三相四线电能表断零线检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种适用于三相四线电能表的低成本断零线检测装置。

背景技术：

三相四线制的供电系统中，在偏载运行的工况下，即三相负载不平衡，如果零线断开，则会导致中性点发生偏移，很容易发生触电的危险。因此越来越多的用户要求电能表具备断零线检测功能。

目前，常用的断零线检测的方法是：在A、B、C相电压采样回路使用不同阻值的采样电阻，在零线断开的情况下，由于中性点发生偏移，A、B、C相电压采样回路的采样值就会发生变化，使得测量的A、B、C相电压值发生变化。根据经验值，可以得到断零线情况下各相电压的变化范围。最后，电能表程序通过比较电压值，判断当前工况是否为断零线。但是，该方法只适用于电表工作于额定电压的情况下，而现场工况经常发生过压、欠压，在这种情况下非常容易发生误判。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种三相四线电能表断零线检测装置，其目的在于：避免断零线误判，提高检测判断的可靠性。

本实用新型技术方案如下：

一种三相四线电能表断零线检测装置，包括三组与三相线路一一对应的电压采样电路；

所述电压采样电路包括采集端、用于连接被采样火线的输入端以及用于连接零线的第一零线端和第二零线端，还包括连接于采集端和输入端之间的第一采样电阻、连接于采集端和第一零线端之间的采样电容以及连接于输入端和第二零线端之间的第二采样电阻；

三组电压采样电路的采样电容，其中两组采样电容的容值相等，另一组采样电容的容值与其它两组采样电容的容值不相等。

作为本实用新型的进一步改进：设采集端最大可采集电压值为U’，输入端最大输入电压为U，第一采样电阻阻值为Ri，第二采样电阻阻值为Rii，则采样电阻阻值关系为：

作为本实用新型的进一步改进：所述第一采样电阻由若干电阻串联组成。

作为本实用新型的进一步改进：各电压采样电路中，所述第一采样电阻由八支阻值相等的电阻串联组成。

作为本实用新型的进一步改进：三组电压采样电路中的第二采样电阻的阻值相等。

相对于现有技术，本实用新型具有以下积极效果：(1)结构简单，对现有设计的改动较小，成本低；(2)利用采用电容值之间的差异，使得断零线后三相电压间的相位差发生变化，从而可以将断零线事件判据由原来的电压值更改为相电压之间的相位差，避免了过压、欠压等工况可能导致的误判。

附图说明

图1为电压采样电路的电路示意图。

图2为实施例中三组电压采样电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：

一种三相四线电能表断零线检测装置，包括如图1所示的三组与三相线路一一对应的电压采样电路。

所述电压采样电路包括采集端1、用于连接被采样火线的输入端3以及用于连接零线的第一零线端6和第二零线端7，还包括连接于采集端1和输入端3之间的第一采样电阻2、连接于采集端1和第一零线端6之间的采样电容4以及连接于输入端3和第二零线端7之间的第二采样电阻5；

由于大阻值的电阻耐压值不够，因此第一采样电阻2通常是由若干电阻串联组成的。

从而，如图2：电阻R1-R9与电容C1构成A相电压采样电路，电阻R10-R18与电容C2构成B相电压采样电路，电阻R19-R27与电容C3构成C相电压采样电路。

进一步的，R1-R8阻值相等，R10-R17阻值相等，R19-R26阻值相等。R9、R18、R27的阻值相等。

三组电压采样电路的采样电容4，其中电容C2和C3容值相等，C1容值不等于C2和C3的容值，且具有较大的差异，从而当发生断零线的工况时，由于电容C1、C2、C3容值不同，A、B、C相电压之间的相位差会发生变化，此时通过相位差的变化即可判断出是否出现断零线。

一般情况下，C2与C1的容值比大于5，小于15，一种典型取值为：C1 0.01uf，C2 0.1uf，C3 0.1uf。

R1-R27的电阻阻值可以根据实际需要自由配置，阻值的选择由采样回路允许的最大电压输入范围决定。设采集端1最大可采集电压值为U’，输入端3最大输入电压为U，第一采样电阻2阻值为Ri，第二采样电阻5阻值为Rii，则采样电阻阻值应当满足下述条件：

基于上述三相四线电能表断零线检测装置的断零线检测方法，其步骤为：

步骤1，设置有断零线事件标记位；电能表上电初始化，将断零线事件标记位清零，且电能表通过各采集端1分别采集A相、B相和C相的电压；

步骤2，每隔一段时间读取一次A相、B相和C相的电压之间的相位差，设A相与B相之间的相位差为B相与C相之间的相位差为A相与C相之间的相位差为令：

步骤3，根据如下判据进行判断：

判据a：A相、B相和C相的电压值均大于预设的临界电压；

判据b：和中至少有一个大于预设的相位差阈值，相位差阈值优选为20度；

如果上述两个判据都满足，则将断零线事件标记位置位，并执行步骤4，否则将断零线事件标记位清零，返回执行步骤2；

步骤4，若断零线事件标记位在预设的时长内(一般为10秒)一直保持为置位状态，则判定发生了断零线事件，否则返回执行步骤2。

根据电压采样电路，当发生断零线的工况时，由于电容C1、C2、C3容值不同，A、B、C相电压之间的相位差会发生变化，偏离标准的120度相位差，结合上述软件判断逻辑，实现了断零线事件的检测。

显而易见的，断零线时的相位差变化是由采样电路的结构尤其是容值之间的关系所导致的，在此基础上，通过相位差来判断断零线事件的方法并不仅限于上述一种方法。

本实用新型的包护范围包括但不限于以上实施方式，任何对本技术做出的容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。