一种零线断线保护装置及方法与流程

本发明涉及配电网相关技术领域，具体涉及一种零线断线保护装置及方法。

背景技术：

随着县域经济社会的快速发展，近些年来电力需求增势强劲，部分地区用电增长速度不断增快，公司系统配电网供电可靠性面临着新的挑战。低压配电网线路众多，设备类型水平不一且数量庞大，在日常运行过程中容易因自身或外部原因导致发生低压配电网故障。在配电网运行中，零线断线故障时有发生，涉及面广，给用户的生产、生活带来巨大损失，用户反应强烈，若处理不当，公司将面临责任界定、销售电量、经济赔偿、社会形象等损失，企业和客户关系紧张，社会不稳定因素增加，更重要的影响了供电企业的优质服务水平，严重损害了供电企业的良好形象。据公司辖区各基层供电所反映，近几年来，城乡结合部和农村地区时常出现400v低压配电网断零故障，导致大面积用电用户电器设备直接烧毁或引发的间接事故频发，造成严重的经济损失和不良的社会影响。

在三相四线制低压供电系统中，系统中的零线能够保证三相负荷的相电压保持对称。但是遇到零线断线(如大风刮断零线、车辆碰撞电杆或拉线导致零线被拽断、违章操作施工机械导致零线被挂断、零线被窃贼盗割等)后，在三相负荷不平衡时，中性点将会位移，使断点之后的三相电压发生变化，造成三相电压不对称，重负荷相电压降低，轻负荷相电压升高而造成该相部分电气设备烧毁，而这部分用电设备退出运行后，该相负荷更轻、相电压更高，如此恶性循环，直至该相负荷全部烧毁或退出运行。同时，零线断路点后侧电气设备外壳漏电时，相当于带相电压，一旦人体接触这些电气设备外壳，就会发生触电事故。低压电网线路复杂，分支线路和接头较多，存在线路断裂或接触不良的现象，另外还存在经常发生导线被偷盗现象。

以上问题表明此类故障的特点是一为突发性，二为不可自动恢复。成果的研究目的必须符合这两点，突发性要求能够24小时监测不间断、保护动作必须及时，不可自动恢复要求保护动作后须等待人工干预，避免扩大事态。有鉴于三相四线制低压配电系统中断零故障的隐蔽性及危害性，为了提高供电的可靠性，确保用电设备和人员的安全，必须深入研究减少低压系统断零事故危害及其应对保护措施。

技术实现要素：

本发明提供一种零线断线保护装置及方法，以克服现有技术的缺陷，本发明通过检测到零线故障电压发生严重偏离后，临时工作接地线投入工作，确保相线与临时接地线构成回路，避免零线断线后电压升高或者降低而引起的烧毁电气设备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种零线断线保护装置，包括电源模块、采集控制模块以及接地开关；所述电源模块用于将外部三相电源转变为5v电压后为采集控制模块供电；所述采集控制模块包括电压采集电路、单片机和短信模块，其中电压采集电路与外部的三相输入电源连接后与单片机的输入端连接，单片机根据电压采集电路的信号判断零线是否断开，短信模块通过串行总线与单片机连接，所述短信模块用于在零线断开时发送报警信息；所述接地开关连接单片机，根据单片机发出的驱动信号，接地开关动作从而自动投入临时接地线。

进一步地，所述电源模块包括jy-3a10w-24c模块和7805模块，外部三相电源经jy-3a10w-24c模块变换成24v后，再通过7805模块转换成5v电压为采集控制模块供电。

进一步地，所述电压采集电路包括电容、变压器、电阻和运算放大器，外部三相电源的每一相线均通过电容与所述变压器的原边连接，变压器的副边经电阻后与运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输入端与单片机的a/d输入端连接；当三相四线低压线路中零线断开时，线路中产生一个暂态过程的震荡波，单片机根据此特点即能够判断出零线是否真正断开。

进一步地，所述短信模块采用m72d模块，当零线断开时触发该短信模块发送报警信息给外部管理人员的智能终端。

进一步地，所述接地开关采用双稳态永磁接地开关。

进一步地，所述电源模块通过电缆插座与三相四线低压线路中的三相电源线连接。

进一步地，接地开关输入端的大电流导线连接至母排，所述母排与三相四线低压线路中的零线连接，且母排通过穿墙套管安装在导电底座上；接地开关输出端的大电流导线通过压线螺丝连接在导电底座上，且导电底座通过接地螺丝连接至临时接地线。

一种零线断线保护方法，电源模块将外部三相电源转变为5v电压后为采集控制模块供电，单片机根据电压采集电路的信号判断零线是否断开，当单片机收到触发信号为接地故障时，向接地开关发出脉冲信号，接地开关合闸，对应触点导通后使零线与临时接地线连接，作为临时零线，同时短信模块在零线断开时发送报警信息，当断零故障消除后触发单片机向接地开关发出脉冲信号，接地开关分闸。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明利用零线断线故障时，由于三相负载不平衡导致的各相电压不平衡及电压振荡形成保护判据，在准确判别故障后，自动投入临时工作接地线，临时工作接地并使三相电压基本保持平衡，以此保证用户设备正常工作；同时以短信息的方式，将故障信息传送至相关维护线路人员的手机上，提醒维护人员查找故障点，以尽早排除故障，保证用户的安全性和提高供电可靠性。

将本发明装置进行实际应用后，首先能够减少用电客户的电器烧毁、电器火灾、人身触电事故的发生可能性，减少投诉的风险，提高供电的可靠率。其次安装后缩短了抢修平均时长，由原先的2小时缩短到现在的45分钟，确保供电可靠性的同时，间接为供电企业带来经济效益。最后为电力抢修人员提供精准的故障保修点。本发明保护装置的使用，能够及时预防了断零的危害，保护了用户端设备不被烧毁，避免了发生触电事故，不仅提高了供电企业的安全管理水平，使客户满意度不断提升，保证了优质服务，同时也使供电企业经济效益与社会效益双丰收。

附图说明

图1为本发明控制原理图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明采集控制模块示意图；

图4为本发明接地开关原理图。

其中：10、电源模块；20、采集控制模块；30、接地开关；40、压线螺丝；50、大电流导线；60、穿墙套管；70、母排；80、电缆插座；90、导电底座；100、接地螺丝。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的技术方案。

一种零线断线保护装置，包括：

电源模块10，所述电源模块10用于将外部三相电源转变为5v电压后为采集控制模块20供电；所述电源模块10包括jy-3a10w-24c模块和7805模块，外部三相电源经jy-3a10w-24c模块变换成24v后，再通过7805模块转换成5v电压为采集控制模块20供电；

采集控制模块20，所述采集控制模块20包括电压采集电路、单片机和短信模块，其中电压采集电路与外部的三相输入电源连接后与单片机的输入端连接，单片机根据电压采集电路的信号判断零线是否断开，短信模块通过串行总线与单片机连接用于在零线断开时发送报警信息。

所述电压采集电路包括电容、变压器、电阻和运算放大器，外部三相电源的每一相线均通过电容一所述变压器的原边连接，变压器的副边境电阻后与所述运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输入端与所述单片机的a/d输入端连接；三相四线低压线路中零线断开时，线路中产生一个暂态过程的震荡波，单片机根据此特点、可判断出零线是否真正断开；所述短信模块采用m72d模块，零线断开时触发该短信模块发送报警信息给外部管理人员的智能终端。

接地开关30，所述接地开关30连接单片机，根据单片机发出的驱动信号，接地开关30动作从而自动投入临时接地线，所述接地开关30采用双稳态永磁接地开关。

单片机收到触发信号为接地故障时，向接地开关发出脉冲信号，接地开关合闸，对应触点导通后通过穿墙套管母排和导电底板使其零线与外部的地连接，作为临时零线，当断零故障消除后触发单片机向接地开关发出脉冲信号，接地开关分闸。

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

如图1～4所示，在本发明所使用的电源模块10中，为了提高零线断线保护装置的可靠性，避免因某一相线作为供电电源被断开时，造成接地开关30不动作的缺陷，电源模块10包括jy-3a10w-24c模块和7805模块，外部三相电源经jy-3a10w-24c模块变换成24v后，再通过7805模块转换成5v电压为采集控制模块20，外部三相电源断开任一相或两相均不影响其工作。因为现有技术中，都是以某一相的相线与零线作为外接输入，经模块变换后为控制模块供电，这样在线路受外力破坏、断开零线的同时把其中对一条相线也断了，如果这相线恰好是作为电源的话，这时接地开关就可能会不动作，使设备起不到作用。

采集控制模块20包括电压采集电路、单片机和短信模块，电压采集电路与外部的三相输入电源连接后与单片机的输入端连接，短信模块通过串行总线与单片机连接。

电压采集电路包括电容、变压器、电阻和运算放大器，如图3所示，外部电源的每一相线均通过电容与所述变压器的原边连接，变压器的副边经电阻后与所述运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述单片机的a/d输入端连接；零线断开时，三相四线低压线路中零线断开时，线路中产生一个暂态过程的震荡波，单片机根据此特点、可判断出零线是否真正断开，检测到零线断开后，发出驱动信号使接地开关30动作，从而自动投入临时接地线，保障用户的电器安全。

短信模块则采用m72d模块。应用时，在零线断开时，也同时触发该短信模块发送报警信息给外部管理人员的智能终端上，便于管理人员及时进行处理。

本发明的接地开关30采用双稳态永磁接地开关，如图4所示，应用时，单片机收到触发信号为接地故障时，向接地开关30的5脚发出脉冲信号，接地开关30合闸，零线与大地接通；当断零故障消除后触发单片机向接地开关30的7脚发出脉冲信号，接地开关30分闸；接地开关30的6脚为其线圈电源的公共接地端，接地开关30的1脚与3脚，2脚与4脚为动作触点，触点导通后通过穿墙套管60中母排70和导电底板90使其零线与外部接地连接，作为临时的零线，使三相电压达到基本平衡，用户电压在用电设备额定范围内，保证设备的正常运行和防止事故的进一步发展。

本发明的保护装置的应用一是减少用电客户的电器烧毁、电器火灾、人身触电事故的发生可能性，减少投诉的风险，提高供电的可靠率。二是安装零线保护器后缩短了抢修平均时长，由原先的2小时缩短到现在的45分钟，确保供电可靠性的同时，间接为供电企业带来经济效益。三是为电力抢修人员提供精准的故障保修点。该保护装置的使用，能够及时预防了断零的危害，保护了用户端设备不被烧毁，避免了发生触电事故，不仅提高了供电企业的安全管理水平，使客户满意度不断提升，保证了优质服务，同时也使供电企业经济效益与社会效益双丰收。