CN103532083A - 一种触电信号时刻识别方法及剩余电流保护动作判据 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电气工程领域，提供了一种触电时刻识别方法，其包括：S1：总泄漏电流的实时采样信号分别进行数学形态学开运算和闭运算，得到开运算信号和闭运算信号；S2：分别计算总泄漏电流信号与开运算信号和闭运算信号之差，得到正奇异信号和负奇异信号；S3：计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，得到触电时刻检测信号；S4：触电时刻检测信号与额定值作比较，超过额定值的时刻即为触电时刻。本发明还公开了一种利用上述方法的剩余电流保护动作判据。本发明通过一种数学形态学方法实现了(人体或动物)触电时刻的快速识别，从而提高剩余电流保护装置的灵敏性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域，特别涉及一种触电信号暂态量识别方法及剩余电流保护动作判据。
背景技术
剩余电流保护装置在低压电网中得到广泛应用，对于防止人身触电、因泄漏电流造成设备损坏和电气火灾以及减少电能损耗等方面起着非常重要的作用。目前常用的剩余电流保护装置有鉴幅式和鉴幅鉴相式两类，其动作判据通常是低压供电回路总泄漏电流的幅值大于某个整定值，或者是总泄漏电流的微增量大于某个规定值。运行经验表明，目前的剩余电流保护装置，其动作原理或多或少地受到电网漏电电流的制约，大多无法真正辨识生物体触电支路的电流信号，常常出现拒动或误动作的现象。要想从根本上解决上述问题，必须尽快研究新的理论方法，使其能够从包含噪声的总泄漏电流中，快速、有效地识别触电支路的电流特征，进而构建新的动作边界曲线，实现基于触电电流动作的剩余电流保护装置。因此，本发明提供了一种触电时刻识别方法及剩余电流保护动作判据，以提高剩余电流保护装置的灵敏性和可靠性。
发明内容
(一)技术问题
本发明要解决的技术问题是从总泄漏电流中准确地识别出生物体触电时刻，提高剩余电流保护装置的灵敏性和可靠性。
(二)技术方案
本发明提供一种触电时刻识别方法，包括以下步骤：
S1：总泄漏电流的实时采样信号分别进行数学形态学开运算和闭运算，得到开运算信号和闭运算信号；
S2：分别计算总泄漏电流信号与开运算信号和闭运算信号之差，得到正奇异信号和负奇异信号；
S3：计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，得到触电时刻检测信号。
S4：触电时刻检测信号与额定值作比较，超过额定值的时刻即为触电时刻。
其中，所述步骤S1中，所述实时监测到的总泄漏电流信号为2个周期的总泄漏电流信号。
其中，所述步骤S1中，选用步长为1的菱形结构元素与总泄漏电流信号进行数学形态开运算和闭运算。
其中，所述步骤S4中，额定值为根据安装现场实际情况的设定值。
本发明还提供一种剩余电流保护动作判据，其包括：
采样单元，用于提取实时监测到的总泄漏电流信号；
运算单元，对实时监测到的总泄漏电流进行数学形态学触电时刻检测运算，得到暂态特征值；
控制单元，用于判断所述暂态特征量是否超过预定值，如果超过，则判断出现故障，发出跳闸指令，否则控制提取单元继续提取实时监测到的总泄漏电流信号。
其中，所述实时监测到的总泄漏电流信号为2个周期的总泄漏电流信号。
其中，所述运算单元进一步包括减法器，用于将总泄漏电流信号与其开运算信号和闭运算信号分别做差，得到正奇异信号和负奇异信号；计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，所述绝对值作为所述暂态特征量。
其中，所述提取单元为零序电流互感器。
(三)技术效果
本发明通过数学形态学方法，实现了从总泄漏电流中识别出触电暂态特征。并依据该特征快速、准确地判断触电时刻，避免了根据总泄漏电流大小判断是否跳闸而导致的保护装置误动或拒动的问题，提高剩余电流保护装置的灵敏性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的一种剩余电流保护动作判据的示意图；
图2是本发明实施例的一种触电时刻识别方法流程图。
具体实施方式
本发明根据生物触电时，零序电流互感器检测到的总泄漏电流会产生丰富的暂态信息的特点，提出了利用数学形态学提取触电信号的暂态特征，以该暂态特征量作为剩余电流保护装置的动作判据，进而提高剩余电流保护装置的灵敏性和可靠性。
实施例1：
本实施例提供一种剩余电流保护动作判据，如图1所示，其包括：
采样单元，用于提取实时监测到的总泄漏电流信号；
运算单元，对实时监测到的总泄漏电流进行数学形态学触电时刻检测运算，得到暂态特征值；
控制单元，用于判断所述暂态特征量是否超过预定值，如果超过，则判断出现故障，发出跳闸指令，否则控制提取单元继续提取实时监测到的总泄漏电流信号。
其中，所述实时监测到的总泄漏电流信号为2个周期的总泄漏电流信号。
其中，数学形态学中采用一维菱形结构元素做总泄漏电流的开运算和闭运算，步长为1。
其中，所述运算单元进一步包括减法器，用于将总泄漏电流信号与其开运算信号和闭运算信号分别做差，得到正奇异信号和负奇异信号；计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，所述绝对值作为所述暂态特征量。
其中，所述提取单元为零序电流互感器。
该剩余电流保护装置的动作包括：
(1)选取一维菱形结构元素，对实时监测到的总泄漏电流进行数学形态学的闭开和开闭运算；
(2)将总泄漏电流信号与其开运算信号和闭运算信号分别做差，得到正奇异信号和负奇异信号；
(3)计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，得到总泄漏电流的暂态特征量；
(4)判断暂态特征量超过额定值，即为该时刻出现故障，剩余电流保护装置跳闸。
其中，一维菱形结构元素的步长为1。
其中，额定值需根据具体情况具体设定。
本发明通过数学形态学的开运算具有剔除信号毛刺和尖峰，平滑信号的作用；闭运算可以填补小沟的作用，构造了峰谷值奇异点检测法。用峰谷值奇异点检测的结果超过某一额定值来判断触电时刻，并以此作为剩余电流保护装置的动作判据，使剩余电流保护装置的灵敏性和可靠性更高，避免了根据总泄漏电流大小判断是否跳闸而导致的保护装置误动或拒动的问题。
实施例2：
本发明提供的触电信号暂态量识别方法具体流程如图2所示，包括：
步骤1，总泄漏电流的实时采样信号分别进行数学形态学开运算和闭运算，得到开运算信号和闭运算信号；
下面对开运算和闭运算的过程进行具体说明：
膨胀和腐蚀是最基本的形态运算，令f(x)和b(x)分别表示一维采样信号(总泄漏电流信号)和一维结构元素(步长为1的菱形结构元素)，Df和Db分别表示f(x)和b(x)的定义域。信号f(x)关于结构元素b(x)的膨胀和腐蚀运算分别定义为：
式中，
和Θ分别是膨胀运算符和腐蚀运算符。
膨胀和腐蚀是不可逆运算，先腐蚀后膨胀通常不能使目标函数复原，而是产生一种新的形态学变换，称之为开运算，与开运算对应的是闭运算，即先膨胀后腐蚀。开、闭运算分别被定义为：
式中，о和·分别为开运算符和闭运算符。
步骤2，分别计算总泄漏电流信号与开运算信号和闭运算信号之差，得到正奇异信号和负奇异信号；
步骤3，计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，得到触电时刻检测信号。
步骤4，判断步骤3的结果的幅值是否超过整定值，超过整定值即判断此刻发生触电事故，发出动作指令跳闸；如未超过整定值，返回提取下一周期的总泄漏电流信号，重复步骤1～步骤4。其中，整定值的设定需根据具体情况具体设定。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种触电时刻识别方法，其特征在于，包括：
S1：总泄漏电流的实时采样信号分别进行数学形态学开运算和闭运算，得到开运算信号和闭运算信号；
S2：分别计算总泄漏电流信号与开运算信号和闭运算信号之差，得到正奇异信号和负奇异信号；
S3：计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，得到触电时刻检测信号。
S4：触电时刻检测信号与额定值作比较，超过额定值的时刻即为触电时刻。
2.如权利要求1所述的触电时刻识别方法，其特征还在于，所述步骤S1中，选用步长为1的菱形结构元素与总泄漏电流信号进行数学形态开运算和闭运算。
3.如权利要求1所述的触电时刻识别方法，其特征还在于，所述步骤S4中，额定值为根据安装现场实际情况的设定值。
4.一种剩余电流保护动作判据，其特征在于，包括：
采样单元，用于提取实时监测到的总泄漏电流信号；
运算单元，对实时监测到的总泄漏电流进行数学形态学触电时刻检测运算，得到暂态特征值；
控制单元，用于判断所述暂态特征量是否超过预定值，如果超过，则判断出现故障，发出跳闸指令，否则控制提取单元继续提取实时监测到的总泄漏电流信号。
5.如权利要求4所述的剩余电流保护动作判据，其特征还在于，所述实时监测到的总泄漏电流信号为2个周期的总泄漏电流信号。
6.如权利要求4所述的剩余电流保护动作判据，其特征还在于，所述数学形态学运算单元进一步包括减法器，用于将总泄漏电流信号与其开运算信号和闭运算信号分别做差，得到正奇异信号和负奇异信号；计算正奇异信号和负奇异信号之和的绝对值，所述绝对值作为所述暂态特征量。
7.如权利要求4所述的剩余电流保护动作判据，所述提取单元为零序电流互感器。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104915638A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-09-16 | 国家电网公司 | 基于参数优化的最小二乘支持向量机触电电流检测方法 |
| CN105811358A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-07-27 | 中国农业大学 | 一种触电故障时刻检测方法及装置 |
| CN110058075A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-26 | 杭州拓深科技有限公司 | 一种点热聚效应式电流检测方法 |
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2013
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