[發明專利]漏電保護器的數字式檢測系統和高精度的檢測方法

有效

• 申請號: 201310459251.1
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103487699A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 盛剛偉;鄭濤;盛英英;傅炳;吳明光
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明屬漏電保護器的檢測技術范疇，特別是指漏電保護器的數字式檢測系統和高精度的檢測方法。

背景技術

我國每年因觸電導致的人員死亡達數千人，因漏電引起的經濟損失為數億元；漏電保護器則是一種行之有效的防止觸電傷人，漏電火災、電氣設備損壞的裝置。IEEE定義的剩余電流動作保護器簡稱剩余電流保護器，我國和日本的命名為漏電保護器、歐洲采用的稱謂是漏電接地斷路器(ELCB)，美國的專業術語則是接地故障斷路器(GFCD)。國家標準指出，漏電保護器特指“在規定條件下，當剩余電流達到或超過給定值時能自動斷開電路的機械開關電器或組合電器”；漏電保護器在國家的大力推廣下得到了廣泛使用，且在降低人身觸電和漏電火災方面發揮著巨大的效用。1912年，德國發明電壓動作型漏電接地斷路器；1940年，法國提出電流動作型漏電接地斷路器；上世紀五十年代，電流動作型漏電保護器迅速占據市場的主導地位，電壓動作型漏電保護器淘汰出局。1964年，日本推出電子式電流動作型漏電保護器，而歐洲國家始終傾向電磁式電流動作型漏電保護器的發展；1966年，我國開始研制漏電保護器，目前電子式電流動作型漏電保護器占大陸總產量的90%左右；術語漏電保護器著眼于表征保護器的功能或效能，而術語剩余電流保護器側重于表征保護器的技術特征、即有別于早期電壓動作型的技術特征，因此不同國家在各自的應用場合、同一產品常常使用約定俗成的不同術語。

漏電保護器由剩余電流檢測部件、中間環節和脫扣器執行機構組成；檢測部件為零序電流互感器，檢測剩余電流的電流信號、將電流信號變換至中間環節所能處理的電壓或功率信號；中間環節處理電壓或功率信號；脫扣器執行機構受中間環節控制，維持或切斷被保護的主電路電源。漏電動作電流值、漏電不動作電流值和分斷時間是評價漏電保護器性能的三項重要技術指標，而難度最大的是分斷時間的檢測精度--精準確定脫扣器執行機構的動作時間點十分困難；檢測系統的可靠性和檢測效率則有賴于帶載調壓裝置的可靠性--帶載調壓會引起燃弧、而燃弧有損檢測系統的可靠性；因此，高效獲取精準的漏電保護器技術指標，取決于高效高精度的漏電保護器檢測系統和檢測方法。漏電保護器檢測系統包括負載電壓可調、剩余電流可調的檢測電源，負載電壓的調壓執行機構、剩余電流的調流執行機構，漏電保護器負載電流信號的調理采集模塊，剩余電流信號的調理采集模塊，主控和檢測數據的處理模塊。

漏電保護器檢測儀的國內廠家有上海思遠儀器設備廠、上海電器科學研究所、西安中峰科技電氣設備有限公司等，國外廠家有日本共立公司和德國貝漢公司等；上述檢測儀基于模擬技術獲取漏電保護器的技術參數，參數檢測速度慢、效率低，手動操作強度高、誤差大，而且檢測流程復雜；檢測結果的記錄、記錄的加工都由人工完成、自動化智能化水平低，可靠性欠佳；同時檢測人員必須具備較高的技術素養，況且單一設備尚無法完成剩余電流保護器功能的全部檢測項目。國內從事漏電保護器檢測系統（儀）的廠家有限，研究所、高校等科研單位更是廖若晨星，故漏電保護器檢測系統（儀）的技術進步相對緩慢；以高校為例，除河北工業大學長期專注漏電保護器和漏電保護器檢測系統（儀）的研發，只有少數高校偶爾涉足。目前，國內漏電保護器檢測系統的基本技術特征是：

·借助接觸式調壓器調節檢測電源的電壓、即通過變壓器抽頭切換的方法實現調壓，河北工業大學的貢獻是用電動機+傳動機抅的調壓替代早期的手動調壓；但電動調壓無法消除抽頭切換過程中的電弧現象，電弧導致的抽頭燒蝕缺陷依然存在；此外，接觸式調壓器的調壓精度低、響應速度慢、結構復雜、運維工作量大。

·沿襲模擬式可變電阻器的傳統調節方法，進行剩余電流的調流；模擬式可變電阻器阻礙了檢測系統的自動化（檢測過程和檢測參數處理的自動化），同時模擬式可變電阻器調流法的能耗也相當可觀。

·檢測系統電源裝置的電流過零點是調壓的最佳時間點，雖然電流過零點的檢測理論完美，但工程實踐的結果卻大相徑庭；問題源自調壓指令下達到手/電動完成調壓是需要時間的，前者因人的反應敏捷水平而異、后者服從牛頓慣性定律，相對50HZ的電源頻率（對應的零點至電流峰值頻率為100HZ）而言、手/電動調壓的執行過程嚴重滯后--調壓執行器的抽頭切換時間甚至大于零點至電流峰值的周期；一言以概之：電流過零點的調壓理論完美，電流過零點的調壓實踐不完美、至少不那么完美；因此，電流過零點調壓技術有效的前提是具有快速響應特性的調壓執行器。