CN100435443C

CN100435443C - 智能型漏电保护器

Info

Publication number: CN100435443C
Application number: CNB2004100553699A
Authority: CN
Inventors: 张玉良; 王杰华; 文坚; 盛洁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: CN1744400A

Abstract

一种智能自适应漏电保护器，属于低压三类电器，是由电流传感器、放大器、单片机、分断器线圈、分断器触头、辅助电源组成。其特征为，首先，在分断器触头接通线路时，由单片机瞬间检测线路中漏电流并存储该漏电流值，然后，实时检测线路中漏电流并存储该电流值，最后，由实时检测的漏电流值减去瞬时检测的漏电流值，如果差值大于30mA时，则断开线路，如果差值小于30mA时，则定期用实时检测的漏电流值替换瞬时检测的漏电流值。本发明能够区分线路自然漏电流和人身触电漏电流，只有在人身触电漏电流情况下，才能切断线路功能，并且工作电压范围宽，保护区域不留“死角”，可同其它保护功能联合使用等特点。

Description

智能型漏电保护器

技术领域：

本发明属于低压三类电器，主要涉及到220V单相线路的相线(或中性线)与地之间的自然漏电流和人身触电漏电流的一种漏电保护器。

背景技术：

根据中华人民共和国国家标准《剩余电流动作保护器的一般要求》(GB16917-1997)5.2.2规定0.03A的额定剩余动作电流，实际上是指人身触电漏电流，旨在保护人身安全。目前，所有公开公知文献公告的0.03A漏电保护器和正在市场上使用0.03A的漏电保护器，均无法准确测试到人身触电漏电流，只能测试到线路中的漏电流，也就是相线(或中性线)与地之间的自然漏电流和人身触电漏电流，无法区分线路自然漏电流与人身触电漏电流。由此带来的技术问题是，线路老化，空气湿度增大，线路敷设过长等均使线路中的自然漏电流增大，可能使漏电保护器误动而切断线路；或线路自然漏电流再加上干扰信号，超出规定的30mA电流值时，可能使漏电保护器误动而切断线路。线路老化与年限有关，空气湿度与地区有关，线路敷设长度与面积有关，如果从根本上不能区分线路自然漏电流与人身触电漏电流。频繁误动将影响人们的正常用电。现在，我国南方一些城市就拒绝设计安装防止人身触电30mA的漏电保护器。另外，目前所有30mA漏电保护器的辅助电源均在低电压AC100V-AC50V之间不能提供足够的能量或漏电流检测值不准，导致人身触电则拒动不切断线路，使保护区域存有“死角”。

发明内容：

为了克服以上不足，本发明提供的智能型漏电保护器能够区分线路自然漏电流与人身触电漏电流，只有在人身触电或意外漏电或接地故障时，才能切断线路，一般不受湿度、线路敷设长度、线路老化等漏电流的影响，如果确实由外界条件引起的自然漏电流大于规定的极限值时，同样也切断线路；该漏电保护器辅助电源工作电压范围在AC50V-AC380V，并且在不同电压下调用不同的子程序，使保护区域不留“死角”，很少发生拒动或误动，抗干扰能力较强，可拓宽应用于过电压和欠电压保护范围，还可以与短路、过载保护器联合使用形成短路、过载、漏电、接地、过电压、欠电压等综合保护，可广泛应用于各地区。

一种智能型漏电保护器图2，由电流传感器1、放大器2、单片机3、分断器线圈4、辅助电源5、分断器触头6组成。其特征为，电流传感器1的磁环中间穿过相线和中性线或磁环上平行绕制相线和中性线，磁环上绕制的输出线圈连接在放大器2的输入端，放大器2输出端连接在单片机3输入端，分断器6输出端也连接在单片机3另一输入端，单片机3输出端连接在分断器线圈4上，辅助电源5的输入端连接在相线和中性线上，两输出端分别连接在放大器2、单片机3和分断器线圈4上；单片机3里的程序流程为，在分断器触头6接通线路时，单片机3瞬时检测线路中漏电流并存储该漏电流值，在线路正常接通供电时，由单片机3实时检测线路中漏电流值并存储该电流值，由实时检测的漏电流值减去瞬时检测的漏电流值，如果差值大于30mA时，则断开线路，如果差值小于30mA时，则定期用线路正常接通供电时由单片机3实时检测线路中漏电流值替换分断器触头6接通线路时单片机3瞬时检测线路中漏电流；其单片机3是内置有AD转换器和存储器的8引脚单片机；辅助电源5由降压电路、整流电流、滤波电路、并联稳压电路和稳压管稳压电路组成；其降压电路由电容C10构成；其整流电路由二极管D1-D4构成；其滤波电路由电容C20构成；其并联稳压电路由稳压二极管Dz20、三极管Q20、电阻R20，R21和R23构成；其稳压管稳压电路由稳压二极管Dz21、二极管D20、电阻R22构成。

附图说明：

图1是本发明智能漏电保护器的技术特征的示意图

图2是本发明智能漏电保护器组成及连接特征的示意图

图2标号：1传感器，2放大器，3单片机，4分断器触头，5辅助电源，6分断器线圈。

图3是根据图1和图2设计的实施例示意图

图3标号：AC交流电源，DC直流电源，I相线，N中性线，L低频扼流线圈，C电容，TVS双极二极管，D二极管，DZ稳压二极管，R电阻，Q三极管，DPJ单片机，DF发光二极管，J分断器线圈，K分断器触头，G传感器。

下面结合实施例图3进一步说明，当K触头的闭合状态时，由DPJ单片机6脚测试闭合信号后，DPJ单片机7脚得到了由G电流传感器检测和Q30三极管放大的当前线路中漏电流信号，DPJ单片机里的程序对当前线路漏电流做存储、比较、分析，然后通过DPJ单片机3脚控制Q50三极管驱动J分断器线圈，使K分断器触头分断线路，同时DF二极管显示当前状态。特别是，辅助电源通过C10电容降压，D1-D4桥式整流，Q20、DZ20第一级稳压和DZ21、D20第二级稳压，使线路电压在AC50V---AC380V范围内，其直流电源分别输出稳定的DC24V和DC5V。

(1)当K触头闭合时，DPJ单片机对当前的漏电流值与预先设定的自然漏电流极限值作比较，如果大于设定值，DPJ单片机通过3脚输出高电平，通过Q50三极管驱动J分断器线圈，使K分断器触头分断线路，同时，通过DF二极管显示当前状态，该功能对启动时的接地故障或线路绝缘层严重漏电起保护作用；

(2)当K触头闭合时，DPJ单片机对当前的漏电流值与预先设定的自然漏电流极限值作比较，如果小于设定值，DPJ单片机将存储当前自然漏电流值，DPJ单片机的3脚输出低电平，即不分断线路，同时DF二极管显示当前状态。

(3)在上述(2)的基础上，DPJ单片机7脚对当前线路漏电流进行实时(循环)检测，对实时检测的漏电流值进行存储，然后，用实时检测的漏电流值减去自然漏电流值，如果其差值大于30mA的设定值，则DPJ单片机3脚通过Q50三极管驱动J分断器线圈，使K分断器触头分断线路，同时DF二极管显示当前状态，该功能对线路中的意外漏电起保护作用，例如，人身触电、线路绝缘层突然损害、线路接地故障等意外漏电。

(4)在上述(2)的基础上，DPJ单片机7脚对当前线路漏电流进行实时(循环)检测，对实时检测的漏电流值进行存储，然后，用实时检测的漏电流值减去自然漏电流值，如果其差值小于30mA的设定值，将继续实时检测，当实时检测的时间到达预先设定值时，实时检测到的漏电流值将替换已存储的自然漏电流值，作为新的自然漏电流值。

(5)继续重复(1)、(2)、(3)、(4)的过程，此过程可有效防止由线路老化的自然漏电、一年四季空气湿度变化的自然漏电、南北方空气湿度变化的自然漏电而造成漏电保护装置的误动。

该智能自适应漏电保护器的技术特点和功能：

(1)当相线发生接地故障时，则断开供电线路。

(2)当中性线发生接地并且电流超过30mA时，则断开供电线路。

(3)当人身触电时，则断开供电线路。

(4)当线路绝缘层漏电达到一定程度，则断开线路。

(5)工作电压AC50V-AC380V。

(6)消耗功率小于1W。

(7)承受瞬态过电压冲击小于等于4.5KV。

该智能自适应漏电保护器的拓宽应用：

由于该技术方案里，有一路直接取自线路电压的采样端(实施例中的R60和D60)，单片机对该电压进行实时处理，可实现当线路电压超过设定的一个规定值时，则断开供电线路(称过电压保护)，也可实现当线路电压低于设定的一个规定值时，则断开供电线路(称欠电压保护)，因此，可以实现过欠电压保护。还可以，利用该技术方案里的测试电路与过载、短路保护器里的分断电路，两部分电路联合起来，可实现过载、短路、人身触电、接地、过电压、欠电压的一种综合保护。

该智能自适应漏电保护器具有较强的抗干扰能力：

该技术方案除通过区分线路自然漏电流与人身漏电流增加了抗干扰能力外，又通过电流采样信号与电压采样信号两路进行比较、分析增加抗干扰能力。由于单片机采样到的线路漏电流信号，是一个动态直流信号，即有上升沿、波峰、下降沿、波谷、频率等参数，同时，提供给单片机的线路电压信号也具有上升沿、波峰、下降沿和零等参数，通过两路信号参数的比较，可准确分辨容性漏电、感性漏电、阻性漏电、非50HZ漏电等属性，准确分辨漏电属性，可增加抗干扰能力。也为鉴相、鉴幅、鉴频、鉴相鉴幅的处理方式奠定了基础。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本方法发明形式上的限制，凡是根据本方法设计的技术方案，通过测试确实具有实时检测的漏电流值减去瞬时检测的漏电流值等于人身漏电流值的特征，可视为等同替换，均属于本发明技术方案。

Claims

1一种智能型漏电保护器，由电流传感器(1)、放大器(2)、单片机(3)、分断器线圈(4)、辅助电源(5)、分断器触头(6)组成；其特征为，电流传感器(1)的磁环中间穿过相线和中性线或磁环上平行绕制相线和中性线，磁环上绕制的输出线圈连接在放大器(2)的输入端，放大器(2)输出端连接在单片机(3)输入端，分断器(6)输出端也连接在单片机(3)另一输入端，单片机(3)输出端连接在分断器线圈(4)上，辅助电源(5)的输入端连接在相线和中性线上，两输出端分别连接在放大器(2)、单片机(3)和分断器线圈(4)上；单片机(3)里的程序流程为，在分断器触头(6)接通线路时，单片机(3)瞬时检测线路中漏电流并存储该漏电流值，在线路正常接通供电时，由单片机(3)实时检测线路中漏电流值并存储该电流值，由实时检测的漏电流值减去瞬时检测的漏电流值，如果差值大于30mA时，则断开线路，如果差值小于30mA时，则定期用线路正常接通供电时由单片机(3)实时检测线路中漏电流值替换分断器触头(6)接通线路时单片机(3)瞬时检测线路中漏电流。

2根据权利要求1所述一种智能型漏电保护器，其特征是：单片机(3)是内置有AD转换器和存储器的8引脚单片机。

3根据权利要求1所述一种智能型漏电保护器，其特征是：辅助电源(5)由降压电路、整流电流、滤波电路、并联稳压电路和稳压管稳压电路组成；其降压电路由电容(C10)构成；其整流电路由二极管(D1-D4)构成；其滤波电路由电容(C20)构成；其并联稳压电路由稳压二极管(Dz20)、三极管(Q20)、电阻(R20，R21和R23)构成；其稳压管稳压电路由稳压二极管(Dz21)、二极管(D20)、电阻(R 22)构成。