35连接于运放U2A的反相输入端与输出端，运放U2A输出信号通过电阻R10连接电容C7,电 容口另一端接地，电阻R10输出信号连接单片机进行ADC处理。A相sampA-信号经过电阻R8与 电容C6组成信号滤波电路，通过电阻R9连接于运放U3A的反相输入端，运放U3A的同相输入 端通过电阻R13接地，反馈电阻R36连接于运放U3A的反相输入端与输出端，运放U3A输出信 号通过电阻R11连接电容C8,电容C8另一端接地，电阻R11输出信号连接单片机进行ADC处 理。B相sam地+信号经过电阻R16与电容C9组成信号滤波电路，通过电阻R17连接于运放U2B 的反相输入端，运放肥B的同相输入端通过电阻R22接地，反馈电阻R37连接于运放肥B的反 相输入端与输出端，运放U2B输出信号通过电阻R20连接电容C11，电容C11另一端接地，电阻 R20输出信号连接单片机进行ADC处理。B相sampB-信号经过电阻R18与电容CIO组成信号滤 波电路，通过电阻R19连接于运放U3B的反相输入端，运放U3B的同相输入端通过电阻R23接 地，反馈电阻R38连接于运放U3B的反相输入端与输出端，运放U3B输出信号通过电阻R21连 接电容C12,电容C12另一端接地，电阻R21输出信号连接单片机进行ADC处理。C相sampC+信 号经过电阻R24与电容C13组成信号滤波电路，通过电阻R25连接于运放U2C的反相输入端， U2C的同相输入端通过电阻R30接地，反馈电阻R39连接于运放U2C的反相输入端与输出端， 运放U2C输出信号通过电阻R28连接电容C15,电容C15另一端接地，电阻R28输出信号连接单 片机进行ADC处理。C相sampC-信号经过电阻R26与电容C14组成信号滤波电路，通过电阻R27 连接于运放U3C的反相输入端，运放U3C的同相输入端通过电阻R31接地，反馈电阻R40连接 于运放U3C的反相输入端与输出端，运放U3C输出信号通过电阻R29连接电容C16,电容C16另 一端接地，电阻R29输出信号连接单片机进行ADC处理。
[0028] 本实用新型检测电路的检测过程如下：
[0029] 采用固定频率的采样方式，即在整数周期内，连续模拟信号采用等时间间隔方式 分隔成32个离散点，采用周期为0.625ms"A相采样电阻R4上模拟信号经信号调理电路后进 入单片机后进行ADC转换为32个离散点数字信号为{Iar，Ia2+，Ia3% . . .Ia32+}，A相采样电 阻R5上模拟信号转换为32个离散点数字信号为{lar，Ia2-，Ia3-，. . . Ia32-}。其中{lar，Ia2 % Ia3+，. . . Ia32+} 32个离散的点用光滑的实线一次连接起来，{la厂，Ia2-，Ia3-，. . . 1曰32一} 32个离散的点用光滑的虚线一次连接起来组成的波形，如图3所示。即构成A相电流采样信 号的完整的波形。
[0030] 同理，其它相采样电阻上模拟信号转换为32个离散点数字信号分别为：{:化r，Ib2 %Ib3% . . .Ib32+}，{Ibr，化 2-，Ib3-，. . .Ib32-}，{Icr，Ic2%Ic3+，. . .Ic32+}，{Icr，Ic2-， Ic3-，. . .Ic32-}。其构成波形如图4、图5所示。
[0031] 通过软件算法处理，A相、B相、C相每个离散点进行向量计算，处理方式如下：
[0032] I lar+Ibr+IcT-Ia厂-Ibr-Ic厂 I，11曰2++化2++Ic2+-Ia2--Ib2-Ic2- I，... 11曰32++ Ib32++Ic32+-Ia32--扣32-Ic32-
[0033] 即等效于把A、B、CS相电流采样信号的波形进行矢量叠加。如图6所示，
[0034] 令，Igl= I Ial++化 1++Icl+-Iar-Ibr-Icr|，Ig2= 11曰2++化 2+Wc2+-Ia2--Ib2_ Ic2^，|la32++化32++Ic32+-Ia32^化321c32^
[0035] 把进行处理后的离散点{1肖1，1肖2，-，1肖11}用光滑的去向连接起来，即为接地故障 电流波形。采用均方根的公式进行有效值计算：
[0036]
[0037] 式中n = 32,即可计算出接地故障电流的有效值。再有效值进行去处理，去除干扰 与直流偏置。根据接地故障电流有效值大小控制器执行响应的保护程序。
[0038] W上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不限制于本实用新型，对于本领 域的技术人员来说，本实用新型可W有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之 内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
【主权项】
1. 一种接地故障电流检测电路，其特征在于:包括整流采样电路(5)、电源电路(4)、信 号调理电路(2 )、单片机及外围电路(3);整流采样电路(5)包括电流互感器、全桥整流电路； 所述的全桥整流电路包括采样电阻1?4、1?5、1?14、1?15、1?2、1?3，二极管02、03、04、05、06、 D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13; 电流互感器输出电流信号直接连接到二极管组成的全桥整流电路； 其中CTA+，CTA-连接到由二极管D2、D3、D4、D5构成的整流桥，即串联的二极管D2、二极 管D4与串联的二极管D3、二极管D5并联;CTA+连接在二极管D2与二极管D4之间，CTA-连接在 二极管D3与二极管D5之间； CTB+，CTB-连接到由二极管D6、D7、D8、D9构成的整流桥，即串联的二极管D6、二极管D8 与串联的二极管D7、二极管D9并联;CTB+连接在二极管D6与二极管D8之间，CTB-连接在二极 管D7与二极管D9之间； (：1'〇+，(：1'(：-连接到由二极管010、011、012、013构成的整流桥，即串联的二极管010、二极 管D12与串联的二极管D11、二极管D13并联;CTC+连接在二极管D10与二极管D12之间，CTC-连接在二极管D11与二极管D13之间； 采样电阻R4串联在二极管D4的阳极，采样电阻R4波形为sampA+，采样电阻R5串联在二 极管D5的阳极，采样电阻R5波形为sampA-; 采样电阻R14串联在二极管D8的阳极，采样电阻R14波形为sampB+，采样电阻R15串联在 二极管D9的阳极，采样电阻R15波形为sampB-; 采样电阻R32串联在二极管D12的阳极，采样电阻R32波形为sampC+，采样电阻R33串联 在二极管D13的阳极，采样电阻R33波形为sampC-; 所述的信号调理电路(2)把采样电阻模拟信号经运放、滤波处理后输出的信号给单片 机进彳TADC米样处理； 所述的电源电路(4)用于提供电源和参考基准源。2. 根据权利要求1所述的一种接地故障电流检测电路，其特征在于:所述的电流互感器 为A相、B相、C相电流互感器或A相、B相、C相、N相电流互感器。3. 根据权利要求1所述的一种接地故障电流检测电路，其特征在于:所述的信号调理电 路为:A相sampA+信号经过电阻R6与电容C5组成信号滤波电路，通过电阻R7连接于运放U2A 的反相输入端，U2A的同相输入端通过电阻R12接地，反馈电阻R35连接于运放U2A的反相输 入端与输出端，运放U2A输出信号通过电阻R10连接电容C7,电容C7另一端接地，电阻R10输 出信号连接单片机进行ADC处理； A相sampA-信号经过电阻R8与电容C6组成信号滤波电路，通过电阻R9连接于运放U3A的 反相输入端，U3A的同相输入端通过电阻R13接地，反馈电阻R36连接于运放U3A的反相输入 端与输出端，运放U3A输出信号通过电阻R11连接电容C8,电容C8另一端接地，电阻R11输出 信号连接单片机进行ADC处理； B相 sampB+，sampB-，C相 sampC+，sampC-信号处理原理及方法同 A相 sampA+，sampA-。
【专利摘要】本实用新型涉及一种接地故障电流检测电路及方法，其电流互感器输出电流信号直接连接到二极管组成的全桥整流电路；其中CTA+,CTA-连接到由二极管D2、D3、D4、D5构成的整流桥；CTB+,CTB-连接到由二极管D6、D7、D8、D9构成的整流桥；CTC+,CTC-连接到由二极管D10、D11、D12、D13构成的整流桥；每个二极管串联一个采集电阻，采用固定频率的采样方式，t通过软件算法把A相、B相、C相的波形进行叠加，接地故障电流有效值采用公知的有效值方式进行计算。本实用新型的电路原理简单、成本低，保护精度高，尤其适合空间体积要求较高，额定较小电器保护开关中。
【IPC分类】H02H9/08, G01R31/08
【公开号】CN205160063
【申请号】CN201520954429
【发明人】刘彬, 戴玮, 马云鹏, 王兴刚
【申请人】南京大全电气研究院有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日