一种低压开关漏电监测及保护模块

技术领域

本发明涉及漏电监测技术领域，尤其涉及一种低压开关漏电监测及保护模块。

背景技术

漏电保护是指当电网的漏电流超过某一设定值时，能自动切断电源或发出报警信号的一种安全保护措施，低压电网中的漏电保护可以防止人身触电伤亡事故。漏电保护是利用漏电保护装置来防止电气事故的一种安全技术措施。漏电保护装置又称为剩余电流保护装。漏电保护装置是一种低压安全保护电器，其作用有：

1、用于防止由漏电引起的单相电击事故；

2、用于防止由漏电引起的火灾和设备烧毁事故；

3、用于检测和切断各种一相接地故障；

目前常见的漏电保护装置存在以下几点缺陷和不足：

1)漏电流固定不可调

例如漏电保护装置标称漏电保护电流为100mA，则实际应用中当漏电流达到100mA或者超过100mA时才会进行相应的保护措施，如果想要将其应用到需要30mA就进行保护的场景，是无法实现的。

2)漏电流数据无法采集，应用范围窄

例如用户希望得到漏电时的漏电流波形进行观察，或者用户希望实时观测漏电流数据，无法实现。

发明内容

本发明提供了一种低压开关漏电监测及保护模块，可实时监测多种漏电流数据，同时实行漏电保护。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种低压开关漏电监测及保护模块，包括漏电波形监测部分和漏电保护部分，所述的漏电波形监测部分包括第一零序互感器、采样模块和放大模块，所述的漏电保护部分包括第二零序互感器、漏电触发阀值切换模块、漏电检测模块和脱扣模块，电网发生漏电时，第一零序互感器和第二零序互感器均感应产生微弱的漏电流信号；采样模块将微弱的漏电流信号转换为微弱的电压信号，放大模块将微弱的电压信号转换为波形信号通过外部接口提供给外部监测设备；漏电检测模块检测漏电流大小是否超过漏电触发阀值，当漏电流超过阀值时，会触发脱扣模块，脱扣模块将脱扣信号通过外部接口提供给外部保护设备，所述的漏电触发阀值切换模块用于改变漏电检测模块的漏电触发阀值。

作为本发明的优化方案，漏电波形监测部分和漏电保护部分位于模块上盖和模块下盖组成的腔体中。

作为本发明的优化方案，漏电触发阀值切换模块包括拨码开关K1、第十一电阻R11、第十五电阻R15、第十三电阻R13、第十电阻R10、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十一电阻R21、第十四电阻R14、第十二电阻R12、第二十电阻R20和第二十三电阻R23，所述的第十一电阻R11、第十五电阻R15和第十三电阻R13串联连接在拨码开关K1的第1引脚和第4引脚之间，所述的第十电阻R10、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十一电阻R21串联连接在拨码开关K1的第5引脚和第6引脚之间，第十四电阻R14串联连接在拨码开关K1的第6引脚和第7引脚之间，第十二电阻R12、第二十电阻R20和第二十三电阻R23串联连接在拨码开关K1的第7引脚和第8引脚之间。

作为本发明的优化方案，漏电检测模块包括漏电检测芯片U1、第一电容C1、稳压二极管ZD1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、可控硅D1、第七电容C7、第三电容C3、第六电容C6、第八电阻R8、第八电容C8和第二电容C2，第一电容C1和稳压二极管ZD1并联连接在漏电检测芯片U1的第8引脚和第3引脚之间，第二电容C2连接在漏电检测芯片U1的第1引脚和第3引脚之间，所述的第八电阻R8和第八电容C8串联连接在漏电检测芯片U1的第1引脚和第2引脚之间，漏电检测芯片U1的第4引脚和第5引脚均通过第六电容C6接地，漏电检测芯片U1的第6引脚均通过串联的第七电容C7和第三电容C3接地，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和可控硅D1串联连接在漏电检测芯片U1的第8引脚和第7引脚之间，第七电阻R7和第四电容C4串联连接在可控硅D1的两端。

作为本发明的优化方案，脱扣模块包括整流桥BR1和压敏电阻MOV2，压敏电阻MOV2连接在整流桥BR1的第2引脚和第3引脚之间。

作为本发明的优化方案，低压开关漏电监测及保护模块适用于单相电或三相电。

本发明具有积极的效果：1)本发明适用的漏电保护电流可调，应用场景广泛，；

2)本发明可采集漏电电流信号，便于其它设备分析处理；

3)本发明可实时监测漏电电流数据，漏电波形监测部分和漏电保护部分完全隔离，互不影响，电磁兼容性好；

4)本发明可同时应用于单相电和三相电的漏电监测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明方法的原理框图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明采样模块的电路原理示意图；

图4是本发明放大模块的电路原理示意图；

图5是本发明漏电触发阀值切换模块的电路原理示意图；

图6是本发明漏电检测模块和脱扣模块的电路原理示意图；

图7是本发明应用于单相电和三相电的电路原理示意图。

其中：1、模块上盖，2、电路板，3、零序互感器，4、阀值切换拨码开关，5、模块下盖。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种低压开关漏电监测及保护模块，包括漏电波形监测部分和漏电保护部分，漏电波形监测部分包括第一零序互感器、采样模块和放大模块，漏电保护部分包括第二零序互感器、漏电触发阀值切换模块、漏电检测模块和脱扣模块，电网发生漏电时，第一零序互感器和第二零序互感器均感应产生微弱的漏电流信号；采样模块将微弱的漏电流信号转换为微弱的电压信号，放大模块将微弱的电压信号转换为波形信号通过外部接口提供给外部监测设备；漏电检测模块检测漏电流大小是否超过漏电触发阀值，当漏电流超过阀值时，会触发脱扣模块，脱扣模块将脱扣信号通过外部接口提供给外部保护设备，漏电触发阀值切换模块用于改变漏电检测模块的漏电触发阀值。

如图2所示，零序互感器3包括第一零序互感器和第二零序互感器。漏电波形监测部分和漏电保护部分位于模块上盖1和模块下盖5组成的腔体中。采样模块、放大模块、漏电触发阀值切换模块、漏电检测模块和脱扣模块均位于电路板2上。

如图3所示，当第一零序互感器产生的零序电流I0 CT+通过采样模块的第四十三电阻R43和第四十五电阻R45时，就会产生一个微弱的电压信号。

如图4所示，当从采样模块产生的微弱电压信号通过放大模块的运算放大器放大后，把产生的的微弱电压放大成可采集的波形信号通过外部接口提供给外部监测设备，外部监测设备可以保存和实时观测漏电流数据。

如图5所示，漏电触发阀值切换模块包括拨码开关K1、第十一电阻R11、第十五电阻R15、第十三电阻R13、第十电阻R10、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十一电阻R21、第十四电阻R14、第十二电阻R12、第二十电阻R20和第二十三电阻R23，所述的第十一电阻R11、第十五电阻R15和第十三电阻R13串联连接在拨码开关K1的第1引脚和第4引脚之间，所述的第十电阻R10、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十一电阻R21串联连接在拨码开关K1的第5引脚和第6引脚之间，第十四电阻R14串联连接在拨码开关K1的第6引脚和第7引脚之间，第十二电阻R12、第二十电阻R20和第二十三电阻R23串联连接在拨码开关K1的第7引脚和第8引脚之间。拨码开关K1为图2中的阀值切换拨码开关2，阀值切换拨码开关2安装在模块下盖的前面板上。当拨码开关K1在1-2时，采样电阻是R15和R13的串联电阻，当开关位置在2-3时，采样电阻是R11和R13的串联电阻，当拨码开关K1在2-4时，采样电阻是R11，通过改变拨码开关K1的开关位置继而改变采样电阻的阻值，当在同等电压和不同电阻的情况下就会有不同的漏电电流，继而实现漏电触发阀值间的切换。漏电触发阀值可设置为30mA/100mA/300mA，通过拨动拨码开关K1的开关位置，拨到不同的档位就能实现不同漏电触发阀值的切换。

如图6所示，漏电检测模块包括漏电检测芯片U1、第一电容C1、稳压二极管ZD1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、可控硅D1、第七电容C7、第三电容C3、第六电容C6、第八电阻R8、第八电容C8和第二电容C2，第一电容C1和稳压二极管ZD1并联连接在漏电检测芯片U1的第8引脚和第3引脚之间，第二电容C2连接在漏电检测芯片U1的第1引脚和第3引脚之间，第八电阻R8和第八电容C8串联连接在漏电检测芯片U1的第1引脚和第2引脚之间，漏电检测芯片U1的第4引脚和第5引脚均通过第六电容C6接地，漏电检测芯片U1的第6引脚均通过串联的第七电容C7和第三电容C3接地，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和可控硅D1串联连接在漏电检测芯片U1的第8引脚和第7引脚之间，第七电阻R7和第四电容C4串联连接在可控硅D1的两端。在不同拨码开关K1位置下的采样电阻和零序电流CT+和CT-结合产生出一个电压信号回馈到漏电检测芯片U1，实施漏电监测的功能。切拨码开关K1，会改变采样电阻值，采样电阻改变后，漏电检测芯片U1的输出漏电触发阀值也会随之改变，相当于脱扣模块的触发阀值改变了。

脱扣模块包括整流桥BR1和压敏电阻MOV2，压敏电阻MOV2连接在整流桥BR1的第2引脚和第3引脚之间。当漏电检测芯片U1检测到漏电流超过拨码开关K1所设置的阀值时，就会使脱扣模块给外部保护设备一个触发信号，外部保护设备根据自身特性进行保护或者其它处理(比如分闸等)。

如图7所示，低压开关漏电监测及保护模块适用于单相电或三相电。当使用三相电时，ABC三相都有电压，经过D1～D6整流后输出AC_L、AC_N给本模块供电，其中D1～D6是整流二极管。当使用单相电时，任意接A/B/C中的一相，经过D1～D6整流后输出AC_L、AC_N给本模块供电。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。