[发明专利]剩余电流保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种剩余电流保护装置，尤其涉及一种具有外部触发功能的剩余电流保护装置。

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，火线与零线之间也会存在漏电流，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，均需要切断供电电源以确保安全。

在低压电网中，安装具有漏电保护功能的设备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。这种设备一般称为剩余电流保护装置(Residual Current Device，RCD)。RCD检测低压电网中是否存在漏电流。一旦RCD检测到供电线路上出现漏电流，其使得RCD中的脱扣机构执行脱扣动作，这一脱扣动作进而致使该供电线路上的断路器切断该线路。

在实际应用中，除了上述常规的漏电保护外，RCD还需要提供外部触发功能。也就是说，RCD提供一个外部输入端，操作人员在必要时可以利用该外部输入端手动地触发RCD执行脱扣动作，而不考虑是否出现了漏电状况，并由此人工断开供电线路。例如，在发生诸如意外的电气装置故障的情况下，为了避免进一步的危险，操作人员可在尚未发生任何漏电的情况下立即手动触发RCD断开供电线路。此外，这一外部触发功能还可帮助用户远程测试脱扣机构和断路器是否能够正常工作。

RCD的这种外部触发功能一般采用简单的电路来实现。图1示例性地给出了一个最简单的例子。如图1所示，外部输入电路140包括串联在电源和地之间的电阻R0和外部触发按钮B1。电阻R0上的电压由RCD中的一个控制电路MCU1监测，RCD其他部分未示出。这里，按钮B1充当一个开关元件，其断开时电阻R0上电压为低。当按钮B1被按下时，开关闭合，导致其所在的串联支路导通，由此电阻上的电压为高，即形成有效的外部触发信号。这时，RCD响应于该有效的外部触发信号而促使其中的脱扣机构执行脱扣动作。

在图1所示的设计中，外部输入电路是直接从供电线路取电。这样设计的一个潜在危险是：如果给外部输入电路提供电源的元件出现故障，例如被击穿，则供电线路上的大电流将直接加到触发按钮B1上。如果用户触摸这种带电的按钮，则会发生电击事故。

因此，现有的具有外部触发功能的RCD尚不能满足安全的需要，从而需要一种新型的具有外部触发功能的RCD来避免发生不必要的人身电击伤害。

发明内容

本发明旨在提供一种具有外部触发功能的剩余电流保护装置。这种剩余电流保护装置可以在不考虑是否出现漏电流的情况下安全地从外部强制触发，而不会对保护操作人员造成任何电击伤害。

为实现上述目的，本发明提出的剩余电流保护设备，包括：漏电检测器，用于检测供电线路上的漏电流；控制电路，用于在所述漏电检测器检测到漏电流时发出驱动信号；脱扣装置，响应于所述驱动信号执行脱扣动作；外部输入电路，用于响应于外部输入产生一触发信号，其中，所述控制电路响应于所述触发信号而发出所述驱动信号，而且所述外部输入电路的电源和从供电线路取电的电源之间电隔离，且所述外部输入电路与所述控制电路的信号之间也电隔离。通过这种电源和信号的双重隔离可以较为有效地防止供电线路上的大电流直接加到外部输入电路的触发按钮上，从而确保了操作人员的安全。

在优选的实施例中，所述电源之间的电隔离可以使用隔离变压器、隔离式AC-DC转换模块、隔离式DC-DC转换模块、或者隔离式AC-DC和DC-DC转换模块的组合实现。所述信号之间的电隔离可以使用隔离变压器、继电器、光耦、或磁耦实现。

在另一个优选的实施例中，所述外部输入电路的电源源自所述控制电路的电源且与之电隔离。这样，由于外部输入电路的电源可以从控制电路的低压电源获得，因而省去为外部电路单独设计滤波、分压、稳压电路，而只需要实现隔离式的DC-DC转换即可。因此，这一方式特别适合低成本要求的设备。

在又一个优选的实施例中，所述外部输入电路的电源仅在所述控制电路发出的一个使能信号有效时才提供电能。即，在使能信号信号无效时，外部输入电路的电源也无效，这可以进一步防止用户触电的发生。