直流漏电流检测传感装置及直流漏电流检测系统的制作方法

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种直流漏电流检测传感装置及直流漏电流检测系统。

背景技术：

在直流系统中直流漏电流传感装置是不可或缺的一个重要元器件。对于设备的直流泄漏电流进行检测，广泛应用于直流输电、蓄电检测、直流屏、电源、大型医疗卫生设备、光伏、风力发电、通信基站等行业货设备中。对设备的漏电情况第一时间进行反馈后，后端的漏电保护等原件会在第一时间采取相关措施，避免事故发生，安全使用、生产作业。

在直流漏电流精密检测应用中，大多采用电阻桥方式直接采集方式或霍尔传感装置的方式检测直流漏电流。采用电阻桥方式直接采集方式或霍尔传感装置的方式可能导致对直流漏电流采集范围小的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统直流漏电流检测技术存在对直流漏电流采集范围小的问题，提供一种直流漏电流检测传感装置及直流漏电流检测系统。

一种直流漏电流检测传感装置，包括：

检测电路，用于检测直流漏电流信号，并将所述直流漏电流信号转换为差动电压信号；

运算放大电路，与所述检测电路电连接，用于对所述差动电压信号进行电压转换；以及

保护电路，与所述运算放大电路电连接，用于防止外接设备对所述电压转化后的差动电压信号的干扰。

在其中一个实施例中，所述检测电路包括：

电流电压转换器，与所述运算放大电路电连接。

在其中一个实施例中，所述电流电压转换器包括：

多个电阻器件，一个电阻器件与其他电阻器件串联。

在其中一个实施例中，所述检测电路还包括：

电压跟随器，电连接于所述电流电压转换器与所述运算放大电路之间。

在其中一个实施例中，所述运算放大电路输出的所述差动电压信号的电压范围为0v-3v。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括：

隔离保护器，与所述运算放大电路电连接。

在其中一个实施例中，所述隔离保护器包括：

电光转换器件，所述电光转换器件的一端与所述运算放大电路电连接；以及

光电转换器件，所述光电转换器件的一端与所述电光转换器件的另一端耦接。

在其中一个实施例中，所述保护电路还包括：

限幅保护器，与所述光电转换器件的另一端电连接。

在其中一个实施例中，还包括：

稳压电源，所述检测电路、所述运算放大电路以及所述保护电路均与所述稳压电源电连接。

一种直流漏电流检测传感装置，包括：

电流电压转换器；

电压跟随器，与所述电流电压转换器电连接；

运算放大电路，与所述电压跟随器电连接；

隔离保护器，与所述运算放大电路电连接；以及

限幅保护器，与所述隔离保护器电连接。

一种直流漏电流检测系统，包括上述实施例中任一项所述的直流漏电流检测传感装置。

本申请提供一种直流漏电流检测传感装置及直流漏电流检测系统。所述直流漏电流检测传感装置包括检测电路、运算放大电路和保护电路。当被检测设备产生漏电流时，所述检测电路能快速感应到所述漏电流信号。所述检测电路可以将所述漏电流信号转换为差动电压信号。所述差动电压信号经所述运算放大电路的高线性运算放大后，转换为可以被外接的采集设备采集的电压信号。为了避免信号干扰，所述直流漏电流检测传感装置配置了保护电路。所述检测电路可以检测到超低漏电流。所述直流漏电流检测传感装置具备测试范围宽的优点，所述直流漏电流检测传感装置可直接应用到智能设备的直流漏电流精密检测领域。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种直流漏电流检测传感装置结构图；

图2为本申请一个实施例提供的一种直流漏电流检测传感装置结构图；

图3为本申请一个实施例提供的一种直流漏电流检测传感装置结构图。

主要元件附图标号说明

直流漏电流检测传感装置100

检测电路10

电流电压转换器11

电阻器件111

电压跟随器12

运算放大电路20

保护电路30

隔离保护器31

电光转换器件311

光电转换器件312

限幅保护器32

稳压电源40

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一个实施例提供一种直流漏电流检测传感装置100。所述直流漏电流检测传感装置100包括检测电路10、运算放大电路20和保护电路30。

所述检测电路10用于检测直流漏电流信号，并将所述直流漏电流信号转换为差动电压信号。所述运算放大电路20与所述检测电路10电连接。所述运算放大电路20用于对所述差动电压信号进行电压转换。所述保护电路30与所述运算放大电路20电连接。所述保护电路30用于防止外接设备对所述电压转化后的差动电压信号的干扰。当被检测设备产生漏电流时，所述检测电路10、所述运算放大电路20以及所述保护电路30均与稳压电源40电连接，所述稳压电源用于向所述检测电路10、所述运算放大电路20以及所述保护电路30供电。所述检测电路10能快速感应到所述漏电流信号。并所述检测电路10将所述漏电流信号转换为差动电压信号。所述差动电压信号经所述运算放大电路20做减法运算后，将所述差动电压信号运算放大至可以被外接采集设备采集的电压范围。所述被运算放大后的差动电压信号经隔离、缓冲保护后，可以被所述外接采集设备采集。

可以理解，所述检测电路10的具体结构不做具体限定。只要当被检测设备产生漏电流时，所述检测电路10可以检测到所述漏电流。并且所述检测电路10可以将微小的漏电流转换为差动电压信号即可。所述检测电路10的具体结构，可以根据实际需求进行选择。在一个可选的实施例中，所述检测电路10可由信号转换器和一个缓冲器组成。

可以理解，所述运算放大电路20的具体结构不做具体限定。只要所述差动电压信号经放大后得到的放大电压信号与所述漏电流具有高线性即可。所述运算放大电路20的具体结构，可以根据实际需求进行选择。在一个可选的实施例中，所述运算放大电路20可由晶体管组成。在一个可选的实施例中，所述运算放大电路20可由真空管组成。在一个可选的实施例中，所述运算放大电路20可由分立式元件组成。在一个可选的实施例中，所述运算放大电路20还可有集成电路元器件组成。

可以理解，所述保护电路30的具体结构不做具体限定。只要所述保护电路30可将所述放大后的电压信号与外接采集设备隔离开，以免外接采集设备对所述放大后的电压信号产生干扰，影响检测精度即可。并且所述放大后的电压信号经所述保护电路30后可以被外接采集设备采集，进而解调出所述漏电流信号。在一个可选的实施例中，所述保护电路30可以由光电隔离电路和限幅电路组成。在一个可选的实施例中，所述保护电路30还可以由继电器隔离电路和限幅电路组成。在一个可选的实施例中，所述保护电路30还可以由变压器隔离电路和限幅电路组成。在一个可选的实施例中，所述保护电路30还可以由隔离放大器和限幅电路组成。在一个可选的实施例中，所述限幅电路可以为限幅二极管或其它可以实现限幅作用的电路。

本实施例中，所述直流漏电流检测传感装置100包括检测电路10、运算放大电路20和保护电路30。当被检测设备产生漏电流时，所述检测电路10能快速感应到所述漏电流信号。并所述检测电路10将所述漏电流信号转换为差动电压信号。所述差动电压信号经所述运算放大电路20的高线性运算放大后，转换为可以被外接的采集设备采集的电压信号。为了避免信号干扰，所述直流漏电流检测传感装置配置了保护电路30。所述检测电路10可以检测到超低漏电流。所述直流漏电流检测传感装置100具备测试范围宽的优点，所述直流漏电流检测传感装置100可直接应用到智能设备的直流漏电流精密检测领域。

请参见图2，在一个实施例中，所述检测电路10包括电流电压转换器11。

所述电流电压转换器11与所述运算放大电路20电连接。可以理解，所述电流电压转换器11的具体结构不做具体限定。只要所述电流电压转换器11可以实现检测超低漏电流的检测，并将所述超低漏电流转换为差动电压信号即可。所述差动电压信号与所述超低漏电流具有线性关系。在一个可选实施例中，所述电流电压转换器11可以为高精密电阻。

可以理解，所述电流电压转换器11的具体数量不做具体限定。只要能保证超低漏电流可以被所述电流电压转换器11检测到并转换为差动电压信号即可。在一个可选实施例中，所述电流电压转换器11可以为一个。在一个可选实施例中，所述电流电压转换器11也可以为多个。

可以理解，在一个可选的实施例中，多个电阻器件111中的一个电阻器件111与其他电阻器件111串联后形成所述电流电压转换器11。当检测被测装置的直流漏电流时，所述电流电压转换器11的一端与所述被测装置的输入端电连接，所述电流电压转换器11的另一端与所述被测装置的输出端电连接，以构成一个漏电流回路。所述漏电流经所述多个电阻器件111被转换为差动电压信号。所述多个电阻器件111可以为高精密电阻。所述高精密电阻的阻值误差低，热稳定性能高。所述高精密电阻可以为实现漏电流的高精度检测提供有利的条件。

本实施例中，所述电流电压转换器11与所述被测装置的输入端、输出端串联连接。利用所述电流电压转换器11的高精度转换特性，从而提高了所述差动电压信号与所述漏电流的线性度。

在一个实施例中，所述检测电路10还包括电压跟随器12。

所述电压跟随器12电连接于所述电流电压转换器11与所述运算放大电路20之间。

可以理解，所述电压跟随器12的具体结构不做具体限定。只要所述差动电压信号可以不被所述运算放大电路20中的负载干扰检测精度即可。所述电压跟随器12的具体结构，可以根据实际需求进行选择。在一个可选的实施例中，所述电压跟随器12可以为高共模电压差动跟随器。所述高共模电压差动跟随器可以并联在一个所述高精密电阻的两端。用于输出一个与所述高精密电阻两端的电压相等的差动电压信号。低至1ma的漏电流经所述检测电路10检测后可以转换为0v-5v的差动电压信号。所述差动电压信号经所述运算放大电路20运算放大后的电压范围为0v-3v。

本实施例中，经所述运算放大电路20运算放大后的差动电压信号与所述漏电流具有高线性。所述高共模电压差动跟随器具有高阻抗的特性。所述高共模电压差动跟随器一方面可以对所述差动电压信号进行缓冲整形。所述高共模电压差动跟随器另一方面可以隔离掉所述运算放大电路20中的信号对所述漏电流检测精度的影响。

请一并参见图3，在一个实施例中，所述保护电路30包括隔离保护器31。

所述隔离保护器31与所述运算放大电路20电连接。可以理解，所述隔离保护器31的具体结构不做具体限定。只要所述隔离保护器31可将所述放大后的电压信号与外接采集设备隔离开，以免外接采集设备对所述放大后的电压信号产生干扰，影响检测精度即可。在一个可选的实施例中，所述隔离保护器31可以为光电隔离电路。在一个可选的实施例中，所述隔离保护器31还可以为继电器隔离电路。在一个可选的实施例中，所述隔离保护器31还可以为变压器隔离电路。在一个可选的实施例中，所述隔离保护器31还可以由隔离放大器和限幅电路组成。在一个可选的实施例中，所述隔离保护器31为光电隔离电路。所述光电隔离电路包括电光转换器件311和光电转换器件312。所述电光转换器件311的一端与所述运算放大电路20电连接。所述光电转换器件312的一端与所述电光转换器件311的另一端耦接。

可以理解，所述光电转换器件312的具体结构不做具体限定。在一个可选实施例中，所述光电转换器件312可以为晶体管。在一个可选实施例中，所述光电转换器件312还可以为晶闸管。所述电光转换器件311作为发光元件。所述光电转换元件312作为受光元件。将所述发光元件和所述受光元件组合在一起，实现电-光-电的转换。利用“光”这一环节完成隔离功能，使输入的差动电压信号与经所述隔离保护器31输出后的差动电压信号是完全隔离的。

本实施例中，通过所述隔离保护器31将经所述运算放大电路20放大后的所述差动电压信号与经所述隔离保护器31输出后的差动电压信号完全隔离。所述隔离保护器31有效避免了外接采集设备对所述放大后的电压信号产生干扰，进而影响检测精度的情况发生。

在其中一个实施例中，所述保护电路30还包括限幅保护器32。所述限幅保护器32与所述光电转换器件312的另一端电连接。可以理解，所述限幅保护器32的具体结构不做具体限定。只要所述放大后的电压信号经所述限幅保护器32后可以被外接采集设备采集，进而解调出所述漏电流信号即可。所述限幅保护器32的具体结构，可以根据实际需求进行选择。在一个可选的实施例中，所述限幅保护器32可以为限幅二极管。由于二极管具有开关特性，经所述隔离保护器31后的差动电压信号高于或者低于所述二极管的阈值电压时，所述二极管截止。此时高于所述阈值电压或低于所述阈值电压的差动信号将不能被输出。所述限幅保护器32可以有效防止当所述差动电压信号过高损坏所述采集设备的某些器件。

本申请一个实施例提供一种直流漏电流检测传感装置100。所述直流漏电流检测传感装置100包括电流电压转换器11、电压跟随器12、运算放大电路20、隔离保护器31和限幅保护器32。

所述电压跟随器12与所述电流电压转换器11电连接。所述运算放大电路20与所述电压跟随器12电连接。所述隔离保护器31与所述运算放大电路20电连接。所述限幅保护器32与所述隔离保护器31电连接。

所述电流电压转换器11、所述电压跟随器12、所述运算放大电路20、所述隔离保护器31和所述限幅保护器32的具体结构和实施方式与上述实施例中的所述电流电压转换器11、所述电压跟随器12、所述运算放大电路20、所述隔离保护器31和所述限幅保护器32的具体结构和实施方式相似。此处不再赘述。

本实施例中，通过所述电流电压转换器11和所述运算放大电路20的配合使用实现了宽范围的漏电流采集。所述电压跟随器12和所述隔离保护器31实现输入信号、输出信号的隔离，提高了检测精度。所述限幅保护电路32设置在所述直流漏电流检测传感装置100的输出端与外接采集设备之间。所述限幅保护电路32用于有效防止当所述差动电压信号过高损坏所述采集设备的某些器件。

本申请一个实施例提供一种直流漏电流检测系统。包括上述实施例中任一项所述的直流漏电流检测传感装置100。所述直流漏电流检测传感装置100的结构和实施方式与上述任一项实施例所述的直流漏电流检测传感装置100的结构和实施方式相似。此处不再赘述。所述直流漏电流检测传感装置100输出的差动电压信号被所述直流漏电流检测系统中的采集设备采集，经模数转换转换为所述漏电流的数字信号。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。