CN210167799U - 零线断线保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种零线断线保护装置，用于配电网零线断线保护，所述配电网为三相四线制，包括三根火线和一根零线。所述零线断线保护装置包括发射装置、断路器、控制器和接收装置。所述发射装置用于发送测试信号至所述零线。所述断路器用于控制所述三根火线的通断。所述控制器与所述断路器电连接，用于控制所述断路器的合闸和跳闸。所述接收装置与所述控制器电连接，使用时与所述发射装置间隔预设距离设置，用于接收并解调加载至所述零线的所述测试信号，并传输至所述控制器。所述零线断线保护装置无需测量电压或电流，且无需设置跳闸点即可实现对所述零线断路情况的判断，从而保证所述零线断线保护装置对所述零线断线情况的准确判断。

Description

零线断线保护装置

技术领域

本申请涉及配网用电安全技术领域，特别是涉及一种零线断线保护装置。

背景技术

目前我国配电网低压输电大多所采用TN-C系统，即三相四线输电网络。三相四线制输电网络采用A、B、C三相电加零线N的输电模式。当零线N断开时，由于A、B、C三相电的负载存在不平衡，会造成用户端点电压升高或降低。而电压过高或过低会导致用户电器烧毁或无法正常工作。

传统技术中的零线断线保护设备多针对工厂或民用小型设备，即零线断线保护设备多用于监控自用线路。由于公网线路的电压有时存在较大波动，故传统技术中采用电压电流进行监控的方法容易导致零线断线保护设备产生误动作。此外，零线断线保护设备设置的跳闸点过高或过低都会导致其自身无法准确工作。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统技术中零线断线保护设备存在误动作的问题，提供一种零线断线保护装置。

一种零线断线保护装置，用于配电网零线断线保护，所述配电网为三相四线制，包括三根火线和一根零线，包括：

发射装置，用于发送测试信号至所述零线；

断路器，用于控制所述三根火线的通断；

控制器，与所述断路器电连接，用于控制所述断路器的合闸和跳闸；以及

接收装置，与所述控制器电连接，使用时与所述发射装置间隔预设距离设置，用于接收并解调加载至所述零线的所述测试信号，并传输至所述控制器。

在其中一个实施例中，所述断路器包括：

断路器触头，用于控制所述三根火线的通断；

操动机构，与所述断路器触头机械连接，用于控制所述断路器触头的分合闸；以及

控制线圈，分别与所述控制器和所述操动机构电连接，所述控制器控制所述控制线圈通电后，经由所述操动机构控制所述断路器触头的合闸或跳闸。

在其中一个实施例中，所述控制线圈包括：

合闸线圈，分别与所述控制器和所述操动机构电连接，所述控制器控制所述合闸线圈通电后，经由所述操动机构控制所述断路器触头的合闸；以及

跳闸线圈，分别与所述控制器和所述操动机构电连接，所述控制器控制所述跳闸线圈通电后，经由所述操动机构控制所述断路器触头的跳闸。

在其中一个实施例中，所述控制器包括：

合闸控制端，与所述合闸线圈电连接，用于控制所述合闸线圈通断电；以及

跳闸控制端，与所述跳闸线圈电连接，用于控制所述跳闸线圈通断电。

在其中一个实施例中，所述断路器还包括合闸柄，与所述操动机构机械连接，用于手动控制所述断路器触头的分合闸。

在其中一个实施例中，所述控制器包括：

滤波整形电路，与所述接收装置电连接，用于对所述接收装置发送的信号进行滤波整形；

主控电路，与所述滤波整形电路电连接，用于接收所述滤波整形电路发送的信号并进行处理；

驱动电路，与所述主控电路电连接，用于接收所述主控电路发送的控制信号；以及

继电器，与所述驱动电路电连接，用于接收所述驱动电路发送的驱动信号，并依据所述驱动信号进行动作。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括放大电路，分别与所述滤波整形电路和所述主控电路电连接，所述滤波整形电路发送的信号首先经过所述放大电路进行放大，再进入所述主控电路进行处理。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括通信电路，与所述主控电路电连接，用于与远程终端进行通信。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括报警电路，分别与所述主控电路和所述通信电路电连接，用于接收所述主控电路发送的数据，并发送报警信号至所述通信电路。

在其中一个实施例中，所述接收装置包括控制器连接端和数据监测端，所述控制器连接端与所述控制器电连接，所述数据监测端用于与所述零线和大地端电连接，并接收加载至所述零线上的所述测试信号。

上述零线断线保护装置，通过设置所述发射装置，可以向所述零线上加载所述测试信号。若所述零线无断路情况，所述测试信号在所述零线上经过一段距离传输后可以由所述接收装置接收。所述接收装置将接收到的所述测试信号进行解调并发送至所述控制器，所述控制器接收到解调后的所述测试信号后即可以判定所述发射装置与所述接收装置之间的所述零线无断路情况。若所述控制器没有接收到所述测试信号，则控制所述断路器断开配电网的三相电。所述零线断线保护装置无需测量电压或电流，且无需设置跳闸点即可实现对所述零线断路情况的判断，从而保证所述零线断线保护装置对所述零线断线情况的准确判断。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种零线断线保护装置拓扑图；

图2为本申请实施例提供的一种发射装置的发送电路拓扑图；

图3为本申请实施例提供的一种接收装置的接收电路拓扑图；

图4为本申请实施例提供的一种零线断线保护装置部分连接关系示意图；

图5为本申请实施例提供的一种零线断线保护装置控制器电连接关系示意图。

附图标号说明

100 零线断线保护装置

110 发射装置

120 断路器

121 断路器触头

122 操动机构

123 控制线圈

124 合闸线圈

125 跳闸线圈

126 合闸柄

130 控制器

131 合闸控制端

132 跳闸控制端

133 滤波整形电路

134 主控电路

135 驱动电路

136 继电器

137 放大电路

138 通信电路

139 报警电路

140 接收装置

141 控制器连接端

142 数据监测端

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本请提供一种零线断线保护装置100。所述零线断线保护装置100用于配电网零线断线保护，所述配电网为三相四线制，包括三根火线和一根零线。所述零线断线保护装置100包括发射装置110、断路器120、控制器130和接收装置140。所述发射装置110用于发送测试信号至所述零线。所述断路器120用于控制所述三根火线的通断。所述控制器130与所述断路器120电连接，用于控制所述断路器120的合闸和跳闸。所述接收装置140与所述控制器130电连接，使用时与所述发射装置110间隔预设距离设置，用于接收并解调加载至所述零线的所述测试信号，并传输至所述控制器130。

所述发射装置110可以间隔预设时间发送所述测试信号至所述零线。可以理解，所述测试信号为高频载波信号。在一个实施例中，所述发射装置110可以包括滤波整流电路和/或放大电路。所述滤波整流电路和/或所述放大电路用于对所述测试信号进行处理，以满足所述测试信号经所述零线传输至所述接收装置140的要求。可以理解，所述发射装置110的一端连接到配电网的所述零线上，另一端连接到大地端，所述零线与大地可以形成通信信号回路。请一并参见图2，在一个实施例中，所述发射装置110包括发送电路。

所述断路器120安装于配电网线路的节点上，可以控制所述配电网的三相电的通断。在一个实施例中，所述断路器120包括三个输入端、三个输出端、两个控制端。所述三个输入端分别接入配电网的A、B、C三相电进线，所述三个输出端分别接入A、B、C三相电出线，所述两个控制端与所述控制器130通过导线连接。当所述零线为通路状态时，所述断路器120为通路状态。当所述控制器130监测到配电网的所述零线发生断路时，所述控制器130控制所述断路器120跳闸。即通过切断配电网的三相电，防止对用户端用电设备产生损害。

所述控制器130为所述零线断线保护装置100的控制中心，可以用于信号发送、信号接收和数据处理等。在一个实施例中，可以依据所述控制器130是否接收到所述测试信号判断所述零线的通断情况。在另外一个实施例中，也可以通过所述接收装置140中的电路判断是否接收到所述测试信号。例如，在预设时间内所述接收装置140未接收到所述测试信号，所述接收装置140可以发送跳闸信号给所述控制器130。采用的方法只要可以实现对是否接收到所述测试信号进行判断即可。

所述接收装置140可以接收所述零线上加载的所述测试信号，并将所述测试信号解调为所述控制器130可以处理的电信号后，将所述测试信号发送至所述控制器130。可以理解，所述接收装置140的一端连接到配电网的所述零线上，另一端连接到大地端，所述零线与大地可以形成通信信号回路。请一并参见图3，在一个实施例中，所述发射装置110包括接收电路。

可以理解，所述零线断线保护装置100的工作原理为：所述发射装置110间隔预设时间发送所述测试信号至所述零线。若所述接收装置140在预设时间内接收到所述发射装置110发出所述测试信号，即所述控制器130接收到所述测试信号，即可判定位于所述发射装置110和所述接收装置140之间的所述零线为通路。此时，所述控制器130保持所述断路器120的通路的状态不改变。若所述接收装置140在预设时间内没有收到所述发射装置110发出所述测试信号，即所述控制器130没有收到所述测试信号，即可判定位于所述发射装置110和所述接收装置140之间的所述零线断开。此时，所述控制器130可以驱动所述断路器120断开三相电，从而完成对后级线路电器设备的保护。当所述零线恢复正常后，所述接收装置140可以正常接收所述测试信号，并反馈给所述控制器130。所述控制器130可以驱动所述断路器120闭合使三相电导通。所述零线断线保护装置100可以准确判断位于所述发射装置110和所述接收装置140之间的所述零线通断情况，可以通过设置多组所述零线断线保护装置100缩小检修范围，确保配网的所述零线断线后不会因电压升高或降低而造成用户电器的烧毁，减少供需双方的损失。

综上所述，所述零线断线保护装置100通过设置所述发射装置110，可以向所述零线上加载所述测试信号。若所述零线无断路情况，所述测试信号在所述零线上经过一段距离传输后可以由所述接收装置140接收。所述接收装置140将接收到的所述测试信号进行解调并发送至所述控制器130，所述控制器130接收到解调后的所述测试信号后即可以判定所述发射装置110与所述接收装置140之间的所述零线无断路情况。若所述控制器130没有接收到所述测试信号，则控制所述断路器120断开配电网的三相电。所述零线断线保护装置100无需测量电压或电流，且无需设置跳闸点即可实现对所述零线断路情况的判断，从而保证所述零线断线保护装置100对所述零线断线情况的准确判断。

请一并参见图4，在一个实施例中，所述断路器120包括断路器触头121、操动机构122和控制线圈123。所述断路器触头121用于控制所述三根火线的通断。所述操动机构122与所述断路器触头121机械连接。所述操动机构122用于控制所述断路器触头121的分合闸。所述控制线圈123分别与所述控制器130和所述操动机构122电连接。所述控制器130控制所述控制线圈123通电后，经由所述操动机构122控制所述断路器触头121的合闸或跳闸。可以理解，所述断路器触头121用于控制配电网所述三根火线的通断。所述操动机构122可以使所述断路器触头121实现接触与脱离。所述断路器触头121、所述操动机构122和所述控制线圈123的设置可以提高所述控制器130对所述断路器120的控制效率和控制精度，从而有利于提高所述零线断线保护装置100工作的高效性和准确性。

在一个实施例中，所述控制线圈123包括合闸线圈124和跳闸线圈125。所述合闸线圈124分别与所述控制器130和所述操动机构122电连接。所述控制器130控制所述合闸线圈124通电后，经由所述操动机构122控制所述断路器触头121的合闸。所述跳闸线圈125分别与所述控制器130和所述操动机构122电连接。所述控制器130控制所述跳闸线圈125通电后，经由所述操动机构122控制所述断路器触头121的跳闸。

在一个实施例中，所述控制器130包括合闸控制端131和跳闸控制端132。所述合闸控制端131与所述合闸线圈124电连接，用于控制所述合闸线圈124通断电。所述跳闸控制端132与所述跳闸线圈125电连接，用于控制所述跳闸线圈125通断电。可以理解，所述控制器130可以通过所述合闸控制端131和所述跳闸控制端132形成两路控制线分别控制所述合闸线圈124和所述跳闸线圈125的通断，使得所述断路器触头121打开或关闭。通过设置所述合闸控制端131和所述跳闸控制端132可以防止控制过程的相互干扰，提高控制的高效性和准确性。

在一个实施例中，所述断路器120还包括合闸柄126，与所述操动机构122机械连接，用于手动控制所述断路器触头121的分合闸。所述合闸柄126可以在线路经过检修后，通过工作人员拨动使所述断路器120闭合。也可以在所述控制器130发生故障或出现其他紧急情况时，人为断开所述断路器120。所述合闸柄126的设置可以进一步提高所述零线的安全性。

请一并参见图5，在一个实施例中，所述控制器130包括滤波整形电路133、主控电路134、驱动电路135和继电器136。所述滤波整形电路133与所述接收装置140电连接。所述滤波整形电路133用于对所述接收装置140发送的信号进行滤波整形。所述主控电路134与所述滤波整形电路133电连接。所述主控电路134用于接收所述滤波整形电路133发送的信号并进行处理。所述驱动电路135与所述主控电路134电连接。所述主控电路134用于接收所述主控电路134发送的控制信号。所述继电器136与所述驱动电路135电连接。所述继电器136用于接收所述驱动电路135发送的驱动信号，并依据所述驱动信号进行动作。

可以理解，所述滤波整形电路133可以对所述接收装置140发送的信号进行滤波整形，提高输入所述主控电路134的所述测试信号的信噪比。所述主控电路134可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。在一个实施例中，所述控制器130还包括放大电路137，分别与所述滤波整形电路133和所述主控电路134电连接，所述滤波整形电路133发送的信号首先经过所述放大电路137进行放大，再进入所述主控电路134进行处理。可以理解，所述放大电路137、所述滤波整形电路133和所述主控电路134的电连接方式不作限定，可以依据实际情况进行确定。所述滤波整形电路133和所述放大电路137的设置可以提高所述接收装置140传输至所述主控电路134信号质量，从而提高所述零线断线保护装置100检测断路情况的准确性。所述驱动电路135和所述继电器136用于控制所述断路器120。所述主控电路134发送控制信号给所述驱动电路135。所述驱动电路135发送驱动信号给所述继电器136，通过所述继电器136的通断控制所述断路器120中的所述控制线圈123是否通电，从而控制所述断路器120的状态。

在一个实施例中，所述控制器130还包括通信电路138，与所述主控电路134电连接，用于与远程终端进行通信。在一个实施例中，所述控制器130还包括报警电路139，分别与所述主控电路134和所述通信电路138电连接，用于接收所述主控电路134发送的数据，并发送报警信号至所述通信电路138。

在一个实施例中，所述接收装置140包括控制器连接端141和数据监测端142。所述控制器连接端141与所述控制器130电连接，所述数据监测端142用于与所述零线和大地端电连接，并接收加载至所述零线上的所述测试信号。可以理解，所述接收装置140的所述控制器连接端141与所述控制器130电连接。所述发射装置110中的所述发送电路将电信号调制为高频载波信号并加载至所述零线。所述接收装置140的所述接收电路将所述零线上的高频载波信号解调为电信号，并通过所述接收装置140的所述控制器连接端141将所述电信号传输至所述主控电路134。可以理解，所述数据监测端142为两个连接端，其中一个连接端连接至配电网输电线路的所述零线上，另一端连接至大地端，所述零线与大地形成通信信号回路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种零线断线保护装置，用于配电网零线断线保护，所述配电网为三相四线制，包括三根火线和一根零线，其特征在于，包括：

发射装置(110)，用于发送测试信号至所述零线；

断路器(120)，用于控制所述三根火线的通断；

控制器(130)，与所述断路器(120)电连接，用于控制所述断路器(120)的合闸和跳闸；以及

接收装置(140)，与所述控制器(130)电连接，使用时与所述发射装置(110)间隔预设距离设置，用于接收并解调加载至所述零线的所述测试信号，并传输至所述控制器(130)。

2.根据权利要求1所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述断路器(120)包括：

断路器触头(121)，用于控制所述三根火线的通断；

操动机构(122)，与所述断路器触头(121)机械连接，用于控制所述断路器触头(121)的分合闸；以及

控制线圈(123)，分别与所述控制器(130)和所述操动机构(122)电连接，所述控制器(130)控制所述控制线圈(123)通电后，经由所述操动机构(122)控制所述断路器触头(121)的合闸或跳闸。

3.根据权利要求2所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述控制线圈(123)包括：

合闸线圈(124)，分别与所述控制器(130)和所述操动机构(122)电连接，所述控制器(130)控制所述合闸线圈(124)通电后，经由所述操动机构(122)控制所述断路器触头(121)的合闸；以及

跳闸线圈(125)，分别与所述控制器(130)和所述操动机构(122)电连接，所述控制器(130)控制所述跳闸线圈(125)通电后，经由所述操动机构(122)控制所述断路器触头(121)的跳闸。

4.根据权利要求3所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述控制器(130)包括：

合闸控制端(131)，与所述合闸线圈(124)电连接，用于控制所述合闸线圈(124)通断电；以及

跳闸控制端(132)，与所述跳闸线圈(125)电连接，用于控制所述跳闸线圈(125)通断电。

5.根据权利要求2所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述断路器(120)还包括合闸柄(126)，与所述操动机构(122)机械连接，用于手动控制所述断路器触头(121)的分合闸。

6.根据权利要求1所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述控制器(130)包括：

滤波整形电路(133)，与所述接收装置(140)电连接，用于对所述接收装置(140)发送的信号进行滤波整形；

主控电路(134)，与所述滤波整形电路(133)电连接，用于接收所述滤波整形电路(133)发送的信号并进行处理；

驱动电路(135)，与所述主控电路(134)电连接，用于接收所述主控电路(134)发送的控制信号；以及

继电器(136)，与所述驱动电路(135)电连接，用于接收所述驱动电路(135)发送的驱动信号，并依据所述驱动信号进行动作。

7.根据权利要求6所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述控制器(130)还包括放大电路(137)，分别与所述滤波整形电路(133)和所述主控电路(134)电连接，所述滤波整形电路(133)发送的信号首先经过所述放大电路(137)进行放大，再进入所述主控电路(134)进行处理。

8.根据权利要求6所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述控制器(130)还包括通信电路(138)，与所述主控电路(134)电连接，用于与远程终端进行通信。

9.根据权利要求8所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述控制器(130)还包括报警电路(139)，分别与所述主控电路(134)和所述通信电路(138)电连接，用于接收所述主控电路(134)发送的数据，并发送报警信号至所述通信电路(138)。

10.根据权利要求1所述的零线断线保护装置，其特征在于，所述接收装置(140)包括控制器连接端(141)和数据监测端(142)，所述控制器连接端(141)与所述控制器(130)电连接，所述数据监测端(142)用于与所述零线和大地端电连接，并接收加载至所述零线上的所述测试信号。

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