零线故障检测装置、方法、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及零线故障检测技术领域，尤其涉及一种零线故障检测装置、方法、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.在三相四线制线路中，零线作为线路的中性点，对线路稳定可靠的运行起着重要的作用。
3.相关技术中，当三相四线制线路出现断零(零线断开)或缺零(缺少零线)等零线故障的情况时，会造成三相电压不平衡，从而对电表或外接设备造成不可逆的损坏。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种零线故障检测装置、方法、电子设备及存储介质，能够对三相电路所连接的零线进行故障检测，从而保证电路安全。
5.根据本发明的第一方面实施例的零线故障检测装置，应用于三相电路，所述三相电路包括第一火线、第二火线和第三火线，所述零线故障检测装置包括：负载模块，所述负载模块包括第一负载、第二负载和第三负载，所述第一负载与所述第一火线电连接，所述第二负载与所述第二火线电连接，所述第三负载与所述第三火线电连接；其中，所述第一负载、所述第二负载和所述第三负载的功率互不相等；第一采集模块，与所述负载模块电连接，用于分别采集所述第一负载的第一电信号、所述第二负载的第二电信号和所述第三负载的第三电信号；故障检测模块，与所述第一采集模块电连接，用于根据所述第一电信号、所述第二电信号和所述第三电信号计算所述三相电路的平衡点，并用于根据所述平衡点和所述三相电路的中性点判断所述三相电路是否存在零线故障。
6.根据本发明实施例的零线故障检测装置，至少具有如下有益效果：通过包括不对称负载的负载模块制造三相电路的固有扰动，通过计算平衡点的位移变化，并将平衡点位置与中性点的位置进行比较，实现了对零线故障的检测。其次，利用第一采集模块将三相电路的一次回路和二次回路进行隔离，提高了二次回路运行的可靠性。
7.根据本发明的一些实施例，还包括：第二采集模块，与所述第一采集模块电连接，用于采集所述平衡点的平衡电信号；其中，所述故障检测模块还与所述第二采集模块电连接，所述故障检测模块还用于根据所述平衡电信号和预设阈值判断所述三相电路是否存在零线故障。
8.根据本发明的一些实施例，所述第一负载包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述第一火线电连接，所述第一电阻的另一端与所述第一采集模块电连接；所述第二负载包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第二火线电连接，所述第二电阻的另一端与所述第一采集模块电连接；所述第三负载包括第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第三火线电连接，所述第三电阻的另一端与所述第一采集模块电连接；其中，所述第一电阻、所述
第二电阻、所述第三电阻的阻值互不相等。
9.根据本发明的一些实施例，所述第一采集模块包括：第一电流互感器，与所述第一电阻电连接，用于采集所述第一电信号；第二电流互感器，与所述第二电阻电连接，用于采集所述第二电信号；第三电流互感器，与所述第三电阻电连接，用于采集所述第三电信号。
10.根据本发明的第二方面实施例的零线故障检测方法，应用于如上述任一实施例所描述的零线故障检测装置，包括：获取第一电信号、第二电信号和第三电信号；根据所述第一电信号、第二电信号和第三电信号计算三相电路的平衡点；判断所述平衡点与中性点是否重合。
11.根据本发明的一些实施例，在所述获取第一电信号、第二电信号和第三电信号之前，还包括：获取平衡电信号；判断所述平衡电信号是否在预设阈值范围内，并生成判断结果；其中，若所述判断结果表示所述平衡电信号不在所述预设阈值范围内，则执行步骤所述获取第一电信号、第二电信号和第三电信号。
12.根据本发明的第三方面实施例的电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现：如上述任一实施例所描述的零线故障检测方法。
13.根据本发明的第四方面实施例的计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：执行如上述任一实施例所描述的零线故障检测方法。
14.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
16.图1为本发明实施例零线故障检测装置的一电路结构示意图；
17.图2为本发明实施例零线故障检测装置的另一电路结构示意图；
18.图3为本发明实施例零线故障检测方法的一流程示意图；
19.图4为本发明实施例零线故障检测方法的另一流程示意图。
20.附图标记：
21.三相电路100、负载模块200、第一负载210、第二负载220、第三负载230、第一采集模块300、故障检测模块400、第二采集模块500。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、
超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
25.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
26.本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
27.需要说明的是，在下列各实施例中，中性点表示假设零线正常状态下的空间点，平衡点表示三相电路实际状态下保证三相平衡的空间点。零线故障包括断零、缺零等故障，本技术实施例对零线故障的类型不作具体限定。
28.参照图1，本技术实施例提供了一种零线故障检测装置，应用于三相电路100。该三相电路100包括第一火线a、第二火线b和第三火线c。该零线故障检测装置包括：负载模块200、第一采集模块300和故障检测模块400。三相电路100包括第一火线a、第二火线b和第三火线c。负载模块200包括第一负载210、第二负载220和第三负载230，第一负载210与第一火线a电连接，第二负载220与第二火线b电连接，第三负载230与第三火线c电连接。第一采集模块300与负载模块200电连接，用于分别采集第一负载210的第一电信号、第二负载220的第二电信号和第三负载230的第三电信号。故障检测模块400与第一采集模块300电连接，用于根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算三相电路100的平衡点(n)的位置，并用于根据平衡点(n)的位置和三相电路100的中性点n的位置判断三相电路100是否存在零线故障。
29.具体地，第一负载210的一端与第一火线a电连接，第一负载210的另一端与第一采集模块300电连接；第二负载220的一端与第二火线b电连接，第二负载220的另一端与第一采集模块300电连接；第三负载230的一端与第三火线c电连接，第三负载230的另一端与第一采集模块300电连接。当第一负载210、第二负载220、第三负载230为对称负载时，三相电路100所连接的零线(中线)无电流，此时，三相电路100可与零线连接，或不与零线连接。当第一负载210、第二负载220、第三负载230为非对称负载，即当第一负载210、第二负载220、第三负载230的功率互不相等时，零线用于使各不对称负载的分压相等。若三相电路100在各负载不对称的情况下存在零线故障，则三相电路100的平衡点(n)将发生位移，以保证各负载的分压相等。
30.调整或设置不对称的第一负载210、第二负载220、第三负载230分别与三相电路100对应连接。假设零线处于正常状态，即零线无断零或缺零等情况，故障检测模块400计算该假设状态下三相电路100的中性点n的位置。第一采集模块300分别采集第一负载210、第二负载220和第三负载230的电信号，并通过有线通信方式或无线通信方式将第一电信号、第二电信号和第三电信号发送给故障检测模块400。故障检测模块400根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算三相电路100实际状态下平衡点(n)的位置。若平衡点(n)的位
置与中性点n的位置相同，即若平衡点(n)与中性点n重合，则表明该三相电路100所连接的零线处于正常状态；若平衡点(n)的位置与中性点n的位置不相同，则表明该三相电路100所连接的零线处于零线故障状态。
31.其中，以平衡点(n)为例，对平衡点(n)的位置的求取进行说明。根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算三相电路100的线电压，并根据线电压和余弦定理计算平衡点(n)的偏移角度，从而得到平衡点(n)的空间位置。
32.本技术实施例提供的零线故障检测装置通过包括不对称负载的负载模块200制造三相电路100的固有扰动，通过计算平衡点(n)的位移变化，并将平衡点(n)位置与中性点n的位置进行比较，实现了对零线故障的检测。其次，利用第一采集模块300将三相电路100的一次回路和二次回路进行隔离，提高了二次回路运行的可靠性。
33.参照图2，在一些实施例中，零线故障检测装置还包括：第二采集模块500。第二采集模块500与第一采集模块300电连接，第二采集模块500用于采集平衡点(n)的平衡电信号。故障检测模块400还与第二采集模块500电连接，故障检测模块400还用于根据平衡电信号和预设阈值判断三相电路100是否存在零线故障。具体地，第二采集模块500用于采集平衡点(n)的电信号，并通过有线通信方式或无线通信将平衡电信号发送给故障检测模块400。故障检测模块400判断平衡电信号是否在预设阈值范围内，若平衡电信号在阈值范围内，则表明三相电路100所连接的零线处于正常状态，无需再对平衡点(n)和中性点n的位置进行判断；若平衡电信号不在阈值范围内，则表明三相电路100所连接的零线存在故障可能，应对平衡点(n)和中性点n的位置进行判断，以进一步确定三相电路100所连接的零线是否存在零线故障，从而了提高零线故障的检测效率。可以理解的是，预设阈值范围所包括的数值范围可以根据实际需要进行适应性选取，本技术实施例不作具体限制。
34.在一些实施例中，第一负载210包括第一电阻ra；第二负载220包括第二电阻rb；第三负载230包括第三电阻rc。第一电阻ra的一端与第一火线a电连接，第一电阻ra的另一端与第一采集模块300电连接。第二电阻rb的一端与第二火线b电连接，第二电阻rb的另一端与第一采集模块300电连接。第三电阻rc的一端与第三火线c电连接，第三电阻rc的另一端与第一采集模块300电连接。其中，第一电阻ra、第二电阻rb、第三电阻rc的阻值互不相等。具体地，第一火线a、第二火线b、第三火线c分别与不对称负载第一电阻ra、第二电阻rb以及第三电阻rc对应连接。第一电阻ra、第二电阻rb和第三电阻rc用于对三相电路100制作固有扰动，以使故障检测模块400根据平衡点(n)的位置和中性点n的位置判断三相电路100所连接的零线是否存在零线故障。可以理解的是，第一电阻ra、第二电阻rb和第三电阻rc的阻值可以根据实际需要进行适应性选取，本技术实施例不作具体限定。
35.在一些实施例中，第一采集模块300包括：第一电流互感器ua、第二电流互感器ub和第三电流互感器uc。第一电流互感器ua与第一电阻ra电连接，用于采集第一电信号。第二电流互感器ub与第二电阻rb电连接，用于采集第二电信号；第三电流互感器uc与第三电阻rc电连接，用于采集第三电信号。具体地，通过第一电流互感器ua、第二电流互感器ub、第三电流互感器uc隔离三相电路100的一次回路和二次回路，从而提高了二次回路的稳定性。在一些具体的实施例中，第二采集模块500包括第四电流互感器in。第一电流互感器ua、第二电流互感器ub、第三电流互感器uc和第四电流互感器in分别用于采集第一电阻ra、第二电阻rb、第三电阻rc和平衡点(n)的电信号，以使得故障检测模块400根据该电信号判断三相
电路100所连接的零线是否存在零线故障。
36.参照图3，本技术还提供了一种零线故障检测方法。该零线故障检测方法包括步骤：s100、获取第一电信号、第二电信号和第三电信号；s200、根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算三相电路的平衡点；s300、判断平衡点与中性点是否重合。
37.具体地，故障检测模块通过有线通信方式或无线通信方式获取第一采集模块采集的第一电信号、第二电信号和第三电信号，并根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算三相电路实际的平衡点位置。例如，根据第一电信号、第二电信号和第三电信号计算三相电路的线电压，并根据线电压和余弦定理计算平衡点的偏移角度，从而得到平衡点的空间位置。假设零线处于正常状态，即零线无断零或缺零等情况，故障检测模块计算该假设状态下三相电路的中性点位置，并将中性点位置与平衡点位置进行比对。若平衡点位置与中性点位置相同，即若平衡点与中性点重合，则表明该三相电路所连接的零线处于正常状态；若平衡点位置与中性点位置不相同，则表明该三相电路所连接的零线处于零线故障状态。
38.参照图4，在一些实施例中，在步骤s100之前，零线故障检测方法还包括步骤：s400、获取平衡电信号；s500、判断平衡电信号是否在预设阈值范围内，并生成判断结果。
39.具体地，故障检测模块通过有线通信方式或无线通信方式获取第二采集模块采集的平衡电信号，并判断平衡电信号是否在预设阈值范围内。若平衡电信号在阈值范围内，则表明三相电路所连接的零线的状态正常，无需再对平衡点和中性点的位置进行判断；若平衡电信号不在阈值范围内，则表明三相电路所连接的零线存在故障可能，应对平衡点的位置和中性点的位置进行判断，以进一步确定三相电路是否存在零线故障，从而了提高零线故障的检测效率。可以理解的是，预设阈值范围所包括的数值范围可以根据实际需要进行适应性选取，本技术实施例不作具体限制。
40.本技术实施例还提供了一种电子设备。该电子设备包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器。其中，存储器存储有指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行该指令时实现如上述任一实施所描述的零线故障检测方法。
41.本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于：执行如上述任一实施所描述的零线故障检测方法。
42.本技术实施例提供的零线故障检测装置、方法、电子设备及存储介质通过设置不对称的第一负载、第二负载和第二负载，并计算假设状态下的中性点位置和实际状态下的平衡点位置，根据对中性点位置和平衡点位置的比较判断结果，从而实现了对三相电路零线故障的检测。
43.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd
‑
rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或
者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
44.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。