一种带温湿度采集漏电保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及漏电保护技术领域，具体涉及一种带温湿度采集漏电保护装置。


背景技术：

2.配电网电路由于长期使用，受到挤压破损及被动物啮咬等因素影响时，会发生绝缘受损，一旦人体接触这些绝缘受损部位，将形成对地短路，发生漏电，对人身安全造成威胁。另外，对于配电网电路来说，造成对地短路的原因还可能是因为高温、电弧等形成的能量释放，如果不及时排除这些能量，可能会引起电气火灾。漏电保护装置是一种在配电网电路发生对地短路及时断开高压电路，以防止人身触电的重要保护装置。
3.针对现有漏电保护装置工作效果不好的问题，公开号为cn109245041a的中国专利公开了《一种漏电保护装置》，其包括获取模块，用于获取电气线路的当前漏电绝缘值；控制模块，用于在当前漏电绝缘值小于或等于绝缘安全值时，控制电气线路的主开关断开；还用于在当前漏电绝缘值大于绝缘安全值时，控制主开关闭合；显示模块，用于显示与当前漏电绝缘值对应的状态。该现有方案中的漏电保护装置能够提前预警，保证了配电网电路的安全使用。
4.申请人在实际研究中发现，上述现有方案中的漏电保护装置仅通过判断回路剩余电流是否超出设定阈值来动作，但是配电网电路的使用环境复杂，且负载特性和环境均对剩余电流有一定影响，仅靠剩余电流这一单一量作为判据进行漏电保护，使得漏电保护动作的有效性和可靠性不好，进而导致配电网电路的运行可靠性难以得到保障。
5.为此，申请人在配电网电路上设置了信息采集组件，信息采集组件包括用于采集配电箱内相电流和漏电流的电流互感单元，以及用于获取导线温度和环境温湿度信息的温湿度传感单元。工作时，漏电保护装置获取信息采集组件发送的电流（相电流、漏电流）和环境温湿度（导线温度和环境温湿度）等信息，并将信息与设置的外部网关做数据交互；然后漏电保护装置能够作出对应的漏电预警或保护动作，使得能够有效区分绝缘破坏或生物触电事故引起的漏电流事故，并能够对默写存在漏电隐患的情况给出漏电预警信息，从而提升漏电保护时的动作有效性和动作可靠性。然而，如何设计一种能够实时获取电流和环境温湿度信息的漏电保护装置是急需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何设计一种能够实时获取电流和环境温湿度信息的漏电保护装置，以能够为漏电保护动作提供数据基础，从而能够辅助区分阻容性漏电信息，并能够提升漏电保护动作的有效性和可靠性。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
8.一种带温湿度采集漏电保护装置，其特征在于：包括与配电箱内部设置的电流互感单元数据传输连接的ad采样模块，与配电网电路中设置的温湿度传感单元数据传输连接的通信模块，与所述ad采样模块和所述通信模块的信号输出端数据传输连接的中央处理模
块，以及与所述中央处理模块的控制端电连接的保护输出模块；所述通信模块还与设置的外部网关数据交互连接；所述保护输出模块与配电网电路中设置的断路器控制端电连接。
9.优选的，漏电保护装置还包括电路板，所述电路板具有在使用状态时朝向使用者的操作面和背离使用者的固定面；所述电路板的操作面上设置有用于安装所述中央处理模块的控制区，以及与所述控制区间隔布置且用于安装所述保护输出模块的工作区；所述电路板的固定面上设置有用于安装所述通信模块的通信区，以及用于安装所述ad采样模块的ad采样区；所述通信区布置于对应所述工作区旁侧的位置，所述ad采样区布置于对应所述控制区旁侧的位置。
10.优选的，漏电保护装置还包括与所述中央处理模块的数据存储端数据传输连接的存储器；所述电路板的操作面上位于所述控制区和所述工作区之间的位置设置有用于安装所述存储器的存储区。
11.优选的，漏电保护装置还包括接通于所述配电网电路中且与所述中央处理模块的供电端电连接的电源模块；所述电路板的操作面上位于所述控制区和所述工作区旁侧的位置设置有用于安装所述电源模块的电源区。
12.优选的，漏电保护装置还包括与所述中央处理模块的计时端数据传输连接的时钟模块；所述电路板的固定面上位于所述通信区旁侧的位置设置有用于安装所述时钟模块的时钟区。
13.优选的，漏电保护装置还包括与所述中央处理模块的复位端数据传输连接的复位模块；所述复位模块设置于所述电路板的操作面上位于所述控制区旁侧的位置。
14.优选的，漏电保护装置还包括与所述中央处理模块的显示输出端数据传输连接的显示模块；所述显示模块间隔布置于所述电路板操作面的上方。
15.优选的，所述电流互感单元包括设置于配电箱内部的相电流互感器和漏电流互感器；所述温湿度传感单元包括贴在配电网电路上的导线温度监测传感器，以及设置于配电网电路中的环境温湿度传感器；所述通信模块与所述环境温湿度传感器的信号输出端数据传输连接，并与设置的外部网关进行数据交换；所述ad采样模块分别与所述相电流互感器、所述漏电流互感器和所述导线温度监测传感器的信号输出端数据传输连接。
16.本实用新型中的带温湿度采集漏电保护装置与现有技术相比，具有如下优点：
17.1、本方案中，漏电保护装置的ad采样模块和通信模块分别与信息采集组件的电流互感单元和温湿度传感单元数据传输连接，使得中央处理模块能够实时获取信息采集组件的电流和环境温湿度等信息，进而能够为控制保护输出模块提供数据基础，从而能够辅助区分阻容性漏电信息，并能够提升漏电保护动作的有效性和可靠性以及配电网电路的运行可靠性。其次，通信模块还能够与外部网关进行数据交互，从而能够实现模拟量信息和录波数据的上传。
18.2、本方案中，由于中央处理模块、保护输出模块、ad采样模块和通信模块均为体积较大的模块，所以对上述各个模块进行分区设置，能够更好的保证各个模块的工作效果。其次，中央处理模块和保护输出模块很容易在使用过程中发热，所以将中央处理模块和保护输出模块间隔布置，以能够保证各个模块的散热效果；而ad采样模块和通信模块的零部件较多，占用的布置空间较大，所以将其布置于固定面，这有利于漏电保护装置整体结构的小型化集成；此外，由于ad采样电路上有很多“引脚”需要与中央处理模块连接，所以将ad采样
电路布置于对应中央处理模块旁侧的位置，使得ad采样电路与中央处理模块的连接更方便，有利于漏电保护装置的线路布置。
附图说明
19.为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
20.图1为实施例中漏电保护装置的逻辑框图；
21.图2为实施例中漏电保护装置与配电网电路的连接示意图；
22.图3为实施例中漏电保护装置操作面的结构示意图；
23.图4为实施例中漏电保护装置固定面的结构示意图；
24.图5为实施例中漏电保护装置显示模块的结构示意图。
25.说明书附图中的附图标记包括：操作面1、复位模块11、控制区12、中央处理模块13、存储器14、存储区15、保护输出模块16、工作区17、电源区18、电源模块19、固定面2、ad采样电路21、ad采样区22、时钟模块23、时钟区24、通信模块25、通信区26、显示模块3。
具体实施方式
26.下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
27.实施例：
28.本实施例中公开了一种带温湿度采集漏电保护装置。
29.如图1所示，一种带温湿度采集漏电保护装置，包括与配电箱内部设置的电流互感单元数据传输连接的ad采样模块，与配电网电路中设置的温湿度传感单元数据传输连接的通信模块25，与ad采样模块和通信模块25的信号输出端数据传输连接的中央处理模块13，以及与中央处理模块13的控制端电连接的保护输出模块16；通信模块25还与设置的外部网关数据交互连接；保护输出模块16与配电网电路中设置的断路器控制端电连接。具体的，电流互感单元包括设置于配电箱内部的相电流互感器和漏电流互感器。温湿度传感单元包括贴在配电网电路上的导线温度监测传感器，以及设置于配电网电路中的环境温湿度传感器。
30.本实施例中，adad采样电路21采用高精度高速8通道同步adad采样电路21，其能够为预警和保护动作判据提供可靠数据源；其中相电流互感器、漏电流互感器和导线温度监测传感器的数据以模拟量的形式进入高速ad采样模块，ad采样模块与中央处理器进行数据交互。通信模块25与环境温湿度传感器的信号输出端数据传输连接，并负责和网关进行数据交换，实现组网以及模拟量信息和录波数据上传。保护输出模块16是继电器开出的形式，可控制断路器断开用电回路，用于在负载判据有效后跳闸输出。中央处理模块13为带有dsp和fpu指令的arm高性能处理器，其采用现有技术中的成熟手段进行数据处理：中央处理模块13获取电网电压、负荷电流、漏电流、导线温度和环境温湿度等信息(漏电流每周波采样256点)；然后，采用fft算法可精确计算出漏电流当前相位角，准确识别容性和阻性分量，并综合电网电压、负荷电流、导线温度和环境温湿度信息多参数判据给出漏电预警和保护动作。同时，中央处理模块13实时判断漏电流是否满足保护动作条件，若满足则执行保护跳闸动作，并发出报警信息提示用户；否则判断是否需要发出漏电预警信息，若是则发出漏电预
警信息，否则返回重新执行以上步骤。结合图2所示，ia、ib、ic为相电流，i0为零序电流；ta、tb、tc、tn为导线温度监测传感器，贴在导线上实时监测导线温度。
31.本方案中，漏电保护装置的ad采样模块和通信模块25分别与信息采集组件的电流互感单元和温湿度传感单元数据传输连接，使得中央处理模块13能够实时获取信息采集组件的电流和环境温湿度等信息，进而能够为控制保护输出模块16提供数据基础，从而能够辅助区分阻容性漏电信息，并能够提升漏电保护动作的有效性和可靠性以及配电网电路的运行可靠性。其次，通信模块25还能够与外部网关进行数据交互，从而能够实现模拟量信息和录波数据的上传。
32.具体实施过程中，结合图3和图4所示，漏电保护装置还包括电路板，电路板具有在使用状态时朝向使用者的操作面1和背离使用者的固定面2；电路板的操作面1上设置有用于安装中央处理模块13的控制区12，以及与控制区12间隔布置且用于安装保护输出模块16的工作区17；电路板的固定面2上设置有用于安装通信模块25的通信区26，以及用于安装ad采样模块的adad采样区22；通信区26布置于对应工作区17旁侧的位置，adad采样区22布置于对应控制区12旁侧的位置。
33.本方案中，由于中央处理模块13、保护输出模块16、ad采样模块和通信模块25均为体积较大的模块，所以对上述各个模块进行分区设置，能够更好的保证各个模块的工作效果。其次，中央处理模块13和保护输出模块16很容易在使用过程中发热，所以将中央处理模块13和保护输出模块16间隔布置，以能够保证各个模块的散热效果；而ad采样模块和通信模块25的零部件较多，占用的布置空间较大，所以将其布置于固定面2，这有利于漏电保护装置整体结构的小型化集成；此外，由于adad采样电路21上有很多“引脚”需要与中央处理模块13连接，所以将adad采样电路21布置于对应中央处理模块13旁侧的位置，使得adad采样电路21与中央处理模块13的连接更方便，有利于漏电保护装置的线路布置。
34.具体实施过程中，漏电保护装置还包括与中央处理模块13的数据存储端数据传输连接的存储器14；电路板的操作面1上位于控制区12和工作区17之间的位置设置有用于安装存储器14的存储区15。本实施例中，存储器14负责存储实时采样数据和事件录波数据。
35.本方案中，存储器14的体积相对较小且不易发热，所以将存储器14设置于中央处理模块13和保护输出模块16之间，能够在不影响各个模块散热效果的前提下，保证漏电保护装置整体结构的小型化集成。
36.具体实施过程中，漏电保护装置还包括接通于配电网电路中且与中央处理模块13的供电端电连接的电源模块19；电路板的操作面1上位于控制区12和工作区17旁侧的位置设置有用于安装电源模块19的电源区18。本实施例中，电源模块19用于实现ac
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dc转换，为系统工作提供稳定可靠供电，其他的一些存储、通信灯模块也通过电源模块19供电。
37.本方案中，中央处理模块13、保护输出模块16以及显示模块3均需要电源模块19供电，所以将电源模块19设置于操作面1上，使得电源模块19更好的为各个模块供电，有利于漏电保护装置的线路布置。其次，电源模块19的零部件较多，占用的布置空间较大，所以将其布置于中央处理模块13和保护输出模块16旁侧，这有利于漏电保护装置整体结构的小型化集成。
38.具体实施过程中，漏电保护装置还包括与中央处理模块13的计时端数据传输连接的时钟模块23；电路板的固定面2上位于通信区26旁侧的位置设置有用于安装时钟模块23
的时钟区24。本实施例中，时钟模块23用于提供数据采集上传的时标。时钟模块23需要记录数据采集上传的时标，所以将时钟模块23设置于通信模块25旁侧位置，这有利于漏电保护装置的线路布置。
39.具体实施过程中，漏电保护装置还包括与中央处理模块13的复位端数据传输连接的复位模块11；复位模块11设置于电路板的操作面1上位于控制区12旁侧的位置。本实施例中，复位模块11采用现有技术中成熟使用的看门狗芯片。复位模块11的体积很小，所以无需分区设置；复位模块11需要定期查看中央处理模块13内部的情况，所以将复位模块11设置于中央处理模块13旁侧，使得复位模块11能够更好的与中央处理模块13连接。
40.具体实施过程中，漏电保护装置还包括与中央处理模块13的显示输出端数据传输连接的显示模块3；显示模块3间隔布置于电路板操作面1的上方。结合图5所示，显示模块3间隔布置于电路板操作面1的上方。本实施例中，显示模块3用于实现电能信息和装置状态实时显示及相关参数设置。
41.本方案中，显示模块3具有数据显示和参数设置的功能，所以将显示模块3设置于操作面1一侧，这有利于使用者更方便的操作。其次，由于显示模块3的体积比较大，设置在电路板上需占用大量的空间，所以将显示模块3间隔设置于电路板上方，目的是保证漏电保护装置整体结构的小型化。
42.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。