一种剩余电流测量电路的制作方法

1.本发明涉及一种剩余电流测量电路，属低压电器领域。


背景技术：

2.剩余电流产生往往是由于用电侧发生故障，如电流从导体通过人体，线路老化导致绝缘层破损或者施工安装不规范、人为破坏等问题导致带电导体对地绝缘下降等原因，使主回路中的电流一部分电流不再回流主回路，造成主回路中的电路瞬时矢量和的有效值并不为零，其差值即为剩余电流，也称漏电；从剩余电流的产生原因可以看出，触电事故、设备漏电均可以通过剩余电流检测而表现出来，线路中的剩余电流会造成人体触电，火灾等危害。通过剩余电流检测、报警及保护可有效避免触电事故及火灾事故，因此对剩余电流的检测相当重要。
3.现有的技术对剩余电流检测通常采用零序互感器实现，主回路所有的母线均需要穿过零序互感器，这样就导致零序互感器的尺寸必须设计的很大，主回路母线因为需要穿过零序互感器，增加了结构复杂度和成本，且保护装置也因为增加零序互感器而导致整体尺寸过大，造成开关内部空间拥挤，结构设计困难，散热效果不理想等诸多问题。随着具有计量功能的保护装置的应用，利用高精度的测量元件加之高精度计量元件可以对剩余电流进行准确测量，解决了传统的剩余电流的测量方式带来的上述问题，从成本及结构方面都是一个较大的进步。


技术实现要素：

4.为了解决以上问题的至少之一，本发明提出一种剩余电流检测电路，具体方案如下：一种剩余电流测量电路，至少包括采用高初始磁导率的材料作为磁芯的电流互感器、电子器件组成的至少一组信号处理电路、第一微处理器、第二微处理器或第四微处理器，，所述信号处理电路将外部输入电压信号和电流信号进行调理，并提供给所述第一微处理器；所述第一微处理器具备至少7路16位及以上的adc能力，将所述信号处理电路调理后的信号进行模数转换及计算，并将电流有效值、电压有效值、功率、功率因数、频率、电流adc数据及电压adc数据的数字信号的全部或部分输出给所述第二微处理器或所述第四微处理器；所述第二微处理器或所述第四微处理器进行谐波和矢量和计算并根据谐波值的大小来调整或校准矢量和计算出的剩余电流值。
5.优选的，所述的电流互感器在额定量程内输出电流信号与主电路电流呈线性关系、同相位，具有毫安级分辨能力，在额定量程外输出电流信号与主电路电流呈占空比关系。
6.优选的，所述的信号处理电路以差分形式对所述电流互感器输出模拟信号进行调
理。
7.优选的，所述信号处理电路采用隔离或非隔离的方式对回路电压进行线性降压采样。
8.优选的，所述第二微处理器将计算得到的剩余电流值与设定阈值进行比对，进行剩余电流预报警和/或剩余电流保护。
9.优选的，所述第二微处理器将回路的电流有效值、电压有效值、功率、功率因数、频率等数据在本地显示和/或对外通信传输。
10.优选的，还包括第三微处理器，所述第三微处理器将回路的电流有效值、电压有效值、功率、功率因数、频率等数据在本地显示和/或对外通信传输，所述第四微处理器将计算得到剩余电流值与设定阈值进行比对，进行剩余电流预报警和/或剩余电流保护。
11.本发明的有益效果如下：本发明提供了一种剩余电流测量电路,包括电流互感器、信号处理电路、微处理器，利用各相的电流互感器采集的各相主回路电流数据，采用隔离或非隔离的方式采集各相主回路电压数据，微处理器对各相回路的电流、电压进行adc转换和相角计算，微处理器对测量电路的系数进行校准，完成线路中剩余电流的有效值计算，使得剩余电流测量精度达到ma级。
12.如本发明所述，由于不采用零序电流互感器，节省了保护装置的内部空间，使现有漏电保护开关的体积可以压缩，进而可以减少成套柜空间，在相同体积下可以安装更多回路，对漏电保护开关及成套柜均可节约成本；此外，由于不采用零序电流互感器，漏电保护开关内部母线无须穿过零序互感器，避免了内部母线的折弯、绝缘等结构设计，降低了产品设计复杂度，提升结构可靠性，同时也减少了折弯件、绝缘件的使用，降低了产品成本。
13.同时，本电路的微处理器可以完成各相回路的电流，电压，有功功率，视在功率的计量，也可以将电信号通过有线和或无线方式进行传递。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
15.图1为本发明的剩余电流测量电路的第一实施例原理图。
16.图2为本发明的剩余电流测量电路的第二实施例原理图。
17.图3为本发明的剩余电流测量电路的第三实施例原理图。
具体实施方式
18.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限
于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件的任何修改、替换和改进。
19.实施例一如图1所示，本实施例公开了一种剩余电流测量电路，所述电路包括：电流互感器100、处理电路200、第一微处理器300和第二微处理器400。
20.所述的电流互感器100的数量为多个，所述多个电流互感器100分别套设在相极主回路和n极主回路导体上，在本实施例中，在a、b、c和n极主回路导体上分别套设有一所述电流互感器100，所述电流互感器100采用高初始磁导率的材料作为磁芯，用来测量对应主回路导体上的电路信息，并输出电流信号。需要说明的是，所述电流互感器100在额定量程内的输出电流信号与主回路电流呈线性关系、同相位，具有毫安级分辨能力，在额定量程外的输出电流信号与主电路电流呈占空比关系，其输出信号传给所述信号处理电路200。
21.所述信号处理电路200由电子器件组成，并以差分形式对所述电流互感器100的输出电流模拟信号进行调理，对回路电压采用隔离或非隔离的方式进行线性降压采样，其输出信号传给所述第一微处理器300。所述信号处理电路200为至少一组。
22.所述第一微处理器300具备至少7路16位及以上的adc、可计算并输出回路的电流有效值、电压有效值、电流adc数据、电压adc数据、功率、功率因数及频率等，其输出信号传给所述第二微处理器400。
23.所述第二微处理器400将所述第一微处理器300的计算结果通过通信将回路中的电流有效值、电压有效值、功率、功率因数、频率等数据进行对外通信传输和/或在本地显示。
24.所述第二微处理器400通过对所述第一微处理器300输出的电流adc数据、电压adc数据进行谐波和矢量和计算，并根据谐波值的大小来调整或校准矢量和计算剩余电流值。进一步的，所述第二微处理器400将计算得到的剩余电流值与设定阈值进行比对，用于进行剩余电流预报警和/或剩余电流保护。
25.此外，所述第二微处理器400可对所述电流互感器100的电流测量偏差进行系数校准、对由温升引起的所述电流互感器100的测量偏差进行修改、对电路固有的零漂修正和/或补偿，并根据所述电流互感器100在额定量程外输出占空比信号进行电流过载检测及保护。
26.此电路可实现回路的剩余电流、电流有效值、电压有效值、功率、功率因数、频率的测量、计算及显示，传输，剩余电流预报警和/或保护及电流过载检测及保护。
27.实施例二如图2所示，公开了另一形式的剩余电流测量电路，所述电路包括：电流互感器100）、处理电路（200），第一微处理器300）、第三微处理器500和第四微处理器600。
28.与实施例一相同，本实施例的所述电流互感器100在额定量程内的输出电流信号与主回路电流呈线性关系、同相位，具有毫安级分辨能力，在额定量程外的输出电流信号与主电路电流呈占空比关系，其输出信号传给所述信号处理电路200。
29.所述信号处理电路200以差分形式对所述电流互感器100输出电流模拟信号进行调理，对回路电压采用隔离或非隔离的方式进行线性降压采样，其输出信号传给所述第一微处理器300。
30.所述第一微处理器300具备至少7路16位及以上的adc、可计算并输出回路的电流有效值、电压有效值、电流adc数据、电压adc数据、功率、功率因数及频率等，其输出信号分别传给所述第三微处理器500和所述第四微处理器600。
31.所述第四微处理器600通过对所述第一微处理器300输出的电流adc数据、电压adc数据进行谐波和矢量和计算，并根据谐波值的大小来调整或校准矢量和计算的剩余电流值，实现剩余电流预报警和/或保护及电流过载检测及保护。
32.所述第三微处理器500通过对所述第一微处理器300输出的电流有效值、电压有效值、功率、功率因数、频率及第四微处理器600输出的剩余电流值进行本地显示和/或对外通信。
33.较实例一，实例二中所述第三微处理器500及第四微处理器600代替了所述第二微处理器400。
34.此电路可实现回路的剩余电流、电流有效值、电压有效值、功率、功率因数、频率的测量、计算及显示，传输，剩余电流预报警和/或保护及过载电流三段保护。因实例二采用两个微处理器完成实例一的任务，因此处理速度更快。
35.实施例三:如图3所示，公开了第三实施例的剩余电流测量电路，所述电路包括：电流互感器100、信号处理电路200、第一微处理器300和第二微处理器400。
36.所述的电流互感器100在额定量程内输出电流信号与主回路电流呈线性关系、同相位，具有毫安级分辨能力。在额定量程外输出电流信号与主电路电流呈占空比关系，其输出信号传给所述信号处理电路200。
37.所述信号处理电路200以差分形式对所述电流互感器100的输出电流模拟信号进行调理，对回路电压采用隔离或非隔离的方式进行线性降压采样，其输出信号传给所述第一微处理器300。
38.所述第一微处理器300具备至少7路16位及以上的adc、可计算并输出回路的电流adc数据并传给所述第二微处理器400。
39.所述第二微处理器400通过对所述第一微处理器300输出的电流adc数据进行谐波和矢量和计算，并根据谐波值的大小来调整或校准矢量和计算的剩余电流值，并实现剩余电流本地显示和/或对外传输及剩余电流预报警及保护。
40.较实例一，实例三的所述信号处理电路200仅对回路电流进行处理，所述第一微处理器300仅根据电流进行adc转换，所述第二微处理器400仅根据电流adc进行谐波和矢量和计算，并根据谐波值的大小来调整或校准矢量和计算的剩余电流值的偏差。
41.实例三电路仅实现回路的剩余电流的测量显示、预报警和/或保护及电流过载检测及保护，不具备回路电能的测量及显示，因此，线路更简单，处理速度更快。
42.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。