CN104808050A - 一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法和装置，该方法通过采集电涌保护器中压敏片表面温度和总泄漏电流，对总泄漏电流进行快速傅里叶变换，得到总阻性电流，通过对总阻性电流的计算处理，得到1-7次阻性谐波电流。该装置包括电压信号采集模块、电流信号采集模块、dsPIC芯片处理模块、输出模块和外部时钟模块，电压信号采集模块、电流信号采集模块及外部时钟模块通过A/D转换接口与dsPIC芯片处理模块连接，输出模块与dsPIC芯片处理模块连接；本发明可以有效协调在线监测的电流成分区分提取的问题，同时可以降低在线监测限压型SPD阻性电流装置生产的费用，方便局域组网监测，可有效减少因SPD劣化后无法及时发现导致的电气火灾或过电压保护失效的情况。

Description

一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法和装置

技术领域

本发明涉及雷电预防设备技术领域，具体说是一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法和装置。

背景技术

电涌保护器(SPD)主要是通过分流技术迅速释放脉冲能量以限制设备及线路上的电压幅值而实现过电压保护的功能，其性能不仅影响着整个配电系统、通信系统的安全性，也关系到运行系统的经济效益。从20世纪开始出现的高压系统避雷器，到现在的低压电路专用电涌保护器，都是以提高其分流能力为最终目标的。现有防浪涌装置的类型主要有开关型和限压型两种，限压型电涌保护器利用氧化锌为主材，在上个世纪80年代初开始，由日本松下电器公司发明的氧化锌压敏电阻为标志。在低压配电系统中，由于持续正常运行电压低，氧化锌阀片的优越性体现得更为突出。在实际生产中，部分电涌保护器采用的B+C型设计模式，即在限压型元件前端加有一级放电间隙或气体放电管，这种做法，通常只是为了增加电涌保护器的通流容量及降低残压，无法解决泄露电流的问题。由于氧化锌电涌保护器在运行过程中常由于冲击电压作用、雨雪、灰尘的污染导致内部受潮受污，进而发生老化、劣化的现象，即泄露电流变大，如果未及时发现，很容易酿成电气火灾事故。

目前，对于该问题的解决办法通常是采用离线年检制度，通过检测电涌保护器的泄露电流来判定其是否老化、劣化，对于泄露电流的监测，通常利用的是穿心式罗氏线圈采集总泄露电流，处理单元通常不对电流内部成分进行区分。

比如《一种自动监测限压型电涌保护器性能的装置》(专利号：CN103969523A)中采用的就是穿心式罗氏线圈进行泄露电流信号采集，再对其信号进行滤波处理后放大，得出限压型电涌保护器的工作状态正常与否。然而，泄露电流中包含着阻性电流和容性电流两种成分。总泄漏电流法虽能够一定程度上反应避雷器整体受潮和阀片严重老化等缺陷，但由于阻性分量在总泄漏电流中所占的比例很小(劣化时约占5％)，有可能当阻性电流己经增加很多时，总泄漏电流的变化仍然不大，且阻性电流往往是阀片发热的主要原因，因此该方法的灵敏度不高，采集的数据仅能用于电涌保护器运行状况的初判；为了能减少容性电流的干扰，有专家学者在论文《用于防雷工程的电涌保护器的测试研究》中提到：气象部门在电涌保护器的年检时，常将电涌保护器进行拆卸，送到实验室进行离线试验，这种检测方式，耗时耗力，且无法真实反映电涌保护器在线工作时的工作状况；由于无法协调在线监测与电流成分区分提取的问题，国外已经发明了双CT法与温度测量法对避雷器的工作状态进行监测，但是，这两种方法用于高压输变电系统的避雷器监测具有一定的优势，但是对于低压配电系统，由于本身配电网络结构复杂，节点较多，电涌保护器使用数量大，使用国外的这两种方法在经济上是无法实现的。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测装置。

本发明的另一目的是提供一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法。

本发明将围绕一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测的实现方法展开设计，设计的创新点在于既坚持了在线监测的原则，又突出了对于微弱阻性电流的提取分析，将阻性电流值作为限压型电涌保护器老化、劣化的判据。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测装置，包括电压信号采集模块、电流信号采集模块、温度采集模块、dsPIC芯片处理模块、输出模块和外部时钟模块，所述电流信号采集模块、温度采集模块及外部时钟模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，所述输出模块与dsPIC芯片处理模块连接；其中：

所述电压信号采集模块用来采集供配电线路的电压，并进行线性降压处理，再经过A/D转换接口进行模数转换后，送给所述dsPIC芯片处理模块；

所述电流信号采集模块用来采集电涌保护器的总泄露电流，并进行线性放大处理，再经过A/D转换接口进行模数转换后，传递给所述dsPIC芯片处理模块；

所述温度采集模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，用于采集和电涌保护器中的压敏片的温度，送给dsPIC芯片处理模块；

所述dsPIC芯片处理模块用于接收各模块的数据，并进行分析和处理；

所述输出模块包括数据显示模块或数据打印模块或数据存储模块中的一种或多种，用于输出所述dsPIC芯片处理模块得到的结果数据；

所述外部时钟模块用于提供当前实时的时间信息。

本发明的进一步设计在于：

所述电压信号采集模块包括依次连接的电压信号取样电路、线性互感器和信号放大器；所述线性互感器的型号为SPT204A，所述信号放大器的型号为AD620，信号放大器输出的电压幅值在0-5V之间。

电流信号采集模块包括依次连接的微电流采集器、电流互感器和信号放大器；微电流采集器采用多匝串入式微电流采集器，包括坡莫合金材质的环形铁芯、一次侧绕组和二次侧绕组，一次侧接电涌保护器的保护线，二次侧接所述电流互感器；环形铁芯为坡莫合金材质，环形铁芯内径为12mm，外径为24mm，一次侧绕组缠绕2匝，二次侧绕组到至少绕制2000匝，使得采集到的微安级电流转为毫安级电流。

该装置还包括频率检测模块，所述输入端连接到电压信号采集模块的线性互感器二次侧，输出端连接到dsPIC芯片控制器。

该装置还包括编码控制模块，所述编码控制模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，由一个旋转编码开关和旁系电路组成。

该装置还可以包括用户端，dsPIC芯片处理模块通过zigbee无线信号中继模块与用户端通信连接。

一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法，该方法包括以下步骤：

(1)由各采集模块分别(电压信号采集模块、电流信号采集模块、温度采集模块)采集供配电线路的电压幅值电压、电涌保护器中压敏片表面温度T1和电涌保护器的初始总泄漏电流I；

(2)对步骤1采集到的初始总泄漏电流I进行线性放大处理，并进行模数转换得到调理后总泄漏电流I1；

(3)比较步骤1的T1与电涌保护器中压敏片的劣化限定温度值T0，(T0由压敏片生产厂家规定)的大小，如T1大于或等于T0时，直接输出“电涌保护器中压敏片劣化”；如T1小于T0，则进入步骤4)；

(4)对步骤2调理后的总泄漏电流I1进行快速傅里叶变换(FFT)并还原处理，得到各次谐波泄露电流I_k，从I_k的波形中得到各次谐波电流的幅值I_km和各次谐波相角β_k；并对步骤1采集到的电压进行线性降压处理，并进行模数转换得到调理后电压，从调理后电压的波形中得到各次谐波相角α_k；其中：k为谐波的次数，取1-7的整数值；

谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性电流，只要是非正弦谐波，就可以对其进行分解，分解为奇次和偶次。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，称为基次(一次)谐波，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz……。总泄露电流指的是1、2……7次谐波所有波形的波形叠加。

(5)将步骤4得到的对应谐波次数的I_km、α_k、β_k代入公式(a)，得到各次阻性电流的幅值I_Rk；再将各次阻性电流的幅值I_Rk代入公式(b)，得到总阻性电流的幅值I_R，将得到的I_Rk、I_R进行输出或存储以备调用；

I_Rk＝I_kmcos(β_k-α_k)      (a)

       $I_R=I_{R0}+\underset{k=1}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{Rk}}\sin (\mathrm{k\ωt}+{\mathrm{\α}}_k)---\left(b\right)$

式中：k为谐波的次数，取1-7的整数值，I_R0为阻性电流基波分量(当k、m取值0的时候，即可得到I_R0)；

(6)将步骤5得到的总阻性电流的幅值I_R与电涌保护器最大泄露电流允许值的5％进行对比，若I_R大于或等于其5％，则可判定SPD已劣化，若I_R小于其5％，则可判定SPD正常。

本发明具有以下突出的有益效果：

该方法通过采集电涌保护器中压敏片表面温度和总泄漏电流，对总泄漏电流进行快速傅里叶变换及计算处理，得到总阻性电流，本发明的限压型电涌保护器阻性电流在线监测装置，可以有效协调在线监测的电流成分区分提取的问题，同时可以降低在线监测限压型SPD阻性电流装置生产的费用，方便局域组网监测，可有效减少因SPD劣化后，无法及时发现导致的电气火灾或过电压保护失效的情况。具体有益效果如下：

(1)本发明装置中采用的多匝串入式微电流采集器的设计，即不影响保护线(PE线)工作，又能非接触式测量电涌保护器电流，工作安全可靠。

(2)本发明的监测方法中，数据通过单片机芯片处理，实现了电压、电流同时监测，克服了现有技术中监测总泄漏电流法的缺陷，数据结果可在线传输、直接显示、打印，使得读数方便简洁。

(3)本发明装置中，阻性电流的监测范围广，为0.1μA～10mA，市面上一般能测量1μA-10mA；精度高，达到0.1μA，市面上精度为1μA，最大可计算出七次阻性电流，而市面上同类产品一般只能测量到三次泄露电流；

(4)该装置能够实时在线运行，可全天候24小时监测限压型SPD工作状态，便于推广。

附图说明

图1是本发明限压型电涌保护器(SPD)阻性电流在线监测装置的结构示意图；

图2是多匝串入式微电流采集器结构示意图；

图3是电压信号采集模块电路原理图；

图4是频率检测模块电路原理图；

图5是电流信号采集模块电路原理图；

图6是本发明限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明:

实施例一：

如图1所示，本发明的限压型电涌保护器(SPD)阻性电流在线监测装置，包括电压信号采集模块、电流信号采集模块、温度采集模块、dsPIC芯片处理模块、外部时钟模块、输出模、频率检测模块、编码控制模块以及与数据存储模块进行无线传输的zigbee无线信号中继模块；电压信号采集模块、电流信号采集模块及外部时钟模块通过A/D转换接口与dsPIC芯片处理模块连接，输出模块与dsPIC芯片处理模块连接。所述频率检测模块的输入端连接到电流互感器二次侧，输出端连接到dsPIC芯片控制器，用于电压信号的频率监测，通过对电涌保护器两端的电压信号频率进行分析，可以判定电涌保护器是否处于过电压防护启动状态；所述编码控制模块通过A/D转换接口与dsPIC芯片处理模块连接，由一个旋转编码开关和旁系电路组成，通过旋转编码开关可以向dspPIC控制芯片输入信号，控制后续模块工作的开始与结束；所述温度采集模块通过A/D转换接口与dsPIC芯片处理模块连接，用于采集电涌保护器中的压敏片的温度参数，传递给dsPIC芯片处理模块。所述温度采集模块包括1个红外温度采集探头，将探头红外线发射、接收端对准压敏电阻片安装。

其中：

电压信号采集模块用来监测供配电线路的电压波动，当过电压侵入时，采集过电压的幅值，由于采集到的电压信号往往比较大，不能直接传递到dsPIC芯片处理单元，所以需要将其电压信号进行线性降压处理，再经过A/D转换接口进行模数转换后，传递给dsPIC芯片处理模块。

电流信号采集模块用来采集电涌保护器的总泄露电流，由于采集到的电流信号往往特别小，通常为微安量级，通过积分电路积分后转换得到的电压信号依然比较小，所以通常需要进行线性升压处理，处理过后的电压/电流信号仍然属于模拟信号，所以需要再次经过A/D转换接口进行模数转换，再传递给dsPIC芯片的CPU处理模块。

由于被测SPD的泄漏电流很小，通常为微安量级，若使用穿芯式采集器，要能够正常测量的电流，则其绕制工艺必须非常严格，且匝数非常多，通常传感器还必须加有源放大器才能使信号长线传输，由于存在放大器，噪声干扰也将被放大，有用信号可能永久被覆盖，此类采集器有许多难以克服的缺点。所以本申请设计采用多匝串入式微电流采集器，如图2所示，该多匝串入式微电流采集器包括坡莫合金材质的环形铁芯、一次侧绕组和二次侧绕组，一次侧接电涌保护器的保护线，二次侧接所述电流互感器；环形铁芯为坡莫合金材质，环形铁芯内径为12mm，外径为24mm，一次侧绕组n1绕制2匝，二次绕组n2绕制2000匝，使得采集到的微安级电流转为毫安级电流。微电流采集器一次侧接SPD的PE线，为了防止接地故障时PE线感抗过大，一次侧绕组n1仅缠绕2匝，采集器铁芯材料选用在工作范围(0-0.05T)内线性度优良的坡莫合金，环形铁芯内径12mm，外径24mm；泄露电流信号通过多匝串入式电流采集器采集后，直接传输到电流互感器。

dsPIC芯片处理模块的具体型号为dsPIC30F6015芯片，用于数据分析和处理。

外部时钟模块用于提供当前实时的时间信息，并供给dsPIC芯片处理模块和后续其它模块使用。

温度、时间信号经过相关采集单元进行信号采集之后，送入滤波电路进行噪声处理，再传输到dsPIC芯片的A/D转换接口进行电位转换，由于旋转编码开关的控制信号本身就属于数字信号，且特别纯净，所以可不经过滤波直接传输到dsPIC芯片的A/D转换接口，这种做法可以使得控制反应更为迅速。

输出模块包括数据显示模块或数据打印模块或数据存储模块中的一种或多种，用于输出dsPIC芯片处理模块得到的结果数据。dsPIC芯片将输入的电压、电流、温度、时间数据进行综合处理后，通过总线将数据传输到外部存储模块，数据显示模块等，供用户查看调用。数据存储模块主要由外部存储器完成存储工作，数据存储的同时，通过RF阵列天线将数据发送到SPD附近的zigbee无线中继模块，数据显示模块主要是由液晶显示器完成显示任务，在数据打印前，可在液晶显示器上查看数据，将数据进行选择性打印，由于打印机通常采用的RS232接口，所以在总线接口与RS232接口之间串接一个串口转换单元，为了防止内部过电压脉冲导致打印机损坏，可在打印机前端加装保护单元。

参见图3，电压信号采集模块包括依次连接的电压信号取样电路、型号为SPT204A的线性互感器和型号为AD620的信号放大器，电压经电压信号取样电路引入线性互感线圈，线性互感器二次侧的电压信号送给信号放大器进行零点及幅值调整，然后输出给dsPIC芯片处理模块。由于市电电压信号或冲击电压信号都不能直接供单片机使用，所以还需要小电压互感器进行隔离并转换，所以电压信号采集模块电路中最关键的为线性互感器T2(SPT204A)。电压波形经电阻R29、R30和小型压敏片VR1组成的电压信号取样电路引入线性互感器T2，线性互感器T2二次侧的电压信号一路送给仪表放大器AD620进行零点及幅值调整，AD620输出的电压幅值在0-5V之间，再送到控制器的模拟输入端口AN0，供A/D采样，这部分电信号是用于电压有效值及各次谐波的测量。其中电路中VR1为小型压敏片，为了防止过电压窜入信号采集电路而设计；电阻R29、R30是为了将探头采集的电压信号转换为电流信号，提高线性互感器T2的线性度，所以取值均较大，使用47kΩ的2W碳膜电阻。其中线性互感器T2的一次侧最高接收电压为400V，所以压敏片VR1的也选用箝位电压小于400V的压敏电阻。由于SPT204A为1:1线性互感器，所以T2二次侧电流也非常小，所以还需要转换回电压信号并进行放大处理信号并进行放大。即通过图3中电阻R11实现电流到电压的信号转换，转换得到的电压值在-0.54V到+0.54V之间，再送给AD620芯片进行放大。线性互感器T2二次侧信号另一路则是送给比较器LM393，将正弦电压信号转变为频率相同的方波信号，再送到dsPIC芯片控制器的输入捕捉引脚RD8(IC1)进行频率测量，如图4所示。

参见图5，电流信号采集模块包括依次连接的微电流采集器、电流互感器和信号放大器，电流经电流信号接入电路引入电流互感器，电流互感器二次侧的电流信号通过电位器转换为电压信号，再经过信号放大器进行放大，然后输出给dsPIC芯片处理模块。图5中的I框即为图2所示的多匝串入式微电流采集器。压敏电阻VR2的存在是为了防止SPD处于导通泄流状态时，冲击电流通过电流传感器I一次侧时引起二次侧电压瞬间过流，烧坏后续电路，所以压敏电阻VR2通常取值只需要大于1.15U0(U0为电流互感器T1的输入端的正常工作电压)。电流互感器是一款型号为KT0.02A/PJ-1.6V的小电流互感器，它可以测量频率为25-50kHz，幅值为0-20mA的交流电流，输出0-100mA的交流电流信号，测量精度在0.5％-1％之间。电流信号经过电流互感器二次采样，二次侧输出的电流信号通过电位器W1转换为电压信号，再经过AD620进行放大，输出0-5V的电压信号送给控制器的AN1引脚，再进行A/D转换测量。在ANO和AN1引脚输入端前面均加了5.1V的稳压二极管Z1、Z2，防止AD620的输出电压过高而损坏单片机的A/D转换电路。

实施例二：

参见图6，本发明限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法，包括以下步骤：

(1)由各采集模块分别(电压信号采集模块、电流信号采集模块、温度采集模块)采集供配电线路的电压幅值电压、电涌保护器中压敏片表面温度T1和电涌保护器的初始总泄漏电流I；

(2)对步骤1采集到的初始总泄漏电流I进行线性放大处理，并进行模数转换得到调理后总泄漏电流I1；

(3)比较步骤1的T1与电涌保护器中压敏片的劣化限定温度值T0，(T0由压敏片生产厂家规定)的大小，如T1大于或等于T0时，直接输出“电涌保护器中压敏片劣化”；如T1小于T0，则进入步骤4)；

(4)对步骤2调理后的总泄漏电流I1进行快速傅里叶变换(FFT)并还原处理，得到各次谐波泄露电流I_k，从I_k的波形中得到各次谐波电流的幅值I_km和各次谐波相角β_k；并对步骤1采集到的电压进行线性降压处理，并进行模数转换得到调理后电压，从调理后电压的波形中得到各次谐波相角α_k；其中：k为谐波的次数，取1-7的整数值；本例中k取7；

谐波电流是由设备或系统引入的非正弦特性电流，只要是非正弦谐波，就可以对其进行分解，分解为奇次和偶次。任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基频为50Hz，称为基次(一次)谐波，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz……。总泄露电流指的是1、2……7次谐波所有波形的波形叠加。

(5)将步骤4得到的对应谐波次数的I_km、α_k、β_k代入公式(a)，得到各次阻性电流的幅值I_Rk；再将各次阻性电流的幅值I_Rk代入公式(b)，得到总阻性电流的幅值I_R，将得到的I_Rk、I_R进行输出或存储以备调用；

I_Rk＝I_kmcos(β_k-α_k)     (a)

       $I_R=I_{R0}+\underset{k=1}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{Rk}}\sin (\mathrm{k\ωt}+{\mathrm{\α}}_k)---\left(b\right)$

式中：k为谐波的次数，取1-7的整数值，本例中k取7；I_R0为阻性电流基波分量(当k、m取值0的时候，即可得到I_R0)；本发明采用的处理芯片为dsPIC30F6015，最大可分析到七次电流谐波分量。

(6)将步骤5得到的总阻性电流IR与电涌保护器铭牌上标示的最大泄露电流允许值的5％进行对比，若大于等于其5％，则可判定SPD已劣化，若小于其5％，则可判定SPD正常。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种限压型电涌保护器阻性电流在线监测装置，其特征在于，包括电压信号采集模块、电流信号采集模块、温度采集模块、dsPIC芯片处理模块、输出模块和外部时钟模块，所述电流信号采集模块、温度采集模块及外部时钟模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，所述输出模块与dsPIC芯片处理模块连接；其中：

所述电压信号采集模块用来采集供配电线路的电压，并进行线性降压处理，再经过A/D转换接口进行模数转换后，送给所述dsPIC芯片处理模块；

所述电流信号采集模块用来采集电涌保护器的总泄露电流，并进行线性放大处理，再经过A/D转换接口进行模数转换后，传递给所述dsPIC芯片处理模块；

所述温度采集模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，用于采集和电涌保护器中的压敏片的温度，送给dsPIC芯片处理模块；

所述dsPIC芯片处理模块用于接收各模块的数据，并进行分析和处理；

所述输出模块包括数据显示模块或数据打印模块或数据存储模块中的一种或多种，用于输出所述dsPIC芯片处理模块得到的结果数据；

所述外部时钟模块用于提供当前实时的时间信息。

2.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述电压信号采集模块包括依次连接的电压信号取样电路、线性互感器和信号放大器。

3.根据权利要求2所述的在线监测装置，其特征在于，所述线性互感器的型号为SPT204A，所述信号放大器的型号为AD620，信号放大器输出的电压幅值在0-5V之间。

4.根据权利要求2所述的在线监测装置，其特征在于，还包括频率检测模块，所述输入端连接到电压信号采集模块的线性互感器二次侧，输出端连接到dsPIC芯片控制器。

5.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述电流信号采集模块包括依次连接的微电流采集器、电流互感器和信号放大器。

6.根据权利要求5所述的在线监测装置，其特征在于，所述微电流采集器采用多匝串入式微电流采集器，包括坡莫合金材质的环形铁芯、一次侧绕组和二次侧绕组，一次侧接电涌保护器的保护线，二次侧接所述电流互感器，且一次侧仅缠绕2匝，二次侧至少绕制2000匝。

7.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，还包括编码控制模块，所述编码控制模块通过A/D转换接口与所述dsPIC芯片处理模块连接，由一个旋转编码开关和旁系电路组成；该装置还可以包括用户端，dsPIC芯片处理模块通过zigbee无线信号中继模块与用户端通信连接。

8.权利要求1-7任一所述装置的限压型电涌保护器阻性电流在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)由各采集模块分别采集供配电线路的电压幅值电压、电涌保护器中压敏片表面温度T1和电涌保护器的初始总泄漏电流I；

(2)对步骤1采集到的初始总泄漏电流I进行线性放大处理，并进行模数转换得到调理后总泄漏电流I1；

(3)比较步骤1的T1与电涌保护器中压敏片的劣化限定温度值T0的大小，如T1大于或等于T0时，直接输出“电涌保护器中压敏片劣化”；如T1小于T0，则进入步骤4)；

(4)对步骤2调理后的总泄漏电流I1进行快速傅里叶变换(FFT)并还原处理，得到各次谐波泄露电流I_k，从I_k的波形中得到各次谐波电流的幅值I_km和各次谐波相角β_k；并对步骤1采集到的电压进行线性降压处理，并进行模数转换得到调理后电压，从调理后电压的波形中得到各次谐波相角α^k；其中：k为谐波的次数，取1-7的整数值；

(5)将步骤4得到的对应谐波次数的I_km、α_k、β_k代入公式(a)，得到各次阻性电流的幅值I_Rk；再将各次阻性电流的幅值I_Rk代入公式(b)，得到总阻性电流的幅值I_R，将得到的I_Rk、I_R进行输出或存储以备调用；

I_Rk＝I_kmcos(β_k-α_k)   (a)

$I_R=I_{R0}+\underset{k=1}{\overset{+\∞}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{Rk}}\sin (\mathrm{k\ωt}+{\mathrm{\α}}_k)---\left(b\right)$

式中：k为谐波的次数，取1-7的整数值，I_R0为阻性电流基波分量；

(6)将步骤5得到的总阻性电流的幅值I_R与电涌保护器最大泄露电流允许值的5％进行对比，若I_R大于或等于其5％，则可判定SPD已劣化，若I_R小于其5％，则可判定SPD正常。