剩余電流保護裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電流保護裝置，更具體地說，涉及一種對于全電流敏感的剩余電流保護裝置。
【背景技術】
[0002]通過對剩余電流的監控而實現電流保護是電氣線路中重要的保護措施，現有技術主要利用激磁電路在磁芯中產生高頻電流，進而產生高頻磁場，當原邊線圈出現低頻或直流電流時，可以引起磁路的飽和程度的改變和高頻磁場的偏移來測量直流電流。
[0003]例如，公開號為CN1387213A，題為“用于對地漏電保護裝置的檢測互感器和對地漏電保護裝置”的中國專利申請揭示了一種環形鐵心形式的對地漏電故障電流檢測互感器，用于對AC、DC或周期性對地漏電故障電流靈敏的對地漏電保護裝置。該保護裝置包括:連接到檢測互感器中的至少一個次級繞組的激磁電路,激磁電路施加激磁信號；連接到該次級繞組的處理電路；連接到該激磁電路和處理電路的電源電路；檢測互感器。還包括由以鐵為主的磁性材料構成的磁路，該磁性材料具有的晶粒尺寸小于100納米，其靜態或低頻磁化特性為:磁化回線可為明顯的矩形及矯頑磁場低于每米3安。CN1387213A采用三角波作為激磁電流，直流分量出現會使飽和點出現偏移，通過測量飽和瞬間來判斷是否產生直流故障電流。CN1387213A的缺陷是使用了積分電路、飽和檢測模塊等復雜電路，增加了電路成本和復雜程度。
[0004]公開號為CN1712973，題為“讀取直流和/或交流電流的設備”的中國專利揭示了檢測直流和/或交流電流的設備，該設備能用于實現高靈敏度電流測量計或檢測伴隨自動開關的差分故障。本發明的設備包含能放置在至少一個承載電流的導體周圍的磁芯。線圈環繞磁芯并連接到電阻器。電壓源產生驅動電壓(Vexcit)，該電壓能允許接觸電流(Iexcit)在線圈)和電阻器中流動。放大裝置用于檢測電阻器兩端的電壓(Vsense)以產生表示上述定義的電流(Iexcit)的第一信號(Vampl)。本發明的設備還包含反饋調整電路塊(70),其捕獲第一輸入信號(Vampl)來產生第二信號,該第二信號在接觸電流(Iexcit)達到預置值時反轉所述驅動電壓(Vexcit)。CN1712973采用固定頻率的激磁電流，其檢測精度受到原副邊安匝比的制約。
[0005]公開號為US4，276，510的美國專利提出了一種為電流互感器測量原邊電流的設備。其原理為電流互感器的次級線圈通以高頻交流源,一個電感傳感器交替感應次級繞組電感，任何電感的變化都是因為低頻原邊電流的影響，它被用來感應出第三線圈電流，第三線圈電流因此成為測量原邊電流的精確值。US4，276，510的關鍵原理是讓電感(磁導率)變化，即不能先飽和，也不能故障時達不到飽和(除非故障電流太小)，完全飽和前換向，換向時間取決于Rl、R2、R3的值和晶體管導通電壓。US4，276，510需要第三線圈和復雜的模擬電路，大大增加了實現的難度和成本，影響檢測精度。
[0006]總結而言，現有技術中使用的激磁電路通常需要很高的電功率，結構復雜，大大增加了電路的成本，并伴隨著很大的損耗和嚴重發熱，另外，比較復雜的激磁電路也不適用于小型斷路器的小尺寸設計和電磁兼容。

【發明內容】

[0007]本發明旨在提出一種結構簡單，容易實現但又能對全電流敏感的剩余電流保護裝置。
[0008]根據本發明的一實施例，提出一種剩余電流保護裝置，包括:第一檢測磁芯、第二檢測磁芯、第一故障電流檢測電路、第二故障電流檢測電路、驅動電路和雙極性電源模塊。第一檢測磁芯承載在主回路導線周圍。第二檢測磁芯也承載在主回路導線周圍。第一故障電流檢測電路與第一檢測磁芯耦接，第一故障電流檢測電路依賴電網電壓，對主回路進行全電流采樣，檢測高頻交流故障剩余電流、脈動直流剩余電流和平滑直流剩余電流。第二故障電流檢測電路與第二檢測磁芯耦接,第二故障電流檢測電路獨立于電網電壓,對主回路進行電磁式電流采樣，檢測工頻交流剩余電流和脈動直流剩余電流。驅動電路的輸入連接到第一故障電流檢測電路和第二故障電流檢測電路，驅動電路的輸出連接到執行機構，驅動電路觸發執行機構動作。雙極性電源模塊連接到主回路和第一故障電流檢測電路。
[0009]在一個實施例中，第一故障電流檢測電路包括信號采樣電路、處理電路和比較電路。信號采樣電路和第一檢測磁芯耦合組成磁調制和解調電路，對主回路進行全電流采樣，信號采樣電路輸出采樣波形。處理電路連接到信號采樣電路，對采樣波形進行放大和反向翻轉。比較電路接收處理電路的輸出，對處理電路的輸出進行判別后輸出第一故障電路信號。
[0010]在一個實施例中，雙極性電源模塊采用開關電源對電網電壓進行降壓處理，并通過自反饋平衡電路形成正負雙極性的電源輸出用作第一故障電流檢測電路的工作電源。第一故障電流檢測電路中的信號采樣電路、處理電路和比較電路由雙極性電源模塊驅動而工作。
[0011]在一個實施例中，所述第一檢測磁芯是全電流檢測磁芯，第一檢測磁芯的一次繞組由載流導體組成，次級繞組與采樣電路耦接。采樣電路包括振蕩輔助電路和低通濾波電路。振蕩輔助電路與第一檢測磁芯耦接構成RL多諧振蕩電路，雙極性電源模塊對RL多諧振蕩電路進行激磁，使得RL多諧振蕩電路對剩余電流和載波進行耦合調制。低通濾波電路接收RL多諧振蕩電路的輸出，對剩余電流和載波進行解耦，濾除載波信號后輸出剩余電流的采樣波形。
[0012]在一個實施例中，振蕩輔助電路和低通濾波電路各自包括一個放大器，所述低通濾波電路的截止頻率為2kHz。
[0013]在一個實施例中，處理電路包括放大電路和絕對值電路，對剩余電流的采樣波形進行放大和反向翻轉。
[0014]在一個實施例中，比較電路包括放大器，比較電路將處理電路輸出的信號與設定的閾值進行比較，然后輸出第一故障電路信號。
[0015]在一個實施例中，第二電流檢測電路與第二檢測磁芯耦接,第二檢測磁芯是電磁式電流互感器，第二檢測磁芯的次級繞組與第二故障電流檢測電路耦接，第二檢測電路以電磁方式直接通過第二檢測磁芯獲取能量，第二檢測電路根據所獲取的能量大小判別剩余電流并輸出第二故障電路信號。
[0016]在一個實施例中，驅動電路包括運算放大器、掉電誤差補償電路和二極管，運算放大器的正輸入端連接到第一故障電流檢測電路，運算放大器的負輸入端連接到掉電補償電路，第二故障電流檢測電路連接到二極管的正極，二極管的負極和運算放大器的輸出連接，作為驅動電路的輸出。
[0017]在一個實施例中，執行機構在驅動電路輸出信號執行機構動作。
[0018]本發明的剩余電流保護裝置對全電流敏感，通過雙路工作，確保兩路檢測互補干擾，也不需要復雜的轉換電路，結構簡單，容易實現。本發明在低損耗情況下可以工作，也能夠避免由于采樣電路關斷的誤動作信號而產生的脫扣器的誤動作。
【附圖說明】
[0019]本發明上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中:
[0020]圖1揭示了根據本發明的一實施例的剩余電流保護裝置的電氣結構示意圖。
[0021]圖2揭示了根據本發明的一實施例的剩余電流保護裝置中的采樣電路的電路圖。
[0022]圖3揭示了圖2所示的采樣電路的采樣波形圖。
[0023]圖4揭示了根據本發明的一實施例的剩余電流保護裝置中的驅動電路的電路圖。
[0024]圖5揭示了圖4所示的驅動電路的輸出波形圖。
【具體實施方式】
[0025]參考圖1所示，本發明提出一種剩余電流保護裝置，圖1揭示了該剩余電流保護裝置的電氣結構示意圖。該剩余電流保護裝置包括第一檢測磁芯107、第二檢測磁芯108、第一故障電流檢測電路102、第二故障電流檢測電路103、驅動電路104和雙極性電源模塊105。
[0026]第一檢測磁芯107承載在主回路導線周圍。第一故障電流檢測電路102與第一檢測磁芯107耦接，第一故障電流檢測電路102依賴電網電壓，對主回路進行全電流采樣，檢測高頻交流故障剩余電流、脈動直流剩余電流和平滑直流剩余電流。
[0027]第二檢測磁芯108也承載在主回路導線周圍。第二故障電流檢測電路103