本發(fā)明涉及一種接地故障斷路器，具體地說(shuō)，是涉及一種產(chǎn)生正負(fù)兩個(gè)方向模擬泄漏電流以生成模擬接地故障，并檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)的自測(cè)接地故障斷路器。

背景技術(shù)：

在交流電源供電系統(tǒng)中，使用接地故障斷路器是必須的，它擔(dān)負(fù)著對(duì)使用者人身安全保護(hù)之職責(zé)。因此，接地故障斷路是否正常運(yùn)行關(guān)系到使用者人身安全。雖然，某些標(biāo)準(zhǔn)推薦每月測(cè)試一次接地故障斷路器，以確保它們正確的操作。這種辦法被稱為手動(dòng)測(cè)試。然而，在實(shí)際使用中，對(duì)于很多接地故障斷路器，它們的正確運(yùn)行狀況并沒(méi)有被定期地手動(dòng)測(cè)試。ul943第6.30款已明確強(qiáng)制要求接地故障斷路器須帶自身測(cè)試功能。

接地故障斷路器帶自身測(cè)試功能的要求是：在交流電源供電系統(tǒng)中負(fù)載不能斷電的前提下，接地故障斷路器自我判定是否正常運(yùn)行。這個(gè)過(guò)程稱為接地故障斷路器的自身測(cè)試，簡(jiǎn)稱自測(cè)。接地故障斷路器自測(cè)中，需要產(chǎn)生模擬接地故障。

中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)：cn102694364的專利中公開了一種接地故障電路中斷器監(jiān)控器及接地故障模擬方法。請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)接地故障電路中斷器監(jiān)控器中fan4149的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖。如圖1所示，在接地故障和模擬接地故障的兩個(gè)狀態(tài)，泄漏電流方向是相反的。因此根據(jù)接地故障斷路器中的集成電路知識(shí)，如上述專利中使用的fan4149，由于泄漏電流的方向不同；因此只要達(dá)到同樣的設(shè)定閾值都可以觸發(fā)可控硅整流器。而所感應(yīng)的不同方向的泄漏電流進(jìn)入fan4149，在內(nèi)部的信號(hào)流經(jīng)過(guò)的處理模塊是不同的。不同方向的泄漏電流經(jīng)放大器a1后，分別進(jìn)入比較器c1或比較器c2；在交流電源的正半周，接地故障發(fā)生時(shí)，感應(yīng)電流經(jīng)放大器a1后，進(jìn)入比較器c1；而在交流電源的負(fù)半周，模擬接地故障產(chǎn)生時(shí)，感應(yīng)電流就經(jīng)放大器a1后， 則進(jìn)入比較器c2。假設(shè)在手動(dòng)測(cè)試后某時(shí)刻，放大器a1的輸出端或比較器c1出現(xiàn)故障，使比較器c1輸出電平不能翻轉(zhuǎn)。此時(shí)，接地故障斷路器顯示自測(cè)功能正常，但當(dāng)實(shí)際接地故障出現(xiàn)時(shí)，接地故障斷路器的螺線管觸點(diǎn)開關(guān)就不會(huì)斷開，因此，針對(duì)這種現(xiàn)象可以用一個(gè)穩(wěn)壓10v的齊納二極管并接在fan4149的放大器輸出端來(lái)模擬這種缺陷。

另外，現(xiàn)有技術(shù)的接地故障斷路器中需要使用到二極管，由于二極管的作用使得接地故障斷路器只能在輸入交流電相線的正半周工作。當(dāng)處于交流電相線的正半周時(shí)，接地故障斷路器只能產(chǎn)生交流相線的電流i+大于零線的電流i-的泄漏電流。但是接地故障斷路器的輸入的相線和零線一旦錯(cuò)接，即外部來(lái)的交流相線錯(cuò)接在接地故障斷路器的零線輸入端，而外部來(lái)的交流零線錯(cuò)接在接地故障斷路器的相線輸入端。導(dǎo)致接地故障斷路器只能在輸入交流電相線的負(fù)半周工作，在交流電相線的負(fù)半周，接地故障只能產(chǎn)生交流相線的電流i+小于零線的電流i-的泄漏電流。

基于上述分析，由于接地故障發(fā)生的泄漏電流方向不能確定，要使模擬接地故障產(chǎn)生的泄漏電流方向與接地故障發(fā)生的泄漏電流方向一致，就必須要求實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向泄漏電流的模擬接地故障，故需要開發(fā)一種克服上述缺陷的自測(cè)接地故障斷路器系統(tǒng)及雙向接地故障模擬方法已成為一項(xiàng)急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種自測(cè)接地故障斷路器，包括感應(yīng)線圈、中性線圈及與其相連的接地故障斷路檢測(cè)單元，其中，所述自測(cè)接地故障斷路器還包含：

一模擬泄漏電流繞組，設(shè)置于所述自測(cè)接地故障斷路器的所述感應(yīng)線圈上，并與所述感應(yīng)線圈的一感應(yīng)泄漏電流繞組互耦；以及

一自測(cè)單元，電性連接于所述模擬泄漏電流繞組及所述感應(yīng)泄漏電流繞組，所述自測(cè)單元用以在交流電相線的負(fù)半周交替產(chǎn)生正負(fù)兩個(gè)方向的模擬泄漏電流以生成模擬接地故障，并檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述自測(cè)單元包含：

一模擬接地故障回路，其兩端電性連接于所述模擬泄漏電流繞組，所述模擬接地故障回路在所述交流電相線的負(fù)半周產(chǎn)生所述模擬泄漏電流以生成所 述模擬接地故障；

一判別回路，電性連接于所述模擬接地故障回路，所述判別回路用以在所述交流電相線負(fù)半周時(shí)判斷所述自測(cè)接地故障斷路器的一可控硅的陽(yáng)極電壓是否異常，當(dāng)所述可控硅的陽(yáng)極電壓異常時(shí)則產(chǎn)生一故障信號(hào)。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述自測(cè)單元包含一相位識(shí)別回路，電性連接于所述模擬接地故障回路及所述判別回路，所述相位識(shí)別回路用以判斷所述交流電相線的正、負(fù)半周，當(dāng)處于所述交流電相線的負(fù)半周時(shí)產(chǎn)生一判斷信號(hào)，所述模擬接地故障回路根據(jù)所述判斷信號(hào)工作。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述模擬泄漏電流在交流電源的相鄰兩個(gè)交流周期內(nèi)的方向不同。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述自測(cè)單元還包含一供電回路，其接收整流后的交流電為所述自測(cè)單元供電，所述供電回路通過(guò)一第二電容c2接地。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述模擬泄漏電流繞組的一端通過(guò)一電流設(shè)定電阻r4電性連接于所述模擬接地故障回路的一端，所述模擬泄漏電流繞組的另一端電性連接于所述模擬接地故障回路的另一端，所述模擬接地故障回路根據(jù)其兩端的電壓或電流的大小確定產(chǎn)生所述模擬泄漏電流的方向。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述模擬泄漏電流的大小根據(jù)所述感應(yīng)線圈的繞組匝數(shù)比、所述電流設(shè)定電阻r4的阻值及所述第二電容c2的電壓而設(shè)定，所述模擬泄漏電流的峰值為：(vc2/r4)×nm，其中vc2為所述第二電容c2的電壓，nm為模擬泄漏電流繞組匝數(shù)。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，包含一手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1，所述自測(cè)單元包還含與所述相位識(shí)別回路電性連接的一手動(dòng)測(cè)試回路，所述手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1電性連接于所述手動(dòng)測(cè)試回路，所述手動(dòng)測(cè)試回路電性連接于所述模擬接地故障回路，通過(guò)觸發(fā)所述手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1啟動(dòng)所述手動(dòng)測(cè)試回路工作，所述手動(dòng)測(cè)試回路工作后復(fù)位所述模擬接地故障回路。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述自測(cè)單元還包括一報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路，電性連接于所述判別回路，所述報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路接收所述判別回路輸出的所述故障信號(hào)產(chǎn)生一失效報(bào)警信號(hào)，所述報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路電性連接一報(bào)警器，所述報(bào)警器接收所述失效報(bào)警信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述判別回路為一第二窗口比較器。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述第二窗口比較器通過(guò)一第二電阻r2電性連接于所述可控硅的陽(yáng)極，所述第二窗口比較器還通過(guò)一第三電阻r3電性連接于一第三電容c3的一端，所述第三電容c3的另一端接地；

當(dāng)所述模擬接地故障產(chǎn)生前所述可控硅的陽(yáng)極電壓值異常時(shí)，即所述第二窗口比較器判斷所述可控硅的陽(yáng)極電壓值小于所述第三電容c3電壓時(shí)則產(chǎn)生所述故障信號(hào)；

或，當(dāng)所述模擬接地故障產(chǎn)生后所述可控硅的陽(yáng)極電壓值異常時(shí)，即所述第二窗口比較器判斷所述可控硅的陽(yáng)極電壓值不小于所述第三電容c3時(shí)則產(chǎn)生所述故障信號(hào)。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，當(dāng)所述第二窗口比較器在所述交流電源的相隔兩個(gè)交流周期內(nèi)連續(xù)兩次判斷所述可控硅的陽(yáng)極電壓值小于所述第三電容c3電壓時(shí)或所述可控硅的陽(yáng)極電壓值不小于所述第三電容c3時(shí)則產(chǎn)生所述故障信號(hào)。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，還包含一第二二極管，其陰極電性連接于所述可控硅的陽(yáng)極，所述第二二極管的陽(yáng)極電性連接于所述判別回路，所述相位識(shí)別回路電性連接于所述判別回路。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，在所述交流電相線的一個(gè)周期內(nèi)，所述判別回路判斷所述可控硅的陽(yáng)極電壓是否異常，當(dāng)所述可控硅的陽(yáng)極電壓異常時(shí)則產(chǎn)生一故障信號(hào)。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，當(dāng)所述模擬接地故障產(chǎn)生前所述可控硅的陽(yáng)極電壓值異常時(shí)，即所述判別回路判斷所述可控硅的陽(yáng)極電壓值小于一二極管的陰極電壓時(shí)則產(chǎn)生所述故障信號(hào)；

或，當(dāng)所述模擬接地故障產(chǎn)生后所述可控硅的陽(yáng)極電壓值異常時(shí)，即所述判別回路判斷所述可控硅的陽(yáng)極電壓值大于或等于一第二閾值電壓時(shí)則產(chǎn)生所述故障信號(hào)。

上述的自測(cè)接地故障斷路器，其中，所述自測(cè)單元為一集成電路，所述集成電路包含所述接地故障斷路檢測(cè)單元。

本發(fā)明還提供一種雙向接地故障模擬方法，所述雙向接地故障模擬方法應(yīng)用于上述任一項(xiàng)所述的自測(cè)接地故障斷路器；其中，包含以下步驟：

產(chǎn)生模擬接地故障步驟：通過(guò)設(shè)置于一自測(cè)接地故障斷路器的一感應(yīng)線圈上的一模擬泄漏電流繞以及所述自測(cè)接地故障斷路器的一自測(cè)單元的一模擬接地故障回路在交流電相線的負(fù)半周交替產(chǎn)生正負(fù)兩個(gè)方向的模擬泄漏電流生成模擬接地故障；

檢測(cè)步驟：通過(guò)所述自測(cè)單元的一判別回路在所述交流電相線負(fù)半周時(shí)判斷一可控硅的陽(yáng)極電壓是否異常，當(dāng)所述可控硅的陽(yáng)極電壓異常則產(chǎn)生一故障信號(hào)；

報(bào)警步驟：通過(guò)所述自測(cè)單元的一報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路接收所述判別回路輸出的所述故障信號(hào)產(chǎn)生一失效報(bào)警信號(hào)，通過(guò)自測(cè)接地故障斷路器的一報(bào)警器接收所述失效報(bào)警信號(hào)并進(jìn)行報(bào)警。

上述的雙向接地故障模擬方法，其中，還包含一相位識(shí)別步驟，位于所述產(chǎn)生模擬接地故障步驟之前，所述相位識(shí)別步驟通過(guò)所述自測(cè)單元的一相位識(shí)別回路判斷所述交流電相線的正負(fù)半周，當(dāng)處于所述交流電相線的負(fù)半周時(shí)產(chǎn)生一判斷信號(hào)，所述模擬接地故障回路根據(jù)所述判斷信號(hào)工作。

本發(fā)明針對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)其功效在于，自測(cè)接地故障斷路器系統(tǒng)在不斷開供給負(fù)載的交流電源的前提下，在其自我測(cè)試過(guò)程中自身產(chǎn)生正負(fù)兩個(gè)方向的接地故障的泄漏電流，即模擬雙向接地故障，并對(duì)上述兩個(gè)方向的模擬接地故障產(chǎn)生前后判斷接地故障斷路器是否正常工作。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)接地故障電路中斷器監(jiān)控器中fan4149的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；

圖2為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器一實(shí)施例的示意電路圖；

圖3為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器另一實(shí)施例的示意電路圖；

圖4為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器再一實(shí)施例的示意電路圖；

圖5為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器手動(dòng)測(cè)試波形圖；

圖6為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器的自測(cè)過(guò)程在半周期的波形圖；

圖7為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器的自測(cè)過(guò)程在一個(gè)周期的波形圖；

圖8為本發(fā)明雙向接地故障模擬方法流程圖。

其中，附圖標(biāo)記為：

c1、c2：比較器

a1：放大器

101：感應(yīng)線圈

102：中性線圈

103：螺線管

104：交流觸點(diǎn)開關(guān)

105：整流橋堆

201：自測(cè)單元

2011：模擬接地故障回路

2012：判別回路

2013：報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路

2014：手動(dòng)測(cè)試回路

2015：相位識(shí)別回路

2016：供電回路

202：接地故障斷路檢測(cè)單元

2021：運(yùn)算放大器

2022：第一窗口比較器

2023：可控硅驅(qū)動(dòng)電路

k1：手動(dòng)測(cè)試開關(guān)

d1：二極管

d2：第二二極管

q1：可控硅

u1：報(bào)警器

r1：第一電阻

r2：第二電阻

r3：第三電阻

r4：電流設(shè)定電阻

r5：第五電阻

c1：第一電容

c2：第二電容

c3：第三電容

301、401：集成電路

3011：運(yùn)算放大器

3012：第一窗口比較器

3013：可控硅驅(qū)動(dòng)電路

3014：模擬接地故障回路

3015：判別回路

3016：報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路

3017：手動(dòng)測(cè)試回路

3018：相位識(shí)別回路

3019：供電回路

具體實(shí)施方式

茲有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)說(shuō)明，現(xiàn)以一較佳實(shí)施例來(lái)作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)被解釋為本發(fā)明實(shí)施的限制。

在本說(shuō)明書以及權(quán)利要求書中使用了某些詞匯來(lái)指稱特定的組件，而所屬領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱呼同一個(gè)組件，本說(shuō)明書與后續(xù)的申請(qǐng)專利范圍并不以名稱的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則，在通篇說(shuō)明書以及權(quán)利要求書中所提與的“包含”為一開放式的用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含有但不限定于”，此外，“連接”一詞在此是包含任何直接與間接的電性連接手段，因此，若文中描述一第一回路連接于一第二回路，則代表所述的第一回路可以直接電性連接在所述的第二回路，或通過(guò)其它電阻等元器件間接地電行連接至所述的第二回路。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器一實(shí)施例的示意電路圖。如圖2所示，本發(fā)明的自測(cè)接地故障斷路器包含：感應(yīng)線圈101、中性線圈102、螺線管103、交流觸點(diǎn)開關(guān)104、手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1、整流橋堆105、二極管d1、可控硅q1、自測(cè)單元201及接地故障斷路檢測(cè)單元202，接地故障斷路器的交流電相線l和零線n穿過(guò)中性線圈102、感應(yīng)線圈101，經(jīng)交流觸點(diǎn)開關(guān)104到交流電相線l和零線n輸出端，輸出端耦接外部負(fù)載；二極管d1 的陽(yáng)極電性連接于交流電相線l，二極管d1的陰極通過(guò)螺線管103電性連接于可控硅q1的陽(yáng)極；可控硅q1的陰極接地，可控硅q1的控制極通過(guò)一第四電容c4接地；手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1一端電性連接于自測(cè)單元201，其另一端接地。進(jìn)一步地，感應(yīng)線圈101包含一模擬泄漏電流繞組1011及一感應(yīng)泄漏電流繞組1012；感應(yīng)泄漏電流繞組1012耦接于模擬泄漏電流繞組1011；模擬泄漏電流繞組1011及感應(yīng)泄漏電流繞組1012電性連接于所述自測(cè)單元201。自測(cè)單元201用以在交流電相線l的負(fù)半周交替產(chǎn)生正負(fù)兩個(gè)方向的模擬泄漏電流以生成模擬接地故障，并檢測(cè)對(duì)所述模擬接地故障的響應(yīng)。

其中，接地故障斷路檢測(cè)單元202包含依次電性連接的一運(yùn)算放大器2021、一第一窗口比較器2022及一可控硅驅(qū)動(dòng)電路2023；運(yùn)算放大器2021的兩個(gè)輸入端還電性連接于感應(yīng)線圈101的感應(yīng)泄漏電流繞組1012，運(yùn)算放大器2011的輸出端電性連接于第一窗口比較器2022的輸入端；第一窗口比較器2022的輸出端還電性連接于中性線圈102，第一窗口比較器2012的輸出端還電性連接于可控硅驅(qū)動(dòng)電路2023的輸入端；可控硅驅(qū)動(dòng)電路2023的輸出端電性連接于可控硅q1的控制極。

其中自測(cè)單元201包含：一模擬接地故障回路2011、一判別回路2012及一報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路2013；模擬接地故障回路2011的兩端電性連接于感應(yīng)線圈101的模擬泄漏電流繞組1011，模擬接地故障回路2011在交流電相線l的負(fù)半周產(chǎn)生模擬泄漏電流以生成模擬接地故障；判別回路2012電性連接于模擬接地故障回路2011，判別回路2012用以在交流電相線l負(fù)半周時(shí)判斷可控硅q1的陽(yáng)極電壓是否異常，當(dāng)可控硅q1的陽(yáng)極電壓異常時(shí)則產(chǎn)生一故障信號(hào)；報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路2013的輸入端電性連接于判別回路2012的輸出端，報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路2013的輸出端電性連接于一報(bào)警器u1的輸入端，報(bào)警器u1的輸出端接地，報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路2013接收判別回路輸出2015的故障信號(hào)并產(chǎn)生一失效報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器u1接收失效報(bào)警信號(hào)后進(jìn)行報(bào)警。

進(jìn)一步地，自測(cè)單元201還包含一手動(dòng)測(cè)試回路2014、一相位識(shí)別回路2015及一供電回路2016；手動(dòng)測(cè)試回路2014的一端電性連接于模擬接地故障回路2011，手動(dòng)測(cè)試回路2014的另一端電性連接于手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1的一端，手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1另一端接地，通過(guò)觸發(fā)手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1啟動(dòng)手動(dòng)測(cè)試回路2014工作，手動(dòng)測(cè)試回路2014工作后復(fù)位模擬接地故障回路2011(請(qǐng)參照?qǐng)D 5，圖5為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器手動(dòng)測(cè)試波形圖)；相位識(shí)別回路2015電性連接于模擬接地故障回路2011、判別回路2012及手動(dòng)測(cè)試回路2014，相位識(shí)別回路2015用以判斷交流電相線l的正、負(fù)半周，當(dāng)處于交流電相線l的負(fù)半周時(shí)產(chǎn)生一判斷信號(hào)，模擬接地故障回路2011根據(jù)所述判斷信號(hào)工作；供電回路2016通過(guò)一第一電阻r1電性連接于整流橋堆105，第一電阻r1與供電回路2016之間的連接通路還通過(guò)一第一電容c1接地，供電回路2016還通過(guò)一第二電容c2接地，供電回路2016為自測(cè)單元供電。

本實(shí)施例中，在不斷開供給負(fù)載的交流電源的情況下，當(dāng)處于交流電相線l的負(fù)半周時(shí)，模擬接地故障回路2011在交流電源的相鄰兩個(gè)交流周期內(nèi)分別產(chǎn)生不同方向的模擬泄漏電流。模擬泄漏電流繞組1011的一端通過(guò)一電流設(shè)定電阻r4電性連接于模擬接地故障回路2011的一端，模擬泄漏電流繞組011的另一端電性連接于模擬接地故障回路2011的另一端，模擬接地故障回路2011根據(jù)其兩端的電壓或電流的大小確定產(chǎn)生模擬泄漏電流的方向，即模擬泄漏電流從電壓高或電流大的一端流出經(jīng)模擬泄漏電流繞組1011流入至電壓低或電流小的一端，或相反；其中，模擬泄漏電流的大小根據(jù)感應(yīng)線圈101的繞組匝數(shù)比、電流設(shè)定電阻r4的阻值及所述第二電容c2的電壓而設(shè)定，所述模擬泄漏電流的峰值為：(vc2/r4)×nm，其中vc2為所述第二電容c2的電壓，nm為模擬泄漏電流繞組匝數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，感應(yīng)線圈101的繞組匝數(shù)比為1:1000:10，其中1為輸入的交流電相線l和零線n繞組匝數(shù)，1000為感應(yīng)泄漏電流繞組匝數(shù)，10為模擬泄漏電流繞組匝數(shù)，模擬泄漏電流峰值為第二電容c2電壓除以泄漏電流設(shè)定電阻r4乘以10。

再進(jìn)一步地，判別回路2012為一第二窗口比較器，第二窗口比較器的一輸入端通過(guò)一第二電阻r2電性連接于可控硅q1的陽(yáng)極，第二窗口比較器的另一輸入端還通過(guò)一第三電阻r3電性連接于二極管d1的陰極，第三電阻r3與二極管d1的陰極之間的連接通路還通過(guò)一第三電容c3接地，可控硅q1的陽(yáng)極電壓及第三電容c3的電壓由于第二電阻r2及第三電阻r3分壓作用而降壓進(jìn)入第二窗口比較器進(jìn)行比較，即當(dāng)模擬接地故障產(chǎn)生前可控硅q1的陽(yáng)極電壓小于第三電容c3的電壓時(shí)則判定控硅q1的陽(yáng)極電壓異常并產(chǎn)生故障信號(hào)或當(dāng)模擬接地故障產(chǎn)生后可控硅q1的陽(yáng)極電壓不小于第三電容c3的電壓時(shí)則判定控硅q1的陽(yáng)極電壓異常并產(chǎn)生故障信號(hào)。

再請(qǐng)參照?qǐng)D2及圖6，圖6為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器的自測(cè)過(guò)程在半周期的波形圖。由于二極管d1的作用，此自測(cè)接地故障斷路器系統(tǒng)的接地故障斷路器只能在輸入交流電相線l的正半周工作，自測(cè)接地故障斷路器系統(tǒng)的自我測(cè)試過(guò)程將在輸入交流電相線l的負(fù)半周完成。在輸入交流電相線l的負(fù)半周，模擬接地故障產(chǎn)生前，由于二極管d1的作用，第三電容c3的電壓保持輸入交流電壓的峰值，此電壓通過(guò)螺線管103連接可控硅q1的陽(yáng)極，第三電容c3的電壓和可控硅q1的陽(yáng)極電壓分別由于第二電阻r2及第三電阻r3分壓作用而降壓進(jìn)入第二窗口比較器進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)诙翱诒容^器判別第三電容c3上的電壓和可控硅q1的陽(yáng)極電壓近似相等，則自測(cè)接地故障斷路器未有故障；第二窗口比較器判別可控硅q1的陽(yáng)極電壓小于第三電容c3上的電壓，則認(rèn)為自測(cè)接地故障斷路器有故障，并產(chǎn)生故障信號(hào)；在輸入交流電相線l線的負(fù)半周，模擬接地故障產(chǎn)生后，模擬泄漏電流超過(guò)自測(cè)接地故障斷路器預(yù)先設(shè)定的泄漏電流閾值，當(dāng)?shù)诙翱诒容^器判別可控硅q1的陽(yáng)極電壓小于第三電容c3上的電壓，則自測(cè)接地故障斷路器未有故障，可控硅q1將導(dǎo)通；當(dāng)?shù)诙翱诒容^器判別可控硅q1的陽(yáng)極電壓大于或等于第三電容c3上的電壓，則認(rèn)為自測(cè)接地故障斷路器有故障，并產(chǎn)生故障信號(hào)。

進(jìn)一步地，，如果是同一方向的模擬泄漏電流產(chǎn)生的模擬接地故障產(chǎn)生后，若可控硅q1陽(yáng)極電位連續(xù)兩次異常，第二窗口比較器輸出故障信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，在四個(gè)交流周期中，第一和第三周期產(chǎn)生一個(gè)方向泄漏電流的模擬接地故障，第二和第四周期產(chǎn)生另一個(gè)方向泄漏電流的模擬接地故障，若在第一和第三周期內(nèi)第二窗口比較器判別可控硅q1陽(yáng)極電位均異常則產(chǎn)生并輸出故障信號(hào)至報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路2013；或若在第二和第四周期內(nèi)第二窗口比較器判別可控硅q1陽(yáng)極電位均異常則產(chǎn)生并輸出故障信號(hào)至報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路2013，報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路2013根據(jù)故障信號(hào)產(chǎn)生并輸出失效報(bào)警信號(hào)至報(bào)警器u1，報(bào)警器u1接收到失效報(bào)警信號(hào)后會(huì)發(fā)出聲響進(jìn)行報(bào)警。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器另一實(shí)施例的示意電路圖。如圖3所示，本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器系統(tǒng)包含一集成電路301，集成電路301包含自測(cè)單元及接地故障斷路檢測(cè)單元，即包含：一運(yùn)算放大器3011、一第一窗口比較器3012、一可控硅驅(qū)動(dòng)電路3013、一模擬接地故障回路3014、一判別回路3015、一報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路3016、一手動(dòng)測(cè)試回路3017、一相位識(shí)別 回路3018及一供電回路3019。集成電路301內(nèi)的電性連接關(guān)系與上一實(shí)施例基本相同，在此就不再贅述了，現(xiàn)將本實(shí)施例與上一實(shí)施例的不同部分進(jìn)行具體說(shuō)明：運(yùn)算放大器3011的兩個(gè)輸入端分別通過(guò)集成電路301的第14腳及第15腳電性連接于感應(yīng)線圈101，運(yùn)算放大器3011的輸出端通過(guò)集成電路301的第16腳電性連接于中性線圈102；可控硅驅(qū)動(dòng)電路3013通過(guò)集成電路301的第1腳電性連接于可控硅q1的控制極；模擬接地故障回路3014通過(guò)集成電路301的第8腳電性連接于電流設(shè)定電阻r4的一端，電流設(shè)定電阻r4的另一端電性連接于感應(yīng)線圈101，模擬接地故障回路3014通過(guò)集成電路301的第9腳電性連接于感應(yīng)線圈101；判別回路3015的一個(gè)輸入端通過(guò)集成電路301的第11腳電性連接于第二電阻r2，判別回路3015的另一個(gè)輸入端通過(guò)集成電路301的第10腳電性連接于第二電阻r2；報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路3016通過(guò)集成電路301的第7腳電性連接于報(bào)警器u1；手動(dòng)測(cè)試回路3017通過(guò)集成電路301的第5腳電性連接于手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1；相位識(shí)別回路3018通過(guò)集成電路301的第12腳電性連接于一第五電阻r5的一端，第五電阻r5的另一端電性連接于整流橋堆105；供電回路3019通過(guò)集成電路301的第2腳電性連接于第一電阻r1及第一電容c1的一端，第一電容c1的另一端電性連接于集成電路301的第3腳并接地，供電回路3019還通過(guò)集成電路301的第2腳電性連接于第二電容c2。其中在本實(shí)施例中，泄漏電流的方向是由集成電路301的第8腳和第9腳的電壓大小來(lái)確定，但本發(fā)明并不以此為限，在其他實(shí)施例中，泄漏電流的方向是由集成電路301的第8腳和第9腳的電流大小來(lái)確定。

請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器再一實(shí)施例的示意電路圖，與圖2及圖3所示出的實(shí)施例的最大區(qū)別在于，圖4所示出的自測(cè)接地故障斷路器的自我測(cè)試過(guò)程能夠在交流周期的一個(gè)周期內(nèi)完成，即自測(cè)接地故障斷路器的自我測(cè)試過(guò)程可在輸入交流電相線l的正半周完成對(duì)模擬接地故障產(chǎn)生前的系統(tǒng)測(cè)試；在輸入交流電相線l的負(fù)半周完成對(duì)模擬接地故障產(chǎn)生后的系統(tǒng)測(cè)試。以下就圖4與圖3的不同之處進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，圖4的自測(cè)接地故障斷路器省略了第三電容c3及第五電阻r5的設(shè)置；增加了一第二二極管d2，第二二極管d2的陰極電性連接于可控硅q1的陽(yáng)極，第二二極管d2的陽(yáng)極電性連接于集成電路401的第11腳，第二二極管d2的陰極電性連接于螺線管103；相位識(shí)別回路3018的輸入端與判別回路3015的一輸入端均通過(guò)集成電 路301的第10腳電性連接于第三電阻r3。

請(qǐng)參照?qǐng)D4及圖7，圖7為本發(fā)明自測(cè)接地故障斷路器的自測(cè)過(guò)程在一個(gè)周期的波形圖；以下結(jié)合圖4及圖7具體說(shuō)明自測(cè)接地故障斷路器系統(tǒng)的工作過(guò)程。在本實(shí)施例中自測(cè)接地故障斷路器的自我測(cè)試過(guò)程在輸入交流電相線l線的正半周完成對(duì)模擬接地故障產(chǎn)生前的自測(cè)接地故障斷路器測(cè)試；在輸入交流電相線l線的負(fù)半周完成對(duì)模擬接地故障產(chǎn)生后的自測(cè)接地故障斷路器測(cè)試。

在輸入交流電相線l的正半周，若無(wú)接地故障產(chǎn)生，二極管d1陰極的電壓為輸入交流電壓值，此電壓通過(guò)螺線管103連接可控硅q1的陽(yáng)極，二極管d1陰極的電壓和可控硅q1的陽(yáng)極電壓分別由于第二電阻r2和第三電阻r3的分壓作用降壓后進(jìn)入第二窗口比較器。當(dāng)?shù)诙翱诒容^器判斷二極管d1陰極的電壓和可控硅q1的陽(yáng)極電壓近似相等時(shí)，即可控硅q1的陽(yáng)極電壓無(wú)異常，則判斷自測(cè)接地故障斷路器未有故障，特別是可控硅q1未失效；當(dāng)?shù)诙翱诒容^器判斷可控硅q1的陽(yáng)極電壓小于二極管d1的陰極電壓時(shí)，即可控硅q1的陽(yáng)極電壓異常，則判斷自測(cè)接地故障斷路器有故障并產(chǎn)生故障信號(hào)。進(jìn)一步地當(dāng)?shù)诙翱诒容^器連續(xù)兩次判斷可控硅q1的陽(yáng)極電壓異常后產(chǎn)生故障信號(hào)。

在輸入交流電相線l的負(fù)半周，可控硅q1的陽(yáng)極電壓由自測(cè)單元401內(nèi)部通過(guò)第二二極管d2提供，可控硅q1的陽(yáng)極電壓為自測(cè)單元201的第11腳電壓減去第二二極管d2的正向電壓。模擬接地故障產(chǎn)生后，模擬泄漏電流超過(guò)自測(cè)接地故障斷路器預(yù)先設(shè)定的泄漏電流閾值，當(dāng)?shù)诙翱诒容^器判斷可控硅q1的陽(yáng)極電壓小于一第一閾值電壓v1時(shí)，可控硅q1的陽(yáng)極電壓無(wú)異常，則判斷自測(cè)接地故障斷路器未有故障；當(dāng)?shù)诙翱诒容^器判斷可控硅q1的陽(yáng)極電壓大于或等于一第二閾值電壓v2時(shí)，可控硅q1的陽(yáng)極電壓異常，則判斷自測(cè)接地故障斷路器有故障，則第二窗口比較器產(chǎn)生故障信號(hào)。其中在本實(shí)施例中，設(shè)定第一閾值電壓v1為1v，第二閾值電壓v2為2v，但本發(fā)明并不以此為限。

進(jìn)一步地若同一方向泄漏電流的模擬接地故障產(chǎn)生后，第二窗口比較器連續(xù)兩次判斷可控硅q1的陽(yáng)極電壓異常再產(chǎn)生并輸出故障信號(hào)，報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路3016接收連續(xù)兩次產(chǎn)生故障信號(hào)輸出失效報(bào)警信號(hào)，報(bào)警器u1接收?qǐng)?bào)警驅(qū)動(dòng) 回路3016輸出的失效報(bào)警信號(hào)后會(huì)發(fā)出聲響進(jìn)行報(bào)警。

請(qǐng)參照?qǐng)D8，圖8為本發(fā)明雙向接地故障模擬方法流程圖。如圖8所示本發(fā)明的雙向接地故障模擬方法，包含以下步驟：

相位識(shí)別步驟s100：通過(guò)自測(cè)單元的一相位識(shí)別回路判斷交流電相線l的正負(fù)半周，當(dāng)處于交流電相線l的負(fù)半周時(shí)產(chǎn)生一判斷信號(hào)，模擬接地故障回路根據(jù)判斷信號(hào)工作。

產(chǎn)生模擬接地故障步驟s200：通過(guò)設(shè)置于一自測(cè)接地故障斷路器的一感應(yīng)線圈上的一模擬泄漏電流繞以及自測(cè)接地故障斷路器的一自測(cè)單元的一模擬接地故障回路在交流電相線的負(fù)半周交替產(chǎn)生正負(fù)兩個(gè)方向的模擬泄漏電流生成模擬接地故障。其中，于產(chǎn)生模擬接地故障步驟s200中，所述模擬泄漏電流在交流電源的相鄰兩個(gè)交流周期內(nèi)的方向不同。模擬泄漏電流繞組的一端通過(guò)一電流設(shè)定電阻r4電性連接于模擬接地故障回路的一端，模擬泄漏電流繞組的另一端電性連接于模擬接地故障回路的另一端，模擬接地故障回路根據(jù)其兩端的電壓或電流的大小確定產(chǎn)生模擬泄漏電流的方向。模擬泄漏電流的大小根據(jù)感應(yīng)線圈的繞組匝數(shù)比、電流設(shè)定電阻r4的阻值及自測(cè)接地故障斷路器的一第二電容c2的電壓而設(shè)定，模擬泄漏電流的峰值為：(vc2/r4)×nm，其中，vc2為第二電容c2的電壓，nm為模擬泄漏電流繞組匝數(shù)。

檢測(cè)步驟s300：通過(guò)自測(cè)單元的一判別回路在交流電相線負(fù)半周時(shí)判斷一可控硅的陽(yáng)極電壓是否異常，當(dāng)可控硅的陽(yáng)極電壓異常則產(chǎn)生一故障信號(hào)。其中，判別回路為一第二窗口比較器，第二窗口比較器通過(guò)一第二電阻r2電性連接于可控硅的陽(yáng)極，第二窗口比較器還通過(guò)一第三電阻r3電性連接于一第三電容c3的一端，第三電容c3的另一端接地；

當(dāng)模擬接地故障產(chǎn)生前可控硅的陽(yáng)極電壓值異常時(shí)，即第二窗口比較器判斷可控硅的陽(yáng)極電壓值小于第三電容c3電壓時(shí)則產(chǎn)生故障信號(hào)；

或，當(dāng)模擬接地故障產(chǎn)生后可控硅的陽(yáng)極電壓值異常時(shí)，即第二窗口比較器判斷可控硅的陽(yáng)極電壓值不小于第三電容c3時(shí)則產(chǎn)生故障信號(hào)。

進(jìn)一步地，于檢測(cè)步驟s300中，當(dāng)?shù)诙翱诒容^器在交流電源相隔的兩個(gè)交流周期內(nèi)連續(xù)兩次判斷可控硅的陽(yáng)極電壓值小于第三電容c3電壓時(shí)或可控硅的陽(yáng)極電壓值不小于第三電容c3時(shí)則產(chǎn)生所述故障信號(hào)。

報(bào)警步驟s400：通過(guò)自測(cè)單元的一報(bào)警驅(qū)動(dòng)回路接收判別回路輸出的故 障信號(hào)產(chǎn)生一失效報(bào)警信號(hào)，通過(guò)自測(cè)接地故障斷路器的一報(bào)警器接收失效報(bào)警信號(hào)并進(jìn)行報(bào)警。

手動(dòng)測(cè)試步驟s500：通過(guò)觸發(fā)自測(cè)接地故障斷路器的一手動(dòng)測(cè)試開關(guān)k1啟動(dòng)自測(cè)單元的一手動(dòng)測(cè)試回路工作，手動(dòng)測(cè)試回路工作后復(fù)位模擬接地故障回路。

上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。