断路器的直流电流测量电路、方法及断路器与流程

本发明涉及低压电器技术领域，具体而言，涉及一种断路器的直流电流测量电路、方法及断路器。

背景技术：

断路器是能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器。

相关技术中，断路器包括分流器，可以先确定分流器两端的电位高低或流过分流器的电流方向，再根据分流器两端的电位在分流器两端接线，从而检测得到分流器两端的电压，进而根据分流器两端的电压计算得到断路器的直流电流。

但是，在检测直流电流的过程中，需要先确定分流器两端的电位或流过分流器的电流方向，若并未根据分流器两端的电位进行接线而造成接线错误，则无法检测断路器的直流电流。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种断路器的直流电流测量电路、方法及断路器，以解决若并未根据分流器两端的电位进行接线而造成接线错误，无法检测断路器的直流电流的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种断路器的直流电流测量电路，包括：分流器、控制器、正极性检测组件和负极性检测组件；

所述正极性检测组件的输出端和所述负极性检测组件的输出端均与所述控制器连接；

所述正极性检测组件的正极输入端和所述负极性检测组件的负极输入端与所述分流器的第一端连接；

所述正极性检测组件的负极输入端和所述负极性检测组件的正极输入端与所述分流器的第二端连接；

所述控制器，用于接收所述正极性检测组件的输出端或所述负极性检测组件的输出端传输的电压压差信号，并根据所述电压压差信号计算获取直流电流信息。

可选的，所述正极性检测组件为第一差动放大器，所述负极性检测组件为第二差动放大器；

所述第一差动放大器的正极输入端和所述第二差动放大器的负极输入端与所述分流器的第一端连接；

所述第一差动放大器的负极输入端和所述第二差动放大器的正极输入端与所述分流器的第二端连接。

可选的，所述第一差动放大器、所述第二差动放大器分别用于计算获取所述分流器两端的电压压差信号；

若所述电压压差信号为正极压差信号，所述第一差动放大器，用于向所述控制器发送所述正极压差信号；或者，

若所述电压压差信号为负极压差信号，所述第二差动放大器，用于向所述控制器发送所述负极压差信号。

可选的，还包括：隔离组件；

所述正极性检测组件的输出端和所述负极性检测组件的输出端均与所述隔离组件的输入端连接，所述隔离组件的输出端与所述控制器连接。

可选的，所述隔离组件为运算放大电路；

所述正极性检测组件的输出端和所述负极性检测组件的输出端均与所述运算放大电路的输入端连接；

所述运算放大电路的正极输出端、所述运算放大电路的负极输出端均与所述控制器连接。

可选的，所述分流器串接在断路器的铜排上。

第二方面，本发明实施例还提供了一种断路器的直流电流测量方法，应用于如第一方面任一项所述的断路器的直流电流测量电路，所述方法包括：

接收所述正极性检测组件的输出端或所述负极性检测组件的输出端传输的电压压差信号；

根据所述电压压差信号计算获取直流电流信息。

可选的，所述正极性检测组件为第一差动放大器，所述负极性检测组件为第二差动放大器，所述第一差动放大器、所述第二差动放大器分别用于计算获取所述分流器两端的电压压差信号；

所述接收所述正极性检测组件的输出端或所述负极性检测组件的输出端传输的电压压差信号，包括：

若所述电压压差信号为正极压差信号，接收所述第一差动放大器的输出端发送的所述正极压差信号；或者，

若所述电压压差信号为负极压差信号，接收所述第二差动放大器的输出端发送的所述负极压差信号。

可选的，所述电路包括隔离组件；所述正极性检测组件的输出端和所述负极性检测组件的输出端均与所述隔离组件的输入端连接，所述隔离组件的输出端与所述控制器连接；

所述接收所述正极性检测组件的输出端或所述负极性检测组件的输出端传输的电压压差信号，包括：

接收所述正极性检测组件的输出端或所述负极性检测组件的输出端通过所述隔离组件传输的电压压差信号。

第三方面，本发明实施例还提供了一种断路器，包括：如第一方面任一项所述的断路器的直流电流测量电路。

本发明的有益效果是：

本申请实施例中，将正极性检测组件的正极输入端和负极性检测组件的负极输入端与分流器的第一端连接，并将正极性检测组件的负极输入端和负极性检测组件的正极输入端与分流器的第二端连接，且正极性检测组件的输出端和负极性检测组件的输出端均与控制器连接，使得流过分流器的电流处于任何流向时，均可通过正极性检测组件或负极性检测组件采集其中一个得到分流器两端的电压压差信号，避免了需要先确定流过分流器的电流方向才能检测直流电流的情况，简化了检测直流电流的步骤，提高了检测直流电流的效率和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的一种断路器的直流电流测量电路的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种断路器的直流电流测量电路的结构示意图；

图3为本发明提供的又一种断路器的直流电流测量电路的结构示意图；

图4为本发明提供的又一种断路器的直流电流测量电路的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的断路器的直流电流测量方法的流程示意图；

图6为本发明另一实施例提供的断路器的直流电流测量方法的流程示意图。

图标：110-分流器；120-控制器；130-正极性检测组件；131-运算放大器；140-负极性检测组件；141-运算放大器；150-隔离组件；a-正极性检测组件的输出端；b-负极性检测组件的输出端；c-分流器的第一端；d-分流器的第二端；e-正极性检测组件的正极输入端；f-负极性检测组件的负极输入端；g-正极性检测组件的负极输入端；h-负极性检测组件的正极输入端；i-隔离组件的输入端；j-隔离组件的输出端；j1-运算放大电路的正极输出端；j2-运算放大电路的负极输出端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明提供的一种断路器的直流电流测量电路的结构示意图；如图1所示，该电路包括：分流器110、控制器120、正极性检测组件130和负极性检测组件140。

其中，正极性检测组件的输出端a和负极性检测组件的输出端b均与控制器120连接。

其中，正极性检测组件的正极输入端e和负极性检测组件的负极输入端f可以与分流器的第一端c连接，而正极性检测组件的负极输入端g和负极性检测组件的正极输入端h与分流器的第二端d连接。

分流器的第一端c可能是分流器的正极端或负极端，相应地，分流器的第二端d可能是分流器负极端或正极端。

控制器120，可以用于接收正极性检测组件的输出端a或负极性检测组件的输出端b传输的电压压差信号，并根据电压压差信号计算获取直流电流信息。

具体地，分流器110包含电阻，直流电流流经分流器110后，分流器110两端产生电压差，正极性检测组件130或负极性检测组件140可以分别获取分流器的第一端c和分流器的第二端d对应的电压，从而通过正极性检测组件130或负极性检测组件140包括的电路对获取的两个电压进行计算，将二者之间的差值作为电压压差信号，再通过正极性检测组件的输出端a或负极性检测组件的输出端b向控制器120发送计算得到的电压压差信号。

可选地，当分流器110的第一端c为正极端、第二端d为负极端，电流流向为由分流器的第一端c向分流器的第二端d流动，则分流器的第一端c的电位高于分流器的第二端d的电位，而正极性检测组件的正极输入端e与分流器的第一端c连接，正极性检测组件的负极输入端g与分流器的第二端d连接，可以通过正极性检测组件130获取分流器110两端的电压压差信号。

相反，负极性检测组件的负极输入端f与分流器的第一端c连接，负极性检测组件的正极输入端h与分流器的第二端d，负极性检测组件140不输出电压压差信号。

相应地，当分流器110的第一端c为负极端、第二端d为正极端，分流器110的电流流向为由分流器的第二端d向分流器的第一端c流动，则可以通过负极性检测组件140获取分流器110两端的电压压差信号。

需要说明的是，控制器120接收上述电压压差信号后，可以根据该电压压差信号以及预先设置的算法、器件参数等进行计算，得到断路器的直流电流。其中，预先设置的算法可以根据分流器110、正极性检测组件130和负极性检测组件140组成的电路所对应的电路原理进行设置，而器件参数可以为分流器110的等效电阻，本申请实施例对预先设置的算法和器件参数不做限定。

例如，可以通过欧姆定律，根据电压压差信号和分流器110的等效电阻进行计算，也即是根据分流器110两端的电压和分流器110的等效电阻进行计算，将二者的商值作为流过分流器110的直流电流。其中，分流器110的等效电阻可以为6微欧，也可以为其他参数对应的等效电阻，本申请实施例对此不做限定。

需要说明的是，在实际应用中，可以将分流器110串接在断路器的铜排上。

综上所述，本申请实施例提供的断路器的直流电流测量电路，将正极性检测组件的正极输入端和负极性检测组件的负极输入端与分流器的第一端连接，并将正极性检测组件的负极输入端和负极性检测组件的正极输入端与分流器的第二端连接，且正极性检测组件的输出端和负极性检测组件的输出端均与控制器连接，使得流过分流器的电流处于任何流向时，均可通过正极性检测组件或负极性检测组件采集其中一个得到分流器两端的电压压差信号，避免了需要先确定流过分流器的电流方向才能检测直流电流的情况，简化了检测直流电流的步骤，提高了检测直流电流的效率和可靠性。

在一种可选实施例中，正极性检测组件130和负极性检测组件140都可以是由运算放大器和分立元件构成的差动放大器。如图2所示，正极性检测组件130可以为第一差动放大器，负极性检测组件140可以为第二差动放大器，第一差动放大器、第二差动放大器分别用于计算获取分流器两端的电压压差信号。

其中，第一差动放大器的电路结构可以包括：运算放大器131、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电容c1，运算放大器131与各个电阻电容之间的连接方式如图2所示；第二差动放大器的电路结构与第一差动放大器相同，也可以包括：运算放大器141、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8和电容c2，在此不再赘述。

与图1所示的断路器的直流电流测量电路相对应的，第一差动放大器的正极输入端和第二差动放大器的负极输入端可以与分流器的第一端c连接，第一差动放大器的负极输入端和第二差动放大器的正极输入端可以与分流器的第二端d连接。

当分流器110两端的电压压差信号为不同的极性的信号时，可以采用不同的差动放大器获取不同的电压压差信号。第一差动放大器或第二差动放大器得到正确方向的电压压差信号后，会对该正确方向的电压压差信号进行放大，得到一个单端的电压压差信号，并将该电压压差信号发送给控制器。例如，当直流电流从分流器的第一端c流向分流器的第二端d时，可以将此时的电压压差信号作为正极压差信号，而当直流电流从分流器的第二端d流分流器的第一端c时，可以将此时的电压压差信号作为负极压差信号。相应的，若电压压差信号为正极压差信号，第一差动放大器，用于向控制器发送正极压差信号；若电压压差信号为负极压差信号，第二差动放大器，用于向控制器发送负极压差信号。

在一种可选实施例中，如图3所示，该电路还可以包括：隔离组件150，正极性检测组件的输出端a和负极性检测组件的输出端b均与隔离组件的输入端i连接，隔离组件的输出端j与控制器120连接。

由于断路器的铜排通常工作在高压电路中，直接将差动放大器获取的电压压差信号发送给控制器，有可能对控制器120造成损毁。为了防止对控制器120造成损毁，可以在控制器120与正极性检测组件130和负极性检测组件140之间添加隔离组件150，从而通过隔离组件150避免控制器120加载的电压过高。

另外，由于正极性检测组件130或负极性检测组件140输出的单端电压压差信号中存在共模噪声，可以通过隔离组件150对单端电压压差信号进行处理，以差分形式输出该电压压差信号，从而对共模噪声进行有效抑制。

如图4所示，隔离组件150可以由具备隔离性能的运算放大电路组成，相应的，正极性检测组件的输出端a和负极性检测组件的输出端b均与运算放大电路的输入端连接，运算放大电路的正极输出端、运算放大电路的负极输出端均与控制器120连接。

相应的，隔离组件的输出端j可以包括运算放大电路的正极输出端j1和运算放大电路的负极输出端j2。

具体地，隔离组件150可以接收正极性检测组件130或负极性检测组件140输出的单端形式的电压压差信号，并根据运算放大电路的电路原理，对该单端形式的电压压差信号进行差分处理，对电压压差信号中的共模噪声进行过滤，得到双端输出的差分形式的电压压差信号。

控制器120可以接收隔离组件150发送的差分形式的电压压差信号，并根据预先设置的算法和器件参数进行计算，得到流过分流器110的直流电流。

图5为本发明一实施例提供的断路器的直流电流测量方法的流程示意图，应用于如图1至4任一所示的断路器的直流电流测量电路，如图5所示，该方法包括：

步骤501、接收正极性检测组件的输出端或负极性检测组件的输出端传输的电压压差信号。

流过分流器的电流方向可能不同，则分流器两端的电压压差信号可以为正极压差信号或负极压差信号，可以通过正极性检测组件或负极性检测组件获取电压压差信号。

其中，正极压差信号可以为直流电流从分流器的第一端流向分流器的第二端时所产生的电压压差信号，而负极压差信号可以为当直流电流从分流器的第二端流向分流器的第一端时所产生的电压压差信号。

当电压压差信号为正极压差信号时，正极性检测组件可以采集并通过正极性检测组件的输出端，向控制器发送正极压差信号；当电压压差信号为负极压差信号时，负极性检测组件可以采集并通过负极性检测组件的输出端，向控制器发送负极压差信号。

步骤502、根据电压压差信号计算获取直流电流信息。

控制器在接收电压压差信号后，则可以根据预先设置的算法以及与电路相对应的器件参数进行计算，得到直流电流信息。

可选地，可以根据欧姆定律，将电压压差信号除以分流器的等效电阻，从而将得到的商值作为断路器的直流电流信息。

综上所述，本申请实施例提供的断路器的直流电流测量方法，通过接收正极性检测组件的输出端或负极性检测组件的输出端传输的电压压差信号，并根据电压压差信号计算获取直流电流信息。通过接收由正极性检测组件或负极性检测组件针对不同情况采集得到的电压压差信号，可以在不确定分流器的电流流向的情况下即可获取电压压差信号，避免了需要先确定流过分流器的电流方向才能检测直流电流的情况，简化了检测直流电流的步骤，提高了检测直流电流的效率和可靠性。

图6为本发明另一实施例提供的断路器的直流电流测量方法的流程示意图，应用于如图3或4所示的断路器的直流电流测量电路，上述正极性检测组件130和负极性检测组件140都可以是由运算放大器和分立元件构成的差动放大器。

其中，正极性检测组件可以为第一差动放大器，负极性检测组件可以为第二差动放大器，第一差动放大器、第二差动放大器分别用于计算获取分流器两端的电压压差信号。

如图6所示，该断路器的直流电流测量方法包括：

步骤601、第一差动放大器、第二差动放大器分别计算获取分流器两端的电压压差信号。

由于正极性检测组件和负极性检测组件分别为第一差动放大器和第二差动放大器，则在获取电压压差信号的过程中，可以根据流过分流器的直流电流的流向，通过第一差动放大器或第二差动放大器对分流器两端的电压进行采集，从而获取分流器两端的电压压差信号。

具体地，若电压压差信号为正极压差信号，则第一差动放大器的正极输入端可以采集分流器正极端处的电压，第一差动放大器的负极输入端可以采集分流器负极端处的电压，并对采集得到的两个电压相减，得到分流器两端的电压差值，也即是电压压差信号。

类似的，若电压压差信号为负极压差信号，第二差动放大器也可以通过上述方式计算获取电压压差信号，在此不再赘述。

另外，由于仅通过正极性检测组件或负极性检测组件获取电压压差信号，则控制器可以接收正极性检测组件的输出端或负极性检测组件的输出端通过隔离组件传输的电压压差信号。

因此，若电压压差信号为正极压差信号，则可以执行步骤602，若电压压差信号为负极压差信号，则可以执行步骤603。

步骤602、若电压压差信号为正极压差信号，控制器接收第一差动放大器的输出端发送的正极压差信号。

步骤603、若电压压差信号为负极压差信号，控制器接收第二差动放大器的输出端发送的负极压差信号。

步骤604、控制器根据电压压差信号计算获取直流电流信息。

步骤602至步骤604的过程与步骤501至步骤502的过程类似，在此不再赘述。

综上所述，本申请实施例提供的断路器的直流电流测量方法，通过接收正极性检测组件的输出端或负极性检测组件的输出端传输的电压压差信号，并根据电压压差信号计算获取直流电流信息。通过接收由正极性检测组件或负极性检测组件针对不同情况采集得到的电压压差信号，可以在不确定分流器的电流流向的情况下即可获取电压压差信号，避免了需要先确定流过分流器的电流方向才能检测直流电流的情况，简化了检测直流电流的步骤，提高了检测直流电流的效率和可靠性。

本申请还提供一种断路器，包括：如图1至图4任一项所述的断路器的直流电流测量电路。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的电路和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，例如，所述器件、组件的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。