CN213181743U - 一种用于断路器的电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种用于断路器的电流检测装置，该装置包括：基板，在基板上设置一通孔，与断路器的接线口连接的被测通电导体贯穿通孔；磁性探头设置在基板上，由N个以通孔为中心对称分布的磁阻元件构成，磁阻元件的敏感方向平行于被测通电导体在磁阻元件位置处产生的磁场磁力线的切线方向，磁性探头中的各磁阻元件检测在其位置处的磁场信号；信号处理电路对磁性探头的磁场信号进行处理并确定流经断路器的被测通电导体的电流信号；供电电路给磁性探头和信号处理电路供电。本实用新型实施例中，电流检测装置高度集成，结构体积小；能够实现在直流和/或交流配电测试等配电场合下对断路器后端负荷的实时工况的监测。

Description

一种用于断路器的电流检测装置

技术领域

本实用新型实施例涉及电流检测技术，尤其涉及一种用于断路器的电流检测装置。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。通常在配电柜中一个电能计量表下配置多路断路器，每路断路器单独控制一处负荷电路的切断与接通。通过电能计量表只能得知总电路的用电情况，而无法检测到每路断路器后端负载的实时情况，故需要在断路器上进线端或出线端加装电流检测装置来获取相关电路负载信息。

目前，用于断路器的电流检测装置主要为互感器和分流器。采用互感器接入被测电路中测量电流，互感器是铁心绕线圈的结构形式，体积较大，且无法检测电流信号中的直流成分，因此在面对直流配电测试的场景时受限极大。采用分流器接入被测电路中测量电流，适用于直流配电测试，但无法做到被测电流回路与测量回路的隔离，两者之间造成干扰，实用性较差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种用于断路器的电流检测装置，以实现不同配电测试场景下的电流测试。

本实用新型实施例提供了一种用于断路器的电流检测装置，包括：

基板，在所述基板上设置一通孔，与所述断路器的接线口连接的被测通电导体贯穿所述通孔；

磁性探头，所述磁性探头设置在所述基板上，所述磁性探头由N个以所述通孔为中心对称分布的磁阻元件构成，N为正整数，其中，每个所述磁阻元件的敏感方向平行于所述被测通电导体在所述磁阻元件位置处产生的磁场磁力线的切线方向，所述磁性探头中的各磁阻元件检测在其位置处的磁场信号；

信号处理电路，所述信号处理电路对所述磁性探头的磁场信号进行处理并确定流经所述断路器的被测通电导体的电流信号；

供电电路，所述供电电路给所述磁性探头和所述信号处理电路供电。

进一步的，所述基板包括上基板和下基板，所述上基板和所述下基板的一端通过连接构件组装形成开合结构，所述上基板和所述下基板的分界面贯穿所述通孔。

进一步的，所述通孔为圆形通孔或者方形通孔。

进一步的，所述磁阻元件为线性磁阻传感器单元。

进一步的，所述线性磁阻传感器单元为霍尔效应传感器单元、各向异性传感器单元、巨磁阻传感器单元和隧道磁阻传感器单元中任意一种。

进一步的，流经所述被测通电导体的电流为交流、直流或者交直流叠加电流。

进一步的，所述信号处理电路包括信号调理电路、微控制信号采集与处理电路和通讯模块电路，所述信号调理电路、所述微控制信号采集与处理电路和所述通讯模块电路依次电连接。

进一步的，所述信号调理电路包括信号放大单元、零点偏移补偿单元、灵敏度校准单元和温度补偿单元。

进一步的，所述供电电路包括：实时采样所述被测通电导体电流的互感器以及将所述互感器输出信号进行电压转换的电压转换电路；或者，

所述供电电路包括：与市电的相线和零线并联的电压转换电路。

本实用新型实施例中，用于断路器的电流检测装置以高度集成的结构形式直接加装在断路器上，其结构体积小。该电流检测装置利用磁性探头中磁阻元件检测被测通电导体在其所处位置的磁场信号，再由信号处理电路对磁性探头的磁场信号进行分析并确定流经被测通电导体的电流信号，进而得到与被测通电导体电连接的断路器的电流信息，磁阻元件几乎不存在损耗和发热情况，在大电流测试中实用性优异。该电流检测装置通过隔离测量方式可以准确安全得获得流经断路器的电流信息，避免了被测通电导体和断路器之间的干扰，实现在直流和/或交流配电测试等配电场合下监测断路器后端负荷的实时工况，满足了现代智能化发展的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本实用新型的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本实用新型的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本实用新型的权利要求范围之内。

图1是本实用新型实施例提供的一种用于断路器的电流检测装置的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种用于断路器的电流检测装置的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种用于断路器的电流检测装置的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的断路器与电流检测装置的连接示意图；

图5是本实用新型实施例提供的电流检测装置的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本实用新型实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本实用新型的技术方案，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1所示，为本实用新型实施例提供的一种用于断路器的电流检测装置的示意图。本实施例提供的用于断路器的电流检测装置包括：基板110，在基板110上设置一通孔02，与断路器的接线口连接的被测通电导体01贯穿通孔02；磁性探头，磁性探头设置在基板110上，磁性探头由N个以通孔02为中心对称分布的磁阻元件构成，N为正整数，其中，每个磁阻元件的敏感方向平行于被测通电导体01在磁阻元件位置处产生的磁场磁力线的切线方向，磁性探头中的各磁阻元件检测在其位置处的磁场信号；信号处理电路130，信号处理电路130对磁性探头的磁场信号进行处理并确定流经断路器的被测通电导体01的电流信号；供电电路140，供电电路140给磁性探头和信号处理电路130供电。

本实施例中，基板110上具有一通孔02，该通孔02贯穿基板110的两侧表面，被测通电导体01穿过该通孔02后再与断路器的接线口电连接，该接线口可选为断路器的进线口或出线口。基板110上还设置有磁性探头，磁性探头包括N个磁阻元件，该N个磁阻元件以通孔02为中心对称分布在通孔02的外围区域。如图1所示可选N为8，即磁性探头包括8个磁阻元件，该8个磁阻元件可依次标记为121～128，可选每四个磁阻元件构成一组，该两组磁阻元件对称分布在通孔02的外围区域。在其他实施例中还可选N为其他正整数，在本实用新型中不对N的数值进行具体限定；例如N为7，磁性探头包括7个磁阻元件，该7个磁阻元件以通孔的纵截面为对称面，对称分布在通孔的外围区域，显然，其中一个磁阻元件会与通孔的纵截面产生交叠。其中磁阻元件可选为磁阻传感器。

以磁阻元件121为例，磁性探头中磁阻元件121的敏感方向平行于被测通电导体01在磁阻元件121位置处产生的磁场磁力线的切线方向。电流流经被测通电导体01时，被测通电导体01产生的磁场的磁力线环绕被测通电导体01，被测通电导体01在磁阻元件121位置处产生的磁场的磁力线与磁阻元件121之间存在接触点，该接触点的切线方向平行于磁阻元件121的敏感方向，则磁阻元件121可以检测到被测通电导体01在其位置处的磁场信号大小。

同理，磁性探头中任意一个磁阻元件的敏感方向均平行于被测通电导体01在该磁阻元件位置处产生的磁场磁力线的切线方向，该磁阻元件可以检测到被测通电导体在其位置处的磁场信号；例如，被测通电导体01在磁阻元件122位置处产生的磁场的磁力线的切线方向平行于磁阻元件122的敏感方向，则磁阻元件122可以检测到被测通电导体01在其位置处的磁场信号大小。

可选磁阻元件为线性磁阻传感器单元。可选线性磁阻传感器单元为霍尔效应传感器单元、各向异性传感器单元、巨磁阻传感器单元和隧道磁阻传感器单元中任意一种。可选流经被测通电导体01的电流为交流、直流或者交直流叠加电流。

本实施例中，电流检测装置还包括信号处理电路130和供电电路140。供电电路140给磁性探头中每个磁阻元件和信号处理电路130供电；信号处理电路130对磁性探头的磁场信号进行处理并确定流经断路器的被测通电导体01的电流信号。磁阻元件检测到被测通电导体01在其位置处的磁场信号后传输至信号处理电路130，信号处理电路130对磁性探头中每个磁阻元件的磁场信号进行处理后，可以确定流经断路器的被测通电导体01的电流信号。

需要说明的是，本实用新型实施例对磁性探头中磁阻元件的数量不做具体数量的限定，相关从业人员可根据产品所需合理设置磁性探头中磁阻元件的数量。可选N大于或等6，磁阻元件数量越多越好，磁阻元件数量的增加可以减小被测通电导体偏离通孔孔内中心位置而带来的测试误差，或者，磁阻元件数量的增加可以减小被测通电导体与基板表面角度非垂直而带来的测试误差。

可选通孔为圆形通孔或者方形通孔。如图1所示可选通孔02为圆形通孔，可用于检测圆形横截面的被测通电导体的电流信号。可以理解，通孔形状不限于此，在其他实施例中，还可选通孔为方形通孔，如长方形或正方形。

如图2所示可选通孔02为长方形通孔，该长方形通孔可用于检测方形横截面的被测通电导体的电流信号。可选基板110的一表面上放置有围绕通孔02布置的磁阻元件121至128构成的磁性探头，还放置有供电电路140和信号处理电路130，断路器进线口或出线口连接的方形截面被测通电导体01穿过基板110上的方形孔02，磁阻元件121至128沿方形孔02中心对称分布。磁阻元件的敏感方向平行于被测通电导体产生的磁场与该磁阻元件之间接触点的切线方向，可用于检测被测通电导体在该磁阻元件位置处产生的磁场信号。

本实用新型实施例中，用于断路器的电流检测装置以高度集成的结构形式直接加装在断路器上，其结构体积小。该电流检测装置利用磁性探头中磁阻元件检测被测通电导体在其所处位置的磁场信号，再由信号处理电路对磁性探头的磁场信号进行分析并确定流经被测通电导体的电流信号，进而得到与被测通电导体电连接的断路器的电流信息，磁阻元件几乎不存在损耗和发热情况，在大电流测试中实用性优异。该电流检测装置通过隔离测量方式可以准确安全得获得流经断路器的电流信息，避免了被测通电导体和断路器之间的干扰，实现在直流和/或交流配电测试等配电场合下监测断路器后端负荷的实时工况，满足了现代智能化发展的需求。

示例性的，在上述技术方案的基础上，可选基板包括上基板和下基板，上基板和下基板的一端通过连接构件组装形成开合结构，上基板和下基板的分界面贯穿通孔。

如图3所示，基板110在通孔02处被分界面A1-A2一分为二，基板110被分界面A1-A2分为上下两部分，分别为上基板111和下基板112，该分界面A1-A2平行于通孔02的纵截面。在上基板111的表面上放置有磁阻元件121、122、127和128，在下基板112的表面上放置有磁阻元件123、124、125和126。上基板111上的磁阻元件和下基板112的磁阻元件在基板110的一端开口处通过软线上下电连接以构成磁性探头，供电电路140接入磁性探头，磁性探头接入信号处理电路130。

本实施例中上基板111和下基板112的一端通过连接构件组装，则基板110形成可开合结构，适用于各种被测通电导线01不便拆卸的场合。上基板111和下基板112上下闭合后，被测通电导线01穿过基板110上下部分闭合后的通孔02，N个磁阻元件沿闭合后的通孔02的中心对称分布，每个磁阻元件的敏感方向平行于被测通电导体01产生的磁场与磁阻元件接触点的切线方向，磁阻元件以此检测被测通电导体01在其位置处产生的磁场信号，并将该磁场信号传输至信号处理电路130。信号处理电路130根据磁性探头的磁场信号确定被测通电导体01的电流信号。

参考图4所示，为本实用新型实施例提供的一种断路器与电流检测装置的示意图。如图4所示电流检测装置10通过外壳20安装固定在微型断路器30的进线端上，被测通电导线01从电流检测装置10的中间孔即通孔02穿过，再与微型断路器30的进线端电连接。可选电流检测装置10为上述任意实施例所述的用于断路器的电流检测装置。流经被测通电导线01的电流信号即为流经微型断路器30的电流信号。该电流检测装置10通过检测流经被测通电导线01的电流信号，以此实现对流经微型断路器30的电流信号的检测，从而可以获取微型断路器30的后端负载电路的用电信息。

需要说明的是，可选断路器为微型断路器，但本实用新型中断路器不仅限于微型断路器。此外，本实用新型实施例中对用于断路器的电流检测装置在断路器上的安装结构形式不做具体的限定，不仅限于图4所示，相关从业人员可根据实际需求设置电流检测装置在断路器上的外形结构和安装形式。

可选如图5所示可选信号处理电路130包括信号调理电路131、微控制信号采集与处理电路132和通讯模块电路133，信号调理电路131、微控制信号采集与处理电路132和通讯模块电路133依次电连接。可选信号调理电路131包括信号放大单元、零点偏移补偿单元、灵敏度校准单元和温度补偿单元。可选供电电路140包括：实时采样被测通电导体电流的互感器以及将互感器输出信号进行电压转换的电压转换电路；或者，供电电路140包括：与市电的相线和零线并联的电压转换电路。可选微控制信号采集与处理电路132包含MCU。

本实施例中，供电电路140分别与磁性探头120和信号处理电路130电连接，用于给磁性探头120供电和给信号处理电路130供电。可选供电电路140包括：实时采样被测通电导体电流的互感器以及将互感器输出信号进行电压转换的电压转换电路；则被测通电导体传输的电流可作为供电电路140的电源来源，供电电路140采样流经被测通电导体的电流，将该电流信号转换后分别给磁性探头120和信号处理电路130供电。或者，可选供电电路140包括：与市电的相线和零线并联的电压转换电路；则市电供电可作为供电电路140的电源来源，供电电路140对市电进行转换后，分别给磁性探头120和信号处理电路130供电。

可以理解，供电电路140将其电源信号转换为两路供电电压信号，其中一路供电电压信号用于给磁性探头120提供所需的电压信号，另一路供电电压信号用于给信号处理电路130提供所需的电压信号。

本实施例中，磁性探头120依次与信号调理电路131、微控制信号采集与处理电路132和通讯模块电路133电连接，以上各电路均由供电电路140供电。可选信号调理电路131包括信号放大单元、零点偏移补偿单元、灵敏度校准单元和温度补偿单元。磁性探头120检测到的磁场信号传输至信号调理电路131，信号调理电路131将该磁场信号转换为电信号，并进行信号放大处理、零点偏移补偿处理、灵敏度校准处理和温度补偿处理，将处理后的电信号传输至微控制信号采集与处理电路132。微控制信号采集与处理电路132对接收的电信号进行处理后通过通讯模块电路133输出至远端监控中心。由此电流检测装置检测得到的断路器的电流信号输出至远端监控中心，远端监控中心实现对断路器后端负荷用电情况的计量与监测。

需要说明的是，以上仅示例性地介绍了信号处理电路的部分结构，本领域技术人员可自行设计所需信号处理电路，本实用新型实施例对此不作限定。

本实用新型实施例中，用于断路器的电流检测装置以高度集成的结构形式，通过测量与断路器电连接的被测通电导通，实现隔离测量流经断路器的电流信号，从而能够在各种配电场合下监测断路器后端负荷的实时工况，迎合未来断路器向智能化发展方向的趋势。

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、相互结合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 (9)

1.一种用于断路器的电流检测装置，其特征在于，包括：

基板，在所述基板上设置一通孔，与所述断路器的接线口连接的被测通电导体贯穿所述通孔；

磁性探头，所述磁性探头设置在所述基板上，所述磁性探头由N个以所述通孔为中心对称分布的磁阻元件构成，N为正整数，其中，每个所述磁阻元件的敏感方向平行于所述被测通电导体在所述磁阻元件位置处产生的磁场磁力线的切线方向，所述磁性探头中的各磁阻元件检测在其位置处的磁场信号；

信号处理电路，所述信号处理电路对所述磁性探头的磁场信号进行处理并确定流经所述断路器的被测通电导体的电流信号；

供电电路，所述供电电路给所述磁性探头和所述信号处理电路供电。

2.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述基板包括上基板和下基板，所述上基板和所述下基板的一端通过连接构件组装形成开合结构，所述上基板和所述下基板的分界面贯穿所述通孔。

3.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述通孔为圆形通孔或者方形通孔。

4.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述磁阻元件为线性磁阻传感器单元。

5.根据权利要求4所述的电流检测装置，其特征在于，所述线性磁阻传感器单元为霍尔效应传感器单元、各向异性传感器单元、巨磁阻传感器单元和隧道磁阻传感器单元中任意一种。

6.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，流经所述被测通电导体的电流为交流、直流或者交直流叠加电流。

7.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述信号处理电路包括信号调理电路、微控制信号采集与处理电路和通讯模块电路，所述信号调理电路、所述微控制信号采集与处理电路和所述通讯模块电路依次电连接。

8.根据权利要求7所述的电流检测装置，其特征在于，所述信号调理电路包括信号放大单元、零点偏移补偿单元、灵敏度校准单元和温度补偿单元。

9.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述供电电路包括：实时采样所述被测通电导体电流的互感器以及将所述互感器输出信号进行电压转换的电压转换电路；或者，

所述供电电路包括：与市电的相线和零线并联的电压转换电路。

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