一、技術(shù)鄰域

本發(fā)明屬于漏電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于電位法的漏電保護(hù)技術(shù)，適用于較大區(qū)域范圍漏電探測(cè)的漏電保護(hù)器。

二、

背景技術(shù)：

各種電器設(shè)備在生產(chǎn)、生活各個(gè)鄰域中的應(yīng)用越來(lái)越多，發(fā)生人體觸電或者用電設(shè)備漏電的可能性越來(lái)越大，安全用電的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。人體觸電和接地漏電是用電事故的兩個(gè)重要方面，在低壓配電網(wǎng)中安裝剩余電流保護(hù)器時(shí)防止人體觸電、電氣火災(zāi)及電氣設(shè)備損壞的一種有效防護(hù)措施。

目前，剩余電流保護(hù)器在國(guó)內(nèi)外廣泛使用，現(xiàn)在已成為低壓電網(wǎng)安全保護(hù)中的重要組成部分，根據(jù)動(dòng)作方式可以分為電磁式剩余電流保護(hù)器和電子式剩余電流保護(hù)器。電磁式剩余電流保護(hù)器主要由零序電流互感器、漏電脫扣器及帶有過(guò)載和短路保護(hù)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)組成。全部零部件安裝在一個(gè)塑料外殼中，安裝接線簡(jiǎn)單，操作方便。剩余電流動(dòng)作保護(hù)器在正常時(shí)處于合閘狀態(tài)，當(dāng)被保護(hù)電路中發(fā)生人身觸電或線路及設(shè)備漏電故障，且故障電流達(dá)到保護(hù)器的整定動(dòng)作電流時(shí)，零序電流互感器所檢測(cè)到的漏電信號(hào)通過(guò)電流互感器的繞組輸出，加至漏電脫扣器線圈，使銜鐵在扭簧的作用下脫離磁扼，同時(shí)帶動(dòng)脫扣推桿打擊鎖扣，自動(dòng)開(kāi)關(guān)就會(huì)脫扣跳閘，切斷被保護(hù)電路的電源，從而起到漏電保護(hù)的作用。電子式剩余電流保護(hù)器是在零序電流互感器的二次回路和脫扣器之間接入一個(gè)電子放大機(jī)構(gòu)，互感器二次回路的輸出電壓經(jīng)過(guò)電子線路放大后再激勵(lì)剩余電流脫扣器，電子放大機(jī)構(gòu)的電子器件所需的電源是從線路獲得的，動(dòng)作功能與線路電壓有關(guān)。

但是這種采用剩余電流動(dòng)作原理的保護(hù)方法，經(jīng)常存在保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)和保護(hù)死區(qū)等問(wèn)題，尚無(wú)有效的解決方法，并且這些剩余電流保護(hù)器需要安裝在用電設(shè)備的附近，這就使得剩余電流保護(hù)器的安裝數(shù)量多，安裝成本高，在許多特殊場(chǎng)合存在許多局限性。在我國(guó)的一些貧困地區(qū)，大量家庭沒(méi)有安裝用于防止觸電的剩余電流保護(hù)器，許多建筑因?yàn)殡姎獍惭b規(guī)范不合規(guī)范無(wú)法安裝用于電氣防火的rcd，因此本發(fā)明針對(duì)這些特殊的用電環(huán)境采用了新的漏電檢測(cè)原理，從改進(jìn)保護(hù)原理和減少保護(hù)裝置安裝數(shù)量的角度設(shè)計(jì)了新的漏電保護(hù)裝置。

三、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝和維護(hù)成本低、性能可靠的基于探測(cè)多大地點(diǎn)電位變化的漏電檢測(cè)裝置，安裝該裝置后能夠?qū)Π惭b區(qū)域周圍較大范圍內(nèi)的漏電故障進(jìn)行檢測(cè)，判斷漏電故障發(fā)生地點(diǎn)的方位，并控制動(dòng)作機(jī)構(gòu)執(zhí)行切除故障線路，同時(shí)也可以發(fā)出故障信號(hào)，以便動(dòng)作機(jī)構(gòu)無(wú)法動(dòng)作時(shí)通知工作人員手動(dòng)切除故障線路。

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于探測(cè)多接地點(diǎn)電位變化的漏電檢測(cè)裝置，包括電位探測(cè)接地端子、ad采樣參考電位端子、連接電纜、電源線、信號(hào)調(diào)理裝置、微控制器、故障信號(hào)指示燈、led顯示器、鍵盤(pán)、跳閘動(dòng)作機(jī)構(gòu)。微控制器、信號(hào)調(diào)理裝置、電位探測(cè)接地端子之間的連接采用屏蔽線，微控制器、信號(hào)放大裝置都安裝于電磁屏蔽盒內(nèi)以減少電磁干擾，從屏蔽盒內(nèi)引出屏蔽線與電位探測(cè)接地端子相連接，引出線的數(shù)目取決于判斷的靈敏度、成本、漏電探測(cè)的區(qū)域范圍等。

進(jìn)一步的，上述信號(hào)調(diào)理裝置的信號(hào)輸入端與電位探測(cè)接地端子通過(guò)屏蔽線相連，信號(hào)輸出端分別與微控制器的ad采樣通道相連接。

進(jìn)一步的，上述跳閘動(dòng)作機(jī)構(gòu)與微控制器的信號(hào)輸出端相連接，用于切除故障線路。它的原理是：電源與可控硅、漏電脫口線圈串聯(lián)，可控硅柵極由微控制器控制，可控硅導(dǎo)通時(shí)，電流加至漏電脫口線圈，使銜鐵在扭簧的作用下脫離磁軛，同時(shí)帶動(dòng)脫口推桿打擊鎖扣，自動(dòng)開(kāi)關(guān)就會(huì)脫口跳閘，切斷被保護(hù)電路的電源，從而起到漏電保護(hù)的作用。

進(jìn)一步的，上述電位探測(cè)接地端子的形狀結(jié)構(gòu)如附圖3所示，接地端子的材料采用銅，上半部分為桿形，下半部分為球形，以增大接地端子與大地土壤的接觸面積。

進(jìn)一步的，上述led顯示器與微控制器的輸出接口相連接，用于顯示故障發(fā)生地的信息，包括故障發(fā)生地的方位、故障發(fā)生的時(shí)間、故障發(fā)生次數(shù)。

進(jìn)一步的，上述鍵盤(pán)與微控制器的輸入接口相連，用于led顯示器顯示內(nèi)容的切換，以及對(duì)故障信息的復(fù)位。

進(jìn)一步的，上述故障信號(hào)指示燈與微控制器的輸出接口相連接，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)指示燈亮，并保持亮的狀態(tài)直到跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)成功切除故障。

進(jìn)一步的，上述的電源線與裝置內(nèi)部的電壓轉(zhuǎn)換模塊相連接，電源可采用220v交流電源，經(jīng)過(guò)裝置內(nèi)的電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成裝置所需的工作電壓。

四、附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的原理圖

圖2本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)

其中，①為a/d轉(zhuǎn)換通道接線口，②為電源線插口，③為跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接口，④為a/d參考電位接口，⑤為led顯示器，⑥為故障信號(hào)指示燈，⑦為鍵盤(pán)

圖3電位探測(cè)端子

五、具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施做進(jìn)一步詳述。

一種基于探測(cè)多接地點(diǎn)電位變化的漏電檢測(cè)裝置，如附圖1及附圖2所示，包括電位探測(cè)接地端子、連接電纜、信號(hào)調(diào)理裝置、微控制器、故障信號(hào)指示燈、led顯示器、鍵盤(pán)、跳閘動(dòng)作機(jī)構(gòu)。微控制器、信號(hào)調(diào)理裝置、電位探測(cè)接地端子之間的連接采用屏蔽線，微控制器、信號(hào)放大裝置都安裝于電磁屏蔽盒內(nèi)以減少電磁干擾，從屏蔽盒內(nèi)引出屏蔽線與電位探測(cè)接地端子相連接，引出線的數(shù)目取決于漏電探測(cè)的靈敏度、成本、漏電探測(cè)區(qū)域等。信號(hào)調(diào)理裝置的信號(hào)輸入端與電位探測(cè)接地端子通過(guò)屏蔽線相連，信號(hào)輸出端分別與微控制器的ad采樣通道相連接。跳閘動(dòng)作機(jī)構(gòu)與微控制器的信號(hào)輸出端相連接，用于切除故障線路。電位探測(cè)接地端子的形狀結(jié)構(gòu)如附圖3所示，接地端子的材料采用銅，上半部分為桿形，下半部分為球形，以增大接地端子與大地土壤的接觸面積。led顯示器與微控制器的輸出接口相連接，用于顯示故障發(fā)生地的信息，包括故障發(fā)生地的方位、故障發(fā)生的時(shí)間、故障發(fā)生次數(shù)。鍵盤(pán)與微控制器的輸入接口相連，用于led顯示器顯示內(nèi)容的切換，以及對(duì)故障信息的復(fù)位。故障信號(hào)指示燈與微控制器的輸出接口相連接，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)指示燈亮，并保持亮的狀態(tài)直到跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)成功切除故障。

漏電檢測(cè)裝置由220v交流電源供電，經(jīng)過(guò)裝置內(nèi)的電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成裝置所需的工作電壓。漏電檢測(cè)裝置鍵盤(pán)中的on/off按鍵可以控制漏電檢測(cè)裝置的開(kāi)啟和關(guān)閉。

a/d采樣參考電位端子與電網(wǎng)電源的接地點(diǎn)相連，一般情況下是變壓器星形側(cè)的中性點(diǎn)接地處。a/d采樣參考電位端子的作用是為微控制器的a/d轉(zhuǎn)換提供一個(gè)參考電壓。

將多個(gè)接地電位探測(cè)接地端子均勻地分布在以電網(wǎng)中性接地點(diǎn)為圓心的一個(gè)圓周上。各個(gè)電位探測(cè)接地端子采集相應(yīng)位置的大地電位，采集到的大地電位信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理裝置進(jìn)行放大之后傳遞到微控制器的ad采樣輸入通道。

微控制器作為漏電檢測(cè)裝置的邏輯判斷和控制輸出模塊，它根據(jù)設(shè)定好的采樣周期t，每隔t時(shí)間對(duì)多個(gè)輸入的接地電位信號(hào)進(jìn)行一次掃描采樣。t的取值為t＝20ms/n，其中n為整數(shù)，這樣在一個(gè)工頻信號(hào)周期之內(nèi)，對(duì)大地電位信號(hào)進(jìn)行n次采樣，其中的最大值可認(rèn)為是大地電位信號(hào)的幅值，并將該值v1保存下來(lái)。在下一個(gè)工頻信號(hào)周期內(nèi)，又進(jìn)行n次采樣，獲得大地電位信號(hào)的幅值v2，如此重復(fù)。微控制器對(duì)故障的判斷是基于大地電位的變化量。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，漏電電流會(huì)突然增大，大地電位會(huì)發(fā)生突變，因此兩次采樣得到的電位信號(hào)幅值的變化量v2-v1會(huì)很大，因此設(shè)置了一個(gè)電位變化的整定值，當(dāng)v2-v1大于整定值時(shí)判斷為發(fā)生故障。為了防止干擾信號(hào)引起v2-v1大于整定值，設(shè)置了一個(gè)延時(shí)，由于干擾信號(hào)的持續(xù)時(shí)間往往比較短暫，而故障信號(hào)的持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，干擾信號(hào)引起v2突然增大后，在短時(shí)間內(nèi)又會(huì)回落，恢復(fù)正常，因此可用延時(shí)來(lái)躲過(guò)干擾信號(hào)。而故障信號(hào)的持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)，引起v2突然增大后，大地電位會(huì)一直保持在v2附近。微控制器對(duì)于故障點(diǎn)方位的判斷是基于多個(gè)電位探測(cè)點(diǎn)處電位變化量的大小，因?yàn)樵诠收宵c(diǎn)到電網(wǎng)電源接地點(diǎn)的連線上，故障電流最大，大地電位的變化量也最大，因此電位變化量最大的探測(cè)點(diǎn)所在的方向可認(rèn)為是故障點(diǎn)的方向。

當(dāng)檢測(cè)到故障之后，微控制器將發(fā)出故障信息，控制故障指示燈亮起，通知跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)故障線路進(jìn)行切除。如果跳閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有順利跳閘，則故障指示燈將一直保持亮的狀態(tài)，通知工作人員更加led顯示器上顯示的故障信息，手動(dòng)切除故障線路。

由此可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于一個(gè)單電源供電的區(qū)域電網(wǎng)，只需要在電源接地點(diǎn)處安裝一個(gè)漏電檢測(cè)裝置，即可對(duì)該區(qū)域的電網(wǎng)起到漏電保護(hù)作用，無(wú)需在每一個(gè)電網(wǎng)用戶處安裝，因此安裝和維護(hù)方便，成本低，并具有較強(qiáng)的抗干擾能力。