CN107769156A - 一种可实现设备安全自适应保护动作的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可实现设备安全自适应保护动作的方法，所述方法包括：S1、实时提取电气设备总泄漏电流信号；S2、设定所述总泄漏电流的阈值级别；S3、根据所述总泄漏电流的阈值级别划定动作区；S4、确定电气设备出现电气故障；本发明所述的设备安全自适应保护动作实现方法，用于实现准确判定不同场景下的电气设备运行状态，并自适应地发出判断指令，使剩余电流保护装置正确、有效地动作，从而保证电气设备的安全运行，提高剩余电流保护装置的保护功能和效能。

Description

一种可实现设备安全自适应保护动作的方法
技术领域
本发明涉及电气工程技术领域，具体讲涉及一种可实现设备安全自适应保护动作的方法。
背景技术
剩余电流保护装置在低压电网中可以有效防止人体触电，避免因泄漏电流异常而引起的设备损伤或电气火灾事故。目前，剩余电流保护装置的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，而经验运行表明，该动作判据下剩余电流保护装置常常出现误动作与拒动作。在防止人身触电方面，保护装置整定值通常在30mA以下，当电气设备处于潮湿场所和天气条件下，其绝缘水平短时显著降低，常导致保护装置误动作；在防止电气设备损毁方面，保护装置整定值通常在100mA至数A，若泄漏电流长时间保持高值但未超过整定值，则存在发生触电事故和电气火灾的风险，而保护装置无法投运。
要解决上述相关问题，并保证稳定和不间断地供电，为此迫切需要构建一种新的自适应保护动作实现方法，快速地在线判定设备运行状态，并按规定进行动作，提高剩余电流保护装置的保护功能和可靠性。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种可实现设备安全自适应保护动作的方法，所述方法包括：
S1、实时提取电气设备总泄漏电流信号；
S2、设定所述总泄漏电流的阈值级别；
S3、根据所述总泄漏电流的阈值级别划定动作区；
S4、确定电气设备出现电气故障。
优选的，用零序电流互感器监测所述步骤S1的电气设备总泄漏电流有效值I0∑。
优选的，所述步骤S2阈值级别包括：第一级阈值Iset.1、第二级阈值Iset.2和第三级阈值Iset.3。
优选的，所述步骤S3的动作区包括：非动作区1、非动作区2、延时动作区和瞬时动作区。
优选的，将总泄漏电流有效值I0∑分别与所述第一级阈值Iset.1、第二级阈值Iset.2和第三级阈值Iset.3进行比较以确定：
1)当I0∑≤Iset.1，设备正常运行，保护装置位于非动作区1，返回S1，否则与第二阈值Iset.2进行比较；
2)当Iset.1≤I0∑≤Iset.2时，设备绝缘状况异常，保护装置位于非动作区2，否则与第三阈值Iset.3进行比较；
3)当Iset.2≤I0∑≤Iset.3时，保护装置位于延时动作区，否则设备位于瞬时动作区。
优选的，所述非动作区1包括：保护装置不动作，显示正常泄漏电流总值；
所述非动作区2包括：保护装置发出声光预警信号、不动作；
所述延时动作区包括：当t≤Δt时，保护装置发出声光预警信号、不动作，当t>Δt时，保护装置发出声光报警信号和跳闸指令，其中，所述Δt表示延时动作区的动作时限，t表示保护装置连续监测到Iset.2≤I0∑≤Iset.3的时间；
所述瞬时动作区包括：保护装置瞬时跳闸，并发出声光信号报警。
优选的，所述第一级阈值Iset.1为10-15mA。
优选的，所述第二级阈值Iset.2为20-30mA。
优选的，所述第三级阈值Iset.3为80-100mA。
优选的，所述延时动作区的动作时限Δt为1-2h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，实现准确判定不同场景下的电气设备运行状态，并自适应地发出判断指令，使剩余电流保护装置正确、有效的动作；
本发明所述的保护动作实现方法保证了电气设备的安全运行，提高剩余电流保护装置的保护功效和效能。
附图说明
图1为本发明所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法流程图；
图2为本发明所述的可实现设备安全自适应保护动作边界曲线图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
本发明提供一种可实现设备安全自适应保护动作的方法，所述保护动作实现方法是以实时监测的电气设备总泄漏电流的有效值I0∑为输入量，根据设备在不同场景下对地泄漏电流的变化情况设定约束条件实现的，所述方法包括如下步骤：
步骤S1，实时监测并提取设备总泄漏电流有效值：
利用零序电流互感器监测所述电气设备总泄漏电流的有效值I0∑。
步骤S2，设定所述总泄漏电流的阈值级别：所述步骤S2阈值级别包括：第一级阈值Iset.1、第二级阈值Iset.2和第三级阈值Iset.3。
S3、根据所述总泄漏电流的阈值级别划定动作区：所述步骤S3的动作区包括：非动作区1、非动作区2、延时动作区和瞬时动作区。
判断保护装置是否处于非动作区1，具体保护动作判据如下：
式中，阈值Iset.1＝(10～15)mA。下面对所述阈值进行具体说明：
从防止人体触电的角度出发，通常状况下，成年男子的平均摆脱电流阈值为15mA，成年女子的平均摆脱电流阈值为10mA，国际电工委员会IEC/TR 60479-1号文件认定人体的平均摆脱电流阈值为10mA；从判定电气设备绝缘水平的角度出发，正常绝缘状况下，电气线路和设备存在微弱的对地泄漏电流，国家标准(GB4706.1-2005,GB 7000.1-2007)规定，空调、灯具等各类用电设备及类似用途设备中的允许最大泄漏电流值为5mA，所选用的剩余电流保护装置额定不动作电流应不小于电气线路和设备正常泄漏电流最大值的2倍。综合考虑人身安全和设备安全的配合，确定阈值Iset.1＝(10～15)mA。
具体的，当I0∑≤Iset.1时，保护装置处于非动作区1。该场景下，判定设备正常工作，显示正常泄漏电流总值，返回步骤S1继续监测。否则与第二阈值Iset.2继续比较。
判断保护装置是否处于非动作区2，具体保护动作判据如下：
式中，阈值Iset.2＝(20～30)mA。下面对所述阈值进行具体说明：
国家标准(GB/Z 6829-2008)规定，额定剩余动作电流的优选推荐值是0.006、0.01、0.03、0.1、0.2、0.3、0.5、1、2、3、5、10、20、30A。其中，30mA及以下者既可用作间接接触触电保护，也可用作直接接触触电保护的补充保护。30mA以上至1A者用作间接接触触电保护。所述自适应保护判据综合考虑防止触电事故及电气设备损伤的情况，确定阈值Iset.2＝(20～30)mA。
具体的，当Iset.1＜I0∑≤Iset.2时，保护装置处于非动作区2。该场景下，判定电气设备绝缘状况出现异常，可能引发线路老化等电气安全隐患，同时，绝缘的破损可能使设备外壳等外露导电部件上出现持续的接触电压，导致人体触电事故。针对上述潜在风险，保护装置发出声光信号预警(闪光和警铃)，保护装置不动作，并继续监测设备泄漏电流信号。当I0∑＞Iset.2时，与第三阈值Iset.3进行比较继续判定。
判断保护装置是否处于延时动作区，具体保护动作判据如下：
式中，阈值Iset.3＝(80～100)mA，其中Δt为延时动作区的保护时限，t为保护装置连续监测到Iset.2≤I0∑≤Iset.3的时间，Δt＝(1～2)h。下面对所述阈值进行具体说明：
综合考虑防止电气火灾和电气设备烧毁的情况，通常选用100mA到数A额定漏电动作电流的漏电保护器，根据GB/Z 6829-2008规定剩余动作电流优选推荐值，同时为了适当提高保护装置的灵敏度，确定阈值Iset.3＝(80～100)mA。
具体的，当Iset.2≤I0∑≤Iset.3时，保护装置处于延时动作区。泄漏电流的明显增大，通常是由于潮湿场所和天气条件所导致的线路和设备接地电阻大幅降低，引起电气设备绝缘水平显著下降。该场景下的泄漏电流水平持续(1～2)h，通常不会引起电气设备的损坏，并且在干燥条件下可以恢复正常运行状态，但仍应引起运行维护人员的注意，此时，保护装置发出声光信号预警，无需动作跳闸；当持续时间超过上述时限时，在线路和设备绝缘的薄弱点，可导致间歇性电弧、持续积累能量和高温，从而导致设备损坏和电气火灾，保护装置应发出声光信号报警和跳闸指令。
S4、确定电气设备出现电气故障，具体保护动作判据如下：
当I0∑>Iset.3时，保护装置处于瞬时动作区。该场景下，电气设备通常存在绝缘损坏、线路短路、外壳带电等现象，对人身安全构成极大威胁，极易引发电气设备损毁和电气火灾，此时判定电气设备发生故障，保护装置应瞬时跳闸，并发出声光信号报警。
本发明提供了一种可实现设备安全自适应保护动作的方法，能够快速地响应不同场景下的设备运行状态，自适应地设定动作阈值并按规定执行相应动作，减少了保护装置误切电源和无法投运的现象，有效避免了设备损毁和电气火灾的发生，所述判据可作为设备安全保护的主判据，也可作为触电事故的辅助判据和补充保护，提高了电气设备工频泄漏电流异常增加状态下，剩余电流保护装置的保护能力和效能。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、实时提取电气设备总泄漏电流信号；
S2、设定所述总泄漏电流的阈值级别；
S3、根据所述总泄漏电流的阈值级别划定动作区；
S4、确定电气设备出现电气故障。
2.如权利要求1所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，用零序电流互感器监测所述步骤S1的电气设备总泄漏电流有效值I0Σ。
3.如权利要求1所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，所述步骤S2阈值级别包括：第一级阈值Iset.1、第二级阈值Iset.2和第三级阈值Iset.3。
4.如权利要求3所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，所述步骤S3的动作区包括：非动作区1、非动作区2、延时动作区和瞬时动作区。
5.如权利要求4所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，将总泄漏电流有效值I0Σ分别与所述第一级阈值Iset.1、第二级阈值Iset.2和第三级阈值Iset.3进行比较以确定：
1)当I0Σ≤Iset.1，设备正常运行，保护装置位于非动作区1，返回S1，否则与第二阈值Iset.2进行比较；
2)当Iset.1≤I0Σ≤Iset.2时，设备绝缘状况异常，保护装置位于非动作区2，否则与第三阈值Iset.3进行比较；
3)当Iset.2≤I0Σ≤Iset.3时，保护装置位于延时动作区，否则设备位于瞬时动作区。
6.如权利要求4所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，
所述非动作区1包括：保护装置不动作，显示正常泄漏电流总值；
所述非动作区2包括：保护装置发出声光预警信号、不动作；
所述延时动作区包括：当t≤Δt时，保护装置发出声光预警信号、不动作，当t>Δt时，保护装置发出声光报警信号和跳闸指令，其中，所述Δt表示延时动作区的动作时限，t表示保护装置连续监测到Iset.2≤I0Σ≤Iset.3的时间；
所述瞬时动作区包括：保护装置瞬时跳闸，并发出声光信号报警。
7.如权利要求3所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，所述第一级阈值Iset.1为10-15mA。
8.如权利要求3所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，所述第二级阈值Iset.2为20-30mA。
9.如权利要求3所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，所述第三级阈值Iset.3为80-100mA。
10.如权利要求3所述的可实现设备安全自适应保护动作的方法，其特征在于，所述延时动作区的动作时限Δt为1-2h。
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