CN210401531U - 用电安全监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用电安全监测装置，该用电安全监测装置包括壳体、设置在壳体内的用电安全监测电路，接入机构包括地线接口、火线接口、零线接口以分别与配电系统的地线、火线、零线对接，用电安全监测电路包括参考地电路、共火线采集电路、信号隔离电路和共零线采集电路，共零线采集电路根据接收到的电压信号确定配电系统是否存在安全隐患。各采集电路根据预设顺序进行检测，开关切换过程互不影响，采样精度不会受到开关切换电路内部的电子开关在断路时的等效电阻的影响，从而可提高用电安全分析装置的采样精度和可靠性使其可以更加准确的判断配电系统存在的各种安全隐患。

Description

用电安全监测装置

技术领域

本实用新型涉及配电系统技术领域，特别涉及一种用电安全监测装置。

背景技术

在用电安全领域，为了防止人员发生触电的，普遍采用侦测剩余电流的技术手段来监测触电事故并切断电源，如漏电断路器，但这种检测方式存在安全隐患，一旦用于侦测剩余电流进行保护的装置失灵存在发生触电事故的危险，并且此类装置无法对地线带电造成的触电事故起到保护作用。

地线是配电系统中的基础保护措施，理论上只要地线保持正常，即使电器发生漏电，危险电压也会被地线嵌位在一个安全的范围内，因此触电事故的发生首先应是避免地线出现故障、缺失以及地线本身已经带电等安全隐患，通过技术措施在安全隐患发生时即可主动进行预警和技术干预，可有效防止触电事故的发生。

因此，需要一种装置或方法通过对配电系统线路电气参数的在线分析，可以准确判断如：零火线序错误、地线缺失、地线故障、地线带电等危及生命安全的隐患，从而防止电击、火灾等事故的发生。

现有技术(申请号CN201710878518.9)公开了一种用电安全分析装置，如图1所示，用电安全分析装置包括接入机构、电源、开关选相电路、限流电路、滤波电路、分压电路、通讯电路、语音合成输出电路、显示电路和按键输入电路，开关选相电路在MCU的控制下通过接入机构与地线、火线、零线中至少一条接通进行检测，通过MCU分析地线、火线、零线以及工作参考地与保护地之间的电压数据，判断配电系统是否存在安全隐患。

然而在开关选相电路在开关切换时，开关选相电路内部的多个采样电路之间相互有连接，采样精度受到开关切换电路内部的电子开关在断路时的等效电阻的影响，从而导致用电安全分析装置的采样精度较低，可靠性差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种用电安全监测装置，旨在解决在对配电系统线路电气参数采样时采样精度低和可靠性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种用电安全监测装置包括壳体、设置在壳体内的用电安全监测电路和接入机构，所述接入机构包括地线接口、火线接口、零线接口，以分别与配电系统的地线、火线、零线对接，所述用电安全监测电路包括：

参考地电路，包括参考电极、安规电容和参考地接口，所述安规电容的一端通过所述参考电极接地，所述安规电容的另一端与所述参考地接口连接，所述参考地电路，用于提供参考地电位；

共火线采集电路，包括用于采集所述地线接口和所述火线接口之间电压并输出第一电压信号的第一电压采集电路、用于采集所述参考地接口和所述火线接口之间电压并输出第二电压信号的第二电压采集电路和信号处理电路，所述第一电压采集电路分别与所述地线接口和所述火线接口连接，所述第二电压采集电路分别与所述参考地接口和所述火线接口连接，所述第一电压采集电路和所述第二电压采集电路分别还与所述信号处理电路连接，所述信号处理电路，用于接收所述第一电压信号和所述第二电压信号并进行AD采样后输出；

信号隔离电路，用于将所述共火线采集电路输出的电压信号进行信号隔离后输出至所述控制处理电路；

共零线采集电路，包括用于采集所述火线接口与所述零线接口之间电压并输出第三电压信号的第三电压采集电路、用于采集所述地线接口和所述零线接口之间电压并输出第四电压信号的第四电压采集电路、用于采集所述参考地接口和所述零线接口之间电压并输出第五电压信号的第五电压采集电路和控制处理电路，所述第三电压采集电路分别与所述火线接口和零线接口连接，所述第四电压采集电路分别与所述地线接口和零线接口连接，所述第五电压采集电路分别与所述参考地接口和零线接口连接，所述第三电压采集电路、所述第四电压采集电路和所述第五电压采集电路、所述信号处理电路还分别与所述控制处理电路连接；

所述控制处理电路，用于输出控制信号控制所述第一电压采集电路、所述第二电压采集电路、所述第三电压采集电路、所述第四电压采集电路和所述第五电压采集电路分别进行电压采集工作，并根据所述第一电压采集电路、所述第二电压采集电路、所述第三电压采集电路、所述第四电压采集电路和所述第五电压采集电路采集的电压信号确定所述配电系统是否存在安全隐患。

优选地，所述共火线采集电路还包括用于为所述信号处理电路提供直流电源的第一AC/DC转换电路，所述共零线采集电路还包括用于为所述控制处理电路提供直流电源的第二AC/DC转换电路；

所述第一AC/DC转换电路的电源输入端分别与所述火线接口和所述零线接口连接，所述第一AC/DC转换电路的电源输出端与所述信号处理电路的电源端连接；

所述第二AC/DC转换电路的电源输入端分别与所述火线接口和所述零线接口连接，所述第二AC/DC转换电路的电源输出端与所述控制处理电路的电源端连接。

优选地，所述第一电压采集电路包括第一电阻、第二电阻、第一继电器和第一运算放大器；

所述第一电阻的第一端与所述火线接口连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端及所述第一运算放大器的输入端互连，所述第二电阻的第二端与所述第一继电器的输入端连接，所述第一继电器的输出端与所述地线接口连接，所述第一运算放大器的输出端与所述信号处理电路的第一信号端连接。

优选地，所述第二电压采集电路包括第三电阻、第四电阻、第二继电器和第二运算放大器；

所述第三电阻的第一端与所述火线接口连接，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端及所述第二运算放大器的输入端互连，所述第四电阻的第二端与所述第二继电器的输入端连接，所述第二继电器的输出端与所述参考地接口连接，所述第二运算放大器的输出端与所述信号处理电路的第二信号端连接。

优选地，所述第三电压采集电路包括第五电阻、第六电阻和第三运算放大器；

所述第五电阻的第一端与所述零线接口连接，所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端及所述第三运算放大器的输入端互连，所述第六电阻的第二端与所述火线接口连接，所述第三运算放大器的输出端与所述控制处理电路的第一信号端连接。

优选地，所述第四电压采集电路包括第七电阻、第八电阻、第三继电器和第四运算放大器；

所述第七电阻的第一端与所述零线接口连接，所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第一端及所述第四运算放大器的输入端互连，所述第八电阻的第二端与所述第三继电器的输入端连接，所述第三继电器的输出端与所述地线接口连接，所述第四运算放大器的输出端与所述控制处理电路的第二信号端连接。

优选地，所述第五电压采集电路包括第九电阻、第十电阻、第四继电器和第五运算放大器；

所述第九电阻的第一端与所述零线接口连接，所述第九电阻的第二端、所述第十电阻的第一端及所述第五运算放大器的输入端互连，所述第十电阻的第二端与所述第四继电器的输入端连接，所述第四继电器的输出端与所述参考地接口连接，所述第五运算放大器的输出端与所述控制处理电路的第三信号端连接。

优选地，所述信号处理电路为第一控制芯片，所述控制处理电路为第二控制芯片。

优选地，所述信号隔离电路为光电耦合器。

优选地，所述用电安全监测电路还包括用于发出报警信号的本地预警电路和将采样数据发送至终端的通讯电路，所述本地预警电路和所述通讯电路分别与所述控制处理电路对应连接。

本实用新型技术方案通过采用包括壳体、设置在壳体内的用电安全监测电路和接入机构组成用电安全监测装置，接入机构包括地线接口、火线接口、零线接口以分别与配电系统的地线、火线、零线对接，用电安全监测电路包括参考地电路、共火线采集电路、信号隔离电路和共零线采集电路，共火线采集电路包括用于采集地线接口和火线接口之间电压并输出第一电压信号的第一电压采集电路、用于采集参考地接口和火线接口之间电压并输出第二电压信号的第二电压采集电路和信号处理电路，信号隔离电路将信号处理电路输出的电压信号进行信号隔离后输出至控制处理电路，共零线采集电路包括用于采集火线接口与零线接口之间电压并输出第三电压信号的第三电压采集电路、用于采集地线接口和零线接口之间电压并输出第四电压信号的第四电压采集电路、用于采集参考地接口和零线接口之间电压并输出第五电压信号的第五电压采集电路和控制处理电路，控制处理电路分别输出控制信号控制第一电压采集电路、第二电压采集电路、第三电压采集电路、第四电压采集电路和第五电压采集电路进行电压采集工作，并根据第一电压采集电路、第二电压采集电路、第三电压采集电路、第四电压采集电路和第五电压采集电路采集的电压信号确定配电系统是否存在安全隐患。各采集电路根据预设顺序进行检测，开关切换过程互不影响，采样精度不会受到开关切换电路内部的电子开关在断路时的等效电阻的影响，从而可提高用电安全分析装置的采样精度和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术用电安全分析装置的结构示意图；

图2为本实用新型用电安全监测装置中用电安全监测电路的结构示意图；

图3为本实用新型用电安全监测装置中接入机构的模块示意图；

图4为本实用新型用电安全监测装置中参考地电路的电路模块示意图；

图5为本实用新型用电安全监测装置中用电安全监测电路的电路示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为：包括三个并列的方案，以“A/B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案，另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种用电安全监测装置。

如图2至4所示，图2为本实用新型用电安全监测装置中用电安全监测电路的结构示意图，图3为本实用新型用电安全监测装置中接入机构的模块示意图，图4为本实用新型用电安全监测装置中参考地CLN电路60的电路模块示意图，本实施例中，用电安全监测装置包括壳体、设置在壳体内的用电安全监测电路和接入机构，接入机构70包括地线接口PEin、火线接口Lin、零线接口Nin，以分别与配电系统的地线PE、火线L、零线N对接，用电安全监测电路包括：

参考地电路60，包括参考电极CK、安规电容C和参考地接口CLN，安规电容C的一端通过参考电极CK直接接地或者通过人体触摸产生等效接地，安规电容C的另一端与参考地接口CLN连接，参考地电路60，用于提供参考地电位；

共火线L采集电路10，包括用于采集地线接口PEin和火线接口Lin之间电压并输出第一电压信号的第一电压采集电路13、用于采集参考地接口CLN和火线接口Lin之间电压并输出第二电压信号的第二电压采集电路14和信号处理电路11，第一电压采集电路13分别与地线接口PEin和火线接口Lin连接，第二电压采集电路14分别与参考地接口CLN和火线接口Lin连接，第一电压采集电路13和第二电压采集电路14分别还与信号处理电路11连接，信号处理电路11，用于接收第一电压信号和第二电压信号并进行AD采样后输出；

信号隔离电路30，用于将共火线采集电路10输出的电压信号进行信号隔离后输出至所述控制处理电路21；

共零线采集电路20，包括用于采集火线接口Lin与零线接口Nin之间电压并输出第三电压信号的第三电压采集电路23、用于采集地线接口PEin和零线接口Nin之间电压并输出第四电压信号的第四电压采集电路24、用于采集参考地接口CLN和零线接口Nin之间电压并输出第五电压信号的第五电压采集电路25和控制处理电路21，第三电压采集电路23分别与火线接口Lin和零线接口Nin连接，第四电压采集电路24分别与地线接口PEin和零线接口Nin连接，第五电压采集电路25分别与参考地接口CLN和零线接口Nin连接，第三电压采集电路23、第四电压采集电路24和第五电压采集电路25、信号处理电路11还分别与控制处理电路21连接；

控制处理电路21，用于输出控制信号控制第一电压采集电路13、第二电压采集电路14、第三电压采集电路23、第四电压采集电路24和第五电压采集电路25分别进行电压采集工作，并根据第一电压采集电路13、第二电压采集电路14、第三电压采集电路23、第四电压采集电路24和第五电压采集电路25采集的电压信号确定配电系统是否存在安全隐患。

本实施例中，接入机构70可为三相接线端子、三脚插头等部件，接入机构70包括地线接口PEin、火线接口Lin和零线接口Nin，并分别与配电系统的地线PE、火线L、零线N对接，接入机构70的另一端与用电安全监测电路的各个信号端连接，通过检测地线接口PEin、火线接口Lin、零线接口Nin之间的电压关系从而判断出配电系统的地线PE、火线L、零线N之间的电压关系。

分析火线L、零线N和地线PE之间的电压关系，首先须确定火线L、零线N和地线PE之间的线序是否正确，同时火线L、零线N和地线PE之间的线序错误本身就是一种非常严重的安全隐患，但由于在实际应用中，正常的地线PE与零线N的电气参数非常接近，无法直接用电路区分，并且如果地线PE与零线N或者火线L发生线序错误时，会导致负载无电或系统漏电保护开关跳闸，无法正常工作，所以默认地线PE线序正确，只对非常容易发生线序错误的火线L、零线N进行线序鉴别，由于交流电的特性是无极性的，所以如要区分火线L和零线N的线序，就必须要有一个参考点，正常的地线PE可以作为参考点，但如果在地线PE缺失、断线、带电等情况下，就无法作为参考点使用，因此设置一个参考地电路60以提供参考点，并将地线PE电压和火线L电压分别与参考地接口CLN输出的参考地电位进行比较，以输出不同电压信号至控制处理电路21，控制处理电路21再对火线L和零线N的相序进行判断。

参考地电路60通过与参考地接口CLN相连的安规电容C和参考电极CK与大地构成回路，参考电极CK可以是插入大地的一个电极，也可以是一个触摸电极，当CK为触摸电极时，与参考地接口CLN连接的电压采集电路的总阻值应大于10MΩ以确保使用安全。

本实施例中，第一电压采集电路13、第二电压采集电路14、第三电压采集电路23、第四电压采集电路24和第五电压采集电路25的受控端分别与控制处理电路21连接，用电安全监测电路进行检测工作时，控制处理电路21分别输出控制信号控制第一电压采集电路13、第二电压采集电路14、第三电压采集电路23、第四电压采集电路24和第五电压采集电路25内部的电子开关导通并对应开始对火线接口Lin、零线接口Nin、地线接口PEin以及参考地接口CLN进行比较，电子开关可采用固态继电器、开关管等器件并搭配分压电阻组成各电压采集电路。

如图5所示，图5为本实用新型用电安全监测装置中用电安全监测电路的电路示意图，本实施例中，第一电压采集电路13包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一继电器K1和第一运算放大器U1，第一电阻R1的第一端与火线接口Lin连接，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端及第一运算放大器U1的输入端互连，第二电阻R2的第二端与第一继电器K1的输入端连接，第一继电器K1的输出端与地线接口PEin连接，第一运算放大器U1的输出端与信号处理电路11的第一信号端连接。

第二电压采集电路14包括第三电阻R3、第四电阻R4、第二继电器K2和第二运算放大器U2，第三电阻R3的第一端与火线接口Lin连接，第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第一端及第二运算放大器U2的输入端互连，第四电阻R4的第二端与第二继电器K2的输入端连接，第二继电器K2的输出端与参考地接口CLN连接，第二运算放大器U2的输出端与信号处理电路11的第二信号端连接。

第三电压采集电路23包括第五电阻R5、第六电阻R6和第三运算放大器U3，第五电阻R5的第一端与零线接口Nin连接，第五电阻R5的第二端、第六电阻R6的第一端及第三运算放大器U3的输入端互连，第六电阻R6的第二端与火线接口Lin连接，第三运算放大器U3的输出端与控制处理电路21的第一信号端连接。

第四电压采集电路24包括第七电阻R7、第八电阻R8、第三继电器K3和第四运算放大器U4，第七电阻R7的第一端与零线接口Nin连接，第七电阻R7的第二端、第八电阻R8的第一端及第四运算放大器U4的输入端互连，第八电阻R8的第二端与第三继电器K3的输入端连接，第三继电器K3的输出端与地线接口PEin连接，第四运算放大器U4的输出端与控制处理电路21的第二信号端连接。

第五电压采集电路25包括第九电阻R9、第十电阻R10、第四继电器K4和第五运算放大器U5，第九电阻R9的第一端与零线接口Nin连接，第九电阻R9的第二端、第十电阻R10的第一端及第五运算放大器U5的输入端互连，第十电阻R10的第二端与第四继电器K4的输入端连接，第四继电器K4的输出端与参考地接口CLN连接，第五运算放大器U5的输出端与控制处理电路21的第三信号端连接。

信号处理电路11在控制处理电路21的控制下接收第一电压采集电路13和第二电压采集电路14的电压信号，并接收到的电压信号进行AD采样后输出至信号隔离电路30，控制处理电路21在触摸电极被触摸时开始工作，并按照预设顺序控制各电压采集电路工作，信号处理电路11和控制处理电路21可为控制芯片或者其他电路结构，在一可选实施例中，信号处理电路11为第一控制芯片L-MCU，控制处理电路21为第二控制芯片N-MCU。

第一控制芯片L-MCU和第二控制芯片N-MCU的工作电源可由独立的电源模块提供，例如电池/移动电源，还可由电源转换电路提供，本实施例中，为了简化用电安全监测装置的结构和降低设计成本，第一控制芯片L-MCU和第二控制芯片N-MCU分别通过一AC/DC转换电路与火线L接口和零线N接口连接，由AC/DC转换电路将交流电转换为直流电源为控制芯片供电，即共火线采集电路10还包括第一AC/DC转换电路12，共零线采集电路20还包括第二AC/DC转换电路22；

第一AC/DC转换电路12的电源输入端分别与火线接口Lin和零线接口Nin连接，第一AC/DC转换电路12的电源输出端与信号处理电路11的电源端连接；

第二AC/DC转换电路22的电源输入端分别与火线接口Lin和零线接口Nin连接，第二AC/DC转换电路22的电源输出端与控制处理电路21的电源端连接。

每一AC/DC转换电路分别包括一AC/DC转换模块。

由于工作在共火线采集电路10的第一控制芯片L-MCU和工作在共零线采集电路20的第二控制芯片N-MCU间存在较大电位差，不能直连通讯，因此采用信号隔离电路30，在一可选实施例中，信号隔离电路30采用光电耦合器。

用电安全监测电路开始工作后，首先对配电系统接入用电安全监测装置的零线N、火线L的线序进行检测，第二控制芯片N-MCU控制第二电压采集电路14内的第二继电器K2闭合，火线接口Lin上的电压经第二电压采集电路14内的第三电阻R3、第四电阻R4和第二继电器K2后到参考地电路60内的参考地接口CLN，并通过与参考地接口CLN相连的安规电容C和参考电极CK与大地构成回路，火线接口Lin与参考地接口CLN之间的电压经第三电阻R3和第四电阻R4分压后经第二运算放大器U2进行阻抗变换和电流放大，并输出可按比例反映火线L与参考地电位之间电压的第二电压信号VH-L至第一控制芯片L-MCU，并经第一控制芯片L-MCU AD采样后经过光电耦合器隔离后送至第二控制芯片N-MCU，然后第二控制芯片N-MCU控制第二继电器K2断开，同时控制第四继电器K4闭合，零线接口Nin上的电压经第五电压采集电路25内的第九电阻R9、第十电阻R10、第四继电器K4后到参考地电路60内的参考地接口CLN，并通过与参考地接口CLN相连的安规电容C和参考电极CK与大地构成回路，零线接口Nin与参考地接口CLN之间的电压经第九电阻R9、第十电阻R10分压后经第五电压采集电路25内的第五运算放大器U5进行阻抗变换和电流放大，并输出可按比例反映零线N与参考地电位之间电压的第五电压信号VH-N到第二控制芯片N-MCU，经第二控制芯片N-MCU AD采样后与第一控制芯片L-MCU反馈的第二电压信号VH-L数值进行比较，当火线L对参考地电位的电压VH-L大于零线N对参考地电位的电压VH-N时，接入该用电安全监测装置的零线N、火线L线序正确，反之则零线N、火线L线序错误，即：VH-L>VH-N＝线序正确，VH-L<VH-N＝线序错误。

同理，在测量地线PE与火线L之间的电压时，第二控制芯片N-MCU控制第一继电器K1闭合，火线接口Lin经第一电压采集电路13内的第一电阻R1、第二电阻R2和第一继电器K1与地线接口PEin构成回路，火线接口Lin与地线接口PEin之间的电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后输出至第一运算放大器U1进行阻抗变换和电流放大，并输出可按比例反映地线PE与火线L之间电压的第一电压信号VPE-L到第一控制芯片L-MCU，经第一控制芯片L-MCUAD采样后经光电耦合器隔离输出至第二控制芯片N-MCU。

火线L与零线N的电压的测量：用电安全监测装置置接入配电系统后，火线接口Lin经第三电压采集电路23内的第五电阻R5、第六电阻R6后与零线接口Nin构成回路，火线接口Lin与零线接口Nin之间的电压经第五电阻R5和第六电阻R6分压后送至第三运算放大器U3进行阻抗变换和电流放大，并输出可按比例反映火线L与零线N之间电压的第三电压信号VL-N到第二控制芯片N-MCU。

地线PE与零线N电压的测量：第二控制芯片N-MCU控制第三继电器K3闭合，零线接口Nin经第三电压采集电路23内的第七电阻R7、第八电阻R8和第三继电器K3与地线接口PEin构成回路，零线接口Nin与地线接口PEin之间的电压经第七电阻R7和第八电阻R8分压后送至第四运算放大器U4进行阻抗变换和电流放大，并输出可按比例反映地线PE与零线N之间电压的第四电压信号VPE-N到第二控制芯片N-MCU。

安全隐患分析方法

(1)零火线L序错误的分析方法：当第二控制芯片N-MCU获取到的第二电压信号VH-L>第五电压信号VH-N时，零线N火线L线序正确，反之错误。

(2)地线PE缺失的分析方法：当第二控制芯片N-MCU获取到的第一电压信号VPE-L和第四电压信号VPE-N都小于X时(X为一个设定值，由于感应电压和PCB布线的差异性，当地线PE缺失时VPE-L和VPE-N的值会在零到某一值的范围内，本实施例中X设定为8V)判断为地线PE缺失。

(3)地线PE正常的分析方法：当第二控制芯片N-MCU获取到的地线PE与零线N的电压VPE-N与火线L与零线N的电压VL-N之和等于地线PE与火线L的电压VPE-L并且VPE-N<Y时(Y为设定值，本实施例中根据实际测试设定为20V)判断为地线PE正常。

(4)地线PE故障的分析方法：当地线PE与零线N电压VPE-N大于Y并且地线PE与火线L电压VPE-N小于火线L与零线N电压VL-N时，判断为地线PE故障。

(5)地线PE带电的分析方法：当地线PE与零线N电压VPE-N大于Y并且地线PE与火线L电压VPE-L小于火线L与零线N电压VL-N时，判断为地线PE带电。

本实用新型技术方案通过采用包括壳体、设置在壳体内的用电安全监测电路和接入机构组成用电安全监测装置，接入机构70包括地线接口PEin、火线接口Lin、零线接口Nin以分别与配电系统的地线PE、火线L、零线N对接，用电安全监测电路包括参考地电路60、共火线采集电路10、信号隔离电路30和共零线采集电路20，共火线采集电路10包括用于采集地线接口PEin和火线接口Lin之间电压并输出第一电压信号的第一电压采集电路13、用于采集参考地接口CLN和火线接口Lin之间电压并输出第二电压信号的第二电压采集电路14和信号处理电路11，信号隔离电路30将信号处理电路11输出的电压信号进行信号隔离后输出至控制处理电路21，共零线采集电路20包括用于采集火线接口Lin与零线Nin之间电压并输出第三电压信号的第三电压采集电路23、用于采集地线接口PEin和零线接口Nin之间电压并输出第四电压信号的第四电压采集电路24、用于采集参考地接口CLN和零线接口Nin之之间电压并输出第五电压信号的第五电压采集电路25和控制处理电路21，控制处理电路21分别输出控制信号控制第一电压采集电路13、第二电压采集电路14、第三电压采集电路23、第四电压采集电路24和第五电压采集电路25进行电压采集工作，并根据第一电压采集电路13、第二电压采集电路14、第三电压采集电路23、第四电压采集电路24和第五电压采集电路25采集的电压信号确定配电系统是否存在安全隐患。各采集电路根据预设顺序进行检测，开关切换过程互不影响，采样精度不会受到开关切换电路内部的电子开关在断路时的等效电阻的影响，从而可提高用电安全分析装置的采样精度和可靠性。

进一步地，用电安全监测电路还包括用于发出报警信号的本地预警电路50和将采样数据发送至终端的通讯电路40，本地预警电路50和通讯电路40分别与控制处理电路21对应连接。

本实施例中，本地预警电路50可通过扬声器、灯光等方式提醒用户用电安全监测装置的监测结果。

通讯电路40可采用无线通讯方式或者有线通讯方式将监测结果上传至终端并进行显示和分析，终端可为电脑或者手机等设备，根据监测结果用户可判断出配电系统是否存在安全隐患，从而对应修复。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用电安全监测装置，其特征在于，包括壳体、设置在壳体内的用电安全监测电路和接入机构，所述接入机构包括地线接口、火线接口、零线接口，以分别与配电系统的地线、火线、零线对接，所述用电安全监测电路包括：

参考地电路，包括参考电极、安规电容和参考地接口，所述安规电容的一端通过所述参考电极接地，所述安规电容的另一端与所述参考地接口连接，所述参考地电路，用于提供参考地电位；

共火线采集电路，包括用于采集所述地线接口和所述火线接口之间电压并输出第一电压信号的第一电压采集电路、用于采集所述参考地接口和所述火线接口之间电压并输出第二电压信号的第二电压采集电路和信号处理电路，所述第一电压采集电路分别与所述地线接口和所述火线接口连接，所述第二电压采集电路分别与所述参考地接口和所述火线接口连接，所述第一电压采集电路和所述第二电压采集电路分别还与所述信号处理电路连接，所述信号处理电路，用于接收所述第一电压信号和所述第二电压信号并进行AD采样后输出；

信号隔离电路，用于将所述共火线采集电路输出的电压信号进行信号隔离后输出至控制处理电路；

共零线采集电路，包括用于采集所述火线接口与所述零线接口之间电压并输出第三电压信号的第三电压采集电路、用于采集所述地线接口和所述零线接口之间电压并输出第四电压信号的第四电压采集电路、用于采集所述参考地接口和所述零线接口之间电压并输出第五电压信号的第五电压采集电路和所述控制处理电路，所述第三电压采集电路分别与所述火线接口和零线接口连接，所述第四电压采集电路分别与所述地线接口和零线接口连接，所述第五电压采集电路分别与所述参考地接口和零线接口连接，所述第三电压采集电路、所述第四电压采集电路和所述第五电压采集电路、所述信号处理电路还分别与所述控制处理电路连接；

所述控制处理电路，用于输出控制信号控制所述第一电压采集电路、所述第二电压采集电路、所述第三电压采集电路、所述第四电压采集电路和所述第五电压采集电路分别进行电压采集工作，并根据所述第一电压采集电路、所述第二电压采集电路、所述第三电压采集电路、所述第四电压采集电路和所述第五电压采集电路采集的电压信号确定所述配电系统是否存在安全隐患。

2.如权利要求1所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述共火线采集电路还包括用于为所述信号处理电路提供直流电源的第一AC/DC转换电路，所述共零线采集电路还包括用于为所述控制处理电路提供直流电源的第二AC/DC转换电路；

所述第一AC/DC转换电路的电源输入端分别与所述火线接口和所述零线接口连接，所述第一AC/DC转换电路的电源输出端与所述信号处理电路的电源端连接；

所述第二AC/DC转换电路的电源输入端分别与所述火线接口和所述零线接口连接，所述第二AC/DC转换电路的电源输出端与所述控制处理电路的电源端连接。

3.如权利要求1所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述第一电压采集电路包括第一电阻、第二电阻、第一继电器和第一运算放大器；

所述第一电阻的第一端与所述火线接口连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端及所述第一运算放大器的输入端互连，所述第二电阻的第二端与所述第一继电器的输入端连接，所述第一继电器的输出端与所述地线接口连接，所述第一运算放大器的输出端与所述信号处理电路的第一信号端连接。

4.如权利要求3所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述第二电压采集电路包括第三电阻、第四电阻、第二继电器和第二运算放大器；

所述第三电阻的第一端与所述火线接口连接，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端及所述第二运算放大器的输入端互连，所述第四电阻的第二端与所述第二继电器的输入端连接，所述第二继电器的输出端与所述参考地接口连接，所述第二运算放大器的输出端与所述信号处理电路的第二信号端连接。

5.如权利要求4所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述第三电压采集电路包括第五电阻、第六电阻和第三运算放大器；

所述第五电阻的第一端与所述零线接口连接，所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端及所述第三运算放大器的输入端互连，所述第六电阻的第二端与所述火线接口连接，所述第三运算放大器的输出端与所述控制处理电路的第一信号端连接。

6.如权利要求5所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述第四电压采集电路包括第七电阻、第八电阻、第三继电器和第四运算放大器；

所述第七电阻的第一端与所述零线接口连接，所述第七电阻的第二端、所述第八电阻的第一端及所述第四运算放大器的输入端互连，所述第八电阻的第二端与所述第三继电器的输入端连接，所述第三继电器的输出端与所述地线接口连接，所述第四运算放大器的输出端与所述控制处理电路的第二信号端连接。

7.如权利要求6所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述第五电压采集电路包括第九电阻、第十电阻、第四继电器和第五运算放大器；

所述第九电阻的第一端与所述零线接口连接，所述第九电阻的第二端、所述第十电阻的第一端及所述第五运算放大器的输入端互连，所述第十电阻的第二端与所述第四继电器的输入端连接，所述第四继电器的输出端与所述参考地接口连接，所述第五运算放大器的输出端与所述控制处理电路的第三信号端连接。

8.如权利要求1所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述信号处理电路为第一控制芯片，所述控制处理电路为第二控制芯片。

9.如权利要求1所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述信号隔离电路为光电耦合器。

10.如权利要求1所述的用电安全监测装置，其特征在于，所述用电安全监测电路还包括用于发出报警信号的本地预警电路和将采样数据发送至终端的通讯电路，所述本地预警电路和所述通讯电路分别与所述控制处理电路对应连接。

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