CN211402532U - 一种剩余电流的测试装置 - Google Patents
一种剩余电流的测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211402532U CN211402532U CN201921761402.8U CN201921761402U CN211402532U CN 211402532 U CN211402532 U CN 211402532U CN 201921761402 U CN201921761402 U CN 201921761402U CN 211402532 U CN211402532 U CN 211402532U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- residual current
- current
- sampling
- metering chip
- sampling module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种剩余电流的测试装置，其中，本实用新型涉及的一种剩余电流的测试装置，包括：剩余电流采样电路、计量芯片；所述剩余电流采样电路包括穿心互感器、采样模块；所述穿心互感器与采样模块的一端连接，所述采样模块的另一端与计量芯片连接；所述穿心互感器将采集到的剩余电流数据通过采样模块进行信号采样得到剩余电流的模拟信号，并将所述剩余电流的模拟信号通过计量芯片计算得到剩余电流的电流值。本实用新型减小了PCB板的面积，电路布线也简单了，降低了低功耗，增强了抗干扰能力，提高了安全性，提高了测量的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电流测试技术领域，尤其涉及一种剩余电流的测试装置。
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。
现有测试漏电流(剩余电流)的技术方法是采用分立式的电流采样检测电路和单片机(FM33A036或FM33A048等)实现的，电路图如图1和图2所示。
采样一个半周波，只测正半周，采用一或两个二极管的方式。其半波有效值实现简要说明：
1、概述
该历程提供的半波有效值由半个周波内的隔点采样点平方和开方得到；其中半周波的判断，是由采样数据符号位改变为依据。平方及求和在中断内计算，开方在主程序内计算；
2、开方函数：
函数原型：uint32_t_isqrt64(long long num)；
描述：进行开方运算(获取半波有效值，对一个周波采样点平方和进行开方计算)；
输入参数：待开方数据；
输出参数：开方后的结果；
返回值：无。
3、计量采样中断处理函数：
函数原型：void EMU_HANDLER(void)
描述：实现数据隔点采样，采样点平方及求和运算(半周波内取32点用于半波有效值的计算)
输入参数：待开方数据；
输出参数：开方后的结果；
返回值：无。
4、主要变量说明：
Emu.RMS_Sum[i]：平方和临时存放变量
Emu.RMS_SumOut[i]：半波内隔点采样点平方和变量
Emu.RMS_Out[i]：半波有效值变量
注：该程序内数组取值1,2，对应IA,IB两路电流通路的半波有效值；
由剩余电流采样检测电路将剩余电流采样信号进行运放后，输出模拟信号AD_Ik和PHASE_Ik送入单片机，分别由单片机的第44脚和第24脚输入，进行模、数转换等数据处理工作，如图2所示。
漏电流(剩余电流)值检测实现过程方法如下图3所示：
校正顺序：电压系数/偏移校正—>电流系数/偏移校正(可选)—>剩余电流幅值系数/偏移校正—>剩余电流角度校正。
分钟、日最大剩余电流值是如何记录的，如下图4所示：
记录功能：记录带时标的每分钟剩余电流最大值；记录最近62天的日最大剩余电流值及发生时刻。
在一个周期内(T＝20ms)，对信号进行等间隔时间的AD转换64次，将转换后的数据进行处理，并按真有效值算法(平方和)计算可得到对应的运行参数值。此部分程序由定时器控制执行，执行周期为0.3125ms。由于采样的重要性最高，在执行期间不可嵌套其它中断，且此中断要有较高的中断优先级。
由定时器定时产生中断执行本程序，此时间越精准，得到的采样结果将越准确。为了提高精确度，特采用特定的主频8MHz，使得8000*0.3125＝2500，保证定时计数的完整性。
现有技术的缺陷：
现有测试漏电流(剩余电流)采用分立式的电流采样检测电路的技术方案存在如下缺陷：
1、分立式的电流采样检测电路的元器件繁多，从而使PCB板的面积要增加，电路布线复杂，抗干扰能力不强，测量的稳定性不是很理想。
2、测量准确度(精度)不高；
3、测量范围窄，只能测量50mA—1000mA以内；
4、元器件成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种剩余电流的测试装置，减小了PCB板的面积，电路布线也简单了，降低了低功耗，增强了抗干扰能力，提高了安全性，提高了测量的稳定性和可靠性。
为了实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种剩余电流的测试装置，包括：剩余电流采样电路、计量芯片；所述剩余电流采样电路包括穿心互感器、采样模块；所述穿心互感器与采样模块的一端连接，所述采样模块的另一端与计量芯片连接；所述穿心互感器将采集到的剩余电流数据通过采样模块进行信号采样得到剩余电流的模拟信号，并将所述剩余电流的模拟信号通过计量芯片计算得到剩余电流的电流值。
进一步的，所述计量芯片包括AD转换器，所述对采样到的剩余电流的模拟信号进行计算包括将采样到的模拟信号通过AD转换器转换为数字信号。
进一步的，所述计量芯片包括校正模块，用于将通过AD转换器转换得到的数字信号经校正模块校正得到剩余电流的电流值。
进一步的，所述校正模块中对数字信号进行校正包括对电压系数、电流系数、剩余电流幅值系数、剩余电流角度系数进行校正。
进一步的，所述计量芯片为SOC芯片，所述SOC芯片包括计量功能。
进一步的，所述采样模块包括二极管、数个电阻、数个电容。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、通过电流采样和计量芯片的检测电路明显减少了较多的元器件，即可以直接加简单的外围器件(电阻，电容等)就可以达到了漏电流检测的目的，从而减小了PCB板的面积，电路布线也简单了，降低了低功耗，增强了抗干扰能力，提高了安全性，提高了测量的稳定性和可靠性；
2、测量准确度(精度)高；
3、测量范围宽，检测范围可在5mA～2000mA；
4、简单的电流采样电路和带计量功能的SOC芯片的漏电流检测电路有效地降低了元器件成本，MCU采用M0处理器，以接近8位系统的成本即可获取32 位系统的性能，性价比高，提高了产品的市场竞争力。
附图说明
图1是背景技术提供的分立式电流采样的电流检测电路示意图；
图2是背景技术提供的电流检测信号输入单片机数据处理示意图；
图3是背景技术提供的剩余电流检测的实现方法示意图；
图4是背景技术提供的分钟、日最大剩余电流值记录方法示意图；
图5是实施例一提供的一种剩余电流的测试系统结构图；
图6是实施例一提供的剩余电流采样电路示意图；
图7是实施例一提供的电流采样信号输入计量芯片处理得到电流检测信号并由计量芯片进行数据处理示意图；
图8是实施例一提供的剩余电流检测的实现方法示意图；
图9是实施例一提供的分钟、日最大剩余电流值记录方法示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种剩余电流的测试装置。
需要说明的是，本实用新型是对结构进行的改进，并不是对方法进行的改进，其中本申请涉及的采集、转换等方法的实现均为现有技术，并不是本实用新型所要保护的内容。
实施例一
本实施例的一种剩余电流的测试装置，如图5所示，包括：剩余电流采样电路11、计量芯片12；所述剩余电流采样电路包括穿心互感器、采样模块；
所述穿心互感器与采样模块的一端连接，所述采样模块的另一端与计量芯片连接；所述穿心互感器将采集到的剩余电流数据通过采样模块进行信号采样得到剩余电流的模拟信号，并将所述剩余电流的模拟信号通过计量芯片计算得到剩余电流的电流值。
在本实施例中，为解决目前技术方案中测量准确度(精度)不高，测量范围窄问题。采用剩余电流采样电路和24位的计量芯片内部的检测电路来实现测试剩余电流的技术方法。电路图如图6和图7所示。
采样模块包括二极管、数个电阻、数个电容，本实施例中的电阻为3个，电容为2个。
由剩余电流采样电路采集的剩余电流数据，并进行信号采样得到剩余电流的模拟信号，将剩余电流采样的模拟信号IBP和IBN送入计量芯片中，分别由计量芯片的第8脚IBP和第9脚IBN输入至其内部进行计算得到剩余电流的电流值。
计量芯片包括AD转换器、校正模块，其中计量芯片为带计量功能SOC芯片。
分别由计量芯片的第8脚IBP和第9脚IBN输入至其内部进行计算得到剩余电流的电流值具体为由SOC芯片的第8脚和第9脚输入至其计量模块并通过 AD转换器将采样到的模拟信号转换为数字信号，并将通过AD转换器转换得到的数字信号经校正模块校正得到剩余电流的电流值。
在本实施例中，对数字信号进行校正包括对电压系数、电流系数、剩余电流幅值系数、剩余电流角度系数进行校正。
在本实施例中，采样一个半周波，对其半波有效值实现简要说明：
1、概述
本历程提供的半波有效值由半个周波内的隔点采样点平方和开方得到；其中半周波的判断，是由采样数据符号位改变为依据。平方及求和在中断内计算，开方在主程序内计算；
2、开方函数：
函数原型：uint32_t_isqrt64(long long num)
描述：进行开方运算(仅做两路电流的半波有效值计算，获取半波有效值，对一个周波采样点平方和进行开方计算)；
输入参数：待开方数据；
输出参数：开方后的结果；
返回值：无。
3、计量采样中断处理函数：
函数原型：void EMU_HANDLER(void)；
描述：实现数据隔点采样，采样点平方及求和运算；
EMU->SPCMD＝0xe5：开启EMU寄存器写使能；
EMU->IF＝0x400：清emu采样中断标志(半周波内取36点用于半波有效值的计算)；
Emu.RMS_CntFlag＝1：控制隔点采样；
if(spl_reg[1]：负半波数据处理；
if(spl_reg[2]：负半波数据处理；
if((Emu.Adc_Last[1]：IA采样数据符号改变，则结束上一半波数据采样，输出上一半波的采样点平方和，并开始下一半波采样点平方和计算；
当Emu.RMS_SumOut[1]＝Emu.RMS_Sum[1]时输出IA上一半波的采样点平方和；
当Emu.RMS_SumOut[2]＝Emu.RMS_Sum[2]时输出IB上一半波的采样点平方和；
当Emu.RMS_Flag＝1时置位半波有效值计算标记(即可进行开方运算标记)；
当adc[1]*adc[1]时IA采样点平方及求和；
当adc[2]*adc[2]时IB采样点平方及求和；
输入参数：待开方数据；
输出参数：开方后的结果；
返回值：无。
4、主要变量说明：
Emu.RMS_Sum[i]：平方和临时存放变量；
Emu.RMS_SumOut[i]：半波内隔点采样点平方和变量；
Emu.RMS_Out[i]：半波有效值变量；
注：本程序内数组取值1,2，对应IA,IB两路电流通路的半波有效值。
在本实施例中，剩余电流值检测实现过程方法如图8所示：
通过穿心互感器采集电流数据，经过信号采样，经由MCU内的AD转换器转换成数字信号，最后经校正系数运算后得出正确的剩余电流电流值。
在本实施例中MCU即SOC芯片。
校正顺序：电压系数/偏移校正—>电流系数/偏移校正(可选)—>剩余电流幅值系数/偏移校正—>剩余电流角度校正。
检测范围可在5mA～2000mA。
对总保的额定剩余电流的选择规定如下：
干燥地区：Ⅰ档(正常使用)为50mA；Ⅱ档(暂时使用)为200mA；
潮湿地区：Ⅰ档(正常使用)为100mA,Ⅱ档(暂时使用)为300mA。
在本实施例中，分钟、日最大剩余电流值是如何记录的，如图9所示：
记录功能：记录带时标的每分钟剩余电流最大值；记录最近62天的日最大剩余电流值及发生时刻。
在一个周期内(T＝20ms)，对信号进行AD转换、有效算法、由定时器定时产生中断等技术手段，精确得出每个周期内的剩余电流值。而每秒、每分钟、每天的剩余电流最大值则在周期内的剩余电流的基础上依次采用递进的方式得出，并将每分钟、每天的剩余电流最大值存储在寄存器内。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、通过电流采样和计量芯片的检测电路明显减少了较多的元器件，即可以直接加简单的外围器件(电阻，电容等)就可以达到了漏电流检测的目的，从而减小了PCB板的面积，电路布线也简单了，降低了低功耗，增强了抗干扰能力，提高了安全性，提高了测量的稳定性和可靠性；
2、测量准确度(精度)高；
3、测量范围宽，检测范围可在5mA～2000mA；
4、简单的电流采样电路和带计量功能的SOC芯片的漏电流检测电路有效地降低了元器件成本，MCU采用M0处理器，以接近8位系统的成本即可获取32 位系统的性能，性价比高，提高了产品的市场竞争力。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种剩余电流的测试装置，其特征在于，包括：剩余电流采样电路、计量芯片；所述剩余电流采样电路包括穿心互感器、采样模块；所述穿心互感器与采样模块的一端连接，所述采样模块的另一端与计量芯片连接；所述穿心互感器将采集到的剩余电流数据通过采样模块进行信号采样得到剩余电流的模拟信号，并将所述剩余电流的模拟信号通过计量芯片计算得到剩余电流的电流值。
2.根据权利要求1所述的一种剩余电流的测试装置，其特征在于，所述计量芯片包括AD转换器，剩余电流的模拟信号进行计算包括将采样到的模拟信号通过AD转换器转换为数字信号。
3.根据权利要求2所述的一种剩余电流的测试装置，其特征在于，所述计量芯片包括校正模块，用于将通过AD转换器转换得到的数字信号经校正模块校正得到剩余电流的电流值。
4.根据权利要求3所述的一种剩余电流的测试装置，其特征在于，所述校正模块中对数字信号进行校正包括对电压系数、电流系数、剩余电流幅值系数、剩余电流角度系数进行校正。
5.根据权利要求4所述的一种剩余电流的测试装置，其特征在于，所述计量芯片为SOC芯片，所述SOC芯片包括计量功能。
6.根据权利要求5所述的一种剩余电流的测试装置，其特征在于，所述采样模块包括二极管、数个电阻、数个电容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921761402.8U CN211402532U (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 一种剩余电流的测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921761402.8U CN211402532U (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 一种剩余电流的测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211402532U true CN211402532U (zh) | 2020-09-01 |
Family
ID=72212104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921761402.8U Active CN211402532U (zh) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | 一种剩余电流的测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211402532U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111090001A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-05-01 | 浙江恒业电子有限公司 | 一种剩余电流的测试系统及方法 |
| CN114019222A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-08 | 深圳市泛海三江电子股份有限公司 | 一种剩余电流高精度测量的半波检测方法及检测电路 |
-
2019
- 2019-10-21 CN CN201921761402.8U patent/CN211402532U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111090001A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-05-01 | 浙江恒业电子有限公司 | 一种剩余电流的测试系统及方法 |
| CN114019222A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-08 | 深圳市泛海三江电子股份有限公司 | 一种剩余电流高精度测量的半波检测方法及检测电路 |
| CN114019222B (zh) * | 2021-11-05 | 2024-05-14 | 深圳市高新投三江电子股份有限公司 | 一种剩余电流高精度测量的半波检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206321704U (zh) | 电能计量芯片和电能表 | |
| CN111090001A (zh) | 一种剩余电流的测试系统及方法 | |
| CN202008526U (zh) | 基于数字信号的电能质量测量装置准确度检定系统 | |
| CN109001577B (zh) | 一种电能计量现场数据分析方法及系统 | |
| CN211402532U (zh) | 一种剩余电流的测试装置 | |
| CN109633262A (zh) | 基于组合窗多谱线fft的三相谐波电能计量方法、装置 | |
| Wu et al. | Three-phase instrument transformer calibration with synchronized phasor measurements | |
| CN102749549A (zh) | 一种变电站交流电流电压二次回路智能检验系统 | |
| CN103529294A (zh) | 基于hht的光伏系统并网逆变器谐波检测系统及方法 | |
| CN102749505A (zh) | 一种电压比例测量方法和装置 | |
| CN211785733U (zh) | 一种三相多功能计量系统 | |
| CN104297565A (zh) | 基于fpga及磁平衡式霍尔传感器的电量数字化转换器 | |
| CN103487778B (zh) | 一种模拟量校正方法及基于该方法的单cpu低压保护装置 | |
| JPS61292067A (ja) | 電力量測定方法 | |
| CN210982602U (zh) | 一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表 | |
| CN104569675A (zh) | 一种电能计量芯片中的闪变检测电路及检测方法 | |
| WO2023124206A1 (zh) | 一种基于ir46标准的单相电能计量芯片和智能物联表 | |
| CN203981771U (zh) | 一种仪表 | |
| CN217085091U (zh) | 多模式功率因数测量装置 | |
| CN105301340B (zh) | 一种仪表 | |
| CN108982967A (zh) | 一种船舶电网参数实时监测系统及方法 | |
| CN104345218A (zh) | 三相电抗器电抗值测量系统及方法 | |
| CN111244956B (zh) | 一种可调谐波滤波装置、系统及谐波滤除方法 | |
| WO2008016274A1 (en) | Measuring instrument for an electric current leakage | |
| CN103616580B (zh) | 合并单元数据转换角差测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. 1818, Xingping 1st Road, Pinghu Economic Development Zone, Jiaxing City, Zhejiang Province, 314200 Patentee after: Zhejiang Hengye Electronics Co.,Ltd. Address before: No. 1818, Xingping 1st Road, Pinghu Economic Development Zone, Jiaxing City, Zhejiang Province, 314200 Patentee before: ZHEJIANG HENGYE ELECTRONIC Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |