[发明专利]一种配电网零线断线保护器及其控制方法

权利要求书

1.一种配电网零线断线保护器，其特征在于，包括数字信号处理器（5）、电流采集电路和电压采集电路，电流采集电路和电压采集电路均与滤波电路（7）相连接，滤波电路（7）与A/D转换电路（6）相连接，A/D转换电路（6）与数字信号处理器（5）相连接，数字信号处理器（5）分别与存储器（3）、通信接口（4）、输入接口电路（1）和输出接口电路（2）相连接，输出接口电路（2）分别与显示屏和断路器相连接，输入接口电路（1）与输入设备相连接，通信接口（4）与上位机相连接。

2.根据权利要求1所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述输出接口电路（2）通过继电器与断路器相连接，输入接口电路（1）通过光电耦合隔离电路与输入设备相连接。

3.根据权利要求1所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述数字信号处理器（5）为STM32F407ZET6型号的ARM控制芯片；存储器（3）为flash存储器。

4.根据权利要求1所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述电流采集电路的数量设有四组，每组3路共计12路，电流采集电路分别与三相四线供电系统各个输电线的一次电流互感器相连接。

5.根据权利要求1或4所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述电流采集电路包括二次电流互感器和第一运算放大器，二次电流互感器的两个输入端与输电线的一次电流互感器输出端相连接，两个输出端分别与第一运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，第一运算放大器的反相输入端通过电阻R1与第一运算放大器的输出端相连接，第一运算放大器的同相输入端接地。

6.根据权利要求1所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述电压采集电路包括取样电阻、电流变换器和第二运算放大器，取样电阻与电流变换器的输入端相连接，电流变换器的两个输出端分别与第二运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，第二运算放大器的反相输入端通过电阻R11与第二运算放大器的输出端相连接，第二运算放大器的同相输入端接地。

7.根据权利要求1所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述滤波电路（7）通过钳位二极管与A/D转换电路（6）相连接。

8.根据权利要求1或7所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述滤波电路（7）包括RC滤波电路和加法器电路，电流采集电路和电压采集电路均与RC滤波电路相连接，RC滤波电路与加法器电路相连接，加法器电路与A/D转换电路（6）相连接。

9.根据权利要求8所述的配电网零线断线保护器，其特征在于，所述RC滤波电路包括电阻R2和电容C1，电阻R2的输入端均与电流采集电路的第一运算放大器的输出端和电压采集电路的第二运算放大器的输出端相连接；电阻R2的输出端与电容C1一端相连接，电容C1的另一端接地；所述加法器电路包括第三运算放大器和电源VREF，电容C1的两端分别通过电阻与第三运算放大器的同相输入端和反相输入端相连接，第三运算放大器的反相输入端通过电阻R5与第三运算放大器的输出端相连接，第三运算放大器的反相输入端通过电阻R4与电源VREF相连接，第三运算放大器的输出端与A/D转换电路（6）相连接。

10.根据权利要求9所述的配电网零线断线保护器的控制方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一：电流采集电路和电压采集电路分别采集三相四线供电系统中输电线的电流模拟信号和电压模拟信号，并转化为电压信号；

步骤二：电压信号经滤波电路（7）的RC滤波电路滤除电压信号中的高频干扰；滤波电路（7）的加法器电路将滤波后的交流信号向上抬高VREF并转变为直流模拟信号；

步骤三：直流模拟信号通过A/D转换电路（6）转化为数字量，通过数字信号处理器（5）存储在存储器（3）；

步骤四：数字信号处理器（5）比较三相电流最小值大于设定值I1_set，且零线电流小于设定值In1_set，判断为零线断线故障；或数字信号处理器（5）比较三相电流最大值与最小值的差值大于设定值I2_set，且零线电流小于设定值In2_set，判断为零线断线故障；或数字信号处理器（5）比较三相电流和N相电流的矢量和值大于设定值I3_set，判断为零线断线故障；否则，返回步骤一；

步骤五：在判断为零线断线故障后，数字信号处理器（5）通过继电器断开断路器。