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] 本发明涉及一种断相故障检测方法，尤其涉及一种用于对三相电源进行实时地断 相故障检测的断相故障检测方法。
【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。此 外，如自动转换开关的输出侧接有类似某种信号指示灯这样具备导通电压阈值（即输入电 压值达到一定程度才导通并工作）的负载，当B相或C相断相时，电压采样电路所采样到的 BC线电压波形中的过零处并非是一个点，而是会持续一段时间，显示为一条线段，这也为断 相故障检测带来了新的问题。
[0003] 因此，亟需一种断相故障检测方法，能够有效解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种断相故障检测方 法，该方法能对接有具备导通电压阈值的负载的三相电源进行实时准确地断相故障检测， 且电路简单，实现成本低廉。
[0005] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0006] -种断相故障检测方法，用于对三相电源进行实时地断相故障检测，所述三相电 源接有具备导通电压阈值的负载；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△ φ，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△ (^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° -Δ Φ1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[0, | ];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 A ];第一相相电压和 12 第二相与第三相间线电压的相位差Α φ，根据Δ t计算得到：Δ φ = 360° Xf X Δ t
[0007] 式中，f为所述三相电源的频率，单位为Hz ;时间差Δ t的单位为s ;
[0008] 其中，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，当第一次出现当前采样点的电压值等于电压采样过零基准值 的同时，上一采样点的电压值小于电压采样过零基准值，则以该当前采样点作为上升沿过 零时刻起点；当第一次出现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 样点的电压值等于电压采样过零基准值，则以该当前采样点作为上升沿过零时刻终点；反 之，当第一次出现当前采样点的电压值等于电压采样过零基准值的同时，上一采样点的电 压值大于电压采样过零基准值，则以该当前采样点作为下降沿过零时刻起点；当第一次出 现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等于电压采 样过零基准值，则以该当前采样点作为下降沿过零时刻终点；最后以上升沿过零时刻起点 /下降沿过零时刻起点与上升沿过零时刻终点/下降沿过零时刻终点的中间时刻作为上升 沿过零时刻/下降沿过零时刻。
[0009] 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 值分别优选为30°、15°，所述时间差阈值分别优选为_&、 12 24
[0010] 一种断相故障检测装置，用于对三相电源进行实时地断相故障检测，所述三相电 源接有具备导通电压阈值的负载；该装置包括：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；其特征在于，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Α φ，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A t ; 接着计算出A 或
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：第一相相电压的值 小于预设的相电压阈值，|90° -Δ Φ?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[0，| ];如所述三相电源连接负载为非单一三 6 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
[0,4];
[0011] 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Α φ :
[0012] Δ φ = 360。XfX Δ t
[0013] 式中，f为所述三相电源的频率，单位为Hz ;时间差Δ t的单位为s ;
[0014] 其中，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，当第一次出现当前采样点的电压值等于电压采样过零基准值 的同时，上一采样点的电压值小于电压采样过零基准值，则以该当前采样点作为上升沿过 零时刻起点；当第一次出现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