CN110190581B - 断路器的剩余电流保护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种断路器的剩余电流保护装置及方法，涉及低压电器技术领域。一种断路器的剩余电流保护装置，包括：处理器、磁调制互感器、脱扣电路和调理电路；处理器分别与脱扣电路和调理电路连接，调理电路与磁调制互感器连接；磁调制互感器，用于检测剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至调理电路；调理电路，用于将剩余电流转换为电压信号，得到采样电压；处理器，用于采集调理电路输出的预处理后的采样电压，并根据预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作，避免了采用复杂电路检测剩余电流的问题，减少了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的成本，提高了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的灵活性。

Description

断路器的剩余电流保护装置及方法

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，具体而言，涉及一种断路器的剩余电流保护装置及方法。

背景技术

当用电侧发生了事故时，电流的瞬时矢量合成有效值称为剩余电流，俗称漏电。实际生产、生活中，需要对剩余电流进行检测，以便在发生危险时，可以通过检测剩余电流断路器执行保护措施。

相关技术中，可以根据剩余电流动作特性，将剩余电流断路器分为AC型剩余电流断路器、A型剩余电流断路器和B型剩余电流断路器。其中，AC型剩余电流断路器对工频正弦交流剩余电流保护；A型剩余电流断路器对工频正弦交流、脉动直流剩余动作电流保护；B型剩余电流断路器对1千赫兹(KHz)及以下正弦交流、脉动直流、交流电流叠加平滑直流、脉动直流叠加平滑直流、2相或多相整流产生的脉动直流、平滑直流等剩余电流保护。

但是，由于B型剩余电流断路器包括电磁式检测电路和电子式检测电路，造成B型剩余电流断路器的电路复杂，制造B型剩余电流断路器的成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种断路器的剩余电流保护装置及方法，以解决制造B型剩余电流断路器的成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种断路器的剩余电流保护装置，包括：处理器、磁调制互感器、脱扣电路和调理电路；

所述处理器分别与所述脱扣电路和所述调理电路连接，所述调理电路与所述磁调制互感器连接；

所述磁调制互感器，用于检测剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至所述调理电路；

所述调理电路，用于将所述剩余电流转换为电压信号，得到采样电压，并对所述采样电压进行预处理得到预处理后的采样电压；

所述处理器，用于采集所述调理电路输出的所述预处理后的采样电压，并根据所述预处理后的采样电压控制所述脱扣电路执行脱扣操作。

可选的，所述磁调制互感器包括：铁心和磁调制电路；

所述磁调制电路的二次线圈缠绕于所述铁心上，所述磁调制电路的输出端与所述调理电路连接。

可选的，所述磁调制电路包括：运算放大器、采样电阻、第一阈值电阻和第二阈值电阻；

所述采样电阻的第一端分别与所述二次线圈的第一端、所述运算放大器的反相输入端和所述调理电路连接，所述采样电阻的第二端接地；

所述第一阈值电阻的第一端和所述第二阈值电阻的第一端均与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第一阈值电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述第二阈值电阻的第二端接地；

所述运算放大器的输出端与所述二次线圈的第二端连接。

可选的，所述调理电路包括：至少三个低通滤波器；

至少三个所述低通滤波器包括一阶低通滤波器、第一二阶低通滤波器和第二二阶低通滤波器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种断路器的剩余电流保护方法，应用于如第一方面任一所述的断路器的剩余电流保护装置中的处理器，所述方法包括：

接收调理电路发送的预处理后的采样电压，其中，所述预处理后的采样电压通过采样剩余电流转换的电压信号获取；

根据所述预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作。

可选的，所述根据所述预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作，包括：

根据所述预处理后的采样电压，获取平均采样电压；

比较所述平均采样电压和电压阈值，得到比较结果；

根据所述比较结果，更新比较累计计数值；

若所述比较累计计数值不小于预设计数值，则控制所述脱扣电路执行脱扣操作。

可选的，在所述根据所述预处理后的采样电压，获取平均采样电压之前，所述方法还包括：

对所述调理电路输出的预处理后的采样电压进行采集，得到当前采样电压，并将所述当前采样电压的参数值修正为实际电压参数值；

判断采集次数是否达到采集次数阈值，所述采集次数为在一个周期内采集采样电压的次数；

所述根据所述预处理后的采样电压，获取平均采样电压，包括：

若所述采集次数达到所述采集次数阈值，对当前周期内的每个采样电压进行计算，得到所述平均采样电压。

可选的，在所述将所述当前采样电压的参数值修正为实际电压参数值之后，所述方法还包括：

将所述当前采样电压的参数值与预先存储的电压和值相加，得到当前电压和值，所述电压和值为所述当前周期内在采集所述当前采样电压之前采集得到的各个采样电压的和值；

所述对当前周期内的每个采样电压进行计算，得到所述平均采样电压，包括：

根据所述采集次数和所述当前电压和值进行计算，得到所述平均采样电压。

可选的，在所述判断采集次数是否达到采集次数阈值之前，所述方法还包括：

判断所述当前采样电压是否大于极限电压阈值；

若所述当前采样电压大于所述极限电压阈值，累加电压超限次数；

若所述电压超限次数大于预先设置的电压超限阈值，控制所述脱扣电路执行脱扣操作。

可选的，所述对当前周期内的每个采样电压进行计算，得到所述平均采样电压，包括：

获取上一周期的历史电压和值；

根据所述历史电压和值、所述当前电压和值和所述采集次数进行计算，得到所述平均采样电压。

可选的，在所述对当前采样电压进行修正之前，所述方法还包括：

对所述采集次数进行更新；

在所述对当前周期内的每个采样电压进行计算之前，所述方法还包括：

对所述采集次数进行初始化，使得所述采集次数对应的参数值替换为初始参数值。

可选的，所述电压阈值包括第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值，所述第一电压阈值大所述第二电压阈值，所述第二电压阈值大于所述第三电压阈值；

所述对平均采样电压和电压阈值进行比较，得到比较结果，包括：

对所述平均采样电压和所述第一电压阈值进行比较，得到第一比较结果；

若所述第一比较结果指示所述平均采样电压不大于所述第一电压阈值，则对所述平均采样电压和所述第二电压阈值进行比较，得到第二比较结果；

若所述第二比较结果指示所述平均采样电压不大于所述第二电压阈值，则对所述平均采样电压和所述第三电压阈值进行比较，得到第三比较结果；

所述根据所述比较结果对比较累计计数值进行调整，包括：

若所述第一比较结果指示所述平均采样电压大于所述第一电压阈值，对所述比较累计计数值累加第一累加参数；

若所述第二比较结果指示所述平均采样电压大于所述第二电压阈值，对所述比较累计计数值累加第二累加参数；

若所述第三比较结果指示所述平均采样电压小于所述第三电压阈值，对所述比较累计计数值减少第三累加参数。

可选的，在所述接收调理电路发送的预处理后的采样电压之后，所述方法还包括：

重置系统重启计数器对应的参数值。

本发明的有益效果是：

本申请实施例通过仅在断路器的剩余电流保护装置中设置分别与脱扣电路和调理电路连接的处理器，以及与调理电路连接磁调制互感器，即可通过磁调制互感器检测剩余电流，并通过调理电路将剩余电流转换为电压信号，得到采样电压，并对采样电压进行预处理得到预处理后的采样电压，最后处理器根据采集调理电路输出的预处理后的采样电压，并根据预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作，避免了采用复杂电路检测剩余电流的问题，减少了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的成本，提高了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明提供的一种断路器的剩余电流保护装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种磁调制互感器的结构示意图；

图3为本发明提供的一种磁调制电路的结构示意图；

图4为本发明提供的一种调理电路的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的断路器的剩余电流保护方法的流程示意图；

图6为本发明另一实施例提供的断路器的剩余电流保护方法的流程示意图。

图标：110-处理器；120-磁调制互感器；130-脱扣电路；140-调理电路；1201-铁心；1202-磁调制电路；1401-一阶低通滤波器；1402-第一二阶低通滤波器；1403-第二二阶低通滤波器；A-运算放大器；Rs-采样电阻；R1-第一阈值电阻；R2-第二阈值电阻。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明提供的一种断路器的剩余电流保护装置的结构示意图；如图1所示，该断路器的剩余电流保护装置可以包括：处理器110、磁调制互感器120、脱扣电路130和调理电路140。

其中，处理器110分别与脱扣电路130和调理电路140连接，调理电路140与磁调制互感器120连接。

为了方便快捷地对负载电路中存在的剩余电流进行检测，可以通过包括磁调制互感器120的断路器的剩余电流保护装置对剩余电流进行检测。若检测到负载电路中的剩余电流大于额定剩余动作电流值，可以通过该装置中的处理器110控制脱扣电路130执行脱扣操作。

可选地，磁调制互感器120，用于检测剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至调理电路140。调理电路140，用于将剩余电流转换为电压信号，得到采样电压，并对采样电压进行预处理得到预处理后的采样电压。处理器110，用于采集调理电路140输出的预处理后的采样电压，并根据预处理后的采样电压控制脱扣电路130执行脱扣操作。

其中，磁调制互感器120可以通过检测负载电路的磁场是否发生变化，从而根据变化的磁场确定负载电路中是否存在剩余电流，若存在剩余电流，则磁调制互感器120输出的电流和电压也会发生变化。可选地磁调制互感器120将感应出的电流信号传输至调理电路140。

与磁调制互感器120连接的调理电路140可以接收磁调制互感器120输出的电流，并通过调理电路140中的滤波器将接收的电流转换为电压信号，从而得到采样电压，并对采样电压进行滤波、放大等预处理，输出预处理后的采样电压。

相应的，处理器110可以采集调理电路140输出的预处理后的采样电压，并根据预先设置的算法，对预处理后的采样电压进行修正和判断等操作，从而确定是否需要控制脱扣电路130执行脱扣操作，使得负载电路及时开路，避免发生安全事故。

需要说明的是，在实际应用中，断路器的剩余电流保护装置还可以包括电源电路，电源电路分别与处理器110、磁调制互感器120、脱扣电路130和调理电路140，从而通过电源电路向断路器的剩余电流保护装置的各个组件和电路进行供电，以使断路器的剩余电流保护装置正常运行。

另外，处理器110可以为MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，还可以为其他具有数据处理功能的处理组件，本申请实施例对此不做限定。

综上所述，本申请实施例提供的断路器的剩余电流保护装置，通过仅在断路器的剩余电流保护装置中设置分别与脱扣电路和调理电路连接的处理器，以及与调理电路连接磁调制互感器，即可通过磁调制互感器检测剩余电流，并通过调理电路将剩余电流转换为电压信号，得到采样电压，并对采样电压进行预处理得到预处理后的采样电压，最后处理器根据采集调理电路输出的预处理后的采样电压，并根据预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作，避免了采用复杂电路检测剩余电流的问题，减少了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的成本，提高了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的灵活性。

在一种可选实施例中，如图2所示，该磁调制互感器120可以包括：铁心1201和磁调制电路1202。

其中，磁调制电路1202的输出端与调理电路140连接，而磁调制电路1202的二次线圈缠绕于铁心1201上，分别作为激磁绕组和检测绕组。

由于铁心1201套接在负载电路(如图2所示的火线L和零线N)上，当负载电路不存在剩余电流时，负载电路不会产生磁场，则铁心1201也不会受到磁场的影响使得二次线圈上的电流发生变化。

当负载电路中存在剩余电流时，负载电路会产生磁场，而铁心1201受到磁场的影响，导致二次线圈中流过的电流发生变化，从而可以提取到变化的电流，也就是提取出剩余电流。

进一步地，如图3所示，磁调制电路1202可以包括：运算放大器A、采样电阻Rs、第一阈值电阻R1和第二阈值电阻R2。

其中，采样电阻Rs的第一端分别与二次线圈的第一端、运算放大器A的反相输入端和调理电路140连接，采样电阻Rs的第二端接地。而第一阈值电阻R1的第一端和第二阈值电阻R2的第一端均与运算放大器A的同相输入端连接，第一阈值电阻R1的第二端与运算放大器A的输出端连接，第二阈值电阻R2的第二端接地。另外，运算放大器A的输出端与二次线圈的第二端连接。

在磁调制电路1202正常工作的过程中，当采样电阻Rs两端电压的幅值达到预先设置的预置幅值时，运算放大器A输出的高低电平发生反转，从而输出方波激励电压。

若负载电路中不存在剩余电流，则负载电路不会产生感应磁场，而缠绕在铁心1201上的二次线圈也不会受到感应磁场的影响造成电流发生变化，相对应的，采样电阻Rs两端的电压的电压波形正负对称。

但是，若负载电路中存在剩余电流，则铁心1201的磁化路径发生偏移，采样电阻Rs两端的电压的电压波形会发生一定的偏移，从而确定负载电路中存在剩余电流。

另外，如图4所示，该调理电路140可以包括：至少三个低通滤波器，该至少三个低通滤波器包括一阶低通滤波器1401、第一二阶低通滤波器1402和第二二阶低通滤波器1403。

其中，一阶低通滤波器1401包括：运算放大器A1、电阻R5和电容C4；第一二阶低通滤波器1402包括：运算放大器A2、电阻R3、电阻R4、电阻R8、电容C1和电容C3；第二二阶低通滤波器1403包括：运算放大器A3、电阻R6、电阻R7、电阻R9、电容C2和电容C5，各个电阻、电容和运算放大器的连接方式如图4所示。

通过设置至少三个低通滤波器，可以组成多阶低通滤波器。磁调制互感器120提取的剩余电流可以通过低通滤波器转换为电压信号，低通滤波器还可以对转换的电压信号进行滤波，滤除磁调制互感器120产生的激磁信号。

进一步地，还可以根据剩余电流的频率，对低通滤波器中各个元器件的参数进行调整，使得低通滤波器的截止频率与不同频率的剩余电流相匹配，从而可以对不同频率的电流进行不同程度的衰减，实现对剩余电流的归一化处理。例如，50Hz(赫兹)的剩余电流保护有效值为额定剩余动作电流值，150Hz的剩余电流保护有效值为2倍额定剩余动作电流值，1000Hz的剩余电流保护有效值为10倍额定剩余动作电流值，而上述不同频率的剩余电流保护有效值对应的电压幅值均为1V(伏特)。其中，额定剩余动作电流是制造厂对剩余电流动作保护装置规定的剩余动作电流值，在该电流值时，剩余电流保护装置应在规定的条件下动作。

需要说明的是，在实际应用中，一阶低通滤波器1401可以为单位增益一阶低通滤波器1401，第一二阶低通滤波器1402和第二二阶低通滤波器1403均可以为多重反馈二阶低通滤波器，一阶低通滤波器1401的输出端与第一二阶低通滤波器1402的输入端连接，第一二阶低通滤波器1402的输出端与第二二阶低通滤波器1403的输入端连接，从而组成五阶巴特沃兹低通滤波器。

图5为本发明一实施例提供的断路器的剩余电流保护方法的流程示意图，应用于如图1所示的断路器的剩余电流保护装置中的处理器，如图5所示，该方法包括：

步骤501、接收调理电路发送的预处理后的采样电压。

其中，预处理后的采样电压通过采样剩余电流转换的电压信号获取。

为了确定负载电路中是否存在剩余电流，进一步判断负载电路中存在的剩余电流是否会引发安全事故，可以周期性的采集调理电路输出的采样电压，以便在后续步骤中，处理器可以根据采集的采样电压，确定是否需要控制脱扣电路执行脱扣操作。

例如，处理器可以每隔预设时长采集调理电路输出的预处理后的采样电压，以便在采样周期内采集多个采样电压，实现对周期内每个采样电压的采集。

其中，该采样周期可以为20ms(毫秒)，采样点的个数为128个，则处理器可以每隔20/128＝0.156ms，也即是每隔156微秒采集一次采样电压。当然，采样周期和采样点的个数可以根据断路器的剩余电流保护装置和负载电路进行调整，本申请实施例对此不做限定。

步骤502、根据预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作。

处理器在采集得到预处理后的采样电压后，可以根据预先设置的算法，对预处理后的采样电压进行进一步处理，从而根据处理结果确定是否需要控制脱扣电路执行脱扣操作。

可选地，处理器可以判断本次采集的采样电压是否为当前采样周期内的最后一个采集点对应的采样电压，若为最后一个采集点对应的采样电压，则说明当前采样周期已经采样完毕，可以根据采集得到的各个采样电压进行计算，得到平均采样电压，判断平均采样电压是否大于预先设置的电压阈值，并根据判断结果控制脱扣电路执行脱扣操作。

需要说明的是，为了提高断路器的剩余电流保护装置的可靠性，可以根据平均采样电压大于预先设置的电压阈值的次数、以及平均采样电压大于电压阈值的幅值，确定是否需要控制脱扣电路执行脱扣操作。

若平均采样电压大于电压阈值的幅值较大，且平均采样电压大于预先设置的电压阈值的次数较多，则说明负载电路引发安全事故的概率较大，需要尽快控制脱扣电路执行脱扣操作。

类似的，若平均采样电压大于电压阈值的幅值较小，且平均采样电压大于预先设置的电压阈值的次数较少，则说明负载电路引发安全事故的概率较小，可以继续检测，当平均采样电压大于预先设置的电压阈值的次数较多时，再控制脱扣电路执行脱扣操作。

综上所述，本申请实施例提供的断路器的剩余电流保护方法，通过接收调理电路发送的预处理后的采样电压，该预处理后的采样电压通过采样剩余电流转换的电压信号获取，并根据预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作。通过由磁调制互感器检测的采样剩余电流转换得到的采样电压，可以根据该采样电压确定剩余电流的大小，因此可以根据采样电压确定负载电路中是否存在剩余电流，从而控制脱扣电路执行脱扣操作，避免了采用复杂电路检测剩余电流的问题，减少了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的成本，提高了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的灵活性。

图6为本发明另一实施例提供的断路器的剩余电流保护方法的流程示意图，应用于如图1所示的断路器的剩余电流保护装置中的处理器，如图6所示，该方法包括：

步骤601、接收调理电路发送的预处理后的采样电压。

其中，预处理后的采样电压通过采样剩余电流转换的电压信号获取。

本步骤601与步骤501类似，在此不再赘述。

步骤602、对调理电路输出的预处理后的采样电压进行采集并修正。

由于处理器与调理电路的输出端连接，调理电路可以实时向处理器发送预处理后的采样电压，但是在实际应用中，处理器仅需周期性的采集预处理后的采样电压，而且，在采样周期内，处理器可以根据预先设置的多个采样点在采样周期内采集多个预处理后的采样电压。

可选的，在采集某个采样点对应的采样电压的过程中，处理器可以对调理电路输出的预处理后的采样电压进行采集，得到当前采样电压，并将当前采样电压的参数值修正为实际电压参数值。

由于剩余电流保护装置中磁调制互感器的采样电阻两端的电压波形是正负对称的，而为了方便对采样电压的采集，采样电压是在实际电压的基础上增加了预设幅值之后的电压参数值。因此，为了提高断路器的剩余电流保护的准确性，可以对采集得到的当前采集电压进行修正，从而将当前采集电压减去预先设置的预设幅值，从而得到实际电压对应的当前采样电压。

需要说明的是，为了便于计算平均采样电压，在将当前采样电压的参数值修正为实际电压参数值之后，可以将当前采样电压的参数值与预先存储的电压和值相加，得到当前电压和值。其中，电压和值为当前周期内在采集当前采样电压之前采集得到的各个采样电压的和值。

例如，若在采样周期内需要采集128个采样点对应的预处理后的采样电压，而当前采样电压对应第120个采样点，则可以将当前采样电压与之前119个采样点的采样电压的电压和值进行相加，得到包括120个采样电压的当前电压和值。

另外，由于修正后的当前采样电压的电压参数值存在正负值，为了方便计算，可以将修正后的当前采样电压进行平方计算后再与预先存储的电压和值相加，从而得到多个采样电压的平方和。

而且，为了确定当前周期内采集采样电压的次数，可以对采集次数进行统计，该采集次数为在一个周期内采集采样电压的次数。因此，在对当前采样电压进行修正之前，可以对采集次数进行更新。

与上述举例相对应的，若当前采样电压对应第120个采样点，则在当前采样周期内，采样次数可以由119次更新为120次，从而实现对采样次数的更新。

另外，在实际应用中，处理器中通常会加载系统重启计数器，例如“看门狗”，当系统重启计数器统计的次数达到预先设置的阈值时，则重启处理器中所加载的应用程序。

因此，为了防止断路器的剩余电流保护装置重启，可以在接收调理电路发送的预处理后的采样电压之后，重置系统重启计数器对应的参数值，使得系统重启计数器重新开始计算。例如，可以将系统重启计数器的参数值重置为0，实现重新开始计数。

当然，还可以在本申请实施例的任一步骤执行上述重置系统重启计数器对应的参数值的动作，本申请实施例对此不做限定。

步骤603、判断采集次数是否达到采集次数阈值。

在采集并修正当前采样电压、更新采集次数后，可以判断当前采样电压对应的采集次数是否达到采集次数阈值，若采集次数并未达到采集次数阈值，则说明当前采样周期内的采样电压并未采样完毕，需要每隔一段时间后再次执行步骤601至步骤603，直至采集次数达到采集次数阈值。

但是，若达到采集次数阈值，则说明当前采样周期内的各个采样点的采样电压均采集完毕，可以在后续步骤中对采集得到的各个采样电压进行计算，确定是否需要控制脱扣电路执行脱扣操作。

另外，若采集次数已经达到采集次数阈值，则可以对采集次数进行初始化，使得采集次数对应的参数值替换为初始参数值，以便在下一采集周期内，可以重新对采集采样电压的次数进行统计。

例如，若采样周期为20ms，具有128个采样点，若采集次数为127，将该采集次数与采集次数阈值128进行比较，确定采集次数并未达到采集次数阈值，则处理器可以在经过20/128＝0.156ms后，再次采集采样电压，并将采集次数更新为128，再将更新后的采集次数与采集次数阈值128进行比较，确定采集次数已经达到采集次数阈值，可以进一步对采集次数进行初始化，使得采集次数被重置为0。

需要说明的是，为了避免负载电路中的剩余电流突然发生过大的变化，导致出现安全事故，在判断采集次数是否达到采集次数阈值之前，可以先判断当前采样电压是否大于极限电压阈值，若当前采样电压大于极限电压阈值，则累加电压超限次数，若电压超限次数大于预先设置的电压超限阈值，则控制脱扣电路执行脱扣操作。

其中，该电压超限阈值与极限电压阈值相关，若极限电压阈值越高，则说明剩余电流越大，需要在短时间内实现断路脱扣，避免发生安全事故，则电压超限阈值越小。相应的，若极限电压阈值越低，则说明剩余电流越小，可以对负载电路检测一段时间后再决定是否需要控制脱扣电路执行脱扣操作，则电压超限阈值越大。

步骤604、根据预处理后的采样电压，获取平均采样电压。

与步骤603相对应的，若采集次数达到采集次数阈值，则可以对当前周期内的每个采样电压进行计算，得到平均采样电压，以便在后续步骤中，可以将平均采样电压与预先设置的电压阈值进行比较，从而根据比较结果控制脱扣电路执行脱扣操作。

与步骤602相对应的，在步骤602中可以计算得到当前电压和值，则在本步骤604中，可以根据采集次数和当前电压和值进行计算，得到平均采样电压。

进一步地，为了提高平均采样电压的准确度，还可以结合上一周期的电压和值进行计算，得到两个采样周期的平均采样电压。因此，可以获取上一周期的历史电压和值，并根据历史电压和值、当前电压和值和采集次数进行计算，得到平均采样电压。

需要说明的是，在步骤602中当前电压和值可以为各个采样电压的平方值的和值，相对应的，本步骤604中的平均采样电压也可以为平方值和值的平均值。

步骤605、比较平均采样电压和电压阈值，得到比较结果。

由于在实际应用中，剩余电流的大小是随机的，若剩余电流过大，则需要尽快控制脱扣电路执行脱扣操作，避免发生安全事故。但是，若存在的剩余电流并不足以引发安全事故，可以持续对负载电路进行检测，从而根据检测和比较的结果，确定是否需要控制脱扣电路执行脱扣操作。

因此，电压阈值可以包括第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值，第一电压阈值大第二电压阈值，第二电压阈值大于第三电压阈值，以便通过与不同的电压阈值进行比较，得到不同的比较结果，以便在后续步骤中，可以根据不同的比较结果调整比较累计计数值。

其中，若比较累计计数值不小于预设计数值，则处理器可以控制脱扣电路执行脱扣操作。另外，步骤603中的极限电压阈值大于第一电压阈值。

可选的，在比较平均采样电压和电压阈值的过程中，可以先对平均采样电压和第一电压阈值进行比较，得到第一比较结果，若第一比较结果指示平均采样电压大于第一电压阈值，则可以执行步骤604。

但是，若第一比较结果指示平均采样电压不大于第一电压阈值，则说明平均采样电压可能大于第二电压阈值，小于或等于第一电压阈值，可以再对平均采样电压和第二电压阈值进行比较，得到第二比较结果，若第二比较结果指示平均采样电压大于第二电压阈值，则可以执行步骤604。

另外，若第二比较结果指示平均采样电压不大于第二电压阈值，则说明平均采样电压较小，可能小于第三电压阈值，可以再对平均采样电压和第三电压阈值进行比较，得到第三比较结果。

步骤606、根据比较结果，更新比较累计计数值。

与步骤605相对应的，步骤605可以得到至少一个比较结果，则本步骤606可以根据不同的比较结果，采用不同的方式调整比较累计计数值，以便更精确的控制脱扣电路执行脱扣操作。

可选的，若第一比较结果指示平均采样电压大于第一电压阈值，对比较累计计数值累加第一累加参数；若第二比较结果指示平均采样电压大于第二电压阈值，对比较累计计数值累加第二累加参数；若第三比较结果指示平均采样电压小于第三电压阈值，对比较累计计数值减少第三累加参数。

其中，第一累加参数大于第二累加参数，而第三累加参数可以大于第二累加参数，也可以小于第二累加参数，还可以等于第二累加参数，本申请实施例对第三累加参数的大小不做限定。

例如，该第一累加参数可以为3，第二累加参数可以为2，而第三累加参数也可以为2。

若平均采样电压大于第一电压阈值，说明剩余电流较大，可以对比较累计计数值累加较大的第一累加参数，以便尽快控制脱扣电路执行脱扣操作。但是，若平均采样电压大于第二电压阈值，小于或等于第一电压阈值，则说明剩余电流较小，可以延长检测时间，从而对比较累计计数值累加较小的第二累加参数。

另外，平均采样电压小于第三电压阈值，则说明剩余电流极小，或者不存在剩余电流，则此时可以对比较累计计数值进行减小，避免频繁控制脱扣电路执行脱扣操作。

步骤607、若比较累计计数值不小于预设计数值，则控制脱扣电路执行脱扣操作。

本步骤607与步骤502类似，在此不再赘述。

需要说明的是，预设计数值与第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值之间的关系，与步骤603中电压超限阈值与极限电压阈值的关系类似，若第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值越大，则预设计数值越小，而第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值越小，则预设计数值越大。

综上所述，本申请实施例提供的断路器的剩余电流保护方法，通过接收调理电路发送的预处理后的采样电压，该预处理后的采样电压通过采样剩余电流转换的电压信号获取，并根据预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作。通过由磁调制互感器检测的采样剩余电流转换得到的采样电压，可以根据该采样电压确定剩余电流的大小，因此可以根据采样电压确定负载电路中是否存在剩余电流，从而控制脱扣电路执行脱扣操作，避免了采用复杂电路检测剩余电流的问题，减少了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的成本，提高了制备检测剩余电流的断路器的剩余电流保护装置的灵活性。

上仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种断路器的剩余电流保护装置，其特征在于，包括：处理器、磁调制互感器、脱扣电路和调理电路；

所述处理器分别与所述脱扣电路和所述调理电路连接，所述调理电路与所述磁调制互感器连接；

所述磁调制互感器，用于检测剩余电流，并将检测到的剩余电流传输至所述调理电路；

所述调理电路，用于将所述剩余电流转换为电压信号，得到采样电压，并对所述采样电压进行预处理得到预处理后的采样电压；

所述处理器，用于采集所述调理电路输出的所述预处理后的采样电压，并根据所述预处理后的采样电压控制所述脱扣电路执行脱扣操作；

所述磁调制互感器包括：铁心和磁调制电路；

所述磁调制电路的二次线圈缠绕于所述铁心上，分别作为激磁绕组和检测绕组，所述磁调制电路的输出端与所述调理电路连接，其中，所述铁心用于套接在负载电路上，以从所述负载电路中提取所述剩余电流；

其中，所述处理器，具体用于根据所述预处理后的采样电压，获取平均采样电压；比较所述平均采样电压和电压阈值，得到比较结果，其中，所述电压阈值包括第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值，所述第一电压阈值大于第二电压阈值，第二电压阈值大于第三电压阈值；根据所述比较结果，更新比较累计计数值；若所述比较累计计数值不小于预设计数值，则控制所述脱扣电路执行脱扣操作；

所述比较所述平均采样电压和电压阈值，得到比较结果，包括：

若所述平均采样电压大于所述第一电压阈值，得到第一比较结果；

若所述平均采样电压小于或等于所述第一电压阈值，且，所述平均采样电压大于所述第二电压阈值，得到第二比较结果；

若所述平均采样电压小于所述第三电压阈值，得到第三比较结果。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁调制电路包括：运算放大器、采样电阻、第一阈值电阻和第二阈值电阻；

所述采样电阻的第一端分别与所述二次线圈的第一端、所述运算放大器的反相输入端和所述调理电路连接，所述采样电阻的第二端接地；

所述第一阈值电阻的第一端和所述第二阈值电阻的第一端均与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第一阈值电阻的第二端与所述运算放大器的输出端连接，所述第二阈值电阻的第二端接地；

所述运算放大器的输出端与所述二次线圈的第二端连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调理电路包括：至少三个低通滤波器；

至少三个所述低通滤波器包括一阶低通滤波器、第一二阶低通滤波器和第二二阶低通滤波器。

4.一种断路器的剩余电流保护方法，其特征在于，应用于如权利要求1至3任一所述的断路器的剩余电流保护装置中的处理器，所述方法包括：

接收调理电路发送的预处理后的采样电压，其中，所述预处理后的采样电压通过采样剩余电流转换的电压信号获取；

根据所述预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作；

所述根据所述预处理后的采样电压控制脱扣电路执行脱扣操作，包括：

根据所述预处理后的采样电压，获取平均采样电压；

比较所述平均采样电压和电压阈值，得到比较结果，其中，所述电压阈值包括第一电压阈值、第二电压阈值和第三电压阈值，所述第一电压阈值大于第二电压阈值，第二电压阈值大于第三电压阈值；

根据所述比较结果，更新比较累计计数值；

若所述比较累计计数值不小于预设计数值，则控制所述脱扣电路执行脱扣操作；

所述比较所述平均采样电压和电压阈值，得到比较结果，包括：

若所述平均采样电压大于所述第一电压阈值，得到第一比较结果；

若所述平均采样电压小于或等于所述第一电压阈值，且，所述平均采样电压大于所述第二电压阈值，得到第二比较结果；

若所述平均采样电压小于所述第三电压阈值，得到第三比较结果。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据所述预处理后的采样电压，获取平均采样电压之前，所述方法还包括：

对所述调理电路输出的预处理后的采样电压进行采集，得到当前采样电压，并将所述当前采样电压的参数值修正为实际电压参数值；

判断采集次数是否达到采集次数阈值，所述采集次数为在一个周期内采集采样电压的次数；

所述根据所述预处理后的采样电压，获取平均采样电压，包括：

若所述采集次数达到所述采集次数阈值，对当前周期内的每个采样电压进行计算，得到所述平均采样电压。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将所述当前采样电压的参数值修正为实际电压参数值之后，所述方法还包括：

将所述当前采样电压的参数值与预先存储的电压和值相加，得到当前电压和值，所述电压和值为所述当前周期内在采集所述当前采样电压之前采集得到的各个采样电压的和值；

所述对当前周期内的每个采样电压进行计算，得到所述平均采样电压，包括：

根据所述采集次数和所述当前电压和值进行计算，得到所述平均采样电压。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述判断采集次数是否达到采集次数阈值之前，所述方法还包括：

判断所述当前采样电压是否大于极限电压阈值；

若所述当前采样电压大于所述极限电压阈值，累加电压超限次数；

若所述电压超限次数大于预先设置的电压超限阈值，控制所述脱扣电路执行脱扣操作。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对当前周期内的每个采样电压进行计算，得到所述平均采样电压，包括：

获取上一周期的历史电压和值；

根据所述历史电压和值、所述当前电压和值和所述采集次数进行计算，得到所述平均采样电压。

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