CN115902698A - 一种基于物联网的电器漏电监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的电器漏电监测系统，涉及漏电监测领域，包括集成漏电采集装置、电流转换模块、比较模块和控制模块，通过对实时采集的电器设备漏电流转换成电压，将电压与参考电压比较，得到比较结果，能够实时对漏电电流自检，提高了对漏电电流的监测效率；通过对监测到的大于漏电参考电压的电器设备及时进行断电保护，提高了用户的用电安全。
Description
技术领域
本发明涉及漏电监测领域，特别是涉及一种基于物联网的电器漏电监测系统。
背景技术
电器设备广泛应用于日常生活和工业生产领域，极大地方便了我们的生活。电在驱动电器造福人类的同时，也会带来各种灾难，例如电器设备的漏电现象。
而漏电是由于绝缘损坏或其他原因而引起的电流泄漏。漏电主要分为感应漏电和绝缘失效的漏电。感应漏电是由带电部分和绝缘层与外壳之间或者是导线与导线之间相互感应引起的，相当于带电部分与外壳之间通过电容相通，就产生了感应漏电，一般来说对人体没有危害，但对于比较敏感的电子设备影响较大。绝缘下降或击穿会导致绝缘失效，使得电器外壳与市电火线间由于某种原因连通后与地之间有一定的电位差产生漏电，此类漏电危害极大，可能导致人身触电，引起短路事故，烧毁电气设备，严重影响生产和生命安全。无论是感应漏电还是绝缘失效漏电都可能造成较为严重的后果，电气设备漏电故障可能对无防范意识人员产生触电危害，轻者灼伤人体接触位置，重者危及人员生命，甚至会产生漏电火花引起火灾，因此对电器漏电现象的及时监测和防范尤为重要。
现有对电器设备的漏电监测方法主要通过电工人员手持万用表或其他漏电测试仪现场监测，需要现场以手持式漏电测试仪对电器设备的每一部分进行监测。该方法耗时耗力，监测效率低，并且依赖电工人员的经验。
因此，亟需一种能够对电器漏电实现自动监测的系统，以提高监测效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于物联网的电器漏电监测系统，以实现电器漏电的自动监测，提高监测效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于物联网的电器漏电监测系统，包括：
漏电采集装置，一端与电器设备的中性点连接，另一端与电器设备的金属外壳连接，用于采集每一电器设备的漏电流；
电流转换模块，与所述漏电采集装置连接，用于将所述漏电流转化为电压；
比较模块，与所述电流转换模块连接，用于比较所述电压和第一漏电参考电压，得到比较结果；
控制模块，与所述比较模块连接，用于当所述比较结果为所述电压大于第一漏电参考电压时，发出断电信号至所述电器设备与电源之间的过流保护装置。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的一种基于物联网的电器漏电监测系统，通过集成漏电采集装置、电流转换模块、比较模块和控制模块，能够实时对漏电电流自检，提高了对漏电电流的监测效率，通过对监测到的大于漏电参考电压的电器设备及时进行断电保护，提高了用户的用电安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于物联网的电器漏电监测系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的漏电采集装置的结构图；
图3为本发明实施例提供的双磁芯差动单元的结构图。
符号说明：
1-漏电采集装置，2-电流转换模块，3-比较模块，4-控制模块，5-过流保护装置，6-声光报警器，7-移动终端，1.1-振荡电路，1.2-二极管，1.3-双磁芯差动单元，1.4-第一滤波器，1.5-仪用放大器，1.6-相敏检波器，1.7-第二滤波器。
具体实施方式
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做出创造性劳动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。
本发明的目的是提供一种基于物联网的电器漏电监测系统，以实现电器漏电的自动监测，提高监测效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例：
参阅图1，本实施例提供了一种基于物联网的电器漏电监测系统，包括：
漏电采集装置1，一端与电器设备的中性点连接，另一端与电器设备的金属外壳连接，用于采集每一电器设备的漏电流；
电流转换模块2，与所述漏电采集装置1连接，用于将所述漏电流转化为电压；
比较模块3，与所述电流转换模块2连接，用于比较所述电压和第一漏电参考电压，得到比较结果；
控制模块4，与所述比较模块3连接，用于当所述比较结果为所述电压大于第一漏电参考电压时，发出断电信号给所述电器设备与电源之间的过流保护装置5，其中过流保护装置5优选为带励磁脱扣的断路器；
声光报警器6，与所述控制模块4连接，用于当所述比较结果为所述电压大于所述第一漏电参考电压时进行报警，以及时警示用户；
移动终端7，通过通信模块与所述控制模块4连接，用于接收每一电器设备对应的所述比较结果，使得用户能够及时了解电器设备的漏电情况并及时防范，提高用电安全。
作为一种可选的实施方式，所述通信模块采用射频通信、以太网通信、GPRS通信、蓝牙通信、WiFi通信、Zigbee通信或zwave通信。
现有的漏电采集方法有霍尔电流采集、电阻取样。其中，霍尔电流检测是基于磁平衡式霍尔原理，具有较高的线性度，但工作范围较小；利用小电阻取样方法设计通过中性点测量直流的传感器，测量接入电路电阻的电压值，该方法对环境的依赖大。为了避免霍尔电流采集、电阻取样的上述技术缺陷，本实施例采用磁调制对漏电流进行采集，具体的采用基于磁调制的直流漏电传感器，其结构如图2所示，包括：
振荡电路1.1、二极管1.2、双磁芯差动单元1.3、第一滤波器1.4、仪用放大器1.5、相敏检波器1.6和第二滤波器1.7；
所述振荡电路1.1第一输出端连接二极管1.2输入端，二极管1.2的输出端连接双磁芯差动单元1.3的输入端，第一滤波器1.4的输入端连接双磁芯差动单元1.3的输出端；仪用放大器1.5的输入端连接第一滤波器1.4的输出端；相敏检波器1.6的第一输入端连接仪用放大器1.5的输出端，相敏检波器1.6的参考端连接振荡电路1.1第二输出端；相敏检波电路的输出端连接第二滤波器1.7的输入端，第二滤波器1.7的输出端作为所述直流漏电流传感器的直流输出端口；
所述振荡电路1.1的第一输出端输出的波形信号，经过二极管1.2整形后获得半波；所述振荡电路1.1的第二输出端输出的波形信号用作所述相敏检波器1.6的参考信号，所述参考信号的频率与相敏检波器1.6的输入信号的频率相同。
如图3所示，所述双磁芯差动单元1.3包括第一磁芯1.3.1、第二磁芯1.3.2、一次绕组线圈1.3.3和二次绕组线圈1.3.4；一次绕组线圈反串环绕在第一磁芯和第二磁芯上，二次绕组线圈正串环绕在第一磁芯和第二磁芯上；
所述一次绕组线圈的输入端作为双磁芯差动单元1.3的输入端，连接二极管1.2的输出端；一次绕组线圈的输出端接地；二次绕组的一端接地，另一端作为双磁芯差动单元1.3的输出端，输出感应电压接入到第一滤波器1.4。
需要说明的是，本实施例中的振荡电路1.1可以采用方波振荡电路1.1、正弦波振荡电路1.1和锯齿波振荡电路1.1中的任一种，当振荡电路1.1为方波振荡电路1.1时，方波振荡电路1.1的第一输出端输出的方波信号，经过二极管1.2整形后获得半方波；将此半方波作为激励信号接入一次绕组线圈对两磁芯进行激磁；同时，方波振荡电路1.1第二输出端输出的方波信号还为相敏检波器1.6提供参考信号。
待测信号I1穿过磁芯，当I1为零时，二次绕组线圈两端无感应电压；当I1不为零时，被测信号I1产生偏磁，在二次绕组线圈中生成感应电压，所述感应电压作为检测信号，接入到第一滤波器1.4进行基频滤波，输出基频信号；基频信号输入到仪用放大器1.5进行放大，同时降低噪声；放大后的基频信号通入相敏检波器1.6，相敏检波器1.6采用方波振荡电路1.1产生的方波信号作为参考信号，对基频信号进行检波，输出检波信号进入第二滤波器1.7进行平滑滤波得到直流信号。
由于相敏检波器1.6需要一个与输入信号同频的参考信号以保证其正常检波，而本实施例采用半波激励双磁芯差动单元1.3，使得相敏检波器1.6的输入信号正好与方波振荡电路1.1的输出信号同频，因此相敏检波器1.6的参考信号可由方波振荡电路1.1直接提供，从而省略倍频电路等参考信号产生电路，避免参考信号产生电路工作时对传感器的干扰，达到降低干扰，提高灵敏度的作用，还可降低传感器成本。
本实施例通过对漏电流中的干扰信号进行整流滤波处理，降低了干扰信号的干扰，从而能够提高对漏电流监测和预警的精度，提高用电安全。
本实施例提供的基于物联网的电器漏电监测系统包括集成漏电采集装置1、电流转换模块2、比较模块3和控制模块4，通过对实时采集的电器设备漏电流进行转换得到电压，将处理后的电压与参考电压比较，得到比较结果，能够实时对漏电电流自检，提高了对漏电电流的监测效率；通过对监测到的大于漏电参考电压的电器设备及时进行断电保护，提高了用户的用电安全。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种基于物联网的电器漏电监测系统，其特征在于，包括：
漏电采集装置，一端与电器设备的中性点连接，另一端与电器设备的金属外壳连接，用于采集每一电器设备的漏电流；
电流转换模块，与所述漏电采集装置连接，用于将所述漏电流转化为电压；
比较模块，与所述电流转换模块连接，用于比较所述电压和第一漏电参考电压，得到比较结果；
控制模块，与所述比较模块连接，用于当所述比较结果为所述电压大于第一漏电参考电压时，发出断电信号至所述电器设备与电源之间的过流保护装置。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的电器漏电监测系统，其特征在于，所述漏电采集装置采用基于磁调制的直流漏电传感器。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的电器漏电监测系统，其特征在于，所述基于磁调制的直流漏电传感器包括：振荡电路、二极管、双磁芯差动单元、第一滤波器、仪用放大器、相敏检波器和第二滤波器；
所述振荡电路第一输出端连接二极管输入端，二极管的输出端连接双磁芯差动单元的输入端，第一滤波器的输入端连接双磁芯差动单元的输出端；仪用放大器的输入端连接第一滤波器的输出端；相敏检波器的第一输入端连接仪用放大器的输出端，相敏检波器的参考端连接振荡电路第二输出端；相敏检波电路的输出端连接第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出端作为所述直流漏电流传感器的直流输出端口；
所述振荡电路的第一输出端输出的波形信号，经过二极管整形后获得半波；所述振荡电路的第二输出端输出的波形信号用作所述相敏检波器的参考信号，所述参考信号的频率与相敏检波器的输入信号的频率相同；所述双磁芯差动单元包括第一磁芯、第二磁芯、一次绕组线圈和二次绕组线圈；一次绕组线圈反串环绕在第一磁芯和第二磁芯上，二次绕组线圈正串环绕在第一磁芯和第二磁芯上；
所述一次绕组线圈的输入端作为双磁芯差动单元的输入端，连接二极管的输出端；一次绕组线圈的输出端接地；二次绕组的一端接地，另一端作为双磁芯差动单元的输出端，输出感应电压接入到第一滤波器。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的电器漏电监测系统，其特征在于，所述系统还包括：声光报警器，与所述控制模块连接，用于当所述比较结果为所述电压大于所述第一漏电参考电压时进行报警。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的电器漏电监测系统，其特征在于，所述过流保护装置为带励磁脱扣的断路器。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的电器漏电监测系统，其特征在于，所述系统还包括：移动终端，通过通信模块与所述控制模块连接，用于接收每一电器设备对应的所述比较结果。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的电器漏电监测系统，其特征在于，所述通信模块采用射频通信、以太网通信、GPRS通信、蓝牙通信、WiFi通信、Zigbee通信或zwave通信。
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