本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)保護裝置，具體涉及一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護裝置。

背景技術(shù)：

漏電保護事關(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是高壓直流系統(tǒng)中必備的保護。

現(xiàn)有的漏電保護主要應(yīng)用于交流系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)短路故障時，由斷路器切斷短路支路，進行保護，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，由漏電保護開關(guān)進行保護。漏電保護開關(guān)的作用在于感受到很小的接地電流時，即可做出反應(yīng)，切斷接地支路，這一保護的主要作用是確保人身安全；當(dāng)人體接觸到交流火線時，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開關(guān)，用于檢測流到大地的電流，正常時電流在火線和領(lǐng)先之間流動，不會有電流進入大地，一旦發(fā)現(xiàn)有流到大地的微小電流，漏電保護開關(guān)就啟動保護，切斷漏電支路。

由于檢測接地電流的是一個交流電流互感器，只能檢測到交流電流。當(dāng)供電系統(tǒng)為高壓直流時，直流正端或負端經(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，造成漏電保護的失效。

申請?zhí)枮?01410059669.8公開了一種直流漏電流檢測與保護電路及檢測與保護方法，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)控制保護電路，直流漏電保護測試電路。本發(fā)明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、減法運算電路以及信號變換模塊。本發(fā)明雖然采用傳感器擴大了應(yīng)用范圍，但采用兩個傳感器的輸出然后計算差值的方法誤差較大。相比于漏電流，線路電路是個很大的值，用兩個大數(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結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中漏電保護在直流系統(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)接地故障保護裝置，能夠根據(jù)漏電電流的大小進行反時限保護，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的靈敏度和可靠性。

本發(fā)明提供一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護裝置，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)。

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

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

本發(fā)明所述的一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護裝置，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。

本發(fā)明采用霍爾效應(yīng)的直流電流傳感器，把正負電源線同時穿過傳感器，這樣傳感器檢測到的只是正負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)延時電路接入比較器正端，比較器的負端接保護閾值，當(dāng)漏電流值大于保護閾值時，比較器輸出為高，保護動作，并經(jīng)閉鎖電路鎖定保護，直到人工復(fù)位或斷電后重新上電。

本發(fā)明能夠根據(jù)漏電電流的大小進行反時限保護，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)接地故障保護裝置鎖閉電路的電路圖。

附圖標(biāo)記：U1、第一運算放大器；U2、第二運算放大器；U3、第三運算放大器；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。

具體實施方式

實施例1

如圖1～4所示，本發(fā)明提供一種直流供電系統(tǒng)中的直流側(cè)接地故障保護裝置，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)。

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

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

本實施例在使用過程中，漏電流傳感器的輸出接到一個采樣電阻上，把漏電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷褐?；放大電路是一個雙電源的運放電路，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，故采用雙電源運放，在正負兩個方向都可以進行放大；漏電信號放大后進入比較電路，比較電路是一個窗口比較器，采用雙電源供電，正向閾值為Vth，負向閾值為-Vth，當(dāng)漏電流不超過閾值時，比較器輸出為高；當(dāng)漏電流超過閾值時，比較器輸出為低；比較器的輸出進入閉鎖電路，正常時比較器輸出為高，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。

以上說明對本發(fā)明而言只是說明性的，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發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。