供電系統漏電故障檢測方法及裝置製造方法
2023-10-11 22:43:39
供電系統漏電故障檢測方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種供電系統漏電故障檢測方法及裝置，其裝置由三個單相變壓器按YN.yn.d0組成三相電源變壓器。單相變壓器一次繞組線圈L1、L2、L3接成Y型公共端接大地，二次輸出為雙繞組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型公共端接控制系統地，三組分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號和控制系統所需的電壓源。第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣檢測原理，來檢測零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統是否存在漏電和接地現象。本發明極大地減少供電系統漏電誤判停電，避免了人體觸電不動作現象，保證人員生命安全。
【專利說明】供電系統漏電故障檢測方法及裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及漏電故障檢測【技術領域】，具體涉及一種供電系統漏電故障檢測方法及 裝直。
【背景技術】
[0002] 現有供電系統漏電故障的檢測，通常是通過檢測零序電流互感器的零序電流的大 小判斷供電系統是否漏電，由於零序電流互感器電流的產生有多種原因：三相電流不平衡； 三相電壓不平衡；用電系統中有直流分量，這些因素均可以導致零序電流互感器產生感生 電流。供電系統隨著用電量的加大，尤其單相用電量的加大的時候，零序電流互感器的感生 電流會很大，少則幾百毫安多則1安培以上，這樣的結果就會導致漏電斷路器誤動作判斷 為漏電。因此現有的方法檢測供電系統是否漏電的結果精度不高，常常會發生誤判，導致非 正常停電，以及更嚴重導致人體觸電不動作，危及到安全性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了克服現有技術的缺陷，提供一種供電系統漏電檢測精度高、 減少誤判動作、提高用電安全性的供電系統漏電故障檢測方法及用於供電系統漏電故障檢 測的裝置。
[0004] 為實現上述目的，本發明設計的供電系統漏電故障檢測方法，將供電系統三相電 壓輸入端分別連接的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C組成三相電源變壓器，單 相變壓器A、B、C的一次繞組線圈L1、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大地；二次 繞組線圈為雙繞組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型，公共端接控制系統地，第一組 線圈L11、L21、L31分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號和MCU控制系統所需的電壓源， 第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相 對地絕緣來檢測零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統是否存在漏電 和接地故障，二次繞組線圈的三相電壓每相電壓&1、131、(31、32^2、〇2在三相電壓平衡時每 相互差120度，開口電壓do的向量和為零，即d〇=lja+l!rb+lje=0,當三相電壓中有一相 發生漏電時，二次繞組線圈串聯向量和電壓d0不為零，它的大小由該發生漏電相的接地電 阻的阻值決定，接地電阻大開口電壓d0小，接地電阻小開口電壓d0大，當該相完全接地時 開口電壓d0達到最大電壓值，MCU控制系統檢測出開口電壓d0大小判斷供電系統是否存 在漏電故障。
[0005]上述漏電檢測方法適用於智能漏電斷路器的供電系統。
[0006]本發明同時提供了 一種用於供電系統漏電故障檢測的裝置，包括分別連接在供電 系統三相電壓輸入端的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C，單相變壓器A、B、C組 成三相電源變壓器，單相變壓器A、B、C的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈 的公共端接大地，另外三端分別引出與三相電壓輸入端連接；所述單相變壓器A、B、C的二 次繞組線圈輸出為雙繞組線圈，第一組線圈LI1、L21、L31接成y型，y型繞組線圈的公共端 接控制系統地，y型繞組線圈另外三端分別提供斷路器A相、B相、C相電壓檢測信號和控制 系統所需的電壓源，單相變壓器A、B、C的二次輸出的第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接 組成零序電壓互感器，零序電壓互感器的開口兩端連接整流橋的交流輸入端，所述整流橋 的輸出端連接有濾波電容和分壓元器件，所述分壓元器件連接至MCU控制模塊的信號檢測 輸入端，所述單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓輸出端依 次並聯連接有整流橋、穩壓器和濾波電容，所述穩壓器輸出端連接MCU控制模塊的供電輸 入端。
[0007] 上述整流橋的輸出端並聯連接有濾波電容C5、濾波電容C6,所述濾波電容C5、濾 波電容C6的一端接地，所述濾波電容C6兩端並聯連接有串聯連接的分壓電阻R6、分壓電 阻R5、分壓電阻R10,所述串聯連接的分壓電阻R5和分壓電阻R10兩端並聯連接有一個或 多個分壓電阻組，每個分壓電阻組由兩個分壓電阻串聯連接而成，其中接地的分壓電阻兩 端並聯連接有穩壓二極體，每個接地的分壓電阻的高電壓端均連接到MCU控制模塊的信號 檢測輸入端。
[0008] 上述單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的一端分 別通過均壓電阻R20、均壓電阻R21、均壓電阻R22並接在一起連接至橋式整流器的第一輸 入端，單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的另一端並接在 一起連接至橋式整流器的第二輸入端，所述橋式整流器輸出端並聯連接有濾波電容C6、濾 波電容C1，濾波電容C1的兩端分別連接三端穩壓器U1的輸入腳和地，所述三端穩壓器U1 的輸出端和地之間並聯連接有濾波電容C2、濾波電容C3,所述三端穩壓器U1的輸出端與所 述MCU控制模塊的供電輸入端連接。
[0009] 上述漏電檢測裝置適用於智能漏電斷路器的供電系統。
[0010] 本發明利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣檢測原理，來檢測零序電壓互感器 的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統是否存在漏電和接地現象檢測各相電壓變化情 況；檢測各相電流變化情況進行分析，可以準確判斷當前用電現場的工作是否正常或是否 發生故障。本發明的檢測方法具備三相供電系統電網漏電檢測的必要條件：零序電流對地 要有迴路，在零序電壓出現時能夠精確檢測出供電系統的漏電情況，極大地減少供電系統 漏電誤判停電，避免了人體觸電不動作現象，保證人員生命安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發明供電系統漏電檢測方法中的三相變壓器接線示意圖；
[0012] 圖2是本發明的供電系統漏電檢測裝置電路原理圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述：
[0014] 供電系統漏電故障檢測方法，將供電系統三相電壓輸入端分別連接的單相變壓器 A、單相變壓器B和單相變壓器C組成三相電源變壓器，如圖1和圖2所示，單相變壓器A、B、 C的一次繞組線圈L1、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大地；二次繞組線圈為雙繞 組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型，公共端接控制系統地，第一組線圈L11、L21、L31 分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號和MCU控制系統所需的電壓源，第二組線圈L12、 L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣來檢測 零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統是否存在漏電和接地故障，二次 繞組線圈的三相電壓每相電壓al、bl、cl、a2、b2、c2在三相電壓平衡時每相互差120度，開 口電壓d0的向量和為零，即d〇=l}a+Ob+Cfc=0，當三相電壓中有一相發生漏電時，二次 繞組線圈串聯向量和電壓d0不為零，它的大小將發生漏電該相的接地電阻的阻值而決定， 接地電阻大開口電壓d0小，接地電阻小開口電壓d0大，當該相完全接地時開口電壓d0達 到最大電壓值，MCU控制系統檢測出開口電壓d0大小判斷供電系統是否存在漏電故障。
[0015] 如圖2所示的用於供電系統漏電故障檢測裝置，包括分別連接在供電系統三相電 壓輸入端的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C，單相變壓器A、B、C組成三相電源 變壓器，單相變壓器A、B、C的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接 大地，另外三端分別引出與三相電壓輸入端連接；單相變壓器A、B、C的二次繞組線圈輸出 為雙繞組線圈，第一組線圈Lll、L21、L31接成y型，y型繞組線圈的公共端接控制系統地， y型繞組線圈另外三端分別提供斷路器A相、B相、C相電壓檢測信號和控制系統所需的電 壓源，單相變壓器A、B、C的二次輸出的第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電壓 互感器，零序電壓互感器的開口兩端連接整流橋的交流輸入端；整流橋的輸出端並聯連接 有濾波電容C5、濾波電容C6,濾波電容C5、濾波電容C6的一端接地，濾波電容C6兩端並聯 連接有串聯連接的分壓電阻R6、分壓電阻R5、分壓電阻R10，串聯連接的分壓電阻R5和分壓 電阻R10兩端並聯連接有一個或多個分壓電阻組，每個分壓電阻組由兩個分壓電阻串聯連 接而成，其中接地的分壓電阻兩端並聯連接有穩壓二極體，每個接地的分壓電阻的高電壓 端均連接到MCU控制模塊的信號檢測輸入端。
[0016] 單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的一端分別通 過均壓電阻R20、均壓電阻R21、均壓電阻R22並接在一起連接至橋式整流器的第一輸入端， 單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的另一端並接在一起連 接至橋式整流器的第二輸入端，橋式整流器輸出端並聯連接有濾波電容C6、濾波電容C1， 濾波電容C1的兩端分別連接三端穩壓器U1的輸入腳和地，三端穩壓器U1的輸出端和地之 間並聯連接有濾波電容C2、濾波電容C3，三端穩壓器U1的輸出端與MCU控制模塊的供電輸 入端連接。
[0017] 本發明的用於供電系統漏電故障檢測裝置，它由三個單相變壓器按YN.yn.do組 成三相電源變壓器。單相變壓器一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型公共端接大地，二次輸 出為雙繞組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型公共端接控制系統地，三組分別提供A 相、B相、C相的電壓檢測信號和控制系統所需的電壓源。第二組線圈L12、L22、L32按首尾 串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣檢測原理，來檢測零序 電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統是否存在漏電和接地現象，變壓器接 法參見圖1所示。
[0018] 二次繞組三相電壓每相電壓81士1、(31、&2士2、〇2在三相電壓平衡時每相互差120 度，這時d〇的向量和為零。即d0=lja+0b+ljc=0當三相電壓有一相發生漏電時，二次繞 組串聯向量和電壓do不為零，它的大小將隨該相的接地電阻的阻值而決定。接地電阻大開 口電壓do小，接地電阻小開口電壓do大，當該相完全接地時開口電壓do將達到最大電壓 值。將開口電壓dO兩端接入整流橋交流輸入端，整流橋的輸出端經濾波電容C5、C6濾波電 容及分壓電阻和穩壓二極體組成對地絕緣電壓檢測信號，檢測信號分四組分別為UK1、UK2、 UK3、UK4,四組相關的元件及電路連接參閱圖2所示，UK1、UK2、UK3、UK4直流信號分別與智 能控制系統MCU控制模塊相應的接口連接，MCU控制模塊通過對UK1、UK2、UK3、UK4信號處 理，檢測當前檢測零序電流信號變化情況；並檢測各相電壓變化情況；檢測各相電流變化 情況進行分析，可以準確判斷當前用電現場的工作是否正常或是否發生故障，並作出相應 的處理。
[0019]MCU控制模塊用電：二次繞組L11、L21、L31接成Y型，分別提供A相、B相、C相的 電壓檢測信號和控制系統所需的電壓源。A相、B相、C相電壓通過三個均壓電阻R20、R21、 R22並接在一起，經過橋式整流GQ2濾波電容C6、C1輸出給三端穩壓器U1的1腳，輸出電 壓由三端穩壓器3腳經濾波電容C2、C3輸出穩定的直流5伏電壓，供給MCU控制模塊的供 電輸入端。
[0020] 本發明設計的供電系統漏電故障檢測方法和檢測裝置，特別適合於智能漏電斷路 器。
[0021] 本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1. 一種供電系統漏電故障檢測方法，其特徵在於：將供電系統三相電壓輸入端分別連 接的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C組成三相電源變壓器，單相變壓器A、B、C 的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大地；二次繞組線圈為雙繞 組線圈，第一組線圈L11、L21、L31接成Y型，公共端接控制系統地，第一組線圈L11、L21、L31 分別提供A相、B相、C相的電壓檢測信號和MCU控制系統所需的電壓源，第二組線圈L12、 L22、L32按首尾串接組成零序電壓互感器，利用三相零序電壓互感器每相對地絕緣來檢測 零序電壓互感器的開口電壓變化情況來判斷低壓供電系統是否存在漏電和接地故障，二次 繞組線圈的三相電壓每相電壓al、bl、cl、a2、b2、c2在三相電壓平衡時每相互差120度，開 口電壓d0的向量和為零，即d0=0a+ljb+0c=0,當三相電壓中有一相發生漏電時，二次繞 組線圈串聯向量和電壓d0不為零，它的大小由該發生漏電相的接地電阻的阻值決定，接地 電阻大開口電壓d0小，接地電阻小開口電壓d0大，當該相完全接地時開口電壓d0達到最 大電壓值，MCU控制系統檢測出開口電壓d0大小判斷供電系統是否存在漏電故障。
2. 根據權利要求1所述的供電系統漏電故障檢測方法，其特徵在於：所述供電系統為 智能漏電斷路器的供電系統。
3. -種供電系統漏電故障檢測裝置，其特徵在於：包括分別連接在供電系統三相電壓 輸入端的單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C，單相變壓器A、B、C組成三相電源變 壓器，單相變壓器A、B、C的一次繞組線圈LI、L2、L3接成Y型，Y型繞組線圈的公共端接大 地，另外三端分別引出與三相電壓輸入端連接；所述單相變壓器A、B、C的二次繞組線圈輸 出為雙繞組線圈，第一組線圈Lll、L21、L31接成y型，y型繞組線圈的公共端接控制系統 地，y型繞組線圈另外三端分別提供斷路器A相、B相、C相電壓檢測信號和控制系統所需的 電壓源，單相變壓器A、B、C的二次輸出的第二組線圈L12、L22、L32按首尾串接組成零序電 壓互感器，零序電壓互感器的開口兩端連接整流橋的交流輸入端，所述整流橋的輸出端連 接有濾波電容和分壓元器件，所述分壓元器件連接至MCU控制模塊的信號檢測輸入端，所 述單相變壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓輸出端依次並聯連接 有整流橋、穩壓器和濾波電容，所述穩壓器輸出端連接MCU控制模塊的供電輸入端。
4. 根據權利要求3所述的供電系統漏電故障檢測裝置，其特徵在於：所述整流橋的輸 出端並聯連接有濾波電容C5、濾波電容C6，所述濾波電容C5、濾波電容C6的一端接地，所述 濾波電容C6兩端並聯連接有串聯連接的分壓電阻R6、分壓電阻R5、分壓電阻R10,所述串聯 連接的分壓電阻R5和分壓電阻RlO兩端並聯連接有一個或多個分壓電阻組，每個分壓電阻 組由兩個分壓電阻串聯連接而成，其中接地的分壓電阻兩端並聯連接有穩壓二極體，每個 接地的分壓電阻的高電壓端均連接到MCU控制模塊的信號檢測輸入端。
5. 根據權利要求3或4所述的供電系統漏電故障檢測裝置，其特徵在於：所述單相變 壓器A、單相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的一端分別通過均壓電阻R20、 均壓電阻R21、均壓電阻R22並接在一起連接至橋式整流器的第一輸入端，單相變壓器A、單 相變壓器B和單相變壓器C的A相、B相、C相電壓的另一端並接在一起連接至橋式整流器 的第二輸入端，所述橋式整流器輸出端並聯連接有濾波電容C6、濾波電容Cl，濾波電容Cl 的兩端分別連接三端穩壓器Ul的輸入腳和地，所述三端穩壓器Ul的輸出端和地之間並聯 連接有濾波電容C2、濾波電容C3,所述三端穩壓器Ul的輸出端與所述MCU控制模塊的供電 輸入端連接。
6.根據權利要求1所述的供電系統漏電故障檢測裝置，其特徵在於：所述供電系統為 智能漏電斷路器的供電系統。
【文檔編號】G01R31/02GK104330687SQ201410670599
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】林孟東 申請人:浙江誠通電力科技有限公司