一种户用直流漏电保护监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种户用直流漏电保护监测装置，属于电力保护领域。

背景技术：

中低压户用光伏发电直流智能建筑系统的特征是其供电电网结构以直流配电网为主，该直流配电网在运行时若线路发生直流电源正极或负极因绝缘老化会发生漏电，此时必须快速予以告警或跳闸，以防止人身或火灾事故的发生。

现有户用漏电保护器主要是用于交流电漏电监测为目的，但交流漏电电流和直流漏电电流有较大差别，直流漏电流与交流漏电流相比没有线路对地分布电容的影响，直流漏电电流比较小，要求检测精度更高。

此外传统户用漏电保护器均采用220V交流电作为监测装置电源，在户用直流系统中直接用此户用交流漏电保护器将导致保护器工作不正常或因供电电压范围不同导致漏电流监测误差变大。本装置采用高精度零磁通霍尔传感器和24位AD采样芯片监测漏电流，可解决直流漏电流监测精度问题，可测量微安级漏电流。另外本装置采用宽范围双路DC/DC电源并联供电，可适用于48V～600V内户用直流系统中。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种户用直流漏电保护监测装置，该装置采用高精度零磁通霍尔传感器和24位AD采样芯片监测漏电流，可解决直流漏电流监测精度问题，可测量微安级漏电流，另外本装置采用宽范围双路DC/DC电源并联供电，可适用于48V～600V户用直流系统中。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种户用直流漏电保护监测装置，包括处理模块以及与处理模块连接的采集模块和执行机构；所述采集模块采集漏电电流信号并传送给处理模块进行漏电判断；所述处理模块将控制信息发送给执行机构进行断电和报警处理；还包括用于为装置提供供电输入的电源模块，所述电源模块与处理模块的供电端口连接。

其中，所述处理模块包括ADUCM363控制芯片以及与ADUCM363控制芯片连接的采样电路；所述采样电路包括24位AD转换芯片，所述AD转换芯片的输入端与所述采集模块连接，AD转换芯片的输出端通过内部总线与ADUCM363控制芯片连接；处理模块还包括用于输出控制信号的GPO接口电路，所述ADUCM363控制芯片通过GPIO接口电路与执行机构连接。

其中，所述电源模块包括两个相互并联的供电DC/DC模块，所述供电DC/DC模块分别串联二极管后同时与所述处理模块供电端口连接，所述供电DC/DC模块输入端分别连接外部高压供电输入和低压供电输入。

其中，所述供电DC/DC模块包括依次连接的BMC滤波电路、切换电路和整流滤波电路，输入的交流供电电压经过BMC滤波电路进行滤波后由切换电路进行电压转换，最后由整流滤波电路进行整流滤波后形成直流输出电流。

其中，所述切换电路包括变压器电路和用于控制变压器输出电压大小的控制电路，所述控制电路包括UC3844制芯片和晶体管，晶体管与变压器输入端中点连接；所述UC3844控制芯片产生PWM信号控制晶体管的工作状态来控制变压器的输出电压；所述切换电路还包括用于反馈直流输出信息号的反馈电路，所述UC3844控制芯片通过光耦与反馈电路输出端连接。

其中，所述执行机构包括功率继电器以及与功率继电器连接的断路器和声光报警器，功率继电器受控端通过电缆与处理模块连接。

其中，所述采集模块包括霍尔电流传感器，所述霍尔电流传感器置于待检测电路中并通过信号电缆与AD转换芯片的输入端连接。

相比于现有技术，本实用新型技术方案具有的有益效果为：

本实用新型采用高精度零磁通霍尔传感器和24位AD采样芯片监测漏电流，可解决直流漏电流监测精度问题，可测量微安级漏电流，测量精度高。另外本装置采用宽范围双路DC/DC电源模块并联供电，可适用于48V～600V内户用直流系统中，适用范围广。本装置DC/DC电源模块采用UC3844控制芯片控制输出信号，具有电压输出稳定、电路结构简单的特点。

附图说明

图1为本实用新型户用直流漏电保护监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型户用直流漏电保护监测装置电源模块结构示意图；

图3为本实用新型户用直流漏电保护监测装置供电DC/DC模块电路图；

图4为本实用新型户用直流漏电保护监测装置工作流程图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本实用新型，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本实用新型。

如图1～4所示，一种户用直流漏电保护监测装置，包括处理模块1以及与处理模块1连接的采集模块和执行机构。采集模块采集漏电电流信号并传送给处理模块1进行漏电判断。处理模块1将控制信息发送给执行机构进行断电和报警处理。

装置还包括用于为装置提供供电输入的电源模块，电源模块与处理模块1的供电端口连接。电源模块可连接外部的高压供电端口或低压供电端口，电压可适用于48V～600V范围。

执行机构包括功率继电器3以及与功率继电器3连接的断路器4和声光报警器5。功率继电器4受控端通过电缆与处理模块1连接。断路器4安装在受保护的供电系统电路中。功率继电器3受处理模块1控制，当判定为系统漏电时控制功率继电器3工作，功率继电器3为断路器4和声光报警器5接通电源，此时断路器4对受保护的供电系统断电同时声光报警器5发出声光报警。

采集模块包括霍尔电流传感器6，霍尔电流传感器置于待检测电路中并通过信号电缆与AD转换芯片的输入端连接。

处理模块1包括ADUCM363控制芯片以及与ADUCM363控制芯片连接的采样电路。采样电路包括24位AD转换芯片，AD转换芯片的输入端与采集模块连接。AD转换芯片的输出端通过内部总线与ADUCM363控制芯片连接。处理模块1还包括用于输出控制信号的GPO接口电路。ADUCM363控制芯片通过GPIO接口电路与执行机构连接。ADUCM363控制芯片还连接有用于存储的SRAM模块和FLASH模块以及用于与外部设备通信的SPI接口和UART接口模块。

霍尔电流传感器6将待检测电路中的漏电信号转换为电压信号输出给AD转换芯片，AD转换芯片将模拟信号转换为数字信号通过内部总线传输给ADUCM363控制芯片处理。

电源模块包括两个相互并联的供电DC/DC模块2。供电DC/DC模块2分别串联二极管21后同时与处理模块1供电端口连接。供电DC/DC模块2输入端分别连接外部高压供电输入和低压供电输入，可满足装置在不同供电情况下的应用，扩展了装置用电范围。

供电DC/DC模块2包括依次连接的BMC滤波电路、切换电路和整流滤波电路。输入的交流供电电压经过BMC滤波电路进行滤波后由切换电路进行电压转换，最后由整流滤波电路进行整流滤波后形成直流输出电流。输出电流一方面给处理模块供电，另一方面也同时给功率继电器供电。

BMC滤波电路采用电感Fuse1和电容C4对输入的电压进行滤波。整流滤波电路采用标准LC电路进行滤波，将交流信号转换为直流5V信号输出。

切换电路包括变压器电路和用于控制变压器输出电压大小的控制电路，控制电路包括UC3844制芯片和晶体管Q1，晶体管Q1与变压器T1输入端中点连接。切换电路工作时，UC3844控制芯片产生PWM信号，通过PWM信号来控制晶体管Q1的工作状态，从而控制变压器T1的输出电压，满足供电需求。切换电路中还包括用于反馈直流输出信息号的反馈电路，UC3844控制芯片通过光耦U2与反馈电路输出端连接。反馈电路采集直流输出端的输出信号并控制光耦U2的导通，光耦U2输出端连接UC3844控制芯片的COMP管脚。反馈电路通过稳压管T1保证了光耦U2的稳定工作。其中光耦U2型号为PC817，稳压管T1型号采用TL431。

系统工作流程如图4所示，ADUCM363控制芯片定时触发AD芯片对漏电流进行采样，当连续三次采样的漏电流大于设定阈值时判定为漏电发生，此时ADUCM363控制芯片通过功率继电器3触发断路器4和声光报警器5工作，达到断路保护和声光报警的作用。