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[摘 要]本文针对在市场上缺乏相应的剩余电流动作特性保护器检测仪校验装置的特点，利用时间检定仪和通过自己开发的控制电路来校准其时间及电流参数，该装置操作简单，稳定性好，经多次测试，符合正常校准工作需要。
[關键词]时间检定仪 分断时间 剩余电流 校准装置
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0116-02
引言
剩余电流继电器是检测剩余电流，将剩余电流值与基准值相比较，当剩余电流值超过基准值时，发出一个机械开闭信号使机械开关电器脱扣或声光报警装置发出报警的电器。剩余电流继电器常和交流接触器或低压断路器组成剩余电流保护器，作为农村低压电网的总保护开关或分支保护开关使用。随着全国各地电网的广泛铺设，以及工业电器安全需要，剩余电流动作保护器的运用越来越广泛。
剩余电流动作保护器（下文简称RCD）是安装在低压电网中的，防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种设备。RCD的工作原理如图1：其铁芯包绕了一电气回路的全部载流导体，在磁芯内产生的磁通在一瞬间都与这些导体电流的算术和有关；在一方向流过的电流假设为正（I1），则在相反方向流过的电流就为负（I2）。在无故障的正常回路中I1+I2=0，在磁芯内没有磁通，线圈内的电动势为零。接地故障电流Id穿过磁芯流向故障点，但却经大地或经TN系统的保护线返回电源。穿过磁芯的诸导体的电流因此不再平衡，电流差在磁芯内产生了磁通。此电流被称作“剩余”电流，这一原理也被认作“剩余电流”原理。在磁芯内产生的变磁通在绕组内感应出一电动势，这样就有电流I3流过使脱扣器动作的线圈。如果剩余电流大于能使脱扣器动作的电流值，不论是直接动作的还是经电子继电器动作的，断路器就要跳闸。
剩余电流动作保护器测试仪（下文简称RCD检测仪），又叫漏电开关检测仪、漏电保护器测试仪、剩余电流动作保护器检测仪、漏电开关测试仪、RCD检测仪，是工程质量监督站和建筑公司必备的检测仪器，可以测量漏电开关的动作时间和动作电流。RCD检测仪主要用于测试漏电保护器的漏电动作电流，漏电不动作电流以及漏电动作时间，适用于检测漏开关/电源插头线的导通极性，绝缘，线芯高压性能。
RCD检测仪原理如图2，RCD检测仪是用于RCD出厂检测的仪器，它能够模拟产生剩余电流，用于检测RCD剩余动作电流、剩余不动作电流和不同剩余动作电流下分断时间的检测仪器。
目前市场上还没有功能完整的、符合规范的RCD检测仪校准装置，在经费条件有限的情况下，考虑通过现有仪器设备加之自主开发控制电路组建“剩余电流动作特性保护器检测仪校准装置”。
一、系统装置组成
整个系统装置有两部分功能模块组成，即时间校准功能模块和电流校准功能模块，如下图3和图4所示。
（1）分断时间校准模块
图3所示为时间检定仪SJY-5和控制电路组成的分断时间校准模块，本系统设计中采用标准时间法校准被校RCD检测仪的分断时间。
SJY-5时间检定仪是一种多功能、综合性的时间检定和测试装置。在上图的校准模块中，我们需要在SJY-5时间检定仪的触动模式下进行，该模式可以在计时的同时输出端电平从0V上升为12V，在计时结束后又降为0。将这个电平作为控制电路的触发信号，启动控制电路。这时，RCD检测仪将开始计时，待SJY-5时间检定仪计时完毕，输出电平降为0V，控制电路断开，RCD检测仪停止计时，记录下标准时间示值和RCD检测仪示值。
（2）剩余电流校准模块
图4所示为用FLUKE287C数字万用表实现的剩余电流校准模块，采用直接测量法，将被校RCD检测仪的电流部分与数字万用表的电流档相连接，通过读取数字万用表上的电流值来校准被校RCD检测仪相应的剩余电流输出值。
二、校准原理
本研究系统中以本地区使用较多的IDB-1B型剩余电流保护器测试仪为例。IDB-1主要由剩余电流和分断时间两部分组成。在本系统开发中剩余电流部分采用287C数字万用表实现，调节IDB-1B输出电流，用万用表测量各点的电流值。分断时间部分我们使用时间检定仪SJY-5输出标准时间值，通过控制电路控制被校RCD检测仪，读取被校RCD检测仪的读数。控制电路部分采用用TLP521-1晶体管输出光电耦合器控制，外围器件少，动作反应迅速。
图5所示为系统装置控制电路的原理图，其主要由光耦开关、三极管放大器、桥式整流电路、电源模块和开关元件组成。在未工作时光耦开关处于开路，三极管放大电路不工作，电源模块给三极管放大电路提供一个上拉电压；在工作时，信号输入端收到电压信号，通过桥式整流（可以忽略电压信号正负极），光耦开关开始通电工作，三极管放大电路进入放大状态，通过桥式整流，带动信号输出端开关闭合。通过开关来实现信号的传送，通过光耦开关和三极管放大电路来实现信号转化，此控制电路实现了输入端与输出端的完全隔离，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，传输效率高。
三、系统技术指标及验证
本系统装置的主要技术指标：
时间设定范围为1ms～99999.9s，最大允许误差为T×10-3±1ms；交流电流测量范围：（0～3000）mA，最大允许误差为±（1～3）%×读数。
JJF1283-2011剩余电流动作保护器动作特性检测仪校准规范要求RCD测试仪校验仪的技术参数为：
分断时间：测量范围（20～5000）ms，最大允许误差±（0.1%×T+1）ms，式中T为分断时间设置值。
分辨力≤10ms。
剩余电流：测量范围（0～3000）mA，最大允许误差±（1%～3%）×读数。
分辨力0.01mA或者相对于读数≤0.1%
在系统的验证过程中，时间参数通过通用计数器完成，其中时间检定仪打开触动控制功能，主要通过对电阻的加压时间来测试时间校准功能模块（分断开关）实际的通断时间。其测试原理框图如图6所示，时间测试数据见表1。电流参数通过FLUKE 5520A测试，用直接测量法得出检测数据，因为287C技术指标完全可以满足上述系统要求，在平常测试中也已得到验证，在此就不给出具体数据了。本系统装置数据均符合JJF1283-2011校准规范对标准器的要求。
参考文献
[1] JJF1283-2011《剩余电流动作保护器动作特性检测仪校准规范》.
[2] GB/Z6829-2008《剩余电流动作保护器的一般要求》.
[關键词]时间检定仪 分断时间 剩余电流 校准装置
中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0116-02
引言
剩余电流继电器是检测剩余电流，将剩余电流值与基准值相比较，当剩余电流值超过基准值时，发出一个机械开闭信号使机械开关电器脱扣或声光报警装置发出报警的电器。剩余电流继电器常和交流接触器或低压断路器组成剩余电流保护器，作为农村低压电网的总保护开关或分支保护开关使用。随着全国各地电网的广泛铺设，以及工业电器安全需要，剩余电流动作保护器的运用越来越广泛。
剩余电流动作保护器（下文简称RCD）是安装在低压电网中的，防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种设备。RCD的工作原理如图1：其铁芯包绕了一电气回路的全部载流导体，在磁芯内产生的磁通在一瞬间都与这些导体电流的算术和有关；在一方向流过的电流假设为正（I1），则在相反方向流过的电流就为负（I2）。在无故障的正常回路中I1+I2=0，在磁芯内没有磁通，线圈内的电动势为零。接地故障电流Id穿过磁芯流向故障点，但却经大地或经TN系统的保护线返回电源。穿过磁芯的诸导体的电流因此不再平衡，电流差在磁芯内产生了磁通。此电流被称作“剩余”电流，这一原理也被认作“剩余电流”原理。在磁芯内产生的变磁通在绕组内感应出一电动势，这样就有电流I3流过使脱扣器动作的线圈。如果剩余电流大于能使脱扣器动作的电流值，不论是直接动作的还是经电子继电器动作的，断路器就要跳闸。
剩余电流动作保护器测试仪（下文简称RCD检测仪），又叫漏电开关检测仪、漏电保护器测试仪、剩余电流动作保护器检测仪、漏电开关测试仪、RCD检测仪，是工程质量监督站和建筑公司必备的检测仪器，可以测量漏电开关的动作时间和动作电流。RCD检测仪主要用于测试漏电保护器的漏电动作电流，漏电不动作电流以及漏电动作时间，适用于检测漏开关/电源插头线的导通极性，绝缘，线芯高压性能。
RCD检测仪原理如图2，RCD检测仪是用于RCD出厂检测的仪器，它能够模拟产生剩余电流，用于检测RCD剩余动作电流、剩余不动作电流和不同剩余动作电流下分断时间的检测仪器。
目前市场上还没有功能完整的、符合规范的RCD检测仪校准装置，在经费条件有限的情况下，考虑通过现有仪器设备加之自主开发控制电路组建“剩余电流动作特性保护器检测仪校准装置”。
一、系统装置组成
整个系统装置有两部分功能模块组成，即时间校准功能模块和电流校准功能模块，如下图3和图4所示。
（1）分断时间校准模块
图3所示为时间检定仪SJY-5和控制电路组成的分断时间校准模块，本系统设计中采用标准时间法校准被校RCD检测仪的分断时间。
SJY-5时间检定仪是一种多功能、综合性的时间检定和测试装置。在上图的校准模块中，我们需要在SJY-5时间检定仪的触动模式下进行，该模式可以在计时的同时输出端电平从0V上升为12V，在计时结束后又降为0。将这个电平作为控制电路的触发信号，启动控制电路。这时，RCD检测仪将开始计时，待SJY-5时间检定仪计时完毕，输出电平降为0V，控制电路断开，RCD检测仪停止计时，记录下标准时间示值和RCD检测仪示值。
（2）剩余电流校准模块
图4所示为用FLUKE287C数字万用表实现的剩余电流校准模块，采用直接测量法，将被校RCD检测仪的电流部分与数字万用表的电流档相连接，通过读取数字万用表上的电流值来校准被校RCD检测仪相应的剩余电流输出值。
二、校准原理
本研究系统中以本地区使用较多的IDB-1B型剩余电流保护器测试仪为例。IDB-1主要由剩余电流和分断时间两部分组成。在本系统开发中剩余电流部分采用287C数字万用表实现，调节IDB-1B输出电流，用万用表测量各点的电流值。分断时间部分我们使用时间检定仪SJY-5输出标准时间值，通过控制电路控制被校RCD检测仪，读取被校RCD检测仪的读数。控制电路部分采用用TLP521-1晶体管输出光电耦合器控制，外围器件少，动作反应迅速。
图5所示为系统装置控制电路的原理图，其主要由光耦开关、三极管放大器、桥式整流电路、电源模块和开关元件组成。在未工作时光耦开关处于开路，三极管放大电路不工作，电源模块给三极管放大电路提供一个上拉电压；在工作时，信号输入端收到电压信号，通过桥式整流（可以忽略电压信号正负极），光耦开关开始通电工作，三极管放大电路进入放大状态，通过桥式整流，带动信号输出端开关闭合。通过开关来实现信号的传送，通过光耦开关和三极管放大电路来实现信号转化，此控制电路实现了输入端与输出端的完全隔离，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，传输效率高。
三、系统技术指标及验证
本系统装置的主要技术指标：
时间设定范围为1ms～99999.9s，最大允许误差为T×10-3±1ms；交流电流测量范围：（0～3000）mA，最大允许误差为±（1～3）%×读数。
JJF1283-2011剩余电流动作保护器动作特性检测仪校准规范要求RCD测试仪校验仪的技术参数为：
分断时间：测量范围（20～5000）ms，最大允许误差±（0.1%×T+1）ms，式中T为分断时间设置值。
分辨力≤10ms。
剩余电流：测量范围（0～3000）mA，最大允许误差±（1%～3%）×读数。
分辨力0.01mA或者相对于读数≤0.1%
在系统的验证过程中，时间参数通过通用计数器完成，其中时间检定仪打开触动控制功能，主要通过对电阻的加压时间来测试时间校准功能模块（分断开关）实际的通断时间。其测试原理框图如图6所示，时间测试数据见表1。电流参数通过FLUKE 5520A测试，用直接测量法得出检测数据，因为287C技术指标完全可以满足上述系统要求，在平常测试中也已得到验证，在此就不给出具体数据了。本系统装置数据均符合JJF1283-2011校准规范对标准器的要求。
参考文献
[1] JJF1283-2011《剩余电流动作保护器动作特性检测仪校准规范》.
[2] GB/Z6829-2008《剩余电流动作保护器的一般要求》.