檢測直流電源漏電流傳感器的方案
2017-6-7 10:49:41??????點擊：
傳統(tǒng)檢測直流系統(tǒng)絕緣的方法主要有：電橋平衡法和低頻探測法兩種。但是兩者均存在若干難以克服的缺陷。所以早在2004年中國電力科學研究院就正式發(fā)布的DL-T856-2004 《電力用直流電源監(jiān)控裝置規(guī)范》一文的附錄A.3.g款明確規(guī)定：“檢測饋線支路數(shù)應大于32路，采用傳感器，應減少支路電容影響，安裝方便”。
本文就將支路漏電流檢測所使用的漏電流傳感器的方案進行探討，并提出：(1)智能自檢功能對一個安全監(jiān)測器件重要性。(2)集約化，模塊化、小型化將是電力工程直流電源設備未來的發(fā)展方向。
一、傳統(tǒng)的主要有電橋平衡法和低頻探測法的回顧
1.電橋平衡法實現(xiàn)的絕緣監(jiān)測裝置被廣泛使用，但它不能檢測直流系統(tǒng)正、負極絕緣同等下降時的情況;絕緣監(jiān)測裝置即使報警，也不能直接得到系統(tǒng)對地的絕緣電阻大小。
2.低頻探測法能檢測的接地電阻受直流系統(tǒng)對地分布電容的制約，而且低頻交流信號容易受外界的干擾，另外注入的低頻交流信號會增大直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù)。
綜上所述，傳統(tǒng)的電橋平衡法和的低頻探測法均存在若干難以克服的缺陷。
二、饋線支路漏電流檢測方案
1. 饋線支路漏電流的產生
當出現(xiàn)正負絕緣都降低的時候，線路中將出現(xiàn)明顯的不成比例關系的漏電流。如下圖(1)所示。
隨著各個支路絕緣度的進一步降低，漏電流也將不成比例的變大。如果不能及時準確的檢測出漏電流的大小，并在預設的安全閾值點上給出報警信號，那將對整個電力系統(tǒng)帶來極大的安全隱患。
2. 饋線支路漏電流檢測的總方案
根據(jù)DL-T856-2004 《電力用直流電源監(jiān)控裝置規(guī)范》一文的附錄A.3.g款明確規(guī)定：“檢測饋線支路數(shù)應大于32路，采用傳感器，應減少支路電容影響，安裝方便”
圖(2)給出了支路絕緣檢測方案的大致結構圖
單片機通過多路開關將不同支路漏電流傳感器的輸出電壓采集進來，在絕緣主模塊需要的時候將采集的數(shù)據(jù)發(fā)給主模塊。
由此可見，漏電流傳感器是決定性的器件。
三、漏電流傳感器選擇的探討
1.目前饋線支路漏電流檢測主要使用直流漏電流傳感器的方案。如下圖(3)所示：
可以看到目前的直流漏電流傳感器：導軌式安裝，穿線式測量，體積較大。
詳細查閱某主流應用型號的相關規(guī)格書和實際使用過程中，發(fā)現(xiàn)如下不足：
· 精度，線性度較差
· 功耗較大
· 溫漂較高，且工作溫度范圍較窄，只能在-10～70度之間工作
· 響應時間較慢
· 只能測直流分量
· 模塊體積較大，不利于模塊化、數(shù)字化發(fā)展方向發(fā)展
· 無自檢功能，維修、排除故障成本巨大
2. Magtron RCMU
在智能化，集約化，模塊化，小型化的行業(yè)升級大背景下，減小現(xiàn)在電力工程直流電源設備的體積，提高能量密度，實現(xiàn)降本，提效已經是一種趨勢。
Magtron為滿足這樣的技術發(fā)展要求和結構設計要求，推出了具有自檢功能，高精度，低功耗，超小尺寸(26mm*23mm*12mm)，PCB安裝，免穿線的智能AC/DC漏電流傳感器RCMU101SM系列產品。具體細節(jié)如下：
· 安全自檢(Self-check)功能，安規(guī)件級別
· 漏電流檢測范圍AC/DC 0mA~500mA
· 內置單芯片集成方案
· 超小體積，PCB安裝
· Type B的RCMU
· DC~700Hz頻率范圍
· 全溫區(qū)高線性度、高精度
· 單電源供電
· 輸出應用電路簡單
四、 智能自檢功能對一個安全監(jiān)測器件重要性
作為一個安全監(jiān)測器件，只有在保證安全監(jiān)測器件本身是功能正常的情況下，才能對整個系統(tǒng)提供安全監(jiān)測。所以自檢功能必不可少!
MAGTRON RCMU101SM系列產品自檢功能簡介：
在每次上電過程中，將Check腳置高電平3.3V<5v(在系統(tǒng)的mcu中預制此程序，自動執(zhí)行)，器件內部將自己模擬出一個50ma的漏電，此時vout值將從原來2.5v跳變成2.7v±0.05v，從而判斷rcmu器件正常，將check腳置低，器件進入正常漏電檢測模式。< p=""> <5v(在系統(tǒng)的mcu中預制此程序，自動執(zhí)行)，器件內部將自己模擬出一個50ma的漏電，此時vout值將從原來2.5v跳變成2.7v±0.05v，從而判斷rcmu器件正常，將check腳置低，器件進入正常漏電檢測模式。<>
五、集約化， 模塊化和小型化的RCMU
Magtron RCMU101SM系列漏電流傳感器，除了采用單SOC芯片方案實現(xiàn)了高度集成化，小型化(26mm*23mm*12mm)，還對器件的外觀和結構也做了別具匠心的設計,如圖(5)所示：
該產品使用全球首發(fā)的單SOC芯片設計，擁有獨特的數(shù)字化編程，高線性度及智能化校正，獨特的SELF-CHECK自檢測功能，更可檢測低至6MA交直流漏電等特點，完全符合電力工程直流電源設備的檢測要求。
六、總結
Magtron基于iFluxgate技術的SoC芯片方案所推出的RCMU101SM系列漏電流傳感器，使得電力工程直流電源設備減小體積，提高能量密度，實現(xiàn)降本，提效模塊化設計成為可能。
RCMU101SM系列漏電流傳感器的推出，會大幅度降低電力工程直流電源設備系統(tǒng)資源整合的成本。順應國家電網要求的，電力工程直流電源設備系統(tǒng)的智能化，集約化，模塊化、小型化的發(fā)展方向。
Magtron是All Programamble PGA Sensor、磁電傳感SoC的全球領先企業(yè)，致力于實現(xiàn)新一代更智能的、高功率密度和 定制 化的磁電傳感系統(tǒng)方案。在整個行業(yè)向工業(yè)物聯(lián)網和傳感智能化的大趨勢推動下，Magtron的創(chuàng)新技術Quadcore，RCMU，iShunt等創(chuàng)新技術使得磁電傳感，特別是電流傳感器應用既高度集成易用，同時實現(xiàn)高功率密度化，也首次實現(xiàn)傳感器高速軟件化。
本文就將支路漏電流檢測所使用的漏電流傳感器的方案進行探討，并提出：(1)智能自檢功能對一個安全監(jiān)測器件重要性。(2)集約化，模塊化、小型化將是電力工程直流電源設備未來的發(fā)展方向。
一、傳統(tǒng)的主要有電橋平衡法和低頻探測法的回顧
1.電橋平衡法實現(xiàn)的絕緣監(jiān)測裝置被廣泛使用，但它不能檢測直流系統(tǒng)正、負極絕緣同等下降時的情況;絕緣監(jiān)測裝置即使報警，也不能直接得到系統(tǒng)對地的絕緣電阻大小。
2.低頻探測法能檢測的接地電阻受直流系統(tǒng)對地分布電容的制約，而且低頻交流信號容易受外界的干擾，另外注入的低頻交流信號會增大直流系統(tǒng)的電壓紋波系數(shù)。
綜上所述，傳統(tǒng)的電橋平衡法和的低頻探測法均存在若干難以克服的缺陷。
二、饋線支路漏電流檢測方案
1. 饋線支路漏電流的產生
當出現(xiàn)正負絕緣都降低的時候，線路中將出現(xiàn)明顯的不成比例關系的漏電流。如下圖(1)所示。
圖(1)
隨著各個支路絕緣度的進一步降低，漏電流也將不成比例的變大。如果不能及時準確的檢測出漏電流的大小，并在預設的安全閾值點上給出報警信號，那將對整個電力系統(tǒng)帶來極大的安全隱患。
2. 饋線支路漏電流檢測的總方案
根據(jù)DL-T856-2004 《電力用直流電源監(jiān)控裝置規(guī)范》一文的附錄A.3.g款明確規(guī)定：“檢測饋線支路數(shù)應大于32路，采用傳感器，應減少支路電容影響，安裝方便”
圖(2)給出了支路絕緣檢測方案的大致結構圖
圖(2)
單片機通過多路開關將不同支路漏電流傳感器的輸出電壓采集進來，在絕緣主模塊需要的時候將采集的數(shù)據(jù)發(fā)給主模塊。
由此可見，漏電流傳感器是決定性的器件。
三、漏電流傳感器選擇的探討
1.目前饋線支路漏電流檢測主要使用直流漏電流傳感器的方案。如下圖(3)所示：
圖(3)
詳細查閱某主流應用型號的相關規(guī)格書和實際使用過程中，發(fā)現(xiàn)如下不足：
· 精度，線性度較差
· 功耗較大
· 溫漂較高，且工作溫度范圍較窄，只能在-10～70度之間工作
· 響應時間較慢
· 只能測直流分量
· 模塊體積較大，不利于模塊化、數(shù)字化發(fā)展方向發(fā)展
· 無自檢功能，維修、排除故障成本巨大
2. Magtron RCMU
在智能化，集約化，模塊化，小型化的行業(yè)升級大背景下，減小現(xiàn)在電力工程直流電源設備的體積，提高能量密度，實現(xiàn)降本，提效已經是一種趨勢。
Magtron為滿足這樣的技術發(fā)展要求和結構設計要求，推出了具有自檢功能，高精度，低功耗，超小尺寸(26mm*23mm*12mm)，PCB安裝，免穿線的智能AC/DC漏電流傳感器RCMU101SM系列產品。具體細節(jié)如下：
· 安全自檢(Self-check)功能，安規(guī)件級別
· 漏電流檢測范圍AC/DC 0mA~500mA
· 內置單芯片集成方案
· 超小體積，PCB安裝
· Type B的RCMU
· DC~700Hz頻率范圍
· 全溫區(qū)高線性度、高精度
· 單電源供電
· 輸出應用電路簡單
四、 智能自檢功能對一個安全監(jiān)測器件重要性
作為一個安全監(jiān)測器件，只有在保證安全監(jiān)測器件本身是功能正常的情況下，才能對整個系統(tǒng)提供安全監(jiān)測。所以自檢功能必不可少!
MAGTRON RCMU101SM系列產品自檢功能簡介：
圖(4)
在每次上電過程中，將Check腳置高電平3.3V<5v(在系統(tǒng)的mcu中預制此程序，自動執(zhí)行)，器件內部將自己模擬出一個50ma的漏電，此時vout值將從原來2.5v跳變成2.7v±0.05v，從而判斷rcmu器件正常，將check腳置低，器件進入正常漏電檢測模式。< p=""> <5v(在系統(tǒng)的mcu中預制此程序，自動執(zhí)行)，器件內部將自己模擬出一個50ma的漏電，此時vout值將從原來2.5v跳變成2.7v±0.05v，從而判斷rcmu器件正常，將check腳置低，器件進入正常漏電檢測模式。<>
五、集約化， 模塊化和小型化的RCMU
Magtron RCMU101SM系列漏電流傳感器，除了采用單SOC芯片方案實現(xiàn)了高度集成化，小型化(26mm*23mm*12mm)，還對器件的外觀和結構也做了別具匠心的設計,如圖(5)所示：
圖(5)RCMU101SM1 series SoC 方案外觀和結構圖
六、總結
Magtron基于iFluxgate技術的SoC芯片方案所推出的RCMU101SM系列漏電流傳感器，使得電力工程直流電源設備減小體積，提高能量密度，實現(xiàn)降本，提效模塊化設計成為可能。
RCMU101SM系列漏電流傳感器的推出，會大幅度降低電力工程直流電源設備系統(tǒng)資源整合的成本。順應國家電網要求的，電力工程直流電源設備系統(tǒng)的智能化，集約化，模塊化、小型化的發(fā)展方向。
Magtron是All Programamble PGA Sensor、磁電傳感SoC的全球領先企業(yè)，致力于實現(xiàn)新一代更智能的、高功率密度和 定制 化的磁電傳感系統(tǒng)方案。在整個行業(yè)向工業(yè)物聯(lián)網和傳感智能化的大趨勢推動下，Magtron的創(chuàng)新技術Quadcore，RCMU，iShunt等創(chuàng)新技術使得磁電傳感，特別是電流傳感器應用既高度集成易用，同時實現(xiàn)高功率密度化，也首次實現(xiàn)傳感器高速軟件化。
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