自测接地故障断路器及双向接地故障模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种自测接地故障断路器，包括感应线圈、中性线圈及与其相连的接地故障断路检测单元，自测接地故障断路器还包含：一模拟泄漏电流绕组及一自测单元；模拟泄漏电流绕组设置于自测接地故障断路器的感应线圈上，并与感应线圈的一感应泄漏电流绕组互耦；自测单元电性连接于模拟泄漏电流绕组及感应泄漏电流绕组，自测单元用以在交流电相线的负半周交替产生正负两个方向的模拟泄漏电流以生成模拟接地故障，并检测对模拟接地故障的响应。

【技术实现步骤摘要】
自测接地故障断路器及双向接地故障模拟方法
本专利技术涉及一种接地故障断路器，具体地说，是涉及一种产生正负两个方向模拟泄漏电流以生成模拟接地故障，并检测对所述模拟接地故障的响应的自测接地故障断路器。
技术介绍
在交流电源供电系统中，使用接地故障断路器是必须的，它担负着对使用者人身安全保护之职责。因此，接地故障断路是否正常运行关系到使用者人身安全。虽然，某些标准推荐每月测试一次接地故障断路器，以确保它们正确的操作。这种办法被称为手动测试。然而，在实际使用中，对于很多接地故障断路器，它们的正确运行状况并没有被定期地手动测试。UL943第6.30款已明确强制要求接地故障断路器须带自身测试功能。接地故障断路器带自身测试功能的要求是：在交流电源供电系统中负载不能断电的前提下，接地故障断路器自我判定是否正常运行。这个过程称为接地故障断路器的自身测试，简称自测。接地故障断路器自测中，需要产生模拟接地故障。中国专利授权公告号：CN102694364的专利中公开了一种接地故障电路中断器监控器及接地故障模拟方法。请参照图1，图1为现有技术接地故障电路中断器监控器中FAN4149的内部结构方框图。如图1所示，在接地故障和模拟接地故障的两个状态，泄漏电流方向是相反的。因此根据接地故障断路器中的集成电路知识，如上述专利中使用的FAN4149，由于泄漏电流的方向不同；因此只要达到同样的设定阈值都可以触发可控硅整流器。而所感应的不同方向的泄漏电流进入FAN4149，在内部的信号流经过的处理模块是不同的。不同方向的泄漏电流经放大器A1后，分别进入比较器C1或比较器C2；在交流电源的正半周，接地故障发生时，感应电流经放大器A1后，进入比较器C1；而在交流电源的负半周，模拟接地故障产生时，感应电流就经放大器A1后，则进入比较器C2。假设在手动测试后某时刻，放大器A1的输出端或比较器C1出现故障，使比较器C1输出电平不能翻转。此时，接地故障断路器显示自测功能正常，但当实际接地故障出现时，接地故障断路器的螺线管触点开关就不会断开，因此，针对这种现象可以用一个稳压10V的齐纳二极管并接在FAN4149的放大器输出端来模拟这种缺陷。另外，现有技术的接地故障断路器中需要使用到二极管，由于二极管的作用使得接地故障断路器只能在输入交流电相线的正半周工作。当处于交流电相线的正半周时，接地故障断路器只能产生交流相线的电流I+大于零线的电流I-的泄漏电流。但是接地故障断路器的输入的相线和零线一旦错接，即外部来的交流相线错接在接地故障断路器的零线输入端，而外部来的交流零线错接在接地故障断路器的相线输入端。导致接地故障断路器只能在输入交流电相线的负半周工作，在交流电相线的负半周，接地故障只能产生交流相线的电流I+小于零线的电流I-的泄漏电流。基于上述分析，由于接地故障发生的泄漏电流方向不能确定，要使模拟接地故障产生的泄漏电流方向与接地故障发生的泄漏电流方向一致，就必须要求实现两个方向泄漏电流的模拟接地故障，故需要开发一种克服上述缺陷的自测接地故障断路器系统及双向接地故障模拟方法已成为一项急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种自测接地故障断路器，包括感应线圈、中性线圈及与其相连的接地故障断路检测单元，其中，所述自测接地故障断路器还包含：一模拟泄漏电流绕组，设置于所述自测接地故障断路器的所述感应线圈上，并与所述感应线圈的一感应泄漏电流绕组互耦；以及一自测单元，电性连接于所述模拟泄漏电流绕组及所述感应泄漏电流绕组，所述自测单元用以在交流电相线的负半周交替产生正负两个方向的模拟泄漏电流以生成模拟接地故障，并检测对所述模拟接地故障的响应。上述的自测接地故障断路器，其中，所述自测单元包含：一模拟接地故障回路，其两端电性连接于所述模拟泄漏电流绕组，所述模拟接地故障回路在所述交流电相线的负半周产生所述模拟泄漏电流以生成所述模拟接地故障；一判别回路，电性连接于所述模拟接地故障回路，所述判别回路用以在所述交流电相线负半周时判断所述自测接地故障断路器的一可控硅的阳极电压是否异常，当所述可控硅的阳极电压异常时则产生一故障信号。上述的自测接地故障断路器，其中，所述自测单元包含一相位识别回路，电性连接于所述模拟接地故障回路及所述判别回路，所述相位识别回路用以判断所述交流电相线的正、负半周，当处于所述交流电相线的负半周时产生一判断信号，所述模拟接地故障回路根据所述判断信号工作。上述的自测接地故障断路器，其中，所述模拟泄漏电流在交流电源的相邻两个交流周期内的方向不同。上述的自测接地故障断路器，其中，所述自测单元还包含一供电回路，其接收整流后的交流电为所述自测单元供电，所述供电回路通过一第二电容C2接地。上述的自测接地故障断路器，其中，所述模拟泄漏电流绕组的一端通过一电流设定电阻R4电性连接于所述模拟接地故障回路的一端，所述模拟泄漏电流绕组的另一端电性连接于所述模拟接地故障回路的另一端，所述模拟接地故障回路根据其两端的电压或电流的大小确定产生所述模拟泄漏电流的方向。上述的自测接地故障断路器，其中，所述模拟泄漏电流的大小根据所述感应线圈的绕组匝数比、所述电流设定电阻R4的阻值及所述第二电容C2的电压而设定，所述模拟泄漏电流的峰值为：(VC2/R4)×Nm，其中VC2为所述第二电容C2的电压，Nm为模拟泄漏电流绕组匝数。上述的自测接地故障断路器，其中，包含一手动测试开关K1，所述自测单元包还含与所述相位识别回路电性连接的一手动测试回路，所述手动测试开关K1电性连接于所述手动测试回路，所述手动测试回路电性连接于所述模拟接地故障回路，通过触发所述手动测试开关K1启动所述手动测试回路工作，所述手动测试回路工作后复位所述模拟接地故障回路。上述的自测接地故障断路器，其中，所述自测单元还包括一报警驱动回路，电性连接于所述判别回路，所述报警驱动回路接收所述判别回路输出的所述故障信号产生一失效报警信号，所述报警驱动回路电性连接一报警器，所述报警器接收所述失效报警信号进行报警。上述的自测接地故障断路器，其中，所述判别回路为一第二窗口比较器。上述的自测接地故障断路器，其中，所述第二窗口比较器通过一第二电阻R2电性连接于所述可控硅的阳极，所述第二窗口比较器还通过一第三电阻R3电性连接于一第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端接地；当所述模拟接地故障产生前所述可控硅的阳极电压值异常时，即所述第二窗口比较器判断所述可控硅的阳极电压值小于所述第三电容C3电压时则产生所述故障信号；或，当所述模拟接地故障产生后所述可控硅的阳极电压值异常时，即所述第二窗口比较器判断所述可控硅的阳极电压值不小于所述第三电容C3时则产生所述故障信号。上述的自测接地故障断路器，其中，当所述第二窗口比较器在所述交流电源的相隔两个交流周期内连续两次判断所述可控硅的阳极电压值小于所述第三电容C3电压时或所述可控硅的阳极电压值不小于所述第三电容C3时则产生所述故障信号。上述的自测接地故障断路器，其中，还包含一第二二极管，其阴极电性连接于所述可控硅的阳极，所述第二二极管的阳极电性连接于所述判别回路，所述相位识别回路电性连接于所述判别回路。上述的自测接地故障断路器，其中，在所述交流电相线的一个周期内，所述判别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自测接地故障断路器，包括感应线圈、中性线圈及与其相连的接地故障断路检测单元，其特征在于，所述自测接地故障断路器还包含：一模拟泄漏电流绕组，设置于所述自测接地故障断路器的所述感应线圈上，并与所述感应线圈的一感应泄漏电流绕组互耦；以及一自测单元，电性连接于所述模拟泄漏电流绕组及所述感应泄漏电流绕组，所述自测单元用以在交流电相线的负半周交替产生正负两个方向的模拟泄漏电流以生成模拟接地故障，并检测对所述模拟接地故障的响应。

【技术特征摘要】
1.一种自测接地故障断路器，包括感应线圈、中性线圈及与其相连的接地故障断路检测单元，其特征在于，所述自测接地故障断路器还包含：一模拟泄漏电流绕组，设置于所述自测接地故障断路器的所述感应线圈上，并与所述感应线圈的一感应泄漏电流绕组互耦；以及一自测单元，电性连接于所述模拟泄漏电流绕组及所述感应泄漏电流绕组，所述自测单元用以在交流电相线的负半周交替产生正负两个方向的模拟泄漏电流以生成模拟接地故障，并检测对所述模拟接地故障的响应。2.如权利要求1所述的自测接地故障断路器，其特征在于，所述自测单元包含：一模拟接地故障回路，其两端电性连接于所述模拟泄漏电流绕组，所述模拟接地故障回路在所述交流电相线的负半周产生所述模拟泄漏电流以生成所述模拟接地故障；一判别回路，电性连接于所述模拟接地故障回路，所述判别回路用以在所述交流电相线负半周时判断所述自测接地故障断路器的一可控硅的阳极电压是否异常，当所述可控硅的阳极电压异常时则产生一故障信号。3.如权利要求2所述的自测接地故障断路器，其特征在于，所述自测单元包含一相位识别回路，电性连接于所述模拟接地故障回路及所述判别回路，所述相位识别回路用以判断所述交流电相线的正、负半周，当处于所述交流电相线的负半周时产生一判断信号，所述模拟接地故障回路根据所述判断信号工作。4.如权利要求2所述的自测接地故障断路器，其特征在于，所述模拟泄漏电流在交流电源的相邻两个交流周期内的方向不同。5.如权利要求2所述的自测接地故障断路器，其特征在于，所述自测单元还包含一供电回路，其接收整流后的交流电为所述自测单元供电，所述供电回路通过一第二电容C2接地。6.如权利要求2所述的自测接地故障断路器，其特征在于，所述模拟泄漏电流绕组的一端通过一电流设定电阻R4电性连接于所述模拟接地故障回路的一端，所述模拟泄漏电流绕组的另一端电性连接于所述模拟接地故障回路的另一端，所述模拟接地故障回路根据其两端的电压或电流的大小确定产生所述模拟泄漏电流的方向。7.如权利要求5或6所述的自测接地故障断路器，其特征在于，所述模拟泄漏电流的大小根据所述感应线圈的绕组匝数比、所述电流设定电阻R4的阻值及所述第二电容C2的电压而设定，所述模拟泄漏电流的峰值为：(VC2/R4)×Nm，其中VC2为所述第二电容C2的电压，Nm为模拟泄漏电流绕组匝数。8.如权利要求3所述的自测接地故障断路器，其特征在于，包含一手动测试开关K1，所述自测单元包还含与所述相位识别回路电性连接的一手动测试回路，所述手动测试开关K1电性连接于所述手动测试回路，所述手动测试回路电性连接于所述模拟接地故障回路，通过触发所述手动测试开关K1启动所述手动测试回路工作，所述手动测试回路工作后复位所述模拟接地故障回路。9.如权利要求2所述的自测接地故障断路器，其特征在于，所述自测单元还包括一报警驱动回路，电性连接于所述判别回路，所述报警驱动回路接收所述判别回路输出的所述故障信号产生一失效报警信号，所述报警驱动回路电性连接一报警器，所述报警器接收所述失效报警信号进行报警。10.如权利要求2所述的自测...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟民，雍广虎，
申请(专利权)人：无锡市晶源微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32