专利名称：一种用于漏电保护器的电网状态检测方法
技术领域：
本发明涉及一种检测技术，具体涉及一种用于漏电保护器的电网状态 检测方法。
技术背景带有合闸功能的两相总级漏电保护器需要对较大范围内的电网进行漏 电监护，保证较大范围内的电网运行的安全性和可靠性。目前有相当一部 分的总级漏电保护器除了拥有漏电检测功能外，还拥有重合闸功能。重合 闸功能的实现需要对电网的状态进行检测(即对开关的状态进行检测)， 总级漏电保护器根据检测结果作出初步的是否合闸的判断，结合其他因 素，作出动作。而电网上的干扰比较大，很容易检测出错误的状态而导致总级漏电保护器误动作。而且电网传输的是50Hz的交流电，总级漏电保护器处理起来也比较困难。发明内容本发明的目的就是针对现有技术的不足，提出一种用于漏电保护器的 电网状态检测方法，可以实现漏电保护器在电网上存在干扰情况下能够准 确地检测到电网状态，使漏电保护器作出正确动作，并且可以将电网的交 流信号转换为直流信号，使漏电保护器处理更加容易。本发明包括以下步骤1、 将输入到漏电保护器中电网的电信号进行整形，如果输入的电信号为50Hz的正弦波信号，将电信号经过整形后变为方波信号，方波信号 包括间隔的高电平和低电平；如果输入的电信号为低电平，则电网是断开 状态，将电信号经过整形后直接输出低电平。将正弦波信号转换为方波信号的整形方法是通过两个串联的反向器实 现的。2、 对步骤1整形过的方波信号的每个周期的高电平进行计时，如果
整形后的方波信号中一个周期的高电平计时时间大于设定值t (0.5毫秒《t《2毫秒)时，则将方波信号中该高电平时间减少时间t，作为新的方波 信号的高电平输出；如果整形后的方波信号一个周期的高电平计时时间小 于设定值t，则该段时间作为新的方波信号的低电平输出。3、 如果步骤2输出的新的方波信号中每个下降沿后的20毫秒内出现 另一个上升沿(即每个新的方波信号低电平时间小于20毫秒)，则歩骤 2的输出为连续的方波信号，此时电网状态是导通的；如果步骤2输出的新的方波信号中的某个下降沿后的20毫秒后没有 出现另一个上升沿，则此时电网状态是断开的。所述的上升沿为由低电平转换为高电平的时刻；所述的下降沿为高电 平转换为低电平的时刻。4、 在电网导通状态下，从新的方波信号由低电平到高电平的第一个 上升沿时刻起，输出持续的高电平信号，直到新的方波信号中某个下降沿 后的20毫秒后没有出现另一个上升沿的时刻开始输出低电平。本发明中步骤1是通过波形整形模块来实现的，波形整形模块结构非 常简单，仅由两个反向器串联构成，但是能够很好地实现波形整形的功 能，如果电网状态是导通的，则输入的电网状态信号为50Hz的正弦波信 号，经过整形后变为方波信号；如果电网状态是断开的，则输入的电网状 态信号为低电平，经过整形后仍为低电平。歩骤2是通过干扰滤除模块实现的，由于电网上连接了众多的负载， 每个负载都会对电网产生影响，特别是大功率电机的启动等，会在电网上 形成尖峰脉冲，这些尖峰脉冲有个特点为持续时间很短， 一般在几十至几 百个微秒之间，因此，为了滤除尖峰脉冲的千扰，保证能够正确地提取电 网状态信号，使用了干扰滤除模块。干扰滤除模块的功能为将经过步骤1 整形后的信号的高电平时间减少设定值t，这样就把高电平宽度小于设定 值t的干扰信号滤除，保证提取的电路状态是正确的。步骤3和步骤4是通过判断连续性模块和交直流转化模块实现的，这 两个模块在电路上是结合在一起的。判断连续性模块对步骤2输出的新的 方波信号进行判断，当步骤2输出的新的方波信号中每个下降沿后的20 毫秒内出现另一个上升沿时，则步骤2的输出为连续的方波信号，表明在滤除了干扰的情况下，电网的状态是导通的；如果步骤2输出的新的方波 信号中的某个下降沿后的20毫秒后没有出现另一个上升沿，则表明此时 电网的状态是断开的。然后通过交直流转化模块使得在电网导通状态下， 从新的方波信号由低电平到高电平的第一个上升沿时刻起，输出持续的高 电平信号，直到新的方波信号中某个下降沿后的20毫秒后没有出现另一 个上升沿的时刻开始输出低电平。完成了判断电网状态并将其转化为直流 信号的功能。本发明方法通过波形整形、干扰滤除、判断连续性和交直流转换实现 对电网状态的检测功能，在过滤了电网上的干扰后，把电网上50Hz的交 流电状态信号进行转换，实现了在电网导通时提取到高电平信号，电网断 开时提取到低电平信号的功能，提供给漏电保护器作为合闸判断的根据。本发明能够排除电网上的干扰，正确地提取电网的状态，并把电网上 50Hz的交流电网状态信号转化为直流电网状态信号，以方便漏电保护器 根据提取出的电网状态做出是否要进行合闸动作的判断。
图l.为本发明的总体框图；图2.本发明一实施例的电路原理图；图3.本发明一个检测电网状态实施例的传输路径节点波形图。
具体实施方式
本发明方法的总体框图如图1所示。本发明方法的步骤包括波形整 形、干扰滤除、判断连续性和交直流转换，将输入的电网交流电信号转换 为电网直流状态信号。图2是本发明的一实施例的电路原理图，本发明方法通过此电路得以 实现，图中1为波形整形模块，2为干扰滤除模块，3为判断连续性和交 直流转换模块。在本电路的三个模块中， 一共使用到了3种D触发器，各 触发器的功能如下D触发器a的功能是拥有D、 CLK、 R三个输入端和Q和Qbar输 出端口，当CLK端口输入下降沿信号时，将此时刻D端口的电平信号传5
输至Q端口，其余时间Q端口电平保持不变；无论何时一旦R端口有低 电平信号，Q端口输出为低电平，Qbar端口电平是Q端口电平通过一个 反向器得到的。
D触发器b的功能是拥有D、 CLK、 R三个输入端和Q和Qbar输 出端口，当CLK端口输入上升沿信号时，将此时刻D端口的电平信号传 输至Q端口，其余时间Q端口电平保持不变；无论何时一旦R端口有低 电平信号，Q端口输出为低电平，Qbar端口电平是Q端口电平通过一个 反向器得到的。
D触发器c的功能是拥有D、 CLK、 R三个输入端和Q和Qbar输 出端口，当CLK端口输入上升沿信号时，将此时刻D端口的电平信号传 输至Q端口，其余时间Q端口数值保持不变；无论何时一旦R端口有高 电平信号，Q端口输出为低电平，Qbar端口电平是Q端口电平通过一个 反向器得到的。
输入的电网交流电信号首先在波形整形模块中进行处理，波形整形模 块的电路只有两个反向器，虽然结构简单，但是能够很好地实现将正弦波 转换成方波的功能。
在本实施例中，干扰滤除模块的高电平计时时间设定值t确定为l毫 秒，因此使用了4个D触发器a构成了 l毫秒延时电路。波形整形模块的 输出被送入4个D触发器a和D触发器b的R端，如果经过波形整形模 块整形过的信号出现高电平，则4个D触发器a开始进行计时，当计时时 时间到达1毫秒时，D触发器b的CLK端输入信号从低电平变为高电 平，即出现上升沿信号，而D触发器b的D端接在高电平上，因此Q端 输出高电平信号，此时送入与门2的两个信号都是高电平信号，则干扰滤 除模块的输出为高电平信号；如果经过波形整形模块整形过的信号出现低 电平信号，D触发器a和D触发器b都处于清零状态，干扰滤除模块的输 出为低电平信号。这样就实现了滤除高电平时间在l毫秒下的尖峰脉冲干 扰的功能。
判断连续性模块和交直流转换模块是利用一个电路模块实现的。 一旦 干扰滤除模块输出的新的方波信号存在上升沿，提取出的直流电网状态信
号就变成高电平。只有在干扰滤除模块输出信号为低电平，且提取出的直 流电网状态信号为高电平时(即从干扰滤除模块输出的新的方波信号中的
一个下降沿时刻开始)，由5个D触发器a构成的延时20毫秒电路才会 工作，如果在20毫秒内干扰滤除模块输出信号出现高电平信号(即从干 扰滤除模块输出的新的方波信号中的一个下降沿时刻后的20毫秒内出现 另一个上升沿)，使得5个D触发器a被清零，那么提取出的直流电网状 态信号继续保持高电平，电网的状态是导通；如果从干扰滤除模块输出的 新的方波信号中的一个下降沿时刻开始，在20毫秒内干扰滤除模块输出 信号一直为低电平信号，那么就会使与门3输出高电平信号，导致D触发 器c清零，提取出的直流电网状态信号变成低电平，此时电网的状态为断 开。
图3是本发明一个检测电网状态实施例的传输路径节点波形图。波形 a是波形整形模块处理后的信号，当检测到电网导通时的波形为方波，当 检测到电网断开时为低电平，则波形a表示初始时电网导通，然后断开， 然后又导通。波形b是经过了干扰滤除模块处理后的波形，可以看到，每 个方波脉冲的高电平时间都减少了 l毫秒，这样就滤除了电网上的许多尖 峰脉冲干扰，保证了电路状态提取的正确性。波形c是经过判断连续性模 块和交直流转换模块的直流电网状态输出信号，可以看出，在波形b方波 的一个下降沿的20毫秒内有另一个上升沿出现的话，直流电网状态输出 信号会保持高电平，而如果波形b方波的一个下降沿的20毫秒内没有另 一个上升沿出现，那么直流电网状态输出信号就会变为低电平，这样就实 现了对电网状态的检测和提取的功能。
权利要求
1、一种用于漏电保护器的电网状态检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)将输入到漏电保护器中电网的电信号进行整形，如果输入的电信号为50Hz的正弦波信号，将电信号经过整形后变为方波信号，方波信号包括间隔的高电平和低电平；如果输入的电信号为低电平，则电网是断开状态，将电信号经过整形后直接输出低电平；(2)对步骤(1)整形过的方波信号的每个周期的高电平进行计时，如果整形后的方波信号中一个周期的高电平计时时间大于设定值t时，则将方波信号中该高电平时间减少时间t，作为新的方波信号的高电平输出；如果整形后的方波信号一个周期的高电平计时时间小于设定值t，则该段时间作为新的方波信号的低电平输出；其中，0.5毫秒≤t≤2毫秒；(3)如果步骤(2)输出的新的方波信号中每个下降沿后的20毫秒内出现另一个上升沿，则步骤(2)的输出为连续的方波信号，判断此时电网状态是导通的；如果步骤(2)输出的新的方波信号中的一个下降沿后的20毫秒后没有出现另一个上升沿，则判断此时电网状态是断开的；(4)在电网导通状态下，从新的方波信号由低电平到高电平的第一个上升沿时刻起，输出持续的高电平信号，直到新的方波信号中一个下降沿后的20毫秒后没有出现另一个上升沿的时刻开始输出低电平。
全文摘要
本发明涉及一种用于漏电保护器的电网状态检测方法。现有技术中，漏电保护器容易由于电网干扰而检测出错误的状态导致误动作。本发明步骤包括将输入到漏电保护器中电网的电信号进行整形；将整形后方波信号进行干扰滤除后作为新的方波信号输出；如果新的方波信号中每个下降沿后的20毫秒内出现另一个上升沿，则判断电网状态是导通的，否则是断开的；从新的方波信号由低电平到高电平的第一个上升沿时刻起，输出持续的高电平信号，其他时刻输出低电平。本发明能够排除电网上的干扰，正确地提取电网的状态，并把电网上50Hz的交流电网状态信号转化为直流电网状态信号，方便漏电保护器进行处理。
文档编号H02H3/06GK101132127SQ20071007050
公开日2008年2月27日 申请日期2007年8月16日 优先权日2007年8月16日
发明者文 付, 郭行干, 雁 韩 申请人:浙江大学