CN108550244A - 一种具有多通道的安全接地监测报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多通道的安全接地监测报警装置，涉及电力系统电器设备保护技术领域。所述具有多通道的安全接地监测报警装置，包括嵌入式控制单元、按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元；通过电源端PE检测单元中的光电耦合器和继电器短时注入电路至PE接地端，同时由嵌入式控制单元采集光电耦合器的输出状态，从而判断PE接地端接地状态；当接地有效时，通过继电器切换构成接地状态监测回路，实现对接地状态的实时监测，当出现接地回路不同的情形，即发出报警信号，以便工作人员尽早发现潜在故障，避免电气设备损坏及人身安全受到危险。

Description

一种具有多通道的安全接地监测报警装置

技术领域

本发明属于电力系统电器设备保护技术领域，尤其涉及一种具有多通道的安全接地监测报警装置。

背景技术

在电力行业中，对电力设备的各项预试定检及检修都离不开电气试验，电气试验的关键环节是接地线（Protecting Earthing，PE）能否正确有效接地；同时接地线更被视为试验人员生命安全的保护线，《电力安全工作规程》中明确规定用于电气试验的仪器其金属外壳须可靠接地，否则可能危及人身安全。

在电气试验过程中，接地线作为试验人员生命安全的保护线，却由于各种原因存在接地线未接、断线、接地线松脱、虚接等隐患，且不易被发现，这对试验人员及设备的安全存在较大的安全风险，是长期困扰电气试验人员的难点问题。目前针对安全接地状态是否良好，试验人员只能依靠“目测”的方式进行检查判断，这存在有两个弊端：一是难以及时发现对接地线断线、松脱等问题，对于接地线虚接地问题，更是无能为力，严重影响仪器测试数据准确性，甚至危害试验人员的人身安全；二是无法判断接地端是否接通大地网，若接地端与地网没有可靠接通，则整个试验过程都失去了接地保护，此类问题不易发现，在室内实验室开展的电气试验尤为突出。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有多通道的安全接地监测报警装置，通过接地网、接地线和电源PE接地线构成监测回路，实现安全接地回路有效性的快速判断，以及在试验过程中设备接地状态的连续监测，解决试验设备接地可靠性检测难题。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种具有多通道的安全接地监测报警装置，包括嵌入式控制单元、按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元；所述按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元分别与所述嵌入式控制单元连接；所述隔离电源供电单元的输入端与220V交流电连接，其输出端分别与所述电源端PE检测单元和PE监测输出单元连接。

进一步的，所述电源端PE检测单元包括二极管整流限流模块、光电耦合器以及继电器；所述二极管整流限流模块的输入端与220V交流电连接，其输出端与光电耦合器的阳极连接；光电耦合器的阴极与继电器的常闭触点连接，光电耦合器的发射极分别与所述隔离电源供电单元的输出端和嵌入式控制单元连接；继电器的常开触点与所述嵌入式控制单元连接，继电器的线圈一端接地，另一端与所述嵌入式控制单元连接，继电器的动触点与PE接地端连接。

进一步的，所述PE监测输出单元包括多路PE监测指示灯，PE监测指示灯的正极与隔离电源供电单元的输出端连接，其负极与嵌入式控制单元和电气设备的接地端有效连接并接地；当设备有效接地时，对应PE监测指示灯被自动点亮，同时嵌入式控制单元对每一路PE监测指示灯负极的电位进行实时逻缉采样判断，采样信号为“0”表示接地正常，采样信号为“1”表示接地回路不通，此信号用于PE状态监测。

进一步的，所述按钮输入单元包括监测按钮、返回按钮，所述监测按钮，用于监测PE监测指示灯是否闪烁，对当前的PE接地线进行监测，当某一路接地线接地不通时，PE监测指示灯不闪烁，即时发出声光信号报警；所述返回按钮，用于清除当前的报警声，长按返回按钮时，安全接地监测报警模块退出PE状态监测。

进一步的，所述嵌入式控制单元是由工业级低功耗嵌入式单片机STM32L151C8T6和外围电路构成，实现接地监测装置的检测、控制、显示等功能。

进一步的，隔离电源单元采用小型化AC/DC供电模块，其输入端与220V交流电连接，其输出端输出+5V电压，为各单元、模块提供隔离电源；隔离电源单元的有效隔离电压为3000Vpp，供电功率为3W。

本发明提供的具有多通道的安全接地监测报警装置工作过程为：通电时，220V交流电经二极管整流限流模块整流、限流后，由光电耦合器的输入回路短时（1秒）注入到继电器，然后由继电器的常闭触点流入到PE接地端，此时光电耦合器的输出端输出0或1的逻辑信号，当输出逻辑信号为0时，嵌入式控制单元监测到该信号，且表明PE接地端接地有效，当输出逻辑信号为1时，嵌入式控制单元监测到该信号，且表明PE接地端接地无效；当接地有效时，嵌入式控制单元输出的接地监测信号回流至继电器的线圈，使其常闭触点断开，常开触点闭合，由继电器常开触点、地网、嵌入式控制单元以及继电器线圈构成接地监测回路，嵌入式控制单监测显示接地监测回路的状态，当接地监测信号中断时，对应的PE监测指示灯熄灭，嵌入式控制单元发出监测报警信号，通过声光报警单元进行声光报警。

与现有技术相比，本发明所提供的具有多通道的安全接地监测报警装置，包括嵌入式控制单元、按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元；通过电源端PE检测单元中的光电耦合器和继电器短时注入电路至PE接地端，同时由嵌入式控制单元采集光电耦合器的输出状态，从而判断PE接地端接地状态；当接地有效时，通过继电器切换构成接地状态监测回路，实现对接地状态的实时监测，当出现接地回路不同的情形，即发出报警信号，以便工作人员尽早发现潜在故障，避免电气设备损坏及人身安全受到危险。

解决了试验人员以往对PE接地端的接地状态只能通过目测的方法进行有限判断，而当PE线发生接触不良、断线、松脱或接地引下线内部腐蚀等情况出现接地不良时，通过该安全接地监测报警装置的监测报警功能，即可在试验过程中即时发现试验设备的PE接地不良，从而大大降低工作人员发生触电的风险，同时通过可靠的接地及其监测，确保试验设备的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种具有多通道的安全接地监测报警装置的结构框图；

图2是本发明电源端PE检测单元的原理图；

其中：1-二极管整流限流模块，2-光电耦合器，3-继电器，4-嵌入式控制单元。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明所提供的一种具有多通道的安全接地监测报警装置，包括嵌入式控制单元、按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元；按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元分别与嵌入式控制单元连接；隔离电源供电单元的输入端与220V交流电连接，其输出端分别与电源端PE检测单元和PE监测输出单元连接。

如图2所示，电源端PE检测单元包括二极管整流限流模块1、光电耦合器2以及继电器3；二极管整流限流模块1的输入端与220V交流电连接，其输出端与光电耦合器的阳极（管脚1）连接；光电耦合器的阴极（管脚2）与继电器的常闭触点（管脚5）连接，光电耦合器的发射极（管脚4）分别与隔离电源供电单元的输出端和嵌入式控制单元4连接；继电器的常开触点（管脚4）与嵌入式控制单元4连接，继电器的线圈一端（管脚1）接地，另一端（管脚2）与嵌入式控制单元4连接，继电器的动触点（管脚3）与PE接地端连接。

PE监测输出单元包括多路PE监测指示灯，PE监测指示灯的正极与隔离电源供电单元的输出端连接，其负极与嵌入式控制单元和电气设备的接地端有效连接并接地；当设备有效接地时，对应PE监测指示灯被自动点亮，同时嵌入式控制单元对每一路PE监测指示灯负极的电位进行实时逻缉采样判断，采样信号为“0”表示接地正常，采样信号为“1”表示接地回路不通，此信号用于PE状态监测。

按钮输入单元包括监测按钮、返回按钮，监测按钮，用于监测PE监测指示灯是否闪烁，对当前的PE接地线进行监测，当某一路接地线接地不通时，PE监测指示灯不闪烁，即时发出声光信号报警；返回按钮，用于清除当前的报警声，长按返回按钮时，安全接地监测报警模块退出PE状态监测。

嵌入式控制单元是由工业级低功耗嵌入式单片机STM32L151C8T6和外围电路构成，实现接地监测装置的检测、控制、显示等功能。

隔离电源单元采用小型化AC/DC供电模块，其输入端与220V交流电连接，其输出端输出+5V电压，为各单元、模块提供隔离电源；隔离电源单元的有效隔离电压为3000Vpp，供电功率为3W。

本发明提供的具有多通道的安全接地监测报警装置工作过程为：通电时，220V交流电经二极管整流限流模块整流、限流后，由光电耦合器的输入回路短时（1秒）注入到继电器，然后由继电器的常闭触点流入到PE接地端，此时光电耦合器的输出端输出0或1的逻辑信号，当输出逻辑信号为0时，嵌入式控制单元监测到该信号，且表明PE接地端接地有效，当输出逻辑信号为1时，嵌入式控制单元监测到该信号，且表明PE接地端接地无效；当接地有效时，嵌入式控制单元输出的接地监测信号回流至继电器的线圈，使其常闭触点断开，常开触点闭合，由继电器常开触点、地网、嵌入式控制单元以及继电器线圈构成接地监测回路，嵌入式控制单监测显示接地监测回路的状态，当接地监测信号中断时，对应的PE监测指示灯熄灭，嵌入式控制单元发出监测报警信号，通过声光报警单元进行声光报警。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有多通道的安全接地监测报警装置，其特征在于：包括嵌入式控制单元、按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元；所述按钮输入单元、声光报警单元、电源端PE检测单元、隔离电源供电单元以及PE监测输出单元分别与所述嵌入式控制单元连接；所述隔离电源供电单元的输入端与220V交流电连接，其输出端分别与所述电源端PE检测单元和PE监测输出单元连接。

2.如权利要求1所述的安全接地监测报警装置，其特征在于：所述电源端PE检测单元包括二极管整流限流模块、光电耦合器以及继电器；所述二极管整流限流模块的输入端与220V交流电连接，其输出端与光电耦合器的阳极连接；光电耦合器的阴极与继电器的常闭触点连接，光电耦合器的发射极分别与所述隔离电源供电单元的输出端和嵌入式控制单元连接；继电器的常开触点与所述嵌入式控制单元连接，继电器的线圈一端接地，另一端与所述嵌入式控制单元连接，继电器的动触点与PE接地端连接。

3.如权利要求1所述的安全接地监测报警装置，其特征在于：所述PE监测输出单元包括多路PE监测指示灯，PE监测指示灯的正极与隔离电源供电单元的输出端连接，其负极与嵌入式控制单元和电气设备的接地端有效连接并接地。

4.如权利要求1所述的安全接地监测报警装置，其特征在于：所述按钮输入单元包括监测按钮、返回按钮。

5.如权利要求1所述的安全接地监测报警装置，其特征在于：所述嵌入式控制单元是由工业级低功耗嵌入式单片机STM32L151C8T6和外围电路构成。

6.如权利要求1所述的安全接地监测报警装置，其特征在于：隔离电源单元采用小型化AC/DC供电模块，其输入端与220V交流电连接，其输出端输出+5V电压。