一种断零故障的判别方法及系统与流程

1.本发明属于电力配电技术领域，尤其涉及一种断零故障的判别方法及系统。


背景技术：

2.当前，在低压供电系统中，配电网的零线断线(断零)故障经常发生，零线负荷正常能保证三相电压的稳定和对称，当零线出现断线后，若三相负载不平衡，将导致三相电压不再平衡，造成不完全对称，使得某些相电压升高，某些相电压降低，电器损坏而无法正常工作。当前通常的解决方法是强化零线的铺设方式，增加零线的截面保证其机械强度，还有通过三相不平衡电流和中性线电流对比分析来进行断零故障的判别，上述方法准确度较低且需要相应的零序互感器支持，针对无零序互感器设备则无法执行，且在三相平衡的情况下，该方式无法正常判别断零故障，导致判别不便的问题。
3.公开号为cn104158149a的专利提供了一种带有断零线保护功能的智能漏电保护器，包括连接在三相交流电力线通路上的高精度零序ct，用于采集三相不平衡电流ior；第一逻辑电路，连接所述零序ct并在三相不平衡电流ior超过一个第一阈值时发送第一逻辑信号；高精度断零检测ct，用于采集中性线电流in；第二逻辑电路，连接所述断零检测ct并在中性线电流in超过一个第二阈值时发送第二逻辑信号；控制电路，获取所述第一或第二逻辑信号，在判断三相不平衡电流ior大于所述第一阈值而中性线电流in小于第二阈值时，确定发生回路断零线故障，产生告警信号。此专利使用abc三相不平衡电流及领先电流来计算判别断零故障，故障判别的前提为三相电流不平衡，对于均衡负载或者完全无负载设备则无法正常判别，另外还需要使用高精度零序ct，判别算法复杂且容易产生误判，导致判别准确率低。
4.因此，如何提供一种判别方便且准确度高的断零故障判别方法，是本技术领域人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种断零故障的判别方法，以解决现有技术中判别断零故障不便且准确度低的问题；另外本发明还提供了一种断零故障的判别系统。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种断零故障的判别方法，包括以下步骤：
8.s10、将断路器三相电压ua、ub、uc经半波整流电路接入电源系统，电源系统输出停上电信号v
down
并接入处理器；
9.s20、将断路器三相电压ua、ub、uc接入处理器并通过处理器同步采样，计算获取断路器三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
；
10.s30、通过处理器检测停上电信号v
down
的下降沿停电触发信号；
11.s40、根据停上电信号v
down
并结合当前采集的三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
，判别是否
为断零故障。
12.进一步的，所述步骤s40中，当u
a1
＞u
min
或u
b1
＞u
min
或u
c1
＞u
min
时，则判别为断零故障，所述u
min
为判别单相停电的阈值电压。
13.进一步的，当u
a1
≤u
min
且u
b1
≤u
min
且u
c1
≤u
min
时，则判别为设备停电。
14.进一步的，所述umin电压为30v。
15.进一步的，还包括步骤s50，所述步骤s50是当判别为断零故障时，处理器触发脱扣器执行保护动作，将断路器进行脱扣分闸以避免损坏设备。
16.进一步的，所述步骤s30中，处理器的io口配置为输入模式。
17.进一步的，所述步骤s10中，电源系统电压为12v。
18.进一步的，所述电源系统同时为处理器提供电压为3.3v的供电电源。
19.第二方面，本发明还提供了一种断零故障的判别系统，包括：
20.半波整流电路，用于将交流电转换为直流电；
21.电源系统，用于接入断路器三相电压ua、ub、uc并输出停上电信号v
down
，同时还为处理器供电；
22.处理器，用于采样和计算三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
，还用于检测停上电信号v
down
的下降沿停电触发信号；
23.保护处理单元，用于控制脱扣器执行脱扣以避免设备损坏；
24.所述半波整流电路、电源系统、处理器和保护处理单元依次连接。
25.本发明提供的断零故障的判别方法及系统与现有技术相比，至少具有如下
26.有益效果：
27.现有技术中在三相平衡的情况下，无法正常判别断零故障，导致判别不便的问题，同时判别断零故障的准确率也比较低。本发明实现原理简单，操作过程便捷，采用三相半波整流供电结合相电压采样的方法，无需采集三相负载电流，不依赖于电流互感器，成本较低，不依赖于系统是否三相平衡，在无负载情况下即使三相电流为零的情况下出现断零故障，仍然能正确判别，判别断零故障便捷的同时能有效准确的判别断零故障的发生，同时还能通过脱扣器执行脱扣以避免设备损坏，安全可靠。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的图作一个简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例提供的一种断零故障的判别方法的流程图；
30.图2为本发明实施例提供的一种断零故障的判别系统的结构图。
具体实施方式
31.除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位
置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
32.本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
33.此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
34.本发明提供了一种断零故障的判别方法及系统，应用于低压供电系统中判断配电网是否出现断零故障的过程中，断零故障的判别方法包括以下步骤：
35.s10、将断路器三相电压ua、ub、uc经半波整流电路接入电源系统，电源系统输出停上电信号v
down
并接入处理器；
36.s20、将断路器三相电压ua、ub、uc接入处理器并通过处理器同步采样，计算获取断路器三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
；
37.s30、通过处理器检测停上电信号v
down
的下降沿停电触发信号；
38.s40、根据停上电信号v
down
并结合当前采集的三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
，判别是否为断零故障。
39.本发明采用三相半波整流供电结合相电压采样的方法，无需采集三相负载电流，不依赖于系统是否三相平衡，判别断零故障便捷的同时能有效准确的判别断零故障的发生。
40.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
41.本发明提供了一种断零故障的判别方法，应用于低压供电系统中判断配电网是否出现断零故障的过程中，如图1所示，所述断零故障的判别方法包括以下步骤：
42.s10、将断路器三相电压ua、ub、uc经半波整流电路接入电源系统，电源系统输出停上电信号v
down
并接入处理器；
43.具体地，将断路器三相电压ua、ub、uc经半波整流电路接入ac-dc电源系统，电源系统电压为12v，输出停上电信号v
down
经过电平转换电路后接入处理器。
44.进一步的，电源系统经分压电路后还给处理器提供电压为3.3v的供电电源，以保证处理器正常工作，其中处理器电源电路中存在超级电容，在系统上电后就算停电也依然能维持处理器正常工作时间大于100ms。
45.s20、将断路器三相电压ua、ub、uc经电压采样电路接入处理器并通过处理器adc同步采样，计算获取断路器三相电压ua、ub、uc的三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
；
46.s30、通过处理器检测停上电信号v
down
的下降沿停电触发信号；
47.具体地，处理器连接电源系统的停上电信号v
down
的io口配置为输入模式，使用io口的中断模式，并通过下降沿方式采集停上电信号v
down
的下降沿停电触发信号，系统电源
的停上电信号v
down
从高电平跳变为低电平时，触发处理器的中断。
48.s40、根据停上电信号v
down
并结合当前采集的三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
，判别是否为断零故障。
49.具体地，当处理器检测到停电中断时，存在线路整体停电即a、b、c三相均停电的情况，由于采用了半波整流电路，还存在零线断线即出现断零故障的情况，通过停上电信号v
down
并结合当前采集的三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
，判别是设备停电或断零故障。
50.进一步的，当u
a1
＞u
min
或u
b1
＞u
min
或u
c1
＞u
min
时，则判别为断零故障，u
min
为判别单相停电的阈值电压；当u
a1
≤u
min
且u
b1
≤u
min
且u
c1
≤u
min
时，则判别为设备停电；本发明实施例中配置u
min
为30v。
51.s50、当判别为断零故障时，处理器触发脱扣器执行保护动作，将断路器进行脱扣分闸，从而避免断零故障导致断路器下端接入的电气因过欠压损坏设备。
52.本发明实施例还提供了一种采用上述方法的断零故障的判别系统，包括：
53.半波整流电路，用于将交流电转换为直流电；
54.电源系统，用于接入断路器三相电压ua、ub、uc并输出停上电信号v
down
，同时还为处理器供电；
55.处理器，用于采样和计算三相实时电压u
a1
、u
b1
、u
c1
，还用于检测停上电信号v
down
的下降沿停电触发信号；
56.保护处理单元，用于控制脱扣器执行脱扣以避免设备损坏；
57.半波整流电路、电源系统、处理器和保护处理单元依次连接。
58.上述实施例所述的断零故障的判别方法及系统实现原理简单，操作过程便捷，现有技术中在三相平衡的情况下，无法正常判别断零故障，导致判别不便的问题，同时判别断零故障的准确率也比较低，本发明采用三相半波整流供电结合相电压采样的方法，无需采集三相负载电流，不依赖于电流互感器，成本较低，不依赖于系统是否三相平衡，在无负载情况下即使三相电流为零的情况下出现断零故障，仍然能正确判别，判别断零故障便捷的同时能有效准确的判别断零故障的发生，同时还能通过脱扣器执行脱扣以避免设备损坏，安全可靠。
59.显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。