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专利名称：用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测电源火线-地线回路阻抗的方法及装置，特别涉及一 种用于检测带剩余电流漏电保护装置(RCD)断流器的电源火线-地线回路阻抗的方法及
直O
背景技术：
欧洲专利EP1306682揭露了一种用于测试市电电路之火线-地线阻抗的电路测 试仪，其市电电路中包含有RCD断流器，该欧洲专利通过将一个低直流电流引入到零 线-地线电路中并测试其电压的变化来检测零线-地线回路的阻抗。然而，该专利的技术缺陷是为了防止触发RCD断流器，上述直流电流是要足 够小，以使得测量电压值遭受一个不利的小信噪比，而这样就限制了测试的准确性。

发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处， 提供一种测试准确的检测电源电路火线_地线回路阻抗的装置及方法。为达上述目的，本发明的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，采用 以下的技术方案一种用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，该电源电路具有火线、地 线和零线，所述方法包括G)、当电源电路的火线端与零线端之间连接一个电阻负载与不连接电阻负载 时，分别检测电源电路的火线端与零线端之间的电压差值V1 ；Gi)、当电源电路的火线端与地线端之间连接一个电阻负载与不连接电阻负载 时，分别检测电源电路的火线端与地线端之间的电压差值V2 ；Gii)、在零线端与地线端之间施加一个阻抗检测装置发出的测试电流，其中测 试电流的大小足够大但其持续时间不足以触发一个连接在火线端与零线端之间的RCD断 流器；Gv)>当施加测试电流时，检测所述电源电路零线端与地线端之间的电压和电 流值；(V)、利用步骤(i)、(ii)、(iv)的检测值计算电源电路火线-地线回路的阻抗，
Rne是地线-零线回路阻抗，回路阻抗=Rne-R^Rl ；通过在零线端与地线端之间施加一个测试电流，其中测试电流的大小足够大但 其持续时间不足以触发一个连接在火线端与零线端之间的RCD断流器，这样做有一个优 点是可以提高测量的信噪比。进一步(Vi)、利用步骤(iv)的检测值计算电源电路零线(12)与地线(16)之间的阻抗 Rne ；
(vii)、利用步骤(ii)的检测值计算电源变压器⑶与火线⑷之间阻抗& ；(viii)、利用步骤(i)与(ii)获得的检测值之电压差值V1与电压差值V2之差，计 算电源零线(12)的阻抗Rn，计算公式Rn=(V1-V2) /V32-34/R38注明V32-34为电阻负载R38上的电压；(ix),将步骤(vii)与(viii)的检测值相加，计算所述电源电路火线-地线回路的 阻抗。所述测试电流的幅值可以大约是460毫安；
所述测试电流的持续时间可以大约是110微秒；所述方法可以进一步包括施加复数个测试电流脉冲；所述测试电流脉冲的频率可以在15HZ与50HZ范围之间；所述施加测试电流的步骤可以包含将与零线与地线串联的一个能量转换器。一种用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的装置，该阻抗检测装置包含有一 个外壳，外壳内包括一个电压检测设备，电压检测设备电连接一个电流发生器、一个处 理器和一个显示器，阻抗检测装置两测试连接端分别设有A铅条、B铅条，A铅条、B铅 条之间串联有开关与电阻负载；电流发生器的电流产生单元包含一电池，电池通过处理 器IC电连接二极管D3阳极，二极管D3阴极延伸出一测试连接端，二极管D3上并联一 开关SW1,电流发生器内一个场效应管(FET)SW2电连接电阻R1后延伸出另一测试连接 端；进一步，该阻抗检测装置包括(i)、第一检测单元，用于当电源电路的火线端与零线端之间连接一个电阻负载 与不连接电阻负载时，分别检测电源电路的火线端与零线端之间的电压值；(ii)、第二检测单元，用于当电源电路的火线端与地线端之间连接一个电阻负载 与不连接电阻负载时，分别检测电源电路的火线端与地线端之间的电压值；(iii)、电流发生器的电流产生单元，用于在零线端与地线端之间施加一个测试 电流，其中测试电流的大小足够大但其持续时间不足以触发一个连接在火线端与零线端 之间的RCD断流器；(iv)、第三检测单元，用于当施加测试电流时，检测电源电路零线端与地线端 之间的电压和电流值；(ν)、计算单元，用于利用步骤(i)、(ii)、(iii)、(iv)的检测值计算电源电路火 线-地线回路的阻抗。所述电流产生单元可以包括至少一个能量转换芯片，和用至少一个滤波储量的 装置，其中所述滤波储量的装置与所述零线与地线串联；本发明有益效果如下测试信号由仪表本身内部产生，是一个稳定的直流测量 电压和稳定直流测试电流；减少一些功率器件，使仪表在使用过程中减小发热量。


图1是本发明实施例与市电连接的阻抗检测装置，其用于实施本发明方法的第 一阶段的电子线路图2是本发明实施例与电源连接的阻抗检测装置，其用于实施本发明方法的第 二阶段的电子线路图；图3是本发明实施例电流发生器的电流脉冲产生电路图。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析 本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式
对本发明的详述得到进一步的 了解。结构器件如附图1所示，系为本发明之用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的 装置之实施例第一阶段的电子线路图，本发明的一个市电电路包括有与一根带有电阻 &的火线4连接的火线端6、一个电源变压器8、与一根带有电阻Rn的零线12连接的一 个零线端10、与一根带有电阻1^的地线16连接的一个地线端14。在火线4和零线12 之间连接有一个RCD断流器18。实施本发明的一个阻抗检测装置20具有一个外壳22，包括一个电压检测设备 24、一个电流发生器26、一个处理器28、和一个显示器30，显示器30可以是本领域技术 人员熟悉的任何显示设备，比如可以是液晶显示器(LCD)。为了检测所述电源火线-地线回路的阻抗，例如为了检测电源电路中是否安装 了准确额定的保险丝，所述阻抗检测装置20利用A铅条32、B铅条34连接在电源电路 火线端6与零线端10之间，在带负载与不带负载的情形下分别检测火线端6与零线端10 之间的电压降，例如，将开关36关闭，让电流流过一个电阻负载38，或者将开关36打开。带电阻负载38与不带负载情形下的检测值之差V1 (火线端6与零线端10之间的 电压)，表示流经所述火线4上电阻RL、电源变压器8和零线12上电阻Rn的电压降。 当电阻负载38连接在火线端6和零线端10之间与不连接时，检测值之差V2 (火线端6与 地线端14之间的电压)，表示流经火线4上电阻Rp电源变压器8的电压降。相应地，将带电阻负载38与不带负载的检测值之差V1减去电阻负载38连接 与不连接时的检测值之差V2,就可以计算出零线12的阻抗Rn[计算公式(V1-V2)/ V32-34/R38 ；注明V32-34为电阻负载R38上的电压]。参考附图2，在本发明处理的第二阶段中，阻抗检测装置20的A铅条32、B铅 条34被连接在零线端10与地线端14之间，一个大数值的(通常是约460mA)且短持续 时间的(通常是约110微秒)测试电流由一个电流发生器26产生，并流经零线端10与地 线端14。该测试电流是一系列电流脉冲，这些脉冲之间有一个大约110微秒的间隔。电 流脉冲的短持续时间阻止RCD断流器18被触发，使得可以使用大数值的测试电流，这样 就提高了任一测量数值的信噪比。由于使用的是一系列脉冲，使得任何噪音的作用明显 减少。通过测量测试电流和零线-地线回路两端的电压，零线12的Rn与地线16的Re 的联合阻抗由阻抗检测装置20来检测。火线-地线回路的回路阻抗可以按以下公式计 算回路阻抗=Rne-R^Rl
其中Rne是地线-零线回路阻抗。本发明的阻抗检测装置20包含有一个外壳22，外壳22内包括一个电压检测设备 24，电压检测设备24电连接一个电流发生器26、一个处理器28和一个显示器30，阻抗 检测装置20两测试连接端分别设有A铅条32、B铅条34，A铅条32、B铅条34之间串 联有开关36与电阻负载38。电流发生器26的电流产生单元包含一电池，电池通过处理 器IC电连接二极管D3阳极，二极管D3阴极延伸出一测试连接端，二极管D3上并联一 开关SW1,电流发生器26内一个场效应管(FET)SW2电连接电阻R1后延伸出另一测试连 接端。在附图3中示出了本发明装置的电流发生器26。零线-地线的电阻测量可能使 用电池升压来产生高电流测试脉冲，用内部发生电池经升压并稳压后得到高稳定的测试 脉冲电流，使得零线-地线间电阻Rne更稳定、精度更高。在打开电源升压器之后的任何时刻，一个场效应管(FET)SW2导通达110微秒 (开关SW1作用为在A铅条32与B铅条34之间无干扰的情况下做更精确的测量)。电池 通过处理器IC升压至24V通过二极管D3、零线12的电阻Rn、地线16的Re、电阻R1, 在施加电流脉冲之前测量出V3。这将测试任何可能出现在零线12与地线16之间的剩余 电压，在测试脉冲期间，用V3的值减去上述R1上的V4剩余电压的值，在上述110微秒 脉冲期间，％和％均被测量出来，义计量电阻！^与&两端的电压降，而％计量已知 的内部电阻两端的电压降。由于电源系统上的平行负载，零线12相对于地具有电压。二极管D3用于阻断 任何出现在零线上的电压(相对于地)，因为出现在零线12上的电压加到测试电路将导致 测试的结果不准确。电阻Rne可以利用以下公式来计算Rne = R1 (V3-V3Offset)/V4其中Rne =地线-零线回路阻抗V3Offset =不通测试电流时Rne两端的火线电压V3 =通测试电流时Rne两端的电压V4 =用于计量测试电流的R1两端的电压以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，仅为本发明之较佳实施例而已， 并非对本发明作实施任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不 脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容做出局部更改均等变 化、或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特 征的涵盖范围内。
权利要求
1.一种用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，该电源电路具有火线(4)、地 线(16)和零线(12)，其特征在于，所述方法包括(i)、当电源电路的火线端(6)与零线端(10)之间连接一个电阻负载(38)与不连接 电阻负载(38)时，分别检测电源电路的火线端(6)与零线端(10)之间的电压差值V1 ；GO >当电源电路的火线端(6)与地线端(14)之间连接一个电阻负载(38)与不连接 电阻负载(38)时，分别检测电源电路的火线端(6)与地线端(14)之间的电压差值V2 ；Gii),在所述零线端(10)与地线端(14)之间施加一个阻抗检测装置(20)发出的测 试电流，其中所述测试电流的大小足够大但其持续时间不足以触发一个连接在所述火线 端(6)与零线端(10)之间的RCD断流器(18)；Gv) >当施加所述测试电流时，检测所述电源电路零线端(10)与地线端(14)之间的 电压和电流值；(V)、利用步骤(i)、Gi)、Gv)的检测值计算所述电源电路火线-地线回路的阻抗， Rne是地线_零线回路阻抗，回路阻抗=Rne-R1^Rp
2.根据权利要求1所述的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，其特征在 于其中测量所述火线_地线回路的阻抗的步骤进一步包括(vi)、利用步骤(iv)的检测值计算电源电路零线(12)与地线(16)之间的阻抗Rne;(vii)、利用步骤(ii)的检测值计算电源变压器⑶与火线⑷之间阻抗Ry(viii)、利用步骤G)与(ii)获得的检测值之电压差值V1与电压差值V2之差，计算电 源零线(12)的阻抗Rn，Rn= (V1-V2) /V32-34/R38V32-34为电阻负载R38上的电压；Gx) >将步骤(vii)与(viii)的检测值相加，计算所述电源电路火线-地线回路的阻抗。
3.根据权利要求1或2所述的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，其特征 在于所述测试电流的幅值可以大约是460毫安。
4.根据权利要求3所述的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，其特征在 于所述测试电流的持续时间可以大约是110微秒。
5.根据权利要求1所述的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，其特征在 于所述步骤Gii)施加复数个测试电流脉冲。
6.根据权利要求5所述的用于检测电源电路火线_地线回路阻抗的方法，其特征在 于所述测试电流脉冲的频率可以在15HZ与50HZ范围之间。
7.根据权利要求1或2所述的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的方法，其特征 在于所述阻抗检测装置(20)本身内部产生一个稳定的直流测量电压和稳定直流测试电 流。
8.—种用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的装置，该阻抗检测装置(20)包含有 一个外壳(22)，其特征在于所述外壳(22)内包括一个电压检测设备(24)，所述电压检 测设备(24)电连接一个电流发生器(26)、一个处理器(28)和一个显示器(30)，所述阻 抗检测装置(20)两测试连接端分别设有A铅条(32)、B铅条(34)，A铅条(32)、B铅 条(34)之间串联有开关(36)与电阻负载(38)。
9.根据权利要求8所述的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的装置，其特征在 于所述电流发生器(26)的电流产生单元包含一电池，电池通过处理器电连接二极管阳 极，所述二极管阴极延伸出一测试连接端，所述二极管上并联一开关，电流发生器(26) 内一个场效应管电连接电阻R1后延伸出另一测试连接端。
10.根据权利要求8所述的用于检测电源电路火线_地线回路阻抗的装置，其特征在 于所述阻抗检测装置(20)包括(i)、第一检测单元，用于当电源电路的火线端(6)与零线端(10)之间连接一个电阻 负载(38)与不连接电阻负载(38)时，分别检测电源电路的火线端(6)与零线端(10)之 间的电压值；GO >第二检测单元，用于当电源电路的火线端(6)与地线端(14)之间连接一个电阻 负载(38)与不连接电阻负载(38)时，分别检测电源电路的火线端(6)与地线端(14)之 间的电压值；Gii),电流发生器(26)的电流产生单元，用于在所述零线端(10)与地线端(14)之 间施加一个测试电流，其中所述测试电流的大小足够大但其持续时间不足以触发一个连 接在所述火线端(6)与零线端(10)之间的RCD断流器(18)；Gv),第三检测单元，用于当施加所述测试电流时，检测所述电源电路零线端(10) 与地线端(14)之间的电压和电流值；(V)、计算单元，用于利用步骤(i)、(ii)、(iii)、Gv)的检测值计算所述电源电路火 线-地线回路的阻抗。
全文摘要
本发明提供一种测试准确的用于检测电源电路火线-地线回路阻抗的装置及方法。本发明当电源电路的火线端与零线端之间连接一个电阻负载与不连接电阻负载时，分别检测电源电路的火线端与零线端之间的电压差值V1；当电源电路的火线端与地线端之间连接一个电阻负载与不连接电阻负载时，分别检测电源电路的火线端与地线端之间的电压差值V2；在零线端与地线端之间施加一个阻抗检测装置发出的测试电流；当施加测试电流时，检测电源电路零线端与地线端之间的电压和电流值；利用上述步骤的检测值计算电源电路火线-地线回路的阻抗。本发明测试信号由仪表本身内部产生，减少一些功率器件，使仪表在使用过程中减小发热量。
文档编号G01R27/18GK102012462SQ20101050226
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者李品 申请人:优利德科技(东莞)有限公司