电力施工管理用安全断电装置

技术领域

本发明涉及电力施工技术领域，具体是电力施工管理用安全断电装置。

背景技术

随着现代化经济建设的快速发展，各行各业的用电量也越来越大，这也使得电力施工人员需要经常对电源进行维护与检修，为确保施工人员和电气安全，有效地防止工作人员在电力施工管理时出现触电漏电事故，电力施工管理用安全断电装置是有必要的，它能够极大程度上保护了工作人员的安全，在传统的断电漏电保护中，一般采取综保式结构，这种方式在漏电出现时由于无法自动的调整漏电动作值和准确无误的断开安全开关，性能不稳定，具有极大的安全隐患，并且为了对于安全断电装置没有采取通讯的方式，无法让其他人的得知工作人员的检修情况而导致更大的安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供电力施工管理用安全断电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本发明实施例的第一方面，提供电力施工管理用安全断电装置，该电力施工管理用安全断电装置包括：三相电采样模块，信号调理模块，漏电鉴别模块，触电鉴别模块，中央控制模块，漏电保护模块，安全开关模块；

所述三相电采样模块，用于对三相电的漏电信号进行采样；用于对工作人员触电信号进行采样；

所述信号调理电路，用于对采样的漏电信号进行隔滤波处理；用于对触电信号进行放大、滤波、微分和比较处理；

所述漏电鉴别模块和所述触电鉴别模块，用于将所述触电信号和漏电信号和施工人员设定的漏电动作电流整定值进行比较判定漏电和触电；

所述中央控制模块，用于接收所述漏电鉴别模块和所述触电鉴别模块输出的漏电信号和触电信号；用于对漏电信号数据和触电信号数据进行存储；用于控制通讯功能；用于控制安全开关模块的动作；

所述漏电保护模块，用于通过所述中央控制模块控制三相电对地绝缘阻值的变化；

所述安全开关模块，用于在出现瞬时性接地故障时，切断电源和重新自动送电；用于在持续性较大漏电时，切断安全开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明电力施工管理用安全断电装置优化了对触电和漏电检测采样方案，可以准确无误的断开安全开关进行安全断电处理，并且自动的调整漏电动作值，提高装置的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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发明的一些实施例，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为本发明实例提供的电力施工管理用安全断电装置的原理方框示意图。

图2为本发明实例提供的三相电采样模块电路图。

图3为本发明实例提供的信号调理模块、漏电鉴别模块和触电鉴别模块电路图。

图4为本发明实例提供的漏电保护模块电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供电力施工管理用安全断电装置，该电力施工管理用安全断电装置包括：三相电采样模块1，信号调理模块2，漏电鉴别模块3，触电鉴别模块4，中央控制模块5，漏电保护模块6，安全开关模块7，报警模块8和通讯模块9；

具体地，三相电采样模块1，用于对三相电的漏电信号进行采样；用于对工作人员触电信号进行采样；所述三相电采样模块1通过信息调理模块连接漏电鉴别模块3的输入端和触电鉴别模块4的输入端；

信号调理电路2，用于对采样的漏电信号进行隔滤波处理；用于对触电信号进行放大、滤波、微分和比较处理；

漏电鉴别模块3和触电鉴别模块4，用于将所述触电信号和漏电信号和施工人员设定的漏电动作电流整定值进行比较判定漏电和触电；所述漏电鉴别模块3的输出端和触电鉴别模块4的输出端连接中央控制模块5的I/O(IN/OUT,输入/输出)端口；

中央控制模块5，用于接收所述漏电鉴别模块3和所述触电鉴别模块4输出的漏电信号和触电信号；用于对漏电信号数据和触电信号数据进行存储；用于控制通讯功能；用于控制安全开关模块的动作；

漏电保护模块6，用于通过所述中央控制模块5控制三相电对地绝缘阻值的变化；所述漏电保护模块6的输出端连接中央控制模块5的模拟量输入端；

安全开关模块7，用于在出现瞬时性接地故障时，切断电源和重新自动送电；用于在持续性较大漏电时，切断安全开关；所述安全开关模块7的输入端连接中央控制模块5的I/O端口；

报警模块8，用于通过所述中央控制模块5控制发出声光报警；所述报警模块8连接所述中央控制模块5的I/O端口；

通讯模块9，用于与附近设备进行通讯；所述通讯模块9通过SPI接口连接所述中央控制模块5的SPI接口。

在具体实施例中，三相电采样模块1可通过对三相电ABC附加直流电检测的方式对漏电电流进行检测，也可以通过电流互感器CT对漏电电流进行检测；信号调理电路中可以采用RC滤波电路，π型滤波电路化或者滤波器U2进行信号滤波处理，微分可以采用RC微分电路或者RL微分电路；中央控制模块5可采用单片机或者CPU(central processing unit，中央处理器)进行控制；漏电鉴别模块3和触电鉴别模块4中可采用运算放大器作比较器自动鉴别漏电电流，也可利用万用表人工检测；安全开关模块7可采用断路器的合闸和分闸控制电路安全断电，也可采用大电流继电器的闭断方式；报警模块8采用声光报警的方式进行触电漏电警报，在此不做赘述；通讯模块9采用ZIGBEE通讯的方式进行精确多点无线通讯，也可采用RS-232通讯或者RS-288通讯进行无线通讯。

实施例2：在实施例1的基础上，请参阅图2，在本发明所述的电力施工管理用安全断电装置的一个具体实施例中，三相电采样模块1包括三相电ABC、三相电抗器L、附加直流电源DC、三相绝缘电阻RJ、第一限流电阻RX、电流采样电阻RI、电流互感器CT、第一绝缘电阻RD和第一电容C1；

具体地，三相电ABC连接电流互感器CT和三相电抗器L的第一端，三相电抗器L的第二端通过第一限流电阻RX连接附加直流电源DC的第一端和第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端连接附加直流电源DC的第二端和第一绝缘电阻RD的第一端，第一绝缘电阻RD的第一通过电流采样电阻RI连接地端。

在具体实施例中，三相电抗器L可以采用三组电感和三组限流电阻串联结构，也可采用单组限流电阻与三组并联电感串联的结构进行滤波限流；电流互感器CT可穿过三相电ABC的三条相电，也可穿过三条相电中的两条相电。

实施例3：在实施例1的基础上，请参阅图3，在本发明所述的电力施工管理用安全断电装置的一个具体实施例中，信号调理模块2包括：第一放大滤波单元201和微分单元202；所述中央控制模块5包括中央控制器U1；

具体地，第一放大滤波单元201，用于放大过滤电流互感器CT的采样信号；微分单元202，用于将矩形波转换为尖脉冲波，反映输入波形的突变；

第一放大滤波单元201的输出端连接微分单元202的第一端、所述漏电鉴别模块3和所述触电鉴别模块的第一端，微分单元202的第二端连接所述触电鉴别模块4的第二端。

进一步地，漏电鉴别模块3包括：第一运放A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1和第二二极管D2；

具体地，第一电阻R1连接所述第一放大滤波单元201的输出端，第一电阻R1的另一端连接第一运放A1的同相端并依次通过第三电阻R3和第一二极管D1连接第二二极管D2的阳极和第一运放A1的输出端，第一运放A1的反向端连接第二电阻R2，第二二极管D2的阴极连接所述中央控制器U1的I/O口。

进一步地，触电鉴别模块4包括：第二运放D2、第三运放A3、第一电源+12V、第四电阻R4、第五电阻R5、第三二极管D3和第四二极管D4；

具体地，第二运放D2的反相端连接所述第一放大滤波单元201的输出端，第二运放D2的同相端连接所述微分单元202的第二端和第三运放A3的反相端，第二运放D2的输出端连接第四电阻R4和第三二极管D3的阳极，第三运放A3的输出端连接第五电阻R5和第四二极管D4的阳极，第五电阻R5的另一端连接第四电阻R4的另一端和第一电源+12V，第三二极管D3的阴极连接第四二极管D4的阴极和所述中央控制器U1的I/O口。

在具体实施例中，第一放大滤波单元201可采用π型滤波电路化或者滤波器U2；微分单元202可采用RC微分电路或者RL微分电路；第一运放A1、第二运放D2和第三运放A3可采用LM339四通道比较器，还可以采用LM239运放或者LM2901运放。

实施例4：在实施例1的基础上，请参阅图4，在本发明所述的电力施工管理用安全断电装置的一个具体实施例中，漏电保护模块6包括：第二放大滤波单元601、隔离单元602和电压跟随单元603；

具体地，第二放大滤波单元601，用于放大过滤电流采样电阻RI的采样信号；隔离单元602，用于隔离传输控制，防止干扰；电压跟随单元603，用于将电流信号转换为电压信号；

第二放大滤波单元601依次通过所述隔离单元602和所述电压跟随单元603连接所述中央控制模块5的模拟量输入端。

进一步地，第二放大滤波单元601包括第二限流电阻R6、滤波器U2、第四运放A4、第七电阻R7、第二电容C2和第八电阻R8；

具体地，第二限流电阻R6的第一端连接所述电流采样电阻RI，第二限流电阻R6的第二端通过滤波器U2连接第四运放A4的同相端，第四运放A4的反相端连接第八电阻R8的第一端和第二电容C2的第一端，第四运放A4的输出端连接第七电阻R7的第一端和第二电容C2的第二端。

进一步地，隔离单元602包括第一隔离器、第九电阻、第十电阻、第二电源和第一电位器；所述电压跟随单元603包括第五运放；

具体地，第一隔离器的第一端连接所述第七电阻R7的第二端，第一隔离器的第二端接地、第八电阻R8的第二端、第九电阻的第一端和第一电位器的第一端，第一隔离器的第三端连接所述第二电源，第一隔离的第四端连接第二电容C2的第一端，第一隔离器的第五端通过第十电阻连接第九电阻的第二端、第一电位器的第三端和第一电位器的第二端，第五运放的同相端连接第五运放的输出端和所述中央控制器U1的I/O口，第五运放的反相端连接所述第一隔离器的第五端。

在具体实施例中，第二放大滤波单元601可采用RC滤波电路、π型滤波电路或者滤波器U2；第四运放A4和第五运放可选用LM358运输放大器，也可选用LM258运放、LM2904运放或者TL082运放；第一隔离器采用光电耦合器进行隔离传输控制，其中光电耦合器中采用单个发光二级管和两个光敏三极管的结构，也可采用单个发光管和两个可控硅结构。

在本发明实施例中，鉴别漏电触电情况时，三相电ABC上的电流互感器CT的一次侧通过连接高压线路，利用电流互感器CT的二次侧进行一定变比输出低压，并对低压进行采样检测，其中漏电触电事故时，一次侧的各相电流的相量和不在等于0，产生漏电电流，使电流互感器CT的磁通相量和不为0，二次侧有感应电动势UD产生；UD经过放大滤波输出UA，UA经过微分输出UAA，当UA大于漏电动作电流整定电压UE(该电压为工作人员设定的电压)时，第一运放A1输出高电平，中央控制器U1检测到漏电现象，控制安全开关模块7断开电源并报警通讯，当UAA大于UD和UE任一个时，第二运放D2和第三运放A3输出高电平，中央控制器U1检测到触电现象，控制安全开关切断电源并报警通讯；除此之外，三相电ABC与地之间附加一个独立的直流电源，使得三相电ABC与地端之间形成一个直流通路，在三相电ABC对滴的绝缘电阻上有一直流电流通过，当设备出现漏电或者触电故障时，该回路对地的绝缘电阻减低，流过电流采样电阻RI的电流将发生变化，并对流过电流采样电阻RI的电流进行检测，通过漏电保护电路将电流信号处理为电压信号送到中央控制器U1的模拟量输入回路，通过软件系统得到三相电ABC对地的绝缘阻值变化，控制电路中提前预测漏电情况的发生，提前断开电源发出警报，避免事故的出现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。