零線斷線檢測控制器

1、零線斷線檢測控制器2013年1月至9月某某供電企業(yè)發(fā)生因零線斷線引起的客戶家電燒毀的事件合計39起，家電燒毀戶數(shù)合計1800戶，經濟損失29多萬元。零線斷線檢測控制器的研究是為了防備低壓線路零線斷線時對客戶家用電器造成的傷害，降低客戶的有關投訴，提高供電企業(yè)的優(yōu)良服務。一、數(shù)學剖析及方案概括1.1數(shù)學剖析零盡人皆知，我國現(xiàn)行的低壓配電網大多采納三相四線制進行輸電，關于接入居民樓宇的大多采納三相視負載均勻分派的方法，在理想的三相均衡的狀況下，各相電壓大概同樣，相位相差120如圖1-1所示：UA=Sin(2fnt-2n/3)UB=Sin(2fnt)UC=Sin(2fnt+2n/3)UZ=0但大部分

2、時候單相負載沒法做到均衡分派，假如不考慮零么其矢量圖如圖1-2所示(假設A相電流過載，電壓拉低)線，那，能夠看出，負載較小的相常常會獲取更高的電壓，假如電壓變化比較大，這個電壓常常會致使用電器的破壞，這是我們不希望碰到的，但此時假如零線是靠譜接入的，不均衡的電流盡可能經過零線接入大地，相當于用戶端的零線也出現(xiàn)了電壓，如1-3所示，經過矢量圖能夠剖析出，固然此時電壓有關于變壓器接地端電壓有所不一樣，但察看用戶端，其電壓是基本均衡的。因而可知，在三相不均衡狀況下，零線的接入狀況尤其重要。1.2方案概括綜上所述，零線在三相不均衡狀況下起著特別重要的作用，怎樣例行監(jiān)測零線的靠譜連結尤其重要，假如能檢測

3、到零線回路中有電流流過必然能判斷零線靠譜連結，電流互感器就能正確的檢測出零線的電流，本案采納1000：1的電流互感器配合100歐姆電阻對零線電流進行檢測。但是檢測不到電流其實不表示零線必定斷線，前面剖析過，一旦三相相對均衡，用戶端零線回路矢量為0，此時零線也是沒有電流的，但因為此時三相均衡，固然零線斷線，也不會因為偏壓致使電器燒壞，因此我們只要要在三相不均衡的狀況下有效檢測零線電流就能正確的判斷零線的狀況，做出相應的保護舉措。.零線斷線檢測控制器硬件構成零線斷線檢測控制器需要信號收集單元，中央辦理單元和繼電器輸出單元和電源四個部分，即由隔離傳感器分別對零線電流，及各相線電壓矢量進行收集，數(shù)據(jù)經

4、中央辦理單元進行剖析計算，判斷即時的信號能否切合零線斷線這一特定電氣特點，而決定能否對此種事件做出相應輸出。2.1硬件構成原理依據(jù)溝通三相四線制輸電的電氣特征，選擇“傳感器+A/D變換+微辦理器（帶A/D捕獲功能）”來實現(xiàn)（注：由于此刻大部分MCU都是內置A/D變換模塊的，所此后二者可合并）。如圖2-1所示為系統(tǒng)硬件原理圖。2.2硬件模塊區(qū)分依據(jù)硬件原理圖，把硬件區(qū)分紅模擬采樣微辦理部分、信號采集、信號放大、繼電器輸出、電源、通訊等幾個部分（通訊部分非關緊急，僅做保存）。為了便于硬件的模塊化開發(fā)，把各個模塊設計為獨立的硬件模塊，而經過組裝各個模塊，來構成所需要的硬件系統(tǒng)?？刂破髟O計成2張印制板

5、來制作，將電源、信號收集和繼電器輸出設計在同一塊板子上，將信號放大和微辦理部分設計在同一塊板子上，以便強弱隔絕。如圖2-2所示為系統(tǒng)硬件模塊構成。2.3微辦理器模塊微辦理器模塊是整個控制器的控制和辦理的核心部分，主要用來對輸入的傳感器放大后的信號進行辦理，以收集和換算成100A或0?220V的電流和電壓值，再依據(jù)詳細的數(shù)據(jù)進行分0?析處理。在辦理器芯片的選型上，鑒于本控制器應用于工頻場合，電磁擾亂大，因此盡量采納抗擾亂能力比較強的芯片，再次，控制器時刻檢測三相電流的電壓，相位和零線電流，A/D采樣器工作異樣屢次，故要求微辦理器的A/D運算速度要快，精度要高，依據(jù)過去經驗，建議在國產宏晶企業(yè)的S

6、TC系列單片機和美國微晶企業(yè)的PIC系列單片機之間做出選擇。圖2-3是大概的工作流程圖。2.4模擬部分電源控制器設計成2張印制板來制作，將電源、信號收集和繼電器輸出設計在同一塊板子上，將信號放大和微辦理部分設計在同一塊板子上，以便強弱隔絕。如圖1-2所示為系統(tǒng)硬件模塊構成。本控制器的電源從零線和某一相線引出，再經線性變壓器進行變壓獲取，鑒于非均衡狀態(tài)下，相電壓常常變化幅度比較大，位了獲取將缺恒定的電壓源，本案采納由美國國家半導體企業(yè)生產的LM2576穩(wěn)壓芯片。LM2576系列穩(wěn)壓器是美國國家半導體企業(yè)生產的3A電流輸出穩(wěn)壓開關型穩(wěn)壓電路，它內含固定頻次振蕩器（52KHZ和基準穩(wěn)壓器（1.23V），并擁有完美的保護電路，包含電流限制及關斷電路等，利用該芯片只要要很少的外頭器件即可構成高效穩(wěn)壓電路。如圖2-4所示：信號放大電路正常工作時，Uout=1.23（1+R1/R2）信號放大電路在檢測零線電流時，需要對電流傳感器上的溝通電流信號進辦理，把溝通50HZ小信號放大整形成直流有效值信號，以便行微辦理器能夠精準檢測。以下列圖所示：依據(jù)運算放大器的性能，能夠得出信號正半周增益=1+（R2+R3/R1;負半周增益=-R3/R2;本案要求正負半周信號需要相同的增益，故要求等式1+（R2+R3）/R1=R3/R2建立。本案也需依據(jù)不一樣的電流傳感器選型，不一樣的采樣電阻，精準計算出合理的R1，