CN111474422B - 接地故障保护系统 - Google Patents

Abstract

一种接地故障保护系统，包括：接地故障保护装置、检测电路和脱扣模块。所述接地故障保护装置包括：感应模块和接地故障保护模块，所述接地故障保护模块连接所述感应模块。所述感应模块，适于在自身无故障时，根据测试信号产生感应电流。所述接地故障保护模块，适于在自身无故障时，根据感应电流输出断开所述相线、中线与负载连接的断开控制信号。所述检测电路包括：信号产生模块。所述信号产生模块，适于输出所述测试信号。所述脱扣模块，适于在非检测状态时，响应所述断开控制信号以断开相线和中线与负载的连接，在检测状态时，不响应所述断开控制信号。

Description

接地故障保护系统

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种接地故障保护系统。

背景技术

在电力供电系统中，为了应对负载端由于线路老化、故障等引发人体触电的安全问题，在接入负载的节点通常需要安装具有漏电保护功能的剩余电流断路器。剩余电流断路器检测剩余电流，当剩余电流大于设定的阈值时，断路器使得其内部的机械装置脱扣，断开负载的供电，保护人身以及设备的安全。

但是更加可靠的保护方法是采用接地故障保护模块(GFCI)，这类断路器不仅能检测相线对地的漏电故障，同时还能检测中线接地的故障。

为了验证接地故障保护模块的工作状态，现有技术通常在接地故障保护模块上都安装有测试按钮，通过定期按动测试按钮来检测接地故障保护模块是否能正常工作。但实际上终端用户很少定期进行这项检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何实现自动对接地故障保护模块的自动检测。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种接地故障保护系统，包括：接地故障保护装置、检测电路和脱扣模块。所述接地故障保护装置包括：感应模块和接地故障保护模块，所述接地故障保护模块连接所述感应模块。所述感应模块，适于在自身无故障时，根据测试信号产生感应电流。所述接地故障保护模块，适于在自身无故障时，根据感应电流输出断开所述相线、中线与负载连接的断开控制信号。所述检测电路包括：信号产生模块。所述信号产生模块，适于输出所述测试信号。所述脱扣模块，适于在非检测状态时，响应所述断开控制信号以断开相线和中线与负载的连接，在检测状态时，不响应所述断开控制信号。

本发明的接地故障保护系统不但可以实现对接地故障保护装置的故障检测，还可以在检测期间防止误脱扣问题的发生。

附图说明

图1是本发明一实施例的接地故障保护系统结构示意图；

图2是本发明实施例的接地故障保护系统的正常工作的波形示意图；

图3是本发明实施例的接地故障保护系统中第二二极管或第四二极管出现开路故障时的波形示意图；

图4和图5本发明另外实施例的接地故障保护系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供一种接地故障保护系统。

所述接地故障保护系统包括：接地故障保护装置、检测电路7和脱扣模块4。

所述接地故障保护装置可以包括：感应模块和接地故障保护模块5，所述接地故障保护模块5连接所述感应模块。

所述感应模块可以在自身无故障时，根据测试信号产生感应电流。所述测试信号可以为第一测试信号TST1或第二测试信号。

本实施例的感应模块可以包括：电流互感器模块1和检测线圈模块2，所述接地故障保护模块5连接电流互感器模块1和检测线圈模块2。所述电流互感器模块1包括：电流互感器101。所述检测线圈模块2包括：检测线圈201。相线和中线提供交流信号，所述相线和中线贯穿所述电流互感器101和所述检测线圈201。

当感应模块包括电流互感器模块1和检测线圈模块2时，第一测试信号TST1使电流互感器101和检测线圈201形成互感，产生互感的感应电流。若接地故障保护模块5自身无故障，则接地故障保护模块5根据感应电流输出断开控制信号。

所述检测电路7可以包括：第一信号产生模块71。所述第一信号产生模块71可以输出第一测试信号TST1。在所述交流信号的一个周期内，所述第一测试信号TST1具有至少一个脉冲信号，所述脉冲信号使所述电流互感器101和所述检测线圈201产生互感。

第一信号产生模块71产生模拟故障发生的第一测试信号TST1，电流互感器101和所述检测线圈201在第一测试信号TST1的驱动下形成互感。当接地故障保护装置的电流互感器模块1、检测线圈模块2和接地故障保护模块5中的各个组成部分未发生故障，即均自身无故障时，电流互感器101、检测线圈201和接地故障保护模块5形成正反馈环路，所述接地故障保护模块5内部产生自激振荡，所述接地故障保护模块5的OSC引脚输出振荡信号。所述OSC引脚输出的振荡信号通过检测线圈201和电流互感器101的互感作用使电流互感器模块1输出互感电流，电流互感器模块1输出互感电流至接地故障保护模块5。接地故障保护模块5可以根据所述互感电流输出断开控制信号。因此，当检测到断开控制信号时，表明接地故障保护装置的各个组成部分未发生故障，由此可以实现对接地故障保护装置的故障检测。

可以理解的是，所述电流互感器模块1还可以在电流互感器101、检测线圈201和接地故障保护模块5中的任意一个或多个发生故障，无法形成正反馈环路时，不输出感应电流至接地故障保护模块5。接地故障保护模块5则在未接收到所述感应电流时，不输出断开控制信号。因此，当无法检测到断开控制信号时，表明接地故障保护装置的某个组成部分发生了故障，由此进一步实现了对接地故障保护装置的故障检测。

本实施例的脱扣模块4可以在非检测状态时，响应所述断开控制信号以断开相线和中线与负载的连接，在检测状态时，不响应所述断开控制信号。

由于在检测状态时，脱扣模块4不响应断开控制信号，所以，即便接地故障保护装置根据第一测试信号TST1输出了断开控制信号，脱扣模块4也不会执行断开相线、中线与负载连接的操作。这样就可以避免在检测状态时，发生误脱扣的问题。同时，由于非检测状态时，脱扣模块4响应断开控制信号，所以，当故障真的发生时，脱扣模块4可以执行断开相线、中线与负载连接的操作。

由上述分析可知，本发明实施例不但可以实现对接地故障保护装置的故障检测，还可以在检测期间防止误脱扣问题的发生。

下面对本实施例的接地故障保护系统的组成做进一步说明。

所述接地故障保护装置还可以包括：电源模块3。电源模块3可以包括全桥整流电路801、第一RC电路、第二RC电路和第三RC电路。

全桥整流电路801可以包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4。所述第一二极管D1的阳极连接第二二极管D2的阴极和中线，所述第一二极管D1的阴极连接第四二极管D4的阴极和第一RC电路的第一端，所述第一二极管D1的阴极适于提供控制线圈所需的第四电源电压。所述第二二极管D2的阳极连接所述第三二极管D3的阳极和地。所述第三二极管D3的阴极连接所述第四二极管D4的阳极和相线。

所述第一RC电路包括：第一电阻R1和第一电容C1。所述第一电阻R1的第一端连接所述第一RC电路的第一端。所述第一电阻R1的第二端连接所述第一电容C1的第一端和所述接地故障保护模块5的电源端VG，所述第一电容C1的第二端接地。

所述第二RC电路包括：第五电阻R5和第五电容C5。第五电阻R5的第一端连接所述第一RC电路的第一端。所述第五电阻R5的第二端连接所述第五电容C5的第一端，并适于提供所述检测电路7所需的电源电压VS。所述第五电容C5的第二端接地。

所述第三RC电路：第十电阻R0和第十电容C0。第十电阻R0的第一端连接所述第一RC电路的第一端。所述第十电阻R0的第二端连接所述第十电容C0的第一端，并适于提供所述控制线圈所需的第三电源电压。所述第十电容C0的第二端接地。

所述电流互感器模块1可以包括电流互感器101，电流互感器101直接连接接地故障保护模块5的输入端。所述电流互感器模块1也可以包括电流互感器101和第一滤波电路102，电流互感器101通过第一滤波电路102连接接地故障保护模块5的输入端。

所述第一滤波电路102包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2。所述第二电阻R2的第一端连接电流互感器101的第一连接端和第三电阻R3的第一端。所述第二电阻R2的第二端连接电流互感器101的第二连接端和第四电阻R4的第一端。所述第三电阻R3的第二端连接所述第二电容C2的第一端和接地故障保护模块5的第一输入端。所述第四电阻R4的第二端连接所述第二电容C2的第二端和接地故障保护模块5的第二输入端。

检测线圈模块2可以包括：检测线圈201和第三电容C3。所述检测线圈201的第一连接端接地，所述检测线圈201的第二连接端连接所述第三电容C3的第一端，所述第三电容C3的第二端连接接地故障保护模块5的OSC引脚。

检测线圈模块2也可以包括：检测线圈201、第三电容C3和用于调节自激振荡频率的第四电容C4。所述第四电容C4的第一端连接检测线圈201的第一连接端，所述第四电容C4的第二端连接所述第三电容C3的第一端。

所述脱扣模块4可以包括：可控硅Q1、控制开关、控制线圈和触点开关。

可控硅Q1的控制极适于接收所述断开控制信号，可控硅Q1的阴极接地。所述控制开关在非检测状态时处于导通状态，在检测状态时处于断开状态。所述控制开关的第一端连接所述可控硅Q1阳极，所述控制开关的第二端连接所述控制线圈。所述触点开关设置在相线和中线上，适于根据所述控制线圈的电流情况控制相线和中线与负载的连接。

在本实施例中，所述可控硅Q1的控制极连接接地故障保护模块5的TRIG引脚，用于接收断开控制信号。

所述可控硅Q1的控制极还可以通过第二滤波电路连接接地故障保护模块5的TRIG引脚。所述第二滤波电路包括第六电阻R6和第六电容C6。所述第六电阻R6的第一端连接接地故障保护模块5的TRIG引脚，所述第六电阻R6的第二端连接第六电容C6的第一端和可控硅Q1的控制极。第六电容C6的第二端接地。

所述控制开关可以包括：第一晶体管M1、第二晶体管M2和开关电阻R0。

所述第一晶体管M1的第一端连接所述控制开关的第一端和所述开关电阻的第一端R0。所述第一晶体管M1的第二端连接所述控制开关的第二端。所述第一晶体管M1的控制端连接所述第二晶体管M2的第二端和所述开关电阻R0的第二端。所述第二晶体管M2的第一端接地。所述第二晶体管M2的控制端适于输入测试起始信号。

其中，所述第一晶体管M1为NMOS管，其第一端为源极和漏极中的一个，第二端为另一个；所述第一晶体管M1的控制端为栅极。所述第二晶体管也为NMOS管，其第一端为源极和漏极中的一个，第二端为另一个；所述第二晶体管M2的控制端为栅极。

所述控制线圈包括：继电器线圈402。所述继电器线圈402的第一端接地，第二端输入第三电源电压。

所述触点开关可以包括：第一触点开关K1和第二触点开关K2。第一触点开关K1设置在相线上，第二触点开关K2设置在中线上。

第一信号产生模块71还可以通过FOUT引脚输出测试起始信号。当第二晶体管M2为NMOS管时，在非检测状态时所述测试起始信号为低电平，在检测状态时所述测试起始信号为高电平。

在非检测状态时，第二晶体管M2的栅极输入低电平的测试起始信号，使得第二晶体管M2截止。第十电容C0上的电压使得第一晶体管M1导通。当发生相线对地漏电故障或中线接地故障时，接地故障保护模块5的TRIG引脚输出高电平的断开控制信号，使得可控硅Q1导通。此时，导通的可控硅Q1使得第十电容C0上的电荷通过第一晶体管M1放电，继电器线圈402两端电压下降，电流减小。当继电器线圈402上的电流减小至低于电流阈值时，继电器线圈402断开第一触点开关K1和第二触点开关K2，使得负载的供电被断开，从而保护了人身以及设备的安全。

在检测状态时，第二晶体管M2的栅极输入高电平的测试起始信号，使得第二晶体管M2导通。导通的第二晶体管M2将第一晶体管M1的栅极拉低至地，使得第一晶体管M1截止。当感应模块根据第一测试信号TST1产生感应电流时，接地故障保护模块5根据感应电流从TRIG引脚输出高电平的断开控制信号，使得可控硅Q1导通。此时，虽然可控硅Q1导通，但是第一晶体管M1截止。所以，第十电容C0上的电压不会被拉低，继电器线圈402上电流仍然大于电流阈值。因此，继电器线圈402并不会在检测状态时断开第一触点开关K1和第二触点开关K2，造成误脱扣问题。并且，导通的可控硅Q1阳极变为低电平，通过检测可控硅Q1的阳极电压，可以判断接地故障保护装置是否发生故障。

本实施例所述的接地故障保护模块5可以在电源端VG的电压小于或等于电源电压复位阈值时，进行复位。当所述接地故障保护模块5复位时，所述接地故障保护模块5内部的故障延时计数器清零。所述故障延时计数器用于计算剩余电流或互感电流的持续时间T1。所述剩余电流为本领域技术人员所熟知的相线对地的漏电流。电源端VG的电压大于电源复位阈值电压时，复位放开。复位放开后，所述接地故障保护模块5可以计算接收到的剩余电流或互感电流持续时间T1，当计算结果大于故障动作延时Tth的时候，通过TRIG引脚输出断开控制信号。故障动作延时Tth为接地故障保护模块5在正常工作时，发现故障发生时至发出断开控制信号的时间。互感电流持续时间Tth一般为本领域技术人员可知的时间。

如图2所示，本实施例的第一测试信号TST1可以包括：对应所述交流信号正半周期的第一脉冲信号M1和对应所述交流信号负半周期的第二脉冲信号M2。第一脉冲信号M1的持续时间T11小于故障动作延时Tth，第二脉冲信号M2的持续时间T12也小于故障动作延时Tth。并且，第一脉冲信号M1的持续时间T11和第二脉冲信号M2的持续时间T12之和大于故障动作延时Tth。

第一脉冲信号M1和第二脉冲信号M2使电流互感器101和检测线圈201产生互感，当电流互感器模块1、检测线圈模块2和接地故障保护模块5未发生故障时，电流互感器模块1输出互感电流。所以，互感电流持续时间T1等于第一脉冲信号M1的持续时间T11和第二脉冲信号M2的持续时间T12之和。TRIG引脚正常地输出断开控制信号。

如图3所示，当第二二极管D2或第四二极管D4出现故障，即开路时，在交流信号的正半周期内，全桥整流电路801无法为接地故障保护模块5的电源端VG提供电源电压，只能依靠第一电容C1上存储的电荷为接地故障保护模块5的电源端VG提供电源电压。第一信号产生模块71在交流信号的正半周期产生了第一脉冲信号M1，使得接地故障保护模块5与电流互感器模块1和检测线圈模块2形成正反馈环路，使得接地故障保护模块5内部形成自激振荡，所述接地故障保护模块5的OSC引脚输出振荡信号。由于接地故障保护模块5维持自激振荡需要较大的电流，因此电源端VG的电压快速下降至电源电压复位阈值，这使得接地故障保护模块5内部的故障延时计数器进行了清零。

在交流信号的负半周期内，全桥整流电路801恢复对接地故障保护模块5的电源端VG的供电。但是，由于接地故障保护模块5复位并对其内部的故障延时计数器进行了清零，复位放开后接地故障保护模块5仅计算第二脉冲信号M2对应的互感电流持续时间，而第二脉冲信号M2对应的互感电流持续时间小于故障动作延时Tth。因此，接地故障保护模块5不会输出断开控制信号。

第一二极管D1或第三二极管D3出现故障的情况，与上述第二二极管D2或第四二极管D4出现故障的情况类似。仅在交流信号的正半周期内，有与第一脉冲信号M1对应的互感电流输入接地故障保护模块5。而在交流信号的负半周期内，由于第一二极管D1或第三二极管D3出现故障引起电源端VG的电压快速下降，使得接地故障保护模块5复位并对其内部的故障延时计数器进行了清零。复位放开后的互感电流持续时间显然小于故障动作延时Tth。因此，接地故障保护模块5也不会输出断开控制信号。

从上面的工作过程可以看出，本实施例不但可以实现对接地故障保护模块5、电流互感器模块1和检测线圈模块2的故障检测，还可以实现对电源模块3的故障检测。

可选择的是，如果不需要对电源模块3的故障进行检测，即无需检测电源端VG，则可以省略第一RC电路，利用第二RC电路提供的检测电路7所需的电源电压VS作为接地故障保护模块5的电源电压。

继续参考图1，第一信号产生模块71可以包括：过零检测模块701和信号发生器702。过零检测模块701可以在检测到所述相线相对于中线的过零点时，输出过零脉冲信号CZ。信号发生器702在接收到过零脉冲信号CZ后，产生所述至少一个脉冲信号。

所述过零检测模块701可以通过起限流作用的第七电阻R7连接相线。过零检测模块701通过该流入的信号获得相线相对于中线的过零点。

所述检测电路7还包括：判决模块72。判决模块72接收过零脉冲信号CZ后，通过其探测引脚IS输出探测电流，以判断所述接地故障保护模块5是否输出断开控制信号。

可选的，判决模块72通过所述探测电流获得探测引脚IS的负载电阻状态，并根据探测引脚IS的负载电阻状态判断接地故障保护模块5是否输出所述断开控制信号。

具体的，判决模块72的探测引脚IS连接可控硅Q1的阳极，当然也可以通过第六二极管D6连接可控硅Q1的阳极。

当接地故障保护装置未发生故障时，接地故障保护模块5根据第一测试信号TST1在TRIG引脚输出高电平的断开控制信号，使得可控硅Q1导通。判决模块72在接收到过零脉冲信号CZ后，从探测引脚IS输出探测电流，此时探测引脚IS的电压为高电平。导通的可控硅Q1使得探测引脚IS的负载电阻由高阻状态变为低阻状态，所以，探测引脚IS由高电平被拉低至低电平，形成一个脉冲。

当接地故障保护装置发生故障时，接地故障保护模块5根据第一测试信号TST1在TRIG引脚不输出断开控制信号，可控硅Q1截止。判决模块72在接收到过零脉冲信号CZ后，在交流信号的负半周期内从探测引脚IS输出探测电流，此时探测引脚IS的电压为高电平。截止的可控硅Q1使得探测引脚IS的负载电阻保持在高阻状态，所以，探测引脚IS的电压也保持在高电平。

由此可以看出，通过检测探测引脚IS的电压，可以确定探测引脚IS的负载电阻状态，从而判断接地故障保护装置是否发生故障。

所述检测电路7还可以包括：报警模块73。报警模块73在所述判决模块72确定所述接地故障保护模块5未输出所述断开控制信号时，进行报警提示。

具体的，所述报警模块73可以包括：LED驱动模块和LED灯模块。判决模块72确定所述接地故障保护模块5未输出所述断开控制信号时，可以输出报警信号FAIL给LED驱动模块。LED驱动模块接收到报警信号FAIL以后，输出频率方波信号给LED灯模块，驱动LED灯模块发出闪烁的可视化报警信号。所述方波信号可以为3Hz。

如图1所示，所述检测电路7还可以包括：可控开关SW和信号传输线601。

可控开关SW的控制端适于接收所述第一测试信号TST1，可控开关SW的第一连接端连接所述信号传输线601的第一连接点，可控开关SW的第二连接端接地。信号传输线601的第二连接点连接可控开关SW的第二连接端。所述第一连接点和第二连接点之间的信号传输线601贯穿电流互感器101和检测线圈201。可控开关SW在第一测试信号TST1的脉冲信号发生期间导通，从而使得穿过电流互感器101和检测线圈201的信号传输线601与可控开关SW形成闭合回路。

可选的，信号传输线601可以复用中线，即可控开关SW的第一连接端和第二连接端连接中线的两个连接点，所述中线的两个连接点之间的中线贯穿电流互感器101和检测线圈201。所述可控开关SW可以采用具有开关特性的NMOS管、NPN三极管或可控硅等半导体器件，其导通电阻小于等于10Ω。

如图4所示，在另一实施例中，感应模块可以仅包括电流互感器模块1。本实施例与上一实施例相同的部分不再赘述，具体描述请参考上一实施例。

所述接地故障保护模块5连接电流互感器模块1。所述电流互感器模块1包括：电流互感器101。当感应模块仅包括电流互感器模块1时，第二测试信号TST2使电流互感器101产生感应电流。若接地故障保护模块5自身无故障，则接地故障保护模块5根据感应电流输出断开控制信号。

所述检测电路7还可以包括：第二信号产生模块72。所述第二信号产生模块72可以输出第二测试信号TST2。所述第二信号产生模块72可以包括：测试电阻R8和第三晶体管M3。

所述测试电阻R8的第一端连接所述相线，所述测试电阻R8的第二端连接所述第三晶体管M3的第二端。所述第三晶体管M3的控制端适于输入测试起始信号，所述第三晶体管M3的第一端接地。其中，所述第三晶体管的第一端为源极和漏极中的一个，第二端为另一个；所述第三晶体管的控制端为栅极。

下面依然用第三晶体管M3为NMOS管进行举例说明。当第一信号产生模块71通过FOUT引脚输出高电平的测试起始信号时，第三晶体管M3导通，这时从相线经过测试电阻R8和第三晶体管M3形成电流通路，产生模拟火线漏电，这个电流在电流互感器101上感应出一定比例的感应电流。接地故障保护模块5根据感应电流产生断开控制信号。

如图5所示，在另一实施例中，所述控制线圈包括：脱扣线圈401，所述控制开关包括：第五二极管D5。本实施例与之前实施例相同的部分仍不再赘述，具体描述请参考之前的实施例。

所述第五二极管D5的阴极连接所述控制开关的第一端，所述第五二极管D5的阳极连接所述控制开关的第二端和所述脱扣线圈的第一端。所述脱扣线圈的第二端连接所述相线。

第五二极管D5在交流信号的正半周期导通。此时，相线上的信号可以通过脱扣线圈401、导通的第五二极管D5和第七电阻R7流入过零检测模块701，过零检测模块701通过该流入的信号获得相线相对于中线的过零点。

判决模块72接收过零脉冲信号CZ后，可以在所述交流信号的负半周期内，通过其探测引脚IS输出探测电流，以判断所述接地故障保护模块5是否输出断开控制信号。

具体的，判决模块72的探测引脚IS连接第五二极管D5的阴极，当然也可以通过第六二极管D6连接第五二极管D5的阴极。

当接地故障保护装置未发生故障时，接地故障保护模块5根据测试信号TST在TRIG引脚输出断开控制信号，可控硅Q1导通。判决模块72在接收到过零脉冲信号CZ后，在交流信号的负半周期内从探测引脚IS输出探测电流，此时探测引脚IS的电压为高电平。导通的可控硅Q1使得探测引脚IS的负载电阻由高阻状态变为低阻状态，所以，探测引脚IS由高电平被拉低至低电平，形成一个脉冲。

当接地故障保护装置发生故障时，接地故障保护模块5根据测试信号TST在TRIG引脚不输出断开控制信号，可控硅Q1截止。判决模块72在接收到过零脉冲信号CZ后，在交流信号的负半周期内从探测引脚IS输出探测电流，此时探测引脚IS的电压为高电平。截止的可控硅Q1使得探测引脚IS的负载电阻保持在高阻状态，所以，探测引脚IS的电压也保持在高电平。

由此可以看出，通过检测探测引脚IS的电压，可以确定探测引脚IS的负载电阻状态，从而判断接地故障保护装置是否发生故障。

继续参考图2和图3，当根据第一测试信号TST1产生的断开控制信号后发生在交流信号的负半周期内时，虽然断开控制信号使可控硅Q1导通，但负半周期内的相线电压低于中线电压，使得第五二极管D5处于截至状态。所以，在测试期间，即便可控硅Q1导通，也不会使脱扣线圈401上产生电流，第一触点开关K1和第二触点开关K2不会断开负载，从而实现了在不断开负载的情况下，进行接地故障保护装置的测试。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种接地故障保护系统，其特征在于，包括：接地故障保护装置、检测电路和脱扣模块；

所述接地故障保护装置包括：感应模块、接地故障保护模块和电源模块，所述接地故障保护模块连接所述感应模块；

所述感应模块，适于在自身无故障时，根据测试信号产生感应电流；

所述接地故障保护模块，适于在自身无故障时，根据感应电流输出断开相线和中线与负载连接的断开控制信号；

所述检测电路包括：信号产生模块；

所述信号产生模块，适于输出所述测试信号；

所述脱扣模块，适于在非检测状态时，响应所述断开控制信号以断开相线和中线与负载的连接，在检测状态时，不响应所述断开控制信号；

所述电源模块包括：全桥整流电路和第三RC电路；

所述全桥整流电路的第一输入端连接所述相线，所述全桥整流电路的第二输入端连接所述中线，所述全桥整流电路的第一输出端连接所述第三RC电路的第一端，所述全桥整流电路的第二输出端接地；

所述第三RC电路第十电阻和第十电容，所述第十电阻的第一端连接所述第三RC电路的第一端，所述第十电阻的第二端连接所述第十电容的第一端，所述第十电容的第二端接地；

所述脱扣模块包括：可控硅、控制开关、控制线圈和触点开关；

所述可控硅的控制极适于接收所述断开控制信号，所述可控硅的阴极接地；

所述触点开关设置在相线和中线上，所述相线和中线提供交流信号，所述触点开关适于根据所述控制线圈的电流情况控制相线和中线与负载的连接；

所述控制开关包括：第一晶体管、第二晶体管和开关电阻；

所述第一晶体管的第一端连接所述控制开关的第一端、所述开关电阻的第一端和所述第十电容的第一端，所述第一晶体管的第二端连接所述控制开关的第二端，所述第一晶体管的控制端连接所述第二晶体管的第二端和所述开关电阻的第二端；

所述第二晶体管的第一端接地，所述第二晶体管的控制端适于输入测试起始信号；

所述第一晶体管的第一端为源极和漏极中的一个，第二端为另一个；所述第一晶体管的控制端为栅极；

所述第二晶体管的第一端为源极和漏极中的一个，第二端为另一个；所述第二晶体管的控制端为栅极。

2.如权利要求1所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述感应模块包括电流互感器模块和检测线圈模块；

所述电流互感器模块包括：电流互感器；所述检测线圈模块包括：检测线圈；所述相线和中线贯穿所述电流互感器和所述检测线圈；

所述电流互感器模块和检测线圈模块，适于在自身无故障时根据所述测试信号形成互感，以产生所述感应电流。

3.如权利要求2所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述相线和中线提供交流信号，在所述交流信号的一个周期内，所述测试信号具有至少一个脉冲信号。

4.如权利要求3所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述信号产生模块包括：过零检测模块和信号发生器；

所述过零检测模块，适于在检测到所述相线相对于所述中线的过零点时，输出过零脉冲信号；

所述信号发生器，适于在接收到所述过零脉冲信号后，产生所述至少一个脉冲信号。

5.如权利要求2所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述检测电路还包括：可控开关和信号传输线；

所述可控开关的控制端适于接收所述测试信号，所述可控开关的第一连接端连接所述信号传输线的第一连接点，所述可控开关的第二连接端接地；

所述信号传输线的第二连接点连接所述可控开关的第二连接端；

所述第一连接点和第二连接点之间的信号传输线贯穿所述电流互感器和所述检测线圈。

6.如权利要求5所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述信号传输线复用所述中线。

7.如权利要求2所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述检测电路还包括：判决模块；

所述判决模块，适于在所述交流信号的负半周期内输出探测电流，以判断所述接地故障保护模块是否输出所述断开控制信号。

8.如权利要求7所述的接地故障保护系统，其特征在于，

所述控制开关，适于在非检测状态时处于导通状态，在检测状态时处于断开状态，所述控制开关的第一端连接所述可控硅的阳极，所述控制开关的第二端连接所述控制线圈；

所述控制线圈包括：脱扣线圈，所述控制开关包括：第五二极管；

所述第五二极管的阴极连接所述控制开关的第一端，所述第五二极管的阳极连接所述控制开关的第二端和所述脱扣线圈的第一端；

所述脱扣线圈的第二端连接所述相线。

9.如权利要求2所述的接地故障保护系统，其特征在于，

所述电源模块，还适于在所述电源模块正常情况下，提供大于或等于电源电压复位阈值的第一电源电压至所述接地故障保护模块的电源端；在所述电源模块发生故障情况下，提供小于或等于所述电源电压复位阈值的第二电源电压至所述接地故障保护模块的电源端；

所述接地故障保护模块，适于在所述接地故障保护模块的电源端接收到所述第二电源电压时，进行复位。

10.如权利要求9所述的接地故障保护系统，其特征在于，

所述接地故障保护模块，适于计算复位放开后接收到的剩余电流或互感电流持续时间，在计算结果大于故障动作延时的时候，输出所述断开控制信号。

11.如权利要求10所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述相线和中线提供交流信号，在所述交流信号的一个周期内，所述测试信号具有至少一个脉冲信号，所述至少一个脉冲信号的累计持续时间大于所述故障动作延时；

所述至少一个脉冲信号包括：对应所述交流信号正半周期的脉冲信号，以及对应所述交流信号负半周期的脉冲信号；

对应所述交流信号正半周期的脉冲信号的累计持续时间小于所述故障动作延时；

对应所述交流信号负半周期的脉冲信号的累计持续时间小于所述故障动作延时。

12.如权利要求1所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述检测电路还包括：判决模块；

所述判决模块，适于判断所述接地故障保护模块是否输出了所述断开控制信号。

13.如权利要求12所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述判决模块，适于输出探测电流，以判断所述接地故障保护模块是否输出所述断开控制信号。

14.如权利要求7或13所述的接地故障保护系统，其特征在于，

所述控制开关，适于在非检测状态时处于导通状态，在检测状态时处于断开状态，所述控制开关的第一端连接所述可控硅的阳极，所述控制开关的第二端连接所述控制线圈；

所述可控硅的阳极还连接探测引脚，所述探测引脚适于接收所述探测电流；

所述判决模块，适于通过所述探测电流获得所述探测引脚的负载电阻状态，并根据所述探测引脚的负载电阻状态判断所述接地故障保护模块是否输出所述断开控制信号。

15.如权利要求1所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述检测电路还包括：报警模块；

所述报警模块，适于在所述接地故障保护模块未输出所述断开控制信号时，进行报警提示。

16.如权利要求1所述的接地故障保护系统，其特征在于，

所述电源模块还包括：第一RC电路；

所述全桥整流电路的第一输入端连接所述相线，所述全桥整流电路的第二输入端连接所述中线，所述全桥整流电路的第一输出端连接所述第一RC电路的第一端，所述全桥整流电路的第二输出端接地；

所述第一RC电路包括：第一电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端连接所述第一RC电路的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一电容的第一端和所述接地故障保护模块的电源端，所述第一电容的第二端接地。

17.如权利要求1所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述控制线圈包括：脱扣线圈或继电器线圈，

所述电源模块，适于在所述电源模块正常情况下，提供第三电源电压至所述继电器线圈的第二端，以及提供第四电源电压至所述脱扣线圈的第二端；

所述继电器线圈的第一端接地；

所述脱扣线圈的第一端连接所述控制开关的第二端，所述脱扣线圈的第二端连接所述相线、中线和第四电源电压中的一个。

18.如权利要求1所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述感应模块包括：电流互感器模块；

所述电流互感器模块，适于在自身无故障时根据所述测试信号产生所述感应电流。

19.如权利要求18所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述信号产生模块包括：测试电阻和第三晶体管；

所述测试电阻的第一端连接所述相线，所述测试电阻的第二端连接所述第三晶体管的第二端；

所述第三晶体管的控制端适于输入测试起始信号，所述第三晶体管的第一端接地；

所述第三晶体管的第一端为源极和漏极中的一个，第二端为另一个；所述第三晶体管的控制端为栅极。

20.如权利要求1或19所述的接地故障保护系统，其特征在于，所述信号产生模块还适合输出所述测试起始信号。

Images