CN116774101A - 一种低压线路漏电流检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压线路漏电流检测装置，涉及漏电流检测技术领域，包括漏电流检测模块，用于漏电电流检测并由直流偏置模块和信号处理模块进行信号叠加和放大；检测控制模块，用于将漏电流产生模块产生的实验用的漏电电流传输给漏电流检测模块；智能控制模块，用于信号接收和模块控制；误差检测模块，用于设定比较阈值并进行差分减法处理，用于设定误差阈值并计算误差程度；信号调节模块，用于调节漏电电流值。本发明低压线路漏电流检测装置由直流偏置模块和信号处理模块对检测的漏电电流进行信号叠加和放大处理，产生的实验用的漏电电流经过处理后由误差检测模块进行误差判断，并通过智能控制模块根据误差程度控制信号调节模块的分压调节值。

Description

一种低压线路漏电流检测装置

技术领域

本发明涉及漏电流检测技术领域，具体是一种低压线路漏电流检测装置。

背景技术

随着低压线路安全指标和个人安全防护意识的日益提高，防漏电技术已经成为低压线路中较为平常的安全保护之一，现有的低压线路中大多采用专用的漏电流检测装置配合整流和运算放大电路进行漏电流检测和信号处理，并且通过微控制器预设的漏电电流阈值进行漏电流判断和保护，由于漏电流检测装置与整流和运算放大电路的抗干扰能力较低，容易受到外界环境干扰，导致检测的精度不高，继而容易出现低压线路误漏电报警的情况，因此有待改进。

发明内容

本发明实施例提供一种低压线路漏电流检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例中，提供一种低压线路漏电流检测装置，该低压线路漏电流检测装置包括：漏电流检测模块，漏电流产生模块，检测控制模块，智能控制模块，直流偏置模块，信号处理模块，误差检测模块，信号调节模块；

所述漏电流检测模块，用于对供电电源端传输到用电设备端的电能进行隔离漏电检测并输出第一漏电电流；

所述漏电流产生模块，与所述智能控制模块连接，用于通过所述智能控制模块输出的信号控制漏电流产生电路的工作，用于通过漏电流产生电路对供电电源端输出的电能进行AC-AC调节并输出第二漏电电流；

所述检测控制模块，与所述漏电流产生模块和漏电流检测模块连接，用于接收所述智能控制模块输出的信号并将所述第二漏电电流传输给所述漏电流检测模块；

所述智能控制模块，与所述漏电流产生模块、检测控制模块、误差检测模块和信号处理模块连接，用于输出第一脉冲信号和第一控制信号并分别控制所述漏电流产生模块和检测控制模块的工作，用于输出第二脉冲信号并调节误差检测模块的比较阈值，用于接收所述误差检测模块和信号处理模块输出的信号，用于输出第三脉冲信号并根据接收的所述误差检测模块输出的信号的差值程度调节第三脉冲信号的脉宽；

所述直流偏置模块，与所述信号处理模块连接，用于为输入所述信号处理模块的信号提供直流偏置电压；

所述信号处理模块，与所述漏电流检测模块连接，用于对所述漏电流检测模块输出的信号进行电能转换、分压和信号叠加和放大处理并输出第一漏电压信号；

所述误差检测模块，与所述信号处理模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并设定比较阈值，用于对所述第一漏电压信号与设定的比较阈值进行差分减法处理并输出误差信号，用于设定误差阈值并将误差信号与误差阈值进行比较，用于在误差阈值大于误差信号时输出第一电平信号，用于检测第一电平信号和误差信号传输给智能控制模块；

所述信号调节模块，与所述智能控制模块和信号处理模块连接，用于隔离接收所述第三脉冲信号并对所述第一漏电压信号进行过分压调节处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明低压线路漏电流检测装置由直流偏置模块将漏电流检测模块检测的漏电电流转换为带直流偏置的漏电电流，提高信号的抗干扰能力，并由信号处理模块进行信号叠加和放大，进一步提高信号抗干扰能力，并且由漏电流产生模块产生实验用的漏电电流，实验用的漏电电流经过处理后由误差检测模块进行误差判断，继而导致智能控制模块根据误差程度控制信号调节模块的分压调节值，直到误差值小于设定的误差阈值，提高装置对漏电电流的检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述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为本发明实例提供的一种低压线路漏电流检测装置的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的一种低压线路漏电流检测装置的电路图。

图3为本发明实例提供的误差检测模块的第一种连接电路图。

图4为本发明实例提供的误差检测模块的第二种连接电路图。

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。

在一个实施例中，请参阅图1，一种低压线路漏电流检测装置包括：漏电流检测模块1，漏电流产生模块2，检测控制模块3，智能控制模块4，直流偏置模块5，信号处理模块6，误差检测模块7，信号调节模块8；

具体地，所述漏电流检测模块1，用于对供电电源端传输到用电设备端的电能进行隔离漏电检测并输出第一漏电电流；

漏电流产生模块2，与所述智能控制模块4连接，用于通过所述智能控制模块4输出的信号控制漏电流产生电路的工作，用于通过漏电流产生电路对供电电源端输出的电能进行AC-AC调节并输出第二漏电电流；

检测控制模块3，与所述漏电流产生模块2和漏电流检测模块1连接，用于接收所述智能控制模块4输出的信号并将所述第二漏电电流传输给所述漏电流检测模块1；

智能控制模块4，与所述漏电流产生模块2、检测控制模块3、误差检测模块7和信号处理模块6连接，用于输出第一脉冲信号和第一控制信号并分别控制所述漏电流产生模块2和检测控制模块3的工作，用于输出第二脉冲信号并调节误差检测模块7的比较阈值，用于接收所述误差检测模块7和信号处理模块6输出的信号，用于输出第三脉冲信号并根据接收的所述误差检测模块7输出的信号的差值程度调节第三脉冲信号的脉宽；

直流偏置模块5，与所述信号处理模块6连接，用于为输入所述信号处理模块6的信号提供直流偏置电压；

信号处理模块6，与所述漏电流检测模块1连接，用于对所述漏电流检测模块1输出的信号进行电能转换、分压和信号叠加和放大处理并输出第一漏电压信号；

误差检测模块7，与所述信号处理模块6连接，用于接收所述第二脉冲信号并设定比较阈值，用于对所述第一漏电压信号与设定的比较阈值进行差分减法处理并输出误差信号，用于设定误差阈值并将误差信号与误差阈值进行比较，用于在误差阈值大于误差信号时输出第一电平信号，用于检测第一电平信号和误差信号传输给智能控制模块4；

信号调节模块8，与所述智能控制模块4和信号处理模块6连接，用于隔离接收所述第三脉冲信号并对所述第一漏电压信号进行过分压调节处理。

在具体实施例中，上述漏电流检测模块1可采用漏电流传感器U2组成的漏电流检测电路，通过电磁感应原理对供电电源端传输到用电设备端的电能进行漏电检测；上述漏电流产生模块2可采用漏电流产生电路，可由智能控制模块4调节输出的漏电电流值；上述检测控制模块3可采用继电开关电路，将漏电流产生模块2产生的漏电电流传输给漏电流检测模块1；上述智能控制模块4可采用由单片机等组成的微控制电路，实现信号接收和模块控制；上述直流偏置模块5可采用直流偏置电路，为传输的信号提供直流偏置电压，使得检测的信号转换为带直流偏置的漏电电流；上述信号处理模块6进行对输入的信号进行叠加并进行信号放大，以便抬高电压的正电压范围；上述误差检测模块7可采用差分减法电路和误差比较电路，由差分减法电路设定比较阈值，该比较阈值由智能控制模块4调节，继而计算出处理后的信号与实际信号的差值，并由误差比较电路设定误差阈值，根据误差阈值判断差值大小范围；上述信号调节模块8可采用功率管等组成的分压调节电路，降低信号处理模块6输出的信号电压值。

在另一个实施例中，请参阅图1、图2、图3和图4，所述漏电流检测模块1包括漏电流传感器U2和第二电容C2；所述信号处理模块6包括第六电阻R6、第七电阻R7；所述直流偏置模块5包括第八电阻R8、第一二极管D1、第三电容C3、第九电阻R9和第三电源VCC3；

具体地，所述漏电流传感器U2的第一端连接第二电容C2的一端、第六电阻R6的一端和第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端通过第八电阻R8连接第一二极管D1的阳极、第三电容C3的一端和第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端连接第三电源VCC3，第一二极管D1的阴极连接第三电容C3的另一端、第六电阻R6的另一端、第二电容C2的另一端、漏电流传感器U2的第二端和地端。

在具体实施例中，上述漏电流传感器U2可采用，但并不限于零序电流互感器；上述第六电阻R6和第七电阻R7进行电流电压转换和分压处理；上述第八电阻R8、第一二极管D1、第三电容C3、第九电阻R9和第三电源VCC3组成直流偏置电路，其中直流偏置电压由第一二极管D1的正向压降提供。

进一步地，所述信号处理模块6还包括第十电阻R10、第四电容C4、第十一电阻R11、第一运放OP1、第四电源VCC4、第二二极管D2、第十二电阻R12、第五电容C5、第十三电阻R13；所述智能控制模块4包括第一控制器U1；

具体地，所述第一运放OP1的同相端连接所述第七电阻R7的第二端并通过第四电容C4连接第五电容C5的一端和地端，第一运放OP1的反相端连接第十一电阻R11的一端并通过第十电阻R10连接地端，第十一电阻R11的另一端连接第一运放OP1的输出端、第二二极管D2的阳极和第十二电阻R12的一端，第十二电阻R12的另一端连接第五电容C5的另一端和第十三电阻R13的第一端，第十三电阻R13的第二端连接第一控制器U1的第二IO端，第二二极管D2的阴极连接第四电源VCC4。

在具体实施例中，上述第一运放OP1可选用，但并不限于OP07运算放大器、LM358运算放大器；上述第一控制器U1可选用，但并不限于STM32单片机。

进一步地，所述信号调节模块8包括第一功率管Q1和第一驱动装置；

具体地，所述第一功率管Q1的漏极连接所述第十三电阻R13的第二端，第一功率管Q1的源极接地，第一功率管Q1的栅极连接第一驱动装置的输出端，第一驱动装置的输入端连接所述第一控制器U1的第三IO端。

在具体实施例中，上述第一功率管Q1可选用N沟道增强型MOS管；上述第一驱动装置可选用，但并不限于专门的MOS管驱动芯片。

进一步地，所述漏电流产生模块2包括第一变压器B1、第一电容C1、第二电阻R2、第一电阻R1、第一可控硅SCR1和第二驱动装置；所述检测控制模块3包括第一继电开关K1-1；

具体地，所述第一变压器B1的原边的第一端与供电电源端连接，第一变压器B1的原边的第二端接地，第一变压器B1的副边的第一端通过第一电容C1连接第一继电开关K1-1的第一端和第一可控硅SCR1的一端，第一变压器B1的副边的第二端通过第二电阻R2连接第一继电开关K1-1的第三端，第一变压器B1的副边的第三端通过第一电阻R1连接第一可控硅SCR1的另一端，第一可控硅SCR1的控制端连接第二驱动装置的输出端，第二驱动装置的输入端连接所述第一控制器U1的第一IO端，第一继电开关K1-1的第二端和第四端分别连接所述漏电流传感器U2的第二端和第一端。

在具体实施例中，上述第一可控硅SCR1可选用双向可控硅，由第二驱动装置驱动，其中第二驱动装置可由光电耦合器组成的隔离驱动装置，通过第一控制器U1调节第一可控硅SCR1的导通程度，继而可调节输入到漏电流传感器U2的交流电能；上述第一继电开关K1-1可选用双刀双掷常开开关，由第一继电器（未画出）控制，其中第一继电器可通过第一控制器U1控制，继而实现第一控制器U1控制第一继电开关K1-1的工作。

进一步地，所述误差检测模块7包括第二电源VCC2、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第二功率管Q2、减法装置；

具体地，所述第二电源VCC2通过第十四电阻R14连接第二功率管Q2的漏极，第二功率管Q2的源极连接减法装置的第二输入端并通过第十五电阻R15接地，减法装置的第一输入端连接所述第十三电阻R13的第二端，减法装置的输出端和第二功率管Q2的栅极分别连接所述第一控制器U1的第五IO端和第四IO端。

在具体实施例中，上述第二电源VCC2、第十四电阻R14、第二功率管Q2和第十五电阻R15提供比较阈值，其中第二功率管Q2可选用N沟道增强型MOS管，由第一控制器U1调节控制，由于信号处理模块6实现信号的等比例放大，因此在正常工作的情况下，在得知输入信号电压时便可得知输出信号的电压，因此漏电流产生模块2输出的漏电电流电能改变后，比较阈值的电能也需改变，具体不做赘述；上述减法装置可由电压跟随电路和减法电路组成，对输入的信号进行隔离传输和减法处理，继而计算出处理后的漏电电流与实际处理后的漏电电流的差值。

进一步地，所述误差检测模块7还包括第一电源VCC1、第一电位器RP1、第五电阻R5、第四电阻R4、第一比较器A1、第三电阻R3；

具体地，所述第一电源VCC1通过第四电阻R4连接第一电位器RP1的一端，第一电位器RP1的另一端通过第五电阻R5接地，第一电位器RP1的滑片端连接第一比较器A1的同相端，第一比较器A1的反相端连接所述减法装置的输出端，第一比较器A1的输出端通过第三电阻R3连接所述第一控制器U1的第六IO端。

在具体实施例中，上述第一比较器A1可选用LM393比较器；上述第一电源VCC1、第一电位器RP1和第四电阻R4提供误差阈值，配合第一比较器A1判断减法装置输出的差值的大小。

本发明一种低压线路漏电流检测装置中，通过漏电流传感器U2对供电电源端到用电设备端之前的电能进行电磁感应处理，在供电电源端正式向用电设备端供电之前，由第一控制器U1控制第一继电开关K1-1导通，并由第一控制器U1调节第一可控硅SCR1的导通程度，通过第一比较器A1、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一可控硅SCR1产生实验用的漏电电流，并将漏电电流传输到漏电流传感器U2进行漏电感应，输出的信号经过第六电阻R6和第七电阻R7进行电流电压转换和分压，并由第三电源VCC3、第九电阻R9、第三电阻R3、第八电阻R8和第一二极管D1转换为带直流偏置的漏电电流，并且带直流偏置的漏电电流和未带直流偏置的漏电电流经过第一运放OP1进行信号叠加和放大处理，抬高电压的正电压范围，方便第一控制器U1接收，同时第一控制器U1根据提供的实验用的漏电电流调节第二功率管Q2的导通程度，继而提供比较阈值，该比较阈值通过减法装置与处理后的信号进行减法处理，减法所得差值为误差信号，该误差信号与第一电源VCC1、第一电位器RP1和第五电阻R5设定的误差阈值比较，当误差信号大于误差阈值时，第一比较器A1输出低电平，此时第一控制器U1调节第一功率管Q1的导通程度，调节第一运放OP1输出的信号的电压值，直到误差信号小于误差阈值时，随即可由漏电流传感器U2对供电电源端到用电设备端之前的电能进行正常漏电检测工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种低压线路漏电流检测装置，其特征在于，

该低压线路漏电流检测装置包括：漏电流检测模块，漏电流产生模块，检测控制模块，智能控制模块，直流偏置模块，信号处理模块，误差检测模块，信号调节模块；

所述漏电流检测模块，用于对供电电源端传输到用电设备端的电能进行隔离漏电检测并输出第一漏电电流；

所述漏电流产生模块，与所述智能控制模块连接，用于通过所述智能控制模块输出的信号控制漏电流产生电路的工作，用于通过漏电流产生电路对供电电源端输出的电能进行AC-AC调节并输出第二漏电电流；

所述检测控制模块，与所述漏电流产生模块和漏电流检测模块连接，用于接收所述智能控制模块输出的信号并将所述第二漏电电流传输给所述漏电流检测模块；

所述智能控制模块，与所述漏电流产生模块、检测控制模块、误差检测模块和信号处理模块连接，用于输出第一脉冲信号和第一控制信号并分别控制所述漏电流产生模块和检测控制模块的工作，用于输出第二脉冲信号并调节误差检测模块的比较阈值，用于接收所述误差检测模块和信号处理模块输出的信号，用于输出第三脉冲信号并根据接收的所述误差检测模块输出的信号的差值程度调节第三脉冲信号的脉宽；

所述直流偏置模块，与所述信号处理模块连接，用于为输入所述信号处理模块的信号提供直流偏置电压；

所述信号处理模块，与所述漏电流检测模块连接，用于对所述漏电流检测模块输出的信号进行电能转换、分压和信号叠加和放大处理并输出第一漏电压信号；

所述误差检测模块，与所述信号处理模块连接，用于接收所述第二脉冲信号并设定比较阈值，用于对所述第一漏电压信号与设定的比较阈值进行差分减法处理并输出误差信号，用于设定误差阈值并将误差信号与误差阈值进行比较，用于在误差阈值大于误差信号时输出第一电平信号，用于检测第一电平信号和误差信号传输给智能控制模块；

所述信号调节模块，与所述智能控制模块和信号处理模块连接，用于隔离接收所述第三脉冲信号并对所述第一漏电压信号进行过分压调节处理。

2.根据权利要求1所述的一种低压线路漏电流检测装置，其特征在于，所述漏电流检测模块包括漏电流传感器和第二电容；所述信号处理模块包括第六电阻、第七电阻；所述直流偏置模块包括第八电阻、第一二极管、第三电容、第九电阻和第三电源；

所述漏电流传感器的第一端连接第二电容的一端、第六电阻的一端和第七电阻的第一端，第七电阻的第二端通过第八电阻连接第一二极管的阳极、第三电容的一端和第九电阻的一端，第九电阻的另一端连接第三电源，第一二极管的阴极连接第三电容的另一端、第六电阻的另一端、第二电容的另一端、漏电流传感器的第二端和地端。

3.根据权利要求2所述的一种低压线路漏电流检测装置，其特征在于，所述信号处理模块还包括第十电阻、第四电容、第十一电阻、第一运放、第四电源、第二二极管、第十二电阻、第五电容、第十三电阻；所述智能控制模块包括第一控制器；

所述第一运放的同相端连接所述第七电阻的第二端并通过第四电容连接第五电容的一端和地端，第一运放的反相端连接第十一电阻的一端并通过第十电阻连接地端，第十一电阻的另一端连接第一运放的输出端、第二二极管的阳极和第十二电阻的一端，第十二电阻的另一端连接第五电容的另一端和第十三电阻的第一端，第十三电阻的第二端连接第一控制器的第二IO端，第二二极管的阴极连接第四电源。

4.根据权利要求3所述的一种低压线路漏电流检测装置，其特征在于，所述信号调节模块包括第一功率管和第一驱动装置；

所述第一功率管的漏极连接所述第十三电阻的第二端，第一功率管的源极接地，第一功率管的栅极连接第一驱动装置的输出端，第一驱动装置的输入端连接所述第一控制器的第三IO端。

5.根据权利要求3所述的一种低压线路漏电流检测装置，其特征在于，所述漏电流产生模块包括第一变压器、第一电容、第二电阻、第一电阻、第一可控硅和第二驱动装置；所述检测控制模块包括第一继电开关；

所述第一变压器的原边的第一端与供电电源端连接，第一变压器的原边的第二端接地，第一变压器的副边的第一端通过第一电容连接第一继电开关的第一端和第一可控硅的一端，第一变压器的副边的第二端通过第二电阻连接第一继电开关的第三端，第一变压器的副边的第三端通过第一电阻连接第一可控硅的另一端，第一可控硅的控制端连接第二驱动装置的输出端，第二驱动装置的输入端连接所述第一控制器的第一IO端，第一继电开关的第二端和第四端分别连接所述漏电流传感器的第二端和第一端。

6.根据权利要求3所述的一种低压线路漏电流检测装置，其特征在于，所述误差检测模块包括第二电源、第十四电阻、第十五电阻、第二功率管、减法装置；

所述第二电源通过第十四电阻连接第二功率管的漏极，第二功率管的源极连接减法装置的第二输入端并通过第十五电阻接地，减法装置的第一输入端连接所述第十三电阻的第二端，减法装置的输出端和第二功率管的栅极分别连接所述第一控制器的第五IO端和第四IO端。

7.根据权利要求6所述的一种低压线路漏电流检测装置，其特征在于，所述误差检测模块还包括第一电源、第一电位器、第五电阻、第四电阻、第一比较器、第三电阻；

所述第一电源通过第四电阻连接第一电位器的一端，第一电位器的另一端通过第五电阻接地，第一电位器的滑片端连接第一比较器的同相端，第一比较器的反相端连接所述减法装置的输出端，第一比较器的输出端通过第三电阻连接所述第一控制器的第六IO端。