CN112751315A - 一种自适应漏电保护的自诊断电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应漏电保护的自诊断电路，可用于相关漏电保护电路之中，包括漏电信号处理模块、SCR恒流驱动模块、自检周期处理模块、自检模拟故障产生模块等，本电路接收的漏电信号和模拟的漏电信号是同一信号，都是漏电检测模块提供的实时漏电信号，对于模拟的漏电信号，在自检周期内对模拟的漏电信号进行处理，把模拟的漏电信号变成一种寄存标志信号，可以自适应外围器件工作时间的长短，完成自诊断后自动清除，分别在交流正负半周期内对跳闸线圈，互感器和SCR进行自诊断故障测试，而不影响正常的漏电保护功能。本电路对于噪声干扰以及信号误差的处理效果都十分理想，电路具有低功耗和低成本的特点和优势。

Description

一种自适应漏电保护的自诊断电路

技术领域

本发明公开了一种自适应漏电保护的自诊断电路，可用于相关漏电保护电路之中。

背景技术

据不完全统计，我国每年因漏电而引起的触电事故、火灾造成数千人死亡和数十亿的经济损失，其中有百分之十左右是由于漏电保护器自身电路不正常而没有了漏电保护能力造成的。因此对可以防止漏电火灾及人身触电保护的漏电保护器的性能提出了更高的要求。漏电保护器又称漏电开关，是用于线路或电器绝缘受损对地短路时防止人身触电和电气火灾发生的保护电器。

在漏电保护电路中，需要在不断开主电路连接的前提下周期性自动检测漏电保护电器响应漏电故障的能力，在自检周期内不影响正常漏电保护功能。

目前，对于漏电保护的自检方法是采用比较精确的延时和定时，在确定的时长内判断外围器件的动作来进行自检。这样对外围器件的一致性要求就比较高。需要匹配要求严格，使得调试变的繁琐。并且当因为环境温度或者外部干扰，电路自身不能自适应这样的变化，造成的自检电路本身错误反应。另外一些方法是采用MCU的方案，虽然MCU方案非常方便和灵活，但是在漏电保护电路的外围强电环境，会影响MCU中软件工作的稳定性可MCU的可靠性。因此硬件结构的电路会有明显的优势。

鉴于上述方案，一个对外围器件要求不高，可以自适应外围器件进行漏电保护自检的电路设计，就成为一种需要。

发明内容

本发明的目的是寻求一种用于漏电保护电路的自诊断处理，可以覆盖主要核心外围器件，并且对外围器件的一致性要求不高，适应性强的。具有低功耗低成本的硬件自适应自诊断电路。

本申请提供的一种自适应漏电保护的自诊断电路,采用如下的技术方案：

一种自适应漏电保护的自诊断电路，包括漏电端口输入模块，漏电信号处理，脱扣信号处理和SCR恒流驱动。还包括内部复位控制模块，内部振荡器，和振荡器分频器，还包括相位端口，自诊断周期定时器，自测计数器，脱扣延时定时器，所述脱扣信号处理3和所述振荡器分频器，所述相位端口，所述脱扣延时定时器相连，还包括逻辑控制，可控硅测试端口，比较器组和故障测试输出，所述逻辑控制和所述相位端口，所述自诊断周期定时器，所述自测计数器，所述可控硅测试端口，所述比较器组相连。

可选的，对于大于一定时长的漏电信号确认为是真正的漏电信号，作为漏电处理，这部分按照漏电保护功能工作，对于自诊断来说，会设置自诊断周期，在自诊断周期启动后，对于在自诊断周期内的漏电信号，对于一定范围内的漏电信号，会处理成模拟漏电信号。

可选的，在交流电正半周期，电路监测流入可控硅测试端口的电流，根据流入的电流转换成电压，根据电压的大小，利用电压比较器，可以判断外部的脱扣线圈L1是否连接可靠。

可选的，在检测周期内，交流电正半周期检测互感器能否正常工作；在正半周期开始后，故障测试输出端口产生一个高电平，模拟故障信号产生模拟漏电流，互感器动作，漏电检测A 产生漏电信号为高电平，则认为互感器功能正常，内部漏电信号标志位置“1”，同时去除故障测试输出端口信号，变成低电平。

可选的，在检测周期内，在紧接着的交流电负半周期检测可控硅器件组能否正常工作；在负半周期开始后，自检周期内可控硅测试端口由内部供电上拉，当内部漏电信号标志位置“1”时，使得脱扣信号产生一个高电平，打开可控硅，可控硅器件组工作，从而拉低可控硅测试端口电平，当检测到可控硅触发后，则去除可控硅测试端口的供电以及脱扣信号，功能检测正常，完成检测周期。

可选的，故障测试输出在自检周期中，故障测试输出端口产生一个恒流驱动100uA能。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：对于漏电保护电路的自诊断处理，可以从三种主要的自诊断过程，进行故障自检。可以覆盖主要核心外围器件，比如脱扣线圈，互感器和可控硅组件等进行开短路的故障诊断。并且适应性强的工作稳定，不影响正常的漏电工作。

附图说明

图1是本发明在漏电保护系统中的示意图。

图2是本发明漏电保护的自诊断电路的示意图。

图3是关键信号波形示意图。

附图标记说明：1、漏电端口输入模块；2、漏电信号处理模块；3、脱扣信号处理模块；4、SCR恒流驱动模块；5、内部振荡器模块；6、振荡器分频器模块；7、复位控制模块；8、相位端口模块；9、自诊断周期定时器模块；10、自测计数器模块；11、脱扣延时定时器模块；12、逻辑控制模块；13、可控硅测试端口模块；14、比较器组模块；15、故障测试输出模块。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

如图1所示，一种自适应漏电保护的自诊断电路，该系统包括漏电检测A，自诊断电路B，模拟漏电流F。以及外围器件互感器Sense1、脱扣线圈L1、可控硅Q1、可控硅Q2、二极管D、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电容C1,、接负载的常闭触点。Line是火线，Neutral是零线。其中B是本发明的电路结构框图，是本发明的自诊断电路框图。优选地，电阻R1为10KΩ，优选地，电阻R2为1MΩ，优选地，电阻R3为1MΩ。优选地，电容C1为2.2nF。

漏电检测A：此模块完成漏电检测变成漏电电压信号。接受来自互感线圈的漏电信号，并把大于定义的额定电流信号变成实时的高电平信号，作为后续的漏电信号或者模拟漏电信号。

模拟漏电流产生C：在自检周期中，在交流电负半周期，根据模拟故障信号，产生一定电流大小的漏电流，来完成模拟漏电自检过程。

图2示出了所述自诊断装置B的结构示意图。如图2所示，所述装置B包括漏电端口输入模块1，漏电信号处理2，脱扣信号处理3和SCR恒流驱动4。还包括内部复位控制模块7，内部振荡器5，和振荡器分频器6。还包括相位端口8，自诊断周期定时器9，自测计数器10，脱扣延时定时器11。所述脱扣信号处理3和所述振荡器分频器6，所述相位端口8，所述脱扣延时定时器11相连。还包括逻辑控制12，可控硅测试端口13，比较器组14和故障测试输出15。所述逻辑控制12和所述相位端口8，所述自诊断周期定时器9，所述自测计数器10，所述可控硅测试端口13，所述比较器组14相连。

工作原理：本发明主要对脱扣线圈，互感器和可控硅器件组进行自诊断检测。从三个方面来描述主要工作原理。

脱扣线圈L1故障自检：

在交流电正半周期，检测SCR_TE端口电压，可判断脱扣线圈L1开路和可控硅Q1或者Q2短路故障。

在交流电正半周期，电路监测流入SCR_TE管脚的电流，根据流入的电流转换成电压，根据电压的大小，利用电压比较器，可以判断外部的脱扣线圈L1是否连接可靠。

假如在检测周期内，以上交流电正半周测试失败了，自测计数器会计数值加一，当计数值超过32个交流的周期（周期数可以修改），产生SCAN_EN脱扣使能信号，同时内部也可以输出周期性报警信号。然后每隔2s（60Hz）或者2.5s（50Hz）产生脱扣信号（定时可以修改）。脱扣信号使得L1常闭触点打开。

互感器Sense1故障自检：

在检测周期内，交流电正半周期检测互感器Sense1能否正常工作；在正半周期开始后，FAULT_TE端口产生一个高电平，模拟故障信号产生模拟漏电流，互感器Sense1动作，漏电检测A 产生LEAK信号为高，则认为互感器Sense1功能正常。内部LEAK_AN标志位置“1”，同时去除FAULT_TE端口信号，变成低电平。

若当前交流电正半周期结束，LEAK没有变成高电平，则认为检测失败， LEAK_AN标志位置“0”，同时去除FAULT_TE端口。当检测到故障，在下一个AC正半周重复检测，当重复检测内部计数器超过32个交流周期，检测周期结束，周期次数可以调整，确认故障后则产生脱扣信号和报警信号，脱扣信号使得L1常闭触点打开。

可控硅器件组（Q1，Q2，D2，R1，C1）故障自检：

在检测周期内，在紧接着的交流电负半周期检测可控硅器件组（Q1，Q2，D2，R1，C1）能否正常工作；在负半周期开始后，自检周期内SCR_TE 端口由内部供电上拉，当LEAK_AN标志位置“1”时，使得SCR_EN产生一个高电平，打开可控硅，可控硅器件组（Q1，Q2，D2，R1，C1）工作，从而拉低SCR_TE端口电平，当检测到SCR触发后，则去除SCR_TE端口的供电以及SCR_EN信号，功能检测正常，完成检测周期。 在这里，对于SCR_TE端口的处理，都是根据外围器件工作时间长短，来自适应调整的。

若LEAK_AN标志位为“0”，则暂不进行负半周的检测，先完成互感器Sense1故障自检。当LEAK_AN标志位置“1”时，若当前交流电负半周结束时，SCR_TE端口电平没有被拉低，则认为检测失败，可控硅器件组（Q1，Q2，D2，R1，C1）工作异常。检测到故障，在下一个交流电负半周重复检测，当重复检测32个交流电周期，结束检测周期，确认故障后则产生脱扣信号和报警信号。脱扣信号使得L1常闭触点打开。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自适应漏电保护的自诊断电路，其特征在于：包括漏电端口输入模块，漏电信号处理，脱扣信号处理和SCR恒流驱动，

还包括内部复位控制模块，内部振荡器，和振荡器分频器，还包括相位端口，自诊断周期定时器，自测计数器，脱扣延时定时器，所述脱扣信号处理3和所述振荡器分频器，所述相位端口，所述脱扣延时定时器相连，还包括逻辑控制，可控硅测试端口，比较器组和故障测试输出，所述逻辑控制和所述相位端口，所述自诊断周期定时器，所述自测计数器，所述可控硅测试端口，所述比较器组相连。

2.如权利要求1所述的自适应漏电保护的自诊断电路：对于大于一定时长的漏电信号确认为是真正的漏电信号，作为漏电处理，

这部分按照漏电保护功能工作，对于自诊断来说，会设置自诊断周期，在自诊断周期启动后，对于在自诊断周期内的漏电信号，对于一定范围内的漏电信号，会处理成模拟漏电信号。

3.如权利要求1所述的自适应漏电保护的自诊断电路：在交流电正半周期，电路监测流入可控硅测试端口的电流，根据流入的电流转换成电压，根据电压的大小，利用电压比较器，可以判断外部的脱扣线圈L1是否连接可靠。

4.如权利要求1所述的自适应漏电保护的自诊断电路：在检测周期内，交流电正半周期检测互感器能否正常工作；在正半周期开始后，故障测试输出端口产生一个高电平，模拟故障信号产生模拟漏电流，互感器动作，漏电检测A 产生漏电信号为高电平，则认为互感器功能正常，内部漏电信号标志位置“1”，同时去除故障测试输出端口信号，变成低电平。

5.如权利要求1所述的自适应漏电保护的自诊断电路：在检测周期内，在紧接着的交流电负半周期检测可控硅器件组能否正常工作；在负半周期开始后，自检周期内可控硅测试端口由内部供电上拉，当内部漏电信号标志位置“1”时，使得脱扣信号产生一个高电平，打开可控硅，可控硅器件组工作，从而拉低可控硅测试端口电平，当检测到可控硅触发后，则去除可控硅测试端口的供电以及脱扣信号，功能检测正常，完成检测周期。

6.如权利要求1所述的自适应漏电保护的自诊断电路：故障测试输出在自检周期中，故障测试输出端口产生一个恒流驱动100uA能。

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