专利名称：直流系统接地故障检测装置中的前端检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直流系统对地出现漏电流故障时的检测装置。具体地说，它是该装置中的前端检测器。
在已有技术中，国内公开使用的直流系统接地故障检测装置一般都包括一个信号发生器和设在各支路上前端检测器。信号发生器输出的信号通过直流母线注入直流系统，前端检测器可感应到一种特定的检测信号，并根据该检测信号进行接地故障的判断。目前，该类产品所存在的最大问题有两个一是在直流系统对地存在大电容时容易发生误判，二是当接地电阻值较大时无法检测。然而，在一般情况下，直流系统对地都存在着较大的电容，这是因为直流系统自身具有的电容和支路线对地存在的分布电容而决定的。再者，在直流系统供电线路出现绝缘不良时，常会出现对地大电阻的情况。因此，如不能解决上述两个问题，很难达到检测要求。造成上述两个问题的主要原因是信号发生器输出的信号波形不能使前端检测器感应到的检测信号便于识别，使前端检测器无法用确切的电路手段来判定这一信号。因此，前端检测器常对上述两种情况发生误判。
本实用新型的目的是为了解决已有技术中的问题，针对一种特定地检测信号而提供的一种直流系统接地故障装置的前端检测器。
为实现上述目的，本实用新型的解决方案如下参见图2，它由设在直流系统供电支路前端的穿心式电流传感器(4)和对该传感器输出的信号进行处理和判断的检测器(4’)组成；所述穿心式传感器是一个环形电流互感器，其中一个感应线圈(I1)作为接地检测感应线圈与所述检测器的检测输入端相接，另一个感应线圈(I2)作为自检感应线圈接在检测器的自检振荡回路中；所述的检测器包括一个检测支路和一个自检支路，所述的检测支路至少由一个对感应线圈(I1)输出的信号进行放大的前置放大器(5)、高频滤波器(6)、低通滤波器(7)、一个对滤波信号的幅值进行限高通过的门限控制电路(8)、一个根据门限控制电路输出的信号而触发生成检测脉冲的检测脉冲生成器(9)、一个用所述的检测脉冲对门限控制电路输出的信号进行最终判定的检测门电路(10)和一个根据检测门电路(10)输出结果进行声或光显示的故障指示电路(11)组成，所述的自检支路由自检信号发生器和自检振荡回路组成，其中自检信号发生器(13)通过一个按键开关(15)与自检振荡回路(14)相接。
该前端检测器中的穿心式传感器可根据信号发生器注入直流系统的特定信号(如三角波、锯齿波、梯形波等)感应输出一种便于识别的检测信号，在该检测信号中对地电容的感应波形为一瞬时尖脉冲，而对地电阻的感应波形为一矩形波，并且该矩形波的幅值可根据电阻值的大小相应发生变化。针对这一特定检测信号，本实用新型采用了边沿触发、延时判定和门限控制等电路手段避开了对地大电容的影响和有效地识别了对地大电阻的情况，从而提高了直流系统接地故障检测的准确性和灵敏度。
下面根据实施例详细说明本实用新型的结构和工作原理。
图1、本实用新型的工作示意图。
图2、本实用新型的电路方框图。
图3、本实用新型的电路原理图。
图4、检测信号发生器输出的信号波形图。
图5、直流系统对地只有电容时的传感器输出波形图。
图6、直流系统对地只有电阻时的传感器输出波形图。
图7、直流系统对地既有电容又有电阻时的传感器输出波形图。
图8、检测脉冲时序图。
参见图1，所述的直流系统包括正、负直流母线、n个支路线和直流监察装置；所述的直流系统接地故障检测装置包括信号发生器1和设在每个支路上的前端检测器2，所述信号发生器1输出的信号通过直流母线注入直流系统，并经过直流监察装置对地形成电流回路。
参见图2，所述的前端检测器由穿心式电流传感器4和检测器4’构成，当支路中无接地情况时，两条供电线3中的电流大小相等、方向相反，则穿心式传感器4无信号输出，当支路中有接地情况时，两条供电线3中的电流平衡被打破，则传感器4的检测线圈I1感应输出一种特定的检测信号。
如果信号发生器1注入的是如图4所示的三角波信号，那么，当直流系统中只有对地电容时，传感器输出的波形是如图5所示一瞬时尖脉冲；当直流系统中只有对地电阻时，传感器输出的波形是如图6所示矩形波，同时该矩形波的幅值根据阻值的大小相应发生变化；如果直流系统同时有对地电容和对地电阻时，其传感器输出的波形是图5和图6波形的叠加，如图7所示，所述的检测器4’可利用该信号的上半段或下半段波形进行检测。如果信号发生器注入的是梯形波或锯齿波，它们的直线上升沿或下降沿都可以使传感器感应输出如图7所示的上半段或下半段信号波形，则检测器可进行同样的检测。
参见图3，所述传感器通过其检测线圈I1输出的检测信号先经过前置放大器5的放大，然后依次送入高频滤波器6和低通滤波器7进行滤波，滤除干扰。滤波器输出的信号通过电阻R9送入门限控制电路8，通过调节电阻R10和R17可调节该门限控制电路的门限高度，从而确定检测灵敏度，通过适当地确定检测灵敏度可有效地识别对地大电阻的情况。门限控制电路10输出的信号通过电阻R13送入检测脉冲生成器9。所述的检测脉冲生成器由一个检测延时单稳电路9a和一个检测脉冲生成单稳电路9b依次连接构成。当门限控制电路输出的信号送入该检测脉冲生成器时，它的上升沿触发单稳电路9a翻转，经过延时时间t1后，恢复原始态，与此同时，单稳态电路9a通过其输出端D脚触发单稳电路9b翻转，单稳电路9b经过延时时间t2而恢复原始态，从而生成如图8所示的延时检测脉冲。该检测脉冲从单稳电路9b的D脚输出，送入检测门电路10，同时，门限控制电路8输出的信号也送入检测门电路10，这两路信号由检测门电路进行逻辑“与”的运算，最终判定是否有接地故障，这一运算可使判定时间限定在检测脉宽的时间t2之内，从而有效地避开了对地大电容的影响(参见图7、8中的信号时序)。如果有接地故障时，检测门电路输出报警脉冲信号送入故障指示电路进行故障显示，所述的故障指示电路由一级发光二极管驱动电路11构成，当报警脉冲信号送入该驱动电路后，二极管L1发出频闪的故障显示。另外，本前端检测器还设有自检支路，其中所述的自检信号发生器13由一个方波振荡器构成，所述的自检振荡回路14由电阻R23、二极管D2和传感器的自检信号感应线圈I2串联构成。方波振荡器13的输出端通过按键开关15自检振荡回路14相接。本检测器工作时，方波振荡器13始终处于工作状态而输出方波信号，当需要自检时，按下按键14，这时，方波信号送入自检振荡回路，使回路产生振荡，振荡信号通过自检感应线圈I2与检测线圈I1的互感而传递到检测支路，形成自检，如果指示灯L1闪亮，则本检测器电路工作正常。
权利要求1.一种直流系统接地故障检测装置中的前端检测器，其特征是a、由设在直流系统供电支路前端的穿心式电流传感器(4)和对该传感器输出的信号进行处理和判断的检测器(4’)组成；b、所述穿心式传感器(4)是一个环形电流互感器，其中一个感应线圈(I1)作为接地检测感应线圈与所述检测器(4’)的检测输入端相接，另一个感应线圈(I2)作为自检感应线圈接在检测器(4’)的自检振荡回路(14)中；c、所述的检测器(4’)包括一个检测支路和一个自检支路，所述的检测支路至少由一个对感应线圈(I1)输出的信号进行放大的前置放大器(5)、高频滤波器(6)、低通滤波器(7)、一个对滤波信号的幅值进行限高通过的门限控制电路(8)、一个根据门限控制电路输出的信号而触发生成检测脉冲的检测脉冲生成器(9)、一个用所述的检测脉冲对门限控制电路输出的信号进行最终判定的检测门电路(10)和一个根据检测门电路(10)输出结果进行声或光显示的故障指示电路(11)组成，所述的自检支路由自检信号发生器(13)和自检振荡回路(14)组成，其中自检信号发生器通过一个按键开关(15)与自检振荡回路相接。
2.如权利要求1所述的直流系统接地故障检测装置中的前端检测器，其特征是所述的检测脉冲生成器(9)由一个检测延时单稳电路(9a)和一个检测脉冲生成单稳电路(9b)依次连接构成。
专利摘要本实用新型是一种直流系统接地故障检测装置中的前端检测器。它由设在直流系统供电支路前端的穿心式电流传感器和对传感器输出的信号进行处理和判断的检测器组成。传感器根据信号发生器注入直流系统的特定信号可感应输出一种便于识别的检测信号,针对该检测信号,检测器采用了边沿触发、延时判定和门限控制等电路手段,避开了对地大电容的影响和有效地识别了对地大电阻的情况,从而提高了检测准确性和灵敏度。
文档编号G01R31/02GK2405230SQ9923480
公开日2000年11月8日 申请日期1999年7月22日 优先权日1999年7月22日
发明者林辉, 李玉忍 申请人:林辉, 李玉忍