[发明专利]一种积分式剩余电流测量的方法和集成系统

说明书

本发明提供了一种积分式剩余电流测量的方法，采集时间段t1，t2……tn的激磁电流值；其中，采集激磁电流值的采样频率高于激磁频率；确定所述激磁电流在时间段t1，t2……tn的上半周期波形与x轴的包围面积A1，A2……AN；以及基于所述包围面积A1，A2……AN和预存的剩余电流值和面积的对应关系，确定所述剩余电流的时序图；本发明具有更高的抗扰动性，对磁芯器件的要求较低，仅仅以激磁电流上半周波形的面积来表征剩余电流信号，大大简化了检测电路。

技术领域

本发明属于剩余电流传感器技术领域，具体涉及一种积分式剩余电流测量的方法和集成系统。

背景技术

近年来，新能源、电动汽车、智能楼宇、变频器等行业发展迅速，线路负载中出现大量整流、储能、逆变、变频等功能组件，导致系统中发生接地故障时，剩余电流类型越来越复杂，不再是单纯的正弦交流或者脉动直流，而是出现了平滑直流、高频交流、多频复合波、叠加波等类型。为了能检测到这些类型的剩余电流，开发了一种积分式剩余电流检测方法。

磁调制式电流互感器由于检测精度高在剩余电流检测中发挥着重要的作用，其核心元件环形磁芯由高磁导率的软磁材料制成，方波激磁电压使磁芯的非线性磁化曲线以振荡的方式在正向饱和与负向饱和之间行进。在磁芯磁感应强度变化很快时，激磁绕组感抗很大，激磁电流变化缓慢，激磁电流波形中出现了一段平缓段；当磁场接近磁饱和时，磁感应强度变化变缓，激磁绕组感抗较小，激磁电流迅速上升，达到阈值电流；激磁电压方向变化时（由正变负或由负变正），激磁电流随之变换方向。当有正向（与激磁电流方向相同）的剩余电流存在时，在激磁电流较小时，磁场即接近磁饱和，平缓段时间缩短。由于激磁电压正负半波占空比不变，激磁电流上半周期波形包围面积相应增大，使得激磁电流上半周期波形与平均值的包围面积与剩余电流值存在映射关系。

发明内容

本发明主要以激磁电流上半周波形的面积来表征剩余电流信号，具有更高的抗扰动性，对磁芯器件的要求较低，激磁电压为占空比不变的方波，激磁电压与激磁电流之间无反馈，仅仅以激磁电流上半周波形的面积来表征剩余电流信号，大大简化了检测电路。

一种积分式剩余电流测量的方法，所述方法包括：

采集时间段t1，t2……tn的激磁电流值；其中，采集激磁电流值的采样频率高于激磁频率；

确定所述激磁电流在时间段t1，t2……tn的上半周期波形与x轴的包围面积A1，A2……AN；以及

基于所述包围面积A1，A2……AN和预存的剩余电流值和面积的对应关系，确定所述剩余电流的时序图。

较佳的，所述确定激磁电流在时间段t1，t2……tn的上半周期波形与x轴的包围面积A1，A2……AN包括：

对激磁电流在时间段t1，t2……tn的上半周期的采样数值进行积分。

较佳的，所述预存的剩余电流值和面积的对应关系是通过测试不同剩余电流值时激磁电流上半周波形与x轴的包围面积确定的。

较佳的，所述激磁电流由施加在磁芯上的激磁电压产生；其中，所述激磁电压波形为频率为f且固定占空比的方波。

较佳的，包括电流互感模块、一组有源导体和微处理模块；

所述电流互感模块，响应于产生时间段t1，t2……tn的激磁电流值，所述有源导体被引导通过所述电流互感磁芯；

所述微处理模块，是由其内部振荡器提供固定占空比的方波信号作为激磁电压，用于对输出信号进行转换处理。

较佳的，还包括采样模块和瞬态抑制模块；

所述采样模块，用于采集激磁电流值；

所述瞬态抑制模块，与电流互感模块相连接，用于抑制浪涌脉冲。