CN106443152A - 一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法，包括以下步骤：S1：利用剩余电流互感器检测剩余电流，对检测到的信号进行滤波、整流、放大和模数转换得到剩余电流采样数据；S2：对正常采样波形中的所有相邻采样点之间的剩余电流采样数据差值进行计算，得出相邻采样点的剩余电流采样数据的最大差值，比较畸变采样波形中各对相邻采样点的剩余电流采样数据的差值，将畸变采样波形中的剩余电流采样数据的差值大于最大差值所对应的相邻采样点中的最大采样点剔除,进而利用最大值法计算出瞬态剩余电流的实际幅值对应的量化值。本发明有效减小了剩余电流瞬态畸变的测量误差，提高了计算瞬态剩余电流波形幅值所对应的量化值的精度。

Description

一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法

技术领域

本发明涉及信号处理领域，特别是涉及一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法。

背景技术

在剩余电流检测方法中，当农户剩余电流超过漏电保护器的额定动作电流时，剩余电流保护器将会跳闸，跳闸的时间很短，有时甚至在半个工频周期以内，且此时的剩余电流波形会发生畸变，这增加了剩余电流的检测难度。

通常采用的剩余电流检测的方法是对调理后的剩余电流波形进行一个周期的ADC采样，然后从一个周期的采样点中取出最大值，以此值作为剩余电流波形幅值对应的一个量化值，即最大值法；或者通过计算N个采样点的平均值作为剩余电流波形幅值得量化值，即平均值法；再或者通过计算N个采样点的平方的均值再开方作为剩余电流波形幅值得量化值，即RMS法。

但是在漏电保护器跳闸瞬间，剩余电流波形发生畸变，以上几种方法得到的剩余电流波形幅值的量化值都存在较大的误差。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法，包括以下步骤：

S1：利用剩余电流互感器检测剩余电流，对检测到的信号进行滤波、整流、放大和模数转换得到剩余电流采样数据；

S2：对正常采样波形中的所有相邻采样点之间的剩余电流采样数据差值进行计算，得出相邻采样点的剩余电流采样数据的最大差值，比较畸变采样波形中各对相邻采样点的剩余电流采样数据的差值，将畸变采样波形中的剩余电流采样数据的差值大于最大差值所对应的相邻采样点中的最大采样点剔除,进而利用最大值法计算出瞬态剩余电流的实际幅值对应的量化值。

进一步，所述步骤S2具体包括如下步骤：

S2.1：对相邻采样点的剩余电流采样数据的差值ΔI进行计算，差值计算公式如下：

式(1)中A为幅值,N为一个周期内的大于2的采样次数，t_i为第i个采样点的时间，I_S(i)为第i个采样点的剩余电流采样数据；

S2.2：通过自变量分段将式(1)中的绝对值符号去掉得到分段函数，如式(2)所示，对分段函数进行求导，得出最大差值对应的采样时间为：进而得出剩余电流采样数据最大的采样点与相邻采样点的差值大小为

S2.3：将畸变采样波形中的剩余电流采样数据的差值大于最大差值所对应的相邻采样点中的最大采样点剔除。

有益效果：本发明提出了一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法，能够有效剔除畸变波形中的尖峰点，有效减小了剩余电流瞬态畸变的测量误差，提高了计算瞬态剩余电流波形幅值所对应的量化值的精度。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的步骤S1的流程图；

图2为本发明具体实施方式的一个周期内相邻点差值的变化曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。

本发明公开了一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法，包括以下步骤：

S1：利用剩余电流互感器检测剩余电流，对检测到的信号进行滤波、整流、放大和模数转换得到剩余电流采样数据，如图1所示；

S2：对正常采样波形中的所有相邻采样点之间的剩余电流采样数据差值进行计算，得出相邻采样点的剩余电流采样数据的最大差值，比较畸变采样波形中各对相邻采样点的剩余电流采样数据的差值，将畸变采样波形中的剩余电流采样数据的差值大于最大差值所对应的相邻采样点中的最大采样点剔除,进而利用最大值法计算出瞬态剩余电流的实际幅值对应的量化值。

其中，步骤S2具体包括如下步骤：

S2.1：对相邻采样点的剩余电流采样数据的差值ΔI进行计算，差值计算公式如下：

式(1)中A为幅值,N为一个周期内的大于2的采样次数，t_i为第i个采样点的时间，I_S(i)为第i个采样点的剩余电流采样数据；

S2.2：通过自变量分段将式(1)中的绝对值符号去掉得到分段函数，如式(2)所示，对分段函数进行求导，可知最大值和最小值均在分段端点处，即

由此可得出剩余电流采样数据最大的采样点与相邻采样点的差值大小为

S2.3：将一个周期的畸变采样波形中的剩余电流采样数据的差值大于最大差值所对应的相邻采样点中的最大采样点剔除。

分别对正常采样波形和畸变采样波形采用本具体实施方式所述方法以及最大值法、平均值法、RMS法，得出异常波形测量值相对于正常波形量化值的相对误差，如表1所示。其中，改进型最大值法即为本具体实施方式所述方法。可见，采用本具体实施方式方法得到的异常波形测量值相对于正常波形量化值的相对误差是最小的，也就是说，本具体实施方式所述方法能够有效提高计算瞬态剩余电流波形幅值所对应的量化值的精度。

表1采用三种方法得出的异常波形测量值相对于正常波形量化值的相对误差

Claims (2)

1.一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：利用剩余电流互感器检测剩余电流，对检测到的信号进行滤波、整流、放大和模数转换得到剩余电流采样数据；

S2：对正常采样波形中的所有相邻采样点之间的剩余电流采样数据差值进行计算，得出相邻采样点的剩余电流采样数据的最大差值，比较畸变采样波形中各对相邻采样点的剩余电流采样数据的差值，将畸变采样波形中的剩余电流采样数据的差值大于最大差值所对应的相邻采样点中的最大采样点剔除,进而利用最大值法计算出瞬态剩余电流的实际幅值对应的量化值。

2.根据权利要求1所述的高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括如下步骤：

S2.1：对相邻采样点的剩余电流采样数据的差值ΔI进行计算，差值计算公式如下：

$\mathrm{\Δ}I=I_S\left(i\right)-I_S(i-1)=A\[\left|\sin \left(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}\right)\right|-\left|\sin (\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}-\frac{2\mathrm{\π}}{N})\right|\]---\left(1\right)$

式(1)中A为幅值,N为一个周期内的大于2的采样次数，t_i为第i个采样点的时间，I_S(i)为第i个采样点的剩余电流采样数据；

S2.2：通过自变量分段将式(1)中的绝对值符号去掉得到分段函数，如式(2)所示，对分段函数进行求导，得出最大差值对应的采样时间为：进而得出剩余电流采样数据最大的采样点与相邻采样点的差值大小为

${\mathrm{\ΔI}}_{max}=Asin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right);$

$\mathrm{\Δ}I=\left\{\begin{array}{cc}A\[\sin \left(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}\right)+sin(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}-\frac{2\mathrm{\π}}{N})\]& t_i\∈\[0,\frac{20}{N}\]\\ A\[\sin \left(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}\right)-sin(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}-\frac{2\mathrm{\π}}{N})\]& t_i\∈(\frac{20}{N},10\]\\ A\[-\sin \left(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}\right)+sin(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}-\frac{2\mathrm{\π}}{N})\]& t_i\∈(10,10+\frac{20}{N}\]\\ A\[-\sin \left(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}\right)-sin(\frac{{\mathrm{\πt}}_i}{10}-\frac{2\mathrm{\π}}{N})\]& t_i\∈(10+\frac{20}{N},20\]\end{array}\right.---\left(2\right)$

S2.3：将一个周期的畸变采样波形中的剩余电流采样数据的差值大于最大差值所对应的相邻采样点中的最大采样点剔除。