中性線故障及缺相智能保護裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種中性線故障及缺相智能保護裝置，電流互感器和電壓互感器輸出接量程轉換模塊輸入；量程轉換模塊、數據處理模塊、ＣＰＵ邏輯控制器和驅動電路依次順序連接，驅動電路一路輸出開關跳閘信號接帶分閘線圈的開關，另一路輸出報警信號接后臺管理中心，參數設置模塊的輸出接ＣＰＵ邏輯控制器的輸入。本實用新型專利技術能直接判斷中性線是否發生故障，并在故障發生后發出保護控制信號，使開關跳閘，切斷故障后端電源線路，從而達到保護設備和人身安全的目的。同時發出報警信號，傳送到后臺管理機進行相應的處理，實現報警上傳功能，故障信息能對停電事故快速作出處理意見，減少停電時間。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種中性線故障及缺相智能保護裝置，本裝置能自動檢測出中 性線是否發生故障并針對不同的故障情形進行處理，屬于供電

技術介紹
在我國城鄉和廠礦企業的低壓網，都采用380/220V三相四線制混用的低壓供電 系統，如圖1所示。這種混合式的三相四線制低壓供電系統中會產生單相負荷分配及分 配不平衡問題，就會出現相間電壓的不平衡。而在公用配電房中，配電變壓器的大部分 負載為單相負荷，甚至達80%以上，這必然產生相間負荷分配不平衡問題。負荷的不平衡將帶來三相電壓的不平衡，由于中性線(PEN)的均壓作用，在 三相負載功率小于30KW以下，且中性線的電阻較小(ROdQ)時，即使三相負載不平 衡，其各項電壓仍然對稱，分別等于電源相電壓。當中性線發生斷線/破損/缺相等故障，均會引起線路后段電壓及中性點發生偏 移，從而危及線路后端用電設備安全和用電人員的人身安全。由于三相負載功率的不平 衡度不同，所引起中性點偏移電壓也不相等。當不平衡度達到一定值時，其中性點偏移 電壓在50V以上，與之對應的三相負載相電壓有的大于270V，有的小于170V:即各相 負載電壓升、降達額定值的20%以上。為了保證用電設備安全和人身安全，提高用電的安全可靠性，國際電工委員會 IEC/TC64《建筑物電氣裝置》標準規定第一區段的安全電壓和JGJ/T16-2008《民用建 筑電氣設計規范》規定了中性線故障后的保護及動作時間要求(1)相線對地標稱電壓 為220V的TN系統配電線路的接地故障保護，其切斷故障回路的時間應符合下列規定 A.配電線路或僅供給固定式電氣設備用電的末端線路，不宜大于5s; B.供電給手握式電 氣設備和移動式電氣設備末端線路或插座回路，不應大于0.4s。 (2)手握式電氣設備的 接地故障保護，當發生單相接地時，自動斷開電源的時間不應超過0.4s或接觸電壓不應 超過50V。 (3)適用于防電擊保護分類為I類的電氣設備，設備所在的環境為正常環境 時，人身電擊安全電壓限值(UL)為50V。目前，國內外在中性線故障技術方面作了大量研究。對于TN-C-S系統，其基 本方法主要是利用PEN線斷線后，其負荷中性點偏移電壓是通過PEN與PE線的分支連接 處引入PE線，因而造成對人體的接觸電壓。為了消除和降低PE線上的對地偏移電壓， 對PEN與PE分支連接點進行接地，即等電位連接處理，這樣可以避免用電器外殼產生偏 移電位對人體的接觸電壓的危害。由于這種方法只解決了電壓的偏移問題，但沒有從根 本上解決故障線路還處于帶電工作狀態的問題，故存在很大的安全隱患，有可能導致其 它事故的發生。也有人選用三個等容量的電容器接成Y形，形成一個人為中點N，代替“電壓 型保護器”的工作接地，然后進行判斷是否發生中性線故障，然而因受各種因素的影 響，此法仍不盡如人意。根據現有國內、國際標準規定，中斷保護器取樣電路的工作接地必須做獨立的接地裝置，同PEN線的重復接地嚴格分開，以使其工作接地為零電位，且不受其它接地 電位的影響。這就要求工作接地與重復接地和建筑物的基礎鋼筋、埋地金屬管道等自然 接地體保持約20米的距離。這對于高樓林立、地下管道密布的居民區來說，要求設置不 受其它接地影響的單獨接地極，確實難以實現。所以國外實際上已停止使用這種電壓型 保護器，國內也由于中斷保護器工作接地的零電位很難不受其它接地的影響，而難以正 常推廣使用.基于以上問題，這就需要解決中性線故障而引起的事故，以保護設備和人身安 全，使供電系統安全運行。雖然目前有不少技術是利用網絡進行實時監控的，但對于0.4kv配網終端來說， 實施起來很困難，供電線路復雜、分散、線路分支多、數量大、距離比較遠，造成組 網、通訊困難，對于一個城市的配網供電線路系統來說，要將監視網絡布到每個線路終 端是一項非常巨大的工程。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述不足，本技術的目的是提供一種易于實施、方便 管理的中性線故障及缺相智能保護裝置。本技術的技術方案是這樣實現的中性線故障及缺相智能保護裝置，它主 要由電流互感器、電壓互感器、量程轉換模塊、數據處理模塊、CPU邏輯控制器、驅動 電路和參數設置模塊組成；電流互感器用于感應供電回路電流信號，電流互感器輸出接 量程轉換模塊輸入；電壓互感器用于感應供電回路電壓信號，電壓互感器輸出接量程轉 換模塊輸入；量程轉換模塊、數據處理模塊、CPU邏輯控制器和驅動電路依次順序連 接，驅動電路一路輸出開關跳閘信號接帶分閘線圈的開關，另一路輸出報警信號接后臺 管理中心，參數設置模塊的輸出接CPU邏輯控制器的輸入。本裝置還包括顯示器，所述顯示器的輸入接CPU邏輯控制器的輸出。本技術能直接對數據進行采集、分析、計算并判斷出中性線是否發生故 障，并在故障發生后發出保護控制信號，使開關跳閘，切斷故障后端電源線路，停止供 電，使供電系統安全運行，從而達到保護設備和人身安全的目的。同時發出報警信號(無源信號)，傳送到后臺管理機進行相應的處理，實現報警上傳功能，故障信息能對 停電事故快速作出處理意見，減少停電時間。本裝置直接裝于線路末端或配電房出線端，可與開關配合使用(開關需帶分閘 線圈)，安裝靈活、使用方便，可根據情況現場設置參數，工程量不大，對新建配網和 老網改造都很適用。附圖說明圖1-現有的三相四線制混用的低壓供電系統示意圖。圖2-本技術結構示意圖。圖3-本技術工作流程圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步說明?；诂F有技術的不足，本技術設計了一種中性線故障及缺相智能保護裝 置，裝置通過檢測線路三相電壓和三相電流，并進行計算，如能判斷出中性線發生故 障，則發出相應的動作信號，實現對故障線路斷電操作，保護設備及人身安全。其具體實現方案參見圖2，從圖上可以看出，本技術中性線故障及缺相智能 保護裝置，它主要由電流互感器、電壓互感器、量程轉換模塊、數據處理模塊、CPU邏 輯控制器、驅動電路、顯示器、參數設置模塊和電源模塊組成。電流互感器和電壓互感 器的輸出接量程轉換模塊輸入，量程轉換模塊、數據處理模塊、CPU邏輯控制器和驅動 電路依次順序連接，驅動電路一路輸出開關跳閘信號接帶分閘線圈的開關，另一路輸出 報警信號接后臺管理中心。參數設置模塊的輸出同時接CPU邏輯控制器的輸入。顯示 器的輸入接CPU邏輯控制器的輸出。各主要部件的功能介紹如下電流互感器感應供電回路主回路一次電流或二次電流信號并輸送到量程轉換 模塊。電壓互感器感應供電回路主回路一次電壓或二次電壓信號并輸送到量程轉換 模塊。量程轉換模塊對電流互感器和電壓互感器送過來的信息轉換成裝置能識別的 范圍。數據處理模塊通過對采樣的電流信號進行計算得到三相線電流和相電流、對 采樣的電壓信號進行計算得到三相線電壓和相電壓及中性點電壓的偏移量、有功功率、 無功功率、視在功率、功率因數等所有電力參數，并將計算結果發送到CPU邏輯控制OCPU邏輯控制器通過輸入的計算結果，CPU按編寫的邏輯控制程序進行運 算、比較、判斷，然后計算是否發生中性線故障，如是，則發出控制指令給開關，同時 輸出報警信號。顯示器與CPU邏輯控制器配合使用，測量、狀態顯示、參數設置。驅動電路擴大控制接點的容量，CPU邏輯控制器的輸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
中性線故障及缺相智能保護裝置，其特征在于：它主要由電流互感器、電壓互感器、量程轉換模塊、數據處理模塊、ＣＰＵ邏輯控制器、驅動電路和參數設置模塊組成；電流互感器用于感應供電回路電流信號，電流互感器輸出接量程轉換模塊輸入；電壓互感器用于感應供電回路電壓信號，電壓互感器輸出接量程轉換模塊輸入；量程轉換模塊、數據處理模塊、ＣＰＵ邏輯控制器和驅動電路依次順序連接，驅動電路一路輸出開關跳閘信號接帶分閘線圈的開關，另一路輸出報警信號接后臺管理中心，參數設置模塊的輸出接ＣＰＵ邏輯控制器的輸入。

【技術特征摘要】
1.中性線故障及缺相智能保護裝置，其特征在于它主要由電流互感器、電壓互感 器、量程轉換模塊、數據處理模塊、CPU邏輯控制器、驅動電路和參數設置模塊組成； 電流互感器用于感應供電回路電流信號，電流互感器輸出接量程轉換模塊輸入；電壓互 感器用于感應供電回路電壓信號，電壓互感器輸出接量程轉換模塊輸入；量程轉換模 塊、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張發斌，周道娟，肖朝勛，李志勇，劉志宏，張曉勇，
申請(專利權)人：重慶市電力公司，重慶櫻花電氣開關有限公司，
類型：實用新型
國別省市：85