一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置及方法，其技術(shù)特點(diǎn)是：該裝置包括直流電壓源、多個(gè)斷線點(diǎn)定位單元和判據(jù)信息采樣電阻，第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元緊挨用戶負(fù)載，該斷線點(diǎn)定位單元與直流電壓源、判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)并跨接在三相四線制供電電路上；其他斷線點(diǎn)定位單元均布安裝在供電變壓器二次側(cè)出線端與第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元之間的三相四線制供電電路上；該方法根據(jù)測量判據(jù)信息采樣電阻上的實(shí)際電壓值，判斷是否有中性線斷線并確定斷線位置。本發(fā)明只需要根據(jù)判據(jù)信息采樣電阻上的電壓值即可判斷出中性線斷線與否并且確定斷線點(diǎn)所在位置，為故障發(fā)生后的快速檢修提供很大的方便，具有準(zhǔn)確可靠、易于實(shí)現(xiàn)、成本低廉等特點(diǎn)。
【專利說明】一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低壓系統(tǒng)檢測保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在三相四線制供電系統(tǒng)中，中性線與三條相線構(gòu)成一個(gè)實(shí)用有效的整體。中性線的存在，使三相電壓保持平衡穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)槿嘭?fù)荷的不平衡而出現(xiàn)過大的中性點(diǎn)偏移，即使某相線熔絲熔斷，其他兩相負(fù)荷仍能在正常電壓下工作。但是，如果中性線斷線，將使由負(fù)荷不平衡引起的中性點(diǎn)電位偏移變大，三相電壓不能保持平衡，負(fù)荷側(cè)各相電壓較正常電壓過高或過低，電壓過高的相可能會(huì)燒毀用電設(shè)備，電壓過低的相可能會(huì)使用電設(shè)備不能正常工作，對(duì)用戶造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]目前，低壓供電系統(tǒng)中存在著大量不可預(yù)料的中性線斷線事故，具體原因包括諧波過載、盜線、施工等，因此，急需一種能自動(dòng)快速檢測中性線是否斷線并確定斷線位置的裝置?，F(xiàn)有的中性線斷線檢測裝置大多都只能做出中性線斷線與否的檢測，不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)斷線位置確定，這為發(fā)生斷線故障后的維修帶來了麻煩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置及方法，能夠有效地檢測三相四線制供電系統(tǒng)中的中性線斷線故障并實(shí)現(xiàn)斷線點(diǎn)定位功能，為故障發(fā)生后的快速檢修提供很大的方便。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置，包括直流電壓源、多個(gè)斷線點(diǎn)定位單元和判據(jù)信息采樣電阻，第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元緊挨用戶負(fù)載，該斷線點(diǎn)定位單元與直流電壓源、判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)，該斷線點(diǎn)定位單元的A、B、C三端分別與三相四線制供電電路的三根相線相連，N端與直流電壓源一端相連，判據(jù)信息采樣電阻一端與直流電壓源另一端相連，另一端與中性線N相連；其他斷線點(diǎn)定位單元均布安裝在供電變壓器二次側(cè)出線端與第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元之間并將中性線分割為多段，其安裝方式為:斷線點(diǎn)定位單元A、B、C三端分別接在三相四線制供電電路的三根相線上，N端接在中性線上。
[0007]而且，所述的斷線點(diǎn)定位單元由三組RLC諧振電路組成，其中電感L與電容C并聯(lián)后再與電阻R串聯(lián)。
[0008]一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1、將直流電壓源、多個(gè)斷線點(diǎn)定位單元和判據(jù)信息采樣電阻安裝到三相四線制供電電路中；
[0010]步驟2、根據(jù)等效電路建立判據(jù)信息采樣電阻上的電壓值計(jì)算模型；計(jì)算不同區(qū)間中性線斷線的判據(jù)信息采樣電阻上的理論電壓值；測量判據(jù)信息采樣電阻上的實(shí)際電壓值，根據(jù)實(shí)際電壓值與理論電壓值進(jìn)行比較，判斷是否有中性線斷線并確定斷線位置。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，其只需要根據(jù)判據(jù)信息采樣電阻上的電壓值即可判斷出中性線斷線與否并且確定斷線點(diǎn)所在位置，實(shí)現(xiàn)了三相四線制供電系統(tǒng)中的中性線斷線點(diǎn)定位功能，為故障發(fā)生后的快速檢修提供很大的方便，具有準(zhǔn)確可靠、易于實(shí)現(xiàn)、成本低廉等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明應(yīng)用于三相四線制供電系統(tǒng)的接線圖；
[0014]圖2為斷線點(diǎn)定位單元的電路圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的中性線斷線檢測及斷線點(diǎn)定位原理的等效電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:
[0017]一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置，如圖1所示，包括直流電壓源1、多個(gè)斷線點(diǎn)定位單元2和判據(jù)信息采樣電阻3，所述直流電壓源為供電回路注入直流檢測信號(hào)；所述斷線點(diǎn)定位單元為直流檢測信號(hào)提供通路，同時(shí)具有阻斷交流電的作用，使其對(duì)電網(wǎng)正常供電的影響非常小；所述判據(jù)信息采樣電阻用于采集電壓信息，并由此信息判斷是否有中性線斷線及斷線位置，從而得到檢測結(jié)果。所述直流電壓源、斷線點(diǎn)定位單元和判據(jù)信息采樣電阻的具體連接關(guān)系為:
[0018]第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元緊挨用戶負(fù)載，該斷線點(diǎn)定位單元與直流電壓源、判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)，該斷線點(diǎn)定位單元的A、B、C三端分別與三相四線制供電電路的三根相線相連，N端與直流電壓源一端相連，判據(jù)信息采樣電阻一端與直流電壓源另一端相連，另一端與中性線N相連；其他斷線點(diǎn)定位單元均布安裝在供電變壓器二次側(cè)出線端與第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元之間并將中性線分割為多段，其安裝方式為:斷線點(diǎn)定位單元A、B、C三端分別接在三相四線制供電電路的三根相線上，N端接在中性線上。
[0019]如圖2所示,所述斷線點(diǎn)定位單元由三組RLC諧振電路組成,其中電感L與電容C
并聯(lián)后再與電阻R串聯(lián)，當(dāng)；% =5G〃Z時(shí)，LC并聯(lián)部分對(duì)50Hz的交流電為并聯(lián)諧振狀態(tài)，等效阻抗為無窮大，起到了阻斷交流的作用；而此時(shí)每組并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)對(duì)直流檢測信號(hào)阻抗為R，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)供電本身不產(chǎn)生影響，同時(shí)為直流檢測信號(hào)提供通路。
[0020]本低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置的檢測原理如下:
[0021]直流電壓源發(fā)出直流電壓檢測信號(hào)，通過與之串聯(lián)的一組斷線點(diǎn)定位單元、相線、其他斷線點(diǎn)定位單元和變壓器二次側(cè)、用戶負(fù)載(三者并聯(lián)關(guān)系)、中性線和判據(jù)信息采樣電阻構(gòu)成回路，判據(jù)信息采樣電阻與回路其他部分串聯(lián)分壓。中性線無斷線時(shí)，變壓器二次側(cè)繞組與全部直接跨接在相線與零線之間的斷線點(diǎn)定位單元并聯(lián)，由于變壓器二次側(cè)繞組對(duì)直流檢測信號(hào)來說阻抗很小，可以認(rèn)為變壓器二次繞組基本將與其并聯(lián)的斷線點(diǎn)定位單元短路，僅一組斷線點(diǎn)定位單元和變壓器二次繞組與判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)分壓，直流電壓源的電壓大部分降落在判據(jù)信息采樣電阻上。當(dāng)中性線有斷線時(shí)，由于中性線斷線位置不同，能構(gòu)成回路的并聯(lián)的斷線點(diǎn)定位單元個(gè)數(shù)不同，因此與判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)的等效電阻大小隨中性線斷線位置的變化而變化，斷線點(diǎn)越接近小信號(hào)注入器，能構(gòu)成回路的并聯(lián)的斷線點(diǎn)定位單元的數(shù)量就越少，與判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)部分的等效電阻阻值越大，因此判據(jù)信息采樣電阻上分得的電壓越??；直到斷線點(diǎn)緊挨判據(jù)信息采樣電阻時(shí)，只有用戶負(fù)載及與直流電壓源串聯(lián)的一組斷線點(diǎn)定位單元與判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)，此時(shí)與判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)部分的等效電阻阻值較大，判據(jù)信息采樣電阻上分得的電壓只占直流電壓源的一小部分。
[0022]綜上所述，當(dāng)中性線有無斷線及斷線位置不同時(shí)，判據(jù)信息采樣電阻上的電壓值大小不同，并且各種斷線情況與判據(jù)信息采樣電阻電壓一一對(duì)應(yīng)，因此，根據(jù)判據(jù)信息采樣電阻上電壓的大小即可判斷中性線是否斷線及斷線位置。
[0023]一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位方法，包括以下步驟:
[0024]步驟1、按照?qǐng)D1所示，將低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置安裝到三相四線制供電電路中。
[0025]步驟2、根據(jù)等效電路建立判據(jù)信息采樣電阻Rz上的電壓值計(jì)算模型；計(jì)算不同區(qū)間中性線斷線的判據(jù)信息采樣電阻艮上的理論電壓值；測量判據(jù)信息采樣電阻&上的實(shí)際電壓值，根據(jù)實(shí)際電壓值與理論電壓值進(jìn)行比較，判斷是否有中性線斷線并確定斷線位置。
[0026]本檢測方法的等效電路圖如圖3所示。本實(shí)施例以四個(gè)斷線點(diǎn)定位單元為例進(jìn)行說明，四個(gè)斷線點(diǎn)定位單元將線路分為四個(gè)區(qū)間①、②、③、④，EsS直流電壓源，Rz為判據(jù)信息采樣電阻，Rdl、Rd2、Rd3、Rd4為斷線點(diǎn)定位單元對(duì)直流檢測信號(hào)的等效電阻，阻值相等。Rn為用戶負(fù)載等效電阻、Rs為變壓器二次側(cè)繞組等效電阻?？紤]三相四線制供電系統(tǒng)的實(shí)際情況，線路電阻可以忽略。當(dāng)線路中性線無斷線時(shí)，由于變壓器二次側(cè)繞組等效電阻Rs很




R E
小，可以認(rèn)為Rs將與其并聯(lián)的Rdl、Rd2、Rd3及Rn短路，此情況下Rz上的電壓值P ^ ? I:;





Kz + Kd4
當(dāng)線路中區(qū)間I內(nèi)中性線斷線時(shí)，Rs斷路，左側(cè)電路為3組斷線點(diǎn)定位單元并聯(lián)，此時(shí)與Rz
串聯(lián)部分等效電阻變?yōu)镽n Il &] + ，采樣電阻Rz上分得的電壓為L，
VJK +^fi
由于Rfl>R<M，相對(duì)于無斷線時(shí)vzl〈vz(l;同理當(dāng)區(qū)間2內(nèi)中性線斷線時(shí)，R1斷路，左側(cè)電路為
2組斷線點(diǎn)定位電阻并聯(lián)，此時(shí)與Rz串聯(lián)部分等效電阻變?yōu)閒 11? +Am，采樣電


V ^ J
阻Rz上分得的電壓為K! = ^^7，由于Rf2>Rfl,相對(duì)于斷線點(diǎn)在區(qū)間I內(nèi)時(shí)? ；當(dāng)區(qū)間3內(nèi)中性線斷線時(shí)，R2斷路，左側(cè)電路為I組斷線點(diǎn)定位電阻，此時(shí)與Rz串聯(lián)部分等效電阻變?yōu)镽f3 ^ (Rd3I Rn) +Rd4,采樣電阻Rz上分得的電壓為L v RRfR -，由于Rf3>Rf2，相對(duì)于斷線點(diǎn)在區(qū)間2內(nèi)時(shí)Vz3〈Vz2 ;當(dāng)斷線點(diǎn)在區(qū)間4內(nèi)時(shí)，Rz與Rd4、Rn串聯(lián)分壓，此時(shí)
ΤΛR &
24 x R +R i R，因?yàn)镽d4+RN>Rf3J Si* vz4<vzSO由此可知，中性線未斷及斷線點(diǎn)分別在區(qū)
z d4 N
間1、2、3、4內(nèi)時(shí)，判據(jù)信息采樣電阻上的電壓值計(jì)算模型如表I所示。
[0027]表1各種斷線情況下判據(jù)信息采樣電阻Rz上的電壓值計(jì)算模型
[0028]

【權(quán)利要求】
1.一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置，其特征在于:包括直流電壓源、多個(gè)斷線點(diǎn)定位單元和判據(jù)信息采樣電阻，第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元緊挨用戶負(fù)載，該斷線點(diǎn)定位單元與直流電壓源、判據(jù)信息采樣電阻串聯(lián)，該斷線點(diǎn)定位單元的A、B、C三端分別與三相四線制供電電路的三根相線相連，N端與直流電壓源一端相連，判據(jù)信息采樣電阻一端與直流電壓源另一端相連，另一端與中性線N相連；其他斷線點(diǎn)定位單元均布安裝在供電變壓器二次側(cè)出線端與第一個(gè)斷線點(diǎn)定位單元之間并將中性線分割為多段，其安裝方式為:斷線點(diǎn)定位單元A、B、C三端分別接在三相四線制供電電路的三根相線上，N端接在中性線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置，其特征在于:所述的斷線點(diǎn)定位單元由三組RLC諧振電路組成，其中電感L與電容C并聯(lián)后再與電阻R串聯(lián)。
3.一種如權(quán)利要求1或2的低壓系統(tǒng)中性線斷線檢測和斷線定位裝置的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟: 步驟1、將直流電壓源、多個(gè)斷線點(diǎn)定位單元和判據(jù)信息采樣電阻安裝到三相四線制供電電路中； 步驟2、根據(jù)等效電路建立判據(jù)信息采樣電阻上的電壓值計(jì)算模型；計(jì)算不同區(qū)間中性線斷線的判據(jù)信息采樣電阻上的理論電壓值；測量判據(jù)信息采樣電阻上的實(shí)際電壓值，根據(jù)實(shí)際電壓值與理論電壓值進(jìn)行比較，判斷是否有中性線斷線并確定斷線位置。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104198876SQ201410474311
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】李玲玲, 王鵬沖, 許亞惠, 高建森, 劉伯穎, 劉博豪 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)