專利名稱：一種中性線斷線檢測保護(hù)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低壓系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種中性線斷線檢測保護(hù)方法和裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的低壓配電系統(tǒng)中，供電方式廣泛采用三相四線制，三相四線制配電系統(tǒng)中，由于配電變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)接地完好，中性線與三相線構(gòu)成一個實(shí)用有效的整體，在三相負(fù)荷不對稱系統(tǒng)中，中性線的存在是保證三相負(fù)荷電壓降對稱的基本條件。一根相線發(fā)生斷線，只有該相負(fù)載供電中斷，對負(fù)載的安全并不構(gòu)成危害，但中性線斷線，將發(fā)生中性點(diǎn)偏移現(xiàn)象，使得三相電壓不能保持平衡，導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)各相電壓較正常電壓過高或過低，用電設(shè)備不能正常工作。目前低壓系統(tǒng)中存在著大量不可預(yù)料的中性線斷線事故，具體原因包括諧波過載、盜線、施工等。因此，急需一種能自動檢測判斷中性線是否處于中斷并迅速切斷電源的裝置，從而保護(hù)用電設(shè)備及人身安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種低壓配電系統(tǒng)中性線斷線自動檢測保護(hù)的方法；目的之二在于提供一種低壓配電系統(tǒng)中性線斷線自動檢測保護(hù)的裝置。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種中性線斷線檢測保護(hù)方法，包括以下步驟
(1)采集三相線與中性線的電流信號，并將此電流信號轉(zhuǎn)換成與其成比例的電壓信
號;
(2)將步驟(I)中所述的電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，使其成為能被單片機(jī)識別的數(shù)字信
號;
(3)利用單片機(jī)對步驟(2)中所述數(shù)字信號進(jìn)行分析若三相線信號不全為零而中性線信號為零，則初步判斷中性線發(fā)生了斷線，繼續(xù)采集、轉(zhuǎn)換、分析三相線及中性線電流信號，若仍然為三相線信號不全為零而中性線信號為零的情況，則判定中性線發(fā)生斷線故障，此時單片機(jī)將輸出動作信號來實(shí)現(xiàn)電路的斷開和聲光報(bào)警。本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種中性線斷線檢測保護(hù)裝置，包括電流檢測單元、檢測信號轉(zhuǎn)換單元、信號處理單元、保護(hù)執(zhí)行單元與聲光報(bào)警單元。電流檢測單元，用于檢測三相供電系統(tǒng)相線和中性線中的電流；檢測信號轉(zhuǎn)換單元，用于將電流檢測單元檢測到的電流信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠識別處理的電壓信號；信號處理單元，通過對采集信號的分析，判斷中性線是否發(fā)生斷線并根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)處理；保護(hù)執(zhí)行單元，根據(jù)信號處理單元的處理結(jié)果，在中性線斷線的情況下對電路實(shí)行保護(hù)；聲光報(bào)警單元，根據(jù)信號處理單元的處理結(jié)果進(jìn)行聲光報(bào)警。進(jìn)一步，所述電流檢測單元包括四個單相電流互感器，其一次側(cè)分別被三根相線和中性線穿過；
進(jìn)一步，所述檢測信號轉(zhuǎn)換單元包括四組霍爾電流傳感器；進(jìn)一步，所述信號處理單元包括C8051F020單片機(jī)；
進(jìn)一步，所述保護(hù)執(zhí)行單元包括信號放大驅(qū)動電路和繼電器，所述聲光報(bào)警單元包括驅(qū)動電路和執(zhí)行電路，驅(qū)動電路主要包括三極管，執(zhí)行電路包括蜂鳴器和發(fā)光二極管。本發(fā)明的有益效果在于能夠自動檢測中性線是否處于中斷狀態(tài)，在中性線發(fā)生斷線時自動斷開供電電源，保護(hù)設(shè)備，避免設(shè)備使用壽命縮短甚至被燒毀的危險，同時，所用元器件自動化程度高、誤判情況少、易于實(shí)現(xiàn)，能有效檢測出中性線斷線故障并切斷電源。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明
圖I為中性線斷線檢測保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為中性線斷線檢測保護(hù)裝置的主電路連接圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I所示，本發(fā)明中的中性線斷線檢測保護(hù)裝置包括電流檢測單元I、檢測信號轉(zhuǎn)換單元2、信號處理單元3、保護(hù)執(zhí)行單元4與聲光報(bào)警單元5。在本實(shí)施例中，電流檢測單元I包括四個單相電流互感器，用于檢測三相線和中性線中的電流，四個單相電流互感器的一次側(cè)分別被三根相線和中性線穿過；檢測信號轉(zhuǎn)換單元2包括四組霍爾電流傳感器；信號處理單元3主要包括一個用于信號處理的單片機(jī)；保護(hù)執(zhí)行單元4包括三極管、光電耦合器、二極管、繼電器，用于在中性線斷線的情況下對電路進(jìn)行保護(hù)；聲光報(bào)警單元5包括三極管、蜂鳴器、發(fā)光二極管，用于在中性線斷線情況下進(jìn)行聲光報(bào)警。中性線斷線檢測保護(hù)裝置的工作流程如下當(dāng)檢測保護(hù)裝置開始工作后，電流檢測單元I中的電流互感器將會對三相線和中性線中的電流信號進(jìn)行采集，并將所采集的電流信號傳送到檢測信號轉(zhuǎn)換單元2中的霍爾電流傳感器輸入端，此時霍爾電流傳感器將會對輸入信號進(jìn)行處理，將電流信號成比例地轉(zhuǎn)換成電壓信號。經(jīng)霍爾電流傳感器輸出的電壓信號被傳送到信號處理單元3，在本實(shí)施例中信號處理單元3中采用C8051R)20單片機(jī)，單片機(jī)在接收到電壓信號以后對其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并對獲得的數(shù)字信號進(jìn)行分析當(dāng)先后兩次檢測到三相線傳入單片機(jī)的信號不全為零而中性線傳入單片機(jī)的信號為零時說明中性線發(fā)生了斷線，此時單片機(jī)將對下級保護(hù)執(zhí)行單元4發(fā)出信號，同時對聲光報(bào)警單元5發(fā)出報(bào)警信號；否則，單片機(jī)將繼續(xù)對信號進(jìn)行分析。當(dāng)保護(hù)執(zhí)行單元4接收到單片機(jī)的動作信號時，保護(hù)執(zhí)行單元4中的三極管會對信號進(jìn)行放大并作用于光電耦合器促其導(dǎo)通進(jìn)而驅(qū)動繼電器動作實(shí)現(xiàn)電路的切斷，與此同時聲光報(bào)警單元5中的三極管在接收到單片機(jī)發(fā)出的動作信號后會對其進(jìn)行放大，經(jīng)放大后的信號使蜂鳴器與發(fā)光二極管導(dǎo)通從而發(fā)出警報(bào)。最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種中性線斷線檢測保護(hù)方法，其特征在于包括以下步驟 (1)采集三相線與中性線的電流信號，并將此電流信號轉(zhuǎn)換成與其成比例的電壓信號; (2)將步驟(I)中所述的電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，使其成為能被單片機(jī)識別的數(shù)字信號; (3)利用單片機(jī)對步驟(2)中所述數(shù)字信號進(jìn)行分析若三相線信號不全為零而中性線信號為零，則初步判斷中性線發(fā)生了斷線，繼續(xù)采集、轉(zhuǎn)換、分析三相線及中性線電流信號，若仍然為三相線信號不全為零而中性線信號為零的情況，則判定中性線發(fā)生斷線故障， 此時單片機(jī)將輸出動作信號來實(shí)現(xiàn)電路的斷開和聲光報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述中性線斷線檢測保護(hù)方法，其特征在于步驟中所述單片機(jī)采用C8051R)20單片機(jī)。
3.一種中性線斷線檢測保護(hù)裝置，其特征在于包括電流檢測單元、檢測信號轉(zhuǎn)換單元、信號處理單元、保護(hù)執(zhí)行單元與聲光報(bào)警單元；所述電流檢測單元，用于采集三相供電系統(tǒng)相線和中性線中的電流；所述檢測信號轉(zhuǎn)換單元，用于將電流檢測單元采集到的電流信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠識別處理的電壓信號；所述信號處理單元，通過對采集信號的分析，判斷中性線是否發(fā)生斷線并根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)處理；所述保護(hù)執(zhí)行單元，根據(jù)信號處理單元的處理結(jié)果，在中性線斷線的情況下對電路實(shí)行保護(hù)；所述聲光報(bào)警單元，根據(jù)信號處理單元的處理結(jié)果進(jìn)行聲光報(bào)警。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中性線斷線檢測保護(hù)裝置，其特征在于所述電流檢測單元包括四個單相電流互感器，其一次側(cè)分別被三根相線和中性線穿過。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中性線斷線檢測保護(hù)裝置，其特征在于所述檢測信號轉(zhuǎn)換單元為四組霍爾電流傳感器，所述霍爾電流傳感器的作用在于將電流信號成比例地轉(zhuǎn)換成電壓信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中性線斷線檢測保護(hù)裝置，其特征在于所述信號處理單元采用C8051R)20單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中性線斷線檢測保護(hù)裝置，其特征在于所述保護(hù)執(zhí)行單元包括信號放大驅(qū)動電路和繼電器，所述信號放大驅(qū)動電路包括三極管、光電耦合器，信號通過三極管被放大并作用于光電耦合器促其導(dǎo)通進(jìn)而驅(qū)動繼電器動作實(shí)現(xiàn)電路的切斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的中性線斷線檢測保護(hù)裝置，其特征在于所述聲光報(bào)警單元包括驅(qū)動電路和執(zhí)行電路，驅(qū)動電路包括三極管，執(zhí)行電路包括蜂鳴器和發(fā)光二極管，在中性線斷線情況下，信號處理單元輸出電壓信號，經(jīng)三極管放大后使蜂鳴器和發(fā)光二極管導(dǎo)通從而發(fā)出警報(bào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中性線斷線檢測保護(hù)方法和裝置，屬于低壓系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要由電流檢測單元、檢測信號轉(zhuǎn)換單元、信號處理單元、保護(hù)執(zhí)行單元與聲光報(bào)警單元組成。該方法通過采集三相線和中性線電流信號，再由單片機(jī)對信號進(jìn)行處理分析，由此來判斷中性線是否斷線，在中性線發(fā)生斷線時單片機(jī)發(fā)出動作信號斷開電路并發(fā)出警報(bào)。本發(fā)明所用元件簡單易行、自動化程度較高，能夠有效的檢測中性線斷線情況并對其實(shí)施保護(hù)，工程應(yīng)用性較好。
文檔編號G01R31/02GK102801131SQ20121032690
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者曾禮強(qiáng), 雍靜, 劉康淋, 杭啟飛, 吳艷芳, 張玉蘭 申請人:重慶大學(xué)