一种保护装置

技术领域

本发明属于低压电器领域，具体涉及到一种地线触电的保护装置。

背景技术

将用电设备上裸露的金属部位与地线连接，是最为常用的一种漏电保护连接方案，即所谓的保护接地。

对于居民用户，通常都会从户外的总地线上，引入一根进户地线至居民用户的家中，然后将用电设备的外壳与进户地线连接，使得用电设备外壳的电位始终与大地保持一致，即使设备异常，人触碰到设备的外壳后，也不会触电。

但是，如果总地线的接地电阻变大时，当火线与总地线绝缘降低或有用户零地接反，总地线上就有可能存在电压，从而导致所有接在此总地线下的居民用户家中的地线都可能带电。如果居民用户的家里有人接触电器外壳后，极易发生触电事故，即使断开户内配电箱总开，触电状况仍然存在。因此，这种情况十分危险。

解决上述问题最直接的方法是，在居民用户引入地线时，在进户地线接入点的位置增设地线开断装置，当进户地线带电后直接断开进户地线。但是，进户地线接入开断装置后，开断点处的接触电阻会使得居民家中的接地保护变得不可靠。同时，如果没有可靠的开断控制措施的话，甚至会使得家中的接地保护失效。

因此，地线引入开断装置后，在一定程度上增加了另外的风险，导致采用开断地线的方法无法推广应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种保护装置，包含通断单元、电流互感器、采样单元和主处理单元；所述通断单元的一端用于连接零线，另一端用于连接进户地线；所述电流互感器安装在进户地线上，感应流经进户地线的电流；采样单元与电流互感器连接，采集进户地线电流；主处理单元与采样单元连接，分析采样单元所采集到的进户地线电流数据；主处理单元控制通断单元的闭合。

进一步，所述主处理单元根据采样单元采集到的电流，判断电流方向及幅值，当电流的方向为总地线端流向居民用户家中时，且幅值大于预设的阈值，控制通断单元闭合。

进一步，还包含分闸按钮，所述分闸按钮控制所述通断单元的断开。

进一步，所述分闸按钮与主处理单元连接，主处理单元接收到分闸按钮的信号后，控制通断单元断开。

进一步，还包含进户地线电压采集连接线，所述进户地线电压采集连接线的一端连接进户地线，另一端连接于采样单元，使得主处理单元可以分析进户地线电压数据。

进一步，还包含扬声器和通讯单元，所述扬声器用于本地告警，所述通讯单元用于远端告警。

进一步，当通断单元闭合后，所述主处理单元将通断单元的闭合信息发送给扬声器和通讯单元进行告警。

进一步，当进户地线的电压幅值大于预设的阈值时，主处理单元将进户地线电压的幅值大于阈值的信息发送给扬声器和通讯单元进行告警。

进一步，通断单元为具有电控分合闸功能的微型断路器、或继电器、或可控硅。

本发明的优点在于：利用本装置，对进户地线的电流及方向进行监测、对进户地线的电压进行监测，当出现异常后可以进行有效的保护，避免用户地线触电。

附图说明

图1：本发明的原理示意图。

图2：本发明的实施原理示意图。

图3：本发明的分闸按钮与主处理单元的连接示意图。

图4：本发明的通断单元为可控硅的实施示意图。

图5：本发明的通断单元为继电器的实施示意图。

图6：本发明的地线带电判断示意图。

1.通断单元，1-1.地线连接端，1-2.零线连接端，2.电流互感器，3.采样单元，4.主处理单元，5.分闸按钮，6.进户地线电压采集连接线，7.扬声器，8.通讯单元，9电源单元，10.总地线，11.进户地线。

具体实施方式

本发明提供了一种保护装置，参照图1和图2，包含通断单元1、电流互感器2、采样单元3、主处理单元4和电源单元9；通断单元1的两端为地线连接端1-1和零线连接端1-2，零线连接端1-2连接于零线N，地线连接端1-1连接于进户地线11；电流互感器2安装在进户地线11上，感应流经进户地线11的电流；采样单元3与电流互感器2连接，采集进户地线11的电流；主处理单元4与采样单元3连接，分析采样单元3所采集到的进户地线11电流数据；主处理单元4与通断单元1具有连接关系，控制通断单元1的闭合；电源单元9不仅为主处理单元4供电，同时还为扬声器7、通讯单元8进行供电。

主处理单元4根据采样单元3采集到的电流，判断电流方向及幅值，当电流的方向为总地线10流向居民用户家中时，且幅值大于预设的阈值，控制通断单元1闭合。

当主处理单元4判断进户地线11存在电流I，且方向为总地线10流向居民用户家中，一般来说，参照安全电流30mA为标准，可以将预设的阈值设置为30mA，如此时的电流幅值超过30mA，主处理单元4控制通断单元1闭合，由于零线N为0电位，当进户地线11与零线N连接后，进户地线11会同为0电位，就可以使得进户电线11恢复正常状态，即不带电，从而保证人生安全。

当然了，在事故或故障排除后，为了能够继续实现其保护功能，还要对通断单元1进行断开处理，因此，设置了分闸按钮5，分闸按钮5控制通断单元1的断开；参照图3，选用的连接方案为：主处理单元4的V3.3管脚与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端同时连接于与主处理单元4的I/O管脚和分闸按钮5的一端，分闸按钮5的另一端连接于主处理单元4的GND管脚。当分闸按钮5断开时，主处理单元4的I/O管脚的电压为3.3V，当分闸按钮5导通后，主处理单元4的I/O管脚的电压为0V，主处理单元4通过I/O管脚的电压值变化，即可以接收到分闸按钮5的信号。

如此设置后，对分闸按钮5进行操作，主处理单元4接收到分闸按钮5的动作信号后，控制通断单元1断开。

参照图4，为选用可控硅作为通断单元1的运用：

在此选用双向可控硅作为通断单元1来使用，双向可控硅的T1端与零线N连接，T2端与进户地线11连接，控制极G与主处理单元4连接，主处理单元4对双向可控硅的G极发送高电平信号，将双向可控硅导通。

相反的，主处理单元4撤销对双向可控硅的G极的高电平信号，将双向可控硅断开。

如此设置后，当采样单元3通过电流互感器2采集到有电流从总地线10端流向进户地线11时，且电流的幅值大于预设的阈值，主处理单元4对双向可控硅的G极发送高电平信号，将双向可控硅导通，使得进户地线11与零线N导通。

相反的，接收到分闸按钮5的分闸信号后，主处理单元4撤销对双向可控硅G极的高电平信号，将双向可控硅断开，使得进户地线11与零线N断开。

参照图5，为选用继电器作为通断单元1的运用：

在此选用磁保持继电器作为通断单元1来使用，磁保持继电器的输入端IN与进户地线11连接，输出端OUT与零线N连接，磁保持继电器的电磁线圈有三个接线引脚，接线引脚1与所需的驱动电源正极连接，且中间串接了单相可控硅Q1，可控硅Q1的控制极G与主处理单元4连接；接线引脚2与所需驱动电源的负极连接；接线引脚3与所需的驱动电源正极连接，且中间串接了单相可控硅Q2，可控硅Q2的控制极G与主处理单元4连接。

当主处理单元4对可控硅Q1发送高电平信号，使其导通，对磁保持继电器的电磁线圈进行供电，吸合磁保持继电器的触头，最终将进户电线PE与零线N导通。

相反的，当主处理单元4对可控硅Q2发送高电平信号，使其导通，对磁保持继电器的电磁线圈进行供电，分开磁保持继电器的触头，最终将进户电线PE与零线N断开。

如此设置后，当采样单元3通过电流互感器2采集到有电流从总地线10端流向进户地线11时，且电流的幅值大于预设的阈值，主处理单元4对可控硅Q1发送控制信号，将进户地线11与零线N导通。

相反的，接收到分闸按钮5的分闸信号后，主处理单元4对可控硅Q2发送控制信号，将进户地线11与零线N断开。

当选用具有电控分合闸功能的微型断路器作为通断单元1的运用：

一般来说，具有电控分合闸的微型断路器，其实现微型断路器闭合和断开的原理如下：采用12V直流电机以及齿轮组件，当直流电机通电后，产生旋转的动力，经过齿轮组件的转化，最终驱动微型断路器的手柄，使其闭合；采用电机反转的方式，就能够实现断开，或采用电子脱扣器的方式使其断开。

当我们知道这类微型断路器的闭合和断开的控制方式时，只要利用主处理单元4对直流电机的输入电源进行控制，或对电子脱扣器的输入电源进行控制，就能实现微型断路器的闭合与断开，从而实现进户地线11与零线N导通与断开。

以上是在事故或故障已经发生的情况下采取的保护措施，作为保护装置的一部分，在前期对进户地线11带电后进行及时的预警，也是必不可少的一个保护措施，因此，本保护装置还设置了：进户地线电压采集连接线6、扬声器7和通讯单元8；进户地线电压采集连接线6的一端连接进户地线11，另一端连接于采样单元3，使得主处理单元4可以分析进户地线11电压数据，判断进户地线11是否带电；扬声器7用于本地告警，通讯单元8用于远端告警。

为了能够准确的判断进户地线11是否带电，同时将电源单元9的前端火线L、零线N与采样单元3相连接，参照图6，通过采集火线对地线的电压UL地、火线对零线的电压ULN、零线对地线的电压UN地的电压，当ULN=UL地+UN地时，主处理单元4就可以判断出进户地线11的电位高于零线N的电位，再根据UN地的幅值，就可以判断出进户地线11相对于零线N的电压幅值。

当进户地线11的电压幅值大于预设的阈值时，一般来说，参照安全电压36V为标准，可以将预设的阈值设置为36V，即当进户地线11的电压幅值大于36V时，主处理单元4将此信息发送给扬声器7和通讯单元8进行告警。告知用户存在危险，需要进行报修。如果通讯单元8能够将此信息发送给运维人员，就可以进行及早维修，避免触电事故的发生。

同样的，主处理单元4还可以将通断单元1的闭合信息发送给扬声器7和通讯单元8进行告警。

最后，需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。