两路检测互补干扰，也不需要复杂的转换电路，结构简单，容易实现。本专利技术在低损耗情况下可以工作，也能够避免由于采样电路关断的误动作信号而产生的脱扣器的误动作。【附图说明】本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:图1揭示了根据本专利技术的一实施例的剩余电流保护装置的电气结构示意图。图2揭示了根据本专利技术的一实施例的剩余电流保护装置中的采样电路的电路图。图3揭示了图2所示的采样电路的采样波形图。图4揭示了根据本专利技术的一实施例的剩余电流保护装置中的驱动电路的电路图。图5揭示了图4所示的驱动电路的输出波形图。【具体实施方式】参考图1所示，本专利技术提出一种剩余电流保护装置，图1揭示了该剩余电流保护装置的电气结构示意图。该剩余电流保护装置包括第一检测磁芯107、第二检测磁芯108、第一故障电流检测电路102、第二故障电流检测电路103、驱动电路104和双本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剩余电流保护装置，其特征在于，包括：第一检测磁芯（107），承载在主回路导线周围；第二检测磁芯（108），承载在主回路导线周围；第一故障电流检测电路（102），第一故障电流检测电路（102）与第一检测磁芯（107）耦接，第一故障电流检测电路（102）依赖电网电压，对主回路进行全电流采样，检测高频交流故障剩余电流、脉动直流剩余电流和平滑直流剩余电流；第二故障电流检测电路（103），第二故障电流检测电路（103）与第二检测磁芯（108）耦接，第二故障电流检测电路（103）独立于电网电压，对主回路进行电磁式电流采样，检测工频交流剩余电流和脉动直流剩余电流；驱动电路（104），驱动电路（104）的输入连接到第一故障电流检测电路（102）和第二故障电流检测电路（103），驱动电路（104）的输出连接到执行机构（106），驱动电路（104）触发执行机构（106）动作；双极性电源模块（105），连接到主回路和第一故障电流检测电路（102）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永亮，徐磊，陈黎俊，杨世江，
申请(专利权)人：上海电科电器科技有限公司，浙江正泰电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31