CN113629657A - 电梯漏电保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了电梯漏电保护方法和装置。其中方法包括：获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值；将谐波特征值与制动阈值进行比较；若谐波特征值小于制动阈值，则执行漏电保护，否则不执行漏电保护。该技术方案将通常意义上认为的漏电电流作为疑似漏电电流加以分析，利用疑似漏电电流的谐波特征，区分真正漏电的状况与电梯变频器、电缆及电机对地电容等干扰源引起的“假漏电”状况，在谐波特征值小于制动阈值的情况下才进行漏电保护，可有效防止误触发漏电保护动作，保证了电梯的正常运行使用，又大幅提高了电梯的使用安全性。

Description

电梯漏电保护方法和装置

技术领域

本申请涉及电力安全领域，尤其涉及电梯漏电保护方法和装置。

背景技术

漏电保护器是用电设备的常用安全设备，但在电梯领域则有所不同。原因在于，如果将现有的漏电保护器设置在电梯中，由于电梯存在一定量的高次谐波，经常会产生误动作，严重影响电梯的正常使用。因此，需要一种能够适应电梯的漏电保护方式。

发明内容

本申请实施例提供了电梯漏电保护方法和装置，以在为电梯提供漏电保护的同时，减少误动作，保证电梯的正常使用。

本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种电梯漏电保护方法，包括：获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值；将谐波特征值与制动阈值进行比较；若谐波特征值小于制动阈值，则执行漏电保护，否则不执行漏电保护。

在一些实施例中，获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值，包括：获取疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值；根据基波分量有效值和谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率，将总谐波畸变率作为谐波特征值。

在一些实施例中，获取疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值包括：以离散傅里叶变换DFT法确定疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值。

在一些实施例中，根据基波分量有效值和谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率包括：根据基波分量有效值，以及2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率。

在一些实施例中，该方法还包括：获取电梯的供电线路的剩余电流的采样值；根据采样值，以均方根法确定剩余电流的有效值；若有效值大于漏电阈值，则将剩余电流作为疑似漏电电流。

第二方面，本申请实施例提供一种电梯漏电保护装置，包括：获取模块，用于获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值；比较模块，用于将谐波特征值与制动阈值进行比较；控制模块，用于若谐波特征值小于制动阈值，则执行漏电保护，否则不执行漏电保护。

在一些实施例中，获取模块，用于获取疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值，根据基波分量有效值和谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率，将总谐波畸变率作为谐波特征值。

在一些实施例中，获取模块，用于以离散傅里叶变换DFT法确定疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值。

在一些实施例中，获取模块，用于根据基波分量有效值，以及2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率。

在一些实施例中，装置还包括：采样模块，用于获取电梯的供电线路的剩余电流的采样值；疑似漏电电流确定模块，用于根据采样值，以均方根法确定剩余电流的有效值；若有效值大于漏电阈值，则将剩余电流作为疑似漏电电流。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：将通常意义上认为的漏电电流作为疑似漏电电流加以分析，利用疑似漏电电流的谐波特征，区分真正漏电的状况与电梯变频器、电缆及电机对地电容等干扰源引起的“假漏电”状况，在谐波特征值小于制动阈值的情况下才进行漏电保护，可有效防止误触发漏电保护动作，保证了电梯的正常运行使用，又大幅提高了电梯的使用安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请一个实施例的一种电梯漏电保护方法的流程示意图；

图2示出了根据本申请一个实施例的一种电梯漏电保护装置的结构示意图；

图3示出了根据本申请一个实施例的一种电梯的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

一般来说，现有技术中漏电保护器的原理是在发生漏电事件时，三相电流的平衡遭到破坏，出现剩余电流，如果检测到剩余电流大于一定值(漏电阈值)，则可以认为发生漏电。

在电梯中增设现有漏电保护器的情况下，在电梯启动或停止时极易产生误动作。原因在于，电梯稳态运行时，剩余电流很小，但是当电梯启动或停止时，剩余电流明显增大，如果简单地装设漏电保护器，由于一般漏电保护器的启动电流仅为20mA～100mA，极有可能在电梯启动或停止时引起漏电保护误动作，影响了电梯的正常使用。

也就是说，通过单纯设置一个漏电阈值，很难实现漏电保护。采用“延时型”漏电保护器来躲过电机启停时的冲击电流来避免发生误动作，是一个解决思路，但是需要注意到，有些电梯启停时间比较长，“延时型”漏电保护器很难满足漏电保护的速动性要求。

而发明人则发现，电梯之所以在启动或停止时会产生较大的剩余电流，是由于电梯供电线路中存在着诸如变频器、电缆的对地电容、电机等干扰源。产生干扰源“漏电电流”的根本原因是由高次谐波引起的，例如，变频器输出的电流并非是纯正弦波，其中必然含有一定量的高次谐波，而3次谐波以及3的倍数次谐波是同相位同大小的，这种“零序高次谐波”所引起的效应显然与剩余电流相同。再加上电机及其电缆的对地电容的存在，就为“零序高次谐波”提供了通路。某种意义上来说，“零序高次谐波”和对地电容这两方面的因素导致了变频器产生“漏电电流”。

因此，发明人想到，在认为检测到漏电电流时，进一步对漏电电流的谐波特征进行分析，就能够排除掉干扰源带来的相似效应，避免电梯保护的误动作。

基于上述思路，本申请实施例提供了一种电梯漏电保护方法。

图1示出了根据本申请一个实施例的一种电梯漏电保护方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤S110，获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值。例如如前所述，3次谐波以及3的倍数次谐波引起的效应与剩余电流相同，可以据此确定谐波特征值。

本申请的实施例可以复用一部分现有技术，例如，现有技术的漏电保护器，可以检测到漏电电流，本申请的实施例可以将该漏电电流作为疑似漏电电流加以分析。具体地，为了计算得到谐波特征值，本申请可以先确定疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值。

能够理解，为了使得基于本申请电梯漏电保护方法所实现的漏电保护器具有更多功能，还可以进一步获取与疑似漏电电流相关的各类参数，例如谐波电压等等。

步骤S120，将谐波特征值与制动阈值进行比较。其中，制动阈值可以根据预先的电梯漏电测试结果来设定。

步骤S130，若谐波特征值小于制动阈值，则执行漏电保护，否则不执行漏电保护。这种数值比较的判断方式不复杂，例如通过比较电路即可实现，对资源的消耗小，同时误判率低。本申请可以利用现有的漏电保护技术来执行具体的漏电保护动作。

可见，图1所示的方法，将通常意义上认为的漏电电流作为疑似漏电电流加以分析，利用疑似漏电电流的谐波特征，区分真正漏电的状况与电梯变频器、电缆及电机对地电容等干扰源引起的“假漏电”状况，在谐波特征值小于制动阈值的情况下才进行漏电保护，可有效防止误触发漏电保护动作，保证了电梯的正常运行使用，又大幅提高了电梯的使用安全性。

在一些实施例中，获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值，包括：获取疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值；根据基波分量有效值和谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率，将总谐波畸变率作为谐波特征值。

当电梯启停时，疑似漏电电流主要由电梯变频器等干扰源的自身谐波引起，此时疑似漏电电流含有的基波分量不大，高次谐波，特别是3次及3的倍数次谐波分量比较大，漏电流的总谐波畸变率就比较大。

如果单纯考虑3次谐波以及3的倍数次谐波的有效值并配合相应阈值，难免应用范围狭窄，例如不同型号的设备会产生不同的“零序高次谐波”，就需要设置不同的阈值。因此，本申请实施例提出了使用总谐波畸变率作为谐波特征值的做法，不仅考虑3次谐波以及3的倍数次谐波，还考虑了其他次谐波，使得适用场景更广泛。

在一些实施例中，获取疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值包括：以离散傅里叶变换DFT法确定疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值。

电梯产生的谐波较多，疑似漏电电流的信号频谱较复杂，很难用滤波的方法将基波准确分离，对此，本申请的实施例可以使用DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)法来确定疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值，具体还可以使用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)来实现。

在一些实施例中，根据基波分量有效值和谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率包括：根据基波分量有效值，以及2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率。

通常地，在计算总谐波畸变率时只考虑到39次的谐波，更高次的谐波由于绝对值较小而易被忽略。但在本申请的场景下，由于漏电保护更追求稳定和安全，选择更多次的谐波来计算，能够进一步减少误判断；而且如前所述，更高次的谐波中，3的倍数次谐波仍有着参考意义。经过实验，选取2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值来计算疑似漏电电流的总谐波畸变率，能够兼顾效率、资源消耗与准确度。

在一些实施例中，该方法还包括：获取电梯的供电线路的剩余电流的采样值；根据采样值，以均方根法确定剩余电流的有效值；若有效值大于漏电阈值，则将剩余电流作为疑似漏电电流。

通过均方根法计算得到的电流有效值与电流波形围成的面积内能量大小有关，与电流波形的形状无关，通过均方根法可准确计算得到包含有基波分量和谐波分量的剩余电流的有效值。后续的通过漏电阈值判断剩余电流是否为疑似漏电电流的步骤，可以参考现有技术中漏电保护器判断剩余电流是否为漏电电流的方式，在此不再详细介绍。

在获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值时，也可以根据被判定为疑似漏电电流的剩余电流的采样值来计算。

在一些实施例中，利用本申请的电梯漏电保护方法，还可以实现与电力工程师的良性交互，例如实现显示界面，显示疑似漏电电流的波形等参数；实现操作台，接收操作指令，执行相应的操作；记录已发生的漏电事件，电梯故障录波等等。

本申请实施例还提供一种电梯漏电保护装置。图2示出了根据本申请一个实施例的电梯漏电保护装置的结构示意图。如图2所示，电梯漏电保护装置200包括：

获取模块210，用于获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值。例如如前所述，3次谐波以及3的倍数次谐波引起的效应与剩余电流相同，可以据此确定谐波特征值。

本申请的实施例可以复用一部分现有技术，例如，现有技术的漏电保护器，可以检测到漏电电流，本申请的实施例可以将该漏电电流作为疑似漏电电流加以分析。具体地，本申请的电梯漏电保护装置可以包含剩余电流采集模块用于采集电梯供电线路的剩余电流(作为疑似漏电电流)，得到电流采样值，获取模块根据电流采样值获取到电梯的疑似漏电电流的有效值。

能够理解，为了使得基于本申请电梯漏电保护方法所实现的漏电保护器具有更多功能，还可以进一步获取与疑似漏电电流相关的各类参数，例如谐波电压等等。

比较模块220，用于将谐波特征值与制动阈值进行比较。其中，制动阈值可以根据预先的电梯漏电测试结果来设定。

控制模块230，用于若谐波特征值小于制动阈值，则执行漏电保护，否则不执行漏电保护。

这种数值比较的判断方式不复杂，例如通过比较电路即可实现，对资源的消耗小，同时误判率低。本申请可以利用现有的漏电保护技术来执行具体的漏电保护动作。具体地，可以利用一个开关量输出模块来输出相应的开关量，控制供电线路的电闸开合。

可见，图2所示的装置，将通常意义上认为的漏电电流作为疑似漏电电流加以分析，利用疑似漏电电流的谐波特征，区分真正漏电的状况与电梯变频器、电缆及电机对地电容等干扰源引起的“假漏电”状况，在谐波特征值小于制动阈值的情况下才进行漏电保护，可有效防止误触发漏电保护动作，保证了电梯的正常运行使用，又大幅提高了电梯的使用安全性。

在一些实施例中，获取模块210，用于获取疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值，根据基波分量有效值和谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率，将总谐波畸变率作为谐波特征值。

如果单纯考虑3次谐波以及3的倍数次谐波的有效值并配合相应阈值，难免应用范围狭窄，例如不同型号的设备会产生不同的“零序高次谐波”，就需要设置不同的阈值。因此，本申请实施例提出了使用总谐波畸变率作为谐波特征值的做法，不仅考虑3次谐波以及3的倍数次谐波，还考虑了其他次谐波，使得适用场景更广泛。

在一些实施例中，获取模块210，用于以离散傅里叶变换DFT法确定疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值。

电梯产生的谐波较多，疑似漏电电流的信号频谱较复杂，很难用滤波的方法将基波准确分离，对此，本申请的实施例可以使用DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)法来确定疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值，具体还可以使用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)来实现。

在一些实施例中，获取模块210，用于根据基波分量有效值，以及2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值，确定疑似漏电电流的总谐波畸变率。

通常地，在计算总谐波畸变率时只考虑到39次的谐波，更高次的谐波由于绝对值较小而易被忽略。但在本申请的场景下，由于漏电保护更追求稳定和安全，选择更多次的谐波来计算，能够进一步减少误判断；而且如前所述，更高次的谐波中，3的倍数次谐波仍有着参考意义。经过实验，选取2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值来计算疑似漏电电流的总谐波畸变率，能够兼顾效率、资源消耗与准确度。

在一些实施例中，装置还包括：采样模块，用于获取电梯的供电线路的剩余电流的采样值；疑似漏电电流确定模块，用于根据采样值，以均方根法确定剩余电流的有效值；若有效值大于漏电阈值，则将剩余电流作为疑似漏电电流。

通过均方根法计算得到的疑似漏电电流的有效值与电流波形围成的面积内能量大小有关，与电流波形的形状无关，通过均方根法可准确计算得到包含有基波分量和谐波分量的剩余电流的有效值。后续的通过漏电阈值判断剩余电流是否为疑似漏电电流的步骤，可以参考现有技术中漏电保护器判断剩余电流是否为漏电电流的方式，在此不再详细介绍。

在获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值时，也可以根据被判定为疑似漏电电流的剩余电流的采样值来计算。

在一些实施例中，装置还包括操作模块，用于接收操作指令，根据操作指令执行相应的操作。

在一些实施例中，装置还包括显示模块，用于显示疑似漏电电流的参数，如波形等，和/或显示其他各模块的状态，等等各类业务上需要显示的信息。

在一些实施例中，电梯漏电保护装置还包括例如由非易失性存储器实现的存储模块，记录已发生的漏电事件，电梯故障录波等等，还可以存储制动阈值等定值参数。漏电事件的记录可以包括发生漏电的时间，漏电电流的相关参数等。

在一些实施例中，电梯漏电保护装置还包括通信模块，可以用于与外部设备进行通信，例如发送已记录的漏电事件等。

本申请的实施例还提供了一种电梯，图3示出了根据本申请一个实施例的一种电梯的结构示意图，如图3所示，电梯300设置有如上述任一实施例的电梯保护装置200，具体地，可以与电梯300的供电线路邻近设置，例如，采用剩余电流传感器采集电梯的疑似漏电电流，剩余电流传感器可套设在供电线路上。

综上，本申请的技术方案将通常意义上认为的漏电电流作为疑似漏电电流加以分析，利用电梯漏电电流的谐波特性，区分真正漏电的状况与电梯变频器、电缆、对地电容等干扰源引起的“假漏电”状况，在谐波特征值小于制动阈值的情况下才进行漏电保护，可有效防止误触发漏电保护动作，保证了电梯的正常运行使用，又大幅提高了电梯的使用安全性。另外，可以根据对电梯供电线路进行剩余电流采集，基于得到的采样值，使用均方根法计算得到包含有基波分量和谐波分量的剩余电流的有效值，若其大于预设的漏电阈值，则判断该剩余电流是疑似漏电电流，并且采样值可用于确定谐波特征值，这些都是可以在现有漏电保护器中添加少量器件和/或增加处理逻辑即可实现的，成本小，效果显著。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电梯漏电保护方法，其特征在于，所述电梯漏电保护方法包括：

获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值；

将所述谐波特征值与制动阈值进行比较；

若所述谐波特征值小于所述制动阈值，则执行漏电保护，否则不执行漏电保护。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值，包括：

获取所述疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值；

根据所述基波分量有效值和所述谐波分量有效值，确定所述疑似漏电电流的总谐波畸变率，将所述总谐波畸变率作为所述谐波特征值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值包括：

以离散傅里叶变换DFT法确定所述疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述基波分量有效值和所述谐波分量有效值，确定所述疑似漏电电流的总谐波畸变率包括：

根据所述基波分量有效值，以及2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值，确定所述疑似漏电电流的总谐波畸变率。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取电梯的供电线路的剩余电流的采样值；

根据所述采样值，以均方根法确定剩余电流的有效值；

若所述有效值大于漏电阈值，则将所述剩余电流作为疑似漏电电流。

6.一种电梯漏电保护装置，其特征在于，所述电梯漏电保护装置包括：

获取模块，用于获取电梯的疑似漏电电流的谐波特征值；

比较模块，用于将所述谐波特征值与制动阈值进行比较；

控制模块，用于若所述谐波特征值小于所述制动阈值，则执行漏电保护，否则不执行漏电保护。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述获取模块，用于获取所述疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值，根据所述基波分量有效值和所述谐波分量有效值，确定所述疑似漏电电流的总谐波畸变率，将所述总谐波畸变率作为所述谐波特征值。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述获取模块，用于以离散傅里叶变换DFT法确定所述疑似漏电电流的基波分量有效值和谐波分量有效值。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述获取模块，用于根据所述基波分量有效值，以及2次谐波～128次谐波的谐波分量有效值，确定所述疑似漏电电流的总谐波畸变率。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

采样模块，用于获取电梯的供电线路的剩余电流的采样值；

疑似漏电电流确定模块，用于根据所述采样值，以均方根法确定剩余电流的有效值；若所述有效值大于漏电阈值，则将所述剩余电流作为疑似漏电电流。

Images