专利名称：一种安全的漏电智能保护器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种断路保护装置，具体地说是一种安全的漏电智能保护器。
背景技术：
断路保护装置是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置。在常见的电路中，一般都存在泄漏电流，在没有故障施加电压的情况下，电气中在相互绝缘的金属零件之间，或带电零件与接地零件之间，通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流称为泄漏电流，也叫做漏电流。漏电流过大，不仅降低了电能的效率，还会对外部环境造成危险，容易导致触电事故的发生，因此对漏电流的监测非常必要。漏电断路器是指电路中泄漏电流超过预定值时能自动动作的开关，它可以对电路中的泄漏电流进行检测，并根据漏电流的大小来动作，从而确保整个线路的安全。如中国专利文献CN2011176IOY中公开了一种智能断路器，包括CPU中央处理单元及与其连接的零序互感器、分励脱扣器、电机重合间、重合间判断单元，还包括电流互感器、 通信单元、显示单元、存储单元、时钟单元、按键输入单元，各单元装置与CPU中央处理单元上的相应引脚连接。在该技术方案中，所述断路器可以对线路负荷运行参数如电压、电流、 漏电流等实时监测、存储、分析、显示。当电气设备及线路的使用环境中出现烟雾、温度过高(火灾)等意外情况时，应该断开线路、关闭设备，尽量降低灾难风险。但是在该技术方案中，当断路器的使用环境中出现烟雾、火灾等意外情况时，断路器无法执行断开动作来保护整个线路及其中的相关设备，无法应对这些灾难情况。此外，雷电等灾害天气也会对断路器造成影响，当遇到雷电等特殊情况时，线路上的电压会产生波动，电压瞬间升高，CPU所能承受的电压有限，电压瞬时过高可能导致CPU不能正常工作设置烧毁，使得断路器无法正常运行。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中断路器无法应对烟雾、火灾、雷电等灾难情况，从而提出一种可以应对烟雾、火灾、雷电等灾难情况的安全漏电智能保护
O为解决上述技术问题，一种安全的漏电智能保护器，包括控制面板，所述控制面板的端部设置有进线接口和出线接口，在所述控制面板的内部设置有用于检测线路漏电流的零序互感器、执行脱扣动作的分励脱扣器、可断开或合上线路的操作机构、以及控制分励脱扣器动作的控制单元，还设置有
外部传感器接头，用于连接外部传感器，传输所述外部传感器的感应信号； 识别单元，与所述外部传感器接头连接，对所述外部传感器接头传输来的感应信号进行识别，将识别后的信号发送给所述控制单元；
电源模块，包括一个变压器，所述变压器的高压端与所述进线接口连接，所述变压器的低压端分别与所述控制单元和识别单元连接，所述低压端并联设置有TVS管。所述识别单元包括数据库模块和匹配模块，所述数据库模块内预先存储有感应信号的特征信息及其对应的类别，所述匹配模块接收所述外部传感器接头传输来的感应信号，与所述数据库模块中的信息进行匹配，得出所述感应信号的类型，并将所述类型及所述感应信号的大小发送给所述控制单元。所述外部传感器接头设置2-10个。所述外部传感器为烟雾传感器或温度传感器。所述识别单元中预先存储的感应信号的特征信息为感应信号的波形信息。与所述TVS管并联设置有电容，与所述TVS管和所述电容串联设置有稳压管。
所述控制面板上设置有漏电流显示单元，所述漏电流显示单元为液晶显示屏。一种安全的漏电智能保护器的控制方法，包括如下步骤
(1)将所述进线接口、出线接口接入线路中，通过操作机构合上线路，所述电源模块的变压器将线路中的高压电转变成所述控制单元、识别单元所需的低压电，并为其供电，所述零序互感器检测线路中的漏电流的大小，将检测到的信息传送给所述控制单元；
(2)当线路中的电压瞬间增大时，线路中增高的电压经所述变压器降压后施加到所述变压器的低压端，所述TVS管的两端吸收瞬间的高能量，保持两端的电压稳定，使所述控制单元、所述识别单元的电压保持不变，
(3)通过所述外部传感器接头连接外部传感器，将所述外部传感器的感应信号传送给所述识别单元，所述识别单元将识别后的信息发送给所述控制单元；
(4)所述控制单元根据识别后的信息发送控制指令给所述分励脱扣器，使得所述分励脱扣器动作。在所述步骤(2)中，与所述TVS管并联设置的电容和与所述TVS管和所述电容串联设置的稳压管对所述变压器的低压端进行滤波和稳压。在所述步骤(3)中，所述识别单元内的匹配模块将所述感应信号与所述数据库模块中存储的信息进行匹配，得到所述感应信号的类型，然后所述识别单元将所述感应信号的类型和所述感应信号的大小发送给所述控制单元；在所述步骤(4)中，所述控制单元内预先设置有所述感应信号的类型和对应的阈值信息，所述控制单元将传输来的所述感应信号的类型和大小与预先设置的对应的阈值进行比较，当超过所述阈值时，所述控制单元发送控制指令给所述分励脱扣器，所述分励脱扣器动作使得线路断开。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，
(1)本发明所述的安全的漏电智能保护器和其控制方法，包括控制面板、零序互感器、 分励脱扣器、操作机构以及控制单元，还包括外部传感器接头和识别单元，用于识别外部的环境信号，所述控制面板内还设置有变压器，所述变压器的高压端与所述进线接口连接，低压端与分别所述控制单元和识别单元连接，所述低压端并联设置有TVS (即瞬态电压抑制器)管，所述外部传感器接头分别与设置在用电环境中的起环境监控作用的外部传感器相连接，当外部传感器监测到外部环境参数变化时，将感应信号通过所述外部传感器接头传输给所述识别单元，识别单元识别后传输给所述控制单元，由所述控制单元判断是否需要断开线路，并控制所述分励脱扣器动作，从而在外部环境出现突发情况或者安全事故时，所述漏电智能保护器可以断开线路；当遇到雷电等情况导致线路上的电压瞬时增大时，由于变压器的高压端(如220V)与线路连接，经过降压后在低压端上的电压增幅有所缓解，再经过TVS管的抑制和稳压后，在低压端的电压(如12V)可基本保持不变，有效避免了雷电等意外情况导致线路电压升高而对控制单元和识别单元等造成的影响。这样，所述漏电智能保护器可以对外部环境的突发情况进行相应处理，提高了其安全性能。(2)本发明所述的安全的漏电智能保护器，所述识别单元包括数据库模块和匹配模块，所述数据库模块内预先存储有感应信号的特征信息及其对应的类别，所述匹配模块接收所述外部传感器接头传输来的感应信号，与所述数据库模块中的信息进行匹配，得出所述感应信号的类型，可以对所述外部传感器传输来的信号进行很好的识别，便于对整个线路的控制。(3)本发明所述的安全的漏电智能保护器，所述外部传感器接头设置2-10个，外部传感器为烟雾传感器或温度传感器，根据线路的需要设置所需个数的外部传感器和外部传感器接头，从而对环境进行整体的检测，及时进行控制，提升整个线路的安全性能。(4)本发明所述的安全的漏电智能保护器，所述识别单元中预先存储的感应信号的特征信息为感应信号的波形信息，由于不同信号的波形信息不同，如正弦波、方波等，这样根据不同的波形信息来识别不同的感应信号，提取特征和识别都简单方便、识别效率和精度较高。(5)本发明所述的安全的漏电智能保护器，与所述TVS管并联设置有电容，与所述 TVS管和所述电容串联设置有稳压管，进一步提高变压器的低压端的稳压和滤波的效果，保证识别单元和控制单元的电压稳定。(6)本发明所述的安全的漏电智能保护器，所述控制面板上设置有漏电流显示单元，可以对所述零序互感器检测到的电流进行实时显示，便于观测。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明所述的安全的漏电智能保护器的结构框图； 图2是本发明所述的安全的漏电智能保护器的电源模块的电路图； 图3是本发明所述的安全的漏电智能保护器的电源模块的另一实施例的电路图； 图4是本发明所述的安全的漏电智能保护器的另一实施例的结构框图； 图5是本发明所述的安全的漏电智能保护器的结构示意框图。图中附图标记表示为1_变压器，2-TVS管，3-电容，4_稳压管，11-控制面板， 12-进线接口，13-出线接口，14-操作手柄，15-漏电流显示单元，16-外部传感器接头。
具体实施例方式下面给出本发明所述的安全的漏电智能保护器的具体的实施方式。实施例1
一种安全的漏电智能保护器，如图1、图5所示，设置有进线接口 12和出线接口 13，在所述进线和出线的主回路上设置有用于检测线路漏电流的零序互感器，所述进线接口 12 和出线接口 13设置在控制面板11的两端，所述零序互感器设置在所述控制面板11内部，在所述控制面板11内部还设置有执行脱扣动作的分励脱扣器、可断开或合上线路的操作机构、以及控制分励脱扣器动作的控制单元，所述操作机构的操作手柄14伸出所述控制面板11外，可用于手动和上或断开线路，所述操作手柄14也可以设置为按钮或开关形式，所述控制面板11的一侧还设有外部传感器接头16，用于连接外部传感器，传输所述外部传感器的感应信号；与所述外部传感器接头16连接设置有识别单元，对所述外部传感器接头 16传输来的感应信号进行识别，将识别后的信号发送给所述控制单元。此外，还设有一个电源模块，包括一个变压器1，所述变压器1的高压端与所述进线接口 12连接，所述变压器1的低压端分别与所述控制单元和识别单元连接，所述低压端并联设置有TVS管2，TVS 管(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度(最高达 1*10-12秒)使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏，如图2所示。本实施例所述的安全的漏电智能保护器的控制方法如下
(1)将所述进线接口12、出线接口 13接入线路中，通过设置在控制面板11上的操作机构的操作手柄14合上线路，所述电源模块的变压器1将线路中的高压电转变成所述控制单元、识别单元所需的低压电，并为其供电，所述零序互感器检测线路中的漏电流的大小，将检测到的信息传送给所述控制单元；
(2)当线路中的电压瞬间增大时，线路中增高的电压经所述变压器1降压后施加到所述变压器1的低压端，所述TVS稳压管4的两端吸收瞬间的高能量，保持两端的电压稳定， 使所述控制单元、所述识别单元的电压保持不变；
(3)通过所述外部传感器接头16连接外部传感器，将所述外部传感器的感应信号传送给所述识别单元，所述识别单元将识别后的信息发送给所述控制单元，在此所述识别单元可以采取现有技术中经常使用的识别技术，如红外感应识别等；
(4)所述控制单元根据识别后的信息发送控制指令给所述分励脱扣器，使得所述分励脱扣器动作。在上述过程中可以根据需要通过所述操作机构的操作手柄14手动断开线路。在本实施例中，所述外部传感器的个数和种类可以根据外部环境所需检测的变量来选择，在此选择温度传感器和烟雾传感器，来检测外部环境的温度和烟雾信号，当温度过高或者烟雾超过一定浓度时，所述控制单元控制所述分励脱扣器动作。实施例2
在上述实施例的基础上，为了进一步提高所述识别单元、控制单元电压的稳定性，与所述TVS管2并联设置有电容3，与所述TVS管2和所述电容3串联设置有稳压管4，如图3所示；为了便于实时检测线路的漏电流信息，所述控制面板11上设置有漏电流显示单元15， 所述漏电流显示单元为液晶显示屏，如图4、图5所示；在此，所述识别方式采用模式匹配方式，在所述识别单元中，所述识别单元包括数据库模块和匹配模块，所述数据库模块内预先存储有感应信号的特征信息(在此选用信号的波形信息)及其对应的类别，所述匹配模块接收所述外部传感器接头16传输来的感应信号，与所述数据库模块中的信息进行匹配，得出所述感应信号的类型，并将所述类型及所述感应信号的大小发送给所述控制单元。本实施例所述的安全的漏电智能保护器的控制方法如下(1)将所述进线接口12、出线接口 13接入线路中，通过设置在控制面板11上的操作机构的操作手柄14合上线路，所述电源模块的变压器1将线路中的高压电转变成所述控制单元、识别单元所需的低压电，并为其供电，所述零序互感器检测线路中的漏电流的大小，将检测到的信息传送给所述控制单元，并在所述漏电流显示单元15上实时显示；
(2)当线路中的电压瞬间增大时，线路中增高的电压经所述变压器1降压后施加到所述变压器1的低压端，所述TVS稳压管4的两端吸收瞬间的高能量，保持两端的电压稳定， 使所述控制单元、所述识别单元的电压保持不变，
(3)通过所述外部传感器接头16连接外部温度传感器和烟雾传感器，将所述外部传感器的感应信号传送给所述识别单元，所述识别单元内的匹配模块将所述感应信号与所述数据库模块中存储的信息进行匹配，得到所述感应信号的类型为烟雾信号或者温度信号，然后所述识别单元将所述感应信号的类型和所述感应信号的大小发送给所述控制单元；；
(4)所述控制单元内预先设置有烟雾信号的阈值和温度信号的阈值，所述控制单元将传输来的所述感应信号的类型和大小与预先设置的对应的阈值进行比较，当感应到的温度信号超过所述温度信号的阈值或者感应到的所述烟雾信号超过所述烟雾信号的阈值时，所述控制单元发送控制指令给所述分励脱扣器，所述分励脱扣器动作使得线路断开。通过上述实施方式，所述漏电智能保护器可以随时检测外部环境变量，针对突发情况进行处理，当遇到线路瞬时波动时，也能保持控制单元、识别单元的电压稳定，从而保证了漏电智能保护器正常工作，提高了线路的安全性能。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
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权利要求
1.一种安全的漏电智能保护器，包括控制面板，所述控制面板的端部设置有进线接口和出线接口，在所述控制面板的内部设置有用于检测线路漏电流的零序互感器、执行脱扣动作的分励脱扣器、可断开或合上线路的操作机构、以及控制分励脱扣器动作的控制单元， 其特征在于，还设置有外部传感器接头，用于连接外部传感器，传输所述外部传感器的感应信号；识别单元，与所述外部传感器接头连接，对所述外部传感器接头传输来的感应信号进行识别，将识别后的信号发送给所述控制单元；电源模块，包括一个变压器，所述变压器的高压端与所述进线接口连接，所述变压器的低压端分别与所述控制单元和所述识别单元连接，所述低压端并联设置有TVS管。
2.根据权利要求1所述的安全的漏电智能保护器，其特征在于所述识别单元包括数据库模块和匹配模块，所述数据库模块内预先存储有感应信号的特征信息及其对应的类别，所述匹配模块接收所述外部传感器接头传输来的感应信号，与所述数据库模块中的信息进行匹配，得出所述感应信号的类型，并将所述类型及所述感应信号的大小发送给所述控制单元。
3.根据权利要求1或2所述的安全的漏电智能保护器，其特征在于所述外部传感器接头设置2-10个。
4.根据权利要求3所述的安全的漏电智能保护器，其特征在于所述外部传感器为烟雾传感器或温度传感器。
5.根据权利要求2或4所述的安全的漏电智能保护器，其特征在于所述识别单元中预先存储的感应信号的特征信息为感应信号的波形信息。
6.据权利要求1-5中任一项所述的安全的漏电智能保护器，其特征在于与所述TVS 管并联设置有电容，与所述TVS管和所述电容串联设置有稳压管。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的安全的漏电智能保护器，其特征在于所述控制面板上设置有漏电流显示单元，所述漏电流显示单元为液晶显示屏。
8.—种权利要求1-7中任一项所述的安全的漏电智能保护器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将所述进线接口、出线接口接入线路中，通过操作机构合上线路，所述电源模块的变压器将线路中的高压电转变成所述控制单元和所述识别单元所需的低压电，并为其供电，所述零序互感器检测线路中的漏电流的大小，将检测到的信息传送给所述控制单元；(2)当线路中的电压瞬间增大时，线路中增高的电压经所述变压器降压后施加到所述变压器的低压端，所述TVS管的两端吸收瞬间的高能量，保持两端的电压稳定，使所述控制单元、所述识别单元的电压保持不变，(3)通过所述外部传感器接头连接外部传感器，将所述外部传感器的感应信号传送给所述识别单元，所述识别单元将识别后的信息发送给所述控制单元；(4)所述控制单元根据识别后的信息发送控制指令给所述分励脱扣器，使得所述分励脱扣器动作。
9.根据权利要求8所述的安全的漏电智能保护器的控制方法，其特征在于在所述步骤(2)中，与所述TVS管并联设置的电容和与所述TVS管和所述电容串联设置的稳压管对所述变压器的低压端进行滤波和稳压。
10.根据权利要求8或9所述的安全的漏电智能保护器的控制方法，其特征在于在所述步骤(3)中，所述识别单元内的匹配模块将所述感应信号与所述数据库模块中存储的信息进行匹配，得到所述感应信号的类型，然后所述识别单元将所述感应信号的类型和所述感应信号的大小发送给所述控制单元；在所述步骤(4)中，所述控制单元内预先设置有所述感应信号的类型和对应的阈值信息，所述控制单元将传输来的所述感应信号的类型和大小与预先设置的对应的阈值进行比较，当超过所述阈值时，所述控制单元发送控制指令给所述分励脱扣器，所述分励脱扣器动作使得线路断开。
全文摘要
一种安全的漏电智能保护器，包括控制面板，所述控制面板的端部设置有进线接口和出线接口，在所述控制面板的内部设置有零序互感器、分励脱扣器、操作机构、以及控制单元，还设置有外部传感器接头，用于连接外部传感器，传输所述外部传感器的感应信号；识别单元，与所述外部传感器接头连接，对所述外部传感器接头传输来的感应信号进行识别，将识别后的信号发送给所述控制单元；电源模块，包括一个变压器，所述变压器的高压端与所述进线接口连接，所述变压器的低压端分别与所述控制单元和识别单元连接，所述低压端并联设置有TVS管；解决了现有技术中的断路器无法应对烟雾、火灾、雷电等灾难情况的技术问题，是一种安全的漏电智能保护器。
文档编号H02H3/32GK102332701SQ20111027265
公开日2012年1月25日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者樊嵩 申请人:樊嵩