三相电源断相故障检测方法、装置及一种自动转换开关的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三相电源断相故障检测方法、装置，属于低压电气技术领域。
【背景技术】
[0002] 自动转换开关已经广泛应用于工业供电系统中，自动转换开关通过检测常备用三 相电源的故障状态来实现自动转换。三相电源的故障状态包括欠压、过压、断相等，其中对 于三相电源断相的检测通常采用以下两种方法：一种是通过检测A相、B相、C相的相电压 来判断是否断相，当某相的相电压小于30%额定相电压时即判定为断相；另一种是通过检 测A相相电压、BC线电压来判断是否断相，同样的当A相相电压小于30%额定相电压或BC 线电压小于30%额定线电压时即判定为断相。第一种方法能够准确判断出断相，但是硬件 电路复杂，成本相对高。第二种方法能节省一相的硬件采样电路，电路简单、成本低，但是由 于自动转换开关输出侧一般连接有电压表、电力仪表等负载，在自动转换开关常用或备用 进线侧的B相或C相断相时，检测出的B相与C相之间的线电压值可能大于30%额定线电 压而导致控制器判断B相或C相断相失误，进而严重影响整个供电系统的安全可靠性。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于解决现有技术所存在的问题，提供一种三相电源 断相故障检测方法、装置，其不受所接负载的影响，对断相故障的检测准确率高，且电路简 单、实现成本低。
[0004] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0005] 三相电源断相故障检测方法，对三相电源第一相的相电压以及第二相与第三相间 的线电压分别进行电压采样，然后根据电压采样结果计算得到第一相相电压的值，以及以 下两参数中的至少一个：第一相相电压和第二相与第三相间线电压的相位差△巾，在三相 电源一个周期T中第一相相电压的上升沿过零时刻/下降沿过零时刻和第二相与第三相 间线电压的上升沿过零时刻/下降沿过零时刻之间的时间差At;接着计算A或At%
如果以下条件中的任意一 个得到满足，则判断所述三相电源出现断相故障：第一相相电压的值小于预设的相电压阈 值，|90°-A(T|大于预设的相位差阈值，| 大于预设的时间差阈值；如所述三相 电源连接负载为单一三角形连接，则所述相位差阈值的取值范围为[0°，60° ]，所述时间 差阈值的取值范围为丨1) 如所述三相电源连接负载为非单一三角形连接，则所述相位 差阈值的取值范围为[0°，30° ]，所述时间差阈值的取值范围为[0，&h
[0006] 优选地，第一相相电压和第二相与第三相间线电压的相位差A(})，根据At计算 得到：
[0007]A伞=360。XfXAt
[0008] 式中，f为所述三相电源的频率，单位为Hz;时间差At的单位为s。
[0009] 优选地，所述上升沿过零时刻/下降沿过零时刻的检测方法具体如下：对于每一 个电压采样点，将当前采样点的电压值、上一采样点的电压值分别与电压采样过零基准值 进行比较，如果当前采样点的电压值大于电压采样过零基准值的同时，上一采样点的电压 值小于等于电压采样过零基准值，则当前采样点为上升沿过零时刻；反之，如果当前采样点 的电压值小于电压采样过零基准值的同时，上一采样点的电压值大于等于电压采样过零基 准值，则当前采样点为下降沿过零时刻。
[0010] 优选地，对于连接负载为单一三角形连接、非单一三角形连接的三相电源，所述相 位差阈值分别为30 °、15 °，所述时间差阈值分别为g
[0011] 三相电源断相故障检测装置，包括：分别用于对三相电源第一相的相电压以及第 二相与第三相间的线电压进行电压采样的相电压采样电路、线电压采样电路，以及与相电 压采样电路、线电压采样电路分别连接的故障判断单元；所述故障判断单元包括计算模块、 判断模块；所述计算模块用于根据相电压采样电路的采样结果计算第一相相电压的值，以 及以下两参数中的至少一个：第一相相电压和第二相与第三相间线电压的相位差A巾，在 三相电源一个周期T中第一相相电压的上升沿过零时刻/下降沿过零时刻和第二相与第 三相间线电压的上升沿过零时刻/下降沿过零时刻之间的时间差At，接着计算出A 或At%
所述判断模块用于 根据计算模块的输出结果判断所述三相电源是否出现断相故障：如果以下条件中的任意一 个得到满足，则判断所述三相电源出现断相故障：第一相相电压小于预设的相电压阈值， 90°-A(TI大于预设的相位差阈值，I- 大于预设的时间差阈值；如所述三相电 4： 源连接负载为单一三角形连接，则所述相位差阈值的取值范围为[0°，60° ]，所述时间差 阈值的取值范围为[0,i]，如所述三相电源连接负载为非单一三角形连接，则所述相位差 0 阈值的取值范围为[0°，30° ]，所述时间差阈值的取值范围为:[0，_&_]
[0012] 优选地，所述计算模块包括过零时间差检测子模块、相位差计算子模块；所述过零 时间差检测子模块用于在所述三相电源的一个周期内，分别利用电压采样结果检测出第一 相相电压的上升沿过零时刻/下降沿过零时刻、第二相与第三相间线电压的上升沿过零时 刻/下降沿过零时刻，并计算出两者的时间差At;所述相位差计算子模块用于按照下式计 算得到第一相相电压和第二相与第三相间线电压的相位差A:
[0013]A伞=360。XfXAt
[0014] 式中，f为所述三相电源的频率，单位为Hz;时间差At的单位为s。
[0015] 优选地，所述上升沿过零时刻/下降沿过零时刻的检测方法具体如下：对于每一 个电压采样点，将当前采样点的电压值、上一采样点的电压值分别与电压采样过零基准值 进行比较，如果当前采样点的电压值大于电压采样过零基准值的同时，上一采样点的电压 值小于等于电压采样过零基准值，则当前采样点为上升沿过零时刻；反之，如果当前采样点 的电压值小于电压采样过零基准值的同时，上一采样点的电压值大于等于电压采样过零基 准值，则当前采样点为下降沿过零时刻。
[0016] 优选地，对于连接负载为单一三角形连接、非单一三角形连接的三相电源，所述相 位差阈值分别为30°、15°，所述时间差阈值分别为:^^ 12z4
[0017] 根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：
[0018] -种自动转换开关，包括如上任一技术方案所述三相电源断相故障检测装置。
[0019] 相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0020] 本发明利用相电压与线电压在断相前后相位差的变化来实现电源断相的判别，有 效克服了传统的基于线电压值的断相检测方法受负载影响导致的误判问题，能大幅提高三 相电源断相检测准确率，进而提高供电系统的安全可靠性；
[0021] 本发明可基于现有的三相电源故障检测电路，不需要高效的处理器和复杂的硬件 电路，仅需要对现有三相电源故障检测电路进行简单的软件修改即可实现；
[0022] 本发明具有硬件电路简单，实现成本低的特点，既可适用于原有产品的升级改造， 也可用于新产品的设计。
【附图说明】
[0023] 图1为自动转换开关的结构原理示意图；
[0024] 图2为现有三相电源断相检测装置的结构原理示意图；
[0025] 图3为三相电压均正常时，A相相电压与BC线电压的波形图；
[0026] 图4为B相断相情况下，A相相电压与BC线电压的波形图；
[0027] 图5为C相断相情况下，A相相电压与BC线电压的波形图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0029] 图