本发明涉及自动转换开关技术领域，特别涉及一种自动转换开关电器采样电路及零线故障判断方法。
背景技术：
随着现代社会经济的发展，人们对于配电系统可靠性的要求越来越高，从而对配电电器元件的要求也在提高。由于自动转换开关往往作为一级或者特级负荷的供电电源端，所以对它的要求也是比较高的。自动转换开关电器的采样电路除了需要具备传统的电表等电器产品所具有的电压测量功能外，还需要能够检测出电网上的各种异常情况。
目前市面上的自动转换开关电器的采样电路主要是基于电网测量产品变化来的，对于一些诸如相线断线功能能够有效覆盖，但是对于一些诸如三相平衡条件下的零线断线检测功能，并不能有效测量。一些能够测量异常情况的产品，也是加装了相关专用电路才具有相关功能。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种自动转换开关电器采样电路，本电路不仅能够计算电网电压有效值，并且能够通过一定的计算方法来计算出，在系统接入各种负载的情况下如何判断出零线断线的问题。
为此，本发明技术方案如下：
一种自动转换开关电器采样电路，包括s1_a、s1_b、s1_c、s1_n四条采样线路和线性变压器供电单元；每条采样线路均包括串联电阻单元、电容c、串联二极管单元d和电阻r；串联电阻单元的一端主回路电源电压，另一端通过电阻r接+1.65v；电容c的一端接在串联电阻单元与电阻r之间的线路上，另一端接地；串联二极管单元d的正极接地，负极接+3.3v电压，串联二极管单元d的中间点接到串联电阻单元与电阻r之间的线路上，且此处为采样输入端；
所述线性变压器供电部分的输入与自动转换开关电器的主回路电源的a、n相相连接，输出部分接到自动转换开关电器控制器的供电电源输入部分。
进一步的，所述线性变压器供电单元包括线性变压器、整流桥和电容；主回路电源的a相与n相分别连接线性变压器的输入，线性变压器的输出分别与整流桥的交流输入端相连接，整流桥的交流输出端的低电平部分与电源参考点相连接，电容并联在整流桥的两个输出端之间，整流桥的交流输出端的高电平部分与控制器的用电负载相连接，用来提供给控制器工作电源。
一种自动转换开关电器采样电路不接负载时零线故障的判断方法，判断s1_a线路上的采样点与s1_n线路上的采样点相位是否相同，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
一种自动转换开关电器采样电路a相和n相之间接有任意负载时零线故障的判断方法，判断s1_a线路上的采样点与s1_n线路上的采样点数值是否相同，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
一种自动转换开关电器采样电路b相和n相之间接有任意负载时零线故障的判断方法，判断b相电压等于a相电压的时候，s1_a、s1_b和s1_n线路上的采样点瞬时值是否相等，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
一种自动转换开关电器采样电路c相和n相之间接有任意负载时零线故障的判断方法，判断c相电压等于a相电压的时候，s1_a、s1_c和s1_n线路上的采样点瞬时值是否相等，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
与现有技术相比，该自动转换开关电器采样电路及零线故障判断方法具有如下优势：结构简单，仅由电阻、电容、二极管组成；不需要加装专用检测电路就具备电网异常情况如三相平衡条件下的零线断线检测功能的功能；相比于其他使用专用电路的方案，降低了产品的成本；应用范围广泛，能够适用于tn、it、tt等配电系统。
附图说明
图1为自动转换开关电器采样电路的采样部分电路图；
图2为自动转换开关电器采样电路的供电部分电路图；
图3为自动转换开关电器采样电路的在不接任何负载时候的波形图；
图4为自动转换开关电器采样电路的在不接任何负载时候的零线断线波形图；
图5为自动转换开关电器采样电路在b、c任意一相之间接负载时零线断线的波形图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
一种自动转换开关电器采样电路，包括s1_a、s1_b、s1_c、s1_n四条采样线路和线性变压器供电单元；每条采样线路均包括串联电阻单元、电容c、串联二极管单元d和电阻r；串联电阻单元的一端主回路电源电压，另一端通过电阻r接+1.65v；电容c的一端接在串联电阻单元与电阻r之间的线路上，另一端接地；串联二极管单元d的正极接地，负极接+3.3v电压，串联二极管单元d的中间点接到串联电阻单元与电阻r之间的线路上，且此处为采样输入端；
所述线性变压器供电部分的输入与自动转换开关电器的主回路电源的a、n相相连接，输出部分接到自动转换开关电器控制器的供电电源输入部分。
如图2所示，所述线性变压器供电单元包括线性变压器、整流桥和电容；主回路电源的a相与n相分别连接线性变压器的输入，线性变压器的输出分别与整流桥的交流输入端相连接，整流桥的交流输出端的低电平部分与电源参考点相连接，电容并联在整流桥的两个输出端之间，整流桥的交流输出端的高电平部分与控制器的用电负载相连接，用来提供给控制器工作电源。
一种自动转换开关电器采样电路不接负载时零线故障的判断方法，判断s1_a线路上的采样点与s1_n线路上的采样点相位是否相同，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
一种自动转换开关电器采样电路a相和n相之间接有任意负载时零线故障的判断方法，判断s1_a线路上的采样点与s1_n线路上的采样点数值是否相同，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
一种自动转换开关电器采样电路b相和n相之间接有任意负载时零线故障的判断方法，判断b相电压等于a相电压的时候，s1_a、s1_b和s1_n线路上的采样点瞬时值是否相等，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
一种自动转换开关电器采样电路c相和n相之间接有任意负载时零线故障的判断方法，判断c相电压等于a相电压的时候，s1_a、s1_c和s1_n线路上的采样点瞬时值是否相等，如果判断结果为“是”，则零线故障，否则为其他故障。
该自动转换开关电器采样电路的工作原理如下：主回路电源的a、b、c、n相分别接在四条采样线路的四个输入口上，四个输入电压通过串联电阻单元分别对自动转换开关电器控制器内部工作电平的参考点进行分压。其中s1a_in、s1b_in、s1c_in、s1n_in分别为4个输入端口进入mcu的4个ad端口。其中，普通的电压采样功能为四个端口两两互减，所得值的均方根。这样本电路在tn系统、tt系统、it系统中均可以使用。
当本电路在不接任何负载正常工作的时候，由于自动转换开关电器控制器的线性变压器供电输入端口采用的是a相和n相。所以，本系统在不接任何负载的时候，处于三相负载不平衡状态，同时本电路在计算单元内部通过s1a_in、s1b_in、s1c_in、s1n_in4个输入端口中s1a_in、s1b_in、s1c_in分别对s1n_in输入端口做差分运算，可以计算出波形，其具体波形如图3所示，黑色粗实线表示s1a_in对s1n_in的波形，黑色细实线表示s1b_in对s1n_in的波形，黑色虚线表示s1c_in对s1n_in的波形；
当本电路在不接任何负载正常工作的时候，如果配电系统发生零线断线的故障。此时，图1中的s1a点与s1n点的相位相同，同时由于线性变压器的一次测电阻阻值远小于s1n回路的阻值，本电路在计算单元内部通过s1a_in、s1b_in、s1c_in、s1n_in4个输入端口中s1a_in、s1b_in、s1c_in分别对s1n_in输入端口做差分运算，可以计算出波形，其具体波形如图4所示，黑色粗实线为s1a_in对s1n_in的波形，黑色细实线为s1b_in对s1n_in的波形，黑色虚线为s1c_in对s1n_in的波形；
当本电路在a相和n相之间接有任意的负载的时候，如果配电系统发生零线断线的故障。由于原因同上所述。所以s1a点与s1n点的采样数值应该几乎相等，其具体波形如图5所示；此时，图5中，黑色粗实线是s1c_in对电源参考点的波形，黑色细实线是s1b_in对电源参考点的波形，虚线是s1a_in对电源参考点的波形。
当本电路在b相和n相之间接有任意的负载的时候，如果配电系统发生零线断线的故障。当b相电压等于a相电压的时候，a相、b相、n相的电压瞬时值相等，所以s1a_in、s1b_in、s1n_in的三点实时测量值相等，所以可以判定出来此时发生故障，其具体波形如图5所示；此时，图5中，黑色粗实线是s1c_in对电源参考点的波形，黑色细实线是s1a_in对电源参考点的波形，虚线是s1b_in对电源参考点的波形。
当本电路在c相和n之间接有任意的负载的时候，如果配电系统发生零线断线的故障。当c相电压等于a相电压的时候，a相、c相、n相的电压瞬时值相等，所以s1a_in、s1c_in、s1n_in的三点实时测量值相等，所以可以判定出来此时发生故障，所以可以判定出来此时发生故障，其具体波形如图5所示；此时，图5中，黑色粗实线是s1a_in对电源参考点的波形，黑色细实线是s1b_in对电源参考点的波形，虚线是s1c_in对电源参考点的波形。
因此，本电路不仅可以采集正常情况下电网电压，而且可以判断出来所有的电网零线断线故障。