CN108089087B - 一种适用于低压供配电系统的漏电监测与保护方法 - Google Patents

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Abstract

一种适用于低压供配电系统的漏电监测与保护方法，采用高精度测量芯片配合互感器对被测电路回路进行电流监测，通过监测供电系统中供电回路的电力参数进行运算判别，判断供电系统的漏电状态。漏电检测系统处于工作状态时，系统通过互感器与电力参数测量芯片分别实时监测供电回路A相、B相、C相与零线的工作电流，经高精度测量芯片准确的测量电流谐波，送入该漏电检测系统中的CPU，从供电回路的电流测量结果中滤除电流谐波分量的影响，准确的判断供电系统是否真正处于漏电状态；如果判断出存在漏电时，CPU通过控制动作执行单元关闭供电系统的输出。本发明可以解决传统的通过滤波器对谐波进行处理的技术中，在谐波含量较大时，无法有效降低谐波，仍然影响漏电检测结果等技术问题。

Description

一种适用于低压供配电系统的漏电监测与保护方法
技术领域
本发明属于一种电气安全自动化检测与保护技术。属于一种监测低压供配电系统漏电状态并进行漏电保护的技术。
背景技术
现有的低压供电系统采用的漏电监测装置是采用电流互感器作为漏电监测的主要传感器，其工作原理是基于基尔霍夫电流定律，即电路中任意节点的电流代数和为零。漏电监测装置在使用时将待测主电路的导线穿过电流互感器的铁芯孔窗作为一次绕组，其二次绕组则用漆包线均匀地缠绕在铁芯上，如图1所示。
在正常情况下，流过电流互感器一次绕组的被测供电系统线路中各相电流矢量和等于零，即I1+I2+I3+IN＝0。因此，各相电流在电流互感器铁芯孔窗中产生的磁通量也等于零，即Φ1+Φ2+Φ3+ΦN＝0。这样电流互感器二次侧绕组没有信号输出，执行机构不动作，系统保持正常供电；如果电路或设备发生接地故障，系统将产生漏电电流，此时通过电流互感器一次绕组的各相电流矢量和不再为零，即I1+I2+I3+IN＝IA，IA为漏电电流。互感器铁芯孔窗中的磁通量将变为Φ1+Φ2+Φ3+ΦN＝ΦA，电流互感器的二次绕组在ΦA的作用下产生感应电动势EA，当EA大于预设值时，脱扣线圈通电，执行机构脱扣，系统断电。
目前这种漏电监测方法主要存在的问题是可靠性不高，经常会产生误操作。供电系统在实际工作过程中，由于非线性负载的存在，导致供电系统电路中会存在大量的电力谐波，使得线路中流过电流互感器的各相电流矢量和会出现不等于零的状况，即I1+I2+I3+IN≠0。此时因电力谐波过大而使得电流互感器产生感应电动势EA大于预设值时，漏电监测保护装置则会进行误操作，关闭供电系统的输出。这种误操作会在重要的供电场合带来严重的后果。
为了克服上述缺陷，另一种现有技术是发现谐波干扰对漏电检测结果的影响，但是采用的方式是通过滤波器对谐波进行处理，降低谐波对漏电检测结果的影响。但是在实际应用过程中，由于该方法无法预估谐波含量的大小，因此滤波器并不能准确滤除谐波影响，当谐波含量较大时，滤波器的实际效果有限，没有得到有效滤波的谐波仍然会影响漏电检测的结果，引起误操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于低压供配电系统的漏电监测与保护方法，以解决现有技术的漏电监测装置存在的准确度不高而带来的安全隐患以及传统的通过滤波器对谐波进行处理的技术中，在谐波含量较大时，无法有效降低谐波，仍然影响漏电检测结果等技术问题。
通过滤波器对谐波进行处理，降低谐波对漏电检测结果的影响方式，存在的当谐波含量较大时，滤波器的实际效果有限等技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种适用于低压供配电系统的漏电监测与保护方法，该方法是基于包括电流互感器、ADE78XX系列电力参数测量芯片、CPU和动作执行单元四个部分组成的系统实现的；采用高精度测量芯片配合互感器对被测电路回路进行电流监测，通过监测供电系统中供电回路的电力参数进行运算判别，判断供电系统的漏电状态，所述电力参数包括工作电流、电流谐波；漏电检测系统处于工作状态时，系统通过互感器与电力参数测量芯片分别实时监测供电回路A相、B相、C相与零线的工作电流，经高精度测量芯片准确的测量电流谐波，送入该漏电检测系统中的CPU，从供电回路的电流测量结果中滤除电流谐波分量的影响，准确的判断供电系统是否真正处于漏电状态；根据漏电检测系统中CPU的计算，去除电流谐波分量之后，当A相、B相、C相与零线的电流矢量和的模|IA+IB+IC+IN|大于30mA，且持续了10个工频周期时，则CPU能够判定回路出现了漏电的情况，同时CPU通过控制动作执行单元关闭供电系统的输出。
本发明的优点与积极效果如下：通过本发明漏电检测与保护方法，能够避免因电流谐波而造成的漏电状态误判断，提高漏电检测的准确性，提高整个供电系统的稳定性与可靠性。
附图说明
图1是现有技术的电路原理图。
图2是本发明的漏电检测方法的监测系统原理图。
图3是本发明的ADE78XX系列测量芯片工作结构原理图。
具体实施方式
根据《GB/Z 6829-2008剩余电流动作保护电器的一般要求》、《GB 13955-2005剩余电流动作保护装置安装和运行》、《JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范》中对漏电监测保护装置的技术要求，对于常用的民用级别漏电监测保护装置，交流剩余电流大于30mA时，漏电监测保护装置的动作时间应在0.3s之内完成。为此本发明设计采用了高精度电流测量芯片配合互感器对被测电路回路进行电流监测，通过监测供电系统中供电回路的工作电流、电流谐波等电力参数，进行运算判别，判断供电系统的漏电状态，提高检测的准确性。本发明的漏电检测方法的监测系统参见图2所示。
为了检测供电系统中输电电缆和用电负载是否存在漏电状况，可在供电系统的电源端安装漏电监测装置，本发明创造的漏电监测方法，其系统主要由电流互感器、ADE78XX系列电力参数测量芯片、CPU、动作执行单元四个部分组成。
漏电检测系统处于工作状态时，系统通过互感器与电力参数测量芯片分别实时监测供电回路A相、B相、C相与零线的工作电流，由于ADE78XX系列电力参数测量芯片能够准确的测量电流谐波，因此该漏电检测系统中的CPU能够从供电回路的电流测量结果中滤除电流谐波分量的影响，从而能够准确的判断供电系统是否真正处于漏电状态。根据漏电检测系统中CPU的运算，去除电流谐波分量之后，当A相、B相、C相的电流和与零线的电流存在30mA的差值，且持续了10个工频周期时(我国采用交流电为工频50HZ，则工频周期为0.02s)，则CPU能够判定回路出现了漏电的情况，同时CPU通过控制动作执行单元关闭供电系统的输出，满足相关标准规范的要求，避免漏电事故造成的安全隐患。
实施例：
在某供电系统中，由于存在较多的非线性负载，其电力参数的波形存在着较大的电流谐波分量。A相电流谐波含量为ITHD＝8.23A，B相电流谐波含量为ITHD＝8.77A，C相电流谐波含量为ITHD＝7.48A。由于大量谐波电流的存在，谐波电流的波动使得各相电流矢量和会在某个时间段出现不等于零的情况，此时该测量节点的电流矢量和|I1+I2+I3+IN|＞30mA，如果采用传统的漏电检测方法，此时系统会误判断节点后出现漏电情况，并采取断电保护操作关闭电源输出。如果采用本发明的漏电检测方法，通过精确监测回路电流，滤除电流谐波对测量结果的影响，则会避免出现误动作而带来的频繁停电的困扰。
图3为ADE78XX系列高精度电力参数测量芯片的内部工作结构，芯片具备7个高精度ADC通道，3个可用于检测电压信号，4个可用于检测电流信号，芯片通过模拟量校准计算，得到相应的数字量测量结果，最终通过I2C或SPI通讯接口输出测量结果。

Claims (1)

1.一种适用于低压供配电系统的漏电监测与保护方法，其特征在于，该方法是基于包括电流互感器、ADE78XX系列电力参数测量芯片、CPU和动作执行单元四个部分组成的系统实现的；采用高精度测量芯片配合互感器对被测电路回路进行电流监测，通过监测供电系统中供电回路的电力参数进行运算判别，判断供电系统的漏电状态，所述电力参数包括工作电流、电流谐波；漏电检测系统处于工作状态时，系统通过互感器与电力参数测量芯片分别实时监测供电回路A相、B相、C相与零线的工作电流，经高精度测量芯片准确的测量电流谐波，送入该漏电检测系统中的CPU，从供电回路的电流测量结果中滤除电流谐波分量的影响，准确的判断供电系统是否真正处于漏电状态；根据漏电检测系统中CPU的计算，去除电流谐波分量之后，当A相、B相、C相与零线的电流矢量和的模|IA+IB+IC+IN|大于30mA，且持续了10个工频周期时，则CPU能够判定回路出现了漏电的情况，同时CPU通过控制动作执行单元关闭供电系统的输出。
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