CN108233528A - 一种电源输入控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电源输入控制装置，包括相线与中性线检测模块、控制器、第一相线、第二相线、第三相线以及中性线；所述相线与中性线检测模块的各个输入端一对一电连接于所述第一相线、所述第二相线、所述第三相线和所述中性线；所述控制器的各个输入端分别一对一电连接于所述相线与中性线检测模块的各个输出端；所述相线与中性线检测模块将检测到的所述相线与中性线的接线参数输出至所述控制器，所述控制器根据所述接线参数分析并输出接线状态。采用本发明可以检测相线与中性线的接线状态，确保接线正确。

Description

一种电源输入控制装置
技术领域
本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种电源输入控制装置。
背景技术
采用高级计量架构(Advanced Metering Infrastructure，简称AMI)部署的智能表计通信网络主要包括表计(meter)、主站和通信***。基于AMI的智能电表***(以下简称“AMI智能电表***”)中，电力线载波通信(Power Line Communication，PLC)技术被普遍应用。主站通过数据集中单元(data concentrating unit，简称DCU)对PLC电表进行数据采集，管理和控制等。其中，DCU和PLC电表之间采用PLC技术通信。
在组网过程中，PLC电表和DCU可以通过现有的电力线进行数据传输。电力线的物理走线为树形拓扑结构，变压器为一个台区的供给源头，由此源头分出多条电力线，每条电力线上的节点共享通信介质。由于当前电力行业低压配电普遍采用三相四线制，为保证每一相上PLC电表都能与DCU通信，DCU交流电源通常为三相四线输入。
AMI智能电表***的建设通常在现有的电力供电***上开展，DCU安装和接线都是直接借用现有的配电支架。一方面，配电支架老化严重，缺乏维护，存在难以区分相线和中性线的情况。另一方面，按照规定的顺序进行接线对于现场施工人员实施难度较大，易出现相线与中性线接错的现象。
发明内容
本申请提供了一种电源输入控制装置，以期及时检测相线与中性线的接线状态。
第一方面提供了一种电源输入控制装置，包括：
相线与中性线检测模块、控制器、第一相线、第二相线、第三相线以及中性线；
所述相线与中性线检测模块的各个输入端一对一电连接于所述第一相线、所述第二相线、所述第三相线和所述中性线；
所述控制器的各个输入端分别一对一电连接于所述相线与中性线检测模块的各个输出端；
所述相线与中性线检测模块将检测到的所述相线与中性线的接线参数输出至所述控制器，所述控制器根据所述接线参数分析并输出接线状态。
在第一方面中，电源输入控制装置中设置相线与中性线检测模块，可以检测相线与中性线的接线状态并将接线状态发送给控制器，如接线错误或者缺相，控制器可以输出缺相或接线错误的告警提示，以便于维修人员及时发现接线问题或缺相问题。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施例中，所述相线与中性线检测模块包括第一子检测模块、第二子检测模块和第三子检测模块；
所述第一子检测模块的第一输入端电连接于所述第一相线，所述第二子检测模块的第一输入端电连接于所述第二相线，所述第三子检测模块的第一输入端电连接于所述第三相线；
所述第一子检测模块的第二输入端，所述第二子检测模块的第二输入端，以及所述第三子检测模块的第二输入端，分别电连接于所述中性线；
所述第一子检测模块的输出端电连接于所述控制器的第一输入端，所述第二子检测模块的输出端电连接于所述控制器的第二输入端，所述第三子检测模块的输出端电连接于所述控制器的第三输入端。
结合第一方面的第一种可能的实施例，在第一方面的第二种可能的实施例中，
所述第一子检测模块包括第一工频变压器、第一整流桥和第一电压比较器；
所述第一工频变压器的第一输入端电连接于所述第一相线，所述第一工频变压器的第二输入端电连接于所述中性线；
所述第一整流桥的第一输入端电连接于所述第一工频变压器的第一输出端，所述第一整流桥的第二输入端电连接于所述第一工频变压器的第二输出端；
所述第一电压比较器的第一输入端电连接于所述第一整流桥的第一输出端，所述第一电压比较器的第二输入端电连接于所述第一整流桥的第二输出端；
所述第一电压比较器的输出端电连接于所述控制器的第一输入端；
所述第一工频变压器将所述第一相线和中性线的经电压变换后的交流电源输出至所述第一整流桥，所述第一整流桥将所述交流电源进行直流转换后所获得的直流电源输出至所述第一电压比较器，所述第一电压比较器根据所述直流电源获得逻辑电平并输出至所述控制器，所述控制器根据所述逻辑电平分析并输出接线状态。
结合第一方面的第二种可能的实施例，在第一方面的第三种可能的实施例中，所述第一子检测模块还包括第一晶体管，所述第一晶体管电连接于所述第一整流桥的第一输出端；
所述第一整流桥向所述第一晶体管输出直流电源，所述第一晶体管根据所述直流电源监测所述第一相线与所述中性线的导通参数，并将所述导通参数输出至所述控制器；其中，所述导通参数为所述第一相线与中性线的一种接线参数。
在第一方面的第三种可能的实施例中，通过晶体管获得导通参数，该导通参数可以用于判断是否缺相。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实施例中，所述第一子检测模块包括第一光耦合器；
所述第一光耦合器的第一输入端电连接于所述第一相线，所述第一光耦合器的第二输入端电连接于所述中性线；
所述第一光耦合器的输出端电连接于所述控制器的第一输入端；
所述第一光耦合器将所述第一相线和所述中性线输出的交流电源转换为第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号输出至所述控制器，所述第一脉冲信号为所述第一相线与中性线的一种接线参数。
结合第一方面的第四种可能的实施例，在第一方面的第五种可能的实施例中，所述控制器根据所述第一脉冲信号，所述第二子检测模块中的第二光耦合器输出的第二脉冲信号，以及所述第三子检测模块中的第三光耦合器输出的第三脉冲信号，之间的下降沿时差与预设阈值进行比对，分析并输出接线状态。
结合第一方面、第一方面第一种可能的实施例至第一方面的第五种可能的实施例中的任意一种可能的实施例，在第一方面的第六种可能的实施例中，所述装置还包括相线与中性线调整模块；
所述相线与中性线调整模块的第一电源输入端电连接于所述第一相线；
所述相线与中性线调整模块的第二电源输入端电连接于所述第二相线；
所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端电连接于所述第三相线；
所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端电连接于所述中性线；
所述相线与中性线调整模块的控制输入端电连接于所述控制器的第一输出端；
若所述控制器分析所述接线状态为异常状态，则所述控制器向所述相线与中性线调整模块发送接线控制指令，所述相线与中性线调整模块根据所述接线控制指令调整所述接线状态。
在第一方面的第六种可能的实施例中，所述电源输入控制装置中还可以设置有相线与中性线调整模块，当发现接线问题或缺相问题时，可通过相线与中性线调整模块中的单刀双掷开关及时调整接线，有效提高接线状态调整效率。
结合第一方面的第六种可能的实施例，在第一方面的第七种可能的实施例中，所述相线与中性线调整模块包括第一子调整模块、第二子调整模块和第三子调整模块；
所述第一子调整模块包括第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器；
所述第二子调整模块包括第三单刀双掷继电器；
所述第三子调整模块包括第四单刀双掷继电器、第五单刀双掷继电器、第六单刀双掷继电器和第七单刀双掷继电器；
当所述控制器确定调整接线状态时，所述控制器向所述相线与中性线调整模块发送接线控制指令，所述相线与中性线调整模块根据所述接线控制指令从所述第一单刀双掷继电器至所述第七单刀双掷继电器中选择目标单刀双掷继电器，并对所述目标单刀双掷继电器进行闭合控制以调整所述相线与中性线的接线状态。
结合第一方面的第七种可能的实施例，在第一方面的第八种可能的实施例中，所述装置还包括电力线载波单元PLC模块，所述PLC模块包括第一相线输入端、第二相线输入端、第三相线输入端和中性线输入端；
所述相线与中性线调整模块的第一电源输入端包括所述第一单刀双掷继电器的刀；所述相线与中性线调整模块的第二电源输入端包括所述第二单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器至所述第七单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器的刀至所述第七单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀；
所述第一单刀双掷继电器的第一触点和所述第五单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述PLC模块的第一相线输入端，所述第二单刀双掷继电器的第一触点和所述第六单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述PLC模块的第二相线输入端，所述第三单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述PLC模块的第三相线输入端；
所述第一单刀双掷继电器的第二触点、所述第二单刀双掷继电器的第二触点、所述第三单刀双掷继电器的第二触点和所述第四单刀双掷继电器的第一触点分别电连接于所述PLC模块的中性线接入端；
所述第四单刀双掷继电器的第二触点、所述第五单刀双掷继电器的第一触点、所述第六单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第一触点分别悬空。
结合第一方面的第七种可能的实施例，在第一方面的第九种可能的实施例中，所述装置还包括数据集中单元DCU接口模块，所述DCU接口模块包括第一相线输入端、第二相线输入端、第三相线输入端和中性线输入端；
所述相线与中性线调整模块的第一电源输入端包括所述第一单刀双掷继电器的刀；所述相线与中性线调整模块的第二电源输入端包括所述第二单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器至所述第七单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器的刀至所述第七单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀；
所述第一单刀双掷继电器的第一触点和所述第五单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述DCU接口模块的第一相线输入端，所述第二单刀双掷继电器的第一触点和所述第六单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述DCU接口模块的第二相线输入端，所述第三单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述DCU接口模块的第三相线输入端；
所述第一单刀双掷继电器的第二触点、所述第二单刀双掷继电器的第二触点、所述第三单刀双掷继电器的第二触点和所述第四单刀双掷继电器的第一触点分别电连接于所述DCU接口模块的中性线接入端；
所述第四单刀双掷继电器的第二触点、所述第五单刀双掷继电器的第一触点、所述第六单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第一触点分别悬空。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种三相四线的输电线路示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电源输入控制装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的相线与中性线检测模块的第一结构示意图；
图4为本发明实施例提供的相线与中性线检测模块的第二结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第一种三相电向量图；
图6为本发明实施例提供的第一种输出的脉冲序列图；
图7为本发明实施例提供的第二种三相电向量图；
图8为本发明实施例提供的第二种输出的脉冲序列图；
图9为本发明实施例提供的第三种三相电向量图；
图10为本发明实施例提供的第三种输出的脉冲序列图；
图11为本发明实施例提供的第四种三相电向量图；
图12为本发明实施例提供的第四种输出的脉冲序列图；
图13为本发明实施例提供的一种脉冲序列检测方法的流程示意图；
图14为本发明实施例提供的一种接线状态判断方法的流程示意图；
图15为本发明实施例提供的相线与中性线调整模块的第一结构示意图；
图16为本发明实施例提供的相线与中性线调整模块的第二结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
在低压配电网中，输电线路一般采用三相四线制。图1为本发明的一个实施例提供的一种三相四线的输电线路示意图。如图1所示，图中低压配电网到用户端之间的电力传输主要依靠四条线路，其中三条相线分别用A、B和C代表，另一条是中性线N(如果该回路电源侧的中性点接地，则中性线也称为零线)。A，B，C三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。
图1中，PLC模块和DCU接口模块均可以连接于三相四线的输电线路上。其中，PLC模块可利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输，实现电力载波通信。DCU接口模块可以称为电缆汇合的中心点，例如在电力远程抄表***中，终端如图中电表1,电表2……电表n分别与一相线和中性线相连，各个电表抄送的数据经过DCU接口模块发送给控制中心的计算机或通信设备。在进行AMI智能电表***建设时，施工人员通过人为判断进行接线可能会出现相线与中性线接错的现象，例如，假设图中四条线由上至下的第一条线、第二条线、第三条线和第四条线，分别用A、B、C和N表示，如图1所示，实际上第一条线、第二条线、第三条线和第四条线依次对应的接线为A、N、C和B，即N和B的接线接错了，这是可能会出现某些设备如电表两端的电压增大，极易造成电表损坏。
本发明实施例中，针对相线与中性线易出现接线错误(例如，相线B和中性线N接反)的问题，通过增加相线与中性线检测模块以检测相线与中性线的接线状态，并可进一步通过增加相线与中性线调整模块及时对错误接线进行调整，确保接线正确。
请参见图2，图2为本发明的一个实施例提供的一种电源输入控制装置的结构示意图。如图2所示，电源输入控制装置100包括相线与中性线检测模块110、控制器120、第一相线131、第二相线132、第三相线133以及中性线140。
所述相线与中性线检测模块110可用于检测相线与中性线是否连接异常，其包括第一子检测模块111、第二子检测模块112和第三子检测模块113(图2暂未示出)，每个子检测模块包括两个输入端和一个输出端。
第一子检测模块111的第一输入端电连接于第一相线131，第二子检测模块112的第一输入端电连接于第二相线132，第三子检测模块113的第一输入端电连接于第三相线133。第一子检测模块111的第二输入端，第二子检测模块112的第二输入端，以及第三子检测模块113的第二输入端，分别电连接于中性线140。
所述控制器120可以是处理器或可编程逻辑器件，包括第一输入端、第二输入端和第三输入端。控制器120的各个输入端分别一对一电连接于相线与中性线检测模块110的各个输出端。即，第一子检测模块111的输出端电连接于控制器120的第一输入端，第二子检测模块112的输出端电连接于控制器120的第二输入端，第三子检测模块113的输出端电连接于控制器120的第三输入端。
所述相线与中性线检测模块110将检测到的所述相线与中性线的接线参数输出至所述控制器120，所述控制器120根据所述接线参数分析并输出连接状态。
可选的，所述电源输入控制装置100还包括相线与中性线调整模块150，用于调整相线与中性线的接线状态。所述相线与中性线调整模块150包括第一电源输入端、第二电源输入端、第三电源输入端、第四电源输入端和控制输入端，其中，相线与中性线调整模块150的第一电源输入端电连接于第一相线131，相线与中性线调整模块150的第二电源输入端电连接于第二相线132，相线与中性线调整模块150的第三电源输入端电连接于第三相线133，相线与中性线调整模块150的第四电源输入端电连接于中性线140；相线与中性线调整模块150的控制输入端电连接于所述控制器120的第一输出端。若控制器120分析所述接线状态为异常状态，例如任一个相线和中性线140接反，则控制器120向相线与中性线调整模块150发送接线控制指令，相线与中性线调整模块150根据所述接线控制指令调整所述接线状态。
电源输入控制装置100还可以包括PLC模块160和/或DCU接口模块170。PLC模块160包括第一相线输入端161、第二相线输入端162、第三相线输入端163和一个中性线输入端164，分别电连接于中性线调整模块150的输出端，用于PCL通信。DCU接口模块170包括第一相线输入端171、第二相线输入端172、第三相线输入端173和一个中性线输入端174，分别电连接于中性线调整模块150的输出端，用于连接DCU。
可以理解的是，本发明实施例通过在电源输入控制装置中设置相线与中性线检测模块，可以检测相线与中性线的接线状态并将接线状态发送给控制器，如接线错误或者缺相，控制器可以输出缺相或接线错误的告警提示，以便于维修人员及时发现接线问题或缺相问题。电源输入控制装置中还可以设置有相线与中性线调整模块，当发现接线问题或缺相问题时，可通过相线与中性线调整模块中的单刀双掷开关及时调整接线，可以有效提高接线状态调整效率。
请参见图3，图3为本发明的一个实施例提供的相线与中性线检测模块的第一结构示意图。如图3所示，相线与中性线检测模块110包括第一子检测模块第一子检测模块111、第二子检测模块112和第三子检测模块113。本发明实施例以第一子检测模块111为例，其它两个子检测模块参考第一子检测模块的描述。
第一子检测模块包括第一工频变压器1111、第一整流桥1112和第一电压比较器1113；第二子检测模块112包括第二工频变压器1121、第二整流桥1122和第二电压比较器1123；第三子检测模块包括113第三工频变压器1131、第三整流桥1132和第三电压比较器1133。
第一工频变压器1111包括两个输入端和两个输出端，其中，所述第一工频变压器1111的第一输入端电连接于第一相线131，第一工频变压器1111的第二输入端电连接于中性线140。
第一整流桥1112包括两个输入端和两个输出端，其中，第一整流桥1112的第一输入端电连接于第一工频变压器1111的第一输出端，第一整流桥1112的第二输入端电连接于第一工频变压器1111的第二输出端。
第一电压比较器1113包括两个输入端和一个输出端，其中，第一电压比较器1113的第一输入端电连接于第一整流桥1112的第一输出端，第一电压比较器1113的第二输入端电连接于第一整流桥1112的第二输出端，第一电压比较器1113的输出端电连接于控制器120的第一输入端。
第一工频变压器1111将第一相线131和中性线140的经电压变换后的交流电源输出至第一整流桥1112，第一整流桥1112将所述交流电源进行直流转换后所获得的直流电源输出至第一电压比较器1113，第一电压比较器1113根据所述直流电源获得逻辑电平并输出至控制器120，控制器120根据所述逻辑电平分析并输出接线状态。
以额定电压为220V的电网为例，第一子检测模块111的输入电压为220V，第一电压比较器1113的电压门限值为8V，第一工频变压器1111的变比为220/5＝44。正常接线情况下，第一工频变压器1111输出为5V(交流电压有效值)，对应的三个整流桥输出的直流电压为5*1.41＝7.05V(即第一工频变压器1111输出的交流电压的峰值，交流电压的峰值是交流电压有效值的倍，为方便计算取值1.41)，该直流电压小于基准电压(电压门限值)。若第一电压比较器1113、第二电压比较器1123和第三电压比较器1133输出均为逻辑“0”，则相线与中性线检测模块110最终输出的接线参数为“000”。
当接线错误时，例如将第二相线132和中性线140接反了，则第一子检测模块111和第三子检测模块113输入为线电压，电压值为380V，第一工频变压器1111和第三工频变压器分别1131输出电压为380/(220/5)＝8.636V，对应的第一整流桥1112和第三整流桥1132分别输出直流电压为8.636*1.41≈12.18V，该直流电压大于基准电压(电压门限值)，第一电压比较器1113和第三电压比较器1133分别输出为逻辑‘1’，而第二相线132对应的第二子检测模块112中的第二电压比较器1122输出仍然为‘0’。相线与中性线检测模块110最终输出状态为“101”(接线参数)。同理，若第一相线131和中性线140接反了，则相线与中性线检测模块110最终输出的接线参数为“011”；若第三相线133和中性线140接反了，则相线与中性线检测模块110最终输出的接线参数为“110”。
可选的，第一子检测模块111还可以包括第一晶体管1114，第一晶体管1114电连接于第一整流桥1112的第一输出端，第二子检测模块112还可以包括第二晶体管1114(晶体管可以是三极管)，第一晶体管1114电连接于第一整流桥1112的第一输出端，第一子检测模块111还可以包括第一晶体管1114，第一晶体管1114电连接于第一整流桥1112的第一输出端。采用第一晶体管1114以及必要的电阻，可以实现缺相检测。当第一整流桥1112向第一晶体管1114输出直流电源时，第一晶体管1114根据所述直流电源监测第一相线131与中性线140的导通参数输出至控制器120；其中，所述导通参数为所述相线与中性线的接线参数的一种。
例如，当第一晶体管1114、第二晶体管1124和第仨晶体管1134的集电极电平状态为“000”，即导通参数为“000”，则三极管均导通。若第一晶体管1114无输入而第二晶体管1124和第三晶体管1134均有输出，则第一晶体管1114截止，第二晶体管1124和第三晶体管1134导通，对应三个晶体管导通状态对应的导通参数为“100”，说明第一子检测模块111输入缺相。
可以理解的是，本发明实施例通过相线与中性线检测模块，采用工频变压器、整流桥和电压比较器实现对各相的接线状态或缺相状态检测，可及时发现接线问题。
请参见图4，图4为本发明的一个实施例提供的相线与中性线检测模块的第二结构示意图。如图4所示，相线与中性线检测模块110包括第一子检测模块111、第二子检测模块112和第三子检测模块113，本发明实施例以第一子检测模块111为例，其它两个子检测模块参考第一子检测模块的描述。
第一子检测模块111包括第一光耦合器1111。第一光耦合器1111的第一输入端电连接于第一相线131，所述第一光耦合器1111的第二输入端电连接于中性线140。
第一光耦合器1111的输出端电连接于控制器120的第一输入端。
第一光耦合器1111将第一相线131和中性线140输出的交流电源转换为第一脉冲信号，并将第一脉冲信号输出至控制器120，第一脉冲信号为第一相线131与中性线140的一种接线参数。控制器120根据第一脉冲信号，第二子检测模块112中的第二光耦合器1121，第三子检测模块113中的第三光耦合器1131，之间的下降沿时差与预设阈值进行比对，分析并输出接线状态。
本发明实施例中，采用光耦合器检测三相的过零点，在过零点附近光耦不导通，过零后光耦导通，产生脉冲信号流，脉冲信号周期与三相电输入频率相同。控制器120可通过检测三路脉冲信号时间间隔和有无，识别出相线和中性线是否存在接反以及是否缺相，控制器120执行的判断方法如下所述。
(一)分析接线接反情况下的各光耦合器的输入电压相位
请参见图5，图5为本发明的一个实施例提供的第一种三相电向量图。如图5所示，和分别标识斗殴光耦合器对应的相电压，三相电向量表达式为：例如，三相电频率是50Hz，周期为20ms，三相之间间隔120°，则相位上间隔6.67ms(20/3ms)。正常接线顺序情况下，如图6所示，为本发明的一个实施例提供的第一种输出的脉冲序列图。
1)假如B相与N相接反，则对应第二光耦合器1121的输入电压发生变化，接反后的三相电向量图如图7所示，图7为本发明的一个实施例提供的第二种三相电向量图，具体如下：
(1)
(2)即与原相位差180°；
(3)
假设三相电路相电压采用，U1、U2和U3分别表示三路光耦合器的输入电压，运用向量法可以推导出三路光耦合器的输入电压
因此，光耦的输入电压在相位上就会出现U2比U1输入超前30°(60°-30°)，U3比U1输入超前60°(90°-30°)。图8为本发明的一个实施例提供的第二种输出的脉冲序列图，如图8所示，P1、P2和P3分别表示三路光耦合器输出信号,其中，P2与P1相位上间隔1.67ms(20/12ms)，P3与P1相位上间隔3.33ms(20/6ms)。
2)同理，当A与N接反时，则对应第一光耦合器1111的输入电压发生变化，图9为本发明的一个实施例提供的第三种三相电向量图，如图9所示，运用向量法可以推导出三路光耦合器的输入电压具体如下：
(1)U1＝-UA＝U∠180°；
(2)U2＝UBA＝U∠-150°；
(3)U3＝UCA＝U∠150°；
以U1为参考，即，U1＝U∠0°，因此，光耦的输入电压在相位上就会出现U2比U1输入超前30°，U3比U1输入超前-30°。图10为本发明的一个实施例提供的第三种输出的脉冲序列图，如图10所示，P1、P2和P3分别表示三路光耦合器输出信号,其中，P2与P1相位上间隔1.67ms(20/12ms)，P3与P1相位上间隔-1.67ms(-20/12ms)。
3)同理，当C与N接反时，则对应第三光耦合器1131的输入电压发生变化，图11为本发明的一个实施例提供的第四种三相电向量图，如图11所示，运用向量法可以推导出三路光耦合器的输入电压具体如下：
(1)U1＝-UAC＝*U∠-30°；
(2)U2＝UBC＝*U∠-90°；
(3)U3＝-UC＝U∠-60°；
以U1为参考，即，U1＝U∠0°，U3＝U∠-30°。因此，光耦的输入电压在相位上就会出现U2比U1输入超前-60°，U3比U1输入超前-30°，图12为本发明的一个实施例提供的第四种输出的脉冲序列图，如图12所示，P1、P2和P3分别表示三路光耦合器输出信号，其中，P2与P1相位上间隔-3.33ms(-20/6ms)，P3与P1相位上间隔-1.67ms(-20/12ms)。
(二)判断各光耦合器的接线状态
1)缺相状态检测
在一个计时周期内(大于20ms)检测第一光耦合器1111、第二光耦合器1121和第三光耦合器1131分别输出的三路脉冲信号是否存在，若存在，说明不缺相，否则，说明缺相，可以根据脉冲信号判断缺相状态并发出缺相告警。
2)不缺相情况下，进行接线状态检测
第一光耦合器1111、第二光耦合器1121和第三光耦合器1131分别输出的脉冲信号采用P1、P2和P3表示，设定一个计数器进行接线状态检测，具体步骤可以参见图13，图13为本发明的一个实施例提供的一种脉冲序列检测方法的流程示意图，所述方法可以包括步骤S101～S108。
S101，以P1下降沿触发计数器开始计数，记录其对应的下降沿时刻为T1；
S102，若检测到P2对应的下降沿，记录该时刻为T2；
S103，若检测到P3对应的下降沿，记录该时刻为T3；
S104，检测是否接收到P1第二次下降沿，若否执行步骤S105；若是执行步骤S106；
S105，继续进行计时；
S106，分别计算一周期内T1到T2和T1到T3之间的时间差，即Δt1＝T2-T1，Δt2＝T3-T1；
S107，将P1计时器清零，P2/P3下降沿标志清零；
S108，结束本次检测，开启下一次计时周期。
根据上述步骤获取到Δt1和Δt2数值之后，可以通过判断Δt1、Δt2数值范围确定接线状态，接线状态主要包括正常接线、B与N接反、A与N接反和C与N接反四种情况。
(1)正常接线：Δt1＝6.67ms(20/3ms)，Δt2＝(20-6.67)ms＝13.33ms；
(2)B与N接反：Δt1＝1.67ms(20/12ms)，Δt2＝(20/6ms)ms＝3.33ms；
(3)A与N接反：Δt1＝(20-1.67)ms＝18.33ms，Δt2＝1.67ms；
(4)C与N接反：Δt1＝3.33ms，Δt2＝1.67ms；
根据上述参数值设置相应的判断阈值(例如设置6ms<Δt1<7ms，12.8ms<Δt2<14ms时，可以判断接线正常)，然后判断相线与中性线的接线状态，接线状态判断方法的流程示意图参见图14所示，图14为本发明的一个实施例提供的一种接线状态判断方法的流程示意图，所述方法可以包括S201～S210。
S201，开始判断Δt1、Δt2数值范围确定接线状态；
S202，判断Δt1和Δt2是否均满足6ms<Δt1<7ms，12.8ms<Δt2<14ms；
S203，确定接线状态为接线正常；
具体的，若S202判断为是，则确定接线状态为接线正常，并执行步骤S210；若202判断为否，则进一步执行步骤S204。
S204，判断Δt1和Δt2是否均满足1ms<Δt1<2ms，2.8ms<Δt2<4ms；
S205，确定接线状态为B与N接反；
具体的，若S204判断为是，则确定接线状态为B与N接反，并执行步骤S210；若S204判断为否，则进一步执行步骤S206；
S206，判断Δt1和Δt2是否均满足17.8ms<Δt1<19ms，1ms<Δt2<2ms；
S207，确定接线状态为A与N接反；
具体的，若S206判断为是，则确定接线状态为A与N接反，并执行步骤S210；若S206判断为否，则进一步执行步骤S208；
S208，判断Δt1和Δt2是否均满足2.8ms<Δt1<4ms，1ms<Δt2<2ms；
S209，确定接线状态为C与N接反；
具体的，若S208判断为是，则确定接线状态为C与N接反，并执行步骤S210；若S206判断为否，则进一步执行步骤S210；
S210，结束判断。
可以理解的是，本发明实施例通过光耦合器和相应的算法实现对各相的接线状态或缺相状态检测，可及时发现接线问题。
请参见图15～16，图15为本发明的一个实施例提供的相线与中性线调整模块的第一结构示意图，图16为本发明的一个实施例提供的相线与中性线调整模块的第二结构示意图。如图15-16所示，相线与中性线调整模块150包括第一子调整模块151、第二子调整模块152和第三子调整模块153，第一子调整模块151包括第一单刀双掷继电器1511和第二单刀双掷继电器1512，第二子调整模块152包括第三单刀双掷继电器1521，第三子调整模块153包括第四单刀双掷继电器1531、第五单刀双掷继电器1532、第六单刀双掷继电器1533和第七单刀双掷继电器1534。
如图15所示，电源输入控制装置100还包括PLC模块160，PLC模块160包括第一相线输入端161、第二相线输入端162、第三相线输入端163和中性线输入端164，F1，F2和F3表示保险丝。
相线与中性线调整模块150的第一电源输入端电连接于第一相线131，其中，相线与中性线调整模块150的第一电源输入端包括第一单刀双掷继电器1511的刀。相线与中性线调整模块150的第二电源输入端电连接于第二相线132，其中，相线与中性线调整模块150的第二电源输入端包括第二单刀双掷继电器1512的刀。即，第一单刀双掷继电器1511的刀电连接于第一相线131，第二单刀双掷继电器1512的刀电连接于第二相线132。
相线与中性线调整模块150的第三电源输入端电连接于第三相线133，相线与中性线调整模块150的第四电源输入端电连接于中性线140。包括两种情况：第一种情况，若相线与中性线调整模块150的第三电源输入端包括第三单刀双掷继电器1521的刀，则相线与中性线调整模块150的第四电源输入端包括第四单刀双掷继电器1531至所述第七单刀双掷继电器1534的刀，即若第一单刀双掷继电器1511的刀电连接于第三相线133，则第四单刀双掷继电器1531至所述第七单刀双掷继电器1534的刀电连接于中性线140；第二种情况，若相线与中性线调整模块150的第三电源输入端包括第四单刀双掷继电器1531的刀至所述第七单刀双掷继电器1534的刀，则相线与中性线调整模块150的第四电源输入端包括第三单刀双掷继电器1521的刀，即若第一单刀双掷继电器1511的刀电连接于中性线140，则第四单刀双掷继电器1531至所述第七单刀双掷继电器1534的刀电连接于第三相线133。
第一单刀双掷继电器1511的第一触点和第五单刀双掷继电器1532的第二触点分别电连接于PLC模块160的第一相线输入端161，第二单刀双掷继电器1512的第一触点和所述第六单刀双掷继电器1533的第二触点分别电连接于PLC模块160的第二相线输入端162，第三单刀双掷继电器1521的第一触点和第七单刀双掷继电器1534的第二触点分别电连接于PLC模块160的第三相线输入端163。
第一单刀双掷继电器1511的第二触点、第二单刀双掷继电器1512的第二触点、第三单刀双掷继电器1521的第二触点和第四单刀双掷继电器1531的第一触点分别电连接于PLC模块160的中性线接入端164。
第四单刀双掷继电器1531的第二触点、第五单刀双掷继电器1532的第一触点、第六单刀双掷继电器1533的第一触点和第七单刀双掷继电器1534的第一触点分别悬空。
相线与中性线调整模块150的控制输入端电连接于控制器120的第一输出端。
当所述控制器120确定调整接线状态时，控制器120向相线与中性线调整模块150发送接线控制指令，相线与中性线调整模块150根据所述接线控制指令选择目标单刀双掷继电器151，并对所述目标单刀双掷继电器151进行闭合控制以调整所述相线与中性线的接线状态。
如图15所示，如第二相线132与中性线140接反，则需要将第二单刀双掷继电器1511、第四单刀双掷继电器1531和第六单刀双掷继电器1533的刀切换到与当前未连接的另一触点，以对第二相线132与中性线140的接反状态进行调整。单刀双掷继电器动作顺序为：第四单刀双掷继电器1531的刀切换到与当前未连接的另一触点，使之原来N相(实际为B相)断开；第二单刀双掷继电器1511的刀切换到与当前未连接的另一触点，使之原来B相(实际为N相)切换到N输入通道；第六单刀双掷继电器1533的刀切换到与当前未连接的另一触点，使之原来N相(实际为B相)切换到B输入通道；其它继电器保持原状态，各切换之间可以设置一定的延时时间。
同理，如第一相线131与中性线140接反，则需要将第一单刀双掷继电器1511、第四单刀双掷继电器1531和第五单刀双掷继电器1532的刀分别切换到与当前未连接的另一触点，以对第一相线131与中性线140的接反状态进行调整。上述切换过程可以通过控制器120或人工来控制执行。
可以理解的是，本发明实施例通过相线与中性线调整模块实现PLC模块的各相的接线状态或缺相状态的调整，提高了接线调整的效率。
如图16所示，电源输入控制装置100还包括DCU接口模块170，DCU接口模块170包括第一相线输入端171、第二相线输入端172、第三相线输入端173和中性线输入端174，F1，F2和F3表示保险丝。
相线与中性线调整模块150的第一电源输入端电连接于第一相线131，其中，相线与中性线调整模块150的第一电源输入端包括第一单刀双掷继电器1511的刀。相线与中性线调整模块150的第二电源输入端电连接于第二相线132，其中，相线与中性线调整模块150的第二电源输入端包括第二单刀双掷继电器1512的刀。即，第一单刀双掷继电器1511的刀电连接于第一相线131，第二单刀双掷继电器1512的刀电连接于第二相线132。
相线与中性线调整模块150的第三电源输入端电连接于第三相线133，相线与中性线调整模块150的第四电源输入端电连接于中性线140。包括两种情况：第一种情况，若相线与中性线调整模块150的第三电源输入端包括第三单刀双掷继电器1521的刀，则相线与中性线调整模块150的第四电源输入端包括第四单刀双掷继电器1531至所述第七单刀双掷继电器1534的刀，即若第一单刀双掷继电器1511的刀电连接于第三相线133，则第四单刀双掷继电器1531至所述第七单刀双掷继电器1534的刀电连接于中性线140；第二种情况，若相线与中性线调整模块150的第三电源输入端包括第四单刀双掷继电器1531的刀至所述第七单刀双掷继电器1534的刀，则相线与中性线调整模块150的第四电源输入端包括第三单刀双掷继电器1521的刀，即若第一单刀双掷继电器1511的刀电连接于中性线140，则第四单刀双掷继电器1531至所述第七单刀双掷继电器1534的刀电连接于第三相线133。
第一单刀双掷继电器1511的第一触点和第五单刀双掷继电器1532的第二触点分别电连接于DCU接口模块170的第一相线输入端171，第二单刀双掷继电器1512的第一触点和所述第六单刀双掷继电器1533的第二触点分别电连接于DCU接口模块170的第二相线输入端172，第三单刀双掷继电器1521的第一触点和第七单刀双掷继电器1534的第二触点分别电连接于DCU接口模块170的第三相线输入端173。
第一单刀双掷继电器1511的第二触点、第二单刀双掷继电器1512的第二触点、第三单刀双掷继电器1521的第二触点和第四单刀双掷继电器1531的第一触点分别电连接于DCU接口模块170的中性线接入端174。
第四单刀双掷继电器1531的第二触点、第五单刀双掷继电器1532的第一触点、第六单刀双掷继电器1533的第一触点和第七单刀双掷继电器1534的第一触点分别悬空。
相线与中性线调整模块150的控制输入端电连接于控制器120的第一输出端。
当所述控制器120确定调整接线状态时，所述控制器120向所述相线与中性线调整模块150发送接线控制指令，所述相线与中性线调整模块150根据所述接线控制指令选择目标单刀双掷继电器151，并对所述目标单刀双掷继电器151进行闭合控制以调整所述相线与中性线的接线状态。
如图16所示，如PLC模块160与中性线140接反，则需要将第二单刀双掷继电器1511、第四单刀双掷继电器1531和第六单刀双掷继电器1533的刀切换到与当前未连接的另一触点，以对第二相线132与中性线140的接反状态进行调整。继电器动作顺序为：第四单刀双掷继电器1531的刀切换到与当前未连接的另一触点，使之原来N相(实际为B相)断开；第二单刀双掷继电器1511的刀切换到与当前未连接的另一触点，使之原来B相(实际为N相)切换到N输入通道；第六单刀双掷继电器1533的刀切换到与当前未连接的另一触点，使之原来N相(实际为B相)切换到B输入通道；其它继电器保持原状态，各切换之间可以设置一定的延时时间。
同理，如第一相线131与中性线140接反，则需要将第一单刀双掷继电器1511、第四单刀双掷继电器1531和第五单刀双掷继电器1532的刀分别切换到与当前未连接的另一触点，以对第一相线131与中性线140的接反状态进行调整。上述切换过程可以通过控制器120或人工来控制执行。
可以理解的是，本发明实施例通过相线与中性线调整模块实现DCU接口模块的各相的接线状态或缺相状态的调整，提高了接线调整的效率。
在本实施例中，所述的各模块及模块包括的电路之间的连接可以是直接连接，也可以是通过一些接口、装置、模块、元器件或电路的间接电性连接。
总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明原则之内，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。

Claims (10)

1.一种电源输入控制装置，其特征在于，包括相线与中性线检测模块、控制器、第一相线、第二相线、第三相线以及中性线；
所述相线与中性线检测模块的各个输入端一对一电连接于所述第一相线、所述第二相线、所述第三相线和所述中性线；
所述控制器的各个输入端分别一对一电连接于所述相线与中性线检测模块的各个输出端；
所述相线与中性线检测模块将检测到的所述相线与中性线的接线参数输出至所述控制器，所述控制器根据所述接线参数分析并输出接线状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相线与中性线检测模块包括第一子检测模块、第二子检测模块和第三子检测模块；
所述第一子检测模块的第一输入端电连接于所述第一相线，所述第二子检测模块的第一输入端电连接于所述第二相线，所述第三子检测模块的第一输入端电连接于所述第三相线；
所述第一子检测模块的第二输入端，所述第二子检测模块的第二输入端，以及所述第三子检测模块的第二输入端，分别电连接于所述中性线；
所述第一子检测模块的输出端电连接于所述控制器的第一输入端，所述第二子检测模块的输出端电连接于所述控制器的第二输入端，所述第三子检测模块的输出端电连接于所述控制器的第三输入端。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述第一子检测模块包括第一工频变压器、第一整流桥和第一电压比较器；
所述第一工频变压器的第一输入端电连接于所述第一相线，所述第一工频变压器的第二输入端电连接于所述中性线；
所述第一整流桥的第一输入端电连接于所述第一工频变压器的第一输出端，所述第一整流桥的第二输入端电连接于所述第一工频变压器的第二输出端；
所述第一电压比较器的第一输入端电连接于所述第一整流桥的第一输出端，所述第一电压比较器的第二输入端电连接于所述第一整流桥的第二输出端；
所述第一电压比较器的输出端电连接于所述控制器的第一输入端；
所述第一工频变压器将所述第一相线和中性线的经电压变换后的交流电源输出至所述第一整流桥，所述第一整流桥将所述交流电源进行直流转换后所获得的直流电源输出至所述第一电压比较器，所述第一电压比较器根据所述直流电源获得逻辑电平并输出至所述控制器，所述控制器根据所述逻辑电平分析并输出接线状态。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一子检测模块还包括第一晶体管，所述第一晶体管电连接于所述第一整流桥的第一输出端；
所述第一整流桥向所述第一晶体管输出直流电源，所述第一晶体管根据所述直流电源监测所述第一相线与所述中性线的导通参数，并将所述导通参数输出至所述控制器；其中，所述导通参数为所述第一相线与中性线的一种接线参数。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一子检测模块包括第一光耦合器；
所述第一光耦合器的第一输入端电连接于所述第一相线，所述第一光耦合器的第二输入端电连接于所述中性线；
所述第一光耦合器的输出端电连接于所述控制器的第一输入端；
所述第一光耦合器将所述第一相线和所述中性线输出的交流电源转换为第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号输出至所述控制器，所述第一脉冲信号为所述第一相线与中性线的一种接线参数。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器根据所述第一脉冲信号，所述第二子检测模块中的第二光耦合器输出的第二脉冲信号，以及所述第三子检测模块中的第三光耦合器输出的第三脉冲信号，之间的下降沿时差与预设阈值进行比对，分析并输出接线状态。
7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括相线与中性线调整模块；
所述相线与中性线调整模块的第一电源输入端电连接于所述第一相线；
所述相线与中性线调整模块的第二电源输入端电连接于所述第二相线；
所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端电连接于所述第三相线；
所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端电连接于所述中性线；
所述相线与中性线调整模块的控制输入端电连接于所述控制器的第一输出端；
若所述控制器分析所述接线状态为异常状态，则所述控制器向所述相线与中性线调整模块发送接线控制指令，所述相线与中性线调整模块根据所述接线控制指令调整所述接线状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述相线与中性线调整模块包括第一子调整模块、第二子调整模块和第三子调整模块；
所述第一子调整模块包括第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器；
所述第二子调整模块包括第三单刀双掷继电器；
所述第三子调整模块包括第四单刀双掷继电器、第五单刀双掷继电器、第六单刀双掷继电器和第七单刀双掷继电器；
当所述控制器确定调整接线状态时，所述控制器向所述相线与中性线调整模块发送接线控制指令，所述相线与中性线调整模块根据所述接线控制指令从所述第一单刀双掷继电器至所述第七单刀双掷继电器中选择目标单刀双掷继电器，并对所述目标单刀双掷继电器进行闭合控制以调整所述相线与中性线的接线状态。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电力线载波单元PLC模块，所述PLC模块包括第一相线输入端、第二相线输入端、第三相线输入端和中性线输入端；
所述相线与中性线调整模块的第一电源输入端包括所述第一单刀双掷继电器的刀；所述相线与中性线调整模块的第二电源输入端包括所述第二单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器至所述第七单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器的刀至所述第七单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀；
所述第一单刀双掷继电器的第一触点和所述第五单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述PLC模块的第一相线输入端，所述第二单刀双掷继电器的第一触点和所述第六单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述PLC模块的第二相线输入端，所述第三单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述PLC模块的第三相线输入端；
所述第一单刀双掷继电器的第二触点、所述第二单刀双掷继电器的第二触点、所述第三单刀双掷继电器的第二触点和所述第四单刀双掷继电器的第一触点分别电连接于所述PLC模块的中性线接入端；
所述第四单刀双掷继电器的第二触点、所述第五单刀双掷继电器的第一触点、所述第六单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第一触点分别悬空。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括数据集中单元DCU接口模块，所述DCU接口模块包括第一相线输入端、第二相线输入端、第三相线输入端和中性线输入端；
所述相线与中性线调整模块的第一电源输入端包括所述第一单刀双掷继电器的刀；所述相线与中性线调整模块的第二电源输入端包括所述第二单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器至所述第七单刀双掷继电器的刀；
若所述相线与中性线调整模块的第三电源输入端包括所述第四单刀双掷继电器的刀至所述第七单刀双掷继电器的刀，则所述相线与中性线调整模块的第四电源输入端包括所述第三单刀双掷继电器的刀；
所述第一单刀双掷继电器的第一触点和所述第五单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述DCU接口模块的第一相线输入端，所述第二单刀双掷继电器的第一触点和所述第六单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述DCU接口模块的第二相线输入端，所述第三单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第二触点分别电连接于所述DCU接口模块的第三相线输入端；
所述第一单刀双掷继电器的第二触点、所述第二单刀双掷继电器的第二触点、所述第三单刀双掷继电器的第二触点和所述第四单刀双掷继电器的第一触点分别电连接于所述DCU接口模块的中性线接入端；
所述第四单刀双掷继电器的第二触点、所述第五单刀双掷继电器的第一触点、所述第六单刀双掷继电器的第一触点和所述第七单刀双掷继电器的第一触点分别悬空。
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