零線斷線檢測(cè)控制器

1、零線斷線檢測(cè)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(jì)39起，家電燒毀戶數(shù)合計(jì)1800戶，經(jīng)濟(jì)損失29多萬(wàn)元。零線斷線檢測(cè)控制器的研究是為了防備低壓線路零線斷線時(shí)對(duì)客戶家用電器造成的傷害，降低客戶的有關(guān)投訴，提高供電企業(yè)的優(yōu)良服務(wù)。一、數(shù)學(xué)剖析及方案概括1.1數(shù)學(xué)剖析零盡人皆知，我國(guó)現(xiàn)行的低壓配電網(wǎng)大多采納三相四線制進(jìn)行輸電，關(guān)于接入居民樓宇的大多采納三相視負(fù)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(shí)候單相負(fù)載沒(méi)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(shè)A相電流過(guò)載，電壓拉低)線，那，能夠看出，負(fù)載較小的相常常會(huì)獲取更高的電壓，假如電壓變化比較大，這個(gè)電壓常常會(huì)致使用電器的破壞，這是我們不希望碰到的，但此時(shí)假如零線是靠譜接入的，不均衡的電流盡可能經(jīng)過(guò)零線接入大地，相當(dāng)于用戶端的零線也出現(xiàn)了電壓，如1-3所示，經(jīng)過(guò)矢量圖能夠剖析出，固然此時(shí)電壓有關(guān)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(cè)零線的靠譜連結(jié)尤其重要，假如能檢測(cè)

3、到零線回路中有電流流過(guò)必然能判斷零線靠譜連結(jié)，電流互感器就能正確的檢測(cè)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(duì)零線電流進(jìn)行檢測(cè)。但是檢測(cè)不到電流其實(shí)不表示零線必定斷線，前面剖析過(guò)，一旦三相相對(duì)均衡，用戶端零線回路矢量為0，此時(shí)零線也是沒(méi)有電流的，但因?yàn)榇藭r(shí)三相均衡，固然零線斷線，也不會(huì)因?yàn)槠珘褐率闺娖鳠龎模虼宋覀冎灰谌嗖痪獾臓顩r下有效檢測(cè)零線電流就能正確的判斷零線的狀況，做出相應(yīng)的保護(hù)舉措。.零線斷線檢測(cè)控制器硬件構(gòu)成零線斷線檢測(cè)控制器需要信號(hào)收集單元，中央辦理單元和繼電器輸出單元和電源四個(gè)部分，即由隔離傳感器分別對(duì)零線電流，及各相線電壓矢量進(jìn)行收集，數(shù)據(jù)經(jīng)

4、中央辦理單元進(jìn)行剖析計(jì)算，判斷即時(shí)的信號(hào)能否切合零線斷線這一特定電氣特點(diǎn)，而決定能否對(duì)此種事件做出相應(yīng)輸出。2.1硬件構(gòu)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(lái)實(shí)現(xiàn)（注：由于此刻大部分MCU都是內(nèi)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(hào)采集、信號(hào)放大、繼電器輸出、電源、通訊等幾個(gè)部分（通訊部分非關(guān)緊急，僅做保存）。為了便于硬件的模塊化開(kāi)發(fā)，把各個(gè)模塊設(shè)計(jì)為獨(dú)立的硬件模塊，而經(jīng)過(guò)組裝各個(gè)模塊，來(lái)構(gòu)成所需要的硬件系統(tǒng)。控制器設(shè)計(jì)成2張印制板

5、來(lái)制作，將電源、信號(hào)收集和繼電器輸出設(shè)計(jì)在同一塊板子上，將信號(hào)放大和微辦理部分設(shè)計(jì)在同一塊板子上，以便強(qiáng)弱隔絕。如圖2-2所示為系統(tǒng)硬件模塊構(gòu)成。2.3微辦理器模塊微辦理器模塊是整個(gè)控制器的控制和辦理的核心部分，主要用來(lái)對(duì)輸入的傳感器放大后的信號(hào)進(jìn)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(xì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分0?析處理。在辦理器芯片的選型上，鑒于本控制器應(yīng)用于工頻場(chǎng)合，電磁擾亂大，因此盡量采納抗擾亂能力比較強(qiáng)的芯片，再次，控制器時(shí)刻檢測(cè)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(yùn)算速度要快，精度要高，依據(jù)過(guò)去經(jīng)驗(yàn)，建議在國(guó)產(chǎn)宏晶企業(yè)的S

6、TC系列單片機(jī)和美國(guó)微晶企業(yè)的PIC系列單片機(jī)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(shè)計(jì)成2張印制板來(lái)制作，將電源、信號(hào)收集和繼電器輸出設(shè)計(jì)在同一塊板子上，將信號(hào)放大和微辦理部分設(shè)計(jì)在同一塊板子上，以便強(qiáng)弱隔絕。如圖1-2所示為系統(tǒng)硬件模塊構(gòu)成。本控制器的電源從零線和某一相線引出，再經(jīng)線性變壓器進(jìn)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(guó)國(guó)家半導(dǎo)體企業(yè)生產(chǎn)的LM2576穩(wěn)壓芯片。LM2576系列穩(wěn)壓器是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體企業(yè)生產(chǎn)的3A電流輸出穩(wěn)壓開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻次振蕩器（52KHZ和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23V），并擁有完美的保護(hù)電路，包含電流限制及關(guān)斷電路等，利用該芯片只要要很少的外頭器件即可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。如圖2-4所示：信號(hào)放大電路正常工作時(shí)，Uout=1.23（1+R1/R2）信號(hào)放大電路在檢測(cè)零線電流時(shí)，需要對(duì)電流傳感器上的溝通電流信號(hào)進(jìn)辦理，把溝通50HZ小信號(hào)放大整形成直流有效值信號(hào)，以便行微辦理器能夠精準(zhǔn)檢測(cè)。以下列圖所示：依據(jù)運(yùn)算放大器的性能，能夠得出信號(hào)正半周增益=1+（R2+R3/R1;負(fù)半周增益=-R3/R2;本案要求正負(fù)半周信號(hào)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(zhǔn)計(jì)算出合理的R1，