CN103825245B - 一种可区分触电与漏电信号的智能断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，包括信号检测元件、触电保护控制电路、与信号检测元件的输出端连接、漏电保护控制电路、执行机构、声光报警电路，所述触电保护控制电路包括信号鉴相电路、脉冲形成电路、分析比较电路。本发明通过检测由触电电流变化而产生感应电压的变化，感应电压的变化的函数曲线与设定值函数曲线均为直线，因此能够有效地分辨出触电信号和漏电信号，不存在动作灵敏区与不灵敏区，因而对触电保护也不存在“死区”。

Description

一种可区分触电与漏电信号的智能断路器
技术领域
本发明涉及一种断路器，具体涉及一种可区分触电与漏电信号的智能断路器。
背景技术
低压电网尤其是农网中，普遍存在违规布线、导线绝缘损坏、导体裸露等状況，不仅容易造成漏电事故，而且导致人或动物不幸触电的悲剧时有发生。
至今，国内外漏电断路器都是当人、畜触电电流或导线、设备漏电电流超过断路器设定的漏电电流值时便会脱扣、分闸切断电源。 按安全标准，直接保护人体的漏电电流值为≤30mA，此标准值在当前我国农网中设备、导线漏电是极普遍的，以致造成频繁脱扣断电现象。为此，电力部门迫切要求一种既能达到人体触电电流30mA就脱扣，而在设备、导线漏电电流值虽达到≤30mA却只报警不脱扣的产品，这就要求研发一种可智能识别人体触电和设备漏电信号，并作出相应处理的智能型漏电断路器。
电网中装有的漏电断路器大多采用电流动作型，当电路中存在漏电电流时，发生人体触电事故，这时漏电断路器的动作电流为漏电电流与触电电流的矢量和，也即其动作电流不仅与漏电、触电电流的大小有关，还和两者的相位有关，经数理分析计算其合成的电流函数曲线〔余弦函数曲线〕与设定值直线相比较，必然存在动作灵敏区〔即使实际触电电流低于设定值，断路器仍会脱扣〕与不灵敏区〔即使实际触电电流高于设定值，断路器仍不会脱扣〕，因而对触电保护存在“死区”，而且对触电与漏电信号不能有效准确的区分， 这是电流动作型漏电断路器的弊端。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可区分触电与漏电信号的智能断路器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，包括：
信号检测元件，检测被保护电路中的漏电电流和/或触电电流，并将其转換成相应的电压信号；
触电保护控制电路，与信号检测元件的输出端连接，用于检测电压信号中是否存在触电信号，并且输出相应的触电控制信号；
漏电保护控制电路，与信号检测元件的输出端连接，用于检测电压信号中漏电电流的大小，并且输出相应的漏电控制信号；
执行机构，根据触电控制信号和漏电控制信号切断被保护电路；
声光报警电路，根据触电控制信号和漏电控制信号发出警报故障；
所述触电保护控制电路包括：
信号鉴相电路，将漏电电流和/或触电电流合成的剩余电流而产生的感应电压信号与基准电压相比较，通过相敏整流后输出一直流电压；
脉冲形成电路，将直流电压内因触电而形成的电压突变量分离出来形成脉冲信号；
分析比较电路，将电压突变量脉冲信号与设定的电压值进行分析比较，并且输出相应的触电控制信号；
在本发明中，所述分析比较电路为一单片机，将电压突变量脉冲信号与设定的电压值进行分析比较，并且输出相应的触电控制信号。
在本发明中，所述单片机与漏电保护控制电路的输出端连接，单片机根据触电控制信号和漏电控制信号并输出控制信号，并由运算放大器进行功率放大后与执行机构和声光报警电路连接。
在本发明中，所述单片机分别与输入机构和显示机构连接，所述输入机构按触电保护电流与漏电保护电流的不同设定值要求通过按鍵输入单片机，单片机根据不同设定值的要求输出相应的控制信号；所述显示机构用于显示在线运行参数、保护值设定、触电与漏电故障的分别显示、以及故障查询。
在本发明中，所述信号检测元件为零序电流互感器。
本发明的有益效果是：本发明通过触电保护控制电路和漏电保护控制电路可智能识别出人体触电与设备导线漏电信号并发出相应的控制信号，在实际使用过程中，可分别对人体触电电流与设备导线漏电电流值予先作出设定，满足触电电流与漏电电流不同保护数值的脱扣要求。
众所周知，由于触电与漏电的物理现象不同，设备或导线漏电是缓变过程，即漏电电流不存在突变，因而漏电电流的瞬时变化率几乎为零。而人体触电是突变过程，即触电电流存在突变，因而触电电流的瞬时变化率几乎为无穷大。
本发明通过检测由触电电流变化而产生感应电压的变化，感应电压的变化的函数曲线与设定值函数曲线均为直线，因此能够有效地分辨出触电信号和漏电信号，不存在动作灵敏区与不灵敏区，因而对触电保护也不存在“死区”。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明：
图1为本实施例的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本实施例所提供的一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，包括：信号检测元件1、触电保护控制电路2、漏电保护控制电路3、执行机构4、声光报警电路5和电源9。
所述信号检测元件1为零序电流互感器，用于检测被保护电网相线对地的漏电电流IΔi和触电电流IΔr信号转換成电压信号UΔi与UΔr,电流信号转換成电压信号可以是硬件设计,例如电流经过电阻可在电阻两端取得电压信号。
触电保护控制电路2和漏电保护控制电路3并联设置，并与信号检测元件1的输出端连接。所述触电保护控制电路2包括：信号鉴相电路21，将漏电电流IΔi和/或触电电流IΔr合成的剩余电流而产生的感应电压信号与基准电压相比较，通过相敏整流后输出一直流电压U0；脉冲形成电路22，将直流电压U0内因触电而形成的电压突变量分离出来形成脉冲信号；分析比较电路，分析比较电路为一单片机23，将电压突变量脉冲信号与设定的电压值UΔrn进行分析比较，设定电压值UΔrn与设定电流值IΔrn为直线关系，UΔrn=XIΔrn，X为常数；设定电流值IΔrn≦30mA。当脉冲信号大于电压值UΔrn时，则输出触电信号，当脉冲信号小于电压值UΔrn时，则输出非触电信号。
所述漏电保护控制电路3的结构与常规的漏电保护电路基本相同，用于检测电压信号中漏电电流IΔi的大小，当漏电电流IΔi小于设定的漏电电流值时，则输出漏电警报信号，当漏电电流IΔi大于设定的漏电电流值时，则输出漏电脱扣信号，断开电路。
执行机构4，执行机构4与断路器的脱扣机构连接，根据触电控制信号和漏电控制信号切断被保护电路。
声光报警电路5，根据触电控制信号和漏电控制信号发出警报故障，其警告方式可以为蜂鸣器或灯光信号。
电源9，为信号鉴相电路21、脉冲形成电路22、单片机23、显示机构8、声光报警电路5等电路提供工作电源。
在本实施例中，所述单片机23与漏电保护控制电路3的输出端连接，单片机23根据触电控制信号和漏电控制信号并输出控制信号，并由运算放大器6进行功率放大后与执行机构4和声光报警电路5连接。
进一步，所述单片机23分别与输入机构7和显示机构8连接，所述输入机构7按触电保护电流与漏电保护电流的不同设定值要求通过按鍵输入单片机23，单片机23根据不同设定值的要求输出相应的控制信号，例如当触电电流IΔr小于设定值30mA，漏电电流IΔi小于设定值300mA时，单片机23发出指令，声光报警电路5发出警报而执行机构4不进行脱扣动作。所述显示机构8用于显示在线运行参数、保护值设定、触电与漏电故障的分别显示、以及故障查询。
所述信号鉴相电路21为一平衡叠加式鉴相器，对于单边工作情况而言，输入电压U1与U2为同频交流正弦电压，而输出电压为一直流电压，经理论分析计算，输出电压U0与输入电压U1、U2的关系为：U0=〔2D×U2mCOSφ/〔1+D2〕1/2〕，式中D=U1m/U2m，φ为U1与U2间的相位差，当D＞＞1时，則U0≈2U2mCOSφ；上式说明U1m＞＞U2m时，鉴相电路的输出电压U0不仅与U2的大小相关，而且与U1与U2间的相位差有关。
现取A相电源电压的一部分为比较电压为矢量U1=kUa〔0＜k＜1〕；当漏、触电信号同时存在时, 矢量U2即是矢量UΔi与矢量UΔr的矢量和，U0为输出电压；
无人触电时：
U0≈2UΔ1mCOSφΔ1；
有人触电时：
U00≈2UΔ2mCOSφ=2〔UΔ1mCOSφΔ1+UΔrmCOSφΔr〕；
上式中φΔr、φΔ1、φ分别为UΔ2、UΔ1、U2与U1的相位差。
故人身触电前后鉴相器单边输出的变化量为：
ΔU0=U0-U00=2UΔrmCOSφΔr；
上式即为人身触电前后引起鉴相器输出的变化量，这正是我们需要的量。脉冲形成电路22将上述变化量分离出来形成脉冲信号。
由于触电可能随机发生在A、B、C相三种情况,所以触电电压UΔr与其比较电压U1的相位差φΔr仅有三种情况,即0°、+120°、-120°,这样鉴相器输出电压的变化量ΔU0仅有两种情况：
ΔU0=2UΔrm； ΔU0=－UΔrm；
以上两式均表明输出量为直线函数曲线,而设定量也为一直线函数曲线,表示为IΔr=IΔrn；上式中：IΔr为触电电流动作值；IΔrn为触电电流设定值，即不存在动作“死区”。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，其特征在于包括：
信号检测元件（1），检测被保护电路中的漏电电流和/或触电电流，并将其转换成相应的电压信号；
触电保护控制电路（2），与信号检测元件（1）的输出端连接，用于检测电压信号中是否存在触电信号，并且输出相应的触电控制信号；
漏电保护控制电路（3），与信号检测元件（1）的输出端连接，用于检测电压信号中漏电电流的大小，并且输出相应的漏电控制信号；
执行机构（4），根据触电控制信号和漏电控制信号切断被保护电路；
声光报警电路（5），根据触电控制信号和漏电控制信号发出警报故障；
所述触电保护控制电路（2）包括：
信号鉴相电路（21），所述信号鉴相电路（21）为一平衡叠加式鉴相器，将漏电电流和/或触电电流合成的剩余电流而产生的感应电压信号与基准电压相比较，通过相敏整流后输出一直流电压，有人触电时，平衡叠加式鉴相器输出的变化量ΔU0=2UΔrmCOSφΔr；式中，UΔrm为触电电压最大值，φΔr为触电电压UΔr与比较电压U1的相位差；
脉冲形成电路（22），将直流电压内因触电而形成的电压突变量分离出来形成脉冲信号；
分析比较电路，将电压突变量脉冲信号与设定的电压值进行分析比较，并且输出相应的触电控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，其特征在于：所述分析比较电路为一单片机（23），将电压突变量脉冲信号与设定的电压值进行分析比较，并且输出相应的触电控制信号。
3.根据权利要求2所述的一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，其特征在于：所述单片机（23）与漏电保护控制电路（3）的输出端连接，单片机（23）根据触电控制信号和漏电控制信号并输出控制信号，并由运算放大器（6）进行功率放大后与执行机构（4）和声光报警电路（5）连接。
4.根据权利要求2所述的一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，其特征在于：所述单片机（23）分别与输入机构（7）和显示机构（8）连接，所述输入机构（7）按触电保护电流与漏电保护电流的不同设定值要求通过按键输入单片机（23），单片机（23）根据不同设定值的要求输出相应的控制信号；所述显示机构（8）用于显示在线运行参数、保护值设定、触电与漏电故障的分别显示、以及故障查询。
5.根据权利要求1所述的一种可区分触电与漏电信号的智能断路器，其特征在于：所述信号检测元件（1）为零序电流互感器，用于检测被保护电网相线对地的漏电电流IΔi和触电电流IΔr信号转换成电压信号UΔi与UΔr，电流信号转换成电压信号为硬件设计。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104377646B (zh) * 2014-11-04 2017-03-22 国网四川省电力公司自贡供电公司 基于生命体触电特征识别的漏电保护方法
CN107453323A (zh) * 2017-09-06 2017-12-08 国网江苏省电力公司南京供电公司 一种剩余电流断路器及其电流漏电断开的方法
CN107979068B (zh) * 2017-12-18 2019-03-19 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 一种中性点不接地配电网防人身触电控制方法
CN112865013B (zh) * 2020-03-30 2023-05-26 深圳友讯达科技股份有限公司 一种基于剩余电流特征性分析的保护装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2186966Y (zh) * 1993-11-30 1995-01-04 李增华 数字脉冲型触电漏电保护器
CN102684141A (zh) * 2012-04-28 2012-09-19 中国农业大学 触电电流识别方法及剩余电流保护装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0158505B1 (ko) * 1995-08-30 1998-12-15 김광호 부하보호기능을 갖는 전원 공급 회로
CN2355484Y (zh) * 1998-06-15 1999-12-22 栖霞市宏远电力有限公司 一种漏电触电保护器
CN203747372U (zh) * 2014-01-27 2014-07-30 广东南冠电气有限公司 一种可区分触电与漏电信号的智能断路器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2186966Y (zh) * 1993-11-30 1995-01-04 李增华 数字脉冲型触电漏电保护器
CN102684141A (zh) * 2012-04-28 2012-09-19 中国农业大学 触电电流识别方法及剩余电流保护装置

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