基于负序电流判据的低压断零保护装置的制作方法

本实用新型设计低压线路断零保护领域，具体设计基于负序电流判据的低压断零保护装置。

背景技术：

低压用电系统是指三相380V或单相220V的用电系统，在低压用电系统中一般采用三相四线制供电，即三条相线和一条零线。零线在低压供电系统中有很重要的作用，其断线后，如果三相负载不平衡(事实上三相负载不可能完全平衡)，零线电压就会偏移；如果不平衡度越大零线电压偏移就越大，造成某相电压过高或过低，就会对用电设备造成损害。

专利申请号为201510111602.9的发明专利公布了低压配电网零线断线保护装置，该装置由开关、电压继电器、交流接触器和信号发射器组成，然而在负载不太大的情况下，无论是△接法还是Y接法电动机，当系统某一相断开时，如交流接触器控制电压的其中的一线取自与故障相时，则交流接触器会一直保持吸合状态。专利申请号为201210543552.8的发明专利公布了低压用电系统中零线断线的保护装置，该装置包括电容、检测装置、控制器和继电器，该装置利用定子三相电压不平衡时，中性点对地的零序电压升高，通过串接在电动机中性线上的零序电压继电器来进行缺项保护，然而在设定电压继电器的动作电压整定值时需要十分慎重。专利申请号为201410260004.3的发明专利公布了低压供电系统中缺相、缺零、零线断线及短路保护装置，该装置包括顺序串联的中间继电器、按钮、接触器，该装置利用断丝电压对三相异步电动机缺相运行保护，然而该装置在应用上具有局限性，只能对熔断器熔断造成的缺相运行起保护作用，当电动机型号大小和负载大小不同时，断丝电压也会变化，给继电器的选择带来困难。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，设计了基于负序电流判据的低压断零保护装置，该装置利用低压断零线路不平衡产生的负序电流进行故障判据，该故障检测判据更为精确、灵敏且结构设置更加合理，便于实际操作，同时本装置在准确判据故障后，自动投入临时工作接地使电动机保持正常运行。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

基于负序电流判据的低压断零保护装置，包括电源模块、数据采集模块、A/D模数转换模块和单片机，还包括零线投切开关和数字通讯模块，电源模块与三相线路及零线相接，数据采集模块一端分别与线路A、线路B、线路C和零线N连接，数据采集模块的另一端与A/D模数转换模块相接，A/D模数转换模块与单片机连接，单片机分别与数字通讯模块和零线投切开关相接，零线N的尾端与零线投切开关连接，零线投切开关接地；

所述的数据采集模块可分别采集线路A、线路B、线路C的电流并转换为数字信号传输至单片机中，单片机可将采集的三相电流值计算出负序电流的瞬时值、有效值和相位并得到负序电流归一化值和负序电流相位变化从而判据低压线路的故障类型，单片机在判据低压线路的故障类型后将故障信息传输至数字通讯模块；

所述的数字通讯模块通过无线通讯方式与通讯基站连接并通过通讯基站将低压线路故障以短信的形式发送至终端设备中。

优选的，所述的数字通讯模块与通讯基站连接的通讯方式为GPRS/2G/3G/4G一种或多种。

本实用新型的有益效果是：该装置利用低压断零线路不平衡产生的负序电流进行故障判据，该故障检测判据更为精确、灵敏且结构设置更加合理，便于实际操作，且判据完成后单片机会以短信的形式通知检修人员，使其及时发现故障线路，保证用户的安全性并提高供电可靠性，同时本装置在准确判据故障后，自动投入临时工作接地使电动机保持正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是低压线路零线断线等效电路图；

图2是基于负序电流判据的低压断零保护装置的接线原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-低压断零保护装置，11-单片机，12-数据采集模块，13-A/D模数转换模块，14-零线投切开关，15-数字通讯模块，2-电源模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-2所示，基于负序电流判据的低压断零保护装置，包括电源模块(2)、数据采集模块(12)、A/D模数转换模块(13)和单片机(11)，还包括零线投切开关(14)和数字通讯模块(15)，电源模块(2)与三相线路及零线相接，数据采集模块(12)一端分别与线路A、线路B、线路C和零线N连接，数据采集模块(12)的另一端与A/D模数转换模块(13)相接，A/D模数转换模块(13)与单片机(11)连接，单片机(11)分别与数字通讯模块(15)和零线投切开关(14)相接，零线N的尾端与零线投切开关(14)连接，零线投切开关(14)接地；

所述的数据采集模块(12)可分别采集线路A、线路B、线路C的电流并转换为数字信号传输至单片机中，单片机(11)可将采集的三相电流值计算出负序电流的瞬时值、有效值和相位并得到负序电流归一化值和负序电流相位变化从而判据低压线路的故障类型，单片机(11)在判据低压线路的故障类型后将故障信息传输至数字通讯模块(15)；

所述的数字通讯模块(15)通过无线通讯方式与通讯基站连接并通过通讯基站将低压线路故障以短信的形式发送至终端设备中。

其中的，所述的数字通讯模块(15)与通讯基站连接的通讯方式为GPRS/2G/3G/4G一种或多种。

本实施例的一个具体应用为：低压线路单相断线故障后各序电流分量与电网结构、电网运行方式、线路阻抗有关且与线路负荷电流成正比，利用数据采集模块(12)可采集到低压线路的负序电流值并输入至单片机(13)中，单片机(13)根据采集的电流值计算出负序电流的瞬时值、有效值和相位并得到负序电流归一化值和负序电流相位变化，在线路未发生故障或故障稳态情况下，所检测的负序电流的归一值都维持在1附近，但在缺相故障发生后，线路负序电流的幅值将会发生突变，此时负序电流归一化值大于1，当归一化值大于2时则可判断线路故障为缺相故障；而满足负序电流归一化值大于2的条件时，并不能表明线路一定发生缺相故障，此时需要对判据进行修正，取电流从母线流向线路为正方向，取线路流向进线端变压器的负序电流I1为基准电流，取故障发生后线路的负序电流I2为比较电流，当比较电流I2与基准电流I1方向相反时，判断为正向故障，而当负序电流的相位差满足140°≦argI1-argI2≤230°时则可判断为缺相故障；单片机(13)做出准确判据后将判据信息传输至数字通讯模块(15)并通过数字通讯模块(15)向终端设备发送信息，通知检修人员及时修复线路故障，同时单片机(13)根据判据信息做出反馈调节并驱动零线投切开关接入临时工作接地，使三相电压保持平衡以维持用户设备正常工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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实用新型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。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。