CN203983950U - 中性线断线自动保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种中性线断线自动保护装置，包括单片机、检测电路和断路器，检测电路设置在三相四线制供电系统的电源侧、包括3个电压互感器和4个多绕组电流互感器，3个电压互感器分别检测电源侧的相电压、4个电流互感器分别检测电源测的相电流和中线性电流，上述3个电压互感器和4个电流互感器的信号输出端分别与单片机的信号输入端连接；所述断路器是三相四线断路器、连接设置在三相四线制供电系统的电源侧的供电线路上，该断路器的信号输入端与单片机的信号输出端连接。当中性线断线后，本实用新型自动切断供电电源，避免由于中性线断线造成三相负载供电电压不平衡而超过额定电压而烧毁负载，确保用电安全，为供电安全提供可靠保证。
Description
技术领域
本专利涉及供电与电工技术领域，具体是一种三相四线制供电系统中、中性线断线后在电源侧切断电源的自动保护装置。
背景技术
中性线断线后导致中性线电位偏移以及负荷侧单相回路过电压或欠电压,严重时可能危及用电器具和人身安全。
目前在供电系统中性线断线故障的保护主要采取中性线断线后切断负载，保护装置安装在负载侧，没有在电源侧进行自动保护，系统仍在继续供电，存在安全隐患，严重时可能危及人身安全。
发明内容
本实用新型在于：提供一种中性线断线自动保护装置，能够在中性线断线故障时，发出故障控制信号、切断供电电源，从而实现在电源侧进行自动保护。
本实用新型的目的由下列技术方案实现：
中性线断线自动保护装置，包括单片机、检测电路和断路器，所述检测电路设置在三相四线制供电系统的电源侧、包括3个电压互感器和4个多绕组电流互感器，3个电压互感器分别检测电源侧的相电压、4个多绕组电流互感器分别检测电源测的相电流和中线性电流，上述3个电压互感器和4个多绕组电流互感器的信号输出端分别与单片机的信号输入端连接；所述断路器是三相四线断路器、连接设置在三相四线制供电系统的电源侧的供电线路上，该断路器的信号输入端与单片机的信号输出端连接。
所述检测电路与单片机之间设置有滤波整形电路，具体的：3个电压互感器的信号输出端各连接有1个滤波整形电路、3个滤波整形电路输出电源侧相电压的方波至单片机的3个信号输入端口；4个多绕组电流互感器的信号输出端各连接有1个滤波整形电路、4个滤波整形电路输出电源侧相电流的方波至单片机的4个信号输入端口。
所述滤波整形电路是双向鉴频电路。
所述每个多绕组电流互感器和滤波整形电路之间设置有多档位开关。
所述中性线断线自动保护装置还包括报警装置，其驱动信号输入端与单片机的信号输出端相连。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型的中性线断线自动保护装置，设置在三相四线制供电系统中，当中性线断线后、自动切断供电电源，避免由于中性线断线造成三相负载供电电压不平衡而超过额定电压而烧毁负载，确保用电安全，为供电提供安全可靠的保证。
附图说明
图1为本实用新型中性线断线自动保护装置的原理示意图
图2为中性线断线自动保护装置安装位置示意图
图中标号表示：TV1-A相电压互感器、TV2-B相电压互感器、TV3-C相电压互感器、TA1-A相电流互感器、TA2-B相电流互感器、TA3-C相电流互感器、TA4-中性线互感器、K-故障点，A-A相电源、B-B相电源、C-C相电源，Z-负载。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型是一种中性线断线自动保护装置，该中性线断线自动保护装置安装在电源测，如中性线出现断线、则电源侧中性线断线自动保护装置动作切断电源，避免由于中性线断线造成三相负载供电电压不平衡而超过额定电压而烧毁负载。
本实用新型利用电压、可变比电流互感器对电源侧的相电压、相电流及中性线电流进行检测，经双向过零鉴相法滤波整形后、分别输入单片机检测控制系统。本实用新型的中性线断线自动保护装置包括单片机、检测电路和断路器。本实用新型通过检测电路检测中性线中电流、电压相位的变化，在断线前和断线后相位发生的变化，通过单片机计算中性线断线前后的相位差来判断中性线是否断线，再使用断路器切断电源侧的供电线路，自动保护三相四线制供电系统。具体的：
检测电路设置在三相四线制供电系统的电源侧、包括3个电压互感器和4个多绕组电流互感器，具体的：3个电压互感器是A相电压互感器TV1、B相电压互感器TV2和C相电压互感器TV3，分别检测电源侧A相电源、B相电源和C相电源的相电压；4个多绕组电流互感器是A相电流互感器TA1、B相电流互感器TA2、C相电流互感器TA3和中性线互感器TA4，分别检测电源测的A相电源、B相电源与C相电源的相电流和中线性电流。上述3个电压互感器TV1、TV2与TV3和4个多绕组电流互感器TA1、TA2、TA3与TA4的信号输出端分别与单片机的信号输入端连接。本具体实施方式中，还设置有一只电位器、用于设定三相不平衡负载系数（中性线电流）。
本具体实施方式中，检测电路与单片机之间还设置有滤波整形电路，该滤波整形电路是双向鉴频电路。具体的：3个电压互感器TV1、TV2与TV3的信号输出端各连接有1个滤波整形电路、这3个滤波整形电路输出电源侧相电压的方波至单片机的3个信号输入端口。4个多绕组电流互感器TA1、TA2、TA3与TA4的信号输出端各连接有1个滤波整形电路、这4个滤波整形电路输出电源侧相电流的方波至单片机的4个信号输入端口。上述7个滤波整形电路分别对上述电源侧的A相电源、B相电源和C相电源的相电压，A相电源、B相电源与C相电源的相电流和中线性电流，采用双向过零鉴相法滤波整形、得到各自的电压方波和电流方波，再将该电压方波和电流方波信号发送至单片机。
另外，在上述多绕组电流互感器TA1、TA2、TA3和TA4与各自的滤波整形电路之间设置有多档位旋转开关。该多档位旋转开关可以根据电流大小、同步调节上述所有多绕组电流互感器TA1、TA2、TA3与TA4的变流比。
本具体实施方式中的相位检测，主要由上述3个电压互感器TV1、TV2与TV3和4个多绕组电流互感器TA1、TA2、TA3与TA4对电源侧电压和电流的检测，通过整形滤波、双向过零鉴相电路，得到相应的矩形方波信号。
单片机通过上述的电压方波和电流方波，完成断线前后各相相位差的计算，然后根据各相位差变化来判断中性线是否断线，而输出保护控制信号。具体的，单片机计算出中性线断线前后电压和电流的相位差变化，并结合中性线电流的变化，判断分析中性线是否断线。如果中性线断线，单片机的信号输出端向断路器发出故障控制信号，通过断路器切断电源侧的供电电源，从而实现在电源侧进行自动保护。
本具体实施方式中，单片机对中性线断线进行判断，是根据三相不平衡负载公式，当三相负载不平衡时，如果中性线断线，则造成中性点的偏移，从而使三相电流与电压之间相位差发生变化，同时电源侧中性线中不存在电流，于是，根据电源侧电流电压相位差的变化，同时结合中性线中电流的变化来判断负载侧中性线是否断线，如果有断线系统自动切断电源，同时发出报警。利用单片机外部输入中断分别采集电压电流信号维持的时间长短，计算出中性线断线前后的相位差，同时检测中性线中电流的大小及有无来判定中性线是否断线，从而实现自动保护功能。
断路器是三相四线断路器、连接设置在三相四线制供电系统的电源侧的供电线路上，该断路器的信号输入端与单片机的信号输出端连接。本具体实施方式中，单片机的信号输出端与断路器的信号输入端之间还设置有放大器，由单片机发出的三相四线断路器的脱扣信号经该放大器放大后，使得三相四线断路器内的继电器驱动断路器跳闸。
中性线断线自动保护装置还包括报警装置，其驱动信号输入端与单片机的信号输出端相连。
Claims (5)
1. 中性线断线自动保护装置，其特征在于：包括单片机、检测电路和断路器，所述检测电路设置在三相四线制供电系统的电源侧、包括3个电压互感器和4个多绕组电流互感器，3个电压互感器分别检测电源侧的相电压、4个多绕组电流互感器分别检测电源测的相电流和中线性电流，上述3个电压互感器和4个多绕组电流互感器的信号输出端分别与单片机的信号输入端连接；所述断路器是三相四线断路器、连接设置在三相四线制供电系统的电源侧的供电线路上，该断路器的信号输入端与单片机的信号输出端连接。
2.根据权利要求1所述中性线断线自动保护装置，其特征在于：所述检测电路与单片机之间设置有滤波整形电路，具体的：3个电压互感器的信号输出端各连接有1个滤波整形电路、3个滤波整形电路输出电源侧相电压的方波至单片机的3个信号输入端口；4个多绕组电流互感器的信号输出端各连接有1个滤波整形电路、4个滤波整形电路输出电源侧相电流的方波至单片机的4个信号输入端口。
3.根据权利要求2所述中性线断线自动保护装置，其特征在于：所述滤波整形电路是双向鉴频电路。
4.根据权利要求2所述中性线断线自动保护装置，其特征在于：所述每个多绕组电流互感器和滤波整形电路之间设置有多档位开关。
5.根据权利要求1所述中性线断线自动保护装置，其特征在于：所述中性线断线自动保护装置还包括报警装置，其驱动信号输入端与单片机的信号输出端相连。
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2014
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