CN108604494A - 配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，本发明为，当三相或者单相配电系统的单相电源端发生断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电时，即刻实施警报、切断、实施修复。根据本发明的一个方面，配电系统可具备有电源端检测/修复器和负荷端检测/修复器当中的一个以上。所述电源端及负荷端检测/修复器作为电气/电子连接于单相或三相电源的器件，其形成有中性点，并将该中性点接地于大地，或者检测该中性点与大地之间的电位差，以当单相或三相电源的电源供给线上出现电故障时，能够对其实施修复、切断、警报、通知，或控制。

Description

配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统及其施工 方法

技术领域

本发明涉及一种配电系统电源线路发生故障时实时检测/修复系统及其施工方法，其为当三相或单相配电系统的电源线路发生断路、漏电、半断路、阻抗增加、接触不良等的电路故障时，对其进行实时检测，并生成源于这些电路故障的电信号，以切断电路或者发出警报或者实时修复停电。

背景技术

图1的配电系统是三相四线式配电系统的示例。其由R相、S相、T相构成的主变压器300通常采用星形接线、三角形接线、星三角形接线等的方法来联结中性线(N)和电力线(R相、S相、T相)，并将电力供电至负荷。这时，如果将负荷连接于一个电力线和其他电力线之间的话，将会有380V电压供给至负荷上，如果将负荷连接于一个电力线(例如：R相)和中性线(N)之间的话，则会有220V的电压供给至负荷上。

在此，中性线(N)是指，在多相多线式线路当中，将各相的一端线路作为公共(common)线路的导线。使用三相时，原则上需要6根电线，但是，如果将单相二线式路线的相位旋转120°并将一端导线均作为公共导线的话，那么电线将减少至4根，如此一来，公共导线的电位根据矢量和成为零(0)。这种零电位(0电位)就成为参考电位，即所谓的N相，也就是说成为中性线。原则上，中性线应具有作为大地电位的零电位，但实际上，如果各相的相位无法准确地达到120°时，也可能会带稍许电压。这时，为了避免中性线电位上升，将中性线公共连接到作为大地电位导线的接地导线上，如此一来，即使各相的相位之间存在一定差异，因其均与大地接触，仍能够保持零电位。

单相电力导线通过连接两根线而予以使用，其中，一根线连接于与大地为等电位的中性线上，而另一根则连接于与大地的电位差为220V的电力线上，因此，当电力线上发生漏电(对地短路)时，造成触电死亡或造成火灾的危险度较高。

另外，公共连接单相负荷的电源端的中性线发生断路或者接触不良时，通过公共连接于其他三相相位的不平衡负荷上的中性线，因相互不同的不平衡负荷，使得异常电压流入至负荷上，因这种实际情况，事实上，频繁地造成了电力设备的过热受损及因其过热受损引起的火灾。为了避免这种情况，设置了配线用断路器及/或漏电断路器等的切断装置110。

作为切断装置110所使用的配线用断路器(或塑壳断路器：molded case circuitbreaker)容纳于塑壳内，以从配线上的超负荷及短路保护断路器，并且使用于交流电600V以下或者直流电250V以下的低电压室内电压电路中，以用于保护配线。配线用断路器一般还被称之为MCCB(阻断器)。

另外，使用于切断装置110上的漏电断路器是通过检测5～30mA左右的漏电电流而来预防触电的装置。大部分的保险丝或配线用断路器一般适用于数A左右的大的电流上的。因此，为了预防小的漏电电流所会引起的触电事故，需要使用漏电断路器，这是为了防止电冲击传到触电者的心脏而使触电者死亡，为此，通过检测5～30mA左右的漏电电流，并在25～40msec的时间内切断电路。成为切断标准的漏电电流按照各个国家及地区都有所不同，而韩国将其限制为额定电流的2000分之1。假设，漏电断路器的额定电流为100A的话，那么其漏电电流为50mA以内。

一般而言的断路器所检测的是从电力线流出的电流和流入到中性线的电流之间的差。如果流出的电流和流入的电流的和并不是0，那么，这就意味着某个地方在漏电。这时，漏电断路器被启动，并切断漏电电流。如上所述，漏电断路器与大电流切断用保险丝或配线用断路器的关系是互补关系。仅凭漏电专用断路器是无法防止超负荷或短路，因此，大部分都使用超电流(短路)及漏电切断兼用的断路器。

另外，漏电切断电流为500mA以上的特殊用途的漏电断路器设置于具有低切断电流参数的普通漏电断路器因失误而可能导致事故的数据中心等的环境中。这种特殊用途的漏电断路器比起预防触电更多是为了预防火灾而设置。

为了解决这种由于接触不良及断路而会引起的诸多问题，作为以往所提出的现有技术记载于大韩民国专利厅公开专利公报公开编号10-2009-0004718号(2009.1.12.公开)(发明名称：接触不良检测装置及其方法)(以下简称为‘现有技术1’)；大韩民国专利厅注册专利公报注册编号10-1109024号(2012.1.17.注册)(发明名称：电表的接触不良检测装置及检测方法)(以下简称为‘现有技术2’)；大韩民国专利厅注册专利公报注册编号10-1320373号(2013.10.15.注册)(发明名称：具备变压器的缺相修复装置及其设置施工方法)(以下简称为‘现有技术3’)。

‘现有技术1’是以电流有效值、功率因素、电流瞬时值、谐波等的变化作为指标来检测接触不良，并根据其结果切断电源，从而保护使用者能够远离火灾危险。可检测接触不良的五个因素当中，当两个以上的因素符合条件时，将被判定为是接触不良，从而能够更加正确地检测接触不良。进而，告诉用户因接触不良引起的切断情况的信息，以使得位于远距离的用户也能够易于了解该等情况。

‘现有技术2’被配置为，通过预防电表的接触不良，而能够预防因接触不良所引起的电力仪表(电表)的破损，其包括：功率因素演算部，通过用于检测供应给使用端的电压及电流的电压及电流检测部和通过上述检测的电压值及电流值，计算既定总测定时间及以测定时间作为单位的功率因素值；接触不良判断部，当所述既定总测定时间及以测定时间作为单位计算得出的功率因素值，在比起预定参考值小的值的范围下持续减少时，则判断为接触不良；及接口部，当所述接触不良判断部判断为接触不良时，将接触不良信号传送至远程服务器。

‘现有技术3’被配置为，通过检测三相四线式配电系统中的电线的缺相、中性线的断路及电线与中性线之间产生的不平衡异常电流，来修复该等电线缺相、中性线断路及电力不平衡，并削减零相谐波，从而保持正常电力。

发明内容

但是，上述所述的现有技术为，当三相四线式(R、S、T、N)或单相二线式(RN、SN、TN)配电系统所供应的电源端的断路、接触不良、半断路、阻抗增加、漏电等造成电力故障时，无法将其检测并切断、发出警报和修复，因此，存在引起异常电压、触电、停电、火灾等的问题。

另外，以往的单相三线式配电系统中的电源端断路(R1或N或R2等)、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电等造成电力故障时，因没有能够对其进行检测、并实行切断·警报·修复的方法，因此，存在无法对电源端漏电引起的触电、断路引起的停电及接触不良、半断路引起的过热、火灾的发生，发出警报或者切断或者修复。

另外，当电源端导线发生短路时，造成交通信号灯、路灯、消防设施、排水泵厂等的控制功能瘫痪，还会造成电源线路异常时会自动开启和关闭的电闸发生功能障碍，而造成大型事故的问题。

单相电源与大地的电位差为220V，其电位较高，因此当电线上发生漏电时，会引发触电或火灾，因此，存在造成人命伤亡和财产迫害的问题。

因此，当三相或单相配电系统的电源端发生断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电等时，需要一种能够即刻发出警报、切断，并进行实时修复的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，由此，本发明为了解决如上所述的以往配电系统中所发生的诸多问题，提供一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统及其施工方法，其为，当三相四线式(R、S、T、N)或单相二线式(RN、SN、TN)配电系统所供应的电源线发生断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电时，通过对这种异常情况即刻发出警报·切断·实时修复，以预防停电、触电、仪表破损、火灾、过热、电闸的功能瘫痪等事故。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面的用于防止配电系统中因电源端断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电所会引起的停电、触电、火灾事故的系统，其所述配电系统可具备电源端检测/修复器和负荷端检测/修复器当中的一个以上。

所述电源端及负荷端检测/修复器的特征在于，其作为电气/电子连接于单相或三相电源的器件，其形成有中性点，并将该中性点接地于大地，或者检测该中性点与大地之间的电位差，以当单相或三相电源的电源供给线路上出现缺相、断路、接触不良、阻抗增加时，实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作。

其中，所述器件的特征在于，其选自电感器(inductor)、阻抗(resistance)、电容器(capacitor)、压敏电阻(varistor)、硅(silicon)、锗(germanium)、碳(carbon)、线圈(coil)、集成电路(integrated circuit)当中的一个以上。

根据本发明的一实施例，所述电源端检测/修复器被配置为，通过在电源输出线圈的中间(中心点)形成有中性点，并通过将该中性点接地于大地，或者通过检测出中性点与大地之间的电位差，以当单相或者三相电源的电源供给线路上出现缺相、断路、接触不良、阻抗增加时，可实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作；所述负荷端检测/修复器被配置为，通过在电源输出线圈的中间形成中性点，并通过将该中性点接地于大地，或者连接于所述电源端检测/修复器的中性点上，或者通过检测出中性点与大地之间的电位差，以当单相或者三相电源的电源供给线路上出现缺相、断路、接触不良、阻抗增加时，可实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作。

另外，根据本发明的另一实施例，所述电源端检测/修复器，可包括有1次线圈，可具备有作为铁芯的第1线柱、第2线柱、第3线柱；和作为2次线圈的第1线圈、第2线圈、第3线圈，其中，所述第2线柱用作为两个相位的磁束通道，所述第1线圈卷取于所述第1线柱上，所述第2线圈卷取于所述第3线柱上，所述第3线圈以之字形被卷取于所述第1线柱和所述第3线柱上，其所述第3线圈被卷取的方向相反于所述第1线圈与所述第2线圈所卷取的方向；所述第1线圈、所述第2线圈、所述第3线圈的一端连接于中性线，连接于所述中心线的所述第1线圈或所述第2线圈或所述第3线圈的中间可包括用于供给单相电源的中间点。

根据本发明的又另一实施例，所述电源端检测/修复器被配置为，当配电系统的电源端上，因雷击、短路、对地短路、器材受损、保险丝受损，而造成R相或S相或T相或中性线N出现断路或者缺相，也能够通过实时修复电气故障并供给单相电源，以防止单相电源的停电，并降压单相电源的大地电位差，以预防源于漏电(对地短路)的触电、火灾事故。

根据本发明的又另一实施例，所述电源端检测/修复器被配置为，其中性点接地于大地，并通过将电源供给线路和大地之间的电位差保持一定电位(例如，110V)，以能够预防因漏电而会造成的触电、火灾事故。

根据本发明的又另一实施例，所述电源端检测/修复器被配置为，其连接于三相四线式或单相三线式配电系统，以当所述配电系统中中性线断路时，防止不平衡过电压的流入，从而能够从根本山防止因其而会造成的过热、火灾。

根据本发明的又另一实施例，所述电源端检测/修复器被配置为，其连接于三相或三相四线式配电系统中，当电源端出现某一相的保险丝断路、线路受损断路、变压器故障、器材受损、缺相、中性线断路时，也能够实时修复三相电力，并将单相电源无停电地供给给负荷端，以能够从根本上防止因电故障而会引起的单相电源的停电。

另外，本发明的一实施例当中，将所述负荷端检测/修复器的中性点接地于大地，且利用一条线构成单相电源供给线路，而能够防止源于线路的短路事故、减少漏电、减少线路故障、易于线路维修、节省施工费用。

而且，本发明的另一实施例当中，将所述负荷端检测/修复器的中性点连接于所述电源点检测/修复器的中性点，以当所述负荷端检测/修复器的电源端因出现断路或接触不良或半断路或漏电(对地短路)而发生电故障时，可由所述负荷端检测/修复器的电力线或者中性点生成电信号并传达给故障检测器(后述)。

另外，所述故障检测器被配置为，从具备于所述负荷端检测/修复器的输入、输出线路上的电力线或中性点检测故障时所生成的电信号，并检测为是断路或接触不良或半断路或漏电(对地短路)时，可通过警报发生器发出警报，或者通过断路器进行切断，或者通过所述负荷端检测/修复器进行实时修复。

所述故障检测器可使用电子式继电器SSR或者零相变流器或者电压检测器或者电流检测器或者继电器，以用于检测从所述中性点或者电力线上所输出的故障发生电信号。

另外，为了解决技术问题，根据本发明的另一方面，提供一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其包括：电源端检测/修复器，其具备第1中性点，通过将该中性点接地于大地，以将其与大地之间的电位差相比于之前的电位差进行降压；负荷端检测/修复器，其具备第2中性点，通过将该中性点接地于大地，或者连接于所述电源端检测/修复器的中性点，以实时修复电源端的电故障；故障检测器，其用于检测所述负荷端检测/修复器的电力线或中性点的输入输出电流，或者检测所述中性点与大地之间的电压，以实施警报或者切断或者将检测到的故障检测值传达给控制器；控制器，通过比较所述故障检测器所提供的检测值和既定设定值，当判断为是故障时，通过发送警报或者切断电源，或者为了传达给通信模块而以有线无线的方式进行通知，而当接收到警报解除信号时，则解除信号；警报发生器，根据所述故障检测器或控制器所提供的警报信号，发送警报；警报解除输入部，用于解除所述警报发生器的警报的发送；断路器，根据所述故障检测器或控制器的切断信号，来切断故障电源。

为了解决技术问题，根据本发明的又另一方面，提供一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统的施工方法，该方法包括：在三相或单相的以往的配电系统中设置电源端变压器或者负荷端变压器的步骤；将所述电源端变压器的中性点接地于大地或者连接于所述负荷端变压器的中性点，或者为了检测所述电源端变压器的中性点与大地之间的电位差而设置检测器的步骤；将所述负荷端变压器的中性点接地于大地或者连接于所述电源端变压器的中性点，或者为了检测所述负荷端变压器的中性点与大地之间的电位而设置故障检测器的步骤；将所述电源端变压器的输出线圈的线圈连接于负荷，或者将电源端变压器的输出线圈的线圈与所述负荷端变压器的输入线圈的线圈进行电连接的步骤；通过将所述电源端变压器的输入电源端线圈电连接于以往的配电系统的三相或单相电源线路上，以当在所述电源端变压器和电源设备或者所述电源端变压器和所述负荷端变压器的单相或者三相电源的电源供给设备上，出现缺相、断路、接触不良、阻抗增加时，实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作的步骤。

根据本发明，当单相二线式或单相三线式或三相四线式配电系统所供应的电源端发生断路时，通过实时修复为正常电力，以能够避免停电，从而能够预防因停电引起的各种事故的发生。从而，能够预防因电源端的断路、接触不良、漏电、半断路等引起的触电、电力仪表破损、电气火灾等的人命事故。

另外，针对单相(二线式、三线式)或三相(三线式、四线式)配电系统中的因电源端的漏电、断路、接触不良、半断路、阻抗增加等的电故障，能够即刻进行切断，或者实时发出通知(警报)，因此能够迅速维修电故障，从而，能够预防事故的扩散。

另外，不仅能够预防具备于三相四线式单相配电系统中的因中性线引起的断路、因零相谐波等中性线引起的事故，而且通过降压单相电力线对大地的电位，还能够预防因漏电(对地短路)引起的触电及火灾事故。

附图说明

图1图示了以往的单相二线式配电线路的构成图；

图2图示了本发明的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统200的构成图；

图3图示了单相二线式引入电源时的图2实施例的电路图；

图4为图3的变形实施例，图示了将修复配电系统150的线路由一条线构成时的图2实施例的电路图；

图5图示了单相三线式引入电源时的图2实施例的电路图；

图6图示了三相四线式引入电源时的图2的电路图及根据本发明优选实施例配电系统电源线路故障时的实施检测/修复系统的施工方法150的构成图；

图7图示了电源端检测/修复器的各种实施例的电路图；

图8图示了用于说明三相四线式电源端检测/修复仪的缺相时的电力修复原理(顺序)的矢量图，其中，

矢量图241-a是电源端检测/修复器(240)为正常状态时的相位矢量图，

矢量图242-b是输入电源S相断路、缺相时的修复顺序矢量图，

矢量图243-a是输入电源R相断路、缺相时的修复顺序矢量图，

矢量图242-b是输入电源T相断路、缺相时的修复顺序矢量图。

具体实施方式

根据本发明的‘配电系统电源线路故障时的实施检测/修复系统’被配置为，包括：电源端检测/修复器，其具备中性点，并通过将该中性点接地于大地，将大地之间的电位差相比于以往的电位差进行降压；负荷端检测/修复器，其具备中性点，并通过将该中性点接地于大地，或者连接于所述电源端检测/修复器的中性点，以实时地修复电源端的电故障；故障检测器，气检测所述负荷端检测/修复器的电力线或者中性点的输入、输出电流，或者通过检测所述中性点的电压以发出警报或切断，或者将所检测到的故障检测值传达给控制器；控制器，其通过将所述故障检测器提供的检测值与设定值进行比较，当判断为是故障时，则发出警报，或者切断电源，或者为了利用有线和无线发出通知而传达给通信模块，并且当接收到警报解除信号时，解除其警报；警报发声器，其根据所述故障检测器或者控制器提供的警报信号来发出警报；警报解除输入部，其用于解除所述警报发声器的警报；断路器，其根据所述故障检测器或者控制器的切断信号来切断故障电源。

以下，参照附图，进行详细说明。

图2为根据本发明一优选实施例的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统200的构成图，其包括以下构成要素。

-电源端检测/修复器240：其连接于配置于以往的单相或多项多线式(例如：单相(二线式、三线式)、三相(三线式、四线式))等的配电系统(例如，图1)上的主变压器(例如，图1之300)，其通过自身具备与大地接地的中性点(第1中性点)，具有将与大地之间的电位差相比于之前的电位差进行降压的功能。

-负荷端检测/修复器230：其连接于配电系统的负荷端线路上，其自身具备有另一个中性点(第2中性点)，并通过该中性点接地于大地，或者连接于所述电源端检测/修复器的第1中性点，以实时地修复电源端的电故障。

-故障检测器210：其通过与负荷端检测/修复器230联动，以检测电源端的断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电的发生，其通过检测所述负荷端检测/修复器的电力线或者第2中性点的输入输出电流，或者检测第2中性点的电压，来检测故障并将所检测的故障检测值传达给下述的控制器。

-警报发生器250：其将由故障检测器210所检测或由下述控制器判断的故障发生情况，通过视觉及/或听觉警报来发出警报。

-警报解除输入器260：其接收到解除警报的信号(例如，操作警报解除开关)时，生成解除警报的信号。

-断路器270：其根据借助所述故障检测器210所检测的故障发生或者根据下述控制器的切断信号，来切断配电系统的电源端和负荷端。

-控制器220：其通过所述故障检测器210的输出，来判断配电系统的故障，并输出用于启动所述警报发生器250或断路器270的警报或者切断信号，并利用通信模块，以有线无线的方式通知外部管理者。

以下，参照图3～6，详细说明图2的各个构成要素的具体事项。图3图示了单相二线式引入电源时的作为图2实施例的单相配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统200的实施例电路图；

图4为单相二线式的图3的变形实施例，图示了将修复配电系统150的线路由一条线构成时的图2实施例的电路图；图5图示了单相三线式引入电源时的图2实施例的电路图；图6图示了三相四线式引入电源时的图2的电路图。

电源端检测/修复器240连接于电源端上，以能够从配电系统(例如，图1)的主变压器(main voltage transformer)(例如，图1之300)获取电源，并且，其自身具有通过引出接地于大地的中性点(第1中性点N1)，以将大地之间的电位差相比于之前的电位差进行降压的作用。

作为具体示例，如图3所示的电源端检测/修复器240由连接于主变压器300的R相单相电源输出上的1次线圈L5和并排串联于该1次线圈L5上的两个2次线圈L3、L4构成。第1中性点N1形成于串联连接的两个2次线圈L3、L4之间并与大地接地。实际上，2次线圈L3、L4为同一个线圈，其中间所形成的中心点可作为第1中性点N1接地。图3实施例的电源端检测/修复器240被配置为，其1次线圈L5和2次线圈L3之间的连接点上引出一个负荷电力供给线R2，而其与2次线圈L3连接的另一2次线圈L4的终端上又引出一个负荷电力供给线R1，由此构成修复配电系统150。

另外，如图4所示的电源端检测/修复器240由连接于主变压器300的R相单相电源输出上的1次线圈L5和并排串联于该1次线圈L5上的一个2次线圈L3构成。串联连接的2次线圈L3的终端部构成为第1中性点N1并与大地接地。1次线圈L5和2次线圈L3之间的连接点上引出一个负荷电力供给线R1，由此构成修复配电系统150。

另外，如图5所示的单相三线式引入电源实施例的电源端检测/修复器240的构成与图3的构成等同。只是，其N1并不是直接接地，而是引出第3个负荷电力供给线N，与另外两个负荷电力供给线R1、R2一起构成修复配电系统150。

另外，三相四线式引入电源时的电源端检测/修复器240-a，则与图6的构成等同，引出三个负荷电力供给线R1、R2、R3构成修复配电系统150。

针对电源端检测/修复器240的综合性的详细说明如下。如果以往的三相四线式(R、S、T、N)或单相(R-N、S-N、T-N)配电系统的电源电压为220V的话，那么其与大地之间的电位差为220V。其中，电源端检测/修复器(240，或者图6～8的240-a)的1次线圈获得380V三相电源或者220V单相电源。为了将所获得的电源变压为可实际使用的电源，为此，按照变比卷取2次线圈。在2次线圈的中间构成中间点或第1中性点N1，并将该中性点N1与大地E接地，以确保修复配电系统150的电源线，并将供给电源与大地之间的电位差降压至110V。其中，电源端检测/修复器240、240-a的2次线圈L3、L4的变比，优选为1:1。

这种电源端检测/修复器240被配置为，通过将单相供给电源的电位降压至110V，从而，能够降低漏电(对地短路)时会造成的触电危险度，并且从具备不平衡单相负荷的配电系统中排除了公共使用的中性线，从而，能够从根本上避免因中性线的断路所造成的不平衡负荷而流入的异常电压的发生。从而，确保修复配电系统150的可信度，尤其是，当单相三线式的中性线即便断路，也能够实时地进行修复，从而，能够从根本上避免因中性线而会引起的负荷端检测/修复器230。

其次，对于连接于负荷端的负荷端检测/修复器230进行说明。

如图3所示，负荷端检测/修复器230被配置为，在线圈L1、L2的连接点(或者连接于两条线的一个线圈L1-L2的中心点)形成第2中性点N2并将其与大地接地，所述各个线圈L1、L2分别连接于供给至负荷的两条线R1’、R2’，以输入和输出单相电源。

如图4所示的负荷端检测/修复器230，其构成与图3的负荷端检测/修复器230类似，但是，其不同之处在于，负荷端检测/修复器230连接于修复配电系统150的部位比断路器270靠前。另外，图4的负荷端检测/修复器230被配置为，其由一个以上的多数个并联连接，以起到重复检查的作用。

如图5所示的负荷端检测/修复器230被配置为，如图2所示，其连接于位于断路器270后端的两个负荷电力供给线R1’、R2’上，其第2中性点N2连接于第3负荷电力供给线N’上。

而且，如图6所示的负荷端检测/修复器230配置有两个，分别位于断路器270的前端，其中，左侧的与图5的构成类似，将第2中性点N2电连接于电源端检测/修复器240-a的第1中性点N1，而右侧的与图4的构成类似，其第2中性点N2接地于大地。

其次，故障检测器210被配置为，利用电流/电压检测器来检测经由负荷端检测/修复器230的线圈L1-L2的电流或其两端的电压，或者检测第2中性点N2与接地E之间的电流。这时，控制器(图2之220)通过比较判断由故障检测器210检测的检测值和预先设置于控制器220上的设定值，来判断故障与否，当判断为是故障时，则使得断路器输出脱扣信号。输出信号如图2所示，可设计成从故障检测器210输出，也可以设计成从控制器220输出。

另外，作为另一实施例，如果利用无接点継电器SSR来作为故障检测器210时，可通过检测电源线的断路，并基于此使得控制器220判断断线，以输出警报或者切断信号。

以下，具体说明图3～图5所示的各个实施例的单相配电系统电源线路发生故障时，对其进行实施检测/修复的系统200的作用。

电源端检测/修复器240由对单相电压进行变压(voltage transformation)而输出的线圈和铁芯构成。输出线圈的线圈中间形成有第1中性点N1，并通过将该中性点N1接地于大地，以将从所述电源端检测/修复器240输出并供给的单相二线电源的电位差减少至以往供给电源的一半，从而，大幅缓解因接地(漏电)引起的触电、火灾事故。而且，其因并不使用普通的单相负荷上公共使用的普通配电系统的中性线N，因此，从根本上避免因中性线引起的异常电压的流入，而能够从根本上避免中性线引起的火灾危险，从而，具有通过防止火灾，而能够保护人命和财产的功能(但，图5的单相三线式上虽然使用中性线，但是即使其中性线断线，也仍能够从负荷端即刻修复，从而并不产生异常电压)。

这种单相配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统200，包括：负荷端检测/修复器230，其配置于修复配电系统150的配电线路的负荷端线路上。所述电源端检测/修复器240所供给的电源线上发生故障时，为了对其进行修复、切断、警报、通知，在负荷端检测/修复器230的输入或者输出线圈上形成第2中性点N2，并将该第2中性点N2接地于大地，或者将第2中性点N2电连接于具备于所述电源端检测/修复器240的第1中性点N上。从而，当单相二线式或单相三线式电源发生断路、接触不良，或半断路时，能够实时地对其进行修复。或者，当发生断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电时，故障检测器210能够检测出电力线或中性点上的故障电压或者故障电流。

另外，与所述电源端检测/修复器240的第1中性点N1电连接的所述负荷端检测/修复器230的第2中性点N2，在单相三线式上成为中性点，从而，当单相三线式发生电源端断路时，会即刻发出警报或切断或修复。如果将与所述第1中性点N1电连接的第2中性点N2也使用于单相二线式系统，那么，当电源线路断路时，可起到作为预备线路的功能，而当负荷端发生短路时，通过使短路电流分散流动，而能够提高系统的可信度。

另外，所述负荷端检测/修复器230被配置为，其在供给电源的输入输出线圈的中间形成第2中性点N2，并将该第2中性点接地于大地，或者将该第2中性点连接于所述电源端检测/修复器240的第1中性点N1。从而，当修复配电系统150的电路(R1、R2等)当中发生断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电，使得所述电路上发生不平衡时，为了对其进行实时修复或者发出警报或者切断，而利用第2中性点N2运作。

其中，所述电路中发生单相二线式的R1发生断路时，对其进行修复的过程为，当电源端的电路R1发生断线时，只会剩下电路R2一条线，并由所述电路R2将电源供给至负荷端检测/修复器230的线圈L2上。该线圈L2通过与连接有负荷端检测/修复器230的第2中性点N2的大地联结，通过电磁感应线圈L1，以修复单相二线式电源。当所述电路R2断路时，只有电路R1一条线存在于修复配电系统150上，而当前的电路R1会将电源供给至负荷端检测/修复器230的线圈L1上，且该线圈L1与连接于负荷端检测/修复器230的第2中性点N2连接的大地E保持110V的电位，以电磁感应线圈L1，从而，实时地修复单相二线式电源。当发生接触不良或者半断路时，也同样按照上述理由，进行实时修复。

単相三线式如同单相二线式一样，其利用中性线替代大地E，并利用等同的原理修复，因此，对所述单相三线式的具体说明予以省略。综上，显而易见地，如图4所示的电路，将单相电源线路由一条线构成也是可以正常使用电力的。

另外，当所述修复配电系统150的线路R1、R2上发生漏电(对地短路)时，其漏电电流仅经由漏电的线路上，并借助负荷端检测/修复器230的修复电力供给漏电电流，因此，可利用零相变流器监控负荷端检测/修复器230的输入输出线路，或者利用零相变流器监控与负荷端检测/修复器230的N2端子连接的接地线E，从而，检测漏电电流。又或者，不必连接负荷端检测/修复器230的N2端子和接地，可以采用利用电压仅检测漏电的方法。

其中，检测电压时，如果对于负荷端检测/修复器230的N2端子和接地不进行连接的话，当发生断路、接触不良、半断路时，也能够在所述N2端子和接地E上检测电压，因此，能够从所述线路R1或者R2上检测漏电电流。当从所述N2端子和接地E检测出电压时，控制器220会将其判断为漏电(对地短路)，并发送切断或者通知(警报)。如果，在线路R1或者R2上并未检测出任何漏电电流，而是在所述N2端子和接地E上检测出电压的话，那么，就会判断为发生了断路、接触不良、半断路，控制器220会使所述N2端子和接地E连接，以实施修复，或者通过传递电信号，以使得断路器或警报器或通信模块进行运转的功能。(这时，如果在电源端使用漏电断路器，那么就不必使用控制器、脱扣线圈等，也能够即刻进行切断。)

接下来，参照图6～8，对于三相四线式电源的断路及缺相修复进行说明。如图6及图7所示，电源端检测/修复器240-a被配置为，其具备有：由各个电压比分别以1:1卷取的线圈(P1、P2、P3、P4)线柱(120、130、140)，且还能够看到用于输出单相电源的中间点，及连接于该中间点的修复配电系统150的单相线路(R1、R2)。

图7图示了电源端检测/修复器240的诸多实施例。240-a图示了适用于图6的三相四线式系统的电源端检测/修复器；240-b作为图3的电源端检测/修复器240的另一实施例，其图示了隔离(isolation)1次端和2次端的结构；240-c图示了图4的电源端检测/修复器240的另一实施例。

图8图示了电源端检测/修复器240-a的正常状态的矢量图(241-a)、断路及缺相时的修复矢量图(242-a、242-b、242-c)。参照图8，对于修复进行说明。矢量图(242-a)之11是去掉S输入相线的状态的矢量图。去掉S输入相线的话，线圈P1的电源也会随之去掉，而只有其相位相互保持120度的R相输入相线和T相输入相线和中性线N输入有电源，如此一来，一端与中性线N连接的线圈P2的另一端上将流入有R相输入相线的电压，并且卷取有所述线圈P2的第3线柱140等同的线柱140上的朝向所述线圈P2的相反方向卷取的线圈P4上，以中性点N为基准，通过电磁感应产生有与所述线圈P2上产生的电压和相位的180度反向的相位电压，从而，出现如图242-a(11)状态的相位矢量。另一方面，所述T相输入相线连接于线圈P3的一端，以通入电源，其中，所述T相输入相线与所述R相输入相线的相位差为120度、电位差为380V，而与中性线N的电位差为220V，而产生于所述线圈P4的相位的电压则向连接于所述线圈P3的另一端通入与T相输入相线具有相位差的R相输入相线的反向电源，最终，所述线圈P3上也会产生与去掉的S相输入相线的相位等同的电压，从而，出现如图242-a(12)状态的相位矢量。另外，所述线圈P3将会在卷取有线圈P3的等同的线柱120上的朝反方向卷取的线圈P1上，通过电磁感应产生与线圈P3的相位相反的相位电压，从而，使得一端连接于所述中性点N的所述线圈P1，以中性点为基准，产生与所述线圈P3的相位180度反向的所去掉的S相输入相线的电源，从而，修复S相输入相线。

另外，如图8所示的矢量图242-c(31)，如果T相断路的话，那么只有R相输入相线和S相输入相线和中性线N电源会输入到线圈P1、P2，因此，线圈P2会通过电磁感应，使得卷取于等同的线柱140上的线圈P4上产生电压，而线圈P3则借助卷取于如S相输入相线等同的线柱120上的线圈P1，进行电磁感应，从而，修复T相。同样地，如矢量图242-b(21)所示，当R相输入相线断路并去掉的话，借助S相输入相线的线圈P1，线圈P3上会诱导产生等同相位的电压，并借助T相输入相线与大地之间的电位，线圈P3的与T相输入相线连接的电位上，诱导产生有S相输入相线的相位电压，从而，一端与线圈P3连接的线圈P4上将会产生与中性线的电位差为220V的电位差，并且借助该电位差线圈P4上诱导产生有电压，而线圈P2上最终也会产生电压，从而，使得R相输入相线复原。

又如前述所述，通过在负荷端检测/修复器230的中性点N2上设置故障检测器210，以检测断路、漏电、接触不良、半断路等的电故障时，并且，当检测到所述电故障时，会发出警报或者切断电源，或者将其传达给控制器220，以进行修复，或者通过远程控制来切断故障电力，或者通过有线无线的方式进行通知，以能够发出警报。或者，也能够仅通过使用故障检测器210，以能够在没有控制器220的情况下，仍能够进行切断或者发出警报。

接下来，对于在没有控制器220的情况下，进行切断或者发出警报进行详细说明。发生断线或者接触不良或者半断线时，设置于负荷端检测/修复器230上的中性点N2和大地E之间将产生电压。将这时所产生的电压，由无接点継电器SSR作为故障检测器210检测并动作的话，该无接点継电器SSR通过使用自身所具备的开关来启动脱扣线圈，以切断断路器270或者启动警报发生器250，而为了实时地修复故障电力，可将具备于所述负荷端检测/修复器230的中性点N2和大地E进行连接而进行修复。另外，通过故障检测器210检测到流动于中性点N2和大地E的电流时，可向外部告知其是否被修复。

其中，故障检测器210检测电源端断路、接触不良、半断路的方式为，1)检测修复断路、接触不良、半断路时所发生的大地E与中性点N2的电压或电流；2)检测单相二线式电线路的电流检测值为何值，当R1+R2＝0时，判断为正常，当R1+R2≠0时，则判断为修复配电系统150发生异常；3)在单相三线式电线路上可适用，当修复故障时所产生的电流被检测为R1+N2≠0，或者R2+N2≠0时，判断为修复配电系统150上出现了异常。同样地，当发生漏电时，1)可检测大地E与中性点N2的电压或电流；2)检测单相二线式电线路的电流检测值为何值，当R1+R2＝0时，判断为正常，当R1+R2≠0时，则判断为修复配电系统150上发生了异常。当判断为故障发生时，可发出警报或切断断路器270，或者通过将检测值传达给控制器220，以由控制器220以远程控制的方式发送断路器切断信号，或者通过通信模块，以有线无线的方式，将故障发生情况告知给管理人员。

其中，作为控制器220可适用以往所使用的具有微机功能的继电器、漏电警报器等，也可以适用以往设施所具有的通信设施。但，本发明的控制器220，优选地，应被配置为，存储有可控程序，并通过该程序，以当配电系统电源线路发生故障时，能够整体地控制实时检测/修复系统200的所有动作的微机、微处理器、中央处理装置、微控制器等。

另外，控制器220的功能，如众所周知，当因电力线断路或接触不良或半断路或漏电，判断为中性点N2发生异常电压或异常电流时，即刻启动断路器270，或者启动警报发生器250。警报发生器250发送断路或接触不良或半断路或漏电异常信息，本发明采用视觉性警报及/或听觉性警报方法来发出警报。在发出视觉及/或听觉警报的状态下，当管理人员认识到该情况时，将会迅速采取相应后续措施，从而，能够预防因电流线的断路或接触不良或半断路或漏电引起的各种电事故。

管理人员可根据实际需要，而能够解除所发出的警报。例如，通过操作警报解除输入器260所具备的警报解除开关，使得警报解除输入器260发出警报解除信号，并将该信号传达给控制器220。控制器220接收到警报解除信号的话，会停止警报发生器250的动作，以解除警报。

另外，本发明被配置为，当故障检测器210检测到断路或接触不良或半断路或漏电时，会向控制器220传递高(high)信号，而检测结果为正常时，则会向控制器220传递低(low)信号，控制器220通过将其与既定设置的设定值进行比较并判断故障，且按照预先的设置，进行实时修复或发出警报或切断电源，或以有线无线的方式通知给管理人员，以预防因断路、接触不良、半断路、漏电等而会引起的停电、触电、控制中断、设备破损、火灾等的电事故。

另外，本发明如众所周知，因断路或接触不良或半断路，而通过启动负荷端检测/修复器230进行修复的状态下，仍会通过故障检测器210持续地检测出断路或接触不良或半断路或漏电，这时，因电力线或者中性点上存在异常电压、电流，而即便是启动了检测/修复器230，电力线或者中性线上仍然检测出漏电，或者接触不良或半断路的话，那么，控制器220则利用控制信号，来自动启动断路器(MCCB、ELB、其他等)，或者发出警报，或者通过有线无线的方式进行通知，以避免停电、触电、负荷受损、火灾发生。

比方说，根据本发明，当配电系统的电源端发生断路时，可自动修复故障电力，从而，能够避免因断路引起的停电事故，而当发生接触不良、半断路时，则通过修复，从而，能够避免因碳化导电、电火花、热化引起的短路、电气设备的破损、过热、电气火灾，而当发生漏电时，则能够减少因漏电引起的触电、电气火灾，从而，能够预防因故障电力而引起的事故。

另外，当修复故障电力失败的情况下，可通过生成断路器动作控制信号，以启动断路器，而预防因过电流、异常电压等的后端设备的破损。

本发明的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统200，能够以一个模块展现并实现产品化。从而，能够检查电故障(单相电源端的漏电、断路、接触不良、半断路)，或者通过设于分电盘或配电板上而发出警报，或者通过与断路器联动，以在当电力异常时切断电力，或者通过易于适用于以往设置的电力供给用设备，而能够发出警报或切断或实时修复电力故障。

Claims (15)

1.一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其用于防止因配电系统的电源端的断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电引起的停电、触电、火灾事故，其特征在于，

所述配电系统上，具备有：电源端检测/修复器和负荷端检测/修复器当中的至少一个，

所述电源端检测/修复器被配置为，通过在电源输出线圈的中间形成中性点，并通过将该中性点接地于大地，或者通过检测出该中性点与大地之间的电位差，以当单相或者三相电源的电源供给线路上出现缺相、断路、接触不良、阻抗增加时，实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作，

所述负荷端检测/修复器被配置为，通过在电源输出线圈的中间形成中性点，并通过将该中性点接地于大地，或者连接于所述电源端检测/修复器的中性点上，或者检测出中性点与大地之间的电位差，以当单相或者三相电源的电源供给线路上出现缺相、断路、接触不良、阻抗增加时，实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作。

2.一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其用于防止因配电系统的电源端的断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电引起的停电、触电、火灾事故，其特征在于，

包括：连接于电源端的电源端检测/修复器和连接于负荷端的负荷端检测/修复器，

所述电源端检测/修复器，由第1线柱、第2线柱、第3线柱；第1线圈、第2线圈、第3线圈构成，

所述第1线圈卷取于所述第1线柱上，所述第2线圈卷取于所述第3线柱上，所述第3线圈以之字形被卷取于所述第1线柱和所述第3线柱上，其中，所述第3线圈被卷取的方向相反于所述第1线圈与所述第2线圈的卷取方向；所述第1线圈、所述第2线圈、所述第3线圈的一端连接于大地(中性线)，并由连接于所述大地(中心线)的所述第1线圈或所述第2线圈或所述第3线圈将电源供给至所述负荷端检测/修复器，以当所述电源端检测/修复器的电源端出现断路，或者当所述负荷端检测/修复器的电源端出现断路时，用于修复其故障原因。

3.根据权利要求2所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述电源端检测/修复器被配置为，其具有1次线圈，当上述二项所述的配电系统的电源端上，R相或S相或T相或中性线N出现断路或者缺相，也通过实时修复电气故障并供给单相电源，以防止单相电源的停电，并降压单相电源的大地电位差，以预防源于漏电(对地短路)的触电、火灾事故。

4.根据权利要求1或2所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述负荷端检测/修复器被配置为，其中性点接地于大地，且利用一条线构成单相电源供给线路，以防止源于线路的短路事故、减少漏电、减少线路故障、易于线路维修、节省施工费用。

5.根据权利要求1或2所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述负荷端检测/修复器被配置为，当其电源端发生断路、阻抗增加、接触不良、半断路，或者漏电(对地短路)而造成电气故障时，由所述负荷端检测/修复器的中性点和大地或者电力线(R或者S或者T)生成电信号，并将该电信号传达至故障检测器。

6.根据权利要求1或2所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述电源端检测/修复器及所述负荷端检测/修复器，被配置为，

利用电气/电子连接于单相或三相电源的器件来构成中性点，并通过将该中性点接地于大地，或者检测出该中性点与大地之间的电位差，以当单相或三相电源的电源供给线路上出现缺相、断路、接触不良、阻抗增加时，用于实施修复、阻断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作。

7.根据权利要求6所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述器件包括：选自电感器、阻抗、电容器、压敏电阻、硅或锗、碳、线圈、集成电路当中的一个以上。

8.根据权利要求5所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述故障检测器被配置为，

通过检测具备于所述负荷端检测/修复器的输入输出线路上的电力线或者中性点发生故障时所发送的电信号，当检测到断路、阻抗增加、接触不良、半断路，或者漏电(对地短路)时，通过警报发生器来发出警报，或者通过断路器来实施切断，或者通过所述负荷端检测/修复器来实施实时修复。

9.根据权利要求5所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述故障检测器被配置为，

其使用电子式继电器SSR或者零相变流器或者电压检测器或者电流检测器或者继电器，以用于检测从所述中性点或者电力线上所输出的故障发生电信号。

10.根据权利要求1或2所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述电源端检测/修复器被配置为，

通过在其提供电源的线圈的中间形成中性点，并通过将该中性点接地于大地，使得所述电源供给线路和大地之间的电位差保持一定电位，以预防因漏电而会引起的触电、火灾事故。

11.根据权利要求1或2所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述电源端检测/修复器被配置为，

其连接于具有単相三线式或者三相四线式负荷线路的配电系统中，当所述配电系统出现中性线断路时，通过防止不平衡过电压的流入，以从根本上防止因其而会引起的过热、火灾。

12.根据权利要求2所述的配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其特征在于，

所述电源端检测/修复器被配置为，

其连接于三相或三相四线式配电系统中，当电源端出现某一相的保险丝断路、线路受损断路、变压器故障、器材受损、缺相、中性线断路时，通过实时修复三相电力，并将单相电源无停电地供给给负荷端，以从根本上防止因电故障而会引起的单相电源的停电。

13.一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统，其用于防止因单相或者三相电源配电系统的电源端的断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电引起的停电、触电、火灾事故，其特征在于，

包括：

电源端检测/修复器，其具备第1中性点，通过将该中性点接地于大地，以将其与大地之间的电位差相比于之前的电位差进行降压；

负荷端检测/修复器，其具备第2中性点，通过将该中性点接地于大地，或者连接于所述电源端检测/修复器的中性点，以实时修复电源端的电故障；

故障检测器，其用于检测所述负荷端检测/修复器的电力线或中性点的输入输出电流，或者检测所述中性点与大地之间的电压，以实施警报或者切断或者将检测到的故障检测值传达给控制器；

控制器，通过比较所述故障检测器所提供的检测值和既定设定值，当判断为是故障时，通过发送警报或者切断电源，或者为了传达给通信模块而以有线无线的方式进行通知，而当接收到警报解除信号时，则解除信号；

警报发生器，根据所述故障检测器或控制器所提供的警报信号，发送警报；

警报解除输入部，用于解除所述警报发生器的警报的发送；

断路器，根据所述故障检测器或控制器的切断信号，来切断故障电源。

14.一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统的施工方法，其用于防止因单相或者三相电源配电系统的电源端的断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电引起的停电、触电、火灾事故，其特征在于，

包括：

A步骤，在单相或三相电源配电系统中设置电源端检测/修复器和负荷端检测/修复器当中的至少一个的步骤；

B步骤，将所述电源端检测/修复器的中性点接地于大地或者连接于所述负荷端检测/修复器的中性点，并将所述负荷端检测/修复器的中性点接地于大地或者连接于所述电源检测/修复器的中性点的步骤；

C步骤，将所述电源端检测/修复器的输出线圈的线圈和负荷进行连接，或者将所述电源端检测/修复器的输出线圈的线圈和所述负荷端检测/修复器的输入线圈的线圈进行电连接的步骤；

D步骤，将所述电源端检测/修复器的输入线圈端的线圈电连接于配电系统的单相或三相电源线路上，以当所述电源端检测/修复器和电源设备或者当所述电源端检测/修复器和所述负荷端检测/修复器的单相或三相电源的电源供给设备上，出现缺相、断路、接触不良，或者阻抗增加时，用于实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作的步骤。

15.一种配电系统电源线路故障时的实时检测/修复系统的施工方法，其用于防止因单相或者三相电源配电系统的电源端的断路、阻抗增加、接触不良、半断路、漏电引起的停电、触电、火灾事故，其特征在于，

包括：

A步骤，在单相或三相电源配电系统中设置电源端检测/修复器和负荷端检测/修复器当中的至少一个的步骤；

B步骤，设置故障检测器的步骤，以检测所述电源端检测/修复器和所述负荷端检测/修复器当中的至少一个中性点与大地之间的电位；

C步骤，将所述电源端检测/修复器的输出线圈的线圈和负荷进行连接，或者将所述电源端检测/修复器的输出线圈的线圈和所述负荷端检测/修复器的输入线圈的线圈进行电连接的步骤；

D步骤，将所述电源端检测/修复器的输入线圈端的线圈电连接于配电系统的单相或三相电源线路上，以当所述电源端检测/修复器和电源设备，或者当所述电源端检测/修复器和所述负荷端检测/修复器的单相或三相电源的电源供给设备上，出现缺相、断路、接触不良，或者阻抗增加时，用于实施修复、切断、警报、通知、控制当中的一个以上的动作的步骤。