Rcd检测装置和检测方法

专利名称：Rcd检测装置和检测方法
技术领域：
本发明涉及保护器检测技术，特别是涉及一种RCD检测装置和检测方法。
背景技术：
在低压电网中，当操作人员接触电气装置的带电部分时会产生漏电流，该漏电流 容易造成人身电击伤亡事故；或者当低压电网中电气装置绝缘不良时，火线与零线之间也 存在漏电流，该漏电流容易引起线路短路，进而引起火灾。发生上述两种情况时，需要切断 供电电源以确保安全。在低压电网中，安装保护器是防止人身电击伤亡、电气火灾及电器设备损坏的有 效防护措施。剩余电流保护器(Residual Current Device,RCD)是一种检测漏电流的保护 器，该保护器安装在断路器上，当RCD检测出低压电网中存在漏电流，RCD产生信号至执行 器，使RCD所在的断路器切断电气装置与低压电网的连接。图1为现有的RCD结构示意图，现有的RCD包括电源11、测试电路12、差动电流 互感器(Differential Current Transformer，DCT) 13、信号处理单元14、微程序控制器 (Microprogrammed Control Unit，MCU) 15、脱扣电路16及脱扣装置17。其中，测试电路12 包括电阻R1、电阻R2及开关K1，开关Kl与RCD外部的测试按钮连接；DCT13包括一绕有线 圈的软磁环；脱扣电路16包括可控开关K2及电容C ；脱扣装置17采用现有的磁通变换器 (maglatch)，该磁通变换器包括与脱扣电路16连接的脱扣线圈Ntcl71及安装于低压电网 火线及零线上的断路器172，磁通变换器通过脱扣线圈Ntcl71的磁通的改变通过推杆控制 断路器172的打开和闭合。低压电网的火线包括A相火线、B相火线及C相火线，低压电网的零线用N表示；A 相火线、B相火线、C相火线及零线N连接RCD的输入端，RCD的输出端连接负载的两端。RCD中的电源11将低压电网的电压转换为符合电路元件电气特性的电压，输出至 信号处理单元14、MCU15及脱扣电路16。当RCD中的DCT13检测出低压电网中存在漏电流时，通过信号处理单元14将检测 获得的漏电流输出至控制器15 ；控制器15根据获得的漏电流通过脱扣电路16使脱扣装置 17的断路器172打开，RCD与低压电网切断连接。若RCD内部电路元件发生故障，RCD可能在低压电网中存在漏电流的情况下无法 切断与电网的连接，或者可能在低压电网中不存在漏电流的情况下误切断电网连接。上述 情况都可能会造成人身或电气装置损害。目前，通常在切断RCD与低压电网连接的情况下，对RCD的内部电路元件进行人工 检测。RCD外部具有一测试按钮，当需要RCD内部电路元件进行人工检测时，操作人员按下 RCD外部测试按钮，切断RCD与低压电网的连接，操作人员对RCD内部电路元件进行逐一检 测。RCD外部的测试按钮连接测试电路12的开关K1，当RCD外部测试按钮被按下时， RCD内部测试电路12的开关Kl闭合，有电流从低压电网的火线经测试电路12中的电阻Rl及电阻R2流入低压电网的零线N，流经DCT13软磁环的电流矢量和不为零，DCT13输出检测 获得的电流至信号处理单元14，控制器15根据从信号处理单元14获得的漏电流，控制脱扣 电路16输出冲击电流至脱扣装置17，脱扣装置17根据获得的电流控制断路器172打开， RCD与低压电网切断连接。为了实现RCD对漏电流的准确检测，现有的RCD检测方法需要富有经验的操作人 员在切断RCD与低压电网连接的情况下对RCD内部电路元件进行人工检测；且每次对RCD 内部电路元件检测间隔的时间较长，不能及时有效地检测出RCD内部电路元件的故障。

发明内容
本发明的一个目的在于提出一种RCD检测装置，能够在不切断断路器与低压电网 连接的情况下，对RCD执行检测。本发明的另一目的在于提供一种与上述RCD检测装置相应的方法，能够在不切断 断路器与低压电网连接的情况下，对RCD执行检测。为了实现上述目的，本发明提出一种RCD检测装置包括电源、差动电流互感器、信 号处理单元及脱扣装置，该装置还包括控制器、检测电路、脱扣电路及检测结果提示单元；所述检测电路根据控制器输出的第一控制信号产生仿真漏电流，将仿真漏电流输 出至所述控制器；所述差动电流互感器将检测获得的漏电流输出至信号处理单元，信号处 理单元对漏电流进行处理后输出至控制器；所述脱扣电路根据控制器输出的第二控制信号 产生仿真电压，将仿真电压输出至所述控制器及所述脱扣装置；所述控制器根据仿真漏电流及检测的漏电流的比较结果确定差动电流互感器和/ 或信号处理单元存在故障，根据仿真电压的衰减率与预设的衰减率的比较结果确定脱扣电 路和/或脱扣装置存在故障；将表示检测结果的提示信号输出至检测结果提示单元；检测 结果提示单元根据获得的提示信号输出检测结果。其中，所述控制器包括采样单元、比较单元及触发单元；所述采样单元将检测电路产生的仿真漏电流转换为数字量，将信号处理单元输出 的漏电流转换为数字量，将脱扣电路产生的仿真电压转换为数字量，将表示仿真漏电流的 数字量、表示漏电流的数字量、表示仿真电压的数字量输出至比较单元；所述比较单元比较表示仿真漏电流的数字量和表示漏电流的数字量，确定表示仿 真漏电流的数字量与表示漏电流的数字量在误差范围内，输出表示差动电流互感器和信号 处理单元无故障的信号至触发单元；确定表示仿真漏电流的数字量与表示漏电流的数字量 不在误差范围内，输出表示差动电流互感器和信号处理单元存在故障的信号至触发单元； 所述比较单元根据表示仿真电压的数字量计算仿真电压的衰减率，比较获得的仿真电压的 衰减率及存储的预设的衰减率；确定仿真电压的衰减率与预设的衰减率在误差范围内，输 出表示脱扣电流和脱扣装置无故障的信号至触发单元；确定仿真电压的衰减率与预设的衰 减率不在误差范围内，输出表示脱扣电流或脱扣装置存在故障的信号至触发单元；所述触发单元根据预先设置的检测时间或检测间隔时间输出第一控制信号至检 测电路；根据预先设置的检测时间或检测间隔时间输出第二控制信号至脱扣电路；所述触 发单元根据比较单元输出的信号输出提示脱扣电流或脱扣装置存在故障的信号、脱扣电流 和脱扣装置无故障的信号、差动电流互感器和信号处理单元无故障的信号或差动电流互感器和/或信号处理单元存在故障的信号至检测结果提示单元。其中，所述检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、差分放大器及可控开关；所述可控开关一端连接电阻Rl的一端，一端连接电阻R2的一端，根据触发单元输 出的第一控制信号，开关闭合；所述电阻Rl的另一端连接火线；所述电阻R2的另一端连接 电阻R3的一端；所述电阻R3的另一端连接零线；所述差分放大器的输入端分别与电阻R2 的两端连接，输出端连接控制器的采样单元；所述可控开关根据第一控制信号开关闭合，火 线、电阻R1、电阻R2、电阻R3及零线形成一闭合回路，电阻R2上产生仿真漏电流；差分放大 器对流经电阻R2的仿真漏电流放大后，输出至控制器的采样单元。其中，所述脱扣电路包括电容C、模拟开关AS1、模拟开关AS2及电阻R4;所述模拟开关ASl包括三个连接端，所述三个连接端为1端、2端及3端，模拟开关 ASl可根据控制器的触发单元输出的控制信号导通1端与3端或导通2端与3端；所述模 拟开关AS2与所述模拟开关ASl的结构相同；所述电容C的一端连接地线，另一端连接模拟 开关ASl的3端；所述模拟开关ASl的1端连接脱扣装置中的脱扣线圈的一端，2端连接电 源的输出端；所述电阻R4的一端连接脱扣装置中的脱扣线圈的另一端，电阻R4的另一端连 接所述模拟开关AS2的1端；所述模拟开关ASl的2端连接脱扣装置中的脱扣线圈与电阻 R4连接的一端，3端连接地线；所述模拟开关AS2根据第二控制信号，1端与3端导通，且所 述模拟开关ASl根据第二控制信号，1端与3端导通，电容C上产生的仿真电压输出至控制 器的采样单元及脱扣装置。所述的装置进一步包括所述触发单元输出第四控制信号至脱扣电路的模拟开关ASl及模拟开关AS2 ；所 述第四控制信号包括指示脱扣电路的模拟开关ASl使脱扣线圈和地线连接的信号，指示 模拟开关AS2使电容C与电源连接的信号；所述脱扣电路的模拟开关AS2根据第四控制信 号，2端与3端导通，且所述模拟开关ASl根据第四控制信号，1端与3端导通，电容C输出 脱扣电流至脱扣线圈。所述的装置进一步包括所述脱扣电路包括电容C、模拟开关AS1、模拟开关AS2及电阻R4 ；所述模拟开关 ASl包括三个连接端，所述三个连接端为1端、2端及3端，模拟开关ASl可根据控制器的触 发单元输出的控制信号导通1端与3端或导通2端与3端；所述模拟开关AS2与所述模拟 开关ASl的结构相同；所述电容C的一端连接地线，另一端连接模拟开关ASl的3端；所述 模拟开关ASl的1端连接脱扣装置中的脱扣线圈的一端，2端连接电源的输出端；所述电阻 R4的一端连接脱扣装置中的脱扣线圈的另一端，电阻R4的另一端连接所述模拟开关AS2的 1端；所述模拟开关ASl的2端连接脱扣装置中的脱扣线圈与电阻R4连接的一端，3端连接 地线；所述触发单元输出第三控制信号至脱扣电路的模拟开关AS1、模拟开关AS2及检 测电路的可控开关；所述第三控制信号包括指示脱扣电路的模拟开关ASl使脱扣线圈和 地线连接的信号，指示模拟开关AS2使电容C与电源连接的信号，指示检测电路的可控开关 断开使电阻Rl与电阻R2断路的信号；所述检测电路的可控开关根据第三控制信号断开，电 阻Rl与电阻R2断路，电阻R2上无仿真漏电流；所述脱扣电路的模拟开关AS2根据第三控 制信号，2端与3端导通，且所述模拟开关ASl根据第三控制信号，2端与3端导通，电容C
7被电源充电。为了实现上述目的，本发明提出一种RCD检测方法包括检测电路根据控制器输出的第一控制信号产生仿真漏电流，将仿真漏电流输出至 控制器；差动电流互感器将检测获得的漏电流输出至信号处理单元处理，信号处理单元将 处理后的漏电流输出至控制器；控制器将获得的仿真漏电流及漏电流转换为数字量，比较 表示仿真漏电流的数字量与表示漏电流的数字量的差值；根据比较结果确定差动电流互 感器和/或信号处理单元存在故障或无故障，并输出检测结果至检测结果提示单元；脱扣 电路根据控制器输出的第二控制信号产生仿真电压，并将仿真电压输出至控制器及脱扣装 置；控制器将获得的仿真电压转换为仿真电压的衰减率，比较仿真电压的衰减率与预设衰 减率的差值，根据比较结果确定脱扣装置和/或脱扣电路存在故障或无故障，并输出检测 结果至检测信号提示单元。所述的方法进一步包括所述控制器根据差动电流互感器及信号处理单元无故障的检测结果和脱扣电路 及脱扣装置无故障的检测结果输出第三控制信号，输出第三控制信号至检测电路和脱扣电 路；所述检测电路和所述脱扣电路根据获得的第三控制信号停止检测，返回正常工作状态； 所述第三控制信号是指示检测电路和脱扣电路返回正常工作状态的信号。所述方法进一步包括所述控制器根据脱扣电路及脱扣装置无故障的检测结果和差动电流互感器和/ 或信号处理单元存在故障的检测结果输出第四控制信号至脱扣电路；所述脱扣电路根据第 四控制信号输出脱扣电流至脱扣装置；所述脱扣装置切断RCD与电网的连接；所述第四控 制信号为指示脱扣电路输出脱扣电流至脱扣装置的控制信号。由上述技术方案可以看出，在本发明中，在保持断路器与低压电网连接的情况下， 检测电路根据第一控制信号产生仿真漏电流，当差动电流互感器和信号处理单元无故障 时，差动电流互感器输出至信号处理单元的检测获得的漏电流与仿真漏电流的差值属于误 差范围内，控制器以仿真漏电流为基准，通过比较差动电流互感器检测到的漏电流与仿真 漏电流的数值关系，确定差动电流互感器和信号处理单元是否存在故障；在保持断路器与 低压电网连接的情况下，控制器控制脱扣电路产生仿真电压，并将脱扣电路及脱扣装置无 故障的情况下脱扣电路产生的仿真电压的衰减率作为预设衰减率，控制器通过比较检测获 得的仿真电压的衰减率与预设衰减率的关系，确定脱扣装置或脱扣电路是否存在故障。采 用本发明提出的装置及方法，能够在不切断断路器与低压电网的连接下，对RCD执行检测。


下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更 清楚本发明的上述及其它特征和优点，相同的标号表示相同的部件，附图中图1是现有的RCD结构示意图；图2是本发明提出的RCD检测装置的结构示意图；图3是本发明提出的RCD检测装置实施例一的结构示意图；图4是本发明提出的RCD检测方法的流程图；图5为本发明RCD检测差动电流互感器及信号处理单元的方法流程图6为本发明RCD检测脱扣电路及脱扣装置的方法流程图；图7为本发明RCD结束检测方法的流程图；图8为本发明RCD切断与低压电网连接的方法流程图。图9为本发明RCD执行漏电流检测的方法流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。发明人在发明过程中发现，对于RCD内部差动电流互感器、信号处理单元及脱扣 装置的检测需要依靠人工检测，且每次对RCD的检测都需要切断RCD与电网的连接，因此， 现有的RCD检测的间隔时间较长，每次检测都会影响负载的工作。针对这种情况，发明人经 过分析和实验，提出了创新性的思路，在对RCD内部电路检测时，保持RCD与低压电网的连 接，也就是保持断路器与低压电网的连接，通过比较检测电路产生的仿真漏电流与差动电 流互感器检测获得的漏电流之间的关系，确定差动电流互感器和信号处理单元是否存在故 障；通过比较脱扣电路产生的仿真电压的衰减率与预设的衰减率的关系，确定脱扣电路或 脱扣装置是否存在故障。为了表述清楚，将RCD内部各组成元件处于检测低压电网线路中是否存在具有危 害性的漏电流的工作状态定义为正常工作状态，将RCD内部各组成元件处于检测RCD内部 电路元件是否发生故障的工作状态定义为测试状态。RCD处于测试状态时，DCT检测低压电 网的磁通大小获得的电流定义为漏电流。图2是本发明提出的RCD检测装置的结构示意图。如图2所示，RCD包括电源21、 检测电路22、差动电流互感器23、信号处理单元24、控制器25、脱扣电路26、脱扣装置27及 检测结果提示单元28。其中，差动电流互感器23包括一绕有线圈的软磁环；脱扣装置27采 用现有的磁通感应器，包括脱扣线圈271及断路器272。 控制器25根据预先设置的检测RCD内部电路元件的检测时间或检测间隔时间，输 出第一控制信号至检测电路22，对差动电流互感器23及信号处理单元24进行故障检测。 检测电路22根据第一控制信号产生仿真漏电流，将仿真漏电流处理后输出至控制器25。差 动电流互感器23检测获得漏电流，将漏电流输出至信号处理单元24。信号处理单元24对 漏电流进行滤波放大处理后输出至控制器25。控制器25对获得的漏电流及仿真漏电流进 行采样，对采样后获得的漏电流及仿真漏电流的数字量进行比较，根据漏电流及仿真漏电 流的大小关系，确定差动电流互感器23及信号处理单元24是否存在故障，输出相应地检测 结果至检测结果提示单元28。检测结果提示单元28根据不同的检测结果相应输出不同的声信号或光信号，提 示用户差动电流互感器23、信号处理单元24、脱扣电路26和/或脱扣装置27存在故障或 无故障。控制器25根据预先设置的检测RCD内部电路元件的检测时间或检测间隔时间，输 出第二控制信号至脱扣电路26，对脱扣电路26及脱扣装置27进行故障检测。脱扣电路26 根据第二控制信号产生仿真电压，并输出仿真电压至控制器25及脱扣装置27，控制器25根
9据仿真电压计算获得的仿真电压衰减率与预设衰减率进行比较，根据仿真电压的衰减率与 预设衰减率的大小关系，确定脱扣装置27和脱扣电路26是否存在故障，输出相应地检测结 果至检测结果提示单元28。在差动电流互感器23、信号处理单元24、脱扣电路26及脱扣装置27都无故障的 情况下，控制器25输出第三控制信号至脱扣电路26及检测电路22，使脱扣电路26和检测 电路22恢复至正常工作状态；在脱扣电路26及脱扣装置27无故障，差动电流互感器23和 /或信号处理单元24存在故障的情况下，控制器25输出第四控制信号至脱扣电路26，使脱 扣电路26输出脱扣电流至脱扣装置27，控制脱扣装置27切断RCD与低压电网的连接。控制电路25输出第一控制信号所依据的预设的检测时间或检测间隔时间与输出 第二控制信号所依据的预设的检测时间或检测间隔时间可以相同，也可不同。控制器25根 据预设的检测时间或检测间隔时间先输出第一控制信号后输出第二控制信号，先对脱扣电 路26及脱扣装置27进行故障检测，后对差动电流互感器23及信号处理单元24进行故障 检测；或者控制器25根据预设的检测时间或检测间隔时间先输出第二控制信号后输出第 一控制信号，先对差动电流互感器23及信号处理单元24进行故障检测，后对脱扣电路26 及脱扣装置27进行故障检测；或者控制器25根据预设的检测时间或检测间隔时间同时输 出第一控制信号和第二控制信号，同时对脱扣电路26、脱扣装置27、差动电流互感器23及 信号处理单元24进行故障检测。第一控制信号是指示产生仿真漏电流的控制信号；具体地，该控制信号为控制器 25指示检测电路22产生仿真漏电流的控制信号；该控制信号可以是一个电流信号，也可以 是一个电压信号。第二控制信号是指示产生仿真电压的控制信号；具体地，该控制信号为控制器25 指示脱扣电路26产生仿真电压的控制信号。第三控制信号是指示恢复正常工作状态的控制信号；具体地，该控制信号为控制 器25指示检测电路22和脱扣电路26恢复正常工作状态的控制信号。第四控制信号是指示产生脱扣电流的控制信号；具体地，该控制信号为控制器25 指示脱扣电路26输出脱扣电流至脱扣装置27的控制信号。脱扣电流是促使脱扣装置27 脱扣的冲击电流。下面通过具体一实施例对本发明进行详细阐述。图3是本发明提出的RCD检测装置实施例一的结构示意图。如图3所示，本发明 实施例一的RCD检测装置的具体结构为控制器25包括采样单元251、比较单元252及触发单元253 ；较佳地，控制器25可 采用MCU。差动电流互感器23、信号处理单元24及脱扣装置27的结构及功能与现有技术 相同，差动电流互感器23为DCT，脱扣装置27采用磁通变换器(maglatch)。RCD的输入端连接低压电网的火线和零线，输出端连接负载，使负载的一端连接火
线，另一端连接零线。电源21的输入端通过电阻连接从差动电流互感器23穿出的火线及零线，输出端 连接信号处理单元22、控制器25及脱扣电路26的电源输入端；电源21将来自低压电网的 电压转换为符合RCD内部电路元件电气特性的电压，为信号处理单元22、控制器25及脱扣 电路26供电。
本实施例的控制器25采用MCU25，包括采样单元251、比较单元252、触发单元 253、端口 ADl、端口 AD2、端口 AD3、端口 DOl、端口 D02 及端口 D03 ；其中，端口 ADl、端口 AD2 及端口 AD3是输入端口，端口 DOl、端口 D02及端口 D03是输出端口。采样单元251的输入 端与MCU25的端口 AD1、端口 AD2及端口 AD3连接，输出端连接比较单元252的输入端；比 较单元252的输出端连接触发单元253的输入端；触发单元253的输出端连接MCU25的端 口 DOl、端口 D02 及端口 D03。检测电路22包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、差分放大器及可控开关221。可控开 关221的一端连接电阻Rl的一端，另一端连接电阻R2的一端；可控开关221根据控制器25 的触发单元253输出的第一控制信号，开关闭合，使电阻Rl及电阻R2连接；可控开关221 根据控制器25的触发单元253输出的第三控制信号，开关断开，使电阻Rl及电阻R2断路； 本实施例可控开关221从MCU25的端口 ADl接收第一控制信号或第三控制信号。电阻Rl 的另一端连接穿入DCT23的某一相火线，本实施例为A相火线；电阻R2的另一端连接电阻 R3的一端；电阻R3的另一端连接穿出DCT23的零线N。差分放大器的两个输入端分别与R2 的两端连接，输出端连接MCU25的采集单元251，本实施例中输出端连接MCU25的端口 AD2。 本实施例中的可控开关221选择光电耦合器Pl ；其中，光电耦合器Pl包括发光二极管、光 电二极管、输入端及输出端，输入端包括端口 1及端口 2，输出端包括端口 3及端口 4，发光 二极管的正极通过端口 1连接MCU的端口 D01，发光二极管的负极通过端口 2接地，光电二 极管的正极通过端口 3连接电阻Rl的一端，光电二极管的负极通过端口 4连接电阻R2的 一端。本发明提出的RCD检测装置也可采用其他类型的可控开关，比如继电器等。DCT23与A相火线、B相火线、C相火线、零线N及信号处理单元24的连接关系和 现有技术相同，也就是，A相火线、B相火线、C相火线及零线N经脱扣装置27的开关后穿过 DCT23的软磁环。DCT23的软磁环上缠绕的导线引出一输出端连接信号处理单元24的输入 端。信号处理单元24的输出端通过MCU25的ADl端口连接采样单元251。脱扣电路26包括电容C、模拟开关AS1、模拟开关AS2及电阻R4 ；其中，模拟开关 ASl和模拟开关AS2为可控开关，可采用相同类型的可控开关，也可采用不同类型的可控开 关，本实施例模拟开关ASl和模拟开关AS2分别具有3个连接端，3个连接端分别为1端、2 端及3端。模拟开关ASl的1端连接脱扣装置27中脱扣线圈Ntc271的b端；2端连接电 源21的输出端；3端连接电容C的一端，且该端连接MCU25的端口 AD3 ；模拟开关ASl接收 MCU25的触发单元253通过端口 D02输出的不同的控制信号使1端与3端导通或2端与3 端导通。电容C的另一端接地。R4—端连接脱扣装置27中脱扣线圈Ntc271的a端，另一 端连接模拟开关AS2的1端。模拟开关AS2的2端连接脱扣装置27中脱扣线圈Ntc271的 a端，3端接地线，模拟开关ASl接收MCU25的触发单元253通过端口 D03输出的不同的控 制信号使1端与3端导通或2端与3端导通。脱扣装置27采用现有的maglatch装置，包括脱扣线圈Ntc271及位于火线及零线 上的断路器272。脱扣线圈Ntc271包括a端及b端。MCU25中的触发单元253根据预先设置的检测DCT23及信号处理单元24的检测时 间或检测间隔时间，输出第一控制信号至检测电路22中的光电耦合器Pl的1端，对DCT23 及信号处理单元24进行故障检测。
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检测电路22的光电耦合器Pl根据获得的第一控制信号，1端及2端导通，光电耦 合器Pl内的发光二极管及光电二极管的光耦合作用，3端及4端导通；有电流经A相火线、 电阻R1、光电耦合器Pl的3端、4端、电阻R2、电阻R3流入零线N，该电流为仿真漏电流。差 分放大器对电阻流经R2的仿真漏电流进行放大处理后，输出至MCU25的端口 AD2。DCT23 检测通过软磁环的磁通量的大小获得漏电流，将漏电流输出至信号处理单元24。信号处理 单元24对漏电流进行滤波放大处理后输出至MCU25的端口 ADl。MCU25的采样单元251对通过端口 ADl输入的漏电流及通过端口 AD2输入的仿真 漏电流进行采样，将模拟量转换为数字量输出至比较单元252 ；比较单元252将表示漏电流 的数字量与表示仿真漏电流的数字量进行比较，若两个数字量不相等或表示漏电流的数字 量和表示仿真漏电流的数字量的差值不属于误差范围内，输出表示DCT23和信号处理单元 24有故障的信号至触发单元253，若两个数字量相等或表示漏电流的数字量和表示仿真漏 电流的数字量的差值属于误差范围内，输出表示DCT23及信号处理单元24无故障的信号至 触发单元253 ；触发单元253接收到表示DCT23及信号处理单元24有故障的信号，输出提 示信号至检测结果提示单元28，提示DCT23及信号处理单元24有故障。仿真漏电流为检测电路22模拟现有技术中低压电网中漏电流的产生方法在RCD 电路中产生的作为基准的电流，该电流不会对人身或电气装置造成损害；仿真漏电流的产 生导致了低压电网中通过DCT23的磁通发生改变，DCT23检测获得的漏电流与检测电路22 产生的仿真漏电流相关。MCU25的触发单元253根据预先设置的检测脱扣电路26及脱扣装置27的检测时 间或检测间隔时间，通过端口 D03和端口 D02输出第二控制信号至脱扣电路26，对脱扣电路 26及脱扣装置27进行故障检测。MCU25的触发单元253输出的第二控制信号包括指示脱扣电路26的模拟开关 AS2使电阻R4与地线连接，指示模拟开关ASl使电容C连接脱扣线圈Ntc271的一端的控 制信号。脱扣电路26的模拟开关AS2根据接收到MCU25的端口 D03输出的第二控制信号， 1端连接3端，电阻R4连接地线；模拟开关ASl接收到MCU25的端口 D02输出的第二控制 信号，1端连接3端。由电容C、脱扣装置27中的脱扣线圈Ntc271及电阻R4组成一闭合回 路，电容C中储存的电能通过该闭合回路放电，电容C的电压逐渐减小。MCU25的采样单元251采样电容C的作为仿真电压，将仿真电压的模拟量转换为数 字量输出至比较单元252 ；比较单元252根据获得的表示仿真电压的数字量，计算仿真电压 的衰减率，并将仿真电压的衰减率与预设衰减率进行比较。若仿真电压的衰减率与预设衰 减率相等或仿真电压的衰减率与预设衰减率的差值属于误差范围内，比较单元252输出表 示脱扣电路26及脱扣装置27无故障信号至触发单元253 ；若仿真电压的衰减率与预设衰 减率不相等或仿真电压的衰减率与预设衰减率的差值不属于误差范围内，比较单元252进 一步判断仿真电压的衰减率与预设衰减率的关系，若仿真电压的衰减率大于预设衰减率， 电容C被电学击穿，输出表示脱扣电路26存在故障的信号至触发单元253 ；若仿真电压的 衰减率为零，脱扣线圈Ntc271断路，比较单元252输出表示脱扣装置27存在故障的信号至 触发单元。触发单元253接收到表示脱扣电路26或脱扣装置27存在故障的信号，输出表 示脱扣电路26或脱扣装置27存在故障的提示信号至检测结果提示单元28 ；触发单元253 接收到表示脱扣电路26及脱扣装置27无故障信号，输出表示脱扣电路26及脱扣装置27无故障提示信号至检测结果提示单元28。当脱扣电路26的电容C与脱扣装置27的脱扣线圈Ntc271无故障时，电容C通过 与脱扣线圈271及电阻R4组成的闭合回路放电，电容C的电压以指数形式衰减，在这种情 况下，电容C的电压衰减率作为预设的衰减率存储于控制器25的比较单元251中。仿真电 压衰减率为检测脱扣电路26及脱扣装置27的过程中，根据实际检测获得的电容C的电压 的数字量计算获得的衰减率为仿真电压的衰减率。第三控制信号包括指示脱扣电路26的模拟开关ASl使电容C连接电源21和模 拟开关AS2使脱扣线圈Ntc271连接地线的信号，指示检测电路22的可控开关221断开的 信号。第四控制信号包括指示脱扣电路26的模拟开关AS2使脱扣线圈Ntc271连接地线 和模拟开关ASl使电容C连接脱扣线圈Ntc271的信号。脱扣电路26的模拟开关ASl接收到D02输出的第三控制信号，2端与3端导通， 电源21为电容C充电；模拟开关AS2接收到D03输出的第三控制信号，2端与3端导通，脱 扣装置27中的脱扣线圈Ntc271的a端直接与地线连接。脱扣电路26接收到MCU25的触 发单元253输出的第三控制信号后，脱扣电路26恢复至正常工作状态；检测电路22接收到 MCU25的触发单元253输出的第三控制信号后，可控开关221打开，电阻Rl与电阻R2之间 断路，检测电路恢复正常工作状态，此时，RCD恢复至正常工作状态。 脱扣电路26的模拟开关AS2接收到D03输出的第四控制信号，2端与3端导通，脱 扣装置27中的脱扣线圈Ntc271的a端直接与地连接；模拟开关ASl接收到D02输出的第 四控制信号，1端与3端导通，电容C输出脱扣电流至脱扣装置27中的脱扣线圈Ntc271的 b端，脱扣装置27控制断路器272切断RCD与低压电网的连接，RCD脱扣。上述RCD检测装置中，脱扣装置27根据脱扣线圈271中流过的脱扣电流，通过推 杆控制断路器272断开或闭合。图4为本发明RCD检测方法的流程图，现结合图4，对本发明的RCD检测方法进行 说明，具体如下步骤401 对差动电流互感器及信号处理单元进行故障检测，输出检测结果；RCD对差动电流互感器23及信号处理单元24进行故障检测的流程如图5。步骤402 对脱扣电路及脱扣装置进行故障检测，输出检测结果；RCD对脱扣电路26及脱扣装置27进行故障检测的流程如图6。本发明提出的RCD检测方法，预设的检测差动电流互感器23和信号处理单元24 的时间或检测间隔时间可以和预设的检测脱扣电路26和脱扣装置27的时间或检测间隔时 间相同，也可以不同，可根据相同的预设的检测时间或检测间隔时间，同时执行步骤401及 步骤402 ；可根据不同的预设的检测时间或检测间隔时间，先对差动电流互感器23及信号 处理单元24进行故障检测，后对脱扣电路26及脱扣装置27进行故障检测；也可以先对脱 扣电路26及脱扣装置27进行故障检测，后对差动电流互感器23及信号处理单元24进行 故障检测。图5为本发明RCD检测差动电流互感器及信号处理单元的方法流程图，现结合图 5，对RCD检测差动电流互感器及信号处理单元的方法流程进行说明，具体如下步骤501 获得仿真漏电流及漏电流；控制器25输出第一控制信号至检测电路22 ；控制器25可以根据预设的检测时间或检测间隔时间输出第一控制信号至检测电路22。第一控制信号为指示检测电路22产生 仿真漏电流的信号。检测电路22根据获得的第一控制信号产生仿真漏电流，并对仿真漏电流处理后 输出至控制器25 ；差动电流互感器23采用与现有技术相同的方法检测低压电网中的漏电 流，将获得的漏电流输出至信号处理单元24，信号处理单元24对漏电流进行处理后输出至 控制器25 ；控制器25获得仿真漏电流及漏电流。具体地，控制器25的触发单元253根据预设的检测时间或检测间隔时间输出第一 控制信号至检测电路22的可控开关221。第一控制信号是控制检测电路产生仿真漏电流的信号，该控制信号指示检测电路 22的可控开关221闭合的信号，该控制信号可以为电流，也可为电压。首先，检测电路22的可控开关221根据控制器25的触发单元单253输出的第一 控制信号闭合，检测电路22中电阻R1、电阻R2及电阻R3导通，且该支路与低压电网的火 线与零线形成一闭合回路，有电流流经该闭合回路，该电流为检测电路22产生的仿真漏电 流。仿真漏电流经检测电路22的差分放大器放大处理后输出至控制器25的采样单元251。其次，差动电流互感器23检测到低压电网中的磁通发生改变，也就是穿过该互感 器软磁环的磁通发生改变，差动电流互感器23将检测获得的磁通的大小转换为漏电流输 出至信号处理单元24。信号处理单元24对漏电流滤波放大后输出至控制器25的采样单元 251。差动电流互感器23对漏电流的检测方法与现有技术相同；信号处理电路24对漏电流 的放大倍数与检测电路22中差分放大器对仿真漏电流的放大倍数相关，可以相等也可以 成一定的比例关系。步骤502 判断仿真漏电流与漏电流的差值是否属于误差范围，若是，执行步骤 503，否则，执行步骤504 ；控制器25对仿真漏电流及漏电流进行采样，比较采样处理后的表示仿真漏电流 的数字量和表示漏电流的数字量，若表示仿真漏电流的数字量与表示漏电流的数字量的差 值是否属于误差范围，若是，执行步骤503，否则执行步骤504。控制器25的采样单元251对获得的仿真漏电流和漏电流分别进行采样，获得表示 仿真漏电流的数字量和表示漏电流的数字量，并将表示仿真漏电流的数字量和表示漏电流 的数字量输出至比较单元252。比较单元252对采样单元251输出的表示仿真漏电流的数字量和表示漏电流的数 字量进行比较，如果两个数字量相等，输出指示差动电流互感器23及信号处理单元24无故 障的信号至触发单元253，执行步骤503 ；如果两个数字量不相等，差动电流互感器23及信 号处理单元24中至少有一个装置发生故障，或者低压线路中存在可能导致人身电击伤亡 或电气火灾的漏电流，比较单元252输出表示差动电流互感器23和/或信号处理单元24 故障的信号至触发单元253，执行步骤504。为了提高判断的准确性，可预先在比较单元252中设置误差范围，若表示漏电流 的数字量与表示仿真漏电流的数字量的差值属于误差范围，执行步骤503 ；否则，执行步骤 504。仿真漏电流为检测电路22模拟现有技术中低压电网中漏电流的产生方法在RCD 电路中产生的作为基准的电流，该电流不会对人身或电气装置造成损害；仿真漏电流的产
14生导致了低压电网中通过DCT23的磁通发生改变，DCT23检测获得的漏电流与检测电路22 产生的仿真漏电流相关。步骤503 输出无故障检测结果，之后执行步骤505 ；控制器25将指示差动电流互感器23及信号处理单元24无故障的信号输出至检 测提示单元28，提示用户差动电流互感器23及信号处理单元24无故障。控制器25的触发单元253根据获得指示差动电流互感器23及信号处理单元24 无故障的信号，生成指示差动电流互感器23及信号处理单元24无故障的提示信号至23检 测结果提示单元28，检测结果提示单元28根据获得的提示信号输出检测结果，提示用户差 动电流互感器23及信号处理单元24无故障。检测结果提示单元28可根据不同的检测结 果输出不同的光信号或不同的声音信号，以提示用户RCD内部电路元件具体的状态。步骤504 输出存在故障检测结果，之后执行步骤505 ；控制器25将指示差动电流互感器23及信号处理单元24存在故障的信号输出至 检测提示单元28，提示用户差动电流互感器23及信号处理单元24存在故障。控制器25的触发单元253根据获得指示差动电流互感器23及信号处理单元24 存在故障的信号，生成指示差动电流互感器23及信号处理单元24存在故障的提示信号至 23检测结果提示单元28，检测结果提示单元28根据获得的提示信号输出检测结果，提示用 户差动电流互感器23及信号处理单元24存在故障。检测结果提示单元28可根据不同的检测结果输出不同的光信号或不同的声音信 号，以提示用户RCD内部电路元件具体的状态。步骤505:结束。图6为本发明RCD检测脱扣电路及脱扣装置的方法流程图，现结合图6，对RCD检 测脱扣电路及脱扣装置的方法流程进行说明，具体如下步骤601 获得仿真电压；控制器25输出第二控制信号至脱扣电路26 ；控制器25可根据预先设置的检测时 间或检测间隔时间输出第二控制信号至脱扣电路26 ；脱扣电路26将产生的仿真电压输出 至控制器25及脱扣装置27。第二控制信号为指示脱扣电路26产生仿真电压的控制信号；具体地，该控制信号 包括指示脱扣电路26的模拟开关AS2连接电阻R4与地线，且指示脱扣电路26的模拟开关 ASl连接脱扣线圈Ntc271与电容C的信号。控制器25的触发单元253根据预先设置的检测时间或检测间隔时间输出第二控 制信号至脱扣电路26的模拟开关AS2和模拟开关ASl。首先，脱扣电路26的模拟开关AS2根据第二控制信号，1端与3端导通，电阻R4连 接地线；其次，模拟开关ASl根据接收到控制器25的触发单元253输出的第二控制信号，1 端与3端导通，电容C连接脱扣线圈Ntc271的b端。脱扣电路26的模拟开关AS2和模拟开关ASl导通的先后顺序不可颠倒，否则会导 致RCD的误脱扣动作。若模拟开关ASl的1端与3端先导通，在模拟开关AS2的1端与3 端导通之前，电容C与脱扣线圈Ntc271及地线组成一闭合回路，电容C输出至脱扣装置27 的脱扣线圈Ntc271的电流值能达到脱扣电流的数值，促使脱扣装置27的断路器272切断 RCD与低压电网的连接，会造成RCD的误脱扣动作。
根据第二控制信号，脱扣电路26中的电容C、电阻R4、脱扣装置27中脱扣线圈 Ntc271的a端及b端形成一闭合回路；电容C通过该闭合回路释放储存的电能，电容C的 电压以指数形式衰减。控制器25中的采样单元251采样电容C的电压，并将此时电容C的 电压作为仿真电压，将仿真电压的模拟量转换为数字量输出至比较单元252。步骤602 判断仿真电压的衰减率与预设衰减率的差值是否属于误差范围，是，执 行步骤603，否则执行步骤604 ；控制器25根据获得的仿真电压计算仿真电压的衰减率，比较仿真电压的衰减率 与预设衰减率的差值是否属于误差范围，是，执行步骤603，否则执行步骤604。具体地，控制器25中的比较单元252中存储有预设的衰减率；预设衰减率为脱扣 电路26及脱扣装置27无故障的情况下，根据步骤601的方法比较单元计算获得的脱扣电 路26的电容C的电压衰减率。比较单元252根据采样单元251输出的表示仿真电压的数字量，计算仿真电压的 衰减率；比较单元252比较仿真电压的衰减率与预设衰减率的差值是否属于误差范围，是， 输出表示脱扣电路26及脱扣装置27无故障的信号至触发单元253，执行步骤603 ；否则，执 行步骤604。若仿真电压的衰减率与预设衰减率不属于误差范围，比较单元252进一步对仿真 电压的衰减率及预设衰减率的大小关系进行判断。若比较单元252获得仿真电压的衰减率 大于预设衰减率，则表示电容C电压快速下降，电容C被电学击穿，比较单元252输出表示 脱扣电路26存在故障的信号值触发单元253，执行步骤604。若比较单元252计算获得的 仿真电压的衰减率为零，则表示电容C电压不变，脱扣装置27中的脱扣线圈Ntc271发生断 路，比较单元252输出表示脱扣装置27存在故障的信号至触发单元253，执行步骤604。在上述电容C通过与脱扣线圈Ntc271及电阻R4组成的闭合回路放电的过程中， 电容C同样输出电流至脱扣线圈Ntc271，由于电阻R4的分压作用，流过脱扣线圈Ntc271的 电流远远小于促使脱扣装置27脱扣的脱扣电流；此时，电容C输出的电流不会导致RCD的 误脱扣动作。步骤603 输出无故障检测结果，之后执行步骤605 ；控制器25输出脱扣电路26及脱扣装置27无故障的检测结果至检测结果提示单 元28，提示用户脱扣电路26及脱扣装置27无故障。控制器25的触发单元253根据获得指示脱扣电路26及脱扣装置27无故障的信 号，输出指示脱扣电路26及脱扣装置27无故障的提示信号至检测结果提示单元28。检测 结果提示单元28根据获得的信号输出检测结果，提示用户脱扣电路26及脱扣装置27无故障。检测结果提示单元28可根据不同的检测结果输出不同的光信号或不同的声音信 号，以提示用户RCD内部电路元件具体的状态。步骤604 输出存在故障检测结果，之后执行步骤605 ；控制器25将指示脱扣电路26或脱扣装置27存在故障的信号输出至检测提示单 元28，提示用户脱扣电路26或脱扣装置27存在故障。控制器25的触发单元253根据获得指示脱扣电路26存在故障的信号输出表示脱 扣电路26存在故障的提示信号至检测结果提示单元28 ；检测结果提示单元28根据获得的
16信号输出检测结果，提示用户脱扣电路26存在故障。控制器25的触发单元253根据获得指示脱扣装置27存在故障的信号输出表示脱 扣装置27存在故障的提示信号至检测结果提示单元28 ；检测结果提示单元28根据获得的 信号输出检测结果，提示用户脱扣装置存在故障。检测结果提示单元28可根据不同的检测结果输出不同的光信号或不同的声音信 号，以提示用户RCD内部电路元件具体的状态。步骤605:结束。本发明提出的RCD检测方法可根据脱扣电路及脱扣装置无故障且差动电流互感 器及信号处理单元无故障的检测结果，结束RCD检测过程，返回RCD的正常工作状态。图7 为本发明RCD结束检测方法的流程图，现结合图7，对本发明RCD结束检测的流程进行说明， 具体如下步骤701 根据无故障检测结果输出第三控制信号；控制器25根据无故障检测结果输出第三控制信号。第三控制信号是指示检测电 路22和脱扣电路26返回正常工作状态的信号。具体地，控制器25中的触发单元253根据获得的差动电流互感器23及信号处理 单元24无故障的信号且脱扣电路26及脱扣装置27无故障的信号输出第三控制信号至检 测电路22及脱扣电路26。第三控制信号指示检测电路22的可控开关221断开，且指示脱扣电路26的模拟 开关ASl连接电容C与电源21，指示脱扣电路26的模拟开关AS2连接脱扣线圈Ntc271和 地线。步骤702 停止对差动电流互感器及信号处理单元的检测；检测电路22根据控制器25输出的第三控制信号恢复正常工作状态，停止对差动 电流互感器23及信号处理单元24的检测。具体地，检测电路22中的可控开关221根据控制器25的触发单元253输出的第 三控制信号断开电阻Rl与电阻R2的连接，此时无仿真漏电流产生，检测电路22恢复正常 工作状态。步骤703 停止对脱扣电路及脱扣装置的检测；脱扣电路26根据控制器25输出的第三控制信号恢复正常工作状态，停止对脱扣 电路26及脱扣装置27的检测。具体地，首先脱扣电路26的模拟开关ASl根据第三控制信号，2端与3端导通，电 源21与电容C连接，电源21为电容C充电；其次，模拟开关AS2根据第三控制信号，2端与 3端导通，脱扣装置27中的脱扣线圈Ntc271的a端直接与地线连接。此时，电容C与脱扣 线圈Ntc271断开连接。模拟开关ASl和模拟开关AS2导通的先后顺序不可颠倒，若模拟开关AS2的2端3 端先导通，电容C与脱扣线圈Ntc271及地线组成一闭合回路，电容C上的残余能量能形成 脱扣电流，输出至脱扣线圈Ntc271，容易导致脱扣装置27控制断路器272误切断RCD与低 压电网的连接。步骤704:结束。本发明提出的RCD检测方法可在脱扣电路及脱扣装置无故障的情况下，根据差动电流互感器及信号处理单元存在故障的检测结果，自动切断RCD与低压电网的连接。图8 为本发明RCD切断与低压电网连接的方法流程图，现结合图8，对RCD切断与低压电网连接 的方法流程进行说明，具体如下步骤801 根据检测结果输出第四控制信号；控制器25根据脱扣电路及脱扣装置无故障且差动电流互感器及信号处理单元存 在故障的检测结果输出第四控制信号。第四控制信号是指示脱扣装置27脱扣的信号。具体地，控制器25中的触发单元253根据获得的差动电流互感器23及信号处理 单元24存在故障的信号且脱扣电路26及脱扣装置27无故障的信号输出第四控制信号。第四控制信号指示脱扣电路26的模拟开关AS2连接脱扣线圈Ntc271和地线，且 模拟开关ASl连接电容C与脱扣线圈Ntc271。步骤802 切断RCD与电网的连接；脱扣电路26根据控制器25输出的第四控制信号输出脱扣电流至脱扣装置27，使 脱扣装置27切断RCD与电网的连接。脱扣电路26的模拟开关AS2根据第四控制信号，2端与3端导通，脱扣装置27中 的脱扣线圈Ntc271的a端直接与地连接；模拟开关ASl根据第四控制信号，1端与3端导 通，电容C与脱扣线圈Ntc271的b端连接；脱扣电路26内存在由电容C、脱扣装置27中的 脱扣线圈Ntc271的b端、a端及地线组成的闭合回路，此时，电容C输出脱扣电流至脱扣装 置27中的脱扣线圈Ntc271的b端，脱扣装置27控制断路器272切断RCD与低压电网的连 接。步骤803:结束。当本发明提出的RCD检测方法完成对脱扣电路及脱扣装置的故障检测且获得无 故障检测结果，而未启动对差分电流互感器和信号处理单元的检测时，控制器25从信号处 理单元24获得了漏电流，该漏电流是低压电网中存在的对电气装置或人身安全造成危害 的漏电流。此时，控制器25控制RCD内部其他电路元件返回正常工作状态，对低压电网中 的漏电流进行检测。图9为本发明RCD执行漏电流检测的方法流程图。现结合图9，对本发 明RCD执行漏电流检测的方法流程进行说明，具体如下步骤901 根据检测获得的漏电流输出第三控制信号；控制器25根据信号处理单元24输出的漏电流输出第三控制信号。第三控制信号 是指示检测电路22和脱扣电路26返回正常工作状态的信号。具体地，控制器25中的采样单元251从信号处理单元24获得漏电流，且从检测电 路22未获得仿真漏电流，采样单元251输出表示漏电流的数字量至比较单元252，比较单元 252输出表示低压电网存在漏电流的信号至触发单元253。触发单元253根据低压电网存在漏电流的信号先输出第三控制信号至检测电路 22及脱扣电路26。第三控制信号指示检测电路22的可控开关221断开，且指示脱扣电路 26的模拟开关ASl连接电容C与电源21，指示脱扣电路26的模拟开关AS2连接脱扣线圈 Ntc271和地线。步骤902 停止对差动电流互感器及信号处理单元的检测；检测电路22根据控制器25输出的第三控制信号恢复正常工作状态，停止对差动 电流互感器23及信号处理单元24的检测。
具体地，检测电路22中的可控开关221根据控制器25的触发单元253输出的第 三控制信号断开电阻Rl与电阻R2的连接，此时无仿真漏电流产生，检测电路22恢复正常 工作状态，不产生仿真漏电流。步骤903 停止对脱扣电路及脱扣装置的检测；脱扣电路26根据控制器25输出的第三控制信号恢复正常工作状态，停止对脱扣 电路26及脱扣装置27的检测。具体地，首先脱扣电路26的模拟开关ASl根据第三控制信号，2端与3端导通，电 源21与电容C连接，为电容C充电；其次，模拟开关AS2根据第三控制信号，2端与3端导 通，脱扣装置27中的脱扣线圈Ntc271的a端直接与地线连接。模拟开关ASl和模拟开关 AS2导通的先后顺序不可颠倒，若模拟开关AS2的2端3端先导通，则电容C上的残余能量 可能导致脱扣装置误切断RCD与低压电网的连接。步骤902及步骤903主要为了确保此时控制器25的采样单元252从信号处理单元 24获得的漏电流不是由于仿真漏电流的产生导致的，而是低压电网中存在的具有危害性的 漏电流同时，保证脱扣电路26的电容C能够提供脱扣电流，以使脱扣装置27的断路器272 能够及时切断RCD与电网的连接。步骤904 切断RCD与电网的连接；控制器25输出第四控制信号至脱扣电路26，使脱扣电路26输出脱扣电流至脱扣 装置27切断RCD与电网的连接。第四控制信号是指示脱扣装置27脱扣的信号。检测电路22无仿真漏电流输出，控制器25的采样单元251只对信号处理单元24 输出的漏电流进行采样，只输出表示漏电流的数字量至比较单元252，比较单元251根据获 得的漏电流的数字量输出切断RCD与电网连接的信号值触发单元253。触发单元253输出 第四控制信号至脱扣装置。第四控制信号指示脱扣电路26的模拟开关AS2连接脱扣线圈 Ntc271和地线，且模拟开关ASl连接电容C与脱扣线圈Ntc271。脱扣电路26的模拟开关AS2根据第四控制信号，2端与3端导通，脱扣装置27中 的脱扣线圈Ntc271的a端直接与地连接；模拟开关ASl根据第四控制信号，1端与3端导 通，电容C与脱扣线圈Ntc271的b端连接；脱扣电路26内存在由电容C、脱扣装置27中的 脱扣线圈Ntc271的b端、a端及地线组成的闭合回路，此时，电容C输出脱扣电流至脱扣装 置27中的脱扣线圈Ntc271的b端，脱扣装置27控制开关切断RCD与低压电网的连接，断 路器断开与电网的连接。步骤905:结束。步骤901至步骤905，由于控制器25及脱扣电路26中的模拟开关ASl和模拟开关 AS2的快速及可靠的特性，脱扣电路26中电容C的再充电过程能在相关标准所限定的脱扣 时间内完成，因此，本发明提出的RCD能够快速地从结束RCD测试过程的状态转换到切断与 电网连接的状态，进而保证在RCD内部电路的检测过程中，低压电网若存在具有危害性的 漏电流，RCD及时结束测试，切断与电网的连接，保证电气装置和人身安全。上述RCD检测方法中，脱扣装置27根据脱扣线圈271中流过的脱扣电流，通过推 杆控制断路器272断开或闭合。本发明提出的RCD检测装置和检测方法中，差动电流互感器23检测获得的漏电流 与检测电路22产生的仿真漏电流密切相关。在检测电路22根据第一控制信号产生仿真漏电流的情况下，差动电流互感器23能够检测出磁通发生改变，也就差动电流互感器23能够 检测出检测电路22产生的仿真漏电流的数值。差动电流互感器23检测低压电网的磁通大 小获得的漏电流是检测电路22产生的仿真漏电流与低压电网中存在的具有危害性的漏电 流的和。如果低压电网中不存在具有危害性的漏电流，且差动电流互感器23和信号处理单 元24都不存在故障的情况下，差动电流互感器23检测低压电网的磁通大小获得的漏电流 与检测电路22产生的仿真漏电流的差值应该属于误差范围内，或者完全相等。本发明提出的RCD检测装置和检测方法中，仿真电压的衰减率与预设的衰减率密 切相关。当脱扣电路26及脱扣装置27无故障的情况下，脱扣电路26的电容C输出的电压 以指数形式逐渐减小，该种情况下电容C的电压衰减率为预设衰减率。当脱扣电路26的电 容C被电学击穿时，电容C上的电压会快速下降，此时，电容C的电压衰减率大于预设的衰 减率。当脱扣装置27的脱扣线圈Ntc271发生断路时，电容C无闭合回路放电，此时电容C 的电压恒定不变，此时，电容C的电压衰减率为零。控制器25在对脱扣电路26及脱扣装置 27进行检测时，采样电容C的电压，将该电压作为仿真电压，根据采样获得的仿真电压的数 字量计算仿真电压的衰减率，通过判断仿真电压衰减率与预设衰减率的差值是否在误差范 围内，进而可以判断脱扣电路26或脱扣装置27是否存在故障。本发明提出的RCD检测装置和检测方法中，RCD可根据负载的电气特性接通某一 相火线或多相火线，并不局限于本实施例提出的RCD接通A相火线及零线N。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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权利要求
一种RCD检测装置，包括电源、差动电流互感器、信号处理单元及脱扣装置，其特征在于，该装置还包括控制器、检测电路、脱扣电路及检测结果提示单元；所述检测电路根据控制器输出的第一控制信号产生仿真漏电流，将仿真漏电流输出至所述控制器；所述差动电流互感器将检测获得的漏电流输出至信号处理单元，信号处理单元对漏电流进行处理后输出至控制器；所述脱扣电路根据控制器输出的第二控制信号产生仿真电压，将仿真电压输出至所述控制器及所述脱扣装置；所述控制器根据仿真漏电流及检测的漏电流的比较结果确定差动电流互感器和/或信号处理单元是否存在故障，根据仿真电压的衰减率与预设的衰减率的比较结果确定脱扣电路和/或脱扣装置是否存在故障；将表示检测结果的提示信号输出至检测结果提示单元；检测结果提示单元根据获得的提示信号输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括采样单元、比较单元及触 发单元；所述采样单元将检测电路产生的仿真漏电流转换为数字量，将信号处理单元输出的漏 电流转换为数字量，将脱扣电路产生的仿真电压转换为数字量，将表示仿真漏电流的数字 量、表示漏电流的数字量、表示仿真电压的数字量输出至比较单元；所述比较单元比较表示仿真漏电流的数字量和表示漏电流的数字量，确定表示仿真漏 电流的数字量与表示漏电流的数字量在误差范围内，输出表示差动电流互感器和信号处理 单元无故障的信号至触发单元；确定表示仿真漏电流的数字量与表示漏电流的数字量不在 误差范围内，输出表示差动电流互感器和信号处理单元存在故障的信号至触发单元；所述比较单元根据表示仿真电压的数字量计算仿真电压的衰减率，比较获得的仿真电 压的衰减率及存储的预设的衰减率；确定仿真电压的衰减率与预设的衰减率在误差范围 内，输出表示脱扣电流和脱扣装置无故障的信号至触发单元；确定仿真电压的衰减率与预 设的衰减率不在误差范围内，输出表示脱扣电流或脱扣装置存在故障的信号至触发单元；所述触发单元根据预先设置的检测时间或检测间隔时间输出第一控制信号至检测电 路；根据预先设置的检测时间或检测间隔时间输出第二控制信号至脱扣电路；所述触发单元根据比较单元输出的信号输出提示脱扣电流或脱扣装置存在故障的信 号、脱扣电流和脱扣装置无故障的信号、差动电流互感器和信号处理单元无故障的信号或 差动电流互感器和/或信号处理单元存在故障的信号至检测结果提示单元。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测电路包括电阻R1、电阻R2、电 阻R3、差分放大器及可控开关；所述可控开关一端连接电阻Rl的一端，一端连接电阻R2的一端，根据触发单元输出的 第一控制信号，开关闭合；所述电阻Rl的另一端连接火线；所述电阻R2的另一端连接电阻 R3的一端；所述电阻R3的另一端连接零线；所述差分放大器的输入端分别与电阻R2的两 端连接，输出端连接控制器的采样单元；所述可控开关根据第一控制信号开关闭合，火线、电阻Rl、电阻R2、电阻R3及零线形成 一闭合回路，电阻R2上产生仿真漏电流；差分放大器对流经电阻R2的仿真漏电流放大后，2输出至控制器的采样单元。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述脱扣电路包括电容C、模拟开关AS1、 模拟开关AS2及电阻R4;所述模拟开关ASl包括三个连接端，所述三个连接端为1端、2端及3端，模拟开关ASl 可根据控制器的触发单元输出的控制信号导通1端与3端或导通2端与3端；所述模拟开 关AS2与所述模拟开关ASl的结构相同；所述电容C的一端连接地线，另一端连接模拟开关ASl的3端；所述模拟开关ASl的1 端连接脱扣装置中的脱扣线圈的一端，2端连接电源的输出端；所述电阻R4的一端连接脱 扣装置中的脱扣线圈的另一端，电阻R4的另一端连接所述模拟开关AS2的1端；所述模拟 开关ASl的2端连接脱扣装置中的脱扣线圈与电阻R4连接的一端，3端连接地线；所述模拟开关AS2根据第二控制信号，1端与3端导通，且所述模拟开关ASl根据第二 控制信号，1端与3端导通，电容C上产生的仿真电压输出至控制器的采样单元及脱扣装置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进一步包括所述触发单元输出第四控制信号至脱扣电路的模拟开关ASl及模拟开关AS2 ； 所述第四控制信号包括指示脱扣电路的模拟开关ASl使脱扣线圈和地线连接的信 号，指示模拟开关AS2使电容C与电源连接的信号；所述脱扣电路的模拟开关AS2根据第四控制信号，2端与3端导通，且所述模拟开关 ASl根据第四控制信号，1端与3端导通，电容C输出脱扣电流至脱扣线圈。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，进一步包括所述脱扣电路包括电容C、模拟开关AS1、模拟开关AS2及电阻R4; 所述模拟开关ASl包括三个连接端，所述三个连接端为1端、2端及3端，模拟开关ASl 可根据控制器的触发单元输出的控制信号导通1端与3端或导通2端与3端；所述模拟开 关AS2与所述模拟开关ASl的结构相同；所述电容C的一端连接地线，另一端连接模拟开关ASl的3端；所述模拟开关ASl的1 端连接脱扣装置中的脱扣线圈的一端，2端连接电源的输出端；所述电阻R4的一端连接脱 扣装置中的脱扣线圈的另一端，电阻R4的另一端连接所述模拟开关AS2的1端；所述模拟 开关ASl的2端连接脱扣装置中的脱扣线圈与电阻R4连接的一端，3端连接地线；所述触发单元输出第三控制信号至脱扣电路的模拟开关AS1、模拟开关AS2及检测电 路的可控开关；所述第三控制信号包括指示脱扣电路的模拟开关ASl使脱扣线圈和地线连接的信 号，指示模拟开关AS2使电容C与电源连接的信号，指示检测电路的可控开关断开使电阻Rl 与电阻R2断路的信号；所述检测电路的可控开关根据第三控制信号断开，电阻Rl与电阻R2断路，电阻R2上 无仿真漏电流；所述脱扣电路的模拟开关AS2根据第三控制信号，2端与3端导通，且所述模拟开关 ASl根据第三控制信号，2端与3端导通，电容C被电源充电。
7.一种RCD检测方法，其特征在于，包括检测电路根据控制器输出的第一控制信号产生仿真漏电流，并将仿真漏电流输出至控 制器；差动电流互感器将检测获得的漏电流输出至信号处理单元处理，信号处理单元将处理后的漏电流输出至控制器；控制器将获得的仿真漏电流及漏电流转换为数字量，比较表示仿真漏电流的数字量与 表示漏电流的数字量的差值；根据比较结果确定差动电流互感器和/或信号处理单元是否 存在故障，并输出检测结果至检测结果提示单元；脱扣电路根据控制器输出的第二控制信号产生仿真电压，并将仿真电压输出至控制器 及脱扣装置；控制器将获得的仿真电压转换为仿真电压的衰减率，比较仿真电压的衰减率与预设衰 减率的差值，根据比较结果确定脱扣装置和/或脱扣电路是否存在故障，并输出检测结果 至检测信号提示单元。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括所述控制器根据差动电流互感器及信号处理单元无故障的检测结果和脱扣电路及脱 扣装置无故障的检测结果输出第三控制信号，输出第三控制信号至检测电路和脱扣电路； 所述检测电路和所述脱扣电路根据获得的第三控制信号停止检测，返回正常工作状态；所述第三控制信号是指示检测电路和脱扣电路返回正常工作状态的信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括所述控制器根据脱扣电路及脱扣装置无故障的检测结果和差动电流互感器和/或信 号处理单元存在故障的检测结果输出第四控制信号至脱扣电路； 所述脱扣电路根据第四控制信号输出脱扣电流至脱扣装置； 所述脱扣装置切断RCD与电网的连接；所述第四控制信号为指示脱扣电路输出脱扣电流至脱扣装置的控制信号。
全文摘要
本发明公开了一种RCD检测装置，该装置的检测电路根据控制器输出的第一控制信号产生仿真漏电流，将处理后的仿真漏电流输出至所述控制器；差动电流互感器将检测获得的漏电流输出至信号处理单元，信号处理单元对漏电流进行处理后输出至控制器；所述脱扣电路根据控制器输出的第二控制信号产生仿真电压，将仿真电压输出至所述控制器及脱扣装置；所述控制器根据仿真漏电流及漏电流的比较结果确定差动电流互感器和/或信号处理单元存在故障，根据仿真电压的衰减率与预设的衰减率的比较结果确定脱扣电路和/或脱扣装置存在故障；将表示检测结果的提示信号输出至检测结果提示单元；检测结果提示单元根据获得的提示信号输出检测结果。本发明还公开了一种RCD检测方法。采用本发明提出的RCD检测装置及检测方法，能够在不切断断路器与电网的连接的情况下，对RCD执行检测。
文档编号G01R31/327GK101900771SQ20091014309
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者冯晓东, 卓越, 闵应宗, 陈维刚 申请人:西门子公司