CN103293471A - 一种智能型可通讯漏电开关检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能性可通讯漏电开关检测装置，包括上位机，中央处理单元连接上位机和DA转换单元，DA转换单元通过功率放大单元连接恒流控制单元，恒流控制单元通过电源连接待检测漏电开关，开关跳断判断单元和漏电流反馈采集单元的两端均分别连接中央处理单元和待检测漏电开关。本发明还提供了一种智能性可通讯漏电开关检测方法，由上位机设置试验参数，中央处理单元读取试验参数并进行分析，输出相应的控制信号，经过数据转换后，产生漏电流信号，输入漏电开关，模拟漏电信号，判断并采集漏电开关脱扣信息。本发明提供的装置能自动调节漏电电流，准确闭环反馈，具备较强的保护功能和通讯功能，测试方便、快捷、智能化，提高了测量精度。

Description

一种智能型可通讯漏电开关检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种智能型可通讯漏电开关检测装置及方法，属于电子信息技术领域。

背景技术

目前，漏电保护装置是用来防止人身触电和漏电引起事故的一种接地保护装置，当电路或用电设备漏电电流大于装置的整定值，人、动物发生触电危险时，它能迅速动作，切断事故电源，避免事故的扩大，保障人身、设备的安全。

漏电保护装置通过检测电路中的电流平衡状态来完成保护功能，当用电设备正常运行时，线路中电流呈平衡状态，漏电保护装置零序互感器中电流矢量之和为零，漏电保护器的开关装置处于闭合状态运行；一旦发生漏电故障，导致线路中进出线电流不平衡，漏电保护装置零序互感器中电流矢量之和不为零，互感器感应线圈产生电流，驱动漏电保护器动作，断开电路，从而达到保护人体、设备安全的目的。

随着国家安全生产法的贯彻实行，各种低压漏电保护装置在各个领域被广泛采用，由于涉及到人身安全，低压漏电保护装置的产品质量尤其是漏电保护的可靠性成为用户和生产厂最为关注的问题。漏电开关的检测需要检测装置模拟真实漏电现象，产生一个漏电电流，把这个漏电流加载在漏电开关上，漏电开关应该在规定的时间内跳闸。漏电开关的国标要求分别测试在不同的漏电电流下漏电开关的动作时间以验证其保护特性。因此要求漏电开关检测装置能够按照测试标准要求输出相应波形的电流，同时快速、准确地检测漏电开关动作时间。目前，市场上广泛使用的检测装置使用电阻串并联的方式得到漏电电流，依靠开关触发的秒表来计时，存在如下缺陷：

1)漏电流需要手动调节，调节速度慢，检测效率低，无法按照标准测试方法自动测试；

2)漏电电流控制精度低，难以准确得到相应的电流值；

3)漏电输出缺乏保护，发生故障时极易损坏设备，并危及操作人员安全；

4)不具备通讯功能，无法与其他仪器设备通讯以满足系统性集成测试或者生产线测试的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能自动调节漏电电流、准确闭环反馈且具备较强的保护功能和通讯功能的智能性可通讯漏电开关检测装置及方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是提供一种智能性可通讯漏电开关检测装置，其特征在于：包括上位机，中央处理单元输入端与上位机连接，中央处理单元输出端连接DA转换单元输入端，DA转换单元输出端连接功率放大单元输入端，功率放大单元输出端连接恒流控制单元输入端，恒流控制单元输出端连接电源，开关跳断判断单元一端和漏电流反馈采集单元一端均与中央处理单元连接；待检测漏电开关连接电源、开关跳断判断单元另一端和漏电流反馈采集单元另一端。

优选地，所述上位机由工控机和人机界面组成，工控机通过RS485串口连接所述中央处理单元，人机界面通过RS232串口连接所述中央处理单元。

优选地，所述恒流控制单元包括运算放大器，运算放大器的同向输入端连接所述功率放大单元输出端，运算放大器的反向输入端通过第一电阻连接运算放大器的输出端，第二电阻一端连接运算放大器的输出端，第二电阻另一端与所述电源连接。

优选地，所述开关跳断判断单元另一端通过第三电阻与所述待检测漏电开关连接。

优选地，所述中央处理单元连接数据存储模块。

为了解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是提供一种智能性可通讯漏电开关检测方法，其特征在于：

步骤1：将待检测漏电开关连接电源、开关跳断判断单元另一端和漏电流反馈采集单元另一端；

步骤2：启动系统，设置试验参数，通过上位机发送指令至中央处理单元，中央处理单元读取试验参数、接收指令并发出相应的数字信号，数字信号经DA转换单元后生成交流信号；

步骤3：交流信号通过功率放大单元和恒流控制单元后被放大成恒流标准交流信号，即模拟漏电流信号；

步骤4：模拟漏电流信号输入漏电开关，开关跳断判断单元判断并采集漏电开关脱扣信号，将漏电开关的脱扣信号转换为数字信号，通过光耦隔离后，由中央处理单元采集，记录漏电开关的脱扣时间，并通过人机界面显示；漏电流反馈采集单元采集漏电开关的漏电流，也将采集的漏电流信息传输给中央处理单元，并通过人机界面显示，完成一个检测过程。

优选地，所述步骤1中，试验参数包括测试开关信息、测试环境信息、漏电电流输出保护时间、测试标准条款、重复测试次数中的1项或多项。

优选地，所述测试开关信息包括开关型号、漏电电流大小、漏电电流类型、漏电电流角度、开关极数、漏电开关额定电压中的1项或多项。

优选地，所述测试环境信息包括测试日期、测试设备型号、周围环境温度和湿度、大气压值中的1项或多项。

优选地，所述步骤3中，模拟漏电流信号大小在漏电开关的额定漏电电流范围内；模拟漏电流信号的角度可调，调整范围为0～180度。

本发明提供的一种智能性可通讯漏电开关检测装置工作时，由上位机设置试验参数，待中央处理单元收到设置的试验参数后，对试验设置数据进行分析，并输出相应的控制信号，经过数据转换后，产生漏电流信号，输入漏电开关，模拟漏电信号，判断并采集漏电开关脱扣的动作后，由中央处理单元将试验信息通过上位机输出。装置还具有漏电输出保护功能，通过恒流控制单元采用的运放，运放当输出信号发生故障时，芯片会产生一个故障信号，当控制系统读到此信号时，可控制中断电源，保障操作人员及设备安全。

本发明提供的装置克服了现有技术的不足，能自动调节漏电电流，准确闭环反馈，且具备较强的保护功能和通讯功能，测试方便、快捷、智能化，且提高了测量精度。

附图说明

图1为本发明提供的一种智能性可通讯漏电开关检测装置示意图；

图2为本发明提供的一种智能性可通讯漏电开关检测装置系统流程图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

图1为本发明提供的一种智能性可通讯漏电开关检测装置示意图，所述的一种智能性可通讯漏电开关检测装置包括上位机，中央处理单元输入端与上位机连接，中央处理单元输出端连接DA转换单元输入端，DA转换单元输出端连接功率放大单元输入端，功率放大单元输出端连接恒流控制单元输入端，恒流控制单元输出端连接电源，开关跳断判断单元一端和漏电流反馈采集单元一端均与中央处理单元连接；待检测漏电开关连接电源和漏电流反馈采集单元另一端，开关跳断判断单元另一端通过第三电阻与待检测漏电开关连接。

上位机由工控机和人机界面组成，工控机通过RS485串口连接所述中央处理单元，人机界面通过RS232串口连接所述中央处理单元。

恒流控制单元包括运算放大器，运算放大器的同向输入端连接所述功率放大单元输出端，运算放大器的反向输入端通过第一电阻连接运算放大器的输出端，第二电阻一端连接运算放大器的输出端，第二电阻另一端与所述电源连接。

本发明提供的一种智能性可通讯漏电开关检测装置可以实现目前市场上主流的A型(直流、脉动直流)以及AC型(交流)漏电开关检测，具体输出能力请见下表：

下面以施耐德公司DPNavigi漏电断路器为例，阐述使用本发明提供的智能性可通讯漏电开关检测装置进行检测的方法，包括以下4个步骤：

步骤1：将漏电断路器的L、N极分别接入智能性可通讯漏电开关检测设备的电源输出端，其中L、N上端子接入电压输出端的L1、N端子，L端下端子接入电流输出端L1’。漏电流反馈采集单元另一端与漏电断路器连接，开关跳断判断单元另一端也通过第三电阻与漏电断路器连接。

步骤2：打开漏电测试软件，输入用户名、密码登陆测试系统；进入测试界面，选择试品参数设定，填写如下：

●开关型号：DPNavigi AC6A；

●产品极数：1p+N；

●额定电压：AC230V；

●额定电流：6A；

●漏电保护类型：AC型；

●额定漏电电流：30mA；

选择测试环境设定，填写如下：

●测试日期：2012年12月14日；

●环境温度：20摄氏度；

●环境湿度：45％；

●大气压：1012hpa；

●测试设备：默认为本设备编号436-12；

选择测试标准为GB 16916，0.85Usn，1.1Usn各测试5次。

选择测试标准为0.85Usn，测试5次。

结合图2，闭合试品，点击开始试验，上位机首先判断试验类型为AC型(直流开关选择A型)，发送DI中断指令至中央处理单元，中央处理单元读取设置参数、开启定时中断，并发出相应的数字信号，数字信号经DA转换单元后生成模拟交流波形。

中央处理单元采用了ARM作为主控芯片，中央处理单元还连接数据存储模块。

步骤3：恒流控制单元得到经过DA转换后的模拟交流波形，通过运放逐级放大的方式，把小信号经放大至一个恒流标准交流信号，并且角度可调，调节范围在0°～180°。

步骤4：恒流标准交流信号输入漏电断路器，开关跳断判断单元判断并采集漏电开关脱扣信号，将漏电开关的脱扣信号转换为数字信号，通过光耦隔离后，由中央处理单元采集，记录漏电开关的脱扣时间为8ms，并通过人机界面显示；漏电流反馈采集单元采集漏电开关的漏电流为30mA，也将采集的漏电流信息传输给中央处理单元，并通过人机界面显示，完成一个检测过程。

选择测试标准为1.1Usn，重复测试5次，输出30mA漏电。

选择测试标准为GB16916，重复测试5次，输出30mA漏电。

重复测试“用试品接通电路”，“测动作电流值”，“用辅助开关接通电路”等情况下的漏电动作情况，与IΔn/2IΔn/250mA等漏电电流下的动作保护。

测试结束后显示测试数据，点击确认，生成试验报告预览，检查数据无误完毕后点击保存。

本发明提供的一种智能性可通讯漏电开关检测装置通过人机界面，可以完成信息录入功能，由试验人员设定试验电流、通电时间等参数，同时试验人员可以进行试验监控，并且在软件界面上显示试验状态、测量数据、波形。

智能性可通讯漏电开关检测装置中还具有漏电输出保护功能，其恒流控制单元采用了运放OPA549，OPA549当输出信号发生故障时，芯片会产生一个故障信号，当控制系统读到此信号时，可控制中断电源，保障操作人员及设备安全。装置中设置的通讯模块，可与其他仪器设备通讯，以满足系统性集成测试或者生产线测试的要求。上位机系统中设计了故障检测，试验数据显示，数据存贮等功能，当判断状态出现异常时，由上位机提供声光提示；上位机配置数据库管理模块，试验数据以数据库方式存储，管理，方便调用，系统调用数据自动生成试验报告。操作人员以及维护人员可以通过系统的帮助信息软件使用帮助，便于准确完成试验操作。

本发明解决了目前漏电开关测试设备效率低、精度差，无通讯功能，无自动测试流程等问题，具有如下特点：

1)内置标准漏电开关测试软件，可严格按照标准自动完成测试；

2)自动输出漏电电流，无需手动调节，检测速度快；

3)漏电电流精度高；

4)漏电输出保护可靠，发生故障时迅速切断电源，保障操作人员及设备安全；

5)具备通讯功能，可以其他仪器设备通讯以满足系统性集成测试或者生产线测试的要求。

对比业内现有传统检测设备优势如下：

本发明提供的一种智能性可通讯漏电开关检测装置，将标准测试方法内置于检测设备中，利用电子信息技术提高检测设备自动化水平，使得测试更加方便，快捷，智能化，并且提高了测量精度。

Claims (10)

1.一种智能性可通讯漏电开关检测装置，其特征在于：包括上位机，中央处理单元输入端与上位机连接，中央处理单元输出端连接DA转换单元输入端，DA转换单元输出端连接功率放大单元输入端，功率放大单元输出端连接恒流控制单元输入端，恒流控制单元输出端连接电源，开关跳断判断单元一端和漏电流反馈采集单元一端均与中央处理单元连接；待检测漏电开关连接电源、开关跳断判断单元另一端和漏电流反馈采集单元另一端。

2.如权利要求1所述的一种智能性可通讯漏电开关检测装置，其特征在于：所述上位机由工控机和人机界面组成，工控机通过RS485串口连接所述中央处理单元，人机界面通过RS232串口连接所述中央处理单元。

3.如权利要求1所述的一种智能性可通讯漏电开关检测装置，其特征在于：所述恒流控制单元包括运算放大器，运算放大器的同向输入端连接所述功率放大单元输出端，运算放大器的反向输入端通过第一电阻连接运算放大器的输出端，第二电阻一端连接运算放大器的输出端，第二电阻另一端与所述电源连接。

4.如权利要求1所述的一种智能性可通讯漏电开关检测装置，其特征在于：所述开关跳断判断单元另一端通过第三电阻与所述待检测漏电开关连接。

5.如权利要求1所述的一种智能性可通讯漏电开关检测装置，其特征在于：所述中央处理单元连接数据存储模块。

6.一种智能性可通讯漏电开关检测方法，其特征在于：该方法由以下4个步骤组成：

步骤1：将待检测漏电开关连接电源、开关跳断判断单元另一端和漏电流反馈采集单元另一端；

步骤2：启动系统，设置试验参数，通过上位机发送指令至中央处理单元，中央处理单元读取试验参数、接收指令并发出相应的数字信号，数字信号经DA转换单元后生成交流信号；

步骤3：交流信号通过功率放大单元和恒流控制单元后被放大成恒流标准交流信号，即模拟漏电流信号；

步骤4：模拟漏电流信号输入漏电开关，开关跳断判断单元判断并采集漏电开关脱扣信号，将漏电开关的脱扣信号转换为数字信号，通过光耦隔离后，由中央处理单元采集，记录漏电开关的脱扣时间，并通过人机界面显示；漏电流反馈采集单元采集漏电开关的漏电流，也将采集的漏电流信息传输给中央处理单元，并通过人机界面显示，完成一个检测过程。

7.如权利要求6所述的一种智能性可通讯漏电开关检测方法，其特征在于：所述步骤1中，试验参数包括测试开关信息、测试环境信息、漏电电流输出保护时间、测试标准条款、重复测试次数中的1项或多项。

8.如权利要求7所述的一种智能性可通讯漏电开关检测方法，其特征在于：所述测试开关信息包括开关型号、漏电电流大小、漏电电流类型、漏电电流角度、开关极数、漏电开关额定电压中的1项或多项。

9.如权利要求7所述的一种智能性可通讯漏电开关检测方法，其特征在于：所述测试环境信息包括测试日期、测试设备型号、周围环境温度和湿度、大气压值中的1项或多项。

10.如权利要求6所述的一种智能性可通讯漏电开关检测方法，其特征在于：所述步骤3中，模拟漏电流信号大小在漏电开关的额定漏电电流范围内；模拟漏电流信号的角度可调，调整范围为0～180度。

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