◆直流電源設備剩余電流的產生及危害

◆直流漏電檢測方案的選擇和比較

◆Magtron ASIC 方案結構

◆模塊化整體解決方案

◆安全器件自檢功能闡述及意義

一：直流電源設備剩余電流的產生及危害：

電力工程直流電源設備，作為主要電氣設備的保安電源及控制信號電源，是一個十分龐大的多分支供電網絡。

在一般情況下，一點接地并不影響直流系統的運行，但如果不能迅速找到接地故障點并予以修復，又發生另一點接地故障，就可能引起重大故障的發生。

另外電流泄漏也可能導致電擊造成的傷害或死亡，特別是如果泄漏的電流通過人體的軀干。 大約30mA的電流潛在，足以引起心臟驟停或嚴重傷害。

早在2004年中國電力科學研究院就正式發布的DL-T856-2004 《電力用直流電源監控裝置規范》一文的附錄A.3.g款明確規定：“檢測饋線支路數應大于32路，采用傳感器，應減少支路電容影響，安裝方便”。

本文就結合Magtron ASIC 方案,和傳統針對支路漏電流檢測，所使用的漏電流傳感器的方案進行對比性探討。并提出：

（1）智能化、模塊化、安全化將是直流電源設備的發展方向和要求。

（2）ASIC方案檢測模塊，對設備整體成本和安全等級大幅優化

1. 饋線支路漏電流的產生

當出現正負絕緣都降低的時候，線路中將出現明顯的不成比例關系的漏電流。如下圖（1）所示。

隨著各個支路絕緣度的進一步降低，漏電流也將不成比例的變大。如果不能及時準確的檢測出漏電流的大小，并在預設的安全閾值點上給出報警信號，那將對整個電力系統帶來極大的安全隱患。

2. 饋線支路漏電流檢測的總方案

根據DL-T856-2004 《電力用直流電源監控裝置規范》一文的附錄A.3.g款明確規定：“檢測饋線支路數應大于32路，采用傳感器，應減少支路電容影響，安裝方便”

圖（2）給出了支路絕緣檢測方案的大致結構圖

單片機通過多路開關將不同支路漏電流傳感器的輸出電壓采集進來，在絕緣主模塊需要的時候將采集的數據發給主模塊。

由此可見，漏電流傳感器是決定性的器件。

二、漏電流傳感器選擇的探討

1. 傳統檢測直流系統絕緣的方法主要有：電橋平衡法和低頻探測法兩種。但是兩者均存在若干難以克服的缺陷。

而目前饋線支路漏電流檢測，主要使用直流漏電流傳感器的方案。如下圖（3），所示：

可以看到目前的直流漏電流傳感器：單體安裝，數量眾多，無器件自檢功能，在安裝、維護、故障檢測等都有較大的缺憾。

2. MAGTRON 漏電流傳感器

在智能化，集約化，模塊化，安全化的行業升級大背景下，提高設備安全等級，降本提效已經是行業的大趨勢。

MAGTRON為滿足這樣的技術發展要求和結構設計要求，推出了具有自檢功能，高精度，低功耗的智能AC/DC漏電流傳感器RCMU系列產品。特性如下：

l 安全自檢(Self-check)功能，安規件級別

l 漏電流檢測范圍AC/DC 0mA~500mA

l 內置單芯片集成方案

l Type B的RCMU

l DC~700Hz頻率范圍

l 全溫區高線性度、高精度

l 單電源供電

l 輸出應用電路簡單

下面具體分析下MAGTRON RCMU的核心技術ASIC

3.ASIC技術

采用ASIC技術的漏電流檢測模塊，擁有獨特的數字化編程，高線性度及智能化校正，獨特的SELF-CHECK自檢測功能，更可檢測低至6MA交直流漏電等特點，符合甚至超過直流電源設備的現有各種檢測要求。

三、直流漏電檢測模塊化方案探討

鑒于直流配電屏、直流饋線屏等直流電源，目前需要檢測的饋線支路，往往多達32路甚至更多，使用傳感器眾多，對單一器件的安裝、管理、售后維護等十分繁復，且成本巨大，因此漏電檢測模塊化十分必要。

通過以上對MAGTRONASIC 技術的分析，在共用單SOC芯片的基礎上構建模塊，或4路，或8路，或16路根據實際需要。

此模塊可以如下圖所示搭建：

通過SOC芯片對各支線檢測反饋的信號進行處理，并通過A/D轉換接入單片機。

單片機將不同支路漏電流傳感器的輸出電壓采集進來，在絕緣主模塊需要的時候將采集的數據發給主模塊。

本模塊安裝方便，進出線路清晰，可對模塊內的各支路傳感器統一校正，方便管理。

IC的工作壽命高達百年，且該技術在諸如光伏新能源行業早已得到驗證，技術十分成熟，基于該技術所設計的模塊，性能穩定，故障率幾乎可以忽略不計，卻使用壽命長。

如此最大限度的規避了傳統漏電流傳感器容易損壞，且支路眾多難以尋找故障原因，維護繁復，費用較高等難題。

和傳統漏電流傳感器相比較，該模塊還有一個實用性很強的特點，就是Magtron基于ASIC技術的SoC芯片，自帶的SELF-CHECK功能，使得模塊內各支路可以自檢。下文將分析自檢功能對安全檢測器件的重要性。

四、 智能自檢功能原理及重要性

目前使用的傳統漏電流傳感器，并無自檢功能且損壞率較高，這樣如果某支路產生故障，維修人員無法判定是設備故障還是電流傳感器自身故障。

由于是穿線式安裝，電流傳感器難以更換，且更換以后也未必能準確判定故障源，因此目前采取的方式，大多使用高精度儀器挨個檢查各支路器件，從而導致維護成本高昂且效率低下。

而Magtron的ASIC技術，自帶SELF-CHECK功能，如下圖所示：

在每次上電過程中，將Check腳置高電平3.3V<Check<5V（在系統的MCU中預制此程序，自動執行），器件內部將自己模擬出一個50mA的漏電，此時Vout值將從原來2.5V跳變成2.7V±0.05V，從而判斷器件正常，將Check腳置低，器件進入正常漏電檢測模式。

該功能在設備故障時，可簡便快速的準確判斷出，漏電流模塊是否正常，大大簡化不必要的測試操作，從而降低維護成本。

從安全性來說，作為一個安全監測器件，只有在保證安全監測器件本身是功能正常的情況下，才能對整個系統提供安全監測。

在安規標準中，早已明確規定，漏電流傳感器需要有自檢功能，這也是設備升級的方向和需要！

五、小結

Magtron ASIC技術的問世，使得電力工程直流電源設備中，漏電檢測實現模塊化成為可能。

此模塊將極大的提高效率，從產品、安裝、售后維護等各方面，大幅度降低直流電源設備系統資源整合的成本，從單一的直流漏電檢測上升到B型漏電檢測，大大加強直流電源設備的安全等級。

從而順應國家電網要求的，電力工程直流電源設備系統的智能化，集約化，模塊化、安全化的發展方向。

作者：余尚國 （浙江巨磁智能技術有限公司）

Magtron是All Programamble PGA Sensor、磁電傳感SoC的全球領先企業，致力于實現新一代更智能的、高功率密度和定制化的磁電傳感系統方案。在整個行業向工業物聯網和傳感智能化的大趨勢推動下，Magtron的創新技術Quadcore，RCMU，iShunt等創新技術使得磁電傳感，特別是電流傳感器應用既高度集成易用，同時實現高功率密度化，也首次實現傳感器高速軟件化。