[發(fā)明專利]一種觸電信號暫態(tài)量識別方法及剩余電流保護裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210333438.2
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102868139A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇娟;杜松懷;關(guān)海鷗;邵利敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02H3/32
• 分類號: H02H3/32
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種觸電信號暫態(tài)量識別方法及剩余電流保護裝置。

背景技術(shù)

剩余電流保護裝置在低壓電網(wǎng)中防止人身觸電和避免因泄露電流造成電氣設(shè)備損壞等方面起著重要作用。目前常用的剩余電流保護裝置的動作判據(jù)通常是低壓供電回路總泄漏電流的幅值大于某個整定值，或者是總泄漏電流的微增量大于某個規(guī)定值。運行經(jīng)驗表明，目前的剩余電流保護裝置大多無法真正辨識人體觸電支路的電流信號，常常出現(xiàn)大負荷時合不上閘、無法正確投運；或在潮濕天氣條件下，因電氣回路絕緣水平顯著降低，導(dǎo)致對地泄漏電流增大，進而出現(xiàn)誤動作的現(xiàn)象。要想從根本上解決上述問題，必須盡快研究新的理論方法，使其能夠從包含噪聲的總泄漏電流中，快速、有效地識別觸電支路（人體或動物）的電流特征，進而構(gòu)建新的動作邊界曲線，實現(xiàn)基于觸電電流動作的剩余電流保護裝置。

發(fā)明內(nèi)容

（一）技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何準(zhǔn)確地識別觸電信號的暫態(tài)特征，提高剩余電流保護裝置的靈敏性和可靠性。

（二）技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種觸電信號暫態(tài)量識別方法，其包括：

S1.提取實時監(jiān)測到的總泄漏電流信號；

S2.根據(jù)述電流信號的波形，選取一維菱形結(jié)構(gòu)元素，對實時監(jiān)測到的總泄漏電流信號進行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的閉開和開閉運算，得到暫態(tài)特征量；

S3.判斷所述暫態(tài)特征量是否超過預(yù)定值，如果超過，則判斷出現(xiàn)故障，否則返回步驟S1。

可選的，所述步驟S1中，所述實時監(jiān)測到的總泄漏電流信號為1個周期的總泄漏電流信號。

可選的，所述步驟S2具體包括：將步驟2計算的閉開運算與開閉運算的結(jié)果做差，所述差作為所述暫態(tài)特征量。

可選的，所述步驟S2中，所述一維菱形結(jié)構(gòu)元素的步長為1。

本發(fā)明還提供一種剩余電流保護裝置，其包括：

提取單元，用于提取實時監(jiān)測到的總泄漏電流信號；

選擇單元，用于選擇一維菱形結(jié)構(gòu)元素；

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算單元，用于根據(jù)選取的一維菱形結(jié)構(gòu)元素，對實時監(jiān)測到的總泄漏電流進行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的閉開和開閉運算，得到暫態(tài)特征量；

控制單元，用于判斷所述暫態(tài)特征量是否超過預(yù)定值，如果超過，則判斷出現(xiàn)故障，發(fā)出跳閘指令，否則控制提取單元繼續(xù)提取實時監(jiān)測到的總泄漏電流信號。

可選的，所述實時監(jiān)測到的總泄漏電流信號為1個周期的總泄漏電流信號。

可選的，所述數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算單元進一步包括減法器，用于將閉開運算與開閉運算的結(jié)果做差，所述差作為所述暫態(tài)特征量。

可選的，所述一維菱形結(jié)構(gòu)元素的步長為1。

可選的，所述提取單元為零序電流互感器。

（三）技術(shù)效果

本發(fā)明能夠快速、有效地識別觸電支路（人體或動物）的電流特征，從而準(zhǔn)確辨識人體觸電支路的電流信號，提高剩余電流保護裝置的靈敏性和可靠性。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明實施例的一種剩余電流保護裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖2表示本發(fā)明實施例的一種觸電信號暫態(tài)量識別方法流程圖；

圖3表示觸電信號與其暫態(tài)特征提取信號對比圖。

具體實施方式

本發(fā)明根據(jù)生物觸電時，零序電流互感器檢測到的總泄漏電流會產(chǎn)生豐富的暫態(tài)信息的特點，提出了利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)提取觸電信號的暫態(tài)特征，以該暫態(tài)特征量作為剩余電流保護裝置的動作判據(jù)，進而提高剩余電流保護裝置的靈敏性和可靠性。

數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本思想是利用一個收集信息的探針，即“結(jié)構(gòu)元素”，在圖形中不斷移動結(jié)構(gòu)元素，來探測所研究信息的結(jié)構(gòu)特點，是數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本算子。

常用的結(jié)構(gòu)元素有直線、曲線（如二次，三次等）、三角形、圓形和其它多邊性及其結(jié)合等。對于一維信號的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析，結(jié)構(gòu)元素的長度和高度是非常重要的，但是目前，在一維信號分析領(lǐng)域，還沒有存在針對具體應(yīng)用背景的結(jié)構(gòu)元素選擇原則，所以需要根據(jù)具體信號波形來選擇合適的結(jié)構(gòu)元素。

實施例1：

本實施例提供一種剩余電流保護裝置，如圖1所示，其包括：

提取單元，用于提取實時監(jiān)測到的總泄漏電流信號；

選擇單元，用于選擇一維菱形結(jié)構(gòu)元素，這由觸電信號的波形決定，而且在對實驗獲得的信號進行大量仿真后，確定采用菱形結(jié)構(gòu)元素，因為菱形結(jié)構(gòu)元素效果最好。

優(yōu)選步長為1，這種步長既能獲得明顯的檢測效果，也能滿足快速運算的要求（步長越長運算時間越長）。