[发明专利]一种通过剩余电流互感器检测直流漏电的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种通过剩余电流互感器检测直流漏电的检测方法及其装置。由于直流漏电信号并没有波动，故需要外加磁场，本发明使用单片机输出可控方波来实现外加磁场，使当前时刻的线圈的磁通量达到饱和区，根据饱和区所反馈的数值的不同从而反推出当前直流漏电值的大小；也可以在达到饱和后维持外部磁场不变，利用二次线圈在磁感应强度B不变后，变化磁通趋近稳定，根据二次感应电压的变化特性反推当前直流漏电值的大小；或者在线圈达到饱和区后，电压还未稳定的时候，施加反向磁场，使线圈达到另一相的饱和区，如此循环，可以根据不同直流漏电使线圈达到不同的饱和区的磁感应强度值，反推出当前的直流漏电值，进行直流漏电检测以及相应保护。

技术领域

本发明属于直流漏电检测领域，主要涉及一种通过剩余电流互感器检测直流漏电的方法及其装置。

背景技术

随着经济发展，用电需求日益增加，使得电力行业发展迅速，各类家用电器的规模也日渐丰富，那么如何保证住户的用电安全就变的尤为重要，尤其是对直流漏电的问题，目前的直流电应用广泛，包括直流充电桩、变频电机等，家用的如某些类型的笔记本、微波炉、洗衣机等。随着电器类型的日益丰富，线路中可能造成直流漏电的概率也与日俱增，造成直流漏电的原因有很多，比如二次回路绝缘材料不合格，或年久失修、严重老化，设备损伤缺陷，二次回路及设备受潮、进水等原因。直流系统也是产生直流漏电的一个主要原因，一般应用在水利、火电厂，各种变电站等地方。

目前，直流检测方法有很多，直流检测技术的发展也是逐步完善的，根据现有的装置以及检测方法，可以分为：直流电桥法、信号注入法、以及差流检测法：直流电桥法是较早应用于直流检测的方法，但是方法误差较大；差流检测法是利用高灵敏的非接触式直流电流传感器检测出某一支路导线流入和流出的电流的差值，来判断该支路负载的绝缘情况。信号注入法是利用对注入直流操作电源中的特定频率的交流电流进行检测。

本发明结合差流检测法和信号注入法两者的优势，使用剩余电流互感器作为检测原件，线圈中心穿过L/N两线，通过对流入和流出的电流的不平衡，从而检测出此时的直流漏电值。众所周知，直流电无法使线圈产生磁场，即互感器无法检测出线路中的直流漏电值，此时，我们借用信号注入法的思想，利用单片机产生正负两相的方波，频率和幅值均可控。突加的方波信号从互感器的一次侧输入，会在线圈中产生瞬时磁场，而剩余电流互感器二次侧绕组会对这个磁场产生感应，从而输出对应的电信号，注意，此时二次侧绕组感应的信号中是包含了注入信号和存在的直流漏电信号的。

发明内容

本发明涉及一种通过剩余电流互感器检测直流漏电的检测方法及其装置。通过检测线路中剩余电流进行直流漏电测试，并通过二次算法分析，计算出直流漏电值，并对电路予以及时的保护。

本发明使用两相线圈的剩余电流互感器作为检测装置，如图1所示，通过控制芯片引脚可输出不同方波，由于方波上升沿默认是瞬时发生的，不同的方波幅值会产生不同的磁场强度。方波从芯片引脚输出后，输入到电流互感器的i1端口，由一次侧绕组产生磁场，磁场通过磁力线而存在，二次侧绕组对瞬变的磁场产生感应，从而产生相应的电流，经过采样电阻被ADC采样模块读取后输入到算法模块中进行分析，根据结果执行相应动作；

单片机产生固定频率为F1和F2两种频率的方波(F1F2)，高频率特性利用坡莫合金的磁滞回线的不同漏电值达到不同饱和区的特性，而低频率特性同样利用了坡莫合金的激励方波幅值恒定后，二次感应电压稳定的特性，根据不同的特性产生的不同采样曲线特性，反推出直流漏电的电流值；

利用坡莫合金的磁滞回线特性，当使用频率F1时，二次侧绕组感应从一次侧绕组产生的磁场(此磁场叠加了直流漏电成分)，由于方波瞬时变化，认为其产生的瞬变磁场可以使二次侧绕组达到磁饱和区，与此同时，立即施加反向的方波，即产生了同样大小的反向磁场，这时二次侧绕组将从一侧的磁饱和区变化到另一处的磁饱和区，不同的直流漏电值将使二次侧绕组达到的磁饱和区的磁感应强度

B不同，从而通过对不同的磁感应强度进行提取分析，得到对应的直流漏电值；