一種智能安全插座及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及安全用電技術領域，具體為一種智能安全插座及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著生產生活水品不斷提高，用電產品日益增多，安全用電和智能用電成為了首要問題。由于用電安全產生的火災、造成的人員傷亡、電器設備損壞等安全事故時有發生，給生產生活帶來巨大影響。用電設備的增多，人為管理難度加大，整體安全可靠性能降低。因而安全用電、智能用電已受到越來越多人的關注。
[0003]目前已經有的智能安全插座，例如公告專利號為CN103715566A，公告時間2014.04.09，公告專利名為“一種智能控制的安全插座”的發明專利，其插座需要配套的專用插頭，插入時無消火花處理，通電后只有電流檢測，未能實時進行漏電、短路檢測，依舊存在安全隱患，且只能用配套插頭，使用范圍狹窄。又如公告專利號為CN103022823A，公告時間為2013.04.03，專利名為“智能安全插座”的發明專利，插入時未能檢測雙孔插入還是單孔插入，僅簡單判斷電阻阻抗為零或無窮大，即使外部負載短路，因阻抗是材料本身屬性，除低溫超導情況，常溫下阻抗不為零，不能達到安全防護目的。阻抗無窮大時，不做進一步判斷，直接讓輸出電路不工作，實際應用中，具有機械開關的用電設備，例如風扇，不能啟動。又如現在設備用電插座拔插時，大都是帶電拔插，有很大的安全隱患:一是拔插時，可能發生觸電危險；二是有電弧產生，影響電網穩定，減少插座及插板的使用壽命。再如故障發生后，無自檢自恢復，影響使用體驗，未能達到智能目的。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠實時監測/檢測插入狀態、能消除拔插電弧和電火花、故障排除自恢復的智能安全插座及其控制方法，技術方案如下:
一種智能安全插座，包括第一雙刀繼電器、插入狀態監測/檢測模塊、微處理器和報警單元；所述第一雙刀繼電器包括線圈Q1、閘刀Kl和K2，以及與閘刀Kl和K2分別對應的第一觸點和第二觸點，所述微處理器連接到線圈Q1，用于控制線圈Ql通斷電，閘刀Kl和K2分別與插座的N相插孔和L相插孔連接，第一觸點和第二觸點分別連接到輸電線的N相和L相；所述插入狀態監測/檢測模塊連接到插座的插孔；所述微處理器還分別連接插入狀態監測/檢測模塊和報警單元。
[0005]進一步的，還包括第二雙刀繼電器、阻抗特性檢測模塊和電流及波形檢測模塊；所述第一雙刀繼電器為雙刀雙擲繼電器，還包括與閘刀Kl和K2分別對應的第三觸點和第四觸點；所述第二雙刀繼電器包括線圈Q2、閘刀K5和K6，以及與閘刀K5和K6分別對應的第五觸點和第六觸點，所述微處理器連接到線圈Q2，用于控制線圈Q2通斷電，閘刀K5連接第三觸點，閘刀K6連接第四觸點，第五觸點和第六觸點連接到阻抗特性檢測模塊；所述電流及波形檢測模塊耦合連接到輸電線的N相和L相；所述微處理器還分別連接到阻抗特性檢測模塊和電流及波形檢測模塊。
[0006]更進一步的，還包括無線模塊，所述無線模塊的信號傳輸端連接到微處理器，電源輸入端連接到電源模塊。
[0007]一種智能安全插座的控制方法，包括:
1)初始化:控制第一雙刀繼電器閘刀Kl和K2為斷開狀態；
2)啟動插入狀態監測/檢測模塊檢測插入狀態；
3)若檢測到插入狀態異常則啟動報警單元報警；
4)延時Tl時段后返回步驟I);
5)若插入狀態正常，則控制第一雙刀繼電器閘刀Kl和K2分別與第一觸點和第二觸點合閘。
[0008]一種智能安全插座的控制方法，包括:
A)初始化:控制第一雙刀繼電器閘刀Kl和K2分別擲于第三觸點和第四觸點，第二雙刀繼電器閘刀K5和K6斷開；
B)啟動插入狀態監測/檢測模塊檢測插入狀態；
C)若檢測到插入狀態異常則啟動報警單元報警；
D)延時Tl時段后返回步驟A);
E)若插入狀態正常，則控制第二雙刀繼電器閘刀K5和K6分別與第五觸點和第六觸點合閘；
F)啟動阻抗特性檢測模塊檢測外部負載阻抗特性及阻抗值，并將檢測到的阻抗值與內置默認的阻抗范圍[Zl，Z2]進行比較；
G)若檢測到的阻抗值小于Z1，則延時T2時段后再次檢測外部負載阻抗特性及阻抗值，若再次檢測到的阻抗值仍小于Z1，則判斷外部負載短路，啟動報警單元報警，并延時Tl時段后返回所述步驟I);
H)若檢測到的阻抗值大于Z2，則周期性啟動阻抗特性檢測模塊檢測外部負載阻抗特性及阻抗值，直到檢測到的阻抗值在默認阻抗范圍[Z1，Z2]內時，進入下一步；
I)若檢測到的阻抗值在默認阻抗范圍[Zl，Z2]內，則保存負載的特性及阻抗值，第二雙刀繼電器的閘刀分閘，并啟動電流及波形檢測模塊檢測電壓波形；
J根據外部負載特性及電壓波形控制第一雙刀繼電器閘刀Kl和K2分別與第一觸點和第二觸點合閘。
[0009]進一步的，步驟J)之后還包括:
a)—直啟動電流及波形檢測模塊采集每相電路的相電流；
b)根據每相電路的相電流的關系判斷外部負載運行情況；
c)若外部負載運行異常，則根據外部負載特性及電壓波形控制第一雙刀繼電器閘刀Kl和K2分別與第三觸點和第四觸點合閘；
d)若插入狀態監測/檢測模塊監測到插入狀態異常，則根據外部負載特性及電壓波形控制第一雙刀繼電器閘刀Kl和K2分別與第三觸點和第四觸點合閘；
返回到所述步驟B)—次。
[0010]更進一步的，根據外部負載特性及電壓波形控制第一雙刀繼電器閘刀動作的具體方法為:
若外部負載為感性負載時，在電壓的波峰處合閘或分閘； 若外部負載為阻性或容性負載時，在電壓過零點處合閘或分閘。
[0011]更進一步的，所述跟據相電流判斷外部負載運行情況的方法包括:
若每相電流均為零，則判定為外部負載機械開關斷開；
若L相電流與N相電流不相等，且差值大于^時，判定外部負載電路漏電；
若L相或N相電流大于閾值“時，判定負載超負荷運行；
若L相電流等于N相電流，且不等于零，并都小于閾值i2時，外部負載運行正常。
[0012]本發明的有益效果是:本發明僅在檢測到插頭插入狀態正常且負載阻抗特性滿足設定時才會合閘通電，并能夠對插頭插入狀態進行實時監測，更加安全可靠；根據負載阻抗特性進行合閘和分閘，消除電弧和電火花，保證用電及人身安全，并減少電流噪聲、實現綠色用電；異常情況發生后，再次自檢啟動，當異常情況移除時，自恢復正常工作狀態，達到自恢復目的。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明智能安全插座的電路結構示意圖。
[0014]圖2為本發明智能安全插座的控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。
[0016]如圖1所示，一種智能安全插座，包括第一雙刀繼電器、第二雙刀繼電器、插入狀態監測/檢測模塊、阻抗特性檢測模塊、電流及波形檢測模塊、微處理器(MPU)、報警單元、無線模塊和AC/DC模塊。
[0017]第一雙刀繼電器為雙刀雙擲繼電器，包括線圈Q1、閘刀Kl和K2，以及與閘刀Kl和K2分別對應的位于高壓交流端的第一觸點和第二觸點，以及位于低壓交流端的第三觸點和第四觸點。閘刀Kl和K2分別與插座的N相插孔和L相插孔電氣連接，第一觸點和第二觸點分別連接到輸電線的N相和L相。微處理器連接到線圈Q1，通過控制信號Ctrl I控制線圈Ql的通