CN105790213B - 一种剩余电流抵消方法及其漏电保护装置 - Google Patents

一种剩余电流抵消方法及其漏电保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种剩余电流抵消方法，包括以下步骤：当线路节点的后级产生剩余电流后，该剩余电流会叠加到线路节点的前级；在线路节点处安装电流源模块，所述电流源模块的一端通过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，中性点再经过零线与所述电流源模块的另一端相连接；所述电流源模块的电流大小与剩余电流相等相位相反，电流源模块的电流在线路节点的前级与剩余电流形成抵消，从而消除了线路节点的后级的剩余电流在线路节点的前级的叠加。本发明提供的剩余电流抵消方法的有益效果为：可以将线路上属于正常的剩余电流给抵消完，消除属于正常的剩余电流对漏电保护装置的影响，从而可以提高漏电保护装置的灵敏度，降低漏电保护装置的误跳率。

Description

一种剩余电流抵消方法及其漏电保护装置
技术领域
本发明涉及一种剩余电流抵消方法，还涉及一种应用剩余电流抵消方法的漏电保护装置。
背景技术
现有“漏电保护装置”一般采用剩余电流为原理，其缺点是随着线路的加长或使用的电器增加，线路中正常剩余电流会有所增加，当属于正常增加的剩余电流大于漏电保护装置的阀值时，漏电保护装置跳闸断电，这种误跳现象严重影响正常供电的可靠性，如果加大漏电保护阀值，将会降低防止人身触电事故及设备安全的有效保护，甚至无法保护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种可以抵消设定在安全阀值以内的所有剩余电流的抵消方法及其漏电保护装置。
按照本发明提供的一种剩余电流抵消方法采用的主要技术方案为：包括以下步骤：
当线路节点的后级产生剩余电流后，该剩余电流会叠加到线路节点的前级；
在线路节点处安装电流源模块，所述电流源模块的一端通过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，中性点再经过零线与所述电流源模块的另一端相连接；或所述电流源模块与零线相连接；
所述电流源模块的电流大小与剩余电流相等相位相反，电流源模块的电流在线路节点的前级与剩余电流形成抵消，从而消除了线路节点的后级的剩余电流在线路节点的前级的叠加，消除了线路节点的后级的剩余电流对线路节点的前级上的漏电保护器的影响。
本发明提供的剩余电流抵消方法还可具有如下附属技术特征：
所述线路节点设置为一个或多于一个。
所述电流源模块中的零序电流互感器CT安装在线路节点处，采集线路节点处负载侧上的剩余电流，零序电流互感器CT采集到该剩余电流的电流信号经运算放大器U1放大后输出电流，该电流经过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，再经过零线回到线路节点处的电源单元的COM端；或该电流经过零线回到电源单元的COM端，构成电流回路。
所述电流回路中的电流同时经过零序电流互感器CT，该电流与线路节点处的负载侧上剩余电流大小相等相位相反，该电流在线路节点的前级以及零序电流互感器CT构成的电流回路中相互抵消。
按照本发明提供的一种漏电保护装置采用的主要技术方案为：包括相连接的电源单元、电流源单元、剩余电流过流检测单元、开关驱动单元以及开关单元K，所述电源单元为所述电流源单元提供电源，当负载侧线路产生剩余电流后，所述剩余电流过流检测单元检测负载侧线路上的剩余电流的大小，若剩余电流小于设定的安全阀值时，所述电流源单元输出的电流将剩余电流进行抵消；若剩余电流大于设定的安全阀值时，所述剩余电流过流检测单元输出控制信号控制所述开关驱动单元，所述开关驱动单元控制开关单元K断开负载线路。
本发明提供的漏电保护装置还可具有如下附属技术特征：
所述开关单元K为安装在每条线路上的投切负载线路的断路器或开关装置。
所述电流源单元包括零序电流互感器CT以及与所述零序电流互感器CT相连接的运算放大器U1，所述运算放大器U1的输入端与所述零序电流互感器CT相连接，所述运算放大器U1的输出端通过导线或大地与配电变压器的中性点相连接；或所述运算放大器U1的输出端与零线相连接，在所述运算放大器U1的输出端的连接线路上串联电阻R1。
所述剩余电流过流检测单元并联在所述电阻R1上，用于检测流过电阻R1的电流大小。
所述电源单元的COM端与零线相连接或通过零线与中性点相连接。
所述电源单元的COM端与所述零序电流互感器CT相连接。
采用本发明提供的剩余电流抵消方法及其漏电保护装置带来的有益效果为：采用上述方法可以将线路上属于正常的剩余电流给抵消完，消除属于正常的剩余电流对漏电保护器的影响，从而可以提高漏电保护器的灵敏度，降低漏电保护器的误跳率，提高漏电安全保护的可靠性，起到防止人身触电事故及设备安全的有效保护。
附图说明
图1为本发明所述剩余电流抵消方法的工作原理图。
图2为本发明所述剩余电流抵消方法另一种实施例的工作原理图。
图3为本发明所述剩余电流抵消方法中电流源模块的结构图。
图4为本发明所述剩余电流抵消方法中电流源模块另一实施例的结构图。
图5为本发明所述漏电保护装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详述：
如图1所示，虚线表示低压配电线路中的某个线路节点，虚线左侧为线路节点的前级也就是电源侧，虚线右侧为线路节点的后级也就是负载侧，图中在低压线路上的箭头为剩余电流流向，电流源模块上的箭头为抵消电流的流向；
如图1和图2所示，按照本发明提供的一种剩余电流抵消方法的实施例，包括以下步骤，
当线路节点的后级产生剩余电流后，该剩余电流会叠加到线路节点的前级；
在线路节点处安装电流源模块1，所述电流源模块1的一端通过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，中性点再经过零线N线与所述电流源模块1的另一端相连接；或电流源模块1直接与零线相连接；
所述电流源模块1的电流大小与剩余电流相等相位相反，电流源模块1输出的电流在线路节点的前级与剩余电流形成抵消，从而消除了线路节点的后级的剩余电流在线路节点的前级的叠加，消除了线路节点的后级的剩余电流对线路节点的前级上的漏电保护器2的影响。
采用上述方法可以将线路上属于正常的剩余电流给抵消完，消除属于正常的剩余电流对漏电保护器的影响，从而可以提高漏电保护器的灵敏度，降低漏电保护器的误跳率，提高漏电安全保护的可靠性，起到防止人身触电事故及设备安全的有效保护。
参见图1和图2，按照本发明提供的剩余电流抵消方法，所述线路节点设置为一个或多于一个，低压配电线路上剩余电流的抵消方法还可以为逐级抵消，采用逐级抵消方法如图2所示，在每个节点处增加一个电流源模块1，用于抵消本节点后级的剩余电流，采用该方法可以根据需要无限制增加。
参见图3，按照本发明提供的剩余电流抵消方法，所述电流源模块1中的零序电流互感器CT安装在线路节点处，采集线路节点处负载侧上的剩余电流，零序电流互感器CT采集到的电流信号经运算放大器U1放大后输出电流，该电流经过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，再经过零线回到直流电源单元3的COM端；本发明还提供了电流源模块的另一种实施例，如图4所示，该电流经过零线回到电源单元的COM端，构成电流回路，所述电流回路中的电流同时经过零序电流互感器CT，该电流与剩余电流在线路节点前级以及零序电流互感器CT构成的电流回路中相互抵消，形成电流负反馈作用，在本发明中描述的放大后输出电流为负反馈放大原理，其中输出的电流称其为抵消电流，该抵消电流与剩余电流大小相等相位相反，因此电流源模块1输出的抵消电流具有抵消剩余电流的作用。
如图4所示，按照本发明提供的一种漏电保护装置的实施例，包括相连接的电源单元3、电流源单元、剩余电流过流检测单元4、开关驱动单元5、开关单元K，所述电源单元3为所述电流源单元提供电源，当该装置负载侧线路产生剩余电流后，所述电流源单元输出抵消电流将剩余电流在该装置电源侧抵消；所述剩余电流过流检测单元4检测电阻R1上的电流大小，若电阻R1中抵消的电流小于设定的安全阀值时，所述电流源单元将持续输出抵消电流与所述剩余电流进行抵消；若电流大于设定的安全阀值时，所述剩余电流过流检测单元4输出控制信号控制所述开关驱动单元5，所述开关驱动单元5控制开关单元K断开负载线路。
如图4所示，按照本发明提供的一种漏电保护装置的实施例，所述开关单元K为安装在每条线路上的投切负载线路的断路器或开关装置。所述开关单元K为投切负载线路的断路器或其它形式的开关装置。
如图4所示，按照本发明提供的一种漏电保护装置的实施例，所述电流源单元包括零序电流互感器CT以及与所述零序电流互感器CT相连接的运算放大器U1，所述运算放大器U1的输入端与所述零序电流互感器CT相连接，所述运算放大器U1的输出端通过导线或大地与配电变压器的中性点相连接或直接与零线相连接，在所述运算放大器U1的输出端串联电阻R1。
如图4所示，按照本发明提供的一种漏电保护装置的实施例，所述剩余电流过流检测单元4并联在所述电阻R1上，用于检测流过电阻R1的电流大小。
如图4所示，按照本发明提供的一种漏电保护装置的实施例，所述电源单元3的COM端直接与零线相连接，所述电源单元3的COM端与所述零序电流互感器CT相连接，电源单元为降压式交流转直流电源，为电流源单元工作供电。
其漏电保护原理如图4所示，在所述电流源单元的输出回路中串一取样电阻R1，该取样电阻R1中的电流大小与所述负载侧线路中的剩余电流大小相等，所述剩余电流过流检测电路检测电阻R1中的电流大小，当所述负载侧线路出现漏电故障时，电阻R1中电流随之变化，所述剩余电流过流检测电路检测出电阻R1中的电流大于设定阀值后输出一控制信号，控制信号控制所述开关驱动单元5，所述开关驱动单元5驱动开关机构K跳闸切断负载线路，起到漏电保护的作用；当电阻R1中的电流小于或等于设定阀值时，利用前述的剩余电流抵消方法将这个抵消电流用于抵消消除属于正常的剩余电流对漏电保护装置的影响，从而可以提高漏电保护装置的灵敏度，降低漏电保护装置的误跳率，提高漏电安全保护的可靠性，起到防止人身触电事故及设备安全的有效保护。
如图4所示，本发明提供的漏电保护装置还设置了导线接反保护单元，所述导线接反保护单元包括相连接的热敏电阻PTC和用于嵌位的TVS二极管，所述热敏电阻PTC串联于所述运算放大器U1输出端的连接线路上，所述TVS二极管的一端与所述电源单元的COM端相连接，另一端连接在所述热敏电阻PTC与所述运算放大器U1输出端的连接线路上，所述导线接反保护单元还包括过压保护单元，所述过压保护单元的一端与所述热敏电阻PTC的1脚相连接，另一端与所述电源单元的COM端相连接。
其导线接反保护原理为：所述导线接反就是将本漏电保护装置的COM端没有接到零线N线上，而是将COM端与火线A或B或C相连接，当所述COM端与火线相连接时，图中所述电源单元3的COM端与零线的电压差远大于该装置电流源的承受范围，严重威胁该装置的可靠性，因此在电流源输出回路中串联一个正温度系数的热敏电阻PTC用于限流保护，并且在电流源单元中运算放大器U1的输出端与所述电源单元3的COM端并联一个用于电压嵌位的TVS二极管做保护，同时过压保护单元6监测热敏电阻PTC的1脚与电源单元3的COM端的电压，当该电压高于设定范围时输出一个控制信号，控制信号控制所述开关驱动单元5，所述开关驱动单元驱动开关单元K跳闸切断负载线路，起到保护该漏电保护装置的作用。
如图1至图5所示，按照本发明提供的一种漏电保护装置的实施例，在电流回路上安装了电流源回路控制开关K′,所述电流源回路控制开关K′连接在所述运算放大器U1与所述电阻R1的连接线路上，可切断电流源与漏电保护装置的输出回路，电流源回路控制开关K′在正常工作时为导通状态，当电流源单元在失电时，所述电流源回路控制开关为关断状态，切断所述电流源与漏电保护装置的输出回路的连接；当电流源单元恢复供电时，所述电流源回路控制开关K′自动恢复为导通状态。
图5中的虚线分别表示剩余电流过流检测单元2和开关驱动单元3驱动电流源回路控制开关K′和开关单元K。
当负载侧线路产生剩余电流后，所述剩余电流过流检测单元检测负载侧线路上的剩余电流的大小，若剩余电流小于设定的安全阀值时，所述电流源单元输出的电流将剩余电流进行抵消；若剩余电流大于设定的安全阀值时，所述剩余电流过流检测单元输出控制信号控制所述电流源回路控制开关K′断开电流回路，同时所述剩余电流过流检测单元输出控制信号控制所述开关驱动单元，所述开关驱动单元控制开关单元K断开负载线路。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种剩余电流抵消方法，其特征在于，包括以下步骤：
当线路节点的后级产生剩余电流后，该剩余电流会叠加到线路节点的前级；
在线路节点处安装电流源模块，所述电流源模块的一端通过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，中性点再经过零线与所述电流源模块的另一端相连接；或所述电流源模块与零线相连接；
所述电流源模块的电流大小与剩余电流相等相位相反，电流源模块的电流在线路节点的前级与剩余电流形成抵消，从而消除了线路节点的后级的剩余电流在线路节点的前级的叠加，消除了线路节点的后级的剩余电流对线路节点的前级上的漏电保护器的影响；
所述电流源模块中的零序电流互感器CT安装在线路节点处，采集线路节点处负载侧上的剩余电流，零序电流互感器CT采集到的电流信号经运算放大器U1放大后输出电流，该电流经过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，再经过零线回到线路节点处的电源单元的COM端；或该电流经过零线回到电源单元的COM端，构成电流回路。
2.根据权利要求1所述的剩余电流抵消方法，其特征在于：所述线路节点设置为一个或多于一个。
3.根据权利要求2所述的剩余电流抵消方法，其特征在于：所述电流回路中的电流同时经过零序电流互感器CT，该电流与线路节点处负载侧上剩余电流大小相等相位相反，该电流在线路节点的前级以及零序电流互感器CT构成的电流回路中相互抵消。
4.一种漏电保护装置，其特征在于：包括相连接的电源单元、电流源单元、剩余电流过流检测单元、开关驱动单元以及开关单元K，所述电源单元为所述电流源单元提供电源，当负载侧线路产生剩余电流后，所述剩余电流过流检测单元检测负载侧线路上的剩余电流的大小，若剩余电流小于设定的安全阀值时，所述电流源单元输出的电流将剩余电流进行抵消；若剩余电流大于设定的安全阀值时，所述剩余电流过流检测单元输出控制信号控制所述开关驱动单元，所述开关驱动单元控制开关单元K断开负载线路；
所述电流源单元包括零序电流互感器CT以及与所述零序电流互感器CT相连接的运算放大器U1；
所述运算放大器U1的输入端与所述零序电流互感器CT相连接，所述运算放大器U1的输出端通过导线或大地与配电变压器的中性点相连接；或者
所述运算放大器U1的输出端与零线相连接，所述运算放大器U1的输出端串联电阻R1；
所述电流源单元中的零序电流互感器CT安装在线路节点处，采集线路节点处负载侧上的剩余电流，零序电流互感器CT采集到的电流信号经运算放大器U1放大后输出电流，该电流经过导线或大地连接到配电变压器的中性点上，再经过零线回到线路节点处的电源单元的COM端；或该电流经过零线回到电源单元的COM端，构成电流回路。
5.根据权利要求4所述的漏电保护装置，其特征在于：所述开关单元K为安装在每条线路上的投切负载线路的开关装置。
6.根据权利要求5所述的漏电保护装置，其特征在于：所述剩余电流过流检测单元并联在所述电阻R1上，用于检测流过电阻R1的电流大小。
7.根据权利要求5所述的漏电保护装置，其特征在于：所述电源单元的COM端与零线相连接或通过零线与中性点相连接。
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