CN201860088U - 一种漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种漏电保护装置，包括：采集单元；A/D转换器，与所述采集单元相连接；滤波器，与所述A/D转换器相连接；计算单元，与所述滤波器相连接；判断单元，与所述计算单元相连接；执行单元，连接于供电回路中并与所述判断单元相连接。本实用新型实施例的有益效果在于，可以更加准确的进行漏电保护和监测，在保证用电安全的前提下，提高了供电***正常工作的可靠性。

Description

一种漏电保护装置

技术领域

本实用新型涉及电气安全领域，特别是关于一种漏电保护装置。

背景技术

国内外多年的运行经验表明，推广使用漏电保护器，对防止触电伤亡事故，避免因漏电而引起的火灾事故，具有明显的效果。

现有的漏电保护器(例如零序电流互感器)基本都是检出剩余电流，直接与门限比较判断，根据比较结果进行漏电判断，从而达到保护人身、设备安全的目的。

本实用新型实施例的实用新型人发现现有技术中至少存在以下问题，在动态范围与灵敏度之间存在矛盾，即额定工作电流越大的漏电保护装置，其检测灵敏度越低。这是因为，如果漏电保护的门限设定的很低，安全更有保障，但***固有的漏电在气候或环境变化时，本身就有可能超过门限导致漏电检测装置发生误动作；如果提高门限设定值，又会降低漏电检测的灵敏度，容易漏检，导致人身安全或火灾事故。

此外，现有漏电保护装置也非常容易受到干扰，发生误动作，例如，当不是纯电阻特性的负载使用50/60Hz交流电时，例如各种内部包含电动机或开关电源的设备，将导致电流在流过它们时发生一定的相移，当这些情况与供电网络自身复杂的拓扑结构相互作用后，就会在交流零序电流互感器上表现出瞬时的电流矢量和不为零，特别对于某些用电设备在工作时产生的高次谐波释放或浪涌电流以及某些通信设备产生的高频载波信号而言，这个综合相移会引起漏电保护装置的误动作(频繁跳闸)，影响正常工作。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种漏电保护装置，用于解决现有技术中漏电保护不准确，容易出现误操作的问题。

本实用新型实施例提供了一种漏电保护装置，其特征在于包括：

采集单元，采集供电回路中零序互感器输出的剩余电流信号；

A/D转换器，与所述采集单元相连接，用于将所述剩余电流进行模拟到数字的转换；

滤波器，与所述A/D转换器相连接，用于将所述经过转换的剩余电流的数字信号进行滤波，以消除干扰信号；

计算单元，与所述滤波器相连接，用于根据滤波器的输出，计算所述剩余电流的增幅变化率；

判断单元，与所述计算单元相连接，用于若所述剩余电流的增幅变化率超过第一门限值，则发出断开供电回路的控制信号；

执行单元，连接于所述供电回路中并与所述判断单元相连接，用于根据所述控制信号断开所述供电回路。

根据本实用新型实施例所述方法的一个进一步的方面，所述计算单元还计算所述剩余电流的有效值；

所述判断单元还用于若所述剩余电流有效值的绝对值超出第二门限值，则发出断开供电回路的控制信号。

根据本实用新型实施例所述方法的再一个进一步的方面，还包括处理器和通信单元，其中所述通信单元与所述处理器相连接，用于所述处理器与远端设备进行通信；所述处理器，根据远端设备发出的门限设置命令设置所述判断单元中的第一门限值和第二门限值，根据所述远端设备发出的控制信号控制所述执行单元进行断电处理。

根据本实用新型实施例所述方法的另一个进一步的方面，还包括提示单元，与所述处理器相连接，用于向用户提示报警信息或显示数据。

根据本实用新型实施例所述方法的另一个进一步的方面，所述滤波器为低通滤波器，只保留50Hz至60Hz的剩余电流的数字信号。

通过本实用新型实施例，通过判断剩余电流增幅的变化率进行是否断电的方案，可以更加准确的进行漏电保护，并且通过滤波器消除高频信号与谐波分量，避免用电器产生的谐波、浪涌电流干扰检测电路引起误判，在保证用电安全的前提下，也保护了正常工作的顺利进行。

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获得其他的附图。

图1所示为本实用新型实施例一种漏电保护方法流程图；

图2所示为本实用新型实施例一种漏电检测方法另一流程图；

图3所示为本实用新型实施例漏电保护装置的结构示意图；

图4所示为本实用新型实施例漏电保护装置的另一结构示意图；

图5所示为本实用新型实施例一种使用上述漏电保护装置的漏电监控***结构示意图。

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。

如图1所示为本实用新型实施例一种漏电保护方法流程图。

包括步骤101，采集供电回路中零序互感器输出的剩余电流信号，其中所述剩余电流是指，当用电的器具侧发生了事故，电流从带电体通过人体而流到大地，使主电路进出线中的电流I相和I中的大小不相等，此时电流的瞬时矢量合成有效值。

步骤102，对所述剩余电流进行模拟到数字A/D转换和滤波消除干扰信号，计算所述剩余电流的增幅变化率。

其中增幅变化率(L)是当前采样周期内剩余电流有效值(I_T)与上一采样周期内剩余电流有效值(I_T-1)之差除以采样周期(T)：L＝(I_T-I_T-1)/T。

步骤103，若所述剩余电流的增幅变化率超过第一门限值，则断开所述供电回路。

通过上述实施例，可以通过对剩余电流增幅变化率的判断实现准确的识别危险性的漏电，区分***漏电，并且避免了由于天气或者环境的变化引起的***漏电超过门限值而导致的错误断电现象。

如图2所示为本实用新型实施例一种漏电检测方法另一流程图。

包括步骤201，通过零序互感器采集供电回路上的剩余电流信号。

步骤202，进行模拟信号到数字信号的A/D转换。

步骤203，通过有限冲激响应(FIR)数字滤波器进行低通滤波处理，通过滤波采集第一频率范围内的电信号。例如，接收采集到的50Hz或者60Hz为周期连续变化的离散电流数值，或者为50Hz至60Hz之间的范围，这样可以消除高频信号与谐波分量，避免用电器产生的谐波、浪涌电流干扰检测电路引起误判。

步骤204，计算出剩余电流的有效值和剩余电流增幅变化率。其中，剩余电流有效值的计算公式：

其中，i_n为某一采样点的电流，N采样点的总数。

步骤205，判断剩余电流是否为0，如果不为0则进入步骤206，否则返回步骤201继续采集电流量。

步骤206，判断剩余电流的增幅变化率是否超过第一门限值，如果超过则进入步骤209，否则进入步骤207。

步骤207，判断剩余电流有效值的绝对值是否超过第二门限值，如果超过则进入步骤208，否则返回步骤201继续采集电流量。当剩余电流有效值超过第二门限值时该供电回路可能出现漏电危险。

步骤208，发出提示信息，提示用户当前可能出现危险性漏电，或者发出漏电报警信息，可以显示在LCD屏幕上也可以采用蜂鸣器进行报警。

步骤209，切断供电回路同时进行步骤208。

剩余电流是毫安级别的，增幅变化率的门限是根据需要设定的，例如根据供电线路的级别或末端用电设备的负载状况来设定剩余电流的增幅变化率，所述增幅变化率一股是以一个周波为周期计算的，一个周波大概为20毫秒。

作为本实用新型的一个进一步的实施例，还包括接收远端设备的门限设置命令或者控制信号，根据所述门限设置命令设定判断单元的第一门限值和第二门限值，并且根据控制命令控制所述执行单元进行断电处理。

作为本实用新型的一个进一步的实施例，还包括与远端设备进行通信，接收远端设备的控制命令，进行相应操作。接收的控制命令包括例如，向远端设备发送本地的剩余电流数据，控制本地漏电保护装置进行断电等操作。

作为本实用新型的一个进一步的实施例，还包括提示本地漏电保护装置的状态，例如可以显示本地的剩余电流是否属于安全状态，或者本地断电状态是由于远端的控制信号还是由于本地处理结果进行的断电，通过音频或者视频方式显示提示信息，所述提示信息可以是报警灯的闪烁，或者是蜂鸣器的声音报警，或者还可以是LCD显示状态信息。

通过上述实施例，通过判断剩余电流增幅变化率，解决了现有技术中安全门限值设置的两难情况，可以区分危险漏电和***固有漏电的情况，同时通过低通滤波消除干扰，避免了漏电保护装置的误动作，既保证了安全又保护了用电负载的使用寿命；并且，剩余电流增幅的瞬时变化能够准确客观的反映危险漏电和***固有漏电，触电发生时剩余电流增量不仅数值很大，且其增量随时间变化的速度也非常快；而***固有漏电则一股为固定数值，即使是随着气候、环境因素的改变发生变化，这一变化的趋势也是极其缓慢的。尽管绝对变化量有可能较大，但增量随时间的变化却非常小，只有在变化幅度及趋势呈现一定速率的增快或其本身已经达到较大数值时，才有可能造成的危险后果。通过判断剩余电流增幅变化率来区分到底是环境因素导致的***固有漏电，还是其它原因导致的危险漏电，能够在不降低漏电检测灵敏度的情况下，具有自学习(适应)环境变化的能力；并且通过远端控制可以实现对本地漏电保护装置的控制。

如图3所示为本实用新型实施例漏电保护装置的结构示意图。

包括采集单元301，用于采集供电回路中零序互感器输出的剩余电流信号。

A/D转换器302，用于将所述剩余电流进行模拟到数字的转换。

滤波器303，用于将所述经过转换的剩余电流的数字信号进行滤波，以消除干扰信号；例如为低通滤波器，用于消除50Hz到60Hz之外的干扰信号。

计算单元304，用于根据滤波器的输出，计算所述剩余电流的增幅变化率。

判断单元305，用于若所述剩余电流的增幅变化率超过第一门限值，则发出断开供电回路的控制信号。

执行单元306，用于根据所述控制信号断开所述供电回路。

作为本实用新型的一个进一步的实施例，所述计算单元304还用于计算所述剩余电流的有效值；所述判断单元305还用于若所述剩余电流有效值的绝对值超出第二门限值，则发出断开供电回路的控制信号。通过上述实施例，通过判断剩余电流增幅变化率，解决了现有技术中安全门限值设置的两难情况，并且结构简单、成本低、对漏电保护的准确性高。

如图4所示为本实用新型实施例漏电保护装置的另一结构示意图。

在本实施例中与图3所示实施例的结构类似，相同之处不再赘述。

在本实施例中还包括处理器307、通信单元308和存储单元309，其中所述处理器分别与所述判断单元305、执行单元306、存储单元309和通信单元308相连接，其中存储单元309用于存储所述判断单元305中的剩余电流数据；所述处理器307用于根据通信单元308接收的远端设备发送的门限设置命令设置判断单元305的第一门限值和第二门限值，根据通信单元308接收的远端设备发送的控制命令控制所述执行单元306进行断电处理；所述通信单元308与所述处理器307相连接，用于所述处理器307与远端设备进行通信。通信单元可以通过电力线载波通信技术与远端设备通信，也可以采用其它有线或者无线网络技术与远端设备进行通信。

作为本实用新型的一个进一步的实施例，还包括提示单元310，与所述处理器307相连接，用于向用户提示报警信息或显示数据。

其中，作为优选的实施例所述滤波器303，计算单元304，判断单元305，处理器307，存储单元309都集成于***集成(System On Chip，SOC)芯片311上。

该漏电保护装置可以安装于现有的插座、插头、监控设备或配电柜等设备中。

如图5所示为本实用新型实施例一种使用上述漏电保护装置的漏电监控***结构示意图。

包括，多个如上述图4所述的漏电保护装置501，用于根据监控终端502的发出控制信号进行断电操作或者发送该漏电保护装置501的数据。其中，所述漏电保护装置的数据包括采集到的电信号，剩余电流数据，是否处于断电状态或者正常状态。

监控终端502，通过网络与所述漏电保护装置501相连接，用于向至少一个漏电保护装置501发送控制信号，并接收至少一个漏电保护装置501发送的数据。

作为本实用新型的一个进一步的实施例，所述漏电保护装置501还用于作为其它漏电保护装置的中继节点，用于将其它漏电保护装置发送的数据转发给所述监控终端502。

作为本实用新型的一个进一步的实施例，还包括中央监控主机503，通过网络与多个监控终端502相连接，用于向至少一个监控终端502发送控制信号，并接收至少一个监控终端502发送的数据。其中，所述监控终端502发送的数据包括来自于多个漏电保护装置501的数据。

在如图5所示的实施例中为3层结构的漏电保护监控***，其中所述漏电保护装置501与监控终端502之间的网络可以为供电回路，利用现有技术中的基于电力线路的通信网络技术进行漏电保护装置501和监控终端502之间的通信，而监控终端502和中央监控主机503之间的网络可以为基于TCP/IP协议的以太网络或者基于无线网络，从而进行相互的通信。

其中，每个漏电保护装置都具有单一/复合方式的通信功能，它不仅作为数据的输出/输入点，同时也可以作为中继点；每个漏电保护装置都与上层的监控终端通过电力线路网络连接进行双向通信联系，向该监控终端传输实时数据并接受它的控制，使该监控终端成为区域中心监控节点(以下称中心节点)。

在漏电监控***比较庞大的时候，每个区域中心节点及下辖的若干个漏电保护装置构成神经网络结构，无论是漏电保护装置还是监控终端都是数据的接入点和中继点，***是全路由的动态网络，通信可采用无中继、一级中继、二级中继、三级中继等路径形式。

采用本实用新型实施例的***，可动态地通过漏电保护装置测控任意区域的供电回路负载电流。根据测控区域的规模，在各级监控终端自由设置区域剩余电流幅度变化率和剩余电流绝对值的门限值，结合区域告警预设，完成区域配电线路数字化漏电监控预警***。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种漏电保护装置，其特征在于包括：

采集单元；A/D转换器，与所述采集单元相连接；滤波器，与所述A/D转换器相连接；

计算单元，与所述滤波器相连接；判断单元，与所述计算单元相连接；执行单元，连接于供电回路中并与所述判断单元相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括处理器和通信单元，其中所述通信单元与所述处理器相连接，用于所述处理器与远端设备进行通信。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括提示单元，与所述处理器相连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滤波器为低通滤波器。 

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