[發明專利]基于三重組合判據的低壓線路觸電故障判斷方法及剩余電流斷路器

有效

• 申請號: 202110023845.2
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112838564B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 李軍;鄧暉;蔡崢嶸
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02H3/32
• 分類號: H02H3/32;H02H5/12;H02H1/00
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

1.一種基于三重組合判據的低壓線路觸電故障判斷方法，其特征在于，電流經過剩余電流斷路器，斷路器通過計算得出了1-10次諧波幅值，計算獲得以下三個判據：

判據一：前后周期相比較，偶次諧波變化率最小值是否滿足判據閾值區間，如果滿足輸出為0；

判據二：前后周期比較，工頻變化量是否滿足判據閾值區間，如果滿足輸出為0；

判據三：動作電流值是否超出剩余電流斷路器整定值，如果滿足則輸出為0；

根據以上三個判據形成對應的邏輯指令，并根據對應的邏輯指令判斷出低壓線路觸電故障的類型。

2.根據權利要求1所述的基于三重組合判據的低壓線路觸電故障判斷方法，其特征在于，根據以上三個判據判斷低壓線路觸電故障的類型，具體包括以下四種情況：

(1)滿足判據一，但是不滿足判據二和判據三，此時邏輯輸出為0+1+1＝1；此時判斷為正常負荷投切的情況；

(2)滿足判據一和判據二不滿足判據三，此時邏輯輸出為0+0+1＝1；此時判斷為人體觸電；

(3)僅滿足判據三，判據一和判據二不滿足，此時邏輯輸出為1+1+0＝1；發生在漏電流較大的臺區或是家用電氣設備漏電；

(4)滿足判據一、判據二和判據三，此時邏輯輸出為0+0+0＝0；此時判斷為人體觸電，且其產生的觸電電流能夠威脅到人體生命安全，剩余電流斷路器收到斷路指令，斷開線路。

3.根據權利要求1所述的基于三重組合判據的低壓線路觸電故障判斷方法，其特征在于，判據的獲得方法包括步驟：

(1)當電流經過剩余電流斷路器時，提取諧波幅值，計算前后一個周期內、1-10次諧波之內的偶次諧波變化率最小值記為α_min，當α_min滿足區間(θ₁，θ₂)，此時剩余電流斷路器告警，故障為人體觸電或小負荷投切情況；

(2)當電流流經剩余電流斷路器時，提取基波幅值，計算前后一個周期工頻變化量，記為β，當β滿足(σ₁，σ₂)時判斷為觸電情況；

(3)當電流流經剩余電流斷路器時，設置剩余電流斷路器整定值。

4.根據權利要求1所述的基于三重組合判據的低壓線路觸電故障判斷方法，其特征在于，偶次諧波變化率和工頻變化量獲取過程包括如下步驟：

S1、基于臺區-線路-用戶三層拓撲關系以及臺區剩余電流分布特點，構造5種人體觸電仿真模型，分別是電灼燒人體觸電仿真模型、感知與反應人體觸電模型、醫用設備人體觸電仿真模型、擺脫電流人體觸電模型和UL1536標準人體觸電模型；

S2、分析5種人體觸電仿真模型在發生觸電故障前后高次諧波幅值變化情況，并記錄下各個觸電模型偶次諧波變化率最小值，得到這5種人體觸電仿真模型偶次諧波變化率最小值閾值記為(δ₁，δ₂)；

S3、為了線路負荷投切與觸電故障，引入工頻變化量；

S4、從5種人體觸電模型所得頻譜中提取觸電前后工頻變化量；

S5、將家用電器等效成阻感或是純電阻模型并模擬投切，計算投切前后工頻變化量，其閾值記為(μ₁，μ₂)；

S6、搭建活體觸電實驗平臺，對活體不同部位進行多組觸電實驗，得到觸電電流波形I(t)，然后采用S變換提取電流諧波特征，計算S變換下觸電電流離散表達式、偶次諧波變化率最小值以及工頻變化量；

S7，記錄實現中每一組觸電前后偶次諧波變化率及工頻變化量的值，并將每一組數據從大到小排序，分別得到偶次諧波變化率最小值閾值(θ₁，θ₂)、工頻變化量閾值(σ₁，σ₂)。

5.根據權利要求4所述的基于三重組合判據的低壓線路觸電故障判斷方法，其特征在于，S變換采用高斯窗函數且窗寬與頻率的倒數成正比，電流I(t)的諧波特征提取過程如下：

式中I(t)為采集的觸電電流信號，g(τ，f)為高斯窗函數，τ為時間，控制窗口在時間軸上的位置，σ為高斯函數方差，S(τ，f)是通過變換得到的時頻譜矩陣。