【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电流传感器，具体涉及一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器及方法。
技术介绍
1、随着可再生能源的迅速崛起和电力需求的不断增长，储能系统在现代电力网络中的重要性日益凸显。这些系统不仅有助于平衡供需，还能够提升整个电网的稳定性和可靠性。锂离子电池、铅酸电池和超级电容器等多样化储能技术已被广泛采用，用于电力调峰、负载调节、备用电源提供和电力质量控制等多个关键领域。在这些应用中，储能系统的安全性和可靠性是至关重要的。
2、由于储能系统通常在高压和大电流的环境下运作，其绝缘状况对系统的安全性起着决定性作用。一旦绝缘材料出现破损或老化，就可能引发漏电流，这不仅会导致能源浪费，还可能引发电击或火灾等严重的安全风险。因此，对储能系统的绝缘状况进行持续监测，尤其是对漏电流的检测，对于确保系统的安全运行至关重要。
3、在电力电缆的绝缘状态在线评估中，对弱直流电流的精确测量尤为关键。直流泄漏电流的实时检测是一种有效的绝缘监测手段，可以跟踪检测电缆的绝缘状况。由于这些泄漏电流非常微弱，通常在20微安以下，因此需要高精度的直流传感器来确保安全和准确测量。
4、直流电流测量装置分为接触式和非接触式两大类，其中非接触式测量因其电气隔离的特性而更加安全可靠。非接触式直流电流测量装置主要包括霍尔电流传感器、mr传感器和磁调制器（磁通门传感器）。虽然霍尔传感器能够测量恒定或变化的磁场，但其灵敏度较低，且易受温度漂移和精度问题的影响。相比之下，磁调制器以其高灵敏度、低噪声和稳定的工作性能，在非接触式直流电流测
5、现有技术的缺陷和不足：
6、灵敏度不足：传统漏电流传感器对微小漏电流的检测能力有限只能检测到毫安级别以上的漏电流，难以发现早期的绝缘劣化问题，导致预警效果不佳。
7、量程小：传统漏电流传感器量程不能既覆盖微安级别漏电流又覆盖几百毫安的漏电流。
8、抗干扰能力差：储能系统工作环境复杂，传统传感器容易受到电磁干扰、温度变化等因素的影响，导致测量结果不稳定或误差较大。
9、中国专利cn202311764356.8公开了一种基于磁调制技术的储能系统漏电电气安全检测装置，置，包括：储能电池；高压配电盒，其与储能电池电连接，高压配电盒内部设置有直流漏电检测组件，直流漏电检测组件包括磁调制式电流互感器和控制器，直流侧正负极电缆同时穿过磁调制式电流互感器中心孔，磁调制式电流互感器连接控制器，控制器用于发送激励信号至磁调制式电流互感器的线圈；变流器，其交流侧挂接于电网且其直流侧与高压配电盒电连接。但其量程没有明确说明。其利用采样电阻电压信号的平均值反映漏电流大小无法避免零点漂移的干扰，误差大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供了一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器及方法，以克服现有技术中的不足。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，包括：
4、单磁环单线圈感应器：基于磁调制原理，磁芯工作于深度磁饱和状态，用于感应漏电流信号；单线圈在方波自激振荡电路中作为激磁绕组，其两端电压为方波，从而使铁芯达到过饱和，产生对称的交变磁场，当漏电流不为0时，磁场的对称性被破坏，单线圈同时作为检测绕组，其输出电压信号中正负半波的占空比发生变化，导致其二次谐波幅值发生改变，测量其二次谐波幅值大小即可得到漏电流的大小；
5、方波自激振荡电路：利用线圈的电感效应，向线圈发送方波信号；
6、信号处理电路：包括两套处理电路均包括滤波器、比例放大器和锁相放大器，两个比例放大器的放大倍数不同，用于处理感应到的漏电流信号；
7、微处理器：用于对信号处理电路输出的信号进行分析和处理。
8、本专利技术进一步的改进在于，还包括：报警装置：用于当检测到漏电流超过预设阈值时，发出报警信号。
9、本专利技术进一步的改进在于，单磁环单线圈感应器的工作方法为：利用磁环bh曲线特性，产生的方波信号已经使得磁环进入饱和状态，从而采样电阻两端的电压信号有陡升和陡降区域，当储能系统总电力连接线上没有漏电流时，磁芯内不会产生漏电流引起的外部磁场，使得采样电阻两端的电压信号波形在激励周期内正负半周对称；而当储能系统总电力连接线上存在漏电流时，漏电流会在磁芯内部产生外部磁场；当外部磁场与内在磁场方向相同时，磁芯更容易达到磁饱和；当外部磁场与内在磁场方向相反时，磁芯更慢达到磁饱和，从而使得采样电阻两端的电压信号波形在激励周期内正负半周不对称，从而电压信号产生二次谐波，该二次谐波的幅值大小与检测的漏电流的大小成线性关系。
10、本专利技术进一步的改进在于，信号处理电路进行切换的工作方法为：最开始使用低放大倍数的比例放大器的第一信号处理电路来监测较大的漏电流，当检测值低于500微安，微处理器发出信号给切换电路，直接切换到使用高放大倍数的比例放大器的第二信号处理电路，若当检测值高于500微安，微处理器发出信号给切换电路，切换到第一信号处理电路；采样电阻上的电压信号经过滤波、放大、调零并放大后进入锁相放大器，抑制基波大小，放大二次谐波分量，经过adc采样后，数据在微处理器中处理，并进行快速傅里叶变换fft得到准确的二次谐波分量大小；微处理器根据线性关系给出对应的漏电流大小。
11、本专利技术进一步的改进在于，第一信号处理电路用于测量500微安到100毫安的漏电流。
12、本专利技术进一步的改进在于，第二信号处理电路用于测量10微安到500微安的漏电流。
13、一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器的使用方法，包括：
14、缠绕线圈到磁环上，并接入方波自激振荡电路，当采样电阻上电压达到比较器阈值，自动翻转从而产生一个交变且对称的交流信号；
15、将采样电阻上的电压信号输入信号处理电路，然后根据微处理器信号切换电路；
16、经过不同的比例放大器放大后的信号通过锁相放大器将二次谐波分量提取并放大，通过adc采样到微处理器中；
17、微处理器将采样到的信号进行快速傅里叶变换fft得到二次谐波分量，并根据得到的二次谐波分量大小计算漏电流大小。
18、本专利技术进一步的改进在于，信号处理电路设置有两套，均包括滤波器、比例放大器和锁相放大器。
19、本专利技术进一步的改进在于，两个比例放大器的放大倍数不同。
20、本专利技术进一步的改进在于，当检测到漏电流超过预设阈值时，通过报警装置发出报警信号。
21、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
22、1、本专利技术创造性的使用单磁芯单线圈配合两套信号处理电路的方法，成功将漏电流传感器的量程扩大到10微安到100毫安。因为本专利技术创造性的使用单磁芯单线圈配合两套信号处理电路的方法，进而解决了单信号处理电路放大倍速有限导致量程范围有限的问题，并成功将漏电流传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，还包括：报警装置：用于当检测到漏电流超过预设阈值时，发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，单磁环单线圈感应器的工作方法为：利用磁环BH曲线特性，产生的方波信号已经使得磁环进入饱和状态，从而采样电阻两端的电压信号有陡升和陡降区域，当储能系统总电力连接线上没有漏电流时，磁芯内不会产生漏电流引起的外部磁场，使得采样电阻两端的电压信号波形在激励周期内正负半周对称；而当储能系统总电力连接线上存在漏电流时，漏电流会在磁芯内部产生外部磁场；当外部磁场与内在磁场方向相同时，磁芯更容易达到磁饱和；当外部磁场与内在磁场方向相反时，磁芯更慢达到磁饱和，从而使得采样电阻两端的电压信号波形在激励周期内正负半周不对称，从而电压信号产生二次谐波，该二次谐波的幅值大小与检测的漏电流的大小成线性关系。
4.根据权利要求1所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器
5.根据权利要求4所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，第一信号处理电路用于测量500微安到100毫安的漏电流。
6.根据权利要求4所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，第二信号处理电路用于测量10微安到500微安的漏电流。
7.一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器的使用方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求1所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器的使用方法，其特征在于，信号处理电路设置有两套，均包括滤波器、比例放大器和锁相放大器。
9.根据权利要求8所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器的使用方法，其特征在于，两个比例放大器的放大倍数不同。
10.根据权利要求8所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器的使用方法，其特征在于，当检测到漏电流超过预设阈值时，通过报警装置发出报警信号。
...【技术特征摘要】
1.一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，还包括：报警装置：用于当检测到漏电流超过预设阈值时，发出报警信号。
3.根据权利要求1所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，单磁环单线圈感应器的工作方法为：利用磁环bh曲线特性，产生的方波信号已经使得磁环进入饱和状态，从而采样电阻两端的电压信号有陡升和陡降区域，当储能系统总电力连接线上没有漏电流时，磁芯内不会产生漏电流引起的外部磁场，使得采样电阻两端的电压信号波形在激励周期内正负半周对称；而当储能系统总电力连接线上存在漏电流时，漏电流会在磁芯内部产生外部磁场；当外部磁场与内在磁场方向相同时，磁芯更容易达到磁饱和；当外部磁场与内在磁场方向相反时，磁芯更慢达到磁饱和，从而使得采样电阻两端的电压信号波形在激励周期内正负半周不对称，从而电压信号产生二次谐波，该二次谐波的幅值大小与检测的漏电流的大小成线性关系。
4.根据权利要求1所述的一种单磁环双处理电路切换的大量程漏电流传感器，其特征在于，信号处理电路进行切换的工作方法为：最开始使用低放大倍数的比例放大器的第一信号处理电路来监测较大的漏电流，当检测值低于500微安，微处理器发出信号给切换电路，直接切换到使用高放大倍数的比例放...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋政湘，李万峰，王颂磊，李依晨，刘文超，杨騉，孟锦豪，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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