CN108027399B - 用于检测电击危险的电路、ac设备、通信系统和基站系统 - Google Patents

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Abstract

本文中揭示一种用于检测交流电设备的金属壳体上的电击危险的电路。所述电路包含电压采样和整流模块以及电压比较模块，其中所述电压采样和整流模块连接在导线和所述金属壳体之间，且用于对线路到壳体采样电压进行采样且对所述线路到壳体采样电压(VS,LE)进行整流；以及将所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)输出到所述电压比较模块。所述电压比较模块用于比较所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)与第一阈值电压，且用于在所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时检测到所述金属壳体上的电击危险。

Description

用于检测电击危险的电路、AC设备、通信系统和基站系统
技术领域
本发明涉及一种检测电路。更确切地说，本发明涉及一种用于检测交流电(alternating current，AC)设备的金属壳体上的电击危险的电路、一种AC设备以及一种通信系统。
背景技术
在交流电(Alternate Current，AC)设备中，在故障状况的情况下，金属壳体可能变得带电。在此情况中，可能存在电击的风险。具体地说，如果金属壳体良好地接地，那么将不存在电击危险，而未良好地接地的金属壳体在故障的情况下表现出对于触摸所述金属壳体的人的电击危险。
每当操作AC设备时，所有暴露的金属部分必须安全地接地以避免对于操作人员的任何电击。在建筑物中，这通过使AC设备接地来实现，举例来说，通过经由导线将AC设备的金属部分连接到普通的三脚电源插座(包含中性,线路连接点，以及用于设备的暴露金属部分的保护性接地连接点)中的接地点来实现。然而，当AC设备安装在室外时，接地可能不稳定。因此，并不确定电气装置是否恰当地接地。在此情况下，电击危险检测变得重要。
检测交流电(alternating current，AC)设备的金属壳体上的电击危险的常规方案是对中性导体N和插座或装置壳体的接地插脚之间的电压进行采样，比较采样电压与阈值电压且做出判断。判断标准是：中性导体N和装置壳体之间的电压通常较低。因此，如果采样电压低于阈值电压，那么装置壳体被认为无电击危险。如果采样电压高于阈值电压，那么装置壳体被认为存在电击危险。
然而，常规方案的判断标准依赖于假设，即，插座或壳体的接地插脚良好地接地，且因此阈值电压设定成相对较低。根据此方案，当插座或壳体的接地插脚并不良好地接地时，即使是在不存在故障条件且金属壳体不表现出电气危害的情况下，中性导体N和插座或装置壳体的接地插脚之间的采样电压也有可能高于阈值电压，由此装置壳体错误地被认为存在电击危险。因此，常规方案的检测准确性相对较低，且不能满足操作人员的安全性需要。
发明内容
因此，本申请案的目的是提高电气设备上的电击危险的检测准确性，具体地说，提高交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的检测准确性。
本发明的上述目的通过独立权利要求中提供的方案实现。另外，实施方案在从属权利要求中界定。
本发明的第一方面提供一种用于检测交流电AC设备上的金属壳体的电击危险的电路，所述电路包括电压采样和整流模块以及电压比较模块，其中
所述电压采样和整流模块连接在导线(L)和所述金属壳体之间，且用于：
对所述导线和所述金属壳体之间的线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且对线路到壳体采样电压(VS,LE)进行整流，
将所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)输出到所述电压比较模块；以及
所述电压比较模块用于比较整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)与第一阈值电压，且用于在整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时检测出所述金属壳体上的电击危险。
因为线路到壳体采样电压不受接地影响，所以不管AC设备的所述金属壳体是否良好地接地，都可以采样到正确的线路到壳体采样电压(VS,LE)，且当整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时可以检测出所述金属壳体上的电击危险，因此可以提高或确保检测准确性，且可以满足操作人员的安全性需要。
在根据第一方面的设备的第一实施形式中，所述第一阈值电压(Vref)选自高于0且低于预设电压值的范围，所述预设电压值与在使用在所述导线L和中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时所计算出的在所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压(VLE,c)值成正比。
因此，考虑极限情形以用于界定所述预设电压值，且所述第一阈值电压(Vref)选自高于0且低于所述预设电压值的范围。因此，不管所述金属壳体是否良好地接地，只要整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压，实际的电击危险就将存在于所述金属壳体上，因此可以进一步提高或确保检测准确性，且可以满足操作人员的安全性需要。
在根据第一方面或根据第一方面的第一实施形式的装置的第二实施形式中，所述电路进一步包含分压电路，所述分压电路连接在中性导体N和所述金属壳体之间，且用于对所述导线L和所述中性导体N之间的当前主电压(VL-N)进行分压，使得导线L和金属壳体之间的线路到壳体电压(VL-E)以及中性导体N和金属壳体之间的中性到壳体电压(VN-E)是主电压(VL-N)的一部分。
因此，借助于所述分压电路，线路到壳体电压VL-E和中性到壳体电压VN-E可以确定。一旦线路到壳体电压VL-E和中性到壳体电压VN-E已知，这些电压就可以用于界定预设电压值，由此允许更有效地选择所述第一阈值电压。
在根据第一方面或根据第一方面的第一或第二实施形式的装置的第三实施形式中，所述电压采样和整流模块包括电压采样模块和电压整流模块；
所述电压采样模块包含第一串电阻器，所述第一串电阻器包括彼此串联连接的第一采样电阻器和第二采样电阻器，所述第一串电阻器的第一端连接到导线L，且所述第一串电阻器的第二端连接到所述金属壳体，
其中线路到壳体采样电压(VS,LE)是跨越所述第二采样电阻器的电压，且所述电压采样模块用于将线路到壳体采样电压(VS,LE)输出到所述电压整流模块；
所述电压整流模块的第一端连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述电压整流模块的第二端连接到所述电压比较模块，所述电压整流模块用于对所述线路到壳体采样电压(VS,LE)进行整流；以及
所述电压比较模块用于比较整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)与所述第一阈值电压，且在整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时输出告警信号。
因此，所述第一串电阻器具有两个功能：首先，所述第一串电阻器用于对跨越所述第二采样电阻器的线路到壳体采样电压进行采样，其次，所述第一串电阻器可以用于确保所述导线L和所述壳体之间的绝缘。以此方式，即使操作人员触摸AC设备的一个或多个部分，通过操作人员的身体的电流与所使用的主电压相比也将减小，由此进一步增加电路的安全性。
在根据第一方面的第二实施形式的装置的第四实施形式中，分压电路进一步用于将中性到壳体采样电压(VS,NE)输出到所述电压采样和整流模块，所述中性到壳体采样电压(VS,NE)是所述中性导体N和所述金属壳体之间的中性到壳体电压(VN-E)的一部分；
所述电压采样和整流模块进一步用于对中性到壳体采样电压(VS,NE)进行整流，且将整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)输出到电压比较模块；以及
所述电压比较模块进一步用于比较整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)与第二阈值电压，且用于在整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，检测所述金属壳体上的电击危险。
因此，进行双重检查，由此提高检测准确性，且允许以比常规方法更高程度的准确性满足操作人员的安全性需要。
在根据第一方面的第四实施形式的装置的第五实施形式中，其中所述电压采样和整流模块包括电压采样模块和电压整流模块；
所述电压采样模块包含第一串电阻器，所述第一串电阻器包括彼此串联连接的第一采样电阻器和第二采样电阻器，所述第一串电阻器的第一端连接到所述导线L，且所述第一串电阻器的第二端连接到所述金属壳体，
其中所述电压采样模块用于将线路到壳体采样电压(VS,LE)输出到所述电压整流模块，所述线路到壳体采样电压(VS,LE)是跨越所述第二采样电阻器的电压；
所述分压电路包含第二串电阻器，所述第二串电阻器包括彼此串联连接的第一分压电阻器和第二分压电阻器，所述第二串电阻器的第一端连接到所述中性导体N，且所述第二串电阻器的第二端连接到所述金属壳体，其中所述分压电路用于将中性到壳体采样电压(VS,NE)输出到所述电压整流模块，所述中性到壳体采样电压(VS,NE)是跨越所述第二分压电阻器的电压；
所述电压整流模块的第一端连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，所述电压整流模块的第二端连接到所述电压比较模块，且所述电压整流模块的第三端连接到所述第一分压电阻器和所述第二分压电阻器之间的共同端，所述电压整流模块用于对所述线路到壳体采样电压(VS,LE)和所述中性到壳体采样电压(VS,NE)进行整流，且将整流后的线路到壳体采样电压和整流后的中性到壳体采样电压(VR,LE，VR,NE)输出到所述电压比较模块；以及
所述电压比较模块用于比较整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)与所述第一阈值电压，且比较整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)与所述第二阈值电压，并且用于在整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，输出告警信号。
因此，所述第一串电阻器具有两个功能：首先，所述第一串电阻器用于对跨越所述第二采样电阻器的线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且其次，所述第一串电阻器可以用于确保所述导线L和所述壳体之间的绝缘。以此方式，即使操作人员触摸所述AC设备的一个或多个部分，通过操作人员的身体的电流与所使用的主电压相比也将减小，由此进一步增加电路的安全性。
此外，所述第二串电阻器具有三个功能：首先，所述第二串电阻器用于对所述导线L和所述中性导体N之间的主电压(VL-N)进行分压或分路，其次，所述第二串电阻器可以用于确保所述中性导体N和所述壳体之间的绝缘。以此方式，即使操作人员触摸所述AC设备的一个或多个部分，通过操作人员的身体的电流与所使用的主电压相比也将减小，由此进一步增加电路的安全性，且第三，所述第二串电阻器用于对跨越所述第二分压电阻器的中性到壳体采样电压(VS,NE)进行采样。
本发明的第二方面提供一种AC设备，所述AC设备包括金属壳体和上文所描述的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的电路。
本发明的第三方面提供一种通信系统，所述通信系统包括上文所描述的AC设备和用于向AC设备供电的电力系统。
本发明的第四方面提供一种基站系统BSS，所述基站系统包括AC基站和用于向AC基站供电的电力系统，其中所述AC基站包括金属壳体和上文所描述的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的电路，其中所述AC基站部署在BSS的塔上。
本发明的所述AC设备、所述通信系统和所述基站系统实现与上文针对用于检测交流电设备的金属壳体上的电击危险的电路所描述的相同的优点。
附图说明
结合所附附图，下面具体实施例的描述将阐述上述本发明的各方面及其实现形式，其中：
图1是根据本发明的实施例的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性框图；
图2是根据本发明的另一个实施例的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性框图；
图3a是图1的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图3b是图1的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图4是图1的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图5是图1的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图6a是图2的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图6b是图2的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图6c是图2的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图6d是图2的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图7是图2的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图8是图1的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图9是图1的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图；
图10是根据本发明的实施例的AC设备的示例性框图；
图11是根据本发明的实施例的通信系统的示例性框图；以及
图12是根据本发明的实施例的基站系统BSS的示例性框图。
具体实施方式
下文参考附图给出对根据本发明的实施例的方案的清楚且全面的描述。
为方便地理解本发明的实施例，本文中首先说明将在本发明的实施例的描述中引入的若干术语。
其中术语导线L意指在正常操作中通电且能够有助于电能的传输或分布但并非中性导体或中点线。
其中术语中性导体N意指电连接到中性点且能够有助于电能的分配的导体。
其中术语保护性接地导体PE意指出于安全性的目的而提供的导体，例如出于保护不受电击的目的；提供用于保护性接地的保护导体。
其中术语线路到中性电压意指在交流电路的给定点处在导线和中性导体之间的电压。
其中术语电击意指由通过人体或动物身体的电流产生的生理作用。
图1是根据本发明的实施例的用于检测AC设备的金属壳体10上的电击危险的检测电路100的示例性框图。如图1中所示，所述检测电路100包括电压采样和整流模块110以及电压比较模块120。电压采样和整流模块110连接在导线L和金属壳体10之间，且用于对所述导线和所述金属壳体之间的线路到壳体采样电压VS,LE(在以下描述中还称为线路到壳体采样电压)进行采样，对线路到壳体采样电压(VS,LE)进行整流，且将整流后的线路到壳体采样电压VR,LE(还简称为整流后的L2E采样电压)输出到电压比较模块120。电压比较模块120用于比较整流后的L2E采样电压(VR,LE)与第一阈值电压，且用于在整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时检测所述金属壳体上的电击危险。
在先前段落中且在以下描述中，参考所包括的若干模块和/或形成所述检测电路100的若干模块或包含在所述金属壳体10中的若干模块。应清楚，此类模块是电路或电路的一部分。因此，在说明书中中所描述的任何模块也可以被称作电路。举例来说，所述电压采样和整流模块110和所述电压比较模块120还可以被称作采样和整流电路以及电压比较电路。
与其中将所述中性导体和所述金属壳体之间的中性到壳体采样电压作为用于检测电击危险的判断参数的常规方案相反，本发明中的所述电压采样和整流模块110对导线和金属壳体之间的线路到壳体采样电压进行采样。
在正常工作条件下，不管金属壳体是否良好地接地，所述导线和所述金属壳体之间的线路到壳体采样电压(VS,LE)(简称为L2E采样电压)较高，并且所述线路到壳体采样电压(VS,LE)将在电路故障的情况下变低。因此，预设所述第一阈值电压以检测交流电(alternating current，AC)设备的金属壳体上的电击危险。界定第一阈值电压的方法的可能的实施例将在以下段落中描述。
因此，判断标准是：如果整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压，那么所述金属壳体被认为无电击危险。如果整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压，那么所述金属壳体被认为存在电击危险。
在另一实施例中，所述第一阈值电压(Vref)选自高于0且低于所述预设电压值的范围，所述预设电压值与所计算出的所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压(VLE,c)值成正比，所述计算出的所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压(VLE,c)值是使用所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)计算出的。所述一组预设主电压可以举例来说包含若干电压，所述若干电压可用于网络中且取决于用于电源网络的标准，例如但不限于220V、110V及类似者。下文将给出更详细的实例。
预设电压值可以通过考虑可以使用电路的极限(最不利的)情形来界定。在此情形中，所述AC设备使用所述导线L和所述中性导体N之间的最小线路到中性电压值(VLN,min)，且将假设所述金属壳体未良好接地。所述导线L和所述金属壳体之间的最小线路到壳体电压值(VLE,min)是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分。然而，所述最小线路到壳体电压值(VLE,min)的具体值取决于所述最小线路到壳体电压(VLE,min)和最小中性到壳体电压(VNE,min)如何共用所述最小线路到中性电压值(VLN,min)。
对应地，所计算出的线路到壳体电压(VLE,c)可以是所述最小线路到壳体电压(VLE,min)的一部分。在实施方案中，比例因子可以是用于将半波AC整流成直流电(directcurrent，DC)的转换率。
应注意，所述一组预设主电压可以是{100V到240V}；所述导线L和所述中性导体N之间的主电压在全世界的不同国家之间不同。广泛使用的电压选择是110伏特AC(110V)或220伏特AC(220V)。注意，110伏特和220伏特是平均值，因为电压在使用期间一定会波动。
考虑例如使用110V和220V的系统，如果最小线路到中性电压值(VLN,min)是110V且所述金属壳体未良好接地，那么所述最小线路到壳体电压(VLE,min)和所述最小中性到壳体电压(VNE,min)是最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分。作为例子，所述最小线路到壳体电压(VLE,min)和所述最小中性到壳体电压(VNE,min)可以分别为55V。关于针对具体配置可以如何计算最小线路到壳体电压(VLE,min)和最小中性到壳体电压(VNE,min)的更加具体的解释将在以下论述中给出。
如从图1可见，不管所述AC设备的所述金属壳体是否良好地接地，都对线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且当整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时可以检测到所述金属壳体上的电击危险，因此可以提高或确保检测准确性，且可以满足操作人员的安全性需要。
此外，考虑极限情形以用于界定所述预设电压值，且所述第一阈值电压(Vref)选自高于0且低于所述预设电压值的范围。以此方式，如果在正常情况下(即，无危险电压连接到所述金属壳体)使用所述AC设备，整流后的L2E采样电压(VR,LE)不可能低于所述第一阈值电压(Vref)。因此，不管所述金属壳体是否良好地接地，只要整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压，电击危险就必定存在于所述金属壳体上，因此可以进一步提高或确保检测准确性，且可以满足操作人员的安全性需要。
图2是根据本发明的另一个实施例的用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的检测电路200的示例性框图。所述检测电路200是所述检测电路100的改进，且其中的两个电路之间共有的组件将用相同的参考标记指示且将不再次进行描述。如图2中示出，所述电路包含电压采样和整流模块110和电压比较模块120，如上文已经描述。另外，所述检测电路200包含分压电路230。
所述电压采样和整流模块110连接在导线L和所述金属壳体之间，且用于对所述导线和所述金属壳体之间的线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且对线路到壳体采样电压(VS,LE)(简称为L2E采样电压)进行整流，并将整流后的L2E采样电压(VR,LE)输出到电压比较模块120。
所述电压比较模块120用于比较整流后的L2E采样电压(VR,LE)与第一阈值电压，且用于在整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时检测所述金属壳体上的电击危险。
所述分压电路230连接在所述中性导体N和所述金属壳体之间，且用于对所述导线L和所述中性导体N之间的当前线路到中性主电压VL-N(简称为主电压)进行分压，使得所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压(VL-E)以及所述中性导体N和所述金属壳体之间的中性到壳体电压(VN-E)是主电压(VL-N)的一部分。换句话说，从所述线路到壳体电压(VL-E)和所述中性到壳体电压(VN-E)的总和得出所述导线L和所述中性导体N之间的所述当前主电压(VL-N)。
可以理解，借助于分压电路230，所述线路到壳体电压(VL-E)和所述中性到壳体电压VN-E可以确定。一旦所述线路到壳体电压VL-E和所述中性到壳体电压VN-E已知，这些电压就可以用于界定所述预设电压值，因此更有效地选择所述第一阈值电压。
如图2的虚线中示出，根据另一实施例，所述分压电路230可以进一步用于将所述中性导体N和所述金属壳体之间的中性到壳体采样电压VS,NE(在下文中也被称为中性到壳体采样电压)输出到所述电压采样和整流模块110，其中所述中性到壳体采样电压(VS,NE)是所述中性导体N和所述金属壳体之间的所述中性到壳体电压(VN-E)的一部分。
在此类实施例中，所述电压采样和整流模块110进一步用于对所述中性到壳体采样电压(VS,NE)进行整流，且将整流后的中性到壳体采样电压VR,NE(简称为整流后的N2E采样电压)输出到所述电压比较模块120。所述电压比较模块120进一步用于比较整流后的N2E采样电压VR,NE与第二阈值电压，且用于在所述整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且整流后的N2E采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，检测出所述金属壳体上的电击危险。
关于如何选择所述第一阈值电压，可以参考图1中所描绘的上述实施例。
作为选择，在一个实例中，所述第二阈值电压可以被选择为高于极限电压值，所述极限电压值与所计算出的所述中性导体N和所述金属壳体之间的中性到壳体电压(VNE,c)值成正比，所述计算出的所述中性导体N和所述金属壳体之间的中性到壳体电压(VNE,c)值是在采用在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主线路到中性电压(简称为主电压)当中的最大线路到中性电压值(VLN,max)计算的。
所述极限电压值可以通过考虑可以使用电路的极限(最不利的)情形来界定。在此极限情形中，采用所述导线L和所述中性导体N之间的最大线路到中性电压值VLN,max，且将假设所述金属壳体未良好接地。在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中选择最大线路到中性电压值，如上文参考图1的实施方案所描述。在此情形中，最大中性到壳体电压值(VNE,max)是所述最大线路到中性电压值(VLN,max)的一部分。
所述最大中性到壳体电压值(VNE,max)的具体值取决于所述最大线路到壳体电压(VLE,max)和所述最大中性到壳体电压(VNE,max)如何共用所述最大线路到中性电压值(VLN,max)。
对应地，所述所计算出的中性到壳体电压(VNE,c)可以是所述最大中性到壳体电压(VNE,max)的一部分，且比例因子可以是将半波AC整流成DC的转换率。
如从图2可见，不仅将整流后的L2E采样电压(VR,LE)与第一阈值电压比较，而且将整流后的N2E采样电压(VR,NE)与第二阈值电压比较。根据此实施方案，当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且所述整流后的N2E采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，检测到所述金属壳体上的电击危险。因此，进行双重检查，由此提高检测准确性，且允许以与常规方法相比更高程度的准确性满足操作人员的安全性需要。
图3a或3b是图1的用于检测所述AC设备的金属壳体上的电击危险的检测电路300的示例性电路原理图。如图3a或图3b中示出，图1的电路的电压采样和整流模块110包含电压采样模块311和电压整流模块312。
电压采样模块311包括第一串电阻器，所述第一串电阻器包括彼此串联连接的第一采样电阻器(R11)和第二采样电阻器(R12)。所述第一串电阻器的第一端连接到所述导线L，且所述第一串电阻器的第二端连接到所述金属壳体。根据此实施方案，所述线路到壳体采样电压(VS,LE)是跨越所述第二采样电阻器(R12)的电压，且所述电压采样模块311用于将所述线路到壳体采样电压(VS,LE)输出到所述电压整流模块312。尽管在所示出的实施例中所述电压采样模块311包括第一采样电阻器(R11)和第二采样电阻器(R12)，但根据另外实施例，可以使用两个或两个以上电阻器来替代。
在检测电路300中，所述电压整流模块312的第一端连接到所述第一采样电阻器(R11)和所述第二采样电阻器(R12)之间的共同端。所述电压整流模块312的第二端连接到所述电压比较模块120，所述电压整流模块312用于对线路到壳体采样电压VS,LE进行整流。
所述电压比较模块120用于比较整流后的L2E采样电压(VR,LE)与所述第一阈值电压，且在整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时输出告警信号。具体地说，当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时，所述电压比较模块120输出具有第一值的输出信号。所述第一值指示所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险。所述输出信号可以被视为告警信号。此外，当整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压时，所述电压比较模块120可以输出具有第二值的输出信号。所述第二值指示所述AC设备的所述金属壳体上无电击危险。
在另一实施例中，所述电压采样模块311可以包含串联连接的m个电阻器，其中m是整数且m>＝2。在此情况下，所述第一阈值电压Vref1可以由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000091
其中R1i相应地表示在所述电压采样模块311中的第一串电阻器中的第i个采样电阻器的电阻，VLE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的所述一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时在所述导线L和所述金属壳体之间的有效电压。所述电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，且α表示用于将半波AC整流成DC的转换率。应注意，当第m个采样电阻器包含于所述第一串电阻器中且m＝3时，所述第三采样电阻器可以串联连接到所述第一采样电阻器，所述第三采样电阻器的一端连接到所述导线L。
并且在此情况下，考虑极限情形，其中使用最小线路到中性电压值(VLN,min)且所述AC设备的所述金属壳体未良好接地。因此，所述有效电压VLE,eff是最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，例如，所述电压VLE,eff可以是最小线路到中性电压值(VLN,min)的一半。
在一个实例中，如图3a或3b或4中示出，所述电压采样模块311中的第一串电阻器可以由彼此串联连接的第一采样电阻器和第二采样电阻器构成。在此情况下，所述第一采样电阻器的第一端连接到所述导线L，且所述第二采样电阻器的第二端连接到所述金属壳体，且所述第一阈值电压Vref1由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000092
其中R11和R12相应地表示所述电压采样模块311中的第一和第二采样电阻器的电阻。
在另一实施例中，所述电压采样模块311中的第一串电阻器的总电阻大于1MΩ以限制电流。所述电压采样模块311中的第一串电阻器可以包含两个以上电阻器，以在电阻器中的一个出故障的情况下确保安全性。
在先前描述的实施例中的任一个中，所述检测电路可以进一步包含告警模块140。所述告警模块140用于基于所述告警信号而产生告警，其中所述告警是以下各项中的任一个或组合：蜂鸣、发光和振动。
在先前描述的实施例中的任一个中，所述电压比较模块120包括以下各项中的任一个或组合：硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier，SCR)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metallic oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)、运算放大器、比较器、继电器以及稳压二极管。
在一个实例中，如图4中示出，描述图3a或图3b的电路的电压整流模块的可能实施方案。所述电压整流模块412包含整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器R3，其中所述滤波电容C1用于对所述线路到壳体采样电压VS,LE的电压波形滤波，且所述放电电阻器用于从滤波电容C1放电。
所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块420。
所述滤波电容C1和所述放电电阻器R3并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器R3都连接在所述整流二极管D1的阴极与所述金属壳体之间。
在图4中所描绘的实现方案中，所述整流二极管D1的阳极对应于所述电压整流模块412的所述第一端，且所述整流二极管D1的阴极对应于所述电压整流模块412的所述第二端。
图4说明电压比较模块的可能的实现方案，所述实现方案可以用于到目前为止所描述的本发明的实施方案的检测电路中。图4中所阐述的所述检测电路400的所述电压比较模块420包含运算放大器421。所述运算放大器421的非反相输入422连接到所述整流二极管D1的阴极，或更概括地说，连接到所述整流模块412的输出。所述运算放大器421的反相输入423连接到所述第一阈值电压源；所述运算放大器421的电源正极连接到GND；所述运算放大器421的电源负极连接到Vcc(即，所述运算放大器421的电源电压)。在实施方案中，所述运算放大器421的输出连接到所述告警模块140。当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时输出告警信号，所述告警信号可以是低电平信号(例如，0)，且当整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压时，输出高电平信号(例如，1)。
在可以替代于上文所描述的实施方案而使用另一实例中，所述运算放大器421的反相输入可以连接到所述整流二极管D1的阴极，且所述运算放大器421的非反相输入可以连接到所述第一阈值电压源。在此情况下，所述运算放大器421的电源正极连接到Vcc；所述运算放大器421的电源负极连接到GND。如上文所描述，所述运算放大器421的输出连接到所述告警模块140。根据此实施方案，当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时，输出高电平信号(例如，1)的告警信号，且当整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压时，输出低电平信号(例如，0)。
此外，如图3a中示出，所述电压采样模块311、所述电压整流模块312以及所述电压比较模块320具有连接到共同参考电压GND的共同接头。
如图4中示出，所述电压采样模块311、所述电压整流模块412以及所述电压比较模块420具有连接到共同参考电压GND的共同接头。
可选择地，如图3b中示出，所述电压采样模块311的参考电压端可以与所述电压整流模块312和所述电压比较模块320的共同参考电压不同。
如从图3a或图3b或图4可见，连接在所述导线L和所述金属壳体之间的所述第一串电阻器(包含第一采样电阻器和第二采样电阻器)实际上具有两个功能：首先，所述第一串电阻器用于对跨越所述第二采样电阻器的线路到壳体采样电压进行采样，且其次，所述第一串电阻器可以用于确保所述导线L和所述壳体之间的绝缘。以此方式，即使操作人员触摸所述AC设备的一个或多个部分，例如，沿着图4中示出的粗线的电路，通过操作人员的身体的电流与所使用的主电压相比也将减小，由此进一步增加电路的安全性。
图5是图1中用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的检测电路500的实例的示意图。如图5中示出，电压采样和整流模块包含电压采样模块511和电压整流模块412。
所述电压采样模块511包括一串组件，所述一串组件包括彼此串联连接的第一电阻器R51和变压器T1，所述一串组件的第一端连接到所述导线L，且所述一串组件的第二端连接到所述金属壳体。所述线路到壳体采样电压(VS,LE)是从变压器T1输出的电压，且所述电压采样模块511用于将所述线路到壳体采样电压(VS,LE)输出到所述电压整流模块512。尽管在示出的实施例中所述电压采样模块511包括第一电阻器R51以用于限制电流，但作为另外的实施例，还可以使用两个或两个以上电阻器。
在图5中所描绘的实施方案中，电压整流模块412包含整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器R3。所述整流二极管D1的阳极连接到所述变压器T1的输出，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块420。所述滤波电容C1和所述放电电阻器R3并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器R3都连接在所述整流二极管D1的阴极与所述金属壳体之间。
所述整流二极管D1的阳极对应于所述电压整流模块412的第一端，且所述整流二极管D1的阴极对应于所述电压整流模块412的第二端。
所述变压器T1具有在所述变压器T1的初级侧上的初级绕组和在变压器T1的次级侧上的次级绕组。初级绕组的圈数和次级绕组的圈数相应地表示为N1和N2。
对于所述电压采样模块511中的所述第一串组件中包括第一电阻器R51、第二电阻器R52和变压器T1的实施方案，第一阈值电压Vref1可以由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000111
其中R51、R52和RT1相应地表示在所述电压采样模块511中的第一电阻器、第二电阻器和变压器T1的电阻，VLE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的所述一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时在所述导线L和所述金属壳体之间的有效电压。所述电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，且α表示用于将半波AC整流成DC的转换率。
对于其它详细的实施细节，可以参考上述实施例，所述实施例不在本文中重复。
图6a、6b、6c、6d或7是图2中用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图。如图6a、6b、6c、6d或7中示出，图2中的电路的电压采样和整流模块110包含电压采样模块311和电压整流模块312。
所述电压采样模块311包括第一串电阻器，所述第一串电阻器包括彼此串联连接的第一采样电阻器和第二采样电阻器。所述第一串电阻器的第一端连接到所述导线L，且所述第一串电阻器的第二端连接到所述金属壳体。所述线路到壳体采样电压(VS,LE)是跨越所述第二采样电阻器R12的电压，且所述电压采样模块311用于将所述线路到壳体采样电压(VS,LE)输出到所述电压整流模块312。
尽管在示出的实施例中所述电压采样模块311包括第一采样电阻器R11和第二采样电阻器R12，但根据另外的实施例还可以使用两个或两个以上电阻器。
所述电压整流模块312的第一端连接到所述第一采样电阻器R11和所述第二采样电阻器R12之间的共同端，且所述电压整流模块12的第二端连接到所述电压比较模块120。所述电压整流模块312用于对跨越所述第二采样电阻器的线路到壳体采样电压(VS,LE)进行整流，且将整流后的L2E采样电压(VR,LE)输出到所述电压比较模块120。
所述分压电路630包括第二串电阻器，所述第二串电阻器包括彼此串联连接的第一分压电阻器R21和第二分压电阻器R22。所述第二串电阻器的第一端连接到所述中性导体N，且所述第二串电阻器的第二端连接到所述金属壳体。
尽管在示出的实施例中分压电路630包括所述第一分压电阻器R21和所述第二分压电阻器R22，但根据另外的实施例，所述分压电路630还可以使用两个或两个以上电阻器。根据另一实施例，如图6c或6d中示出，所述分压电路630用于将中性到壳体采样电压(VS,NE)输出到所述电压整流模块312，且中性到壳体采样电压(VS,NE)是跨越第二分压电阻器R22的电压。
根据另一实施例，如图6c或6d中示出，所述电压整流模块312的第三端可以连接到所述分压电路630的所述第一分压电阻器R21和所述第二分压电阻器R22之间的共同端。所述电压整流模块312进一步用于对跨越所述第二分压电阻器R22的中性到壳体采样电压(VS,NE)进行整流，且将整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)输出到所述电压比较模块120。
所述电压比较模块120用于比较整流后的线路到壳体采样电压VR,LE(简称为整流后的L2E采样电压)与所述第一阈值电压，且用于比较整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)与所述第二阈值电压。所述电压比较模块20进一步用于在整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且整流后的N2E采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，输出告警信号。所述告警信号指示所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险。
在一个实例中，当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且整流后的N2E采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，输出告警信号，所述告警信号可以是高电平信号(例如，1)；而当整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压且整流后的N2E采样电压(VR,NE)低于所述第二阈值电压时，输出正常信号，所述正常信号可以是低电平信号(例如，0)。
在另一实例中，当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且整流后的N2E采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，输出告警信号，所述告警信号可以是低电平信号(例如，0)；而当整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压且整流后的N2E采样电压(VR,NE)低于所述第二阈值电压时，输出正常信号，所述正常信号可以是高电平信号(例如，1)。
在另一实施例中，所述电压采样模块311可以包含串联连接的m个采样电阻器，且所述分压电路630可以包含串联连接的n个分压电阻器，其中m或n为整数且m、n>＝2。
在此情况下，所述第一阈值电压Vref1可以由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000121
其中R11、R12、...以及R1m相应地表示在电压采样模块311中的第一串电阻器中的第一采样电阻器的电阻、...，以及第m采样电阻器的电阻，VLE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时在所述导线L和所述金属壳体之间的有效电压。所述电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，且α表示用于将半波AC整流成DC的转换率。
电压VLE,eff可以通过下式给出：
Figure GDA0002163930380000131
其中R21、...、R2n相应地表示分压电路630中的第二串电阻器的第一分压电阻器的电阻、第二分压电阻器的电阻、...以及第n个分压电阻器的电阻。
此处，考虑极限情形，其中使用所述导线L和所述中性导体N之间的最小线路到中性电压值(VLN,min)，且所述AC设备的所述金属壳体未良好接地。因此，所述电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分。例如，如果所述电压采样模块311的电阻与所述分压电路630的电阻相同，那么所述电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一半。
在一个实例中，如图6a、6b、6c、6d或7中示出，所述电压采样模块311中的所述第一串电阻器可以由彼此串联连接的第一采样电阻器和第二采样电阻器构成。根据此配置，所述第一采样电阻器的第一端连接到所述导线L，且所述第二采样电阻器的第二端连接到所述金属壳体。所述第一阈值电压Vref1将通过以下公式给出：
Figure GDA0002163930380000132
其中R11和R12相应地表示所述电压采样模块311中的所述第一采样电阻器的电阻、所述第二采样电阻器的电阻。
在又另一个实例中，如图6a、6b、6c、6d或7中示出，所述电压采样模块311中的所述第一串电阻器可以由彼此串联连接的第三采样电阻器R13(在图中用虚线示出)、第一采样电阻器R11和第二采样电阻器R12构成。根据此配置，所述第三采样电阻器R13的一端连接到所述导线L，且所述第二采样电阻器R12的第二端连接到所述金属壳体。所述第一阈值电压Vref1由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000133
其中R11、R12以及R13相应地表示所述电压采样模块311中的所述第一采样电阻器的电阻、所述第二采样电阻器的电阻以及所述第三采样电阻器的电阻。
在另一实施例中，所述分压电路630可以包含串联连接的n个分压电阻器，其中n是整数且n>＝2，所述第二阈值电压Vref2可以由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000134
其中R21、...、R2m相应地表示在所述分压电路630中的第二串电阻器中的第一分压电阻器的电阻、第二分压电阻器的电阻、...，以及第m分压电阻器的电阻，VNE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中的最大线路到中性电压值(VLN,max)时在所述中性导体N和所述金属壳体之间的有效电压。所述有效电压VNE,eff在此处是所述最大线路到中性电压值(VLN,max)的一部分，且α表示用于将半波AC整流成DC的转换率。
所述有效电压VNE,eff通过下式给出：
Figure GDA0002163930380000141
其中R21、...、R2n相应地表示所述分压电路630中的第二串电阻器的所述第一分压电阻器的电阻、所述第二分压电阻器的电阻、...以及第n分压电阻器的电阻。
因此，考虑极限情形，其中不仅使用所述导线L和所述中性导体N之间的所述最大线路到中性电压值(VLN,max)，而且所述金属壳体未良好接地。因此，所述有效电压VNE,eff是所述最大线路到中性电压值(VLN,max)的一部分，例如，如果所述电压采样模块311的电阻与所述分压电路630的电阻相同，那么所述电压VNE,eff是所述最大线路到中性电压值(VLN,max)的一半。
在一个实例中，如图6a、6b、6c、6d或7中示出，所述分压电路630中的第二串电阻器可以由彼此串联连接的第一分压电阻器R21和第二分压电阻器R22构成。在此情况下，所述第一分压电阻器R21的第一端连接到所述中性导体N且所述第二分压电阻器R22的第二端连接到所述金属壳体。所述第二阈值电压Vref2由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000142
其中R21和R22相应地表示所述分压电路630中的所述第二串电阻器中的所述第一分压电阻器的电阻和所述第二分压电阻器的电阻。
在另一实例中，如图6a、6b、6c、6d或7中示出，所述第二串电阻器可以包含在所述分压电路630中彼此串联连接的第三分压电阻器、第一分压电阻器和第二分压电阻器。在此情况下，所述第三分压电阻器的一端连接到所述中性导体N且所述第二分压电阻器的第二端连接到所述金属壳体。所述第二阈值电压Vref2由以下公式表示：
Figure GDA0002163930380000143
其中R21、R22和R23相应地表示所述分压电路630中的所述第一分压电阻器的电阻、所述第二分压电阻器的电阻和第三分压电阻器的电阻。
在另一实施例中，所述电压采样模块311中的所述第一串电阻器的总电阻或所述分压电路630中的所述第二串电阻器的总电阻大于1MΩ以限制电流。所述电压采样模块311或所述分压电路630中的所述一串电阻器包含两个以上电阻器，以在其余电阻器中的一个或多个出故障的情况下确保安全性。在有利的实现方案中，所述电压采样模块311中的所述第一串电阻器的总电阻与所述分压电路630中的所述第二串电阻器的总电阻相同。
根据另一实施例，所述检测电路进一步包含告警模块140，所述告警模块用于基于告警信号而产生告警，其中所述告警是以下各项中的任一个或组合：蜂鸣、发光和振动。所述告警模块140输出告警以向操作人员发出可能造成电气危险的故障的警报。借助于对所述导线L和所述金属壳体之间的电压进行采样且使用所述电压来判断是否发生故障，本发明不必依赖于插座的接地插脚或所述金属壳体良好地接地的事实。即使所述组件未良好接地，也将不存在不想要的或错误的告警。
在此类实施例中，所述电压比较模块120包括以下各项中的任一个或组合：硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier，SCR)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metallicoxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)、运算放大器、比较器、继电器以及稳压二极管。
在一个实例中，如图7中示出，所述电压整流模块412可以包含整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器R3。
所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块420。
另外，所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的阴极与所述金属壳体之间。
在图7中所描绘的实现方案中，所述整流二极管D1的阳极对应于所述电压整流模块412的所述第一端，且所述整流二极管D1的阴极对应于所述电压整流模块412的所述第二端。
在一个实例中，如图7中示出，所述电压比较模块420可以包含运算放大器421。所述运算放大器421的非反相输入422连接到所述整流二极管D1的阴极；所述运算放大器21的反相输入423连接到所述第一阈值电压Vref1源；所述运算放大器421的电源正极连接到GND(即，地面)；所述运算放大器421的电源负极连接到Vcc(即，所述运算放大器421的电源电压)。根据有利的实现方案，所述运算放大器421的输出连接到告警模块140。当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时，输出为低电平信号(例如，0)的告警信号，且当整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压时，输出为高电平信号(例如，1)的正常信号。
在另一实例中，所述运算放大器421的反相输入423连接到所述整流二极管D1的阴极；所述运算放大器421的非反相输入422连接到所述第一阈值电压Vref1源；所述运算放大器421的电源正极连接到Vcc；所述运算放大器421的电源负极连接到GND；优选地，所述运算放大器421的输出连接到告警模块140。对应地，当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时，输出为高电平信号(例如，1)的告警信号，且当整流后的L2E采样电压(VR,LE)高于所述第一阈值电压时，输出为低电平信号(例如，0)的正常信号。
此外，如图6a或图6c中示出，所述电压采样电路311、所述分压电路630、所述电压整流模块312以及所述电压比较模块120的共同端接头具有共同参考电压。
如图7中示出，所述电压采样电路311、所述分压电路630、所述电压整流模块412以及所述电压比较模块420的共同端接头具有共同参考电压。
替代地，如图6b中示出，所述电压采样电路311和所述分压电路630的共同参考电压与所述电压整流模块312和所述电压比较模块120的共同参考电压不同。
如图6d中示出，所述电压采样电路311、所述分压电路630以及所述电压整流模块312的共同参考电压与所述电压比较模块120的参考电压接头不同。
如从图6a或图6b或图6c或图6d或图7可见，连接在所述导线L和所述金属壳体之间的所述第一串电阻器(包含第一采样电阻器和第二采样电阻器)具有两个功能：首先，所述第一串电阻器用于对跨越所述第二采样电阻器的线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且其次，所述第一串电阻器可以用于确保所述导线L和所述壳体之间的绝缘。以此方式，即使操作人员触摸所述AC设备的一个或多个部分，例如，沿着图7中用粗线显示的电路，通过所述操作人员的身体的电流与所使用的主电压相比也将减小，由此进一步增加电路的安全性。
此外，连接在所述中性导体N和所述金属壳体之间的所述第二串电阻器(包含第一分压电阻器和第二分压电阻器)具有三个功能：首先，所述第二串电阻器用于对所述导线L和所述中性导体N之间的主电压(VL-N)进行分压或分路，其次，所述第二串电阻器可以用于确保所述中性导体N和所述壳体之间的绝缘。以此方式，即使所述操作人员触摸所述AC设备的一个或多个部分，例如，沿着图6c中用粗线显示的电路，通过所述操作人员的身体的电流与所述使用的主电压相比也将减小，由此进一步增加电路的安全性，且第三，所述第二串电阻器用于对跨越所述第二分压电阻器R22的中性到壳体采样电压(VS,NE)进行采样。
此外，不仅将跨越所述第二采样电阻器的整流后的L2E采样电压(VR,LE)与第一阈值电压比较，而且将跨越所述第二分压电阻器的整流后的N2E采样电压(VR,NE)与第二阈值电压比较。根据此实施方案，当整流后的采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且整流后的采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，检测到所述金属壳体上的电击危险。因此，进行双重检查，由此提高检测准确性，且允许以与标准方法相比更高程度的准确性满足操作人员的安全性需要。
图8或9是图1中用于检测AC设备的金属壳体上的电击危险的电路的示例性电路原理图。
如图8中示出，电压采样和整流模块810包含：
彼此串联连接的整流二极管D1、第一电阻器R81和第二电阻器R82。所述整流二极管D1的阳极连接到所述导线L且所述第二电阻器R82的一端连接到所述金属壳体。
滤波电容C1和放电R3电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器R3都连接在所述第一电阻器R81和所述第二电阻器R82的共同端与所述金属壳体之间。
所述电压采样和整流模块810用于将整流后的L2E采样电压(VR,LE)输出到所述电压比较模块420，所述整流后的L2E采样电压(VR,LE)是跨越所述第二电阻器R82的电压。在此类实施例中，所述电压比较模块420连接到所述第一电阻器R81和所述第二电阻器R82之间的共同端。
如图9中示出，电压采样和整流模块910包含彼此串联连接的第一电阻器R91、整流二极管D1和第二电阻器R92，所述第一电阻器R91的一端连接到所述导线L且所述第二电阻器R92的一端连接到所述金属壳体。
滤波电容C1和所述放电电阻器R3并联连接，且这两者都连接在所述整流二极管D1的阴极和所述第二电阻器R92之间的共同端与所述金属壳体之间。
所述电压采样和整流模块910用于将整流后的L2E采样电压(VR,LE)输出到所述电压比较模块420，所述整流后的L2E采样电压(VR,LE)是跨越所述第二电阻器R92的电压。在此类实施例中，所述电压比较模块420连接到所述整流二极管D1的阴极与所述第二电阻器R92之间的共同端。
对于关于所述检测电路的实施方案的其它细节，可以参考上述实施例，所述实施例不在本文中重复。
图10是根据本发明的实施例的AC设备的示例性框图。如图10中示出，所述AC设备包含作为装置外壳的金属壳体10，以及用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的检测电路，如上文所描述。
根据另一实施例，所述AC设备包含电源单元(power supply unit，PSU)150，所述电源单元用于将输入AC电压(例如220V ac或110V ac)转换成DC电压(例如，3.3V dc或5Vdc)，所述DC电压是供所述AC设备中内部使用的电源。
在实例中，所述AC设备可以是AC基站，用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的所述检测电路可以部署在由所述AC基站包括的电源单元(power supply unit，PSU)提供的区域中。
可以理解，此实施例的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的电路可以根据上述实施例具体地实施；可以参考上述实施例中的相关描述，所述相关描述不在本文中重复。
如从图10可见，不管所述AC设备的所述金属壳体是否良好地接地，都可以对所述导线和所述金属壳体之间的线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时可以检测到所述金属壳体上的电击危险，因此可以提高或确保检测准确性，且可以满足所述AC设备的安全性需要。
图11是根据本发明的实施例的通信系统的示例性框图。如图11中示出，所述通信系统包含AC设备1100和用于向所述AC设备供电的电力系统1101。
此外，根据另外的实施例实施方案，如图11中示出，所述电力系统1101可以部署在距通信系统的塔的基座某一距离处，例如，所述距离可以大于300米，且所述AC设备1100部署在所述通信系统的塔上(例如，部署在所述通信系统的塔的顶部)，所述电力系统1101用于将来自所述电力分配系统的高压A.C.(例如，10KV ac)转换成正常的低电源电压A.C.(例如，220V ac或110V ac)以用于向所述AC设备1100供电。
在此类实施例中，所述AC设备1100包含金属壳体，以及如上文所描述的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的检测电路。优选地，所述AC设备1100进一步包含电源单元(power supply unit，PSU)，所述电源单元用于将输入AC电压(例如，220V ac或110V ac)转换成DC电压(例如，3.3V dc或5V dc)，所述DC电压是供所述AC设备中内部使用的电源。
可以理解，此实施例的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的检测电路可以根据上述实施例具体地实施；可以参考上述实施例中的相关描述，所述相关描述这里不再重复。
从上文可见，不管所述AC设备的所述金属壳体是否良好地接地，都可以对所述导线和所述金属壳体之间的所述线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时可以检测到所述金属壳体上的电击危险，因此可以提高或确保检测准确性，且可以满足所述通信系统的操作人员的安全性需要。
图12是根据本发明的实施例的基站系统(base station system，BSS)的示例性框图。如图12中示出，所述基站系统(base station system，BSS)包括AC基站1200和用于向所述AC基站供电的电力系统1201，其中所述AC基站1200包括金属壳体和上文所描述的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的检测电路，其中所述AC基站部署在BSS的塔上。
此外，根据另外的实施例实施方案，如图11中示出，其中所述电力系统部署在与所述BSS的塔的基座相距某一距离处，例如，所述距离可以大于300米，且所述AC基站部署在所述BSS的塔的顶部上，所述电力系统用于将来自电力分配系统的高压A.C.(例如，10KV ac)转换成正常低电源电压(例如，220V ac或110V ac)以用于向所述AC基站供电。
优选地，所述AC设备可以进一步包含电源单元(power supply unit，PSU)，所述电源单元用于将输入AC电压(例如，220V ac或110V ac)转换成DC电压(例如，3.3V dc或5Vdc)，所述DC电压是供所述AC设备中内部使用的电源。
此外，所述基站系统(base station system，BSS)进一步包括基站控制器1202；可以参考已知现有技术，所述已知现有技术这里不再重复。
所述电力系统进一步用于将来自所述电力分配系统的所述高压A.C.(例如，10KVac)转换成正常低电源电压(例如，-48V dc)以用于向所述基站控制器1202供电。
可以理解，此实施例的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的所述检测电路可以根据上述实施例具体地实施；可以参考上述实施例中的相关描述，所述描述这里不再重复。
从上文可见，不管所述AC设备的所述金属壳体是否良好地接地，都可以对所述导线和所述金属壳体之间的所述线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且当整流后的L2E采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时可以检测到所述金属壳体上的电击危险，因此可以提高或确保检测准确性，且可以满足BSS的操作人员的安全性需要。
应注意，术语“电压”在本发明中是指有效电压。
在先前的实施例中，所述术语“采样电阻器”、“分压电阻器”用于基于电阻器在电路中的位置来识别不同电阻器。然而，应理解，术语“采样”、“分压器”并不意图将电阻器限于任何具体类型的电阻器。
在上述实施例中，每一实施例的描述都具有其重点，且对于未在某一实施例中详述的部分，可以参考其它实施例的相关描述。
上文通过示例性实施例进一步详细地说明本发明的目标、技术方案以及优点，但应理解，上述描述仅是本发明的示例性实施例，而并非意图限制本发明。在不脱离本发明的原理的情况下做出的任何修改、等效替换或改进都应该落入本发明的保护范围内。

Claims (32)

1.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路包括电压采样和整流模块以及电压比较模块，其中
所述电压采样和整流模块连接在导线(L)和所述金属壳体之间，且用于：
对所述导线和所述金属壳体之间的线路到壳体采样电压(VS,LE)进行采样，且对所述线路到壳体采样电压(VS,LE)进行整流，
将所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)输出到所述电压比较模块；以及
所述电压比较模块用于比较所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)与第一阈值电压，且用于在所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时检测所述金属壳体上的电击危险。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于
所述第一阈值电压(Vref)选自高于0且低于预设电压值的范围，所述预设电压值与在使用在所述导线L和中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时所计算出的所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压(VLE,c)值成正比；或者，所述预设电压值与输入电压Uin相等或成比例关系，所述导线为火线或中性导体。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，进一步包括：
分压电路，所述分压电路连接在中性导体N和所述金属壳体之间，且用于对所述导线L和所述中性导体N之间的当前主电压(VL-N)进行分压，使得所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压(VL-E)以及所述中性导体N和所述金属壳体之间的中性到壳体电压(VN-E)是所述主电压(VL-N)的一部分。
4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，进一步包括：
分压电路，所述分压电路连接在中性导体N和所述金属壳体之间，且用于对所述导线L和所述中性导体N之间的当前主电压(VL-N)进行分压，使得所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压(VL-E)以及所述中性导体N和所述金属壳体之间的中性到壳体电压(VN-E)是所述主电压(VL-N)的一部分。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的电路，其特征在于，所述电压采样和整流模块包括电压采样模块和电压整流模块；
所述电压采样模块包含第一串电阻器，所述第一串电阻器包括彼此串联连接的第一采样电阻器和第二采样电阻器，所述第一串电阻器的第一端连接到所述导线L，且所述第一串电阻器的第二端连接到所述金属壳体，
其中所述线路到壳体采样电压(VS,LE)是跨越所述第二采样电阻器的电压，且所述电压采样模块用于将所述线路到壳体采样电压(VS,LE)输出到所述电压整流模块；
所述电压整流模块用于对所述线路到壳体采样电压(VS,LE)进行整流；以及
所述电压比较模块用于比较所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)与所述第一阈值电压，且在所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压时输出告警信号。
6.根据权利要求3或4所述的电路，其特征在于
所述分压电路进一步用于将中性到壳体采样电压(VS,NE)输出到所述电压采样和整流模块，所述中性到壳体采样电压(VS,NE)是所述中性导体N和所述金属壳体之间的所述中性到壳体电压(VN-E)的一部分；
所述电压采样和整流模块进一步用于对所述中性到壳体采样电压(VS,NE)进行整流，且将所述整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)输出到所述电压比较模块；以及
所述电压比较模块进一步用于比较所述整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)与第二阈值电压，且用于在所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且所述整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，检测到所述金属壳体上的电击危险。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电压采样和整流模块包括电压采样模块和电压整流模块；
所述电压采样模块包含第一串电阻器，所述第一串电阻器包括彼此串联连接的第一采样电阻器和第二采样电阻器，所述第一串电阻器的第一端连接到所述导线L，且所述第一串电阻器的第二端连接到所述金属壳体，
其中所述电压采样模块用于将所述线路到壳体采样电压(VS,LE)输出到所述电压整流模块，所述线路到壳体采样电压(VS,LE)是跨越所述第二采样电阻器的电压；
所述分压电路包含第二串电阻器，所述第二串电阻器包括彼此串联连接的第一分压电阻器和第二分压电阻器，所述第二串电阻器的第一端连接到所述中性导体N，且所述第二串电阻器的第二端连接到所述金属壳体，其中所述分压电路用于将所述中性到壳体采样电压(VS,NE)输出到所述电压整流模块，所述中性到壳体采样电压(VS,NE)是跨越所述第二分压电阻器的电压；
所述电压整流模块用于对所述线路到壳体采样电压(VS,LE)和所述中性到壳体采样电压(VS,NE)进行整流，且将所述整流后的线路到壳体采样电压和所述整流后的中性到壳体采样电压(VR,LE，VR,NE)输出到所述电压比较模块；以及
所述电压比较模块用于比较所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)与所述第一阈值电压，且比较所述整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)与所述第二阈值电压，并且用于在所述整流后的线路到壳体采样电压(VR,LE)低于所述第一阈值电压且所述整流后的中性到壳体采样电压(VR,NE)高于所述第二阈值电压时，输出告警信号；
其中，所述第二阈值电压与输入电压Uin相等或成比例关系。
8.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电压采样电路中的所述第一串电阻器进一步包含串联连接到所述第一采样电阻器的第三采样电阻器，所述第三采样电阻器的一端连接到所述导线L。
9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电压采样电路中的所述第一串电阻器进一步包含串联连接到所述第一采样电阻器的第三采样电阻器，所述第三采样电阻器的一端连接到所述导线L；以及
所述分压电路中的所述第二串电阻器进一步包含与所述第一分压电阻器串联连接的第三分压电阻器，所述第三分压电阻器的一端连接到所述中性导体N。
10.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求5所述电路的全部特征，并且，所述第一阈值电压Vref1由以下公式表示：
Figure FDA0002336354950000031
其中R1i表示所述第一串电阻器中的第i个采样电阻器的电阻，VLE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时，在所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压，所述线路到壳体电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，α是用于将半波AC整流成直流电DC的转换率，且m是整数，m>＝2。
11.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求7所述电路的全部特征，并且，所述第一阈值电压Vref1由以下公式表示：
Figure FDA0002336354950000032
其中R1i表示所述第一串电阻器中的第i个采样电阻器的电阻，VLE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时，在所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压，所述线路到壳体电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，α是用于将半波AC整流成直流电DC的转换率，且m是整数，m>＝2。
12.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求8所述电路的全部特征，并且，所述第一阈值电压Vref1由以下公式表示：
Figure FDA0002336354950000033
其中R1i表示所述第一串电阻器中的第i个采样电阻器的电阻，VLE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时，在所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压，所述线路到壳体电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，α是用于将半波AC整流成直流电DC的转换率，且m是整数，m>＝2。
13.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求9所述电路的全部特征，并且，所述第一阈值电压Vref1由以下公式表示：
Figure FDA0002336354950000041
其中R1i表示所述第一串电阻器中的第i个采样电阻器的电阻，VLE,eff表示在使用在所述导线L和所述中性导体N之间的一组预设主电压当中的最小线路到中性电压值(VLN,min)时，在所述导线L和所述金属壳体之间的线路到壳体电压，所述线路到壳体电压VLE,eff是所述最小线路到中性电压值(VLN,min)的一部分，α是用于将半波AC整流成直流电DC的转换率，且m是整数，m>＝2。
14.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述第一串电阻器的总电阻与所述第二串电阻器的总电阻相同。
15.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求9所述电路的全部特征，并且，所述电压采样电路中的所述第一串电阻器的总电阻或所述分压电路中的所述第二串电阻器的总电阻大于1MΩ。
16.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求11所述电路的全部特征，并且，所述电压采样电路中的所述第一串电阻器的总电阻或所述分压电路中的所述第二串电阻器的总电阻大于1MΩ。
17.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求13所述电路的全部特征，并且，所述电压采样电路中的所述第一串电阻器的总电阻或所述分压电路中的所述第二串电阻器的总电阻大于1MΩ。
18.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求5所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
19.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求7所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
20.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求8所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
21.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求9所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
22.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求10所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
23.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求11所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
24.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求12所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
25.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求13所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
26.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求14所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
27.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求15所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
28.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求16所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
29.一种用于检测交流电AC设备的金属壳体上的电击危险的电路，其特征在于，所述电路具有权利要求17所述电路的全部特征，并且，所述电压整流模块包括：整流二极管D1、滤波电容C1以及放电电阻器，
其中所述整流二极管D1的阳极连接到所述第一采样电阻器和所述第二采样电阻器之间的共同端，且所述整流二极管D1的阴极连接到所述电压比较模块；以及
所述滤波电容C1和所述放电电阻器并联连接，且所述滤波电容C1和所述放电电阻器都连接在所述整流二极管D1的所述阴极与所述金属壳体之间。
30.一种AC设备，包括金属壳体和根据权利要求1到29中任一项所述的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的电路。
31.一种通信系统，包括根据权利要求30所述的AC设备和用于向所述AC设备供电的电力系统。
32.一种基站系统BSS，包括AC基站和用于向所述AC基站供电的电力系统，其中所述AC基站包括金属壳体和根据权利要求1到31中任一项所述的用于检测所述AC设备的所述金属壳体上的电击危险的电路，其中所述AC基站部署在所述BSS的塔上。
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