斷相故障檢測方法、裝置及一種自動轉換開關的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種斷相故障檢測方法，尤其涉及一種用于對三相電源進行實時地斷 相故障檢測的斷相故障檢測方法。
【背景技術】
[0002] 自動轉換開關已經廣泛應用于工業供電系統中，自動轉換開關通過檢測常備用三 相電源的故障狀態來實現自動轉換。三相電源的故障狀態包括欠壓、過壓、斷相等，其中對 于三相電源斷相的檢測通常采用以下兩種方法：一種是通過檢測A相、B相、C相的相電壓 來判斷是否斷相，當某相的相電壓小于30%額定相電壓時即判定為斷相；另一種是通過檢 測A相相電壓、BC線電壓來判斷是否斷相，同樣的當A相相電壓小于30%額定相電壓或BC 線電壓小于30%額定線電壓時即判定為斷相。第一種方法能夠準確判斷出斷相，但是硬件 電路復雜，成本相對高。第二種方法能節省一相的硬件采樣電路，電路簡單、成本低，但是由 于自動轉換開關輸出側一般連接有電壓表、電力儀表等負載，在自動轉換開關常用或備用 進線側的B相或C相斷相時，檢測出的B相與C相之間的線電壓值可能大于30%額定線電 壓而導致控制器判斷B相或C相斷相失誤，進而嚴重影響整個供電系統的安全可靠性。此 外，如自動轉換開關的輸出側接有類似某種信號指示燈這樣具備導通電壓閾值（即輸入電 壓值達到一定程度才導通并工作）的負載，當B相或C相斷相時，電壓采樣電路所采樣到的 BC線電壓波形中的過零處并非是一個點，而是會持續一段時間，顯示為一條線段，這也為斷 相故障檢測帶來了新的問題。
[0003] 因此，亟需一種斷相故障檢測方法，能夠有效解決上述問題。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種斷相故障檢測方 法，該方法能對接有具備導通電壓閾值的負載的三相電源進行實時準確地斷相故障檢測， 且電路簡單，實現成本低廉。
[0005] 本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：
[0006] -種斷相故障檢測方法，用于對三相電源進行實時地斷相故障檢測，所述三相電 源接有具備導通電壓閾值的負載；對三相電源第一相的相電壓以及第二相與第三相間的 線電壓分別進行電壓采樣，然后根據電壓采樣結果計算得到第一相相電壓的值以及以下 兩參數中的至少一個：第一相相電壓和第二相與第三相間線電壓的相位差△ φ，在三相電 源一個周期T中第一相相電壓的上升沿過零時刻/下降沿過零時刻和第二相與第三相間 線電壓的上升沿過零時刻/下降沿過零時刻之間的時間差At;接著計算△ (^或At%
如果以下條件中的任意一個 得到滿足，則判斷所述三相電源出現斷相故障：第一相相電壓的值小于預設的相電壓閾值， 90° -Δ Φ1大于預設的相位差閾值
大于預設的時間差閾值；如所述三相電 源連接負載為單一三角形連接，則所述相位差閾值的取值范圍為[0°，60° ]，所述時間差 閾值的取值范圍為[0, | ];如所述三相電源連接負載為非單一三角形連接，則所述相位差 閾值的取值范圍為[0°，30° ]，所述時間差閾值的取值范圍為[0 A ];第一相相電壓和 12 第二相與第三相間線電壓的相位差Α φ，根據Δ t計算得到：Δ φ = 360° Xf X Δ t
[0007] 式中，f為所述三相電源的頻率，單位為Hz ;時間差Δ t的單位為s ;
[0008] 其中，第二相與第三相間線電壓的上升沿過零時刻/下降沿過零時刻的檢測方法 具體如下：對于每一個電壓采樣點，將當前采樣點的電壓值、上一采樣點的電壓值分別與電 壓采樣過零基準值進行比較，當第一次出現當前采樣點的電壓值等于電壓采樣過零基準值 的同時，上一采樣點的電壓值小于電壓采樣過零基準值，則以該當前采樣點作為上升沿過 零時刻起點；當第一次出現當前采樣點的電壓值大于電壓采樣過零基準值的同時，上一采 樣點的電壓值等于電壓采樣過零基準值，則以該當前采樣點作為上升沿過零時刻終點；反 之，當第一次出現當前采樣點的電壓值等于電壓采樣過零基準值的同時，上一采樣點的電 壓值大于電壓采樣過零基準值，則以該當前采樣點作為下降沿過零時刻起點；當第一次出 現當前采樣點的電壓值小于電壓采樣過零基準值的同時，上一采樣點的電壓值等于電壓采 樣過零基準值，則以該當前采樣點作為下降沿過零時刻終點；最后以上升沿過零時刻起點 /下降沿過零時刻起點與上升沿過零時刻終點/下降沿過零時刻終點的中間時刻作為上升 沿過零時刻/下降沿過零時刻。
[0009] 對于連接負載為單一三角形連接、非單一三角形連接的三相電源，所述相位差閾 值分別優選為30°、15°，所述時間差閾值分別優選為_&、 12 24
[0010] 一種斷相故障檢測裝置，用于對三相電源進行實時地斷相故障檢測，所述三相電 源接有具備導通電壓閾值的負載；該裝置包括：分別用于對三相電源第一相的相電壓以及 第二相與第三相間的線電壓進行電壓采樣的相電壓采樣電路、線電壓采樣電路，以及與相 電壓采樣電路、線電壓采樣電路分別連接的故障判斷單元；其特征在于，所述故障判斷單 元包括計算模塊、判斷模塊；所述計算模塊用于根據相電壓采樣電路的采樣結果計算第一 相相電壓的值，以及以下兩參數中的至少一個：第一相相電壓和第二相與第三相間線電壓 的相位差Α φ，在三相電源一個周期T中第一相相電壓的上升沿過零時刻/下降沿過零 時刻和第二相與第三相間線電壓的上升沿過零時刻/下降沿過零時刻之間的時間差A t ; 接著計算出A 或
所述判斷模塊用于根據計算模塊的輸出結果判斷所述三相電源是否出現斷相故障：如果 以下條件中的任意一個得到滿足，則判斷所述三相電源出現斷相故障：第一相相電壓的值 小于預設的相電壓閾值，|90° -Δ Φ?大于預設的相位差閾值
大于預設的時 間差閾值；如所述三相電源連接負載為單一三角形連接，則所述相位差閾值的取值范圍為
[0°，60° ]，所述時間差閾值的取值范圍為[0，| ];如所述三相電源連接負載為非單一三 6 角形連接，則所述相位差閾值的取值范圍為[0°，30° ]，所述時間差閾值的取值范圍為
[0,4];
[0011] 所述計算模塊包括過零時間差檢測子模塊、相位差計算子模塊；所述過零時間差 檢測子模塊用于在所述三相電源的一個周期內，分別利用電壓采樣結果檢測出第一相相電 壓的上升沿過零時刻/下降沿過零時刻、第二相與第三相間線電壓的上升沿過零時刻/下 降沿過零時刻，并計算出兩者的時間差At ;所述相位差計算子模塊用于按照下式計算得 到第一相相電壓和第二相與第三相間線電壓的相位差Α φ :
[0012] Δ φ = 360。XfX Δ t
[0013] 式中，f為所述三相電源的頻率，單位為Hz ;時間差Δ t的單位為s ;
[0014] 其中，第二相與第三相間線電壓的上升沿過零時刻/下降沿過零時刻的檢測方法 具體如下：對于每一個電壓采樣點，將當前采樣點的電壓值、上一采樣點的電壓值分別與電 壓采樣過零基準值進行比較，當第一次出現當前采樣點的電壓值等于電壓采樣過零基準值 的同時，上一采樣點的電壓值小于電壓采樣過零基準值，則以該當前采樣點作為上升沿過 零時刻起點；當第一次出現當前采樣點的電壓值大于電壓采樣過零基準值的同時，上一采