漏电流检测电路结构、检测方法、装置及光伏系统

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及一种漏电流检测电路结构、检测方法、装置及系统。

背景技术

现有漏电流检测通常包括两种方式，其中一种如图1所示，使用漏电流传感器加滤波整形电路进行检测，通过对传感器输出信号进行滤波整形处理后送到逻辑判断单元处理。这种方式受限于传感器本身，且滤波整形后输出可能失真，导致检测不准。另外一种为使用漏电流传感器加滤波进行检测的方式，如图2所示，PV-对地的交流分量并不是某些确定的频率，这种检测方式对于滤波装置有较高要求，不合适的滤波频率会影响滤波效果或者响应速度，成本较高，同样会导致检测不准。

发明内容

本发明实施例提供一种漏电流检测电路结构，旨在解决漏电流检测不准的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种漏电流检测电路结构，包括：

限流模块，与系统的主回路连接；

漏电流检测模块，与处理器和限流模块连接，用于检测系统的漏电流，并输出至处理器；

分量抵消模块，与漏电流检测模块连接，用于在漏电流存在交流分量时，将交流分量抵消；

主回路的负端还通过一开关与分量抵消模块的接地端连接。

可选地，分量抵消模块包括感应线圈；

感应线圈包括铁芯、第一线圈和第二线圈；

第一线圈和第二线圈绕制在铁芯上；

第一线圈的一端与漏电流检测模块的输出端连接，第一线圈的另一端与开关连接并接地；

第二线圈与漏电流检测模块连接，用于输出与交流分量大小相等、方向相反的感应电流至漏电流检测模块。

可选地，开关为可控开关，可控开关的控制端与处理器连接。

可选地，限流模块包括：

第一限流装置，与主回路的负端连接；以及

第二限流装置，与主回路的正端连接；

第一限流装置和第二限流装置的输出端同时连接至漏电流检测模块的输入端。

第二方面，本申请还提供一种漏电流检测方法，应用于如上述的漏电流检测电路结构中，方法包括：

获取电路中电信号的交流分量；

根据交流分量计算得到匝比信息；

根据匝比信息确定漏电流检测电路结构中分量抵消模块的原副边匝比，以使分量抵消模块将交流分量抵消。

可选地，电信号包括电压直流分量和电流直流分量。

第三方面，本申请还提供一种漏电流检测装置，包括：

分量获取单元，用于获取电路中电信号的交流分量；

匝比计算单元，用于根据交流分量计算得到匝比信息；

匝比确定单元，用于根据匝比信息确定漏电流检测电路结构中分量抵消模块的原副边匝比，以使分量抵消模块将交流分量抵消。

可选地，电信号包括电压直流分量和电流直流分量。

第四方面，本申请还提供一种光伏系统，光伏系统包括如上述的漏电流检测电路结构。

可选地，光伏系统还包括N个汇流装置，N大于等于1；

每一汇流装置与一光伏方阵连接；

汇流装置的正极输出和负极输出分别连接至主回路的正端和负端，并与逆变器连接。

本申请的有益效果在于，本申请通过限流模块连接系统的主回路后与漏电流检测模块连接，漏电流检测模块用于检测系统的漏电流并输出至处理器，分量抵消模块与漏电流检测模块连接，以在漏电流存在交流分量时，将交流分量抵消，能有效提高漏电流检测模块的检测精度。

附图说明

图1是现有技术提供的漏电流检测电路的示意图；

图2是现有技术提供的另一漏电流检测电路的示意图；

图3是本申请提供的漏电流检测电路结构一个实施例的电路结构示意图；

图4是本申请提供的漏电流检测方法一个实施例的流程示意图；

图5是本申请提供的漏电流检测装置一个实施例的模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。此外，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。

本申请通过限流模块连接系统的主回路后与漏电流检测模块连接，漏电流检测模块用于检测系统的漏电流并输出至处理器，分量抵消模块与漏电流检测模块连接，以在漏电流存在交流分量时，将交流分量抵消，能有效提高漏电流检测模块的检测精度。

实施例一

如图3所示，本实施例提供一种漏电流检测电路结构，包括：

限流模块，与系统的主回路连接；

漏电流检测模块，与处理器和限流模块连接，用于检测系统的漏电流，并输出至处理器；

分量抵消模块，与漏电流检测模块连接，用于在漏电流存在交流分量时，将交流分量抵消；

主回路的负端还通过一开关与分量抵消模块的接地端连接。

在实施时，如图3所示，开关、限流模块、漏电流检测模块和分量抵消模块分别为S1、100、200和300，其中，系统是指电力传输系统，主回路为电力传输系统的电路回路。示例性地，以系统为光伏系统为例，光伏系统由光伏方阵、汇流装置、逆变器等组成，主回路可以是汇流装置和逆变器之间的线路，在此不做限定。

可选地，主回路包括正端和负端，以上述的汇流装置为例，主回路的正端可以看成是汇流装置的正极输出，主回路的负端可以看成是汇流装置的负极输出。

可选地，当汇流装置有多个时，多个汇流装置之间并联，主回路的正端可以看成是多个汇流装置的正极连接后的输出节点，主回路的负端可以看成是多个汇流装置的负极连接后的输出节点。

主回路的正端和负端均通过限流模块、漏电流检测装置和分量抵消模块依次串联后接地，其中，分量抵消模块设置有用于接地的接地端，该接地端为保护地PGND，主回路的负端还通过开关与该接地端连接。

当开关闭合时，主回路的负端直接与保护地短接，使得主回路的正端、限流模块、漏电流检测模块、分量抵消模块和主回路的负端构成回路，此时可以检测到对地电流(系统的漏电流)。在传统方案中，当对地电流存在交流分量时，会导致漏电流检测模块检测不准确。本申请通过分量抵消模块将交流分量抵消，能有提高检测精度。

本申请通过限流模块连接系统的主回路后与漏电流检测模块连接，漏电流检测模块用于检测系统的漏电流并输出至处理器，分量抵消模块与漏电流检测模块连接，以在漏电流存在交流分量时，将交流分量抵消，能有效提高漏电流检测模块的检测精度。

在一些实施例中，分量抵消模块包括感应线圈；

感应线圈包括铁芯、第一线圈和第二线圈；

第一线圈和第二线圈绕制在铁芯上；

第一线圈的一端与漏电流检测模块的输出端连接，第一线圈的另一端与开关S1连接并接地；

第二线圈与漏电流检测模块连接，用于输出与所述交流分量大小相等、方向相反的感应电流至所述漏电流检测模块。

在实施时，感应线圈为L1，感应线圈可以采用共模电感或者其他能用于产生感应电流以抵消交流分量的元器件或者装置，不做限定。可选地，感应线圈的型号包括但不限于CLF503015-301K、CLT-6S、MLP1005M1R0D等，不做限定。

可选地，漏电流检测模块可以采用漏电流传感器T1，漏电流传感器是一种依据互感器电磁隔离、磁调制工作原理将被测交流微电流、直流隔离转换成线性比例的直流电流、直流电压等标准模拟信号或RS485数字信号的装置。在实施时，漏电流传感器可以采用LF系列的传感器，示例性地，漏电流传感器的型号包括但不限于LF-MI11-35B1-1.0、LF-MI11-35B3-1.0等，不做限定。

感应线圈的第一线圈和第二线圈分别为原边线圈和副边线圈，其中，第一线圈与漏电流检测模块的输出端连接，第一线圈的另一端与开关S1连接并接地，从而可以构成回路。

可选地，第二线圈与第一线圈的绕制方向可以相反也可以相同，其中，当第二线圈与第一线圈的绕制方向相反时，第二线圈与漏电流检测模块反接，从而在漏电流存在交流分量时，输出与交流分量大小相等、方向相反的感应电流至漏电流检测模块，以将漏电流中的交流分量抵消；而当第二线圈与第一线圈的绕制方向相同时，第二线圈与漏电流检测模块正接，从而可以在漏电流存在交流分量时，输出与交流分量大小相等、方向相反的感应电流至漏电流检测模块，以将漏电流中的交流分量抵消，提高漏电流检测模块的检测精度。

需要说明的是，第二线圈与漏电流检测模块的正接和反接是指接点相互调换，示例性地，以第二线圈的两端分别为第一端和第二端为例，当第二线圈与第一线圈的绕制方向相反时，第二线圈的第一端和第二端分别为输出端和输入端，第二线圈的第一端与漏电流检测模块的第一连接端连接，第二线圈的第二端与漏电流检测模块的第二连接端连接，此时第二线圈与漏电流检测模块之间可以看成是反接。当第二线圈与第一线圈的绕制方向相同时，第二线圈的第一端和第二端分别为输入端和输出端，第二线圈的第一端与漏电流检测模块的第二连接端连接，第二线圈的第二端与漏电流检测模块的第一连接端连接，此时第二线圈与漏电流检测模块之间可以看成是正接。能在漏电流存在交流分量时，输出与交流分量大小相等、方向相反的感应电流至漏电流检测模块，以将漏电流中的交流分量抵消即可，不做限定。

在一些可选实施例中，开关为可控开关，可控开关的控制端与处理器连接。

可选地，可控开关包括但不限于三极管、MOS管、继电器以及其他具有开关功能的元器件，在此不做限定。

在实施时，可控开关可以看成包括三个管脚，其中两个管脚分别为开关的两端，分别用于连接主回路的负端和接地，还有一个管脚为开关的控制端。开关的控制端与处理器连接，处理器输出信号以控制开关的通断，实现漏电流检测功能。

在一些可选实施例中，限流模块包括：

第一限流装置，与主回路的负端连接；以及

第二限流装置，与主回路的正端连接；

第一限流装置和第二限流装置的输出端同时连接至漏电流检测模块的输入端。

在实施时，第一限流装置和第二限流装置分别为R1和R2，第一限流装置的一端与主回路的负端和开关连接。在实施时，第一限流装置和第二限流装置可以采用限流电阻，在此不做限定。

当开关闭合时，第一限流装置被短路，使得主回路的负端直接与保护地短接，此时回路由主回路的正端、第二限流装置、漏电流检测模块、感应线圈和主回路的负端构成，此时可以检测到对地电流。当该对地电流存在交流分量时，会导致漏电流检测模块检测不准确，通过分量抵消模块将交流分量抵消，能有效提高漏电流检测精度。

本申请漏电流检测电路结构的实现原理如下：

对含有交流分量的回路，可定义主回路的正端BUS+为u(t)，表达式为：

则i(t)表达式为：

在公式①和②中，U为电压直流分量，I为电流直流分量，x为谐波次数，n为正整数。

对于感应线圈而言，由安培环路定则可得：

Hl＝Ni ③

在公式③中，H为磁场强度，l为磁路长度，N为匝数，i为电流。其磁链表达式为：

ψ＝Li ④

ψ＝Nφ ⑤

在公式④和⑤中，L为电感量，φ为磁通量。得到磁感应强度与磁场强度表达式如下：

B＝uH ⑥

φ＝NBS ⑦

在公式⑥和⑦中，u为磁导率，S为磁环截面积，B为磁感应强度，由公式③和⑥可得L1原边电流表达式为：

由公式⑩可知，L1原边只能感应到交流分量，并通过磁耦合将能量传递到副边。由原副边磁通量相同，有如下表达式：

在公式

对于漏电流检测模块，若要消除感应到的交流分量，需要将副边感应到的电流，大小相等，方向相反穿过感应线圈抵消交流分量。由表达式

由表达式

实施例二

在一些实施例中，如图4所示，本申请还提供一种漏电流检测方法，应用于如上述的漏电流检测电路结构中，方法包括：

S1100、获取电路中电信号的交流分量；

S1200、根据加流分量计算得到匝比信息；

S1300、根据匝比信息确定漏电流检测电路结构中分量抵消模块的原副边匝比，以使分量抵消模块将交流分量抵消。

本申请提供的漏电流检测方法的步骤由上述漏电流检测电路结构中的处理器执行实现，该处理器可以是电路结构中的实际处理器，也可以是云端的虚拟处理器，在此不做限定。

处理器获取电路中电信号，在实施时，该电信号即系统主回路的电信号，在一些实施例中，电信号包括电压直流分量和电流直流分量。

可选地，电路结构中设置有电压采集电路或者电流采集电路，用于采集主回路的电信号。示例性地，以主回路为汇流装置与逆变器之间的连接电路为例，汇流装置输出电压、电流至后端的逆变器，电压采集电路或者电流采集电路即可采集电压直流分量或者电流直流分量并输出给处理器。

可选地，漏电流检测电路结构如图3所示，当开关S1闭合时，主回路的负端(BUS1-、……、BUSn-)直接与保护地短接，使得主回路的正端(BUS1+、……、BUSn+)、限流模块、漏电流检测模块、分量抵消模块和主回路的负端构成回路，此时可以检测到系统的漏电流。

本申请先获取电路中的交流分量，然后处理器根据交流分量计算得到原副边的匝比信息，具体计算过程参照上述的漏电流检测电路结构的实现原理，在此不做赘述。

可选地，分量抵消模块采用感应线圈，感应线圈包括原边绕组和副边绕组，对于感应线圈，若要消除感应到的交流分量，需要将副边感应到的电流，大小相等方向相反穿过漏电流检测模块抵消交流分量。在电路投入使用之前，由处理器根据交流分量计算得到分量抵消模块的匝比信息，该匝比信息表示为原边绕组和副边绕组的匝数比。

在一些实施例中，处理器可以将该匝比信息展示给用户查看，例如漏电流检测电路结构设置有显示器，通过显示器或者与处理器通讯连接的智能设备向用户展示该匝比信息，以使用户可以根据该匝比信息选取合适的匝比以调整副边电流。进而使得电路在使用过程中检测漏电流存在交流分量时，可以抵消原边交流分量，达到提高传感器检测精度的效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的漏电流检测方法所涉及的结构和实现原理，可以参考前述实施例一中的对应结构和实现原理，在此不再赘述。

实施例三

在一些可选实施例中，如图5所示，本申请还提供一种漏电流检测装置，包括：

分量获取单元2100，用于获取电路中电信号的交流分量；

匝比计算单元2200，用于根据交流分量计算得到匝比信息；

匝比确定单元2300，用于根据匝比信息确定漏电流检测电路结构中分量抵消模块的原副边匝比，以使分量抵消模块将交流分量抵消。

可选地电信号包括电压直流分量和电流直流分量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的漏电流检测装置的结构和实现原理，可以参考前述实施例一至二中的对应结构和实现原理，在此不再赘述。

实施例四

在一些可选实施例中，本申请还提供一种光伏系统，光伏系统包括如上述的漏电流检测电路结构。

在实施时，本申请提供的光伏系统还包括N个汇流装置，N大于等于1，N个汇流装置依次排序分别为：汇流装置1、……、汇流装置n，n＝N。

可选地，每一汇流装置与一光伏方阵连接，N个光伏方阵与N个汇流装置一一对应.。光伏方阵由x个太阳能电池板组成，x大于等于1。示例性地，以汇流装置1对应的光伏方阵的x个太阳能电池板依次排序分别为：太阳能电池板PV11、……、太阳能电池板PV1x；汇流装置n对应的光伏方阵的x个太阳能电池板依次排序分别为：太阳能电池板PVn1、……、太阳能电池板PVnx。

汇流装置的正极输出和负极输出分别为主回路的正端和负端，并与逆变器连接。在实施时，每个汇流装置均包括正极输出和负极输出，例如汇流装置1的正极输出和负极输出分别为BUS1+和BUS1-，汇流装置n的正极输出和负极输出分别为BUSn+和BUSn-。所有汇流装置的正极输出连接至主回路的正端，所有汇流装置的负极输出均连接至主回路的负端，或者将所有汇流装置的正极输出和负极输出分别看成是主回路的正端和负端。

所有汇流装置的正极输出和负极输出连接至逆变器，如图3所示，逆变器为DC/AC，逆变器再与电网Grid连接，用于向电网Grid输送电能。

另一方面，各个汇流装置的正极输出和负极输出分别与漏电流检测电路结构中的第二限流装置(R2)和第一限流装置(R1)连接，第二限流装置的输出端和第一限流装置的输出端同时与漏电流检测模块的输入端连接，漏电流检测模块的输出端与感应线圈的原边绕组的一端连接，原边绕组的另一端连接保护地，副边绕组连接至漏电流检测模块，同时各个汇流装置的负极输出还与开关(S1)的一端连接，开关的另一端与保护地连接。

当开关闭合时，第一限流装置被短路，各个汇流装置的负极输出直接与保护地短接。此时由BUS+(各个汇流装置的正极输出)、第二限流装置、漏电流检测模块、感应线圈和BUS-(各个汇流装置的负极输出)构成回路，可以检测到对地电流(系统的漏电流)。当该对地电流存在交流分量时会导致漏电流传感器检测不准确，本申请通过加入感应线圈将交流分量抵消，能有效提高漏电流检测精度。

本申请的有益效果在于，本申请通过限流模块连接系统的主回路后与漏电流检测模块连接，漏电流检测模块用于检测系统的漏电流并输出至处理器，分量抵消模块与漏电流检测模块连接，以在漏电流存在交流分量时，将交流分量抵消，能有效提高漏电流检测模块的检测精度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的光伏系统的结构和实现原理，可以参考前述实施例一至三中的对应结构和实现原理，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。