本實用新型低壓配電柜中性線斷線保護裝置和檢測方法，屬于電力設備保護的技術領域。

背景技術：

在低壓配電變壓器中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)中，電源通常是對稱的，但是常常會因三相負荷的不對稱導致中性線始終有電流存在；由于三相負載不平衡，中性線斷線往往會導致用戶相電壓大幅升高，影響用電設備安全。

在實際運行中，配電變壓器中性線接線柱至低壓綜合箱總保護開關處，由于外力、氧化等作用極易發(fā)生中性線斷線故障，給用戶和供電單位帶來了嚴重的經(jīng)濟損失；因此需要在低壓配電柜中增設中性線斷線保護裝置，保證在出現(xiàn)中性線斷線時能迅速跳開低壓配電柜總開關，保證各分支線路所帶用電設備安全。

目前，低壓配電開關柜中性線斷線保護裝置主要有三種：

一種方法是中性線上安裝重復接地實現(xiàn)過電壓保護，這樣在發(fā)生斷線后，電源中性點和用戶中性點就可以通過重復接地繼續(xù)連接，然而重復接地僅適用于10kw以下負荷較輕的線路，負荷稍重時其作用很小，且投資大、效果差、后期維護工作量大；

第二種方法是中性線斷線零序電流差動保護，主要將兩臺變比完全相同的電流互感器分別安裝在配電柜的中性線和三相線路中；當中性線完好時，兩臺電流互感器二次側電流大小相等、相位相反、繼電器不動作，當中性線斷線后，流過繼電器的電流變?yōu)槿嚯娏髦停藭r將啟動繼電器動作，同時發(fā)信號至分勵脫扣器，斷路器跳閘，切斷負載電源，起到保護用電設施的目的，但是該類型保護裝置造價高、接線復雜；

第三種方法是過電壓保護，主要是運用中性線斷線后每相電壓升高大于額定相電壓時動作繼電器跳主開關，當中性線完好時，三相分裝的過壓繼電器等于負載相電壓，且為電網(wǎng)額定相電壓，繼電器不動作；當中性線斷線后，任何相都會出現(xiàn)過電壓，繼電器動作并發(fā)信號至分勵脫扣器，斷路器跳閘、切斷負載電源；該類型保護裝置受三相不平衡度影響較大，在三相負載的不平衡度小于25%時，過電壓保護裝置動作靈敏，可以準確判斷中性線斷線并動作跳閘；一旦三相負載不平衡度超過25%時，每相實際電壓會發(fā)生嚴重畸變，導致判據(jù)不好實現(xiàn)，出現(xiàn)保護裝置誤動作的現(xiàn)象。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型克服現(xiàn)有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種結構簡單、實施方便、能夠迅速對中性線斷線情況進行判斷的壓配電柜中性線斷線保護裝置及檢測方法。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：

低壓配電柜中性線斷線保護裝置，包括降壓整流電路、穩(wěn)壓電路、信號監(jiān)測電路、邏輯判別電路、信號輸出電路和執(zhí)行電路；所述降壓整流電路的電源輸入端與負荷側交流電壓的輸出端相連，所述降壓整流電路的電源出輸出端與穩(wěn)壓電路的電源輸入端相連，所述穩(wěn)壓電路的電源輸出端分別與信號監(jiān)測電路的電源輸入端、邏輯判別電路的電源輸入端和信號輸出電路的電源輸入端相連；所述信號監(jiān)測電路的輸入端與負荷側交流電壓的中性線相連，所述信號監(jiān)測電路的輸出端與邏輯判別電路的第一輸入端相連，所述信號輸出電路的輸出端與邏輯判別電路的第二輸入端相連；所述邏輯判別電路和信號輸出電路之間串接有執(zhí)行電路；所述執(zhí)行電路與三相聯(lián)動斷路器相連。

優(yōu)選地，所述降壓整流電路的電路結構為：包括變壓器T1和整流橋UR1，所述穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓器U1和電容C1；所述變壓器T1一次側的第一輸入端與負荷側交流電壓的L1相線相連，所述變壓器T1一次側的第二輸入端與負荷側交流電壓的L3相線相連；所述變壓器T1二次側的第一輸出端與整流橋UR1的正向交流輸入端相連，所述變壓器T1二次側的第二輸出端與整流橋UR1的負向交流輸入端相連，所述整流橋UR1的輸出正端與穩(wěn)壓器U1 的輸入端VIN相連，所述穩(wěn)壓器U1的接地端GND與電容C1的一端、整流橋UR1的輸出負端連接后接地；所述穩(wěn)壓器U1的輸出端VOUT與電容C1的另一端相連后與穩(wěn)壓電路的電源輸出端V0相連。

優(yōu)選地，所述信號監(jiān)測電路包括電流互感器L1，所述電流互感器L1套設在負荷側中性線N上，所述電流互感器L1的一端串接二極管D1后與電容C2的一端、電阻R1的一端均相連；所述電容C2的另一端與電流互感器L1的另一端、電阻R2的一端、三極管Q1的發(fā)射極、信號監(jiān)測電路的輸出端A0均相連；所述電阻R1的另一端與三極管Q1的基極相連，所述三極管Q1的集電極與穩(wěn)壓電路的電源輸出端V0相連，所述電阻R2的另一端接地。

所述邏輯判別電路包括單片機U2、電阻R3和三極管Q2，所述信號輸出電路包括繼電器KA和二極管D2；所述單片機U2的第一輸入端與信號監(jiān)測電路的輸出端A0相連，所述單片機U2的第二輸入端與電阻R3的一端相連，所述電阻R3的另一端與三極管Q2的基極相連，所述三極管Q2的發(fā)射極與信號監(jiān)測電路的輸出端A0相連，所述三極管Q2的集電極與繼電器KA的線圈KA1.1的一端、二極管D2的負極均相連，所述線圈KA1.1的另一端與二極管D2的正極、單片機U2的接地端均相連。

優(yōu)選地，所述執(zhí)行電路包括脫扣器YT，所述脫扣器YT設置在負荷側交流電壓的L1-L2相線之間，所述繼電器KA的常開觸點KA1.2設置在脫扣器YT上；所述脫扣器YT用于控制三相聯(lián)動斷路器的通斷。

優(yōu)選地，還包括：報警電路，所述報警電路包括報警燈L1和蜂鳴器BL1，所述報警燈L1的一端與低壓配電柜負荷側的中性線N相連，所述報警燈L1的另一端依次串接蜂鳴器BL1、繼電器KA的常開觸點KA1.3后與負荷側交流電壓的L1相線相連。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果。

本實用新型中，通過監(jiān)測中性線電流是否有值來判斷中性線斷線狀態(tài)，當中性線斷線后，發(fā)出跳閘指令并切斷三相聯(lián)動斷路器，本實用新型結構簡單、實施方便、判據(jù)簡單且反應靈敏，自動化水平高，能夠有效的檢測中性線斷線情況，工業(yè)應用性好。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型實施例一提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置的電路結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例一提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置的電路原理圖；

圖3為本實用新型實施例二提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置的電路結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例二提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置中報警電路的電路原理圖；

圖中：1為降壓整流電路，2為穩(wěn)壓電路，3為信號監(jiān)測電路，4為邏輯判別電路，5為信號輸出電路，6為執(zhí)行電路，7為報警電路。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例；基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1為本實用新型實施例一提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置的電路結構示意圖，如圖1所示，低壓配電柜中性線斷線保護裝置，其特征在于包括：降壓整流電路1、穩(wěn)壓電路2、信號監(jiān)測電路3、邏輯判別電路4、信號輸出電路5和執(zhí)行電路6；所述降壓整流電路1的電源輸入端與負荷側交流電壓的輸出端相連，所述降壓整流電路1的電源出輸出端與穩(wěn)壓電路2的電源輸入端相連，所述穩(wěn)壓電路2的電源輸出端分別與信號監(jiān)測電路3的電源輸入端、邏輯判別電路4的電源輸入端和信號輸出電路5的電源輸入端相連；所述信號監(jiān)測電路3的輸入端與負荷側交流電壓的中性線相連，所述信號監(jiān)測電路3的輸出端與邏輯判別電路4的第一輸入端相連，所述信號輸出電路5的輸出端與邏輯判別電路4的第二輸入端相連；所述邏輯判別電路4和信號輸出電路5之間串接有執(zhí)行電路6，所述執(zhí)行電路（6）與三相聯(lián)動斷路器相連。

本實用新型中，通過監(jiān)測中性線電流是否有值來判斷中性線斷線狀態(tài)，當中性線斷線后，發(fā)出跳閘指令并切斷三相聯(lián)動斷路器，本實用新型結構簡單、實施方便、判據(jù)簡單且反應靈敏，自動化水平高，能夠有效的檢測中性線斷線情況，工業(yè)應用性好。

本實用新型使用時：

首先，降壓整流電路1的電源輸入端與負荷側交流電壓的輸出端相連，所述降壓整流電路1的輸出端與穩(wěn)壓電路2的輸入端相連，所述穩(wěn)壓電路2的電源輸出端分別與信號監(jiān)測電路3的電源輸入端、邏輯判別電路4的電源輸入端和信號輸出電路5的電源輸入端相連；

其次，信號監(jiān)測電路3的輸入端與負荷側交流電壓的中性線相連，所述信號監(jiān)測電路3的輸出端與邏輯判別電路4的第一輸入端相連；所述信號輸出電路5的輸出端與邏輯判別電路4的第二輸入端相連；

最后，邏輯判別電路4根據(jù)第一輸入端和第二輸入端輸入的信號進行判斷，當中性線斷線時發(fā)出指令至執(zhí)行電路6；執(zhí)行電路6接收到指令，使得三相聯(lián)動斷路器斷開。

圖2為本實用新型實施例一提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置的電路原理圖，如圖2所示：所述降壓整流電路1的電路結構為：包括變壓器T1和整流橋UR1，所述穩(wěn)壓電路2包括穩(wěn)壓器U1和電容C1；所述變壓器T1一次側的第一輸入端與負荷側交流電壓的L1相線相連，所述變壓器T1一次側的第二輸入端與負荷側交流電壓的L3相線相連；所述變壓器T1二次側的第一輸出端與整流橋UR1的正向交流輸入端相連，所述變壓器T1二次側的第二輸出端與整流橋UR1的負向交流輸入端相連，所述整流橋UR1的輸出正端與穩(wěn)壓器U1 的輸入端VIN相連，所述穩(wěn)壓器U1的接地端GND與電容C1的一端、整流橋UR1的輸出負端連接后接地；所述穩(wěn)壓器U1的輸出端VOUT與電容C1的另一端相連后與穩(wěn)壓電路2的電源輸出端V0相連；本實用新型中所述變壓器T1和負荷側380V交流電壓的L1、L3相線的接口處設置有熔斷器，所述熔斷器用于保護整個裝置的用電安全，以免燒毀設備；本實施例一中，所述整流橋UR1將交流電變?yōu)?5V的直流電；所述穩(wěn)壓電路2輸出+5V的直流電。

具體地，所述信號監(jiān)測電路3包括電流互感器L1，所述電流互感器L1套設在負荷側中性線N上，所述電流互感器L1的一端串接二極管D1后與電容C2的一端、電阻R1的一端均相連；所述電容C2的另一端與電流互感器L1的另一端、電阻R2的一端、三極管Q1的發(fā)射極、信號監(jiān)測電路3的輸出端A0均相連；所述電阻R1的另一端與三極管Q1的基極相連，所述三極管Q1的集電極與穩(wěn)壓電路2的電源輸出端V0相連，所述電阻R2的另一端接地；本實施例一中，所述三極管Q1為NPN型三極管，所述二極管D1可起到防止反向電流倒流回中性線，影響一次回路；電容C2起到濾波的作用。

所述邏輯判別電路4包括單片機U2、電阻R3和三極管Q2，所述信號輸出電路5包括繼電器KA和二極管D2；所述單片機U2的第一輸入端與信號監(jiān)測電路3的輸出端A0相連，所述單片機U2的第二輸入端與電阻R3的一端相連，所述電阻R3的另一端與三極管Q2的基極相連，所述三極管Q2的發(fā)射極與信號監(jiān)測電路3的輸出端A0相連，所述三極管Q2的集電極與繼電器KA的線圈KA1.1的一端、二極管D2的負極均相連，所述線圈KA1.1的另一端與二極管D2的正極、單片機U2的接地端均相連；所述三極管Q2為PNP型三極管；所述二極管D2為續(xù)流二極管；所述二極管D2所起的作用是：本實施例一中，由于三相聯(lián)動斷路器8切斷電源時，根據(jù)楞次定律，會有高電壓通過繼電器KA、三極管Q2，為了保護繼電器KA、三極管Q2不被燒毀，在這里設置有二極管D2。

進一步地，所述執(zhí)行電路6包括脫扣器YT，所述脫扣器YT設置在負荷側交流電壓的L1-L2相線之間，所述繼電器KA的常開觸點KA1.2設置在脫扣器YT上；所述脫扣器YT用于控制三相聯(lián)動斷路器的通斷。

圖3為本實用新型實施例二提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置的電路結構示意圖；圖4為本實用新型實施例二提供的低壓配電柜中性線斷線保護裝置中報警電路的電路原理圖；如圖3、圖4所示，還可包括：報警電路7，所述報警電路7包括報警燈L1和蜂鳴器BL1，所述報警燈L1的一端與低壓配電柜負荷側的中性線N相連，所述報警燈L1的另一端依次串接蜂鳴器BL1、繼電器KA的常開觸點KA1.3后與低壓配電柜負荷側的L1相線相連；所述的報警電路6在切斷三相聯(lián)動斷路器的同時可發(fā)出聲光報警信息，對工作人員起到警示作用。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。