剩余电流监测在各类用、配电系统是必不可少的一项安全措施,近些年来,随着开关器件的创新与发展,产生的剩余电流波形变得越来越复杂,并逐渐向高频化发展,给剩余电流检测技术带来了更大的挑战。传统的AC型剩余电流保护器只能对低频交流进行检测,而A型保护器能对低频交流及脉动直流进行检测,面对剩余电流高频化的趋势,两者已经不能满足电力系统保护要求,B型保护器应运而生。在非接触式微弱电流检测中,磁通门技术由于其高分辨率、高稳定性、检测频带宽等特点,逐渐成为一种主流方案。本文比较了众多电流检测方法及其原理,从中筛选出磁通门电流检测的技术方案,研究了磁通门电流检测原理,分析了电压激励、电流激励两种磁通门电流检测方法的的优点及缺点,结合设计需求,选取了电压激励型作为最终方案,建立了电压激励型磁通门电流传感器探头的模型,得到了剩余电流对传感器探头输出的影响。采用钴基非晶合金磁环VITROVAC 6025Z作为磁芯,设计了传感器探头结构,选取0到10V,频率为1.5kHz的方波作为激励。使用STM32F103RCT6作为控制器芯片,设计了为传感器探头提供激励信号、信号调理及检测硬件电路,编写了单片机软件程序对传感器进行了闭环控制,保证传感器工作的稳定性。设计了电流检测算法,使得与传统电流检测芯片相比,可以更精确地检测剩余电流中高频率成分。所设计剩余电流传感器工作情况较好,可以对6 mA以上的直流成分及1kHz以下,30 mA以上的任意波形有效值做出检测并报警,有自校验功能,可以修正自身误差,系统工作较为稳定,具有一定实用价值。
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