CN114079261B - 智能漏电保护开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设备领域，具体为智能漏电保护开关，本开关包括漏电保护开关本体，还包括指令接收模块、测试触发模块和判定指示模块。所述指令接收模块接收上级控制器周期性发送的测试指令，并在接收到测试指令之后控制测试触发模块触发漏电测试功能；判定指示模块未检测到漏电保护动作时发出报警提示信息。本发明中，上一级的控制设备会发出或产生一个漏电保护开关可以识别的且唯一可以识别的信号，在漏电保护开关识别到上述信号时执行漏电保护测试的功能，进而可以保证漏电保护开关的功能正常。本发明可以周期的自动对漏电保护开关的漏电保护功能进行测试。

Description

智能漏电保护开关

技术领域

本发明涉及电力设备领域，具体为智能漏电保护开关。

背景技术

漏电保护开关在检测到漏电时可以自动断开断路器或者空气开关，进而达到保护人身安全的效果。其原理是在发出触电事故之后，火线的电流会经人体流入大地，因此漏电保护开关内部的零序电流互感器会检测零线和火线上的电流存在差异，当差异值较大时，即零序电流达到设定的阈值时，则启动保护开关断开断路器。然而，为了保证漏电保护开关的功能正常，需要对漏电保护开关进行测试，目前，漏电保护开关上的测试时间间隔大多设置为一个月，但是用户往往忘记每月去检测漏电保护开关的漏电保护功能。因此在功能异常的时候，发生触电事故则无法起到保护作用，进而无法保护人身安全。因此设计一种具有漏电保护功能检测的智能漏电保护开关成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有周期性检测漏电保护功能的智能漏电保护开关。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：智能漏电保护开关，包括漏电保护开关本体，其特征在于：

还包括指令接收模块、测试触发模块和判定指示模块；

所述指令接收模块接收上级控制器周期性发送的测试指令，并在接收到测试指令之后控制测试触发模块触发漏电测试功能；判定指示模块未检测到漏电保护动作时发出报警提示信息。

更好的，所述指令接收模块为载波通信模块。

更好的，所述指令接收模块包括过压继电器、计数器和时间继电器，所述过压继电器的线圈绕组和并接在零线和火线之间，过压继电器的输出端和计数器、时间继电器连接；过压继电器检测到过压信号后启动计数器和时间继电器，在间继电器设定的时间内，计数器记录的过压次数达到设定值后触发测试触发模块启动漏电保护测试。

更好的，还包括变压器和分频器，所述变压器的输入端与电源的零火线连接，所述变压器的输出端和分频器电气连接，所述分频器输出1-10Hz的低频信号，所述分频器的输出端和计数器的时钟信号输入端电气连接。

更好的，所述指令接收模块包括波形转换电路和计时电路，所述波形转换电路将正弦波转换为方波信号，

更好的，所述测试触发模块串联在火线与地线之间，所述测试触发模块包括串联连接的可控开关、限流电阻，所述可控开关为继电器或开关管。

更好的，还包括电流检测模块，所述电流检测模块检测到电流大于设定值时闭锁漏电保护测试。

更好的，所述电流检测模块包括电流继电器，所述电流继电器的常闭触点与测试触发模块串联连接。

更好的，所述判定指示模块为发光二极管或蜂鸣器。

一种漏电保护开关的测试主机，其特征在于：设置在入户电源端；所述测试主机设有指令发送模块，所述指令发送模块为载波通信模块或调压模块或斩波模块。

本发明的有益效果为：

可以周期的自动对漏电保护开关的漏电保护功能进行测试。

附图说明

图1是一种实施例的系统框图示意图。

图2是一种触发漏电保护功能的电路的示意图。

图3是一种触发漏电保护功能的电路的示意图。

图4是一种检测次数并触发漏电保护功能的逻辑电路、的示意图。

图5是一种触发模块的电路的示意图。

图6是一种触发模块的电路的示意图。

图7是一种自保持电路的示意图。

图中：500、自保持电路；128、双路与门；129、多路与门；118、分频器；117、方波模块；116、电源模块；115、供电变压器；400、电流检测模块；220、限流电阻；210、可控开关；122、计时电路；121、波形转换电路；113、时间继电器；112、计数器；111、过压继电器；300、判定指示模块；200、测试触发模块；100、指令接收模块；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

一种智能漏电保护开关，包括漏电保护开关本体，所述漏电保护开关本体设有漏电保护模块，在检测到回路发生漏电事故时及时的断开开关。为了实现周期性的检测，以保证其漏电保护的效果，该漏电保护开关还包括指令接收模块100、测试触发模块200和判定指示模块300。所述指令接收模块100接收上级控制器周期性发送的测试指令，并在接收到测试指令之后控制测试触发模块200触发漏电测试功能；判定指示模块300未检测到漏电保护动作时发出报警提示信息。通过上一级控制终端对所有的漏电保护开关统一进行漏电保护功能的周期性测试实现漏电保护开关功能的有效性。

具体的，其中指令接收模块100为载波通信模块，具体的，可以采用型号如MP-6302的一款全集成的电力载波通讯模块。该模块超小型化尺寸、结构紧凑、布线简单，可广泛应用于智能路灯、智能家居、智慧停车、中央空调及泛在电力物联网末端设备等各种PLC即时通讯应用场景。该模块其集成高速/低速多模电力线载波通讯调制解调器及ARMCortex-M3处理器，可以直接控制驱动模块用以实现对开关、继电器、电机等的控制。此时测试触发模块200为一个接地旁路，用以实现火线的接地。所述测试触发模块200串联在火线与地线之间，所述测试触发模块200包括串联连接的可控开关210、限流电阻220，所述可控开关为继电器或开关管。ARMCortex-M3处理器通过驱动模块驱动继电器或者开关管导通使火线产生一个瞬间的接地故障，在接地之后，漏电保护开关的漏电保护模块检测到接地故障而启动跳闸动作，如果正常跳闸则功能正常，如果没有正常跳闸，则需要判定指示模块300做出故障指示，提示用户进线更换。判定指示模块300并接在零火线之间，判定指示模块300包括串联连接的发光二极管、限流电阻、控制开关。控制开关和指令接收模块100电气连接，在指令接收模块100启动测试触发模块200时，同时点亮判定指示模块300的发光二极管，如果漏电保护功能正常跳闸之后发光二极管会熄灭，如果没有正常跳闸，则发光二极管会持续点亮，进而可以提示用户进行更换。其中判定指示模块300的控制开关同样可以采用继电器或者开关管，并配置相应的驱动电路用以与指令接收模块100连接。

除了使用载波通信模块之外，还可以将指令接收模块100设置成识别电源变化的设备，通过改变电源的变化形成一个指令码，进而控制相应的漏电保护开关进行漏电保护测试。其中电源的变化包括电压的变化即电压的升高或降低，频率的变化即频率的增大或减小，本实施例中采用电压的变化，即对电压升高的变化。

所述指令接收模块100包括过压继电器111、计数器112和时间继电器113。过压继电器用以检测电压的升高，在电压升高时过压继电器动作，其常闭触点断开，常开触点闭合。计数器112用以对电压升高次数的计数，在实际使用的过程中，每一个漏电保护开关的电压升高的次数以及电压升高的大小都不同，进而可以实现对用户的所有漏电保护开关做出单独的循环控制。

同时，为了便于识别，可以在设定的时间内检测特定的过压的次数。过压继电器的线圈绕组和并接在零线和火线之间，过压继电器111的输出端和计数器112、时间继电器113连接。过压继电器111检测到过压信号后同时启动计数器112和时间继电器113，在时间继电器113设定的时间内，计数器112记录的过压次数达到设定值后触发测试触发模块200启动漏电保护测试。

其中计数器112可以采用计数器芯片，如74ls191、74ls193等该系列的芯片。将计数器芯片设定在加法技术模式，芯片的使能端通过过压继电器的常闭触点或者常开触点进行控制，芯片的时钟信号采用工频电源的信号，将工频电源通过变压器方波转换电路转换为方波信号作为时钟信号输入到芯片的内部。较为常用，可以采用反相器实现正弦波到方波的转换。目前的漏电保护开关内部都设有电源模块产生一个直流电源，本发明中的电路可以采用漏电保护开关的电源也可以设计相适应的电源。

如图所示，在漏电保护器的输出端的连接有供电变压器115和过压继电器111。在供电变压器115的输出端连接有电源模块116和方波模块117。电源模块116将低压交流电转换为低压直流电以供计数器芯片使用。方波模块117采用反相器将正弦信号转为方波信号，作为时钟信号输入到计数器芯片中。过压继电器111的常开触点和电阻串联后并接在直流电源和大地之间。电阻与过压继电器111的常开触点的连接点与计数器芯片的使能端电气连接。在检测到过压时开始计数。同时，过压继电器111的另一个常开触点与时间继电器113的线圈绕组串接后连接在电源的两端，在过压继电器111驱动计数器112的同时启动计时，时间继电器113的常闭触点保持设定的闭合时间，在该闭合时间之内，计数器112累计到设定的数字后输出信号，计数器的输出信号经过时间继电器113的常开触点输出。如果超过时间继电器的计时范围之后，时间继电器113的常开触点断开，即使计数器到达设定值也不会漏电测试。

在测试之后，漏电保护器处于失电状态，只有再次送电才会启动系统，启动系统所有的设置都会复位。更好的，为了实现对计数器的复位，还可以利用时间继电器113的常开触点或常闭触点对计数器进行复位。

更好的，为了准确的技术，需要将工频电源信号的频率减小，因此在方波模块117之后设置一个分频器118。利用变压器进行降压，本实施例中采用供电变压器115作为变压器进行降压和频率采样。分频器将50Hz的信号转为所述分频器118输出1-25Hz的低频信号，最好采用2Hz或5Hz的频率。然后将分频器118的输出端与计数器的时钟信号输入端电气连接。此时，在过压之后，产生过压信号，过压之后计数使能，开始计数，由于频率较低，可以单独采集一个过压信号。为了保证用电质量，过压的时间一般设置为较短。分频器118的输出频率可以根据过压时间进行匹配。

此时，上一级的控制系统，如果要想对某个漏电保护开关进行漏电测试，则启动调压装置产生一个瞬间的高压。其中调压模块可以采用有载调压变压器进行短时的升压和降压。当高压信号传导至漏电保护器，开始计数并启动计时，在设定的时间内，上一级控制系统间断的产生多个过压信号，计数器的输出端设有多个，每个输出端代表的个数不同，并且输出端的组合也可以代表不同的数字，因此可以利用计数器芯片的不同的输出端作为结果，也可以采用与门对多个输出端的组合结果作为输出结果或输出端，输出端可以控制测试触发模块200的开关管或者继电器产生一个接地故障，进行漏电测试。

除了改变电源的电压和频率之外，还可以通过改变电源的波形进行识别。此时所述指令接收模块100包括波形转换电路121和计时电路122，所述波形转换电路121将正弦波转换为方波信号。计时电路122包括计数器芯片以及时钟电路，时钟电路向计数器芯片输入时钟信号。方波信号的高电平或低电平用以驱动计数器芯片计时。将时钟电路的频率设定为500Hz。此时，每一个周期内，计数器芯片累计的数值为10。通过上一级控制器的斩波操作，可以降低正弦波的波形，如在过零点附近进行斩波，是正半周期减小，此时经过转换的方波的高电平的时长同样会减小，此时通过识别减少的个数确定是否要进行漏电保护的测试。

更好的，为了简化电路结构，使用低电平驱动计数器芯片计数，通过上述斩波处理，低电平的时间变长，当时钟信号的频率设定为500Hz时，计数器的输出端的计数会大于10，此时计数器的四个并行输出端口为大于1011的二进制。可以设定在检测到输出端的输出为1100或1101时启动漏电保护测试功能。

更好的，为了实现准确的判别，计数器芯片的并行输出端通过与门电路后作为一个输出端。如图所示，计数器芯片的四个输出端口连接一个多路与门129，由电路图可知，输出端由上而下分别为1100时，多路与门129的输出端才会输出高电平。然后多路与门129的输出端与波形转换电路121的输出端引入双路与门128内部，此时只有在方波信号处于高电平的时候才会进行判别。上述电路结构保证了漏电保护器具有唯一可识别的功能，即每一个漏电保护器通过设定不同的输出，实现上一级控制对其的单独控制。即上一级控制器通过设定低电平的时长可以准确控制相应的漏电保护器。

现有技术中，具有集成mcu或晶振的计数器芯片，可使电路结构更加的简洁，本申请记载的技术方案旨在说明原理，基于该原理可以选择不同的芯片进行相应的设计，在此不再进行陈述。

此时，上一级的控制系统，如果要想对某个漏电保护开关进行漏电测试，则启动斩波装置，对电源信号的波形进行破坏。斩波装置为串接在火线上的斩波电路，包括并联连接的可控开关和开关管，正常供电时，可控开关导通。需要对下一级漏电保护开关进行测试时，保持开关管处于导通状态，然后断开可控开关，之后在电源的正半周期的后半部分进行斩波控制，使正半周期的时长减少。

更好的，通过过零检测电路检测到过零点后，启动计时，在正半周期的0.005到0.01的范围内启动斩波，并持续到0.01秒的时间点，使零电压与负半周期连成一段。

通过上一级的控制系统，可以设定不同的斩波时间以对应不同的漏电保护器，然后周期性的控制各个漏电保护器进行漏电保护的测试。

所述测试触发模块200串联在火线与地线之间，如图4所示，所述测试触发模块200包括串联连接的可控开关210、限流电阻220。所述可控开关为继电器或开关管。在开关管的控制极产生高电平的信号之后即可触发开关管导通，进而实现接地。图5是测试触发模块200的一种实施例，其信号输入端与指令接收模块100的输出端电气连接。

更好的，为了减少对用户的影响，在用户用电量较小的情况下进行漏电测试，通过电流检测模块400对电流进行检测，在电流较小时启动漏电保护测试，在电流较大时闭锁漏电保护。所述电流检测模块400检测到电流大于设定值时闭锁漏电保护测试。

具体的，所述电流检测模块400采用电流继电器，所述电流继电器的常闭触点与测试触发模块200串联连接。进一步的，将电流继电器的常闭触点与指令接收模块100的信号输出端电气连接。如图7所示，指令接收模块100输出的控制指令经自保持电路后分别驱动判定指示模块300和测试触发模块200。在漏电保护功能正常的条件下，判定指示模块300的零火线之间失去电压，指示灯熄灭。在漏保不正常的情况下，判定指示模块300的指示灯亮起。或者，指令接收模块100的输出信号直接驱动测试触发模块200，同时通过自保持电路500驱动判定指示模块300。

其中上一级的控制系统可以设置在入户电源端，也可以设置在表箱内部，电能表的前端或电能表的后端。所述测试主机设有指令发送模块，所述指令发送模块为载波通信模块或调压模块或斩波装置。

一种实现用户漏电保护开关周期性漏电测试的方法：

应用于居民配电系统，所述居民配电系统的电源端设有控制系统，在入户配电箱内部设有漏电保护开关。

控制系统周期性的发送或产生一个漏电保护开关识别的信号。如果入户配电箱内部设有多个，则选定不同的启动时间，使每一个漏电保护开关测试的日期不同，但是保持间隔的时间相同。

入户配电箱内部的漏电保护开关会接收到上述的信号，并判断识别的信号是否与自身的匹配，如果与自身的匹配则启动漏电保护测试，如果不匹配则不启动漏电保护测试。

漏电保护开关如果正常跳闸，则漏电保护开关的漏电保护功能正常。如果漏电保护开关无法跳闸则说明漏电保护开关出现异常，并做出提示。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.智能漏电保护开关，包括漏电保护开关本体，其特征在于：

还包括指令接收模块(100)、测试触发模块(200)和判定指示模块(300)；

所述指令接收模块(100)接收上级控制器周期性发送的测试指令，并在接收到测试指令之后控制测试触发模块(200)触发漏电测试功能；判定指示模块(300)未检测到漏电保护动作时发出报警提示信息；

所述指令接收模块(100)包括过压继电器(111)、计数器(112)和时间继电器(113)，所述过压继电器的线圈绕组和并接在零线和火线之间，过压继电器(111)的输出端和计数器(112)、时间继电器(113)连接；过压继电器(111)检测到过压信号后启动计数器(112)和时间继电器(113)，在时间继电器(113)设定的时间内，计数器(112)记录的过压次数达到设定值后触发测试触发模块(200)启动漏电保护测试。

2.根据权利要求1所述的智能漏电保护开关，其特征在于：

还包括变压器和分频器，所述变压器的输入端与电源的零火线连接，所述变压器的输出端和分频器电气连接，所述分频器输出1-10Hz的低频信号，所述分频器的输出端和计数器(112)的时钟信号输入端电气连接。

3.根据权利要求1或2所述的智能漏电保护开关，其特征在于：

所述测试触发模块(200)串联在火线与地线之间，所述测试触发模块(200)包括串联连接的可控开关(210)、限流电阻(220)，所述可控开关为继电器或开关管。

4.根据权利要求3所述的智能漏电保护开关，其特征在于：

还包括电流检测模块(400)，所述电流检测模块(400)检测到电流大于设定值时闭锁漏电保护测试。

5.根据权利要求4所述的智能漏电保护开关，其特征在于：

所述电流检测模块(400)包括电流继电器，所述电流继电器的常闭触点与测试触发模块(200)串联连接。

6.根据权利要求1所述的智能漏电保护开关，其特征在于：

所述判定指示模块(300)为发光二极管或蜂鸣器。