[发明专利]一种单电源供电的高精度剩余电流检测装置

说明书

本发明涉及一种单电源供电的高精度剩余电流检测装置，包括直流单电源、中央处理器、剩余电流检测模块和剩余电流互感器，所述的剩余电流检测模块包括磁调制电路和磁解调电路，所述的剩余电流互感器、磁调制电路、磁解调电路和中央处理器依次连接，所述的剩余电流互感器获取剩余电流信号，所述的磁调制电路对剩余电流信号进行调制，形成调制电压信号V_m，所述的磁解调电路对V_m进行解调，获得剩余电流信号V₀₃，所述的中央处理器接收V₀₃，进行AD采样并计算得到剩余电流大小与方向。与现有技术相比，本发明具有检测范围广、检测精度高等优点。

技术领域

本发明涉及智能电器领域，尤其是涉及一种单电源供电的高精度剩余电流检测装置。

背景技术

针对较大负载电流下的弱差值电流，通常采用非接触式电流检测方法进行剩余电流检测。目前常见方法有：电磁式电流互感器法、霍尔电流传感器法以及磁通门式电流互感器法。

随着交直流混合电网建设的推进，诸多领域运用到了直流环节进行电力转换和运输，负载产生的剩余电流也不光是工频交流信号，还含有脉动直流，平滑直流以及不同频率交流剩余电流等。

现有的剩余电流检测方法大多能检测高频正弦交流剩余电流，但无法检测平滑直流和脉动直流剩余电流，现有的剩余电流检测方法采用的传感器易受外部磁场干扰，检测误差较大，智能化的剩余电流互感器融合多种电子电路如剩余电流采样电路、状态显示电路、信号调理电路、A/D转换电路、微控制器等，工作环境复杂多变，同时面对小型断路器体积限制，双磁芯结构以及传统电流检测电路无法满足要求；

现有技术也给出了一些解决方案，申请号为201920507412.2的专利提出了一种基于单正电源供电的磁调制交直流剩余电流检测系统,该系统包括电流互感模块,用于感应负载电路中剩余电流并转化为剩余电流信号输出；磁调制模块,接收剩余电流信号,同时产生激励电流信号，并将剩余电流信号调制到激励电流信号中形成调制信号输出；磁解调模块,接收调制信号并进行解调处理，得到剩余电流信号并输出；信号处理模块,接收剩余电流信号，进行AD采样并计算得到剩余电流大小与方向；电源模块。采用上述系统后，实现负载电路中剩余电流检测,满足国标对于高频交流剩余电流1000Hz及以下﹑脉动直流、平滑直流以及不同频率成分的复合剩余电流的检测，同时降低了电路的复杂性,降低了成本，提高了检测的可靠性。

但该专利存在以下问题：

该专利单正电源提供5V电压输出，同时给检测电路以及CPU供电，此处考虑到CPU耐压幅值限制，供电电源电压选择了小电压，这导致互感器磁芯磁饱和时间短，检测范围很窄，同时耐压5V的条件又限制了CPU的选型；

该专利磁解调模块采用两个二阶巴特沃斯低通滤波器，衰减速度较慢，使得检测剩余电流类型的准确度相对较低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单电源供电的高精度剩余电流检测装置，检测范围广，检测精度高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种单电源供电的高精度剩余电流检测装置，包括直流单电源、中央处理器、剩余电流检测模块和剩余电流互感器，所述的剩余电流检测模块包括磁调制电路和磁解调电路，所述的剩余电流互感器、磁调制电路、磁解调电路和中央处理器依次连接，所述的直流单电源向剩余电流检测模块提供第一供电电压U_H和偏置电压U_R，向中央处理器提供第二供电电压U_L，所述的中央处理器的核心电压为U_K，满足U_H＞U_K≥U_L；