CN1964148A - 接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路，该接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路的特点就是在通常漏电保护器的基础上，增加可以自动监测漏电保护器自身故障的异常监测电路，在正常情况下发生漏电时，可以可靠脱扣，而在待机时，就是没有发生漏电，当漏电保护器本身发生异常时，可以直观的以发光管指示，及早发现，或者直接脱扣，切实保护人的生命安全，减少因漏电保护器自身故障而发生漏电后无法脱扣，使人致伤，致残，致死的事故发生。

Description

接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路

所属技术领域

本发明涉及一种接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路。

背景技术

低压电器接地故障断路器GFCI的接地短路漏电保护装置的基本原理是：在一个交流有源的线路上，用电正常的情况下火线与零线的回路电流应该相等。一旦发生接地短路漏电事故，则回路中的火线电流与零线的电流将会不平衡，GFCI漏电保护中的感应线圈监视其电流差，并将其转换成电压信号，经漏电检测电路IC比较放大后作出判断并输出至控制部份，一旦其差值大于设定的阀值时，控制IC将输出相应的控制信号，使GFCI断路器切断负载端的电源，断开用电设备与电源之间的连接，从而起到保护目的。

漏电故障断路器产品是现在普遍使用的一种电子装置，由于使用环境、用电条件、不正当安装、长期使用元器件损坏老化等原因造成部份产品无法提供正确的保护功能，一旦产品出现故障无法输出控制信号，或脱扣器失效无法动作，将会造成重大的用电安全事故。尽管漏电保护产品具有手动检测功能，但事实上很少有人会去进行测试，因此就需要在漏电保护GFCI装置中进行好与坏、寿命终止智能的自动检测，对漏电保护失效的产品进行判断，发出报警信号提醒用户采取措施，或更换原有产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种在漏电检测电路和脱扣机构出现异常时，进行实时监控检测保护的接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括漏电检测电路和脱扣机构，由相联的稳压电源电路(201)、交流电同步信号取样电路(202)、模拟保护执行机构(203)、执行结果检测电路(204)、执行开关开路(205)、漏电信号模拟电路(206)、单片机MCU、和监测漏电检测结果的监测报警电路(208)组成对漏电检测电路和脱扣动作部分的智能检测保护电路(200)，其中，交流同步信号取样电路(202)由单片机MCU信号组成的交流电网同步监测单元从电网中提起同步半波信号给单片机，以作为实时检测的采样信号；模拟保护执行机构(203)与脱扣机构线圈L101构成回路，检测脱扣机构线圈L101及晶闸管(101)在脱扣动作变化时的电流值变化；执行结果检测电路(204)与模拟保护执行机构(203)相联，将脱扣机构线圈及晶闸管(101)在脱扣动作变化时的电流值变化状态检测后输入单片机MCU，同时判别是漏电检测电路部分故障还是脱扣机构部分故障；漏电信号模拟电路(206)与单片机MCU相联，单片机MCU由发出脉冲波触发其产生漏电模拟信号，寿命终止检测控制部根据从交流同步信号取样电路(202)输入的采样信号和此漏电模拟信号，开始检测反映漏电检测电路特性的特性信号，并同时启动对脱扣部分的实时检测；执行开关开路(205)与单片机MCU相联，将由漏电信号模拟电路(206)发出的模拟漏电信号关闭，电网电路引起的漏电脱扣动作信号开关开启；监测报警电路(208)与单片机MCU相联，它由电阻R204、R205，三极管Q201和告警器组成，在单片机根据单元电路信息判断后，由告警器发出告警信号。

交流同步信号取样电路(202)由电阻R202、R203，二极管D202相联组成。

执行开关开路(205)由与单片机MCU相联的电阻R2010和三极管Q202组成。

与单片机MCU相联的漏电信号模拟电路(206)由三极管Q203、电阻R2011和电阻R2012组成。

与模拟保护执行机构(203)相联的执行结果检测电路(204)由电阻R208、R209和二极管D203组成。

与单片机MCU相联的监测报警电路(208)由电阻R204、R205，三极管Q201和告警器组成，告警器为LED发光管。

本使用新型的优点是：在正常情况下发生漏电时，可以可靠脱扣，而在待机时，就是没有发生漏电，当漏电保护器本身发生异常时，可以直观的以发光管指示，及早发现，或者直接脱扣，切实保护人的生命安全，减少因漏电保护器自身故障而发生漏电后无法脱扣，使人致伤，致残，致死的事故发生。

附图说明

以下结合附图和实施例说明本发明的详细内容。

附图是本发明的电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括漏电检测电路和脱扣机构，由相联的稳压电源电路(201)、交流电同步信号取样电路(202)、模拟保护执行机构(203)、执行结果检测电路(204)、执行开关开路(205)、漏电信号模拟电路(206)、单片机MCU、和监测漏电检测结果的监测报警电路(208)组成对漏电检测电路和脱扣动作部分的智能检测保护电路(200)，其中，交流同步信号取样电路(202)由电阻R202、R203，二极管D202相联组成，由单片机MCU信号组成的交流电网同步监测单元从电网中提起同步半波信号给单片机，以作为实时检测的采样信号；模拟保护执行机构(203)与脱扣机构线圈L101构成回路，检测脱扣机构线圈L101及晶闸管(101)在脱扣动作变化时的电流值变化；执行结果检测电路(204)由电阻R208、R209和二极管D203组成，其与模拟保护执行机构(203)相联，将脱扣机构线圈及晶闸管(101)在脱扣动作变化时的电流值变化状态检测后输入单片机MCU，同时判别是漏电检测电路部分故障还是脱扣机构部分故障；漏电信号模拟电路(206)与单片机MCU相联，由三极管Q203、电阻R2011和电阻R2012组成，单片机MCU由发出脉冲波触发其产生漏电模拟信号，寿命终止检测控制部根据从交流同步信号取样电路(202)输入的采样信号和此漏电模拟信号，开始检测反映漏电检测电路特性的特性信号，并同时启动对脱扣部分的实时检测；执行开关开路(205)与单片机MCU相联，由与单片机MCU相联的电阻R2010和三极管Q202组成，将由漏电信号模拟电路(206)发出的模拟漏电信号关闭，电网电路引起的漏电脱扣动作信号开关开启；监测报警电路(208)与单片机MCU相联，它由电阻R204、R205，三极管Q201和告警器组成，在单片机根据单元电路信息判断后，由告警器发出告警信号，告警器可采用LED发光管。

具有漏电保护装置的低压电器它的脱扣器部分开关器件，一般都采用晶闸管(SCR可控硅)。当短路.漏电现象发生时，晶闸管必须要保证能够正常导通。假若晶闸管无法导通，则动作脱扣线圈回路断路，脱扣器无法动作，电路的输入端与负载端电源无法断开。

要验证脱扣线圈动作动回路是否是在正常导通的工作状态下，用最好的办法就是给线圈动作回路创造了一个导通的条件后，然后再检测其回路是否导通了就可以。脱扣装置动作不仅只是需要脱扣线圈回路导通，且对线圈内流过的电流大小和导通的时间都有一定的关系，导通的电流和导通时间必须满足脱扣回路导通的条件。脱扣线圈，晶闸管和模拟执行机构分别接在不同的交流电源交流线路上，因此交流电正半周模拟动作回路通，所以只有在负半周，脱扣线圈才能起作用，只要在负半周强行关闭晶闸管，那么模拟漏电的信号只可以在正半周打开晶闸管了。所以选择电网交流电处在正负半周上，利用单片机发出的摸拟漏电动作指令作和模拟保护机构。执行开关来用确定的对应值触发晶闸管，然后检测回路上的差值来确认是否导通。事实上晶闸管导通后利用交流电过零特性，自然很快就被关断，所以保证脱扣器断路装置不发生错误动作。

参阅本发明的漏电保护装置寿命终止智能检测电路图，如图所示，漏电保护装置寿命终止智能检测报警电路可按功能分为2个部分，第一个部分为原漏保护装置电路100，第二个部分以单片机为核心的寿命终止智能检测报警电路200。

电路100主要包括两组检测漏电流的感应线圈L101，L102，及整流供电电路，手动测试104，复位电路103和脱扣动作线圈回路102，晶闸管101，及脱扣器SW105。

电路200主要包括单片机MCU，稳压电源电路201，交流同步信号取样电路202，摸拟保护执行机构203，执行结果检测电路204，执行开关电路205，漏电信号模拟电路206和监测漏电检测结果的监测报警电路208，

电路200供电由201采用电阻分压法的方式。如图中201所示，整流后的电源通过电阻R201、二极管D201、电容C201构成降压、稳压、滤波电路，给单片机MCU提供合适的工作电压。

寿命终止智能检测电路必通过模拟漏电动作信号来完成检测过程，就以上所述，那么就须要提取交流电网交流电正负半周同步信号作共同体，如图所示，交流同步信号取样电路202从电网中提取同步半波信号，以作为实时检测采样信号供单片机MCU。电路由电阻R202、R203、和二极管D202组成。

模拟保护执行机构203与脱扣机构线圈L101构成回路，检测脱扣机构线圈L101及晶闸管101在脱扣动作变化时的电流值变化。如附图1，假没交流电网线路的火线与零线分别命名为A线和B线，脱扣线圈L101、二极管D101接到交流电线A上，它只能在交流电的正半周时才有电流流过。模拟保护执行机构203、二极管D204和电阻R207接到交流电电网的B线上，它只能在交流电负半同时才有电流流过。

执行开关电路205，见附图1，与单片机MCU相联，由电阻R2010、三极管Q202，组成关闭模拟漏电信号***，当交流电正半周的时候关闭SCR101的触发端，在负半周的时候打开SCR101的触发端，就这样当模拟漏电动作信号来时，脱扣线圈102不会作用。

执行结果检测电路204与模拟保护执行机构203相联，它由电阻R208、R209和二极管D203组成对203、102、101电路进行工作形态的检测，其中在交流电正半周的时候关闭SCR101的触发端，在负半周的时候打开SCR101的触发端，模拟漏电动作信号来时，脱扣线圈102不作用的时候，，模拟保护执行机构203中的电阻R207就会有电流流过，此时检测电阻R207下端的电压变化差值，从而判断电阻R207的电流变化值。然后输出到单片机MCU，判断出电路100、101、102的工作状态。如果漏电检测电路100和脱扣线圈102、晶闸管101有故障，那么在模拟漏电信号动作时间段，电阻R207的下端电压都不会有变化，就可以判定漏电检测电路和脱扣动作***故障。

漏电模拟电路206与单片机MCU相联，由三极管Q203、电阻R2011、R2012组成，单片机MCU发出脉冲波首先触发模拟漏电***，给检测单元提供漏电模拟信号，各单元将产生一定的阀值电流电压，单片机MCU对该电位大小判断作出相应的指令。

监测报警电路208与单片机MCU相联，它由电阻R204、R205，三极管Q201和告警器组成，告警器采用LED发光管。在单片机MCU根据单元电路信息判断后，通过报警单元发出信号。以每秒4次的频率闪烁。该电路与单片机构该监测电路自身故障时也能发出报警信号，报警型式以报警灯长亮。

在本发明接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路中，寿命终止自检测开始是由单片机Pin2检测到采样的交流同步信号后，Pin1发出短脉冲给漏电模拟电路206产生模拟漏电信号，见附图，主漏电检测电路在工作状态正常的情况下，此时应该输出一个高脉冲来触发晶闸管101的控制极，这时pin0发出指令给执行开关电路205关断该高脉冲，综以上所述，此时模拟保护执行机构203将会有电位值发生变化，pin4检测到该变化值后，作出是非故障判断。如若漏电检测电路不能检测到模拟漏电信号，或晶闸管，脱扣线圈任何一单元出现故障，则判定漏电保护装置寿命终止，此时监测报警电路208发出报警信号。

Claims (6)

1、一种接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路，包括漏电检测电路和脱扣机构，其特征是：由相联的稳压电源电路(201)、交流电同步信号取样电路(202)、模拟保护执行机构(203)、执行结果检测电路(204)、执行开关开路(205)、漏电信号模拟电路(206)、单片机MCU、和监测漏电检测结果的监测报警电路(208)组成对漏电检测电路和脱扣动作部分的智能检测保护电路(200)，其中，

交流同步信号取样电路(202)由单片机MCU信号组成的交流电网同步监测单元从电网中提起同步半波信号给单片机，以作为实时检测的采样信号；

模拟保护执行机构(203)与脱扣机构线圈L101构成回路，检测脱扣机构线圈L101及晶闸管(101)在脱扣动作变化时的电流值变化；

执行结果检测电路(204)与模拟保护执行机构(203)相联，将脱扣机构线圈及晶闸管(101)在脱扣动作变化时的电流值变化状态检测后输入单片机MCU，同时判别是漏电检测电路部分故障还是脱扣机构部分故障；

漏电信号模拟电路(206)与单片机MCU相联，单片机MCU由发出脉冲波触发其产生漏电模拟信号，寿命终止检测控制部根据从交流同步信号取样电路(202)输入的采样信号和此漏电模拟信号，开始检测反映漏电检测电路特性的特性信号，并同时启动对脱扣部分的实时检测；

执行开关开路(205)与单片机MCU相联，将由漏电信号模拟电路(206)发出的模拟漏电信号关闭，电网电路引起的漏电脱扣动作信号开关开启；

监测报警电路(208)与单片机MCU相联，它由电阻R204、R205，三极管Q201和告警器组成，在单片机根据单元电路信息判断后，由告警器发出告警信号。

2、根据权利要求1所述的接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路，其特征是交流同步信号取样电路(202)由电阻R202、R203，二极管D202相联组成。

3、根据权利要求1所述的接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路，其特征是执行开关开路(205)由与单片机MCU相联的电阻R2010和三极管Q202组成。

4、根据权利要求1所述的接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路，其特征是与单片机MCU相联的漏电信号模拟电路(206)由三极管Q203、电阻R2011和电阻R2012组成。

5、根据权利要求1所述的接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路，其特征是与模拟保护执行机构(203)相联的执行结果检测电路(204)由电阻R208、R209和二极管D203组成。

6、根据权利要求1所述的接地故障断路器寿命终止智能检测保护电路，其特征是与单片机MCU相联的监测报警电路(208)由电阻R204、R205，三极管Q201和告警器组成，告警器为LED发光管。