專利名稱：電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及供電網(wǎng)中的檢測設(shè)備，尤其涉及三相四線制的供電網(wǎng)中的檢測設(shè)備。
背景技術(shù)：
在三相四線制的供電網(wǎng)中缺相檢測技術(shù)極為重要，并且應(yīng)用也較為廣泛。如電 動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生電源缺相就會(huì)立刻發(fā)熱而燒毀；大型開關(guān)電源或大功率逆變器在發(fā)生缺相 時(shí)，會(huì)使整流橋一個(gè)臂無電壓，而另兩個(gè)臂處于過電流狀態(tài)，如果缺相保護(hù)電路不能及時(shí)動(dòng) 作也將會(huì)立刻把過電流橋臂元件燒毀。特別是在供電網(wǎng)中若三相負(fù)載不對稱，缺相后使另 兩相相電壓嚴(yán)重升高而燒毀居民電器。而在電力線路防盜監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)中，三相線路缺相 檢測電路更為重要，關(guān)系到產(chǎn)品是否穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確報(bào)警的瓶頸。目前，通常采用的缺相檢測方法是電流互感器、三相平衡法或相位計(jì)算法。電流互 器檢測存在成本高、體積大、靈敏度低以及可靠性差等缺陷；而三相平衡法檢測在電網(wǎng)三相 電壓不平衡、不負(fù)載對稱條件下無論采用任何耦合器件輸出，都存在著基準(zhǔn)不穩(wěn)定、檢測不 準(zhǔn)確、受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化影響等問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種能夠準(zhǔn) 確并且穩(wěn)定可靠地檢測識別出缺相的檢測技術(shù)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段包括，提出一種電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝 置，包括分別與三根供電相線相連的三個(gè)取樣電路、分別與三個(gè)取樣電路串接的三個(gè)隔離 電路以及與這三個(gè)隔離電路相連的一處理電路，該處理電路包括三個(gè)分別與三個(gè)隔離電路 相連的三個(gè)輸入端口以及用以指示該供電網(wǎng)存在缺相的至少一電網(wǎng)缺相端口。該處理電路還包括用以指示該處理電路自身進(jìn)入工作狀態(tài)的一啟動(dòng)端口。該處理電路還包括用以指示該供電網(wǎng)來電的一電網(wǎng)來電端口。該處理電路還包括用以指示該供電網(wǎng)停電的一電網(wǎng)停電端口。該處理電路還包括用以指示具體三相中的哪相供電線存在缺相的三個(gè)缺相相位 端□。該處理電路包括一啟動(dòng)工作單元、一電網(wǎng)缺相識別單元、一電網(wǎng)來電識別單元以 及一電網(wǎng)停電識別單元；其中，該啟動(dòng)工作單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該啟動(dòng)工作 單元是在檢測到三根供電線均處于供電狀態(tài)并維持一第一設(shè)定時(shí)間之后通過該啟動(dòng)端口 輸出一啟動(dòng)指示信號的；該電網(wǎng)缺相識別單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)缺相 識別單元是在檢測到三根供電線存在缺相并維持一第二設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)缺相端 口輸出一缺相指示信號的；該電網(wǎng)停電識別單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)停 電識別單元是在檢測到三根供電線均停止供電并維持一第三設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)停 電端口輸出一電網(wǎng)停電指示信號的；該電網(wǎng)來電識別單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)來電識別單元是在檢測到三根供電線在停止供電之后均恢復(fù)到供電狀態(tài)并維持一 第四設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)來電端口輸出一電網(wǎng)來電指示信號的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該處理電路為一微處理器，該啟動(dòng)工作單元、電網(wǎng)缺相識別 單元、電網(wǎng)來電識別單元以及電網(wǎng)停電識別單元均是在該微處理器中實(shí)現(xiàn)的。該第一、二、三以及第四設(shè)定時(shí)間均為1-3秒。該啟動(dòng)指示信號、缺相指示信號、電網(wǎng)停電指示信號以及電網(wǎng)來電指示信號均可 以是具有設(shè)定脈寬的脈沖信號，也可以是電平信號。該取樣電路包括相互串接的一限流電阻、一半波整流二極管和一濾波電容器，以 及與該濾波電容器并聯(lián)的至少一保護(hù)二極管；該隔離電路包括一光藕器件，該光藕器件包 括一輸入發(fā)光二極管和一輸出光敏三極管，該輸入發(fā)光二極管與該該取樣電路中的濾波電 容器并聯(lián)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，通過把三相電源轉(zhuǎn)化為三個(gè) 電氣隔離的電平信號輸入到微處理器的輸入端口，采用人工智能識別模式，由微處理器及 其中運(yùn)行的軟件僅僅對其電平狀態(tài)(“有”或“無”)進(jìn)行實(shí)時(shí)識別，這種識別與三相電源的 相位、電壓、負(fù)載等隨機(jī)變量均無關(guān)系，不需要調(diào)整任何基準(zhǔn)或閾值，從而可達(dá)到化繁為簡 的目的。
圖1是本實(shí)用新型的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置中處理電路的邏輯識別波形圖。圖3是本實(shí)用新型的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置中處理電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施 例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。該檢測裝置包括分別與三根 供電相線U、V、W相連的三個(gè)取樣電路1、分別與三個(gè)取樣電路1串接的三個(gè)隔離電路2以 及與這三個(gè)隔離電路2相連的一處理電路3。該取樣電路1可以包括相互串接的一限流電阻、一半波整流二極管和一濾波電容 器，以及與該濾波電容器并聯(lián)的兩個(gè)保護(hù)二極管。該隔離電路2主要起到電氣隔離及電平信號傳遞的作用，可以包括一光藕器件， 該光藕器件包括一輸入發(fā)光二極管和一輸出光敏三極管，該輸入發(fā)光二極管與該該取樣電 路2中的濾波電容器并聯(lián)。該處理電路3包括三個(gè)分別與三個(gè)隔離電路2的輸出端相連的三個(gè)輸入端口 II、 12和13以及用以指示該供電網(wǎng)存在缺相的至少一電網(wǎng)缺相端口 04。該處理電路3可以采用一微處理器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)供電線U、V、W有電壓時(shí)，分別經(jīng)限流電阻-半波整流二極管在光耦器件的輸入 發(fā)光二極管兩端獲得正向電壓降，輸出光敏三極管導(dǎo)通輸出為“0”電平，微處理器的三個(gè)輸 入端口 11=12=13= “0”電平。若U、V、W任意一相缺相時(shí)，對應(yīng)的輸出光敏三極管截止而輸出為“ 1 ”電平，相應(yīng)地微處理器的輸入端口 11、12或13輸入也為“ 1 ”電平。圖2是本實(shí)用新型的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置中處理電路的邏輯識別波形圖。綜上可 知，微處理器自動(dòng)跟蹤輸入端口 II、12或13輸入的電平信號，通過軟件可以進(jìn)行人工智能 模式分析，當(dāng)電網(wǎng)電壓狀態(tài)變化時(shí)，微處理器的輸出端口就可以把識別結(jié)果按照總體設(shè)計(jì) 要求輸出對應(yīng)的電平信號(脈沖或高低電平)。其中，狀態(tài)SO表示系統(tǒng)上電，也就是檢測裝 置與三相供電網(wǎng)連通的過程，以下對該人工智能模式分析予以詳盡的描述。一、狀態(tài)S1，微處理器啟動(dòng)邏輯式U V W=1(電網(wǎng)有電壓)；11+12+13=“0” 電平微處理器上電后，如果U、V、W都有電壓，并且維持時(shí)間彡tl時(shí)，光耦器件中的光敏 三極管均處導(dǎo)通狀態(tài)，輸出都為”0"電平時(shí)啟動(dòng)端口 01輸出信號=“1”電平，與該端口相 連的一 LED (圖未示出)點(diǎn)亮，說明微處理器自動(dòng)進(jìn)入跟蹤識別狀態(tài)。二、狀態(tài)S2，電網(wǎng)停電識別邏輯式:U V ff=0(電網(wǎng)失電壓)；I1 I2 I3= “1” 電平當(dāng)電網(wǎng)電壓U、V、W同時(shí)失壓，在維持時(shí)間t2后，光耦器件中的光敏三極管均處于 截止?fàn)顟B(tài)，輸出都為”1"電平時(shí)電網(wǎng)停電端口 02輸出電網(wǎng)停電信號t5。三、狀態(tài)S3，電網(wǎng)來電識別邏輯式:U V ff=1 (電網(wǎng)來電壓)；I1 I2 I3= “O” 電平當(dāng)電網(wǎng)電壓U、V、W同時(shí)有電，在維持時(shí)間t3后，光耦器件中的光敏三極管又均處 于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出又都為”0"電平時(shí)電網(wǎng)來電端口 03輸出電網(wǎng)來電信號t6。四、狀態(tài)S4，電網(wǎng)缺相識別邏輯式:11+12+13Φ “O” 電平電網(wǎng)運(yùn)行中，無論任意一相失壓，如W缺相失壓，在維持時(shí)間t4后，在其對應(yīng)的光 耦器件中的光敏三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出為”1"電平時(shí)(其它二相仍然有電，其對應(yīng)的光 耦器件中的光敏三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出為"0"電平)電網(wǎng)缺相端口 04輸出缺相報(bào)警 信號t7。相關(guān)說明1).時(shí)間的選擇，考慮到電網(wǎng)高壓斷路器跳合閘時(shí)三相同步時(shí)間差及相關(guān)因素，可 以選擇tl=t2=t3=t4=2s (—般地，設(shè)定在I_3s)，t5=t6=t7=l. 5s (可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求選擇 脈寬或電平信號)。2).上述識別順序?qū)嶋H是根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)而變化。3).缺相識別若需要具體確定缺相的相序，僅需在微處理器上增多三個(gè)輸出端口 (1/0)，相應(yīng)的編程邏輯式如下缺A相的輸出端口 05 :11 04=“1”;缺B相的輸出端口 06 12 04= “1”；缺 C 相的輸出端口 07 13 04= “1”。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，具有電路結(jié)構(gòu)簡單、元器件 少、成本低廉、編程容易簡單、檢測識別準(zhǔn)確、工作穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)以及功能多等有 益效果?？梢宰R別電網(wǎng)缺相，并可識別缺相相序，識別電網(wǎng)停電以及識別電網(wǎng)來電。適用于 三相四線制供電網(wǎng)缺相檢測及保護(hù)電路中，尤其用于電力設(shè)施(變壓器和線路)防盜系統(tǒng)， 可大大提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并且可以簡化電路、降低成本。需要說明的是，該處理電路3除了采用上述的微處理器及其上運(yùn)行的軟件來實(shí)現(xiàn)，也可以通過可編程器件來實(shí)現(xiàn)，還可以通過專門的數(shù)字集成電路來實(shí)現(xiàn)，這時(shí)，如圖3 所示，只要相應(yīng)的硬件電路包括一啟動(dòng)工作單元31、一電網(wǎng)缺相識別單元32、一電網(wǎng)停電 識別單元33以及一電網(wǎng)來電識別單元34 ；其中，該啟動(dòng)工作單元31包括邏輯運(yùn)算模塊和 定時(shí)模塊，該啟動(dòng)工作單元是在檢測到三根供電線均處于供電狀態(tài)并維持一第一設(shè)定時(shí)間 之后通過該啟動(dòng)端口 01輸出一啟動(dòng)指示信號的；該電網(wǎng)缺相識別單元32包括邏輯運(yùn)算模 塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)缺相識別單元是在檢測到三根供電線存在缺相并維持一第二設(shè)定時(shí) 間之后通過該電網(wǎng)缺相端口輸出一缺相指示信號的；該電網(wǎng)停電識別單元33包括邏輯運(yùn) 算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)停電識別單元是在檢測到三根供電線均停止供電并維持一第三 設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)停電端口輸出一電網(wǎng)停電指示信號的；該電網(wǎng)來電識別單元34 包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)來電識別單元是在檢測到三根供電線在停止供電之 后均恢復(fù)到供電狀態(tài)并維持一第四設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)來電端口輸出一電網(wǎng)來電指 示信號的。需要說明的是，各單元之間，是存在一定的聯(lián)系的，比如只有在啟動(dòng)工作單元31 給出有效信號的情況，其他各單元才可能干活，又比如只有在停電識別單元33給出有效 信號之后，來電識別單元34才可能干活。以上僅為本實(shí)用新型的較佳可行實(shí)施例，并非限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，故凡 運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所做出的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，包括分別與三根供電相線相連的三個(gè)取樣電 路、分別與三個(gè)取樣電路串接的三個(gè)隔離電路以及與這三個(gè)隔離電路相連的一處理電路， 該處理電路包括三個(gè)分別與三個(gè)隔離電路相連的三個(gè)輸入端口以及用以指示該供電網(wǎng)存 在缺相的至少一電網(wǎng)缺相端口。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該處理電路還包括用以指 示該處理電路自身進(jìn)入工作狀態(tài)的一啟動(dòng)端口。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該處理電路還包括用以指 示該供電網(wǎng)來電的一電網(wǎng)來電端口。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該處理電路還包括用以指 示該供電網(wǎng)停電的一電網(wǎng)停電端口。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該處理電路還包括用以指 示具體三相中的哪相供電線存在缺相的三個(gè)缺相相位端口。
6.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該取樣電路包括相互串接 的一限流電阻、一半波整流二極管和一濾波電容器，以及與該濾波電容器并聯(lián)的至少一保 護(hù)二極管；該隔離電路包括一光藕器件，該光藕器件包括一輸入發(fā)光二極管和一輸出光敏 三極管，該輸入發(fā)光二極管與該該取樣電路中的濾波電容器并聯(lián)。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該處理電路為一微處理器。
8.依據(jù)權(quán)利要求1至7任一所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該處理電路包括 一啟動(dòng)工作單元、一電網(wǎng)缺相識別單元、一電網(wǎng)來電識別單元以及一電網(wǎng)停電識別單元；其 中，該啟動(dòng)工作單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該啟動(dòng)工作單元是在檢測到三根供電 線均處于供電狀態(tài)并維持一第一設(shè)定時(shí)間之后通過該啟動(dòng)端口輸出一啟動(dòng)指示信號的；該電網(wǎng)缺相識別單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)缺相識別單元是在檢測到 三根供電線存在缺相并維持一第二設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)缺相端口輸出一缺相指示信 號的；該電網(wǎng)停電識別單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)停電識別單元是在檢測到 三根供電線均停止供電并維持一第三設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)停電端口輸出一電網(wǎng)停電 指示信號的；該電網(wǎng)來電識別單元包括邏輯運(yùn)算模塊和定時(shí)模塊，該電網(wǎng)來電識別單元是在檢測到 三根供電線在停止供電之后均恢復(fù)到供電狀態(tài)并維持一第四設(shè)定時(shí)間之后通過該電網(wǎng)來 電端口輸出一電網(wǎng)來電指示信號的。
9.依據(jù)權(quán)利要求8所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該第一、二、三以及第四設(shè) 定時(shí)間均為1-3秒。
10.依據(jù)權(quán)利要求8所述的電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，其特征在于，該啟動(dòng)指示信號、缺相指 示信號、電網(wǎng)停電指示信號以及電網(wǎng)來電指示信號均為具有設(shè)定脈寬的脈沖信號或者電平信號。
專利摘要一種電網(wǎng)狀態(tài)檢測裝置，包括分別與三根供電相線相連的三個(gè)取樣電路、分別與三個(gè)取樣電路串接的三個(gè)隔離電路以及與這三個(gè)隔離電路相連的一處理電路，該處理電路包括三個(gè)分別與三個(gè)隔離電路相連的三個(gè)輸入端口以及用以指示該供電網(wǎng)存在缺相的至少一電網(wǎng)缺相端口。該處理電路可以用一微處理器實(shí)現(xiàn)，包括一啟動(dòng)工作單元、一電網(wǎng)缺相識別單元、一電網(wǎng)來電識別單元以及一電網(wǎng)停電識別單元。能夠準(zhǔn)確并且穩(wěn)定可靠地檢測識別出供電網(wǎng)存在缺相的情況。
文檔編號G01R29/16GK201828614SQ201020565408
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者尚新民 申請人:尚新民