CN105186490B - 带零线和相线断线检测功能的断路器及断路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带零线和相线断线检测功能的断路器，包括电路元件，电路元件包括三相相线入线端子、三相相线出线端子、零线入线端子、零线出线端子、四个电流变换器、三个电压变换器、数据处理单元、开关量输出电路及断路器；三相相线入线端子和三相相线出线端子之间通过断路器相连，每一相线入线端子和相线出线端子之间串接电流变换器；零线入线端子和零线出线端子之间串接电流变换器；三个电压变换器的输出端及四个电流变换器接入数据处理单元，数据处理单元通过开关量输出电路与断路器相连。本发明还公开了一种带零线和相线断线检测功能的断路系统。采用本发明，实现断零和缺相检测功能，有效减少由于零线断线和缺相运行造成的损失。

Description

带零线和相线断线检测功能的断路器及断路系统

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，尤其涉及一种带零线和相线断线检测功能的断路器及一种带零线和相线断线检测功能的断路系统。

背景技术

400V低压配电系统一般采用三相供电。当发生零线断线时，中性点电位会发生偏移，负荷大的相电压升高，负荷小的相电压降低，导致大面积烧毁用户电器，给用户造成了很大的经济损失；当相线断线时，会造成三相异步电机的非断线相电流增大，造成电机烧毁。因此，能够及时检测400V低压配电系统的零线和相线断线，并采取合理措施，具有重要意义。

目前所应用的低压断路器均不带零线断线和相线断线检测功能，所提出的利用相—零电压的保护方案需要利用的是变压器中性点和用户端零线端子的电压，采用该方案需要额外架设保护线路，且该方案在三相负载不平衡较大时可能会产生误动作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、准确性高、带零线和相线断线检测功能的断路器及断路系统，可实现断零和缺相检测功能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带零线和相线断线检测功能的断路器，包括电路元件，所述电路元件包括三相相线入线端子、三相相线出线端子、零线入线端子、零线出线端子、四个电流变换器、三个电压变换器、数据处理单元、开关量输出电路及断路器；所述三相相线入线端子和三相相线出线端子之间通过所述断路器相连，每一相线入线端子和相线出线端子之间串接所述电流变换器；所述零线入线端子和零线出线端子之间串接所述电流变换器；每一相线入线端子与零线入线端子构成一组端子组并接入一个电压变换器的输入端；所述三个电压变换器的输出端及四个电流变换器接入数据处理单元，所述数据处理单元通过开关量输出电路与断路器相连。

作为上述方案的改进，所述带零线和相线断线检测功能的断路器还包括用于向终端发送故障信号的通讯模块，所述通讯模块与开关量输出电路相连。

作为上述方案的改进，所述通讯模块为GPRS无线通讯模块。

作为上述方案的改进，所述带零线和相线断线检测功能的断路器还包括接线面板，所述电路元件固定于接线面板上。

作为上述方案的改进，所述接线面板安装于所述断路器的壳体两侧。

相应地，本发明还提供了一种带零线和相线断线检测功能的断路器系统，包括：配电变压器、低压配电柜、带零线和相线断线检测功能的断路器；所述配电变压器与低压配电柜电连接，所述带零线和相线断线检测功能的断路器的一端通过输电线路与低压配电柜相连，另一端接入用户端。

实施本发明，具有如下有益效果：

每一相线入线端子和相线出线端子之间串接电流变换器，实时测量各相线的电流；零线入线端子和零线出线端子之间串接电流变换器，实时测量零线的电流；每一相线入线端子与零线入线端子构成一组端子组并接入一个电压变换器的输入端，通过电压变换器测量对应的相线入线端子和零线入线端子间的负载电压；相应地，三个电压变换器的输出端及四个电流变换器接入数据处理单元。零线断线时，数据处理单元利用三相负载电压求和计算零线入线端子的位移电压，当零线电流小于定值且零线端子位移电压大于定值，则判断为零线断线，此时通过开关量输出电路驱动断路器跳开；相线断线时，数据处理单元利用三相负载电压两两相减计算三个线电压，当相电压小于定值且和断线相相关的线电压小于定值时，则判断为相线断线，此时通过开关量输出电路驱动断路器跳开。实现了断零、断相检测功能，并采取跳闸保护方式能够有效的减少由于零线断线运行造成的损失。

同时，本发明带零线和相线断线检测功能的断路器中的所有电路元件均通过接线面板安装于所述断路器上，无需附加的设备投资，节省了空间，同时也便于管理、维修。

另外，本发明通过通讯模块进行信号的发送，使得故障信息能够及时地告知工作人员，排查故障更加迅速灵活。

附图说明

图1是本发明带零线和相线断线检测功能的断路系统实施例结构示意图；

图2是图1中带零线和相线断线检测功能的断路器的第一实施例结构示意图；

图3是图1中带零线和相线断线检测功能的断路器的第二实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1，图1显示了本发明带零线和相线断线检测功能的断路系统的实施例，应用于400V低压用电系统，用于保护用户端104的用电设备不受损害。

本发明带零线和相线断线检测功能的断路系统，包括配电变压器100、低压配电柜101以及带零线和相线断线检测功能的断路器102，所述配电变压器100与低压配电柜101电连接，所述带零线和相线断线检测功能的断路器102的一端通过输电线路103与低压配电柜101相连，另一端接入用户端104。

断零和缺相是400V低压用电系统中常见的事故，会造成用户端104的用电设备的烧毁。目前所应用的低压断路器均不带零线断线和相线断线检测功能，所提出的利用相—零电压的保护方案需要利用的是变压器中性点和用户端零线端子的电压，采用该方案需要额外架设保护线路，且该方案在三相负载不平衡较大时可能误动作。本发明通过带零线和相线断线检测功能的断路器102，能够及时检测断路器前的相线及零线的断线故障，不需架设保护线路，保证用电设备不受损害。

参见图2，图2显示了带零线和相线断线检测功能的断路器102的第一实施例，包括电路元件，所述电路元件包括三相相线入线端子1、三相相线出线端子2、零线入线端子3、零线出线端子4、四个电流变换器5、三个电压变换器6、数据处理单元7、开关量输出电路8及断路器9。

其中：

所述三相相线入线端子1和三相相线出线端子2之间通过所述断路器9相连，每一相线入线端子1和相线出线端子2之间串接所述电流变换器5。需要说明的是，一相相线入线端子1对应一相相线出线端子2及一个电流变换器5，设于相线入线端子1和相线出线端子2之间的电流变换器5用于测量所对应的相线的电流，因此，三相相线入线端子1需分别设置三个电流变换器5，三个电流变换器5分别测量三相相线入线端子1和三相相线出线端子2之间电流，并将所测量到的电流信号送入数据处理单元7。

所述零线入线端子3和零线出线端子4之间串接所述电流变换器5，电流变换器5用于测量零线的电流，并将所测到的电流信号送入数据处理单元7。

每一相线入线端子1与零线入线端子2构成一组端子组并接入一个电压变换器6的输入端。本发明中三相相线入线端子1分别与零线入线端子2构成三组端子组，每组端子组单独接入一个电压变换器6，电压变换器6测量对应的相线入线端子1和零线入线端子2间的负载电压，并将所测到的电压信号送入数据处理单元7，相应地，三个电压变换器6即可测量三相相线入线端子1和零线入线端子2间的三相负载电压。

所述三个电压变换器6的输出端及四个电流变换器5接入数据处理单元7，所述数据处理单元7通过开关量输出电路8与断路器9相连，因此，通过三个电压变换器6所测量的三相负载电压及通过四个电流变换器5所述测量的电流均被送入数据处理单元7进行处理。

零线断线检测的实现方法如下：数据处理单元7利用三相负载电压求和计算零线入线端子3的位移电压，当零线电流小于定值且零线端子位移电压大于定值，则判断为零线断线，此时通过开关量输出电路8驱动断路器9跳开。

需要说明的是，零线断线检测的实现方法引入了带零线电流闭锁，能防止三相负载不平衡度较大而引起的断路器误动作，提高了保护的灵敏度。

相线断线检测的实现方法如下：数据处理单元7利用三相负载电压两两相减计算三个线电压，当相电压小于定值且和断线相相关的线电压小于定值时，则判断为相线断线，此时通过开关量输出电路8驱动断路器9跳开。

进一步，本发明还包括接线面板10，所述电路元件固定于接线面板10上，同时，所述接线面板10安装于所述断路器9的壳体11两侧，无需附加的设备投资，节省了空间，同时也便于管理、维修。

因此，本发明针对400V低压用电系统的零线断线故障和相线缺相运行的检测，通过数据处理单元7进行判断，采取跳闸保护方式，能够有效的减少由于零线断线和缺相运行造成的损失，保护用户人身和财产的安全。

参见图3，图3显示了带零线和相线断线检测功能的断路器的第二实施例，与图2所示的第一实施例不同的是，本实施例中还包括用于向终端发送故障信号的通讯模块12，所述通讯模块12与开关量输出电路8相连。

所述通讯模块12为GPRS无线通讯模块，通过GPRS无线通讯进行信号的发送，使得故障信息能够及时地告知工作人员，排查故障更加迅速灵活，但不以此为限制。

进一步，本发明带零线和相线断线检测功能的断路器还包括断零和缺相信号指示灯13，所述断零和缺相信号指示灯13设于所述开关量输出电路8与断路器9之间。

当数据处理单元7判断出零线断线故障或相线断线故障时，数据处理单元7通过开关量输出电路8控制断零和缺相信号指示灯13亮，且驱动断路器9跳开，并通过通讯模块9向终端发送信号，通知运行人员故障位置。

由上可知，本发明中的所有电路元件均通过接线面板10安装于所述断路器9上，无需附加的设备投资，节省了空间，也便于管理、维修。同时，实现了断零和缺相检测功能，采取跳闸保护方式，能够有效的减少由于零线断线和缺相运行造成的损失，保护用户人身和财产的安全。另外，通过通讯模块9向终端发送信号，通知运行人员故障位置，提高了故障排查的快速性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种带零线和相线断线检测功能的断路器，其特征在于，包括电路元件，所述电路元件包括三相相线入线端子、三相相线出线端子、零线入线端子、零线出线端子、四个电流变换器、三个电压变换器、数据处理单元、开关量输出电路及断路器；

所述三相相线入线端子和三相相线出线端子之间通过所述断路器相连，每一相线入线端子和相线出线端子之间串接所述电流变换器；

所述零线入线端子和零线出线端子之间串接所述电流变换器；

每一相线入线端子与零线入线端子构成一组端子组并接入一个电压变换器的输入端，电压变换器测量对应的相线入线端子和零线入线端子间的负载电压；

所述三个电压变换器的输出端及四个电流变换器接入数据处理单元，所述数据处理单元通过开关量输出电路与断路器相连；

零线断线时，数据处理单元利用三相负载电压求和计算零线入线端子的位移电压，当零线电流小于定值且零线端子位移电压大于定值，则判断为零线断线，此时通过开关量输出电路驱动断路器跳开；相线断线时，数据处理单元利用三相负载电压两两相减计算三个线电压，当相电压小于定值且和断线相相关的线电压小于定值时，则判断为相线断线，此时通过开关量输出电路驱动断路器跳开。

2.如权利要求1所述的带零线和相线断线检测功能的断路器，其特征在于，还包括用于向终端发送故障信号的通讯模块，所述通讯模块与开关量输出电路相连。

3.如权利要求2所述的带零线和相线断线检测功能的断路器，其特征在于，所述通讯模块为GPRS无线通讯模块。

4.如权利要求1所述的带零线和相线断线检测功能的断路器，其特征在于，还包括接线面板，所述电路元件固定于接线面板上。

5.如权利要求4所述的带零线和相线断线检测功能的断路器，其特征在于，所述接线面板安装于所述断路器的壳体两侧。

6.一种带零线和相线断线检测功能的断路系统，其特征在于，包括：

配电变压器；

低压配电柜；

如权利要求1~5任一项所述的带零线和相线断线检测功能的断路器；

所述配电变压器与低压配电柜电连接，所述带零线和相线断线检测功能的断路器的一端通过输电线路与低压配电柜相连，另一端接入用户端。