一種帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器，包括連接在三相交流電力線通路上的高精度零序CT，用于采集三相不平衡電流Ior；第一邏輯電路，連接所述零序CT并在三相不平衡電流Ior超過一個第一閾值時發(fā)送第一邏輯信號；高精度斷零檢測CT，用于采集中性線電流In；第二邏輯電路，連接所述斷零檢測CT并在中性線電流In超過一個第二閾值時發(fā)送第二邏輯信號；控制電路，獲取所述第一或第二邏輯信號，在判斷三相不平衡電流Ior大于所述第一閾值而中性線電流In小于第二閾值時，確定發(fā)生回路斷零線故障，產(chǎn)生告警信號。本實用新型可準(zhǔn)確判斷斷零故障并發(fā)出跳閘指令，以在信號處理上做糾錯及預(yù)判中斷處理。
【專利說明】一種帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力系統(tǒng)配變負(fù)荷技術(shù)，更特定言之，本實用新型涉及一種在三相四線系統(tǒng)中的帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器及其斷零線保護(hù)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在低壓供電系統(tǒng)中，配網(wǎng)零線斷線是經(jīng)常發(fā)生的問題，而在本領(lǐng)域中，通常采用“TT”或“TN-C”兩種保護(hù)方式，零線負(fù)荷正常能夠保證三相交流電壓的穩(wěn)定和對稱。零線或中性線能夠保證三相負(fù)荷電壓恒等于電源的相電壓，不受負(fù)荷本身性質(zhì)的影響，若三相四線制系統(tǒng)中的任何一相電力線產(chǎn)生斷線，僅僅影響該相電壓負(fù)荷，不會影響其余兩廂電壓。但是在零線斷線發(fā)生的情況下，三相電壓不再平衡，使得中性點發(fā)生平移，使得斷點之后的三相電壓發(fā)生變化，造成其完全不對稱，某些相電壓升高，會損壞電器設(shè)備，某些相電壓過低，電器無法正常工作。
[0003]在三相四線低壓供電系統(tǒng)中，零線斷線雖然經(jīng)常發(fā)生，卻仍未得到有效的解決方案。例如，因為用電設(shè)備電器多數(shù)為單相負(fù)荷設(shè)備，而負(fù)荷的啟動或關(guān)斷存在很大的隨意性，所以在零線斷線的情況下，三相電壓很難做到對稱，而目前的做法基本上是:盡量在配電環(huán)節(jié)中盡量平均分配負(fù)荷；強化零線本身鋪設(shè)質(zhì)量和連接方式；特殊選擇零線本身材質(zhì)和截面積；或者是增加設(shè)備的接地面積。然而這些做法無法根本解決前述缺陷，而且仍然存在安全隱患。
[0004]根據(jù)規(guī)定，電壓電力網(wǎng)宜采用TT系統(tǒng)，該系統(tǒng)中除變壓器低壓側(cè)中性點直接接地夕卜，中性線不得再行接地且應(yīng)保持與相線同等的絕緣水平。在實際運行中由于各種因素導(dǎo)致零線斷線的事故時有發(fā)生，造成了大量用戶家用電器損壞事故。按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)程的規(guī)定，保護(hù)器一般具有剩余電流保護(hù)、短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、斷零/缺相保護(hù)、過壓/欠壓保護(hù)等功能。目前保護(hù)器在通訊、電壓、電流保護(hù)方面都有了很大的改善，但唯獨斷零保護(hù)還沒有大的突破，到目前為止還未能有效解決這一難題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型技術(shù)方案解決前述缺陷，設(shè)計一種具有電力線通路斷零線時能夠及時進(jìn)行跳閘告警的智能化漏電保護(hù)器，借助高精度內(nèi)置式電流互感器、零序電流互感器，通過三相不平衡電流與中性線電流對比與分析計算，準(zhǔn)確判斷斷零故障并發(fā)出跳閘指令，設(shè)計出高精度內(nèi)置式電流互感器和零序電流互感器安裝在保護(hù)器內(nèi)部，在信號處理上做糾錯及預(yù)判中斷處理，在斷零判斷及處理上進(jìn)行多點判斷及多項結(jié)果相結(jié)合的方式加以實現(xiàn)。
[0006]為了實現(xiàn)這些目的，本實用新型的技術(shù)方案具體為:
[0007]技術(shù)方案1:一種帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器，包括:
[0008]連接在三相交流電力線通路上的高精度的零序CT，用于采集此三相交流電力線通路上的三相不平衡電流1r ；
[0009]第一邏輯電路，連接所述零序CT并在此三相不平衡電流1r超過一個第一閾值時發(fā)送第一邏輯信號；
[0010]高精度的斷零檢測CT，用于采集此三相交流電力線通路上的中性線電流In ；
[0011]第二邏輯電路，連接所述斷零檢測CT并在此中性線電流In超過一個第二閾值時發(fā)送第二邏輯信號；
[0012]控制電路，獲取所述第一或第二邏輯信號，在判斷此三相不平衡電流1t大于所述第一閾值而中性線電流In小于第二閾值時，確定發(fā)生回路斷零線故障。產(chǎn)生告警信號。
[0013]在一個實施例中，所述零序CT進(jìn)一步包括三個分相單CT組件，用于分別采集每一相交流電信號。
[0014]在一個實施例中，智能漏電保護(hù)器進(jìn)一步包括:第三邏輯電路，獲取所述三相不平衡電流1t和中性線電流In并將兩者加以比較產(chǎn)生第三邏輯信號。
[0015]技術(shù)方案2:—種三相交流電力線的斷零線保護(hù)方法，包括:
[0016]I)通過一個零序CT采集此三相交流電力線通路上的三相不平衡電流1r ；
[0017]2)通過第一邏輯電路來判定此三相不平衡電流1r是否超過一個第一閾值；
[0018]3)通過一個斷零檢測CT采集此三相交流電力線通路上的中性線電流In ；
[0019]4)通過第二邏輯電路來判定此中性線電流In是否超過一個第二閾值；
[0020]5)判定此三相不平衡電流1t是否大于所述第一閾值而此中性線電流1?是否小于第二閾值，從而確定是否發(fā)生回路斷零線故障。
[0021]在一個實施例中，在步驟2)中進(jìn)一步包括:通過控制電路判斷在一個第一預(yù)設(shè)時間周期T1內(nèi)，此三相不平衡電流1r是否超過一個第一閾值。
[0022]在一個實施例中，在步驟4)中進(jìn)一步包括:通過控制電路判斷在一個第二預(yù)設(shè)時間周期T2內(nèi)，此中性線電流In是否超過一個第二閾值。
[0023]在一個實施例中，所述零序CT包括三個分相單CT組件，用于分別采集每一相交流電信號。
[0024]通過以上技術(shù)方案，本實用新型的優(yōu)勢可以體現(xiàn):
[0025]斷零保護(hù)技術(shù)研發(fā)成功將徹底解決目前由于零線斷線故障帶來的危害。通過帶斷零保護(hù)的智能化保護(hù)器的技術(shù)實施再配合智能通訊方案的結(jié)合使保護(hù)器的性能和功能更好的服務(wù)電網(wǎng)。經(jīng)濟效益可觀:
[0026]實現(xiàn)保護(hù)器斷零保護(hù)功能后，能夠杜絕由于中性線斷零引發(fā)的故障，從而避免由于中性線斷線造成的用戶家用電器損壞事故；
[0027]社會效益明顯，保護(hù)器實現(xiàn)斷零保護(hù)功能后，可以有效杜絕中性線斷線事故，也便于運行單位及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，避免了由于中性線斷線帶來的優(yōu)質(zhì)服務(wù)軟肋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0029]實施例1:
[0030]參照圖1，本實用新型帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器主要包括:連接在三相交流電力線二級繞組(包括一個漏電感應(yīng)器的磁性線圈)通路上的高精度的零序電流互感器(CT)，采集此三相交流電力線通路上的三相不平衡電流1t ；
[0031]在后級負(fù)載正常工作的情況下，根據(jù)電磁原理，穿過此零序CT磁性線圈(即其漏電感應(yīng)器)內(nèi)的磁通量為Φ = μ HS，單相負(fù)載具有各一根L線和N線，流入此感應(yīng)器線圈內(nèi)的電流I1和流出的電流I2產(chǎn)生的交變磁場強度H1和H2應(yīng)當(dāng)滿足線圈內(nèi)的磁場強度H為:
H=H I+H2
[0032]MI N I
=lMi I
A(I)
[0033]其中N1和隊為零序電流CT第一、第二次側(cè)的繞組圈數(shù)，若匝數(shù)相同，那么一、二次側(cè)的電感系數(shù)L1和L2滿足:

AT
[0034]M = y(I} +I1)
1 (2)
[0035]因此在正常工作時不會產(chǎn)生漏電流，I1和I2大小相等方向相反，H應(yīng)為0，因此零序CT的二次側(cè)沒有感應(yīng)電流，相應(yīng)地，漏電開關(guān)不產(chǎn)生任何動作。
[0036]第一邏輯電路Cl，連接所述零序CT并在此三相不平衡電流1t超過一個第一閾值時發(fā)送第一邏輯信號。在一個實施例中，將電流經(jīng)過一個整流電路和乘法器擴大k倍(因零線或中性線的感應(yīng)電流較小，為了精度采樣信號，需要將此電流進(jìn)行增益或信號放大)，即電流值1r.k與一個第一閾值Ithi進(jìn)行比較，邏輯電路較佳地選用比較器，當(dāng)電流值1r.k大于第一閾值Ithi時，輸出一個表不三相四線制系統(tǒng)中各相負(fù)荷出現(xiàn)不平衡的數(shù)字信號；
[0037]高精度的斷零檢測CT，用于采集此三相交流電力線通路上的中性線電流In ；
[0038]第二邏輯電路C2，連接所述斷零檢測CT并在此中性線電流In超過一個第二閾值時發(fā)送第二邏輯信號。在一個實施例中，將電流經(jīng)過一個整流電路和乘法器擴大k倍，即電流值In.k與一個第二閾值Ith2進(jìn)行比較，邏輯電路較佳地選用比較器，當(dāng)電流值1t.k大于第二閾值Itie時，輸出一個表不三相四線制系統(tǒng)中接地回路故障的數(shù)字信號，告知一個后端的控制器來對負(fù)荷回路進(jìn)行電壓補償；控制電路10 (選用DSP單片機控制)，獲取所述第一或第二邏輯信號，在判斷此三相不平衡電流大于所述第一閾值而中性線電流In小于第二閾值時，確定發(fā)生回路斷零線故障。產(chǎn)生告警信號。
[0039]在一個實施例中，智能漏電保護(hù)器進(jìn)一步包括:第三邏輯電路C3，獲取所述三相不平衡電流和中性線電流In并將兩者加以比較產(chǎn)生第三邏輯信號，在一個實施例中，此第三邏輯信號用于進(jìn)一步與之前的第一與第二邏輯的判斷結(jié)果進(jìn)行對比分析，以進(jìn)一步確定是否出現(xiàn)斷零線故障。
[0040]實施例2:
[0041]在前述實施例的基礎(chǔ)上，所述零序CT進(jìn)一步包括單獨對每一相負(fù)荷設(shè)置的三個分相單CT組件，用于分別采集每一相交流電信號。
[0042]進(jìn)一步地，將三相電力線的A相采樣CT組件、B相采樣CT組件和C相采樣CT組件分別采樣的A相感應(yīng)電流IA，B相感應(yīng)電流Ib和C相感應(yīng)電流I。的信號，分別與中性線電流In進(jìn)行比較，得出三個邏輯信號值，進(jìn)而通過控制器10將這三個邏輯值進(jìn)行耦合，得出相應(yīng)的邏輯動作。
[0043]實施例3:
[0044]在前述實施例的基礎(chǔ)上設(shè)計一種三相交流電力線的斷零線保護(hù)方法，其包括:
[0045]I)通過一個零序CT采集此三相交流電力線通路上的三相不平衡電流1r ；
[0046]2)通過第一邏輯電路來判定此三相不平衡電流1r是否超過一個第一閾值；
[0047]3)通過一個斷零檢測CT采集此三相交流電力線通路上的中性線電流In ；
[0048]4)通過第二邏輯電路來判定此中性線電流In是否超過一個第二閾值；
[0049]5)判定此三相不平衡電流1t是否大于所述第一閾值而此中性線電流1?是否小于第二閾值，從而確定是否發(fā)生回路斷零線故障。
[0050]在一個實施例中，在步驟2)中進(jìn)一步包括:通過控制電路判斷在一個第一預(yù)設(shè)時間周期T1內(nèi)，此三相不平衡電流1t是否超過一個第一閾值。在一個實施例中，在邏輯電路Cl后端耦合定時器TR1，當(dāng)時間周期Tl達(dá)到時判斷出一個觸發(fā)信號。
[0051]同樣地，在一個實施例中，在步驟4)中進(jìn)一步包括:通過控制電路判斷在一個第二預(yù)設(shè)時間周期T2內(nèi)，此中性線電流In是否超過一個第二閾值。
[0052]在一個實施例中，所述零序CT包括三個分相單CT組件，用于分別采集每一相交流電信號。
[0053]實施例4:
[0054]在前述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化地設(shè)計三相交流電力線的斷零線保護(hù)方法，其包括:
[0055]I)通過3個單CT組件分別采集此三相交流電力線通路上A、B、C相的感應(yīng)電流IA、
T T.丄B、丄C ,
[0056]2)通過第一邏輯電路來判定電流、、&、1。是否超過一個第一閾值，若各自超出則輸出第一邏輯信號；
[0057]3)通過一個斷零檢測CT采集此三相交流電力線通路上的中性線電流In ；
[0058]4)通過第二邏輯電路來判定此中性線電流In是否超過一個第二閾值，若超出則輸出第二邏輯信號；
[0059]5)判定此三相不平衡電流1t是否大于所述第一閾值而此中性線電流1?是否小于第二閾值，從而確定是否發(fā)生回路斷零線故障。
[0060]在一個實施例中，在步驟2)中進(jìn)一步包括:通過控制電路判斷在一個第一預(yù)設(shè)時間周期T1內(nèi)，此三相不平衡電流1t是否超過一個第一閾值。在一個實施例中，在邏輯電路Cl后端耦合定時器TR1，當(dāng)時間周期Tl達(dá)到時判斷出一個觸發(fā)信號。
[0061]同樣地，在一個實施例中，在步驟4)中進(jìn)一步包括:通過控制電路判斷在一個第二預(yù)設(shè)時間周期T2內(nèi)，此中性線電流In是否超過一個第二閾值。
[0062]在一個實施例中，所述零序CT包括三個分相單CT組件，用于分別采集每一相交流電信號。
[0063]在一個實施例中，所述零序CT進(jìn)一步包括單獨對每一相負(fù)荷設(shè)置的三個分相單CT組件，用于分別采集每一相交流電信號。
[0064]進(jìn)一步地，將三相電力線的A相采樣CT組件、B相采樣CT組件和C相采樣CT組件分別采樣的A相感應(yīng)電流IA，B相感應(yīng)電流Ib和C相感應(yīng)電流I。的信號，分別與中性線電流In進(jìn)行比較，得出三個邏輯信號值，進(jìn)而通過控制器10將這三個邏輯值進(jìn)行耦合，得出相應(yīng)的邏輯動作。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器，其特征在于包括: 連接在三相交流電力線二級繞組線圈上的零序CT，用于采集此三相交流電力線通路上的三相不平衡電流1r; 第一邏輯電路，連接所述零序CT并在此三相不平衡電流1r超過一個第一閾值時發(fā)送第一邏輯信號； 斷零檢測CT，用于采集此三相交流電力線通路上的中性線電流In ； 第二邏輯電路，連接所述斷零檢測CT并在此中性線電流In超過一個第二閾值時發(fā)送第二邏輯信號； 控制電路，獲取所述第一或第二邏輯信號，在判斷此三相不平衡電流1t大于所述第一閾值而中性線電流In小于第二閾值時，確定發(fā)生回路斷零線故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器，其特征在于:所述零序CT還包括三個分相單CT組件，用于分別采集每一相交流電信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器，其特征在于還包括:第三邏輯電路，獲取所述三相不平衡電流1?和中性線電流In并將兩者加以比較產(chǎn)生第三邏輯信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器，其特征在于:還包括一個整流電路和乘法器，將三相不平衡電流擴大k倍后，得出電流值1r.k與所述第一閾值Ithi進(jìn)行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有斷零線保護(hù)功能的智能漏電保護(hù)器，其特征在于:還包括一個整流電路和乘法器，將中性線電流In擴大k倍后，得出電流值In *k與所述第二閾值Ith2進(jìn)行比較。
【文檔編號】H02H3/04GK203932974SQ201420381129
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】鄒永龍, 蔣建杰, 盧峰, 周安仁, 謝華躍, 蘇毅方, 陳蕾, 莊曉丹 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司, 國網(wǎng)浙江長興縣供電公司