供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法及裝置，其裝置由三個(gè)單相變壓器按YN.yn.d0組成三相電源變壓器。單相變壓器一次繞組線圈L1、L2、L3接成Y型公共端接大地，二次輸出為雙繞組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型公共端接控制系統(tǒng)地，三組分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號(hào)和控制系統(tǒng)所需的電壓源。第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣檢測原理，來檢測零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統(tǒng)是否存在漏電和接地現(xiàn)象。本發(fā)明極大地減少供電系統(tǒng)漏電誤判停電，避免了人體觸電不動(dòng)作現(xiàn)象，保證人員生命安全。
【專利說明】供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及漏電故障檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法及 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有供電系統(tǒng)漏電故障的檢測，通常是通過檢測零序電流互感器的零序電流的大 小判斷供電系統(tǒng)是否漏電，由于零序電流互感器電流的產(chǎn)生有多種原因：三相電流不平衡； 三相電壓不平衡；用電系統(tǒng)中有直流分量，這些因素均可以導(dǎo)致零序電流互感器產(chǎn)生感生 電流。供電系統(tǒng)隨著用電量的加大，尤其單相用電量的加大的時(shí)候，零序電流互感器的感生 電流會(huì)很大，少則幾百毫安多則1安培以上，這樣的結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致漏電斷路器誤動(dòng)作判斷 為漏電。因此現(xiàn)有的方法檢測供電系統(tǒng)是否漏電的結(jié)果精度不高，常常會(huì)發(fā)生誤判，導(dǎo)致非 正常停電，以及更嚴(yán)重導(dǎo)致人體觸電不動(dòng)作，危及到安全性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種供電系統(tǒng)漏電檢測精度高、 減少誤判動(dòng)作、提高用電安全性的供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法及用于供電系統(tǒng)漏電故障檢 測的裝置。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法，將供電系統(tǒng)三相電 壓輸入端分別連接的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C組成三相電源變壓器，單 相變壓器A、B、C的一次繞組線圈L1、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大地；二次 繞組線圈為雙繞組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型，公共端接控制系統(tǒng)地，第一組 線圈L11、L21、L31分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號(hào)和MCU控制系統(tǒng)所需的電壓源， 第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相 對地絕緣來檢測零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統(tǒng)是否存在漏電 和接地故障，二次繞組線圈的三相電壓每相電壓&1、131、(31、32^2、〇2在三相電壓平衡時(shí)每 相互差120度，開口電壓do的向量和為零，即d〇=lja+l!rb+lje=0,當(dāng)三相電壓中有一相 發(fā)生漏電時(shí)，二次繞組線圈串聯(lián)向量和電壓d0不為零，它的大小由該發(fā)生漏電相的接地電 阻的阻值決定，接地電阻大開口電壓d0小，接地電阻小開口電壓d0大，當(dāng)該相完全接地時(shí) 開口電壓d0達(dá)到最大電壓值，MCU控制系統(tǒng)檢測出開口電壓d0大小判斷供電系統(tǒng)是否存 在漏電故障。
[0005]上述漏電檢測方法適用于智能漏電斷路器的供電系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明同時(shí)提供了 一種用于供電系統(tǒng)漏電故障檢測的裝置，包括分別連接在供電 系統(tǒng)三相電壓輸入端的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C，單相變壓器A、B、C組 成三相電源變壓器，單相變壓器A、B、C的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈 的公共端接大地，另外三端分別引出與三相電壓輸入端連接；所述單相變壓器A、B、C的二 次繞組線圈輸出為雙繞組線圈，第一組線圈LI1、L21、L31接成y型，y型繞組線圈的公共端 接控制系統(tǒng)地，y型繞組線圈另外三端分別提供斷路器A相、B相、C相電壓檢測信號(hào)和控制 系統(tǒng)所需的電壓源，單相變壓器A、B、C的二次輸出的第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接 組成零序電壓互感器，零序電壓互感器的開口兩端連接整流橋的交流輸入端，所述整流橋 的輸出端連接有濾波電容和分壓元器件，所述分壓元器件連接至MCU控制模塊的信號(hào)檢測 輸入端，所述單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓輸出端依 次并聯(lián)連接有整流橋、穩(wěn)壓器和濾波電容，所述穩(wěn)壓器輸出端連接MCU控制模塊的供電輸 入端。
[0007] 上述整流橋的輸出端并聯(lián)連接有濾波電容C5、濾波電容C6,所述濾波電容C5、濾 波電容C6的一端接地，所述濾波電容C6兩端并聯(lián)連接有串聯(lián)連接的分壓電阻R6、分壓電 阻R5、分壓電阻R10,所述串聯(lián)連接的分壓電阻R5和分壓電阻R10兩端并聯(lián)連接有一個(gè)或 多個(gè)分壓電阻組，每個(gè)分壓電阻組由兩個(gè)分壓電阻串聯(lián)連接而成，其中接地的分壓電阻兩 端并聯(lián)連接有穩(wěn)壓二極管，每個(gè)接地的分壓電阻的高電壓端均連接到MCU控制模塊的信號(hào) 檢測輸入端。
[0008] 上述單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的一端分 別通過均壓電阻R20、均壓電阻R21、均壓電阻R22并接在一起連接至橋式整流器的第一輸 入端，單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的另一端并接在 一起連接至橋式整流器的第二輸入端，所述橋式整流器輸出端并聯(lián)連接有濾波電容C6、濾 波電容C1，濾波電容C1的兩端分別連接三端穩(wěn)壓器U1的輸入腳和地，所述三端穩(wěn)壓器U1 的輸出端和地之間并聯(lián)連接有濾波電容C2、濾波電容C3,所述三端穩(wěn)壓器U1的輸出端與所 述MCU控制模塊的供電輸入端連接。
[0009] 上述漏電檢測裝置適用于智能漏電斷路器的供電系統(tǒng)。
[0010] 本發(fā)明利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣檢測原理，來檢測零序電壓互感器 的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統(tǒng)是否存在漏電和接地現(xiàn)象檢測各相電壓變化情 況；檢測各相電流變化情況進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確判斷當(dāng)前用電現(xiàn)場的工作是否正?；蚴欠?發(fā)生故障。本發(fā)明的檢測方法具備三相供電系統(tǒng)電網(wǎng)漏電檢測的必要條件：零序電流對地 要有回路，在零序電壓出現(xiàn)時(shí)能夠精確檢測出供電系統(tǒng)的漏電情況，極大地減少供電系統(tǒng) 漏電誤判停電，避免了人體觸電不動(dòng)作現(xiàn)象，保證人員生命安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明供電系統(tǒng)漏電檢測方法中的三相變壓器接線示意圖；
[0012] 圖2是本發(fā)明的供電系統(tǒng)漏電檢測裝置電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：
[0014] 供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法，將供電系統(tǒng)三相電壓輸入端分別連接的單相變壓器 A、單相變壓器B和單相變壓器C組成三相電源變壓器，如圖1和圖2所示，單相變壓器A、B、 C的一次繞組線圈L1、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大地；二次繞組線圈為雙繞 組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型，公共端接控制系統(tǒng)地，第一組線圈L11、L21、L31 分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號(hào)和MCU控制系統(tǒng)所需的電壓源，第二組線圈L12、 L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣來檢測 零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統(tǒng)是否存在漏電和接地故障，二次 繞組線圈的三相電壓每相電壓al、bl、cl、a2、b2、c2在三相電壓平衡時(shí)每相互差120度，開 口電壓d0的向量和為零，即d〇=l}a+Ob+Cfc=0，當(dāng)三相電壓中有一相發(fā)生漏電時(shí)，二次 繞組線圈串聯(lián)向量和電壓d0不為零，它的大小將發(fā)生漏電該相的接地電阻的阻值而決定， 接地電阻大開口電壓d0小，接地電阻小開口電壓d0大，當(dāng)該相完全接地時(shí)開口電壓d0達(dá) 到最大電壓值，MCU控制系統(tǒng)檢測出開口電壓d0大小判斷供電系統(tǒng)是否存在漏電故障。
[0015] 如圖2所示的用于供電系統(tǒng)漏電故障檢測裝置，包括分別連接在供電系統(tǒng)三相電 壓輸入端的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C，單相變壓器A、B、C組成三相電源 變壓器，單相變壓器A、B、C的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接 大地，另外三端分別引出與三相電壓輸入端連接；單相變壓器A、B、C的二次繞組線圈輸出 為雙繞組線圈，第一組線圈Lll、L21、L31接成y型，y型繞組線圈的公共端接控制系統(tǒng)地， y型繞組線圈另外三端分別提供斷路器A相、B相、C相電壓檢測信號(hào)和控制系統(tǒng)所需的電 壓源，單相變壓器A、B、C的二次輸出的第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電壓 互感器，零序電壓互感器的開口兩端連接整流橋的交流輸入端；整流橋的輸出端并聯(lián)連接 有濾波電容C5、濾波電容C6,濾波電容C5、濾波電容C6的一端接地，濾波電容C6兩端并聯(lián) 連接有串聯(lián)連接的分壓電阻R6、分壓電阻R5、分壓電阻R10，串聯(lián)連接的分壓電阻R5和分壓 電阻R10兩端并聯(lián)連接有一個(gè)或多個(gè)分壓電阻組，每個(gè)分壓電阻組由兩個(gè)分壓電阻串聯(lián)連 接而成，其中接地的分壓電阻兩端并聯(lián)連接有穩(wěn)壓二極管，每個(gè)接地的分壓電阻的高電壓 端均連接到MCU控制模塊的信號(hào)檢測輸入端。
[0016] 單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的一端分別通 過均壓電阻R20、均壓電阻R21、均壓電阻R22并接在一起連接至橋式整流器的第一輸入端， 單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的另一端并接在一起連 接至橋式整流器的第二輸入端，橋式整流器輸出端并聯(lián)連接有濾波電容C6、濾波電容C1， 濾波電容C1的兩端分別連接三端穩(wěn)壓器U1的輸入腳和地，三端穩(wěn)壓器U1的輸出端和地之 間并聯(lián)連接有濾波電容C2、濾波電容C3，三端穩(wěn)壓器U1的輸出端與MCU控制模塊的供電輸 入端連接。
[0017] 本發(fā)明的用于供電系統(tǒng)漏電故障檢測裝置，它由三個(gè)單相變壓器按YN.yn.do組 成三相電源變壓器。單相變壓器一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型公共端接大地，二次輸 出為雙繞組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型公共端接控制系統(tǒng)地，三組分別提供A 相、B相、C相的電壓檢測信號(hào)和控制系統(tǒng)所需的電壓源。第二組線圈L12、L22、L32按首尾 串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣檢測原理，來檢測零序 電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統(tǒng)是否存在漏電和接地現(xiàn)象，變壓器接 法參見圖1所示。
[0018] 二次繞組三相電壓每相電壓81士1、(31、&2士2、〇2在三相電壓平衡時(shí)每相互差120 度，這時(shí)d〇的向量和為零。即d0=lja+0b+ljc=0當(dāng)三相電壓有一相發(fā)生漏電時(shí)，二次繞 組串聯(lián)向量和電壓do不為零，它的大小將隨該相的接地電阻的阻值而決定。接地電阻大開 口電壓do小，接地電阻小開口電壓do大，當(dāng)該相完全接地時(shí)開口電壓do將達(dá)到最大電壓 值。將開口電壓dO兩端接入整流橋交流輸入端，整流橋的輸出端經(jīng)濾波電容C5、C6濾波電 容及分壓電阻和穩(wěn)壓二極管組成對地絕緣電壓檢測信號(hào)，檢測信號(hào)分四組分別為UK1、UK2、 UK3、UK4,四組相關(guān)的元件及電路連接參閱圖2所示，UK1、UK2、UK3、UK4直流信號(hào)分別與智 能控制系統(tǒng)MCU控制模塊相應(yīng)的接口連接，MCU控制模塊通過對UK1、UK2、UK3、UK4信號(hào)處 理，檢測當(dāng)前檢測零序電流信號(hào)變化情況；并檢測各相電壓變化情況；檢測各相電流變化 情況進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確判斷當(dāng)前用電現(xiàn)場的工作是否正?；蚴欠癜l(fā)生故障，并作出相應(yīng) 的處理。
[0019]MCU控制模塊用電：二次繞組L11、L21、L31接成Y型，分別提供A相、B相、C相的 電壓檢測信號(hào)和控制系統(tǒng)所需的電壓源。A相、B相、C相電壓通過三個(gè)均壓電阻R20、R21、 R22并接在一起，經(jīng)過橋式整流GQ2濾波電容C6、C1輸出給三端穩(wěn)壓器U1的1腳，輸出電 壓由三端穩(wěn)壓器3腳經(jīng)濾波電容C2、C3輸出穩(wěn)定的直流5伏電壓，供給MCU控制模塊的供 電輸入端。
[0020] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法和檢測裝置，特別適合于智能漏電斷路 器。
[0021] 本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法，其特征在于：將供電系統(tǒng)三相電壓輸入端分別連 接的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C組成三相電源變壓器，單相變壓器A、B、C 的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大地；二次繞組線圈為雙繞 組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型，公共端接控制系統(tǒng)地，第一組線圈L11、L21、L31 分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號(hào)和MCU控制系統(tǒng)所需的電壓源，第二組線圈L12、 L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣來檢測 零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統(tǒng)是否存在漏電和接地故障，二次 繞組線圈的三相電壓每相電壓al、bl、cl、a2、b2、c2在三相電壓平衡時(shí)每相互差120度，開 口電壓d0的向量和為零，即d0=0a+ljb+0c=0,當(dāng)三相電壓中有一相發(fā)生漏電時(shí)，二次繞 組線圈串聯(lián)向量和電壓d0不為零，它的大小由該發(fā)生漏電相的接地電阻的阻值決定，接地 電阻大開口電壓d0小，接地電阻小開口電壓d0大，當(dāng)該相完全接地時(shí)開口電壓d0達(dá)到最 大電壓值，MCU控制系統(tǒng)檢測出開口電壓d0大小判斷供電系統(tǒng)是否存在漏電故障。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)漏電故障檢測方法，其特征在于：所述供電系統(tǒng)為 智能漏電斷路器的供電系統(tǒng)。
3. -種供電系統(tǒng)漏電故障檢測裝置，其特征在于：包括分別連接在供電系統(tǒng)三相電壓 輸入端的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C，單相變壓器A、B、C組成三相電源變 壓器，單相變壓器A、B、C的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大 地，另外三端分別引出與三相電壓輸入端連接；所述單相變壓器A、B、C的二次繞組線圈輸 出為雙繞組線圈，第一組線圈Lll、L21、L31接成y型，y型繞組線圈的公共端接控制系統(tǒng) 地，y型繞組線圈另外三端分別提供斷路器A相、B相、C相電壓檢測信號(hào)和控制系統(tǒng)所需的 電壓源，單相變壓器A、B、C的二次輸出的第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電 壓互感器，零序電壓互感器的開口兩端連接整流橋的交流輸入端，所述整流橋的輸出端連 接有濾波電容和分壓元器件，所述分壓元器件連接至MCU控制模塊的信號(hào)檢測輸入端，所 述單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓輸出端依次并聯(lián)連接 有整流橋、穩(wěn)壓器和濾波電容，所述穩(wěn)壓器輸出端連接MCU控制模塊的供電輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的供電系統(tǒng)漏電故障檢測裝置，其特征在于：所述整流橋的輸 出端并聯(lián)連接有濾波電容C5、濾波電容C6，所述濾波電容C5、濾波電容C6的一端接地，所述 濾波電容C6兩端并聯(lián)連接有串聯(lián)連接的分壓電阻R6、分壓電阻R5、分壓電阻R10,所述串聯(lián) 連接的分壓電阻R5和分壓電阻RlO兩端并聯(lián)連接有一個(gè)或多個(gè)分壓電阻組，每個(gè)分壓電阻 組由兩個(gè)分壓電阻串聯(lián)連接而成，其中接地的分壓電阻兩端并聯(lián)連接有穩(wěn)壓二極管，每個(gè) 接地的分壓電阻的高電壓端均連接到MCU控制模塊的信號(hào)檢測輸入端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的供電系統(tǒng)漏電故障檢測裝置，其特征在于：所述單相變 壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的一端分別通過均壓電阻R20、 均壓電阻R21、均壓電阻R22并接在一起連接至橋式整流器的第一輸入端，單相變壓器A、單 相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的另一端并接在一起連接至橋式整流器 的第二輸入端，所述橋式整流器輸出端并聯(lián)連接有濾波電容C6、濾波電容Cl，濾波電容Cl 的兩端分別連接三端穩(wěn)壓器Ul的輸入腳和地，所述三端穩(wěn)壓器Ul的輸出端和地之間并聯(lián) 連接有濾波電容C2、濾波電容C3,所述三端穩(wěn)壓器Ul的輸出端與所述MCU控制模塊的供電 輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)漏電故障檢測裝置，其特征在于：所述供電系統(tǒng)為 智能漏電斷路器的供電系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK104330687SQ201410670599
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】林孟東 申請人:浙江誠通電力科技有限公司