[发明专利]航空交直流配电系统差动信号采集与故障检测电路

说明书

本发明涉及航空交直流配电系统差动信号采集与故障检测电路，由信号采集电路、调理电路和故障检测电路组成，信号采集电路，采用可采集交直流电流的电流传感器采集配电系统中最前级和最后级电流；调理电路，采用加偏置的差分放大电路保证交直流差动信号的调理；故障检测电路，将差分放大后的信号进行差动故障检测。本发明的电路，可有效地保证信号的幅值范围，保证差动信号的精确放大，减小共模干扰带来的影响，实现交直流差动故障的检测。

技术领域

本发明涉及航空电气系统故障，属于电气安全领域。具体涉及一种航空交直流配电系统差动信号采集与故障检测电路。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，电气化程度越来越高，电路保护也越来重要。航空配电系统差动故障是由于航空配电系统中线路由于某些原因与地、其它线路或者机壳等发生连接，导致线路中的电流泄漏到地、其他线路中的现象，该故障产生时配电系统中某些线路的电流会出现较大变化，导致负载工作异常。同时其电流泄露到系统中其它的位置，可能会导致其它线路中电流增大、负载烧毁，导致维修人员触电出现伤亡等情况。

交直流差动故障检测在航空配电领域暂无应用，而在航空发电机系统中使用较多，发电机系统中差动保护采用两组电流互感器CT1和CT2，如图1所示，其中CT1安装在发电机内部，称为机内互感器，CT2安装在馈线上，两组互感器检测进入发电机的电流和发电机输出的电流，理论上两个传感器电流应相等，但实际应用过程中可能出现线路搭接、线路接地等现象，因此CT2的电流有效值通常比CT1要小，差动保护正是检测两个电流之间差值的大小以判定是否出现差动故障。

发电机差动保护主要针对大电流发电机进行差动故障检测与保护，采用电流互感器，它的优点是两个电流互感器的输出可以直连以减小复杂线路带来的干扰，而缺点则是只能应用于交流系统，且器件体积较大、重量较大、智能化程度较低，难以适应交直流航空配电系统。

发明内容

本发明的目的是为航空交直流配电系统的差动故障检测提供一种信号采集及故障检测的电路，以解决航空交直流配电系统中缺乏差动故障检测保护的问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

航空交直流配电系统差动信号采集与故障检测电路，由信号采集电路、调理电路和故障检测电路组成；

其中，信号采集电路，通过传感器采集配电系统前端和负载端的差动信号；

调理电路由运放M1A、采集电阻R1和比例调节电阻R2-R5组成，采集电阻R1采集两个传感器获得的差动信号，进行调理，比例调节电阻R2一端接差动信号的采集电阻R1一端，另一端接运放的反相端，运放M1A的反相端同时还接比例调节电阻R5的一端，比例调节电阻R5的另一端接运放M1A输出端，比例调节电阻R3一端接差动信号的采集电阻R1另一端，另一端接运放M1A的同相端，运放M1A的同相端同时还接比例调节电阻R4的一端，比例调节电阻R4的另一端接参考电平V_ref；

故障检测电路由高低阈值比较电路组成，其中运放M2A和阈值调节电阻R6和R7构成低阈值比较电路，运放M2B和阈值调节电阻R8和R9构成高阈值比较电路，调理电路的输出分别接运放M2A的反相端和运放M2B的同相端，阈值调节电阻R6和阈值调节电阻R9一端连接电源正端，阈值调节电阻R6的另一端接运放M2A的同相端，阈值调节电阻R9的另一端接运放M2B的反相端，阈值调节电阻R7和阈值调节电阻R8一端接地，阈值调节电阻R7的另一端接运放M2A的同相端，阈值调节电阻R8的另一端接运放M2B的反相端，通过高低阈值的比较结果判断配电系统是否出现差动故障。

其特征在于，如果传感器输出电压信号，差动信号为两个传感器输出的电压差；如果传感器输出电流信号，采集电阻R1两端电压为两个传感器输出电流差与采集电阻R1的乘积。

其特征在于，信号采集电路的传感器能采集交流和直流电流。