一种剩余电流保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种剩余电流保护装置。
【背景技术】
[0002]剩余电流保护装置广泛应用于配电系统中以保障人身安全。目前，剩余电流保护产品主要包括AC型，A型和B型。其中，AC型用于交流剩余电流的检测，主要应用于一般的交流电路中。A型用于交流和直流脉动剩余电流的检测，通常应用在电子设备较多的电路中，例如:微型计算机、收银机、电子秤等电器设备。B型用于交流和直流脉动以及直流平滑剩余电流的检测，通常应用在发生故障时出现的是平滑直流或略带余波的平滑直流电路中，例如:变频器、CT-设备、X-射线设备、不间断供电设备。其中B型剩余电流保护装置的通用性最好，它可以保护的剩余电流类型最多。
[0003]目前已有较为成熟的30mA级别的B型剩余电流保护技术，它能够提供低至30mA的剩余电流保护。由于目前的技术难以用同一检测电路实现全部类型(包括:交流和直流脉动以及直流平滑)剩余电流的检测，因此B型剩余电流保护装置通常设置两个电流互感器。西门子公司的RCCB(5SM3)是一种典型的B型剩余电流保护装置，如图1所示，其中设置了两个电流互感器(也可以称为零序电流互感器)，一个电流互感器Wl用于检测平滑直流剩余电流，另一个电流互感器W2用于检测交流和脉动直流剩余电流。当监测到故障事件时，电流互感器向检测单元传递信号，经判别单元后发出触发指令至触发元件，触发元件使用机械机构断开被测电路。由于电流互感器的磁芯尺寸受限，目前的B型剩余电流保护装置只能做到30mA级别。然而，某些应用场景中，例如:潮湿环境或者医用的场景，即便是小于30mA的剩余电流也可能造成一定危害，因此市场期待更加灵敏的B型剩余电流保护，以提供更好的安全保障。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种能够在尺寸受限的前提下提高灵敏度的B型剩余电流保护解决方案。
[0005]本发明的一个方案中，剩余电流保护装置包括第一电流互感器、第二电流互感器、切换单元、第一剩余电流检测模块和第二剩余电流检测模块，所述第二剩余电流检测模块包括第一检测单元和第二检测单元；
[0006]所述切换单元用于在所述剩余电流保护装置的第一状态和第二状态间进行切换，并使得:在第一状态下，使第一剩余电流互感器的线圈和第二剩余电流互感器的线圈串联，并将串联后形成的线圈组的两端与所述第一剩余电流检测模块的两个输入电极连接；在第二状态下，使所述第一电流互感器的线圈两端与所述第一检测单元连接，且所述第二电流互感器的线圈两端与所述第二检测单元连接；
[0007]所述第一剩余电流检测模块用于检测交流和/或脉动直流形式的剩余电流，所述第二剩余电流检测模块的第一检测单元用于检测平滑直流形式的剩余电流，第二检测单元用于检测交流和/或脉动直流形式的剩余电流。
[0008]上述方案能够在不增加剩余电流保护装置体积的前提下，既实现B型剩余电流保护功能，又能提升其保护灵敏度。
[0009]本发明还基于前述方案提供了另一方案，其中，所述切换单元为开关组，所述开关组包括第一开关和第二开关，所述第一开关和第二开关均为双刀双掷开关。
[0010]优选，所述第一电流互感器的线圈的第一电极和第二电极分别与所述第一开关的第一刀和第二刀的固定端连接，所述第一开关的第一刀的第一触点与所述第一剩余电流检测模块的第一输入电极连接，所述第一开关的第二刀的第一触点与所述第二开关的第一刀的第一触点连接，所述第一开关的第一刀的第二触点与所述第一检测单元的第一输入电极连接，所述第一开关的第二刀的第二触点与所述第一检测单元的第二输入电极连接；所述第二电流互感器的线圈的第一电极和第二电极分别与所述第二开关的第一刀和第二刀的固定端连接，所述第二开关的第一刀的第一触点与所述第一开关的第二刀的第一触点连接，所述第二开关的第二刀的第一触点与所述第一剩余电流检测模块的第二输入电极连接，所述第二开关的第一刀的第二触点与所述第二检测单元的第一输入电极连接，所述第二开关的第二刀的第二触点与所述第二检测单元的第二输入电极连接。其中，所述第一状态下，所述第一开关的第一刀和第二刀的活动端与各自的第一触点接触，所述第二开关的第一刀和第二刀的活动端也与各自的第一触点接触；所述第二状态下，所述第一开关的第一刀和第二刀的活动端与各自的第二触点接触，所述第二开关的第一刀和第二刀的活动端也与各自的第二触点接触。该方案以一种简单、实用、可靠的方式实现了所述切换单元。
[0011]在又一个方案中，所述第一剩余电流检测模块包括匹配电容、整流器、能量存储电容、控制开关和触发信号驱动电路，电流互感器的感应信号(即剩余电流信号)依次通过所述匹配电容、整流器、能量存储电容、控制开关和触发信号驱动电路。该方案能够在不增加尺寸的前提下，既实现B型剩余电流保护功能，又能将保护灵敏度提升至1mA级别，即能够检测到低至1mA的剩余电流(交流或脉动直流)，特别适用于潮湿环境或者医用等对剩余电流保护要求较高的场合。它可以容纳于西门子公司已有的RCCB外壳内。
[0012]在再一个方案中，所述第一剩余电流检测模块无辅助供电；所述第二剩余电流检测模块用被测线路进行辅助供电。该方案拓宽了 B型剩余电流保护装置的工作模式，使其不仅能够在有辅助供电的模式下工作，也能够在无辅助供电的模式下工作。
【附图说明】
[0013]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
[0014]图1示出了现有技术中一种典型的B型剩余电流保护装置；
[0015]图2示出了本发明一个实施例的B型剩余电流保护装置模块示意图；
[0016]图3示出了本发明一个优选实施例的B型剩余电流保护装置模块示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0018]图2示出了根据本发明的一个实施例提供的B型剩余电流保护装置，该B型剩余电流保护装置包括第一电流互感器W1、第二电流互感器W2、第一开关K1、第二开关K2、无辅助供电的第一剩余电流检测模块和有辅助供电的第二剩余电流检测模块。第一剩余电流检测模块具有供电接口，可引入被测的Α、B、C三相线电压以实现辅助供电。
[0019]第一剩余电流检测模块用于检测A、B、C三相线路中的交流和/或脉动直流剩余电流，并生成触发信号。它可以直接用成熟的A型或AC型剩余电流保护装置中的剩余电流检测模块实现。
[0020]第二剩余电流检测模块包括第一检测单元、第二检测单元和判别电路，第一检测单元用于检测被测的A、B、C三相线路中的平滑直流剩余电流，它可以采用磁调制的方式实现。第二检测单元用于检测被测的A、B、C三相线路中的交流和脉动直流剩余电流，它包括滤波和放大电路。第一检测单元和第二检测单元的信号输入判别电路，判别电路用于根据所接收的信号判断当前是否存在故障，并生成触发信号。
[0021]第一电流互感器Wl包括铁芯和线圈。第一开关Kl为双刀双掷开关，第一电流互感器Wl的线圈的第一、第二电极分别与第一开关Kl的两个刀的固定端a、b连接，每个刀的活动端各自对应两个触点，其中，第一刀的活动端对应第一触点c和第二触点d，第二刀的活动端对应第一触点e和第二触点f。第一开关Kl的第一刀的第一触点c与第一剩余电流检测模块的第一输入电极连接，第一开关Kl的第二刀的第一触点e与第二开关K2的第一刀的第一触点i连接，第一开关Kl的第一刀的第二触点d与第一检测单元的第一输入电极连接，第一开关Kl的第二刀的第二触点f与第一检测单元的第二输入电极连接。
[0022]第二电流互感器W2也包括铁芯和线圈。第二开关K2为双刀双掷开关，第二电流互感器W2的线圈的第一、第二电极分别与第二开关K2的两个刀的固定端g、h连接，每个刀的活动端各自对应两个触点，其中，第一刀的活动端对应第一触点i和第二触点j，第二刀的活动端对应第一触点k和第二触点I。第二开关K2的第一刀的第一触点i与第一开关Kl的第二刀的第一触点e连接，第二开关的第二刀的第一触点k与第一剩余电流检测模块的第二输入电极连接，第二开关K2的第一刀的第二触点j与第二检测单元的第一输入电极连接，第二开关K2的第二刀的第二触点与第二检测单元的第二输入电极连接。
[0023]第一剩余电流检测模块和第二剩余电流检测模块均与触发元件连接，触发元件用于在接收到第一剩余电流检测模块和第二剩余电流检测模块中任意一个的触发信号时，将被测线路断路。
[0024]上述实施例的B型剩余电流保护装置具有两种工作模式:无辅助供电模式和有辅助供电模式。
[0025]在无辅助供电模式(仅使用电流互感器感应剩余电流而生成的能量供电)下，第一开关的双刀均与第一触点连接，第二开关的双刀也均与第一触点连接，从而使第