一种智能家用漏电保护器及保护方法与流程

本发明涉及家用漏电保护技术领域，尤其是指一种智能家用漏电保护器及保护方法。

背景技术：

目前，农村低压配网用户设备漏电，造成配电台区智能总保跳闸的故障抢修频繁，约占供电所故障抢修量的95%，而且都是故障盲点抢修，需要抢修人员对配电台区低压用户逐个排除法查到故障点，抢修人员既存在安全风险，又耗时费力，延长故障排除时间和恢复送电时间，降低了供电可靠率，增加了用户投诉的几率。中国专利公开号cn204706260u，公开日2015年10月14日，名称为《串户排查模拟装置》的实用新型专利中公开了一种串户排查模拟装置，包括电源装置，电源装置包括依次连接的隔离变压器、电源滤波器（即三相电源滤波器）和漏电检测保护器，隔离变压器与市电连接，还包括故障模拟器，故障模拟器与漏电检测保护器连接，故障模拟器包括电能计量表模拟装置、低压用户模拟装置和自动故障设置装置，漏电检测保护器与电能计量表模拟装置连接，电能计量表模拟装置与低压用户模拟装置连接，自动故障设置装置分别与漏电检测保护器、电能计量表模拟装置和户负载模拟装置连接，所述自动故障设置装置包括若干继电器、电阻、电容和阻容吸收器，继电器分别与电能计量表模拟装置与低压用户模拟装置连接。不足之处在于，该专利中如果发生漏电时抢修人员仍然不能及时知道漏电地点，使用上仍有不足。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中农村低压配网用户设备漏电时，抢修人员不能及时找到故障地点，造成抢修时间增加的缺陷，提供一种智能家用漏电保护器及保护方法。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

一种智能家用漏电保护器，由电源电路供电，包括采集终端和剩余电流传感器，采集终端包括电流转电压电路、增益电路、整流电路、单片机和通信模块，剩余电流传感器与电流转电压电路相连接，电流转电压电路与增益电路相连接，增益电路与整流电路相连接，单片机的gpio口与增益电路相连接，单片机的adc口与整流电路相连接，单片机的的uart口与通信模块相连接。将交流电流经过滤波整流之后直接连接到单片机adc端口，使用片上单片机采样，由于实时性要求较高，采用简单的最大值法计算有效值方案，为减少误差采用多个周期求取平均值的方式计算最大值，为提高速度，将信号整流，使每个周期有两个峰值。设计每个周期采样128次，采样频率要求为6.4k。

作为一种优选方案，剩余电流传感器包括磁环，三相电源线和零线穿过磁环，磁环上还缠绕设有检测线圈，检测线圈与电流转电压电路相连接。

作为一种优选方案，检测线圈采集的电流的范围是0-300ma，采集的电流的频率是10hz。

作为一种优选方案，单片机为信号为mc9s08dz60的单片机。单片机采用飞思卡尔的汽车级芯片mc9s08dz60，该芯片最大工作频率为48mhz，adc最大采样率为400khz，ram为4kb，足够使用。

作为一种优选方案，通信模块是gprs通信模块，gprs通信模块设有用于识别的sim卡，gprs通信模块通过天线与通信基站相连接。电流采样值采用2个字节存储，分辨率约为5ua左右，满足要求。每秒数据量为2*10=20b，速度要求不高，使用gprs传输即可；每个月数据量为2*10*3600*24*30=49.4mb。gprs模块采用移远公司的m35模块，封装面积仅20*24mm，体积小，便于小型化；功耗小，减小运行耗电。sim卡选择移动的80m物联网卡，流量合适，并且移动网络在广大农村地区覆盖较好。

一种智能家用漏电保护器的保护方法，剩余电流传感器检测剩余电流，当剩余电流出现时，剩余电流传感器产生感应电流，感应电流经过电流转电压电路转变为电压值并初步放大，然后被放大的电压值通过增益电路进行二次放大，二次放大后的电压通过整流电路整流后变成直流电压信号，单片机接收到直流电压信号后通过通信模块发送至信号接收端。

作为一种优选方案，剩余电流传感器检测剩余电流的方法具体为三相电源线和零线穿过磁环，当发生漏电现象时，电流不会经过零线返回，磁环黑的电流矢量和不为零，检测线圈产生感应电流。

本发明的有益效果是，智能家用漏电保护器及保护方法能快速检测到用户设备漏电情况，并通过通信模块告知远程抢修人员，使抢修人员能够快速知晓用户设备漏电的信息。降低故障排除时间和恢复送电时间，提高了供电可靠率。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理框图；

图2是剩余电流传感器的结构图。

其中：1、剩余电流传感器，2、电流转电压电路，3、增益电路，4、整流电路，5、单片机，6、gprs通信模块，7、sim卡，8、磁环，9、检测线圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例：一种智能家用漏电保护器，如图1所示，由电源电路供电，包括采集终端和剩余电流传感器1，采集终端包括电流转电压电路2、增益电路3、整流电路4、单片机5和通信模块，剩余电流传感器与电流转电压电路相连接，电流转电压电路与增益电路相连接，增益电路与整流电路相连接，单片机的gpio口与增益电路相连接，单片机的adc口与整流电路相连接，单片机的的uart口与通信模块相连接。

将交流电流经过滤波整流之后直接连接到单片机adc端口，使用片上单片机采样，由于实时性要求较高，采用简单的最大值法计算有效值方案，为减少误差采用多个周期求取平均值的方式计算最大值，为提高速度，将信号整流，使每个周期有两个峰值。设计每个周期采样128次，采样频率要求为6.4k。

单片机为信号为mc9s08dz60的单片机。通信模块是gprs通信模块6，gprs通信模块设有用于识别的sim卡7，gprs通信模块通过天线与通信基站相连接。单片机采用飞思卡尔的汽车级芯片mc9s08dz60，该芯片最大工作频率为48mhz，adc最大采样率为400khz，ram为4kb，足够使用。电流采样值采用2个字节存储，分辨率约为5ua左右，满足要求。每秒数据量为2*10=20b，速度要求不高，使用gprs传输即可；每个月数据量为2*10*3600*24*30=49.4mb。gprs模块采用移远公司的m35模块，封装面积仅20*24mm，体积小，便于小型化；功耗小，减小运行耗电。sim卡选择移动的80m物联网卡，流量合适，并且移动网络在广大农村地区覆盖较好。

剩余电流传感器如图2所示，包括磁环8，三相电源线和零线穿过磁环，磁环上还缠绕设有检测线圈9，检测线圈与电流转电压电路相连接。检测线圈采集的电流的范围是0-300ma，采集的电流的频率是10hz。

一种智能家用漏电保护器的保护方法，剩余电流传感器检测剩余电流，当剩余电流出现时，剩余电流传感器产生感应电流，感应电流经过电流转电压电路转变为电压值并初步放大，然后被放大的电压值通过增益电路进行二次放大，二次放大后的电压通过整流电路整流后变成直流电压信号，单片机接收到直流电压信号后通过通信模块发送至信号接收端。

剩余电流传感器检测剩余电流的方法具体为三相电源线和零线穿过磁环，当发生漏电现象时，电流不会经过零线返回，磁环黑的电流矢量和不为零，检测线圈产生感应电流。