CN201828614U - 电网状态检测装置 - Google Patents

Abstract

一种电网状态检测装置，包括分别与三根供电相线相连的三个取样电路、分别与三个取样电路串接的三个隔离电路以及与这三个隔离电路相连的一处理电路，该处理电路包括三个分别与三个隔离电路相连的三个输入端口以及用以指示该供电网存在缺相的至少一电网缺相端口。该处理电路可以用一微处理器实现，包括一启动工作单元、一电网缺相识别单元、一电网来电识别单元以及一电网停电识别单元。能够准确并且稳定可靠地检测识别出供电网存在缺相的情况。

Description

电网状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及供电网中的检测设备，尤其涉及三相四线制的供电网中的检测设备。

背景技术

在三相四线制的供电网中缺相检测技术极为重要，并且应用也较为广泛。如：电动机运转中发生电源缺相就会立刻发热而烧毁；大型开关电源或大功率逆变器在发生缺相时，会使整流桥一个臂无电压，而另两个臂处于过电流状态，如果缺相保护电路不能及时动作也将会立刻把过电流桥臂元件烧毁。特别是在供电网中若三相负载不对称，缺相后使另两相相电压严重升高而烧毁居民电器。而在电力线路防盗监控报警系统中，三相线路缺相检测电路更为重要，关系到产品是否稳定、可靠、准确报警的瓶颈。

目前，通常采用的缺相检测方法是电流互感器、三相平衡法或相位计算法。电流互器检测存在成本高、体积大、灵敏度低以及可靠性差等缺陷；而三相平衡法检测在电网三相电压不平衡、不负载对称条件下无论采用任何耦合器件输出，都存在着基准不稳定、检测不准确、受电网电压波动和负载变化影响等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种能够准确并且稳定可靠地检测识别出缺相的检测技术。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术手段包括，提出一种电网状态检测装置，包括分别与三根供电相线相连的三个取样电路、分别与三个取样电路串接的三个隔离电路以及与这三个隔离电路相连的一处理电路，该处理电路包括三个分别与三个隔离电路相连的三个输入端口以及用以指示该供电网存在缺相的至少一电网缺相端口。

该处理电路还包括用以指示该处理电路自身进入工作状态的一启动端口。

该处理电路还包括用以指示该供电网来电的一电网来电端口。

该处理电路还包括用以指示该供电网停电的一电网停电端口。

该处理电路还包括用以指示具体三相中的哪相供电线存在缺相的三个缺相相位端口。

该处理电路包括一启动工作单元、一电网缺相识别单元、一电网来电识别单元以及一电网停电识别单元；其中，该启动工作单元包括逻辑运算模块和定时模块，该启动工作单元是在检测到三根供电线均处于供电状态并维持一第一设定时间之后通过该启动端口输出一启动指示信号的；该电网缺相识别单元包括逻辑运算模块和定时模块，该电网缺相识别单元是在检测到三根供电线存在缺相并维持一第二设定时间之后通过该电网缺相端口输出一缺相指示信号的；该电网停电识别单元包括逻辑运算模块和定时模块，该电网停电识别单元是在检测到三根供电线均停止供电并维持一第三设定时间之后通过该电网停电端口输出一电网停电指示信号的；该电网来电识别单元包括逻辑运算模块和定时模块，该电网来电识别单元是在检测到三根供电线在停止供电之后均恢复到供电状态并维持一第四设定时间之后通过该电网来电端口输出一电网来电指示信号的。

在一个优选实施例中，该处理电路为一微处理器，该启动工作单元、电网缺相识别单元、电网来电识别单元以及电网停电识别单元均是在该微处理器中实现的。

该第一、二、三以及第四设定时间均为1-3秒。

该启动指示信号、缺相指示信号、电网停电指示信号以及电网来电指示信号均可以是具有设定脉宽的脉冲信号，也可以是电平信号。

该取样电路包括相互串接的一限流电阻、一半波整流二极管和一滤波电容器，以及与该滤波电容器并联的至少一保护二极管；该隔离电路包括一光藕器件，该光藕器件包括一输入发光二极管和一输出光敏三极管，该输入发光二极管与该该取样电路中的滤波电容器并联。

与现有技术相比，本实用新型的电网状态检测装置，通过把三相电源转化为三个电气隔离的电平信号输入到微处理器的输入端口，采用人工智能识别模式，由微处理器及其中运行的软件仅仅对其电平状态(“有”或“无”)进行实时识别，这种识别与三相电源的相位、电压、负载等随机变量均无关系，不需要调整任何基准或阈值，从而可达到化繁为简的目的。

附图说明

图1是本实用新型的电网状态检测装置的结构框图。

图2是本实用新型的电网状态检测装置中处理电路的逻辑识别波形图。

图3是本实用新型的电网状态检测装置中处理电路的内部结构框图。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

图1是本实用新型的电网状态检测装置的结构框图。该检测装置包括分别与三根供电相线U、V、W相连的三个取样电路1、分别与三个取样电路1串接的三个隔离电路2以及与这三个隔离电路2相连的一处理电路3。

该取样电路1可以包括相互串接的一限流电阻、一半波整流二极管和一滤波电容器，以及与该滤波电容器并联的两个保护二极管。

该隔离电路2主要起到电气隔离及电平信号传递的作用，可以包括一光藕器件，该光藕器件包括一输入发光二极管和一输出光敏三极管，该输入发光二极管与该该取样电路2中的滤波电容器并联。

该处理电路3包括三个分别与三个隔离电路2的输出端相连的三个输入端口I1、I2和I3以及用以指示该供电网存在缺相的至少一电网缺相端口O4。

该处理电路3可以采用一微处理器实现。

当供电线U、V、W有电压时，分别经限流电阻-半波整流二极管在光耦器件的输入发光二极管两端获得正向电压降，输出光敏三极管导通输出为“0”电平，微处理器的三个输入端口I1=I2=I3=“0”电平。若U、V、W任意一相缺相时，对应的输出光敏三极管截止而输出为“1”电平，相应地微处理器的输入端口I1、I2或I3输入也为“1”电平。

图2是本实用新型的电网状态检测装置中处理电路的逻辑识别波形图。综上可知，微处理器自动跟踪输入端口I1、I2或I3输入的电平信号，通过软件可以进行人工智能模式分析，当电网电压状态变化时，微处理器的输出端口就可以把识别结果按照总体设计要求输出对应的电平信号(脉冲或高低电平)。其中，状态S0表示系统上电，也就是检测装置与三相供电网连通的过程，以下对该人工智能模式分析予以详尽的描述。

一、状态S1，微处理器启动

逻辑式：U??V??W=1(电网有电压) ； I1+I2+I3=“0”电平

微处理器上电后，如果U、V、W都有电压，并且维持时间≥t1时，光耦器件中的光敏三极管均处导通状态，输出都为〝0〞电平时：启动端口O1输出信号=“1”电平，与该端口相连的一LED（图未示出）点亮，说明微处理器自动进入跟踪识别状态。     

二、 状态S2，电网停电识别

逻辑式：U??V??W =0(电网失电压)；  I1??I2??I3=“1”电平

当电网电压U、V、W同时失压，在维持时间t2后，光耦器件中的光敏三极管均处于截止状态，输出都为〝1〞电平时：电网停电端口O2输出电网停电信号t5。

三、状态S3，电网来电识别

逻辑式：U??V??W =1(电网来电压)；  I1??I2??I3=“0”电平

当电网电压U、V、W同时有电，在维持时间t3后，光耦器件中的光敏三极管又均处于导通状态，输出又都为〝0〞电平时：电网来电端口O3输出电网来电信号t6。

四、状态S4，电网缺相识别

逻辑式：I1+I2+I3≠“0”电平

电网运行中，无论任意一相失压，如：W缺相失压，在维持时间t4后，在其对应的光耦器件中的光敏三极管处于截止状态，输出为〝1〞电平时(其它二相仍然有电，其对应的光耦器件中的光敏三极管处于导通状态，输出为〝0〞电平)：电网缺相端口O4输出缺相报警信号t7。

相关说明：

1).时间的选择，考虑到电网高压断路器跳合闸时三相同步时间差及相关因素，可以选择t1=t2=t3=t4=2s（一般地，设定在1-3s），t5=t6=t7=1.5s(可根据系统设计要求选择脉宽或电平信号)。

2).上述识别顺序实际是根据电网运行状态而变化。

3).缺相识别若需要具体确定缺相的相序，仅需在微处理器上增多三个输出端口(I/O)，相应的编程逻辑式如下：缺A相的输出端口O5：I1??O4=“1”；缺B相的输出端口O6：I2??O4=“1”；缺C相的输出端口O7：I3??O4=“1”。

与现有技术相比，本实用新型的电网状态检测装置，具有电路结构简单、元器件少、成本低廉、编程容易简单、检测识别准确、工作稳定可靠、抗干扰能力强以及功能多等有益效果。可以识别电网缺相，并可识别缺相相序，识别电网停电以及识别电网来电。适用于三相四线制供电网缺相检测及保护电路中，尤其用于电力设施(变压器和线路)防盗系统，可大大提高系统的可靠性和稳定性，并且可以简化电路、降低成本。

需要说明的是，该处理电路3除了采用上述的微处理器及其上运行的软件来实现，也可以通过可编程器件来实现，还可以通过专门的数字集成电路来实现，这时，如图3所示，只要相应的硬件电路包括一启动工作单元31、一电网缺相识别单元32、一电网停电识别单元33以及一电网来电识别单元34；其中，该启动工作单元31包括逻辑运算模块和定时模块，该启动工作单元是在检测到三根供电线均处于供电状态并维持一第一设定时间之后通过该启动端口O1输出一启动指示信号的；该电网缺相识别单元32包括逻辑运算模块和定时模块，该电网缺相识别单元是在检测到三根供电线存在缺相并维持一第二设定时间之后通过该电网缺相端口输出一缺相指示信号的；该电网停电识别单元33包括逻辑运算模块和定时模块，该电网停电识别单元是在检测到三根供电线均停止供电并维持一第三设定时间之后通过该电网停电端口输出一电网停电指示信号的；该电网来电识别单元34包括逻辑运算模块和定时模块，该电网来电识别单元是在检测到三根供电线在停止供电之后均恢复到供电状态并维持一第四设定时间之后通过该电网来电端口输出一电网来电指示信号的。

需要说明的是，各单元之间，是存在一定的联系的，比如：只有在启动工作单元31给出有效信号的情况，其他各单元才可能干活，又比如：只有在停电识别单元33给出有效信号之后，来电识别单元34才可能干活。

以上仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围，故凡运用本实用新型说明书及附图内容所做出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护范围内。  

Claims (10)

1.一种电网状态检测装置，其特征在于，包括分别与三根供电相线相连的三个取样电路、分别与三个取样电路串接的三个隔离电路以及与这三个隔离电路相连的一处理电路，该处理电路包括三个分别与三个隔离电路相连的三个输入端口以及用以指示该供电网存在缺相的至少一电网缺相端口。

2.依据权利要求1所述的电网状态检测装置，其特征在于，该处理电路还包括用以指示该处理电路自身进入工作状态的一启动端口。

3.依据权利要求1所述的电网状态检测装置，其特征在于，该处理电路还包括用以指示该供电网来电的一电网来电端口。

4.依据权利要求1所述的电网状态检测装置，其特征在于，该处理电路还包括用以指示该供电网停电的一电网停电端口。

5.依据权利要求1所述的电网状态检测装置，其特征在于，该处理电路还包括用以指示具体三相中的哪相供电线存在缺相的三个缺相相位端口。

6.依据权利要求1所述的电网状态检测装置，其特征在于，该取样电路包括相互串接的一限流电阻、一半波整流二极管和一滤波电容器，以及与该滤波电容器并联的至少一保护二极管；该隔离电路包括一光藕器件，该光藕器件包括一输入发光二极管和一输出光敏三极管，该输入发光二极管与该该取样电路中的滤波电容器并联。

7.依据权利要求1所述的电网状态检测装置，其特征在于，该处理电路为一微处理器。

8.依据权利要求1至7任一所述的电网状态检测装置，其特征在于，该处理电路包括一启动工作单元、一电网缺相识别单元、一电网来电识别单元以及一电网停电识别单元；其中，

该启动工作单元包括逻辑运算模块和定时模块，该启动工作单元是在检测到三根供电线均处于供电状态并维持一第一设定时间之后通过该启动端口输出一启动指示信号的；

该电网缺相识别单元包括逻辑运算模块和定时模块，该电网缺相识别单元是在检测到三根供电线存在缺相并维持一第二设定时间之后通过该电网缺相端口输出一缺相指示信号的；

该电网停电识别单元包括逻辑运算模块和定时模块，该电网停电识别单元是在检测到三根供电线均停止供电并维持一第三设定时间之后通过该电网停电端口输出一电网停电指示信号的；

该电网来电识别单元包括逻辑运算模块和定时模块，该电网来电识别单元是在检测到三根供电线在停止供电之后均恢复到供电状态并维持一第四设定时间之后通过该电网来电端口输出一电网来电指示信号的。

9.依据权利要求8所述的电网状态检测装置，其特征在于，该第一、二、三以及第四设定时间均为1-3秒。

10.依据权利要求8所述的电网状态检测装置，其特征在于，该启动指示信号、缺相指示信号、电网停电指示信号以及电网来电指示信号均为具有设定脉宽的脉冲信号或者电平信号。 

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