CN208125849U - 一种安全用电智能监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种安全用电智能监测仪，包括检测电路、漏电断路保护模块、光耦隔离模块、ADC转换电路、MCU处理器模块、按键模块、语音提示模块和显示模块；检测电路的取电节点连接火线、零线及地线，检测电路输出端分别经过光耦隔离模块和ADC转换电路后与MCU处理器模块连接；MCU处理器模块还分别与按键模块、漏电断路保护模块、语音提示模块和显示模块连接。本实用新型采用高速率MCU处理芯片，具有测量精度高、实时语音提示、使用方便等特点；适用于低压AC220V及以下电网系统，可检测交流电压数值、零火线序是否正确、地线接地是否正常、零线压降、火零电压数值、火地电压数值、零地电压数值、负载漏电数值等。

Description

一种安全用电智能监测仪

技术领域

本实用新型涉及用电安全智能监测监控设备，尤其是涉及一种安全用电智能监测仪。

背景技术

电力是人们现在普遍使用的能源，生活电器日益增多方便了人们生活工作的同时，也存在一定的安全隐患。当流经人体的电流大于10mA时，人体将会产生危险的病理生理效应，并随着电流的增大、时间的增长将会产生心室纤维性颤动，导致人体窒息（“假死”状态），在瞬间或三分钟内就夺去人的生命。零火线线序错误，是在低压民用配电系统中常见的隐患，当零火线接反时，虽然电器设备可以正常使用，但却存在如下安全隐患。接地线是供电系统最为重要的安全保护措施，我们日常生活中所接触的任何电器设备，和工业生产中的所有工业用电设备，都不能完全避免发生漏电的可能，尤其是带有金属外壳或与水接触的用电设备，这些用电设备一旦因绝缘击穿、内部短路、机械性挤压振动等原因导致漏电时，外壳或与之接触的潮湿区域就会带有致命的危险电压，可以瞬间夺去人的性命！此时如果设备外壳通过接电线可靠接地，就会对地产生电流并触发漏电开关动作，如果在接地线良好的情况下，即使漏电保护开关失灵，设备外壳上的危险电压也会被接地电流大大拉低，甚至引起空气开关过流动作切断电源。

在GB5064-200X 《交流电气装置接地设计规范》明确了以下几种接地方式（如下图），也对相关细节做了详细要求。但是在实际工程中，尤其在普通民房中，规范并未被认真执行，实际多数民房的配电系统，都存在诸多违规的地方，有很多甚至根本就没有接地线，而普通居民由于对配电安全的专业知识并不了解，因此一直处在高度的触电风险之中。

国家规定用电线路必须有地线，并且地线绝对不能断开。漏电保护开关只对火线和零线起作用，如果火线或零线出现对地短路情况，漏电保护开关会瞬间断开。但由于地线是不经过漏电保护开关的，所以如果是地线带电或者是没有地线(也就是环境带电)，那么漏电保护开关只能形同虚设。

漏电和线路起火是家用电器的主要安全故障，因此，多数人认为像热水器安装了漏电保护装置或拔掉电源，就能彻底杜绝安全事故。其实不然，因为漏电保护器有可能会在你浑然不知的情况下发生故障，而失去漏电跳闸的功能。用户实际线路环境也非常复杂，上图是目前绝大多数民房采用的配电系统，与目前多数正规设计施工的小区化商品房不同的是，这些民房都没有做“等电位连接” 最多只是在总配电箱处做了重复接地。

《电能质量供电电压偏差》GB/T 12325-2008中规定：AC220V单相供电电压偏差为标称电压的+7-10V。

1、电压过低对家用电器使用安全的影响

空调、冰箱、洗衣机等有交流电动机的家电，因为电动机的转矩与其电压的平方成正比。当系统电压降低时，电动机的转动力矩将降低很多，若使负载保持不变，那么电动机电流必然要增大很多，才能产生所需要的转矩，如果所需要的转矩超过电动机的限额时，可能造成电动机超载损坏，如果电压长期过低，电动机会困发热而烧坏，并因此增加发生接地漏电的安全事故风险。

2、电压过高对家用电器使用安全的影响

内部有电源变压器的家电，当电压升高时励磁电流增加导致铁损增加、铁芯温升增加，同时当电压升高时绕组表面电场强度增加促使绕组绝缘老化加速，漏电风险增加，当温度过高时将造成电器烧毁。

3、电压突变的原因

系统原因：电网发电机组意外解列，将导致电网电压的突然降低甚至崩溃，地区电网与主网的解列运行会造成电网电压的突然升高。

供电线路原因：在三相四线不平衡供电系统中，中性线断开，负荷中性点将向负荷大的相位移，负荷大的相电压降低了，负荷小的相电压则升高了，三相负荷不平衡程度越严重，负荷中性点位移量就越大。通常我们所遇到的中性线断线事故中，负荷大的相电压一般降低到150V左右，使白炽灯发红，日光灯和家用电器不能启动；而负荷小的相电压则升高到300V左右，大大超过了家用电器的额定电压，此时若熔丝不熔断，家用电器则被烧毁。

发明内容

本实用新型针对上述用电安全问题，提供一种安全用电智能监测仪，本实用新型的技术方案为：

一种安全用电智能监测仪，包括检测电路、漏电断路保护模块、光耦隔离模块、ADC转换电路、MCU处理器模块、按键模块、语音提示模块和显示模块；所述检测电路的取电节点连接火线、零线及地线，所述检测电路输出端分别经过光耦隔离模块和ADC转换电路后与MCU处理器模块连接；所述MCU处理器模块还分别与按键模块、漏电断路保护模块、语音提示模块和显示模块连接；所述检测电路包括线序检测单元、火线检测单元、零线检测单元、地线检测单元、供电检测单元和漏电检测单元；所述线序检测单元，用于检测火线、零线的线序情况；所述火线检测单元和零线检测单元分别用于检测火线、零线电压压降；所述地线检测单元则用于检测是否存在地线，以及地线的带电情况参数；所述供电检测单元用于检测当前交流电压值；所述漏电检测单元用于检测插座上的电器设备是否漏电以及漏电电流数值；所述漏电断路保护模块串接于安全用电智能监测仪与负载之间，由MCU处理器模块根据所述漏电电流数值控制是否执行断路保护动作。

作为本实用新型优选的技术方案，所述火线、零线及地线通过互感器接入检测电路的取电节点。

更进一步地，所述安全用电智能监测仪包括显示屏、按键、喇叭、插座和插头，通过插头插入供电插座。

更进一步地，所述安全用电智能监测仪还包括模式选择单元，通过所述模式选择单元的按键输入控制所述安全用电智能监测仪可以在部分检测报警状态下继续正常工作，用以适应不能快速修复供电线路故障时解除报警信号，继续使用安全用电智能监测仪进行监测。

更进一步地，所述部分检测报警状态包括线序检测单元和地线检测单元的检测报警状态，达到实时检测的目的。

有益效果：

本实用新型可以分析评估配电线路安全状况，并实时监测配电系统是否发生有可能导致触电事故的故障，并发出语音、文字、灯光信号报警提示的装置；无法短时间排除地线故障或零火线序错误，可选择“无地线模式”及“零火线序错误模式”即B模式，使其可以继续监测是否有电器漏电等更危险的情况发生；具有智能、直观、专业、安全、操作简便等特点，采用高速率MCU处理芯片，具有测量精度高、实时语音提示、使用方便等特点；适用于低压AC220V及以下电网系统，可检测交流电压数值、零火线序是否正确、地线接地是否正常、零线压降、火零电压数值、火地电压数值、零地电压数值、负载漏电数值等；检测时插到目标电路中，立即启动检测程序，逐项检测各项数据是否正常，发现问题后，语音报警，如果需要可以通过按键单独对某一项进行检测，为安全检查人员提供参考和依据。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型使用示意图；

图3为本实用新型面板示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种安全用电智能监测仪，包括检测电路、漏电断路保护模块、光耦隔离模块、ADC转换电路、MCU处理器模块、按键模块、语音提示模块和显示模块；所述检测电路取电节点通过互感器连接火线、零线及地线，所述检测电路输出端分别经过光耦隔离模块和ADC转换电路后与MCU处理器模块连接；所述MCU处理器模块还分别与按键模块、语音提示模块和显示模块连接；所述检测电路包括线序检测单元、火线检测单元、零线检测单元、地线检测单元、供电检测单元和漏电检测单元。

如图所示，火线、零线及地线通过互感器接入检测电路，通过相应的检测模块进行零火线的线序、电压、压降、接地电阻以及漏电流等相关参数进行检测，检测信号通过光耦隔离后送入ADC转换电路转换为数字信号，数字信号送入MCU处理器进行运算，对运算结果进行分析，处理器根据按键选择相应功能，实时分析检测结果，并将结果显示于显示屏上，并进行相应的语音提示。

作为本实施例进一步说明，所述线序检测单元，用于检测火线、零线的线序情况，即用于识别电器插座是否存在零线、火线反序的情况，避免发生如图2、图3所示危险。图2所示，电器设备上所设置的电源开关，如是单刀开关，则须装到火线上，如插座零火线接反，电器设备上的开关实际变成在零线上，当电器关闭时只关闭了零线，导致电器依然处于带电状态，有触电风险。更为重要的是，电器设备正常工作时，越是接近火线处的绝缘所承受的电势越高，相对越容易击穿漏电，而越是接近零线处的绝缘所承受的电势越低，相对越不容易击穿漏电，而当零线被错误的断开时，电器内部零线和火线的电势相等，因此漏电风险也就相应加大了。图3所示，电器设备上的保险丝，按要求都是装在火线上的，电器设备内部发生零火线短路或接地短路时，保险丝迅速熔断，切断电源、电器设备便处于完全无电的安全状态。但当插座零火线线序接反时，电器设备上的保险丝实际处于零线上，一旦设备发生零火线短路，处于零线上的保险丝熔断，便会发生如下图所述的安全隐患，而当发生接地短路时，电流经火线到地线直接构成回路，保险丝不起作用，如遇到上级漏电保护、过载保护失灵，极易造成设备或电器或线路起火等重大安全隐患。

所述火线检测单元和零线检测单元分别用于检测火线、零线电压压价的检测。所述地线检测单元则用于检测是否存在地线，以及地线的带电情况参数。

所述供电检测单元用于检测当前交流电压值；所述漏电检测单元用于检测插座上的电器设备是否漏电以及漏电电流数值，通过按键模块可输入漏电断路保护模块的保护动作执行值，漏电电流数值超过所述保护动作执行值时，MCU处理器模块控制漏电断路保护模块断开负载电源。

本实施例安全用电智能监测仪如图2和图3所示，具有显示屏1、按键2、喇叭3、插座4和插头，通过插头插入供电插座后，用电电器再经由所述插座4取电工作。该过程中上述电参数的检测由火线、零线及地线通过互感器接入检测电路的取电节点，检测电路相应检测单元的检测参数输出后，经过光耦隔离模块的隔离后进入到安全用电智能监测仪的低压电路部分，检测的模拟信号由ADC转换电路转换为数字信号后由MCU处理器模块处理，处理结果送显示屏，如产生报警结果，则驱动喇叭进行语音报警，所述按键用于输入检测参数的条件选择。

作为为实施例优选的技术方案，所述安全用电智能监测仪设有模式选择单元，通过模式选择单元可以控制所述安全用电智能监测仪可以在部分检测报警状态下继续正常工作，本实施例中安全用电智能监测仪设有正常工作模式和第二工作模式，处于第二工作模式时，所述安全用电智能监测仪可以在部分检测报警状态下继续正常工作，所述部分检测报警状态包括“无地线”、“地线故障”及“零火线序错误”等状态下，解除声音报警信号，显示故障的同时继续监控用电线路的其他项参数信息，以适用与用电线路暂时无法快速排查修复时继续使用安全用电智能监测仪监控的目的。

以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，总之，凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所做的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种安全用电智能监测仪，其特征在于：包括检测电路、漏电断路保护模块、光耦隔离模块、ADC转换电路、MCU处理器模块、按键模块、语音提示模块和显示模块；所述检测电路的取电节点连接火线、零线及地线，所述检测电路输出端分别经过光耦隔离模块和ADC转换电路后与MCU处理器模块连接；所述MCU处理器模块还分别与按键模块、漏电断路保护模块、语音提示模块和显示模块连接；所述检测电路包括线序检测单元、火线检测单元、零线检测单元、地线检测单元、供电检测单元和漏电检测单元；所述线序检测单元，用于检测火线、零线的线序情况；所述火线检测单元和零线检测单元分别用于检测火线、零线电压压降；所述地线检测单元则用于检测是否存在地线，以及地线的带电情况参数；所述供电检测单元用于检测当前交流电压值；所述漏电检测单元用于检测插座上的电器设备是否漏电以及漏电电流数值；所述漏电断路保护模块串接于安全用电智能监测仪与负载之间，由MCU处理器模块根据所述漏电电流数值控制是否执行断路保护动作。

2.根据权利要求1所述的安全用电智能监测仪，其特征在于：所述火线、零线及地线通过互感器接入检测电路的取电节点。

3.根据权利要求1或2所述的安全用电智能监测仪，其特征在于：所述安全用电智能监测仪包括显示屏、按键、喇叭、插座和插头，通过插头插入供电插座。

4.根据权利要求3所述的安全用电智能监测仪，其特征在于：所述安全用电智能监测仪还包括模式选择单元，通过所述模式选择单元的按键输入控制所述安全用电智能监测仪可以在部分检测报警状态下继续正常工作。

5.根据权利要求4所述的安全用电智能监测仪，其特征在于：所述部分检测报警状态包括线序检测单元和地线检测单元的检测报警状态，达到实时检测的目的。