CN110794332A - 火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法，包括主芯片MCU、与主芯片通讯并可直接测量直流的计量芯片、直流检测电路，所述的直流检测电路包括跨接在采样两端的剩余电流互感器、连接在电源与剩余电流互感器之间的上拉电阻、两个相同阻值的第一电阻和第二电阻，与所述的第一电阻和第二电阻一端一起接地，另一端分别连接采样两端，所述的计量芯片提供采样AD值寄存器，能简化程序设计，并能实时精确有效检测出剩余电流互感器的断路或短路，安全性能得以大大的提升，安全系数高。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种剩余电流式火灾探测器对剩余电流互感器的断路或短路状态进行检测的方法。
背景技术
剩余电流，是指低压配电线路中各相(含中性线)电流矢量和不为零的电流。通俗讲当用电侧发生了事故,电流从带电体通过人体流到大地,使主电路进出线中的电流I相和I中的大小不相等,此时电流的瞬时矢量合成有效值称为剩余电流，俗称漏电。剩余电流传感器，测量被保护线路中的剩余电流值变化的传感器，一般为剩余电流互感器。剩余电流互感器短路：剩余电流互感器二次侧输出信号线短接。剩余电流互感器断路：剩余电流互感器二次侧输出信号线断开。由于漏操作等原因造成的剩余电流互感器短路或断路，使得剩余电流互感器的信号未能有效传送到采集端，采集端无法判断何种原因造成信号丢失。由于不能同时具备检测互感器断线和短路的状况，当剩余电流互感器存在断线或短路时，使得电气线路安全存在较大隐患。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种有效实时检测出剩余电流互感器短路或断路的火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法，包括主芯片MCU、与主芯片通讯并可直接测量直流的计量芯片、直流检测电路，所述的直流检测电路包括跨接在采样两端的剩余电流互感器、连接在电源与剩余电流互感器之间的上拉电阻、两个相同阻值的第一电阻和第二电阻，与所述的第一电阻和第二电阻一端一起接地，另一端分别连接采样两端，所述的计量芯片提供采样AD值寄存器，其检测方法包括以下步骤：
a）根据剩余电流互感器二次侧内阻配置寄存器内的断路标准参数、短路标准参数以及正常情况的采样值；
设剩余电流互感器二次侧内阻为R，在短路时，对应采样端采样值AD为0，
在断路时，对应采样端采样值为：R17/(R17+R11)*VDD，
在正常情况时，对应采样端的采样值为：
(R+R22)*R17/((R+R22)+R17)/((R+R22)*R17/((R+R22)+R17)+R11)*VDD* R/(R22+R)，
其中R17为第一电阻阻值，R11为上拉电阻阻值，R22为第二电阻阻值，VDD为电源电压值；
b）校准剩余电流互感器的直流值；
校准正常情况下的剩余电流互感器的直流值；输入标准直流值，并结合采样AD值寄存器计算得出标准剩余电流直流值转换系数；
按断路、短路情况下直流采样值的关系判断剩余电流互感器的断路、短路；调用标准剩余电流直流值转换系数并结合采样AD值寄存器计算出剩余电流直流值，若该剩余电流直流值为0，则判断剩余电流互感器短路，否则对比该剩余电流值是否满足断路关系，若满足，则判断剩余电流互感器断路，否则为其它情况。
作为一种改进：直流检测电路内的电阻精度优于1%以上，温度系数优于25ppm以上。
作为一种改进：所述的上拉电阻为4.7k，第一电阻和第二电阻为100欧姆，所述的计量芯片为带有三路19bits Sigma-Delta ADC的HT7017计量芯片。
本发明的火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法，能简化程序设计，并能实时精确有效检测出剩余电流互感器的断路或短路，安全性能得以大大的提升，安全系数高。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明直流检测电路的电路图。
图2为图1的直流检测电路在断路或断路状态下的电路关系图。
图3为图1的直流检测电路在正常情况下的电路关系图。
图4为剩余电流互感器的断路或短路判断流程图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，本发明火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法的一种实施例，包括主芯片MCU、与主芯片通讯并可直接测量直流的计量芯片、直流检测电路，所述的直流检测电路包括跨接在采样两端的剩余电流互感器、连接在电源与剩余电流互感器之间的上拉电阻、两个相同阻值的第一电阻和第二电阻，与所述的第一电阻和第二电阻一端一起接地，另一端分别连接采样两端，所述的计量芯片提供采样AD值寄存器，其具体电路连接方式如图1所示。本实施例直流检测电路内的电阻精度优于1%以上，温度系数优于25ppm以上。且所述的上拉电阻为4.7k，第一电阻和第二电阻为100欧姆，所述的计量芯片为带有三路19bits Sigma-Delta ADC的HT7017计量芯片。HT7017计量芯片通过UART串口与主芯片MCU通讯，与现有主芯片内置AD采样，须额外增加增加I/O口资源对比，本发明无需增加主芯片的I/O资源与开销，且精度和可靠性非常高。
本实施例的检测方法包括以下步骤：
a）根据剩余电流互感器二次侧内阻配置寄存器内的断路标准参数、短路标准参数以及正常情况的采样值。在短路、断路情况下相对于采样端口的等效电路如图2所示，在正常情况下相对于采样端口的等效电路如图3所示。
设剩余电流互感器二次侧内阻为R，在短路时，对应采样端采样值AD为0，
在断路时，对应采样端采样值为：R17/(R17+R11)*VDD，
在正常情况时，对应采样端的采样值为：
(R+R22)*R17/((R+R22)+R17)/((R+R22)*R17/((R+R22)+R17)+R11)*VDD* R/(R22+R)，
其中R17为第一电阻阻值，R11为上拉电阻阻值，R22为第二电阻阻值，VDD为电源电压值。
b）校准剩余电流互感器的直流值。其具体流程如图4所示。
校准正常情况下的剩余电流互感器的直流值；输入标准直流值，并结合采样AD值寄存器计算得出标准剩余电流直流值转换系数。
按断路、短路情况下直流采样值的关系判断剩余电流互感器的断路、短路；调用标准剩余电流直流值转换系数并结合采样AD值寄存器计算出剩余电流直流值，若该剩余电流直流值为0，则判断剩余电流互感器短路，否则对比该剩余电流值是否满足断路关系，若满足，则判断剩余电流互感器断路，否则为其它情况。
本发明的检测方案给简化程序设计提供了基础，相对于外扩AD采样的方案，本发明的成本更低。
虽然本发明已以具体实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，仍可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。
Claims (3)
1.一种火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法，包括主芯片MCU、与主芯片通讯并可直接测量直流的计量芯片、直流检测电路，其特征在于：所述的直流检测电路包括跨接在采样两端的剩余电流互感器、连接在电源与剩余电流互感器之间的上拉电阻、两个相同阻值的第一电阻和第二电阻，与所述的第一电阻和第二电阻一端一起接地，另一端分别连接采样两端，所述的计量芯片提供采样AD值寄存器，其检测方法包括以下步骤：
a）根据剩余电流互感器二次侧内阻配置寄存器内的断路标准参数、短路标准参数以及正常情况的采样值；
设剩余电流互感器二次侧内阻为R，在短路时，对应采样端采样值AD为0，
在断路时，对应采样端采样值为：R17/(R17+ R11)*VDD，
在正常情况时，对应采样端的采样值为：
(R+R22)*R17/((R+R22)+R17)/((R+R22)*R17/((R+R22)+R17)+R11)*VDD* R/(R22+R)，
其中R17为第一电阻阻值，R11为上拉电阻阻值，R22为第二电阻阻值，VDD为电源电压值；
b）校准剩余电流互感器的直流值；
校准正常情况下的剩余电流互感器的直流值；输入标准直流值，并结合采样AD值寄存器计算得出标准剩余电流直流值转换系数；
按断路、短路情况下直流采样值的关系判断剩余电流互感器的断路、短路；调用标准剩余电流直流值转换系数并结合采样AD值寄存器计算出剩余电流直流值，若该剩余电流直流值为0，则判断剩余电流互感器短路，否则对比该剩余电流值是否满足断路关系，若满足，则判断剩余电流互感器断路，否则为其它情况。
2.根据权利要求1所述的火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法，其特征在于：直流检测电路内的电阻精度优于1%以上，温度系数优于25ppm以上。
3.根据权利要求1或2所述的火灾检测探测器用剩余电流互感器检测系统及其检测方法，其特征在于：所述的上拉电阻为4.7k，第一电阻和第二电阻为100欧姆，所述的计量芯片为带有三路19bits Sigma-Delta ADC的HT7017计量芯片。
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