一种安全用电系统及其保护方法技术方案

本发明专利技术涉及一种安全用电系统及其保护方法，该安全用电系统的1:1隔离变压器的初级线圈的两端分别连接市电的火线L和零线N，1:1隔离变压器的次级线圈的两端通过交流接触器分别和用电线路的火线L和零线N连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还通过24V变压器和电源模块连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还和单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均连接，电源模块、单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均和中央处理器连接，中央处理器的输出端和交流接触器连接。本发明专利技术的安全用电系统能有效识别电网中任意一根线路的漏电问题、任意一相线路之间的供电不平衡、欠电压、过电压、过电流等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种安全用电系统及其保护方法
本专利技术涉及电网电路保护
，特别是涉及一种安全用电系统及其保护方法。
技术介绍
电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力网，简称电网。它包含变电、输电、配电三个单元。目前电网的安全用电装置主要包括空气开关、漏电保护器等器件，仅能对线路短路、存在明显的漏电问题起保护作用，而且这些器件起保护作用切断供电线路时都有一个时间差，这个短暂的时间仍能对人体造成伤害。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前电网的安全用电装置仅能对线路短路、存在明显的漏电问题起保护作用问题，提供一种安全用电系统及其保护方法。一种安全用电系统，包括：安全用电分析装置、1:1隔离变压器、交流接触器、24V变压器；安全用电分析装置包含中央处理器、电源模块、单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块；1:1隔离变压器的初级线圈的两端分别连接市电的火线L和零线N，1:1隔离变压器的次级线圈的两端通过交流接触器分别和用电线路的火线L和零线N连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还通过24V变压器和电源模块连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还和单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均连接，电源模块、单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均和中央处理器连接，单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均和地线PE连接，中央处理器的输出端和交流接触器连接。优选地，安全用电系统还包括：温度检测与散热模块；温度检测与散热模块与中央处理器连接。优选地，单相电压电流平衡分析模块和中央处理器之间通过总线连接，总线为232总线、422总线或485总线中的任意一种。优选地，还包括：报警内容显示屏幕，报警内容显示屏幕和中央处理器连接。优选地，还包括：WIFI通讯模块，中央处理器通过WIFI通讯模块和移动终端或者职能设备通讯。优选地，漏电检测模块包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C3、电容C5、电容C6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、三极管Q1、三极管Q2、变压器T1、变压器T2、运算放大器U1和运算放大器U2；1:1隔离变压器的次级线圈的火线端L1通过电阻R1和电阻R2的一端、二极管D1的一端、电容C1的一端、电容C2的正极均连接，电阻R2的另一端和变压器T1的初级线圈的一端连接，二极管D1的另一端、电容C1的另一端、电容C2的负极均和变压器T1的初级线圈的另一端连接，变压器T1的初级线圈的两端分别和二极管D4的正极、电阻R6的一端连接，二极管D4的负极通过电阻R5和二极管D5的一端、电阻R7的一端、运算放大器U1的同向输入端均连接，电阻R6的另一端和二极管D5的另一端、电阻R8的一端、运算放大器U1的反向输入端均连接，电阻R8的另一端和电阻R7的另一端均连接至地GND，运算放大器U1的电源端和电源+5V连接，运算放大器U1的输出端和中央处理器连接，电容C1的另一端还和三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极通过电阻R4和二极管D2的负极连接，二极管D2的正极和地线PE连接，三极管Q1的发射极和二极管D3的正极、电容C3的一端、电阻R3的一端均连接，电阻R3的另一端、电容C3的另一端均和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端通过二极管D2和地线PE连接，二极管D3的负极和1:1隔离变压器的次级线圈的零线端N1连接；1:1隔离变压器的次级线圈的零线端L1通过电阻R10和电阻R11的一端、二极管D7的一端、电容C5的一端、电容C6的正极均连接，电阻R11的另一端和变压器T2的初级线圈的一端连接，二极管D7的另一端、电容C5的另一端、电容C6的负极均和变压器T2的初级线圈的另一端连接，变压器T2的初级线圈的两端分别和二极管D8的正极、电阻R12的一端连接，二极管D8的负极通过电阻R15和二极管D9的一端、电阻R14的一端、运算放大器U2的同向输入端均连接，电阻R12的另一端和二极管D9的另一端、电阻R13的一端、运算放大器U2的反向输入端均连接，电阻R13的另一端和电阻R14的另一端均连接至地GND，运算放大器U2的电源端和电源+5V连接，运算放大器U2的输出端和中央处理器连接，电容C5的另一端还和三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极通过电阻R4和二极管D2的负极连接，三极管Q1的发射极和二极管D6的正极、电容C4的一端、电阻R9的一端均连接，电阻R9的另一端、电容C4的另一端均和电阻R4的一端连接，二极管D6的负极和1:1隔离变压器的次级线圈的零线端N1连接。一种基于上述安全用电系统的保护方法，包括：安全用电分析装置的单相电压电流平衡分析模块采集市电的火线L和零线N的之间的电压和电流，同时单独识别火线的电流,根据火线的电流以及火线L和零线N的之间的电流计算出零线的电流；根据零线的电流和火线的电流计算出供电线路中零线和火线的平衡系数；中央处理器判断零线和火线之间的电压、电流和平衡系数是否超过对应的预设报警阈值；若超过，则中央处理器输出控制指令控制交流接触器切断供电线路保证用户的生命财产安全，并在显示面板上显示当前的报警内容。优选地，安全用电系统的保护方法还包括：漏电检测模块检测零线N和火线L是否漏电；若检测出火线L漏电，则交流接触器关闭，断开市电和给用户的供电线路，并显示报警信息；若检测出零线N漏电，则交流接触器关闭，断开市电和给用户的供电线路，并且显示报警信息或者只显示报警信息。优选地，检测出火线L漏电，则交流接触器关闭，断开市电和给用户的供电线路，并显示报警信息的步骤包括：当市电的火线L发生出现漏电问题时，火线L的电流通过漏电处流向地线PE，地线PE的电流驱动三极管Q1导通，1:1隔离变压器的次级线圈的L1端、N1端与变压器T1之间构成回路，隔离变压T1的次级线圈产出感应电压，运算放大器U1将所述感应电压放大后输出信号I_L1至中央处理器，中央处理器根据运算放大器U1的电路参数和信号I_L1计算出漏电电流，并与预设安全电流阈值进行比较，如果超过预设安全电流阈值则输出断路保护控制信号至交流接触器，交流接触器关闭，断开市电和给用户的供电线路，同时在报警内容显示屏幕上显示“火线漏电”报警。优选地，检测出零线N漏电，则交流接触器关闭，断开市电和给用户的供电线路，并且显示报警信息或者只显示报警信息的步骤包括：当市电的零线N发生漏电问题时，零线N的电流通过漏电处流向地线PE，地线PE的电流驱动三极管Q2导通，1:1隔离变压器的次级线圈的L1端、N1端与变压器T2之间构成回路，变压器T2的次级线圈产出感应电压，运算放大器U2将所述感应电压放大后输出信号I_N1至中央处理器，中央处理器根据信号I_N1和运算放大器的电路参数计算出漏电电流后与预设安全电流阈值进行比较，如果超过预设安全电流阈值则输出断路保护控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全用电系统，其特征在于，包括：安全用电分析装置、1:1隔离变压器、交流接触器、24V变压器；安全用电分析装置包含中央处理器、电源模块、单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块；/n1:1隔离变压器的初级线圈的两端分别连接市电的火线L和零线N，1:1隔离变压器的次级线圈的两端通过交流接触器分别和用电线路的火线L和零线N连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还通过24V变压器和电源模块连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还和单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均连接，电源模块、单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均和中央处理器连接，单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均和地线PE连接，中央处理器的输出端和交流接触器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种安全用电系统，其特征在于，包括：安全用电分析装置、1:1隔离变压器、交流接触器、24V变压器；安全用电分析装置包含中央处理器、电源模块、单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块；
1:1隔离变压器的初级线圈的两端分别连接市电的火线L和零线N，1:1隔离变压器的次级线圈的两端通过交流接触器分别和用电线路的火线L和零线N连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还通过24V变压器和电源模块连接，1:1隔离变压器的次级线圈的两端还和单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均连接，电源模块、单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均和中央处理器连接，单相电压电流平衡分析模块、漏电检测模块均和地线PE连接，中央处理器的输出端和交流接触器连接。


2.根据权利要求1所述的安全用电系统，其特征在于，还包括：温度检测与散热模块；温度检测与散热模块与中央处理器连接。


3.根据权利要求1所述的安全用电系统，其特征在于，单相电压电流平衡分析模块和中央处理器之间通过总线连接，总线为232总线、422总线或485总线中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的安全用电系统，其特征在于，还包括：报警内容显示屏幕，报警内容显示屏幕和中央处理器连接。


5.根据权利要求1所述的安全用电系统，其特征在于，还包括：WIFI通讯模块，中央处理器通过WIFI通讯模块和移动终端或者职能设备通讯。


6.根据权利要求1所述的安全用电系统，其特征在于，漏电检测模块包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C1、电容C2、电容C3、电容C5、电容C6、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、三极管Q1、三极管Q2、变压器T1、变压器T2、运算放大器U1和运算放大器U2；
1:1隔离变压器的次级线圈的火线端L1通过电阻R1和电阻R2的一端、二极管D1的一端、电容C1的一端、电容C2的正极均连接，电阻R2的另一端和变压器T1的初级线圈的一端连接，二极管D1的另一端、电容C1的另一端、电容C2的负极均和变压器T1的初级线圈的另一端连接，变压器T1的初级线圈的两端分别和二极管D4的正极、电阻R6的一端连接，二极管D4的负极通过电阻R5和二极管D5的一端、电阻R7的一端、运算放大器U1的同向输入端均连接，电阻R6的另一端和二极管D5的另一端、电阻R8的一端、运算放大器U1的反向输入端均连接，电阻R8的另一端和电阻R7的另一端均连接至地GND，运算放大器U1的电源端和电源+5V连接，运算放大器U1的输出端和中央处理器连接，电容C1的另一端还和三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极通过电阻R4和二极管D2的负极连接，二极管D2的正极和地线PE连接，三极管Q1的发射极和二极管D3的正极、电容C3的一端、电阻R3的一端均连接，电阻R3的另一端、电容C3的另一端均和电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端通过二极管D2和地线PE连接，二极管D3的负极和1:1隔离变压器的次级线圈的零线端N1连接；
1:1隔离变压器的次级线圈的零线端L1通过电阻R10和电阻R11的一端、二极管D7的一端、电容C5的一端、电容C6的正极均连接，电阻R11的另一端和变压器T2的初级线圈的一端连接，二极管D7的另一端、电容C5的另一端、电容C6的负极均和变压器T2的初级线圈的另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：广东骉马机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44