用电安全检测防护电路、开关设备和插座的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能家居领域，特别是涉及一种用电安全检测防护电路、开关设备和插座。
【背景技术】
[0002]普通的插座:有一个或一个以上电路接线可插入的座，通过它可插入各种接线，便于与其他电路接通。通过线路与铜件之间的连接与断开，来达到最终达到该部分电路的接通与断开。随着经济的飞速发展和人民生活的提高，用电量也在不断增加，新的用电设备、智能设备也在不停的涌现；而传统的插座只是对电线的接插方便的一种物理器件，缺少保护功能。尤其对引起电气火灾的漏电和电弧缺少保护机构和实现方法。
[0003]PDU插座:PDU(Power Distribut1n Unit)是PDU具备电源分配和管理功能的电源分配管理器。PDU插座所连接的设备一般是放置在机房，例如高级的计算机、服务器等设备，因此具有防雷功能、总控开关、过载保护、电流电压显示、远程监控功能、烟感温湿度在线检测等功能。但是，也缺少对漏电、电弧的保护和实现方法。
[0004]关于电弧的产生，插座松动引起的打火属于串联电弧；线路破损导致的火线和零线间打火引起的电弧是并联电弧。
[0005]现有技术中，通过检测线路上的电流采用电流互感器能有效的解决的串联电弧的问题，并且该检测方法是行业内通用的检测方法；但是很难解决并联电弧的问题，因为并联电弧打火产生的电流很小，能量高，只通过检测电流无法对并联电弧准确的识别或者识别率不高。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型目的在于提供一种用电安全检测防护电路，旨在解决用电过程中的开关或插座松动或线路破损时产生电弧及漏电的问题。
[0007]本实用新型提供了一种用电安全检测防护电路，连接在用电负载的供电线路上，包括:
[0008]电流传感器，采集所述供电线路上用以分析串联电弧的电流信号；
[0009]电压传感器，采集所述供电线路上用以分析并联电弧的电压信号；
[0010]剩余电流传感器，采集所述供电线路上用以分析漏电电流的剩余电流信号；
[0011]信号处理电路，与所述电流传感器、电压传感器和剩余电流传感器连接，接收所述电流信号、电压信号和剩余电流信号并进行预处理；
[0012]控制器，与所述信号处理电路连接，接收预处理后的所述电流信号、电压信号和剩余电流信号，判断所述预处理后的所述电流信号、电压信号和剩余电流信号是否超过对应的阈值，若是则控制发出警报和/或切断用电负载供电。
[0013]进一步地，所述信号处理电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器和AD转换芯片，其中:
[0014]所述第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器的负输入端分别通过第一电容与所述电流传感器、电压传感器、剩余电流传感器连接；所述第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器的正输入端分别接基准电压，并通过第二电容接地，所述第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器的输出端分别与所述AD转换芯片的输入端连接，所述AD转换芯片的输出端接所述控制器。
[0015]进一步地，所述控制器为单片机。
[0016]本实用新型还提供了一种开关设备，设有上述的用电安全检测防护电路。
[0017]本实用新型还提供了一种插座，设有上述的用电安全检测防护电路。
[0018]上述的设置有用电安全检测防护电路的开关或插座设置电流电压检测传感器，构成一个电气监控系统，在保证智能家居的便利性的同时，实时监控负载或用电线路的状态，构建安全家居系统。同时通过漏电、电弧、用电量状态信息，实时做全系统监控，了解各个负载或用电线路的情况，利用综合算法和大数据分析方式，对单位用电设备进行状态老化预测和分析，进行提前预警，实现设备的安全监控和节能。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型较佳实施例中用电安全检测防护电路的电路模块图；
[0020]图2为本实用新型较佳实施例中用电安全检测防护电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]请参阅图1，本实用新型较佳实施例中的用电安全检测防护电路，连接在在用电负载或供电线路上，如设置在用电开关、用电插座、混合继电器、智能转换继电器、调光模块、灯光控制模块或总线电源模块中。用电安全检测防护电路，包括电流传感器110、电压传感器120、剩余电流传感器130、信号处理电路140以及控制器150。
[0023]电流传感器110用于采集所述供电线路上的用以分析串联电弧的电流信号；电压传感器120用于采集所述供电线路上用以分析并联电弧的电压信号；剩余电流传感器130用于采集所述供电线路上用以分析漏电电流的剩余电流信号；信号处理电路140与所述电流传感器110、电压传感器120和剩余电流传感器130连接，接收所述电流信号、电压信号和剩余电流信号并进行预处理；控制器150与所述信号处理电路140连接，接收预处理后的所述电流信号、电压信号和剩余电流信号，判断所述预处理后的所述电流信号、电压信号和剩余电流信号是否超过对应的阈值，若是则控制发出警报和/或切断用电负载供电。或将预处理后的所述电流信号、电压信号和剩余电流信号与预设阈值进行比较得到比较结果，根据比较结果控制发出警报和/或切断用电负载供电。
[0024]所述控制器150为单片机，控制器150内设的漏电分析模块151，通过对采集到的剩余电流信息的分析，依据获取漏电与预设阈值对比，超过预设阈值则记录为鉴定结果一。其后控制器150根据该结果一发出执行发出警报和/或切断用电负载供电的指令。
[0025]具体地，所述控制器150的漏电分析模块151建立与正常剩余电流对应的初始曲线，在正常状态下，自动建立负载的正常漏电值(剩余电流)的初始曲线。其中，所述剩余电流信号至少包含剩余电流持续时间和/或剩余电流电量。将当前剩余电流并拟合到对应的所述初始曲线，判断当前剩余电流是否超过预设阈值，若是则控制发出警报和/或切断用电负载供电。通过确定误差级别，确定负载或电线的漏电级别，每达到一个级别进行不同等级的预警。
[0026]本实施例中，当检测到的剩余电流大于第一预设阈值(如初始的剩余电流超过30%?50% )时，则发出警报；当检测到的剩余电流大于第二预设阈值(如初始的剩余电流超过65%?80% )时，则控制发出警报并切断用电负载的供电。
[0027]控制器150还内设故障电弧分析模块152，该故障电弧分析模块152通过对采集到的电流信息的分析，依据国家标准判定是故障电弧则记录为鉴定结果二，由于串联电弧影响的主要是电流，对电压影响比较小，故该电流判定主要是应对串联电路的判定。该故障电弧分析模块152通过对采集到的电压信息的分析，依据国家标准判定是故障电弧则记录为鉴定结果三；由于并联电弧主要是影响局部电压，电弧发生时会影响局部的电压曲线，因此电压主要是判定并联电弧。其后控制器150根据该结果二、3发出执行发出警报和/或切断用电负载供电的指令。
[0028]具体地，故障电弧分析模块152判断当前的电流信号和电压信号是否超过相应预设阈值；具体是指电流信号和电压信号中所包含的串联电弧和并联电弧的相关参数(电弧发生持续周期及电弧幅值)是否超过预设阈值。关于该预设阈值，国家标准认为电弧持续13个