本實(shí)用新型涉及一種供電系統(tǒng)保護(hù)裝置，具體涉及一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

漏電保護(hù)事關(guān)人身安全，在高壓直流系統(tǒng)中，一旦發(fā)生接地故障，即使電流很微小，仍要盡快切斷電路，以免造成人身傷害事故。因此直流接地故障保護(hù)是高壓直流系統(tǒng)中必備的保護(hù)。

現(xiàn)有的漏電保護(hù)主要應(yīng)用于交流系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，由斷路器切斷短路支路，進(jìn)行保護(hù)，從而保證未發(fā)生故障的系統(tǒng)其它部分的供電不受影響；當(dāng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，由漏電保護(hù)開關(guān)進(jìn)行保護(hù)。漏電保護(hù)開關(guān)的作用在于感受到很小的接地電流時(shí)，即可做出反應(yīng)，切斷接地支路，這一保護(hù)的主要作用是確保人身安全；當(dāng)人體接觸到交流火線時(shí)，火線和大地經(jīng)過人體構(gòu)成回路，由于人體電阻較大，回路中電流較小，但是人體上流經(jīng)很小的電流就足以致命，因此需要配備漏電保護(hù)開關(guān)，用于檢測流到大地的電流，正常時(shí)電流在火線和領(lǐng)先之間流動，不會有電流進(jìn)入大地，一旦發(fā)現(xiàn)有流到大地的微小電流，漏電保護(hù)開關(guān)就啟動保護(hù)，切斷漏電支路。

由于檢測接地電流的是一個(gè)交流電流互感器，只能檢測到交流電流。當(dāng)供電系統(tǒng)為高壓直流時(shí)，直流正端或負(fù)端經(jīng)人體接地后產(chǎn)生的是直流電流，這樣交流電流互感器無法檢測出直流漏電電流，造成漏電保護(hù)的失效。

申請?zhí)枮?01410059669.8公開了一種直流漏電流檢測與保護(hù)電路及檢測與保護(hù)方法，采用用于檢測直流電源的輸出電流與輸入電流差的檢測電路，差值信號放大與比較電路，繼電器互鎖與晶閘管(可控硅)控制保護(hù)電路，直流漏電保護(hù)測試電路。本實(shí)用新型提供的方法只適合于小電流和低電壓的情況。對于高壓大電流的大功率電路并不適合。

申請?zhí)枮?01520896813.3公開了一種測量直流線路對地漏電流的裝置，該裝置包括電流疊加電路、第一直流漏電流互感器、第二直流漏電流互感器、減法運(yùn)算電路以及信號變換模塊。本實(shí)用新型雖然采用傳感器擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，但采用兩個(gè)傳感器的輸出然后計(jì)算差值的方法誤差較大。相比于漏電流，線路電路是個(gè)很大的值，用兩個(gè)大數(shù)的差值作為檢測結(jié)果，理論上其誤差就會非常大，這就會直接影響其保護(hù)結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中漏電保護(hù)在直流系統(tǒng)中靈敏度和可靠性不高的問題，提供一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置，能夠根據(jù)漏電電流的大小進(jìn)行反時(shí)限保護(hù)，從而充分保證人身安全，并可以避免誤動作，有效的提高了漏電保護(hù)的靈敏度和可靠性。

本實(shí)用新型提供一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置，包括直流接觸器、漏電流傳感器、采樣電阻、放大電路、比較電路和閉鎖電路，直流接觸器一端與直流電源輸出端相連，另一端通過漏電流傳感器與負(fù)載相連；漏電流傳感器的輸出端與采樣電阻相連，用于將漏電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐?；放大電路與漏電流傳感器的輸出端相連，用于將漏電流信號放大，并將放大后的漏電流信號傳送至比較電路；比較電路用于接收漏電流傳感器傳送的放大后的漏電流信號，并與設(shè)定的閾值比較，形成比較器輸出，并將比較器輸出傳送至鎖閉電路；鎖閉電路用于接收比較輸出，并通過比較輸出控制直流接觸器的開關(guān)。

本實(shí)用新型所述的一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置，作為優(yōu)選方式，放大電路由第一運(yùn)算放大器、第一電阻和第二電阻組成；第一運(yùn)算放大器的正向輸入端接地并與采樣電阻一端相連，第一運(yùn)算放大器的反向輸入端與采樣電阻另一端相連，第一運(yùn)算放大器的反向輸入端通過第一電阻接地，第一運(yùn)算放大器的反向輸入端通過第二電阻與第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，第一運(yùn)算放大器的輸出端與比較電路相連。

本實(shí)用新型所述的一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置，作為優(yōu)選方式，比較電路由第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器、第三電阻和參考電源組成；第二運(yùn)算放大器的正向輸入端與第一運(yùn)算放大器的輸出端和第三運(yùn)算放大器反向輸入端相連，第二運(yùn)算放大器的反向輸入端與參考電源正極相連，第二運(yùn)算放大器的輸出端與第三電阻相連，第二運(yùn)算放大器的輸出端與閉鎖電路相連，第三運(yùn)算放大器的正向輸入端與參考電源負(fù)極相連，第三運(yùn)算放大器的反向輸入端與第二運(yùn)算放大器的正向輸入端和第一運(yùn)算放大器的輸出端相連，第三運(yùn)算放大器的輸出端與閉鎖電路相連。

本實(shí)用新型所述的一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置，作為優(yōu)選方式，閉鎖電路由第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一三極管和第二三極管組成；第一MOS管G級與比較電路輸出端相連，第一MOS管D級與通過第四電阻與電源正極相連，第一MOS管D級通過第五電阻與第二MOS管G級相連，第一MOS管S級接地，第一MOS管S級與第三MOS管S相連，第一MOS管S級通過第六電阻與第二MOS管D級相連，第二MOS管S級與電源正極相連，第二MOS管的G級與第一三極管基級相連，第二MOS管的G級通過與第七電阻與電源正極相連，第三MOS管的D級與第一三極管基級相連，第一三級管的發(fā)射級接地，第一三級管的集電極通過第八電阻與第二三極管的基級相連，第二三極管的發(fā)射級與電源正極相連，第二三極管的集電極與直流接觸器相連。

本實(shí)用新型采用霍爾效應(yīng)的直流電流傳感器，把正負(fù)電源線同時(shí)穿過傳感器，這樣傳感器檢測到的只是正負(fù)兩線上的電流的差值，也就是直流漏電流。在使用過程中，把傳感器的輸出進(jìn)入放大濾波電路，通過低通濾波器濾除其交流成分，這樣剩余的就是直流漏電流，將其輸出經(jīng)延時(shí)電路接入比較器正端，比較器的負(fù)端接保護(hù)閾值，當(dāng)漏電流值大于保護(hù)閾值時(shí)，比較器輸出為高，保護(hù)動作，并經(jīng)閉鎖電路鎖定保護(hù)，直到人工復(fù)位或斷電后重新上電。

本實(shí)用新型能夠根據(jù)漏電電流的大小進(jìn)行反時(shí)限保護(hù)，從而充分保證人身安全，并可以避免誤動作，有效的提高了漏電保護(hù)的靈敏度和可靠性。

附圖說明

圖1為一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置示意圖。

圖2為一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置放大電路的電路圖。

圖3為一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置比較電路的電路圖。

圖4為一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置鎖閉電路的電路圖。

附圖標(biāo)記：U1、第一運(yùn)算放大器；U2、第二運(yùn)算放大器；U3、第三運(yùn)算放大器；Vth、參考電源；R1、第一電阻；R2、第二電阻；R3、第三電阻；R4、第四電阻；R5、第五電阻；R6、第六電阻；R7、第七電阻；R8、第八電阻；MOS1、第一MOS管；MOS2、第二MOS管；MOS3、第三MOS管；Q1、第一三極管；Q2、第二三極管。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1～4所示，本實(shí)用新型提供一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護(hù)裝置，包括直流接觸器、漏電流傳感器、采樣電阻、放大電路、比較電路和閉鎖電路，直流接觸器一端與直流電源輸出端相連，另一端通過漏電流傳感器與負(fù)載相連；漏電流傳感器的輸出端與采樣電阻相連，用于將漏電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐?；放大電路與漏電流傳感器的輸出端相連，用于將漏電流信號放大，并將放大后的漏電流信號傳送至比較電路；比較電路用于接收漏電流傳感器傳送的放大后的漏電流信號，并與設(shè)定的閾值比較，形成比較器輸出，并將比較器輸出傳送至鎖閉電路；鎖閉電路用于接收比較輸出，并通過比較輸出控制直流接觸器的開關(guān)。

放大電路由第一運(yùn)算放大器U1、第一電阻R1和第二電阻R2組成；第一運(yùn)算放大器U1的正向輸入端接地并與采樣電阻一端相連，第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端與采樣電阻另一端相連，第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端通過第一電阻R1接地，第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端通過第二電阻R2與第一運(yùn)算放大器U1的輸出端相連，第一運(yùn)算放大器U1的輸出端與比較電路相連。

比較電路由第二運(yùn)算放大器U2、第三運(yùn)算放大器U3、第三電阻R3和參考電源Vth組成；第二運(yùn)算放大器U2的正向輸入端與第一運(yùn)算放大器U1的輸出端和第三運(yùn)算放大器U3反向輸入端相連，第二運(yùn)算放大器U2的反向輸入端與參考電源Vth正極相連，第二運(yùn)算放大器U2的輸出端與第三電阻R3相連，第二運(yùn)算放大器U2的輸出端與閉鎖電路相連，第三運(yùn)算放大器U3的正向輸入端與參考電源Vth負(fù)極相連，第三運(yùn)算放大器U3的反向輸入端與第二運(yùn)算放大器U2的正向輸入端和第一運(yùn)算放大器U1的輸出端相連，第三運(yùn)算放大器U3的輸出端與閉鎖電路相連。

閉鎖電路由第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第一MOS管MOS1、第二MOS管MOS2、第三MOS管MOS3、第一三極管Q1和第二三極管Q2組成；第一MOS管MOS1的G級與比較電路輸出端相連，第一MOS管MOS1的D級與通過第四電阻R4電源正極相連，第一MOS管MOS1的D級通過第五電阻R5與第二MOS管MOS2的G級相連，第一MOS管MOS1的S級接地，第一MOS管MOS1的S級與第三MOS管MOS3的S相連，第一MOS管MOS的S級通過第六電阻R6與第二MOS管MOS2的D級相連，第二MOS管MOS2的S級與電源正極相連，第二MOS管MOS2的G級與第一三極管Q1的基級相連，第二MOS管MOS2的G級通過與第七電阻R7與電源正極相連，第三MOS管MOS3的D級與第一三極管Q1的基級相連，第一三級管Q1的發(fā)射級接地，第一三級管Q1的集電極通過第八電阻R8與第二三極管Q2的基級相連，第二三極管Q2的發(fā)射級與電源正極相連，第二三極管Q2的集電極與直流接觸器相連。

本實(shí)施例在使用過程中，漏電流傳感器的輸出接到一個(gè)采樣電阻上，把漏電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐?；放大電路是一個(gè)雙電源的運(yùn)放電路，能夠把漏電流信號放大，因漏電流的方向可能為正，也可能為負(fù)，故采用雙電源運(yùn)放，在正負(fù)兩個(gè)方向都可以進(jìn)行放大；漏電信號放大后進(jìn)入比較電路，比較電路是一個(gè)窗口比較器，采用雙電源供電，正向閾值為Vth，負(fù)向閾值為-Vth，當(dāng)漏電流不超過閾值時(shí)，比較器輸出為高；當(dāng)漏電流超過閾值時(shí)，比較器輸出為低；比較器的輸出進(jìn)入閉鎖電路，正常時(shí)比較器輸出為高，閉鎖電路的輸出三極管處于開通狀態(tài)，24V電源接到直流接觸器線圈，接觸器吸合；當(dāng)漏電流超過閾值，比較器反轉(zhuǎn)為低，閉鎖電路的輸出第一三極管Q1和第二三極管Q2關(guān)斷，接到直流接觸器線圈的24V被切斷，接觸器斷開，之后即使漏電流恢復(fù)正常，比較器重新翻轉(zhuǎn)為高，由于閉鎖電路的作用，24V電源仍然無法接到直流接觸器線圈，因此負(fù)載供電仍然無法恢復(fù)。只有完全關(guān)閉系統(tǒng)電源，再重新啟動后，方可恢復(fù)正常。

以上說明對本實(shí)用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出的任何修改、變化或等效形式都將落入實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。