一种三相供电故障自动检测电路

1.本发明涉及电子信息技术领域，具体涉及一种三相供电故障自动检测电路。


背景技术：

2.在现代社会，在工厂、大楼、银行、学校等建筑中，三相供电是最常见的供电方式，但是因负载的原因，导致三个相位本身缺相，或者三个相位之间，及三个相位与地线之间短路导致的供电故障很常见。
3.目前常见的排故方式是安排有资质的电工现场排查，但这种排查费时费力，而且容易出错，时效无法保障、人工成本高、存在安全隐患等。
4.针对上述问题，本发明提供一种三相供电故障自动检测电路，实时检测三相供电故障。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种三相供电故障自动检测电路。
6.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种三相供电故障自动检测电路，该电路包括控制器、以及与所述控制器相电连接的：空开，三相供电端通过所述空开给负载供电；切换控制模块和故障判断模块，所述控制器通过切换控制模块和故障判断模块切换检测三个相位的供电情况、以及三个相位彼此间及与地线n的短路情况，并且判断实际故障情况并生成相应的故障代码；通信模块，用于将故障信息及相应的故障代码实时传输给远程监测端使用；电源模块，用于为控制器及各模块供电。
7.进一步的，该电路还包括用于显示现场故障情况的故障指示模块，所述故障指示模块与控制器电连接，控制器将故障信息及相应的故障代码发送给故障指示模块现场显示。
8.进一步的，该电路还包括用于显示现场电路当前状态的电路状态指示模块，所述电路状态指示模块与控制器电连接，控制器将当前电路状态信息发送给电路状态指示模块现场显示。
9.进一步的，所述电源模块包括有ac12v交流端和电池，ac12v交流端通过第一开关s1连接整流桥kbp210，整流为直流电后形成dc12v直流端，dc12v直流端通过并联的第一电容c1与第二电容c2滤波后连接所述电池，用于充电储能，dc12v直流端同时通过ht7550芯片及并联的第3电容c3与第四电容c4稳压滤波后连接控制器供电，在ac12v交流端失效时，以所述电池为备用电源继续给控制器供电。
10.进一步的，所述切换控制模块包括切换控制电路，所述切换控制电路由结构相同
的a相切换控制电路、b相切换控制电路、c相切换控制电路和地线n切换控制电路组成，a相线、b相线、c相线、地线n通过空开后的对应线路表示为a1相线、b1相线、c1相线、地线n1，a相切换控制电路、b相切换控制电路、c相切换控制电路的输入端分别连接至控制器的不同输出端口上，每相的切换控制电路的输入端通过第一分压电阻r连接三极管q的基极，三极管q的基极通过第二分压电阻r接地，三极管q的发射极接地，三极管q的集电极通过反向二极管d接12v高电平端，在反向二极管d的两端并接继电器，继电器开关k串接在12v高电平端与通过空开后的对应线路之间。
11.进一步的，所述故障判断模块包括缺相检测电路和短路检测电路，其中，所述缺相检测电路包括：通过可调电阻r21、r22、r23分别对应连接a相线、b相线、c相线的三个光耦optoisolator，三个光耦optoisolator的输出端设置有高电平vcc，高电平vcc通过光耦optoisolator内光电三极管的集电极到发射极接地，光耦optoisolator内的发光二极管以发光与否控制光电三极管的集电极与发射极是否导通，以光电三极管的集电极作为缺相输出端，发光二极管正常发光时输出为低电平，控制器判断正常，发光二极管不发光时输出为高电平，控制器判断异常；所述短路检测电路包括：分别设置于a1相线与b1相线之间、a1相线与c1相线之间、a1相线与地线n1之间、b1相线与c1相线之间、b1相线与地线n1之间、c1相线与地线n1之间且结构相同的缺相检测电路。
12.进一步的，所述故障指示模块包括缺相指示电路和短路指示电路，其中，所述缺相指示电路包括a缺相指示灯、b缺相指示灯和c缺相指示灯，a缺相指示灯、b缺相指示灯和c缺相指示灯的一端通过相应电阻连接高电平vcc，另一端分别连接至控制器的不同输出端口上，控制器判断对应相缺相异常时，相应端口输出低电平，使得对应指示灯导通发光，进行故障现场显示；所述短路指示电路包括a-b相短路指示灯、a-c相短路指示灯、a-n相短路指示灯、b-c相短路指示灯、b-n相短路指示灯和c-n相短路指示灯，a-b相短路指示灯、a-c相短路指示灯、a-n相短路指示灯、b-c相短路指示灯、b-n相短路指示灯和c-n相短路指示灯的一端通过相应电阻连接高电平vcc，另一端分别连接至控制器的不同输出端口上，控制器判断对应相短路异常时，相应端口输出低电平，使得对应指示灯导通发光，进行故障现场显示。
13.本发明的有益效果是:本发明电路能进行缺相检测和短路/漏电检测，可以检测三个相位的缺相情况和三个相位间短路/漏电及三个相位与地线之间的短路/漏电情况，并且具有功能明确、扩展简单、安装维护方便、状态指示信息明确、成本低廉的优点。
附图说明
14.图1为本发明的结构框图；图2为本发明的电源模块电路图；图3为本发明的空开图；图4为本发明的切换控制模块电路图；
图5为本发明的故障判断模块内的缺相检测电路图；图6为本发明的故障判断模块内的短路检测电路图；图7为本发明的电路状态指示模块电路图；图8为本发明的控制器及外围电路和故障指示模块电路图。
15.图中标号说明：1、电源模块，2、控制器，3、通信模块，4、空开，5、切换控制模块，6、故障判断模块，7、故障指示模块，8、电路状态指示模块。
具体实施方式
16.下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
17.如图1所示，一种三相供电故障自动检测电路，该电路包括控制器2、以及与所述控制器2相电连接的：空开4，即空气开关，三相供电端通过所述空开4给负载供电；切换控制模块5和故障判断模块6，所述控制器2通过切换控制模块5和故障判断模块6切换检测三个相位的供电情况、以及三个相位彼此间及与地线n的短路情况，并且判断实际故障情况并生成相应的故障代码；通信模块3，用于将故障信息及相应的故障代码实时传输给远程监测端使用；电源模块1，用于为控制器2及各模块供电，在具体实施时，控制器2还包括相应的外围电路。
18.该电路还包括用于显示现场故障情况的故障指示模块7，所述故障指示模块7与控制器2电连接，控制器2将故障信息及相应的故障代码发送给故障指示模块7现场显示。
19.该电路还包括用于显示现场电路当前状态的电路状态指示模块8，所述电路状态指示模块8与控制器2电连接，控制器2将当前电路状态信息发送给电路状态指示模块8现场显示，如图7所示，电路状态指示模块8的电路包括红、绿、蓝三色指示灯，红色指示灯连接在电源模块1与地端之间，用于显示电源模块1供电是否正常，绿色指示灯和蓝色指示灯的一端连接电源模块1，另一端连接控制器2的不同输出端口上，正常状态时，绿色指示灯对应的控制器2输出端口输出低电平，绿色指示灯亮，异常状态时，蓝色指示灯对应的控制器2输出端口输出低电平，蓝色指示灯亮。
20.如图2所示，所述电源模块1包括有ac12v交流端和电池，ac12v交流端通过第一开关s1连接整流桥kbp210，整流为直流电后形成dc12v直流端，dc12v直流端通过并联的第一电容c1与第二电容c2滤波后连接所述电池，用于充电储能，dc12v直流端同时通过ht7550芯片及并联的第3电容c3与第四电容c4稳压滤波后连接控制器2供电，在ac12v交流端失效时，以所述电池为备用电源继续给控制器2供电。
21.所述切换控制模块5包括切换控制电路，所述切换控制电路由结构相同的a相切换控制电路、b相切换控制电路、c相切换控制电路和地线n切换控制电路组成，如图3所示，a相线、b相线、c相线、地线n通过空开4后的对应线路表示为a1相线、b1相线、c1相线、地线n1，a相切换控制电路、b相切换控制电路、c相切换控制电路的输入端分别连接至控制器2的不同输出端口上，如图4所示，每相的切换控制电路的输入端通过第一分压电阻r连接三极管q的基极，三极管q的基极通过第二分压电阻r接地，三极管q的发射极接地，三极管q的集电极通过反向二极管d接12v高电平端，在反向二极管d的两端并接继电器，继电器开关k串接在12v
高电平端与通过空开4后的对应线路之间。
22.所述故障判断模块6包括缺相检测电路和短路检测电路，其中，所述缺相检测电路包括：如图5所示，通过可调电阻r21、r22、r23分别对应连接a相线、b相线、c相线的三个光耦optoisolator，三个光耦optoisolator的输出端设置有高电平vcc，高电平vcc通过光耦optoisolator内光电三极管的集电极到发射极接地，光耦optoisolator内的发光二极管以发光与否控制光电三极管的集电极与发射极是否导通，以光电三极管的集电极作为缺相输出端，发光二极管正常发光时输出为低电平，控制器2判断正常，发光二极管不发光时输出为高电平，控制器2判断异常；所述短路检测电路包括：如图6所示，分别设置于a1相线与b1相线之间、a1相线与c1相线之间、a1相线与地线n1之间、b1相线与c1相线之间、b1相线与地线n1之间、c1相线与地线n1之间且结构相同的缺相检测电路。
23.如图8所示，所述故障指示模块7包括缺相指示电路和短路指示电路，其中，所述缺相指示电路包括a缺相指示灯、b缺相指示灯和c缺相指示灯，a缺相指示灯、b缺相指示灯和c缺相指示灯的一端通过相应电阻连接高电平vcc，另一端分别连接至控制器2的不同输出端口上，控制器2判断对应相缺相异常时，相应端口输出低电平，使得对应指示灯导通发光，进行故障现场显示；所述短路指示电路包括a-b相短路指示灯、a-c相短路指示灯、a-n相短路指示灯、b-c相短路指示灯、b-n相短路指示灯和c-n相短路指示灯，a-b相短路指示灯、a-c相短路指示灯、a-n相短路指示灯、b-c相短路指示灯、b-n相短路指示灯和c-n相短路指示灯的一端通过相应电阻连接高电平vcc，另一端分别连接至控制器2的不同输出端口上，控制器2判断对应相短路异常时，相应端口输出低电平，使得对应指示灯导通发光，进行故障现场显示。
24.本发明电路检测过程及原理1、以a相位为例子描述缺相检测过程：通过可调电阻r21连接a相线，当a相供电正常，光耦optoisolator5工作正常，a缺相信号为低电平，控制器2判断为正常；当a相缺相，则光耦optoisolator5不工作，a缺相信号为高电平，控制器2判断为异常，通过控制控制器2的p3.2口为低电平，电源端vcc、电阻r16、a缺相指示灯到p3.2口形成通路，点亮a缺相指示灯实现故障指示，并通过通信模块向远控发送信号；b、c相缺相情况判断参考如上。
25.2、以a-b相短路（漏电）为例子描述相位间短路（漏电）检测过程：当因为a-b相位间短路（漏电）空开4断开，a、b、c、n空开后对应的线路为a1、b1、c1、n1；检测电路通过控制器2的p2.0管脚将a控制置为高电平，如图4所示，r3、r4分压偏置后将三极管q1导通，继电器导通、继电器开关k1闭合，将 12v电源信号给a1；当a1与b1之间短路，或者电阻（即漏电）很小，则a1、b1通过可调电阻r17、光耦optoisolator1导通接地，a-b信号为低电平，控制器2的p1.0口接收到此信号，通过将p0.0置低电平：vcc、 r11、a-b相短路指示灯、p0.0导通，实现a-b相短路指示灯发光，实现故障指示，并通过通信模块3向远控发送信号；a-c之间、a-n之间、b-c之间、b-n之间、c-n之间的短路漏电情况判断及指示参考如上。
26.此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元
素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
27.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。