[实用新型]互感器偏磁工作时的掉零检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种掉零检测装置，具体地说，尤其涉及一种用于零线电流中存在直流量时能够准确及时地检测零线是否断线的掉零检测装置。

背景技术

对于必须采用零线的设备，如果零线缺失或者在设备工作时断线，将使设备无法正常工作甚至损毁，所以如何准确及时地进行掉零保护对于设备来说是十分必要的。然而，如何准确及时地进行掉零检测，目前是一个比较困难的问题，现有的检测设备存在检测不到或者误检测，发生误告警等问题。

当零线掉时，零线中电流为零。一般检测零线掉的设备都是通过检测零线电流，根据零线电流的大小来判断是否出现掉零线。

目前常用的掉零检测就是在设备的零线上串联采样电阻，电阻串在零线上，零线电流流过电阻时产生压降，电阻值固定就可得到零线电流的大小，从而可以判断零线是否断线，其原理如附图1所示。使用这种设备时，电阻的规格不易选择，由于设备满载工作时电流可能会很大，故在较大的电流下，电阻的阻值只能选取毫欧级的，避免较大电阻损耗大而造成温升也较大。但是在空载或者三相负载平衡时，零线电流一般较小，采样电阻上的电压就较低，较低的电压信号抗扰性差，这时候往往会造成检测失败，产生误告警。然而，如果增大电阻阻值，虽然在空载时的电压信号提高了，但是电阻上的损耗会增加。另外这种检测设备将功率电路和检测电路无隔离的连在一起，容易对用电设备造成干扰。同时这种设备由于直接使用串联电阻，采样电压和实际电流信号是同相位的比例信号，零线上就是存在直流量也不需分辨。

另外一种常用的掉零检测就是使用电流传感器采样零线电流情况。通常是使用电流传感器来检测零线电流的大小，并根据零线电流的大小来判断是否掉零线，其原理如附图2所示。电流传感器一般是采用霍尔电流传感器或电流互感器。电流传感器实现了检测电路与功率电路的隔离，但要想较高的检测精度和分辨率，需要采用较高性能的传感器和外围电路。霍尔传感器精度较高可以检测到电流直流量并且抗干扰能力强但需要单独提供电源并且成本较高，比较常见的电流传感器还是较便宜的互感器。

图3是利用电流互感器采样零线电流产生掉零信号的示意图，其也存在使用互感器时出现零线电流直流量引起互感器偏磁从而不能及时准确检测掉零的问题。

从附图1、2、3可知，现有的掉零检测都是通过测量或检测设备零线电流的大小，然后据此判断零线是否断线，这些都存在着检测精度和可靠性问题，使用互感器时出现零线电流直流量引起互感器偏磁从而不能及时准确检测掉零的情况。

对于使用互感器检测零线电流来说，当输入市电的正负半周出现不对称或者负载在正负半周的电流不对称，零线电流中都会出现叠加直流量的情况。电流直流量的存在使互感器产生一稳态磁通，在直流量上叠加的交变电流使互感器产生变化的磁通，而变化的磁通才能使互感器副边产生相应电压和电流，此时互感器工作在偏磁情况下。当零线断掉后，直流量产生的场强消失，此时互感器里的稳态磁通要发生从有到无的变化，这样原来处于稳态的磁通现在成了交变的磁通。这种交变磁通实际上是互感器工作在偏磁状态下的磁复位，这时候副边会产生感应电动势，此电动势的存在试图阻止磁通的减小，所以副边产生的感应电压信号呈现持续较长并且逐渐衰减。对于掉零检测来说，感应电动势长时间保持就无法保证及时地掉零检测，在使用互感器电流检测中，零线中存在直流量时由于互感器工作在偏磁状态下将不能及时准确得对掉零情况进行判断，时间延迟可达80毫秒以上。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种互感器偏磁工作时的掉零检测的装置，通过该装置，在设备零线掉零检测中，其能够克服互感器偏磁工作的弊端从而及时准确地进行掉零检测。

一种互感器偏磁工作时的掉零检测装置，包括有与零线连接的互感器，其还包括整流电路，采样电路，信号转换电路，处理器；

所述互感器依次经整流电路、采样电路后与信号转换电路连接，该信号转换电路的输出的电平信号传输给处理器。

在本技术方案中，所述互感器为电流互感器。

在本技术方案中，所述采样电路为一采样电阻R1。

在本技术方案中，所述信号转换电路由比较器、用于组成分压给定信号的电阻R2、R3、用于防止采样电压过大的二极管VD5、用于增加电平转换的回滞时间的电阻R4及电容C1、C2组成。

在本技术方案中，所述比较器的型号为LM393。