低压配电网零线断线检测保护装置的制作方法

本发明涉及电学技术领域，是一种低压配电网零线断线检测保护装置。

背景技术：

在低压三相四线制系统中或三相五线制供电系统中，若零线因故断开，在三相负荷不平衡情况下，用户侧中性点电压将发生偏移，这将引起各相电压畸变，使各相负载的电压异常，即通过断开的零线使每两相负载串联形成回路，这样用电设备将承受线电压，由于各相负载很难达到平衡，在串联电路中负载阻抗小的设备承受电压将降低，负载阻抗大的设备承受电压会升高，在超过用电设备额定电压时该设备将会被损坏；另外有部分用电设备采用保护接零的方式，这种方式不但起不到保护作用，反而会使设备外壳带电，相当于带相电压，一旦人体接触这些电气设备外壳，就会造成触电伤亡；同时在零线断线故障发生后，由于故障不能及时修复，给用户造成的损失会持续扩大，给人民生命和财产带来更大的损失。

技术实现要素：

本发明提供了一种低压配电网零线断线检测保护装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决零线断线后检修不及时造成故障范围内的用电设备被损坏以及故障信息不能及时传送至相关工作人员的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种低压配电网零线断线检测保护装置，包括箱体、低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线和零线以及设置在箱体内的开关、控制模块、电压互感器、AC/DC转换器、出口接线端子排、继电器、通信模块和交流接触器，低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线和零线通过开关分别与第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器和第四电压互感器输入端的第一接线柱电连接，第一电压互感器和第四电压互感器输入端的第二接线柱分别与大地电连接，第二电压互感器和第三电压互感器输入端的第二接线柱分别与零线电连接，第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器和第四电压互感器的输出端分别与控制模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端电连接，控制模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端分别与第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制线圈电连接，第一继电器、第二继电器和第三继电器的常开触头分别与出口接线端子排的第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子电连接，出口接线端子排的第一输出端子与交流接触器控制线圈的第一接线触头电连接，交流接触器控制线圈的第二接线触头与大地电连接，交流接触器常开主触头的一侧与零线电连接，交流接触器常开主触头的另一侧和临时接地端电连接，控制模块与通信模块双向通信连接，AC/DC转换器的输入端分别与a相火线和零线电连接，AC/DC转换器的输出端与控制模块的第五输入端电连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述还包括设置在箱体内的电压互感器接线端子排和第五电压互感器，低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线和零线通过开关分别与电压互感器接线端子排的第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子和第四输入端子电连接，电压互感器接线端子排的第一输出端子、第二输出端子、第三输出端子、第四输出端子和第五输出端子分别与第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器、第四电压互感器和第五电压互感器输入端的第一接线柱电连接，第一电压互感器、第四电压互感器和第五电压互感器输入端的第二接线柱分别与大地电连接，第二电压互感器和第三电压互感器输入端的第二接线柱分别与零线电连接，第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器、第四电压互感器和第五电压互感器的输出端分别与控制模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和第六输入端电连接。

上述还包括设置在箱体内的备用电源模块和报警模块，备用电源模块的输出端与控制模块的第七输入端电连接，报警模块的输入端与控制模块的第四输出端电连接。

上述备用电源模块是蓄电池。

上述还包括移动通信终端，移动通信终端和通信模块双向通信连接。

上述通信模块是3G无线通信模块或4G无线通信模块。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，当控制模块判断发生零线断线时，控制模块通过继电器将低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线中的某相电压输出至交流接触器控制线圈，与大地构成回路，从而控制交流接触器常开主触头闭合，将零线和临时接地端接通，从而快速检测并修复故障，使故障排除时间控制在100ms以内，保证零线断线范围内的相关用电设备可以在额定电压下稳定运行，保证用电设备不被损坏，从而避免零线断线故障所引起的一系列用电设备事故的发生；同时零线断线故障信息通过通信模块传送至工作人员的移动通信终端上，使相关工作人员第一时间获知故障信息并及时进行检修，避免零线断线故障给用户造成的损失。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的电路连接示意框图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1所示，该低压配电网零线断线检测保护装置包括箱体、低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线和零线以及设置在箱体内的开关、控制模块、电压互感器、AC/DC转换器、出口接线端子排、继电器、通信模块和交流接触器，低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线和零线通过开关分别与第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器和第四电压互感器输入端的第一接线柱电连接，第一电压互感器和第四电压互感器输入端的第二接线柱分别与大地电连接，第二电压互感器和第三电压互感器输入端的第二接线柱分别与零线电连接，第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器和第四电压互感器的输出端分别与控制模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端电连接，控制模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端分别与第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制线圈电连接，第一继电器、第二继电器和第三继电器的常开触头分别与出口接线端子排的第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子电连接，出口接线端子排的第一输出端子与交流接触器控制线圈的第一接线触头电连接，交流接触器控制线圈的第二接线触头与大地电连接，交流接触器常开主触头的一侧与零线电连接，交流接触器常开主触头的另一侧和临时接地端电连接，控制模块与通信模块双向通信连接，AC/DC转换器的输入端分别与a相火线和零线电连接，AC/DC转换器的输出端与控制模块的第五输入端电连接。

这里，开关、控制模块、电压互感器、出口接线端子排、继电器、通信模块和交流接触器统一安装在箱体内部，能有效的防雨、防潮、防尘，保证本发明的安全稳定运行。

这里，控制模块为现有公知技术，是32位MCU处理器。通信模块为现有公知技术，能将控制模块中的零线断线故障信息传送至相关工作人员处，使相关工作人员第一时间获知零线断线故障信息并及时进行检修，避免了由于零线断线故障给用户造成的损失。AC/DC转换器为现有公知技术，能把交流电转换为直流电，从而为控制模块进行供电。电压互感器为单相电压互感器，起到电压变换的作用，第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器和第四电压互感器把低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线和零线的电压转换为控制模块能进行A/D采样测量的电压；交流接触器为现有公知技术，交流接触器常开主触头的一侧即为常开主触头T1、T2、T3；常开主触头的另一侧即为常开主触头L1、L2、L3。

这里，控制模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端分别与第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制线圈电连接，第一继电器、第二继电器和第三继电器的常开触点分别与出口接线端子排的三个输入端子电连接，出口接线端子排的第一输出端子与交流接触器的一个线圈接线触头电连接；其中出口接线端子排为多进一出的接线端子排，上述连接中控制模块的第一输出端输出的是a相火线电压，第二输出端输出的是b相火线电压，第三输出端输出的是c相火线电压，正常情况下控制模块通过第一输出端和第一继电器输出a相火线电压进入交流接触器控制常开主触头闭合，若a相火线电压出现故障不能输出，则通过第二输出端和第二继电器输出b相火线电压进入交流接触器控制常开主触头闭合，若b相火线电压出现故障不能输出，则通过第三输出端和第三继电器输出c相火线电压进入交流接触器控制常开主触头闭合。

工作时，首先控制模块对输入的低压配电网的a相火线对零线的电压、a相火线对大地的电压、b相火线对零线的电压、c相火线对零线的电压和零线对大地的电压分别进行A/D采样测量，接着通过控制模块准确计算得出火线对零线电压、火线对大地电压，然后把测算值与在控制模块中预先设定好的预定值进行比较，当测算出的火线对零线电压在220V±20%范围时，则没有发生零线断线，交流接触器不动作；当火线对零线电压超过220V±20%范围时，并且火线对大地电压在220V±20%范围时，通过控制模块计算出此时的中性点偏移电压，如中性点偏移电压超过在控制模块中预先设定好的设定值时，则判断为发生零线断线故障，此时控制模块通过继电器将低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线中的某相电压输出至交流接触器控制线圈，与大地构成回路，从而控制交流接触器常开主触头闭合，使零线和临时接地点接通，从而快速检测并修复故障，使故障排除时间控制在100ms以内，有效保证了零线断线范围内的相关用电设备可以在额定电压下稳定运行，保证用电设备不被损坏，避免零线断线故障所引起的一系列用电设备事故的发生；同时零线断线故障信息可以通过通信模块传送至相关工作人员处，使相关工作人员第一时间获知零线断线故障信息并及时进行检修，从而避免了由零线断线故障给用户造成的损失。

可根据实际需要，对上述低压配电网零线断线检测保护装置，作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，还包括设置在箱体内的电压互感器接线端子排和第五电压互感器，低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线和零线通过开关分别与电压互感器接线端子排的第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子和第四输入端子电连接，电压互感器接线端子排的第一输出端子、第二输出端子、第三输出端子、第四输出端子和第五输出端子分别与第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器、第四电压互感器和第五电压互感器输入端的第一接线柱电连接，第一电压互感器、第四电压互感器和第五电压互感器输入端的第二接线柱分别与大地电连接，第二电压互感器和第三电压互感器输入端的第二接线柱分别与零线电连接，第一电压互感器、第二电压互感器、第三电压互感器、第四电压互感器和第五电压互感器的输出端分别与控制模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端、第四输入端和第六输入端电连接。这里，电压互感器接线端子排的第四输入端子对应两个输出端子即第四输出端子和第五输出端子，则第四输出端子和第五输出端子均与零线电连接，这里增加了第五电压互感器即增加了一路零线电压采样测量电路，确保了电压采样测量的可靠性。

如附图1所示，还包括设置在箱体内的备用电源模块和报警模块，备用电源模块的输出端与控制模块的第七输入端电连接，报警模块的输入端与控制模块的第四输出端电连接。报警模块是声光报警器，使用报警模块能在发生零线断线时进行报警，提示相关工作人员发生零线断线故障。使用备用电源模块可在电网断电时也能将故障信息发送到相关工作人员。

根据需要，备用电源模块是蓄电池。

如附图1所示，还包括移动通信终端，移动通信终端和通信模块双向通信连接。这里的移动通信终端是工作人员手持的可以安装控制软件的移动设备，比如手机、平板电脑等；零线断线故障信息可以通过通信模块传输至相关工作人员的移动通信终端上，使相关工作人员第一时间获知零线断线故障信息并及时进行检修。

如附图1所示，所述通信模块是3G无线通信模块或4G无线通信模块。这里3G无线通信模块或4G无线通信模块进行信息传输，将控制模块中的零线断线故障信息传输至相关工作人员处，使相关工作人员第一时间获知零线断线故障信息并及时进行检修。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

工作过程如下：

首先控制模块对输入的低压配电网的a相火线对零线的电压、a相火线对大地的电压、b相火线对零线的电压、c相火线对零线的电压和零线对大地的电压分别进行A/D采样测量；接着通过控制模块准确计算得出火线对零线电压、火线对大地电压；然后把测算值与在控制模块中预先设定好的预定值进行比较，当测算出的火线对零线电压在220V±20%范围时，则没有发生零线断线故障，交流接触器不动作；当火线对零线电压超过220V±20%范围时，并且火线对大地电压在220V±20%范围时，通过控制模块计算出此时的中性点偏移电压，如果中性点偏移电压超过在控制模块中预先设定好的设定值时，判断为发生零线断线故障；最后控制模块通过继电器将低压配电网的a相火线、b相火线、c相火线中的某相电压输出至交流接触器控制线圈，与大地构成回路，从而控制交流接触器常开主触头闭合，将零线和临时接地点接通修复故障，同时通过通信模块把零线断线故障传送至相关工作人员处。