自適應(yīng)性零線斷線保護裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自適應(yīng)性零線斷線保護裝置及系統(tǒng)，其中自適應(yīng)性零線斷線保護裝置包括三相相線入線端子、三相相線出線端子、零線入線端子、零線出線端子、電流變換器、三個電壓變換器、數(shù)據(jù)處理單元、開關(guān)量輸出電路及斷路器；零線入線端子和零線出線端子之間串接電流變換器；三相相線入線端子和三相相線出線端子之間通過斷路器相連，每一相線入線端子與零線入線端子構(gòu)成一組端子組并接入一個電壓變換器的輸入端；三個電壓變換器的輸出端及電流變換器接入數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元通過開關(guān)量輸出電路與斷路器相連。本實用新型還公開了一種自適應(yīng)性零線斷線保護系統(tǒng)。采用本實用新型，可以實現(xiàn)斷零檢測功能，有效減少由于零線斷線運行所造成的損失。
【專利說明】
自適應(yīng)性零線斷線保護裝置及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及低壓電器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自適應(yīng)性零線斷線保護裝置及 一種自適應(yīng)性零線斷線保護系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 低壓用電設(shè)備絕大多數(shù)采用三相供電。低壓配電系統(tǒng)零線斷線時，用戶端中性點 電壓會發(fā)生偏移，導(dǎo)致大面積燒毀用戶電器，給用戶帶來很大的經(jīng)濟損失，甚至引起人身觸 電事故。因此，準(zhǔn)確檢測低壓系統(tǒng)的零線斷線并采取合理保護措施，對保護用戶的財產(chǎn)和人 身安全具有重要意義。
[0003] 目前，低壓系統(tǒng)采用的斷路器均不帶零線斷線檢測功能，且目前所提出的零線斷 線保護原理在三相負載不對稱度很大時可能會產(chǎn)生誤動作。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、準(zhǔn)確性高的自適應(yīng)性 零線斷線保護裝置及系統(tǒng)，可實現(xiàn)斷零檢測功能。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種自適應(yīng)性零線斷線保護裝置，包 括電路元件，所述電路元件包括三相相線入線端子、三相相線出線端子、零線入線端子、零 線出線端子、電流變換器、三個電壓變換器、數(shù)據(jù)處理單元、開關(guān)量輸出電路及斷路器;所述 零線入線端子和零線出線端子之間串接所述電流變換器;所述三相相線入線端子和三相相 線出線端子之間通過所述斷路器相連，每一相線入線端子與零線入線端子構(gòu)成一組端子組 并接入一個電壓變換器的輸入端;所述三個電壓變換器的輸出端及電流變換器接入數(shù)據(jù)處 理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元通過開關(guān)量輸出電路與斷路器相連。
[0006] 作為上述方案的改進，所述自適應(yīng)性零線斷線保護裝置還包括用于向終端發(fā)送故 障信號的通訊模塊，所述通訊模塊與開關(guān)量輸出電路相連。
[0007] 作為上述方案的改進，所述通訊模塊為GPRS無線通訊模塊。
[0008] 作為上述方案的改進，所述自適應(yīng)性零線斷線保護裝置還包括接線面板，所述電 路元件固定于接線面板上。
[0009] 作為上述方案的改進，所述接線面板安裝于所述斷路器的殼體兩側(cè)。
[0010] 相應(yīng)地，本實用新型實施例還提供了一種自適應(yīng)性零線斷線保護系統(tǒng)，包括配電 變壓器、低壓配電柜及自適應(yīng)性零線斷線保護裝置;所述配電變壓器與低壓配電柜電連接， 所述自適應(yīng)性零線斷線保護裝置的一端通過輸電線路與低壓配電柜相連，另一端接入用戶 端。
[0011] 實施本實用新型，具有如下有益效果：
[0012] 本實用新型自適應(yīng)性零線斷線保護裝置中，零線入線端子和零線出線端子之間串 接電流變換器，實時采集零線上的電流;每一相線入線端子與零線入線端子構(gòu)成一組端子 組并接入一個電壓變換器的輸入端，每一電壓變換器分別采集所接入的相線入線端子與零 線入線端子之間的負載電壓;相應(yīng)地，三個電壓變換器的輸出端及電流變換器接入數(shù)據(jù)處 理單元。工作時，數(shù)據(jù)處理單元通過三相負載電壓和零線電流檢測零線狀況，當(dāng)檢測出零線 斷線時通過開關(guān)量輸出電路控制斷路器跳開，實現(xiàn)在系統(tǒng)正常運行三相負載不對稱度較大 時起到很好的制動作用，自適應(yīng)性強，提高了正常運行時的可靠性，還能有效防止三相負載 不平衡度較大而引起的斷路器誤動作，提高了斷線故障時保護的靈敏度。
[0013] 同時，本實用新型自適應(yīng)性零線斷線保護裝置中的所有電路元件均通過接線面板 安裝于所述斷路器上，所有電氣量信號均取自斷路器位置，無需附加的設(shè)備投資，節(jié)省了空 間，同時也便于管理、維修。
[0014] 另外，本實用新型通過通訊模塊進行信號的發(fā)送，使得故障信息能夠及時地告知 工作人員，排查故障更加迅速靈活。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型自適應(yīng)性零線斷線保護系統(tǒng)的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是圖1中自適應(yīng)性零線斷線保護裝置的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖3是圖1中自適應(yīng)性零線斷線保護裝置的第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新 型作進一步地詳細描述。僅此聲明，本實用新型在文中出現(xiàn)或即將出現(xiàn)的上、下、左、右、前、 后、內(nèi)、外等方位用詞，僅以本實用新型的附圖為基準(zhǔn)，其并不是對本實用新型的具體限定。
[0019] 參見圖1，圖1顯示了本實用新型自適應(yīng)性零線斷線保護系統(tǒng)的實施例，應(yīng)用于 400V低壓用電系統(tǒng)，用于保護用戶端104的用電設(shè)備不受損害。
[0020] 本實用新型自適應(yīng)性零線斷線保護系統(tǒng)，包括配電變壓器100、低壓配電柜101以 及自適應(yīng)性零線斷線保護裝置102。配電變壓器100與低壓配電柜101電連接，自適應(yīng)性零線 斷線保護裝置102的一端通過輸電線路103與低壓配電柜101相連，另一端接入用戶端104。
[0021] 斷零是400V低壓用電系統(tǒng)中常見的事故，會造成用戶端104的用電設(shè)備的燒毀。目 前，400V低壓用電系統(tǒng)采用的斷路器均不帶零線斷線檢測功能，現(xiàn)有的零線斷線保護原理 在三相負載不對稱度很大時可能會產(chǎn)生誤動作。本實用新型通過自適應(yīng)性零線斷線保護裝 置102,能夠及時檢測斷路器前的零線的斷線故障，保證用電設(shè)備不受損害。
[0022]參見圖2,圖2顯示了自適應(yīng)性零線斷線保護裝置102的第一實施例，包括電路元 件，電路元件包括三相相線入線端子1、三相相線出線端子2、零線入線端子3、零線出線端子 4、電流變換器5、三個電壓變換器(6A、6B、6C)、數(shù)據(jù)處理單元7、開關(guān)量輸出電路8及斷路器 9〇
[0023] 其中：
[0024] 零線入線端子3和零線出線端子4之間串接電流變換器5,電流變換器5用于實時采 集零線上的電流1〇,并將所測到的電流Ιο送入數(shù)據(jù)處理單元7。
[0025] 三相相線入線端子1和三相相線出線端子2之間通過斷路器9相連，每一相線入線 端子與零線入線端子構(gòu)成一組端子組并接入一個電壓變換器的輸入端，每一電壓變換器分 另IJ采集所接入的相線入線端子與零線入線端子之間的負載電壓1^、1^、1^。本實用新型中 一相相線入線端子1對應(yīng)一相相線出線端子2,同時，三相相線入線端子1分別與零線入線端 子3構(gòu)成三組端子組，每組端子組單獨接入一個電壓變換器(6六、68、6〇，電壓變換器(6八、 6B、6C)測量對應(yīng)的相線入線端子1和零線入線端子3間的負載電壓，并將所測到的負載電壓 送入數(shù)據(jù)處理單元7。例如，電壓變換器6A用于測量相線入線端子1A和零線入線端子3間的 負載電壓Um，電壓變換器6B用于測量相線入線端子1B和零線入線端子3間的負載電壓U BN， 電壓變換器6C用于測量相線入線端子1C和零線入線端子3間的負載電壓UCN。
[0026] 三個電壓變換器(6A、6B、6C)的輸出端及電流變換器5接入數(shù)據(jù)處理單元7,數(shù)據(jù)處 理單元7通過開關(guān)量輸出電路8與斷路器9相連。因此，通過三個電壓變換器(6A、6B、6C)所測 量的三相負載電壓及通過電流變換器5所述測量的電流均被送入數(shù)據(jù)處理單元7進行處理， 同時，數(shù)據(jù)處理單元7根據(jù)電壓變換器(6A、6B、6C)采集的負載電壓及電流變換器5采集的電 流判斷零線狀況，生成控制信號，并將控制信號輸出至開關(guān)量輸出電路8以控制斷路器9。 [0027]具體地，數(shù)據(jù)處理單元7根據(jù)電壓變換器(6A、6B、6C)采集的負載電壓及電流變換 器5采集的電流判斷零線狀況的方法如下:數(shù)據(jù)處理單元7將電壓變換器(6A、6B、6C)采集的 負載電壓進行兩兩分組比對，若存在任意兩個負載電壓之差的絕對值大于自適應(yīng)電壓，則 表示零線斷線，此時，數(shù)據(jù)處理單元7生成控制信號，并通過開關(guān)量輸出電路8驅(qū)動斷路器9 跳閘。
[0028]具體地，自適應(yīng)電壓為(k+p)Un，k為固定定值系數(shù)，p為自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)，U n為額定 電壓。相應(yīng)地，本實用新型中固定定值系數(shù)k優(yōu)選為0. 15~0.2。自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)
，其中，m=I〇/max{UAN，UBN，UcN} 〇
[0029] 需要說明的是，自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)p用于反映零線電流Ιο和各相負載電壓幅值的大 小，其中，m值越大，說明三相負載不平衡度越大。當(dāng)系統(tǒng)正常運行且三相負載不對稱度較大 時，零線電流1〇較大，自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)P隨不平衡度增大而增大，起到很好的制動作用；當(dāng)出 現(xiàn)零線斷線故障時，自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)P = 〇,從而可有效識別零線斷線。
[0030] 例如，圖2中，電流變換器5實時采集零線上的電流Ιο，電壓變換器6A實時測量相線 入線端子1Α和零線入線端子3間的負載電壓Um，電壓變換器6Β實時測量相線入線端子1Β和 零線入線端子3間的負載電壓U BN，電壓變換器6C實時測量相線入線端子1C和零線入線端子3 間的負載電壓U?。數(shù)據(jù)處理單元7負載電壓Um、U bn、Ucn進行兩兩分組，分別計算兩個負載電 壓之差的絕對值 I Uan-Ubn |、| Ubn-Ucn | 及 | Ucn-Uan |，若出現(xiàn) | Uan-Ubn | >(k+p)Un或 | Ubn-Ucn | >(k+ p)UJig|UGN-UAN|>(k+p)Un，則表示零線斷線，此時，數(shù)據(jù)處理單元7生成控制信號，并通過開 關(guān)量輸出電路8驅(qū)動斷路器9跳開。
[0031] 因此，本實用新型中的零線斷線檢測的實現(xiàn)方法具有自適應(yīng)性，可以通過測量三 相負載電壓和零線電流，計算自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)P，改變自適應(yīng)電壓，當(dāng)兩相負載電壓的模值 差大于自適應(yīng)電壓時，檢測為零線斷線，通過開關(guān)量輸出電路8控制斷路器9跳開，從而實現(xiàn) 在系統(tǒng)正常運行三相負載不對稱度較大時起到很好的制動作用，提高了正常運行時的可靠 性，還能有效防止三相負載不平衡度較大而引起的斷路器誤動作，提高了斷線故障時保護 的靈敏度。
[0032] 進一步，本實用新型的自適應(yīng)性零線斷線保護裝置還包括接線面板10,電路元件 固定于接線面板10上。同時，接線面板10安裝于斷路器9的殼體11兩側(cè)，無需附加的設(shè)備投 資，節(jié)省了空間，同時也便于管理、維修。
[0033]因此，本實用新型針對400V低壓用電系統(tǒng)的零線斷線故障，通過數(shù)據(jù)處理單元7進 行判斷，采取跳閘保護方式，能夠有效的減少由于零線斷線造成的損失，保護用戶人身和財 產(chǎn)的安全。
[0034]參見圖3,圖3顯示了自適應(yīng)性零線斷線保護裝置102的第二實施例，與圖2所示的 第一實施例不同的是，本實施例中還包括用于向終端發(fā)送故障信號的通訊模塊12,通訊模 塊12與開關(guān)量輸出電路8相連。
[0035]優(yōu)選地，通訊模塊12為GPRS無線通訊模塊，通過GPRS無線通訊進行信號的發(fā)送，使 得故障信息能夠及時地告知工作人員，排查故障更加迅速靈活，但不以此為限制。
[0036]進一步，本實用新型自適應(yīng)性零線斷線保護裝置102還包括零線斷線信號指示燈 13,零線斷線信號指示燈13設(shè)于開關(guān)量輸出電路8與斷路器9之間。
[0037]當(dāng)數(shù)據(jù)處理單元7判斷出零線斷線故障時，數(shù)據(jù)處理單元7通過開關(guān)量輸出電路8 控制零線斷線信號指示燈13亮，且驅(qū)動斷路器9跳開，并通過通訊模塊9向終端發(fā)送信號，通 知運行人員故障位置。
[0038] 由上可知，本實用新型中的所有電路元件均通過接線面板10安裝于所述斷路器9 上，無需附加的設(shè)備投資，節(jié)省了空間，也便于管理、維修。同時，實現(xiàn)了斷零檢測功能，采取 跳閘保護方式，能夠有效的減少由于零線斷線運行造成的損失，保護用戶人身和財產(chǎn)的安 全。另外，通過通訊模塊9向終端發(fā)送信號，通知運行人員故障位置，提高了故障排查的快速 性。
[0039] 以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤 飾也視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種自適應(yīng)性零線斷線保護裝置，其特征在于，包括電路元件，所述電路元件包括三 相相線入線端子、三相相線出線端子、零線入線端子、零線出線端子、電流變換器、三個電壓 變換器、數(shù)據(jù)處理單元、開關(guān)量輸出電路及斷路器； 所述零線入線端子和零線出線端子之間串接所述電流變換器； 所述三相相線入線端子和三相相線出線端子之間通過所述斷路器相連，每一相線入線 端子與零線入線端子構(gòu)成一組端子組并接入一個電壓變換器的輸入端； 所述三個電壓變換器的輸出端及電流變換器接入數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元通 過開關(guān)量輸出電路與斷路器相連。2. 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)性零線斷線保護裝置，其特征在于，還包括用于向終端發(fā) 送故障信號的通訊模塊，所述通訊模塊與開關(guān)量輸出電路相連。3. 如權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)性零線斷線保護裝置，其特征在于，所述通訊模塊為GPRS 無線通訊模塊。4. 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)性零線斷線保護裝置，其特征在于，還包括接線面板，所 述電路元件固定于接線面板上。5. 如權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)性零線斷線保護裝置，其特征在于，所述接線面板安裝于 所述斷路器的殼體兩側(cè)。6. -種自適應(yīng)性零線斷線保護系統(tǒng)，其特征在于，包括： 配電變壓器； 低壓配電柜； 如權(quán)利要求1~5任一項所述的自適應(yīng)性零線斷線保護裝置； 所述配電變壓器與低壓配電柜電連接，所述自適應(yīng)性零線斷線保護裝置的一端通過 輸電線路與低壓配電柜相連，另一端接入用戶端。
【文檔編號】H02H3/253GK205646770SQ201620325151
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】曾永浩, 柳春芳, 何智祥, 梁唐杰, 李國平, 陳增勝, 張源濱, 黃智勇, 廖偉文, 孫廣慧, 韋林, 湯永聯(lián), 李毅東, 黃勁峰, 陳銘樂, 馬建良, 吳樹釗
【申請人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局, 佛山電力設(shè)計院有限公司