一种信号注入式的剩余电流检测电路智能自检方法
【技术领域】
[0001]本发明属于提高剩余电流保护器的可靠性技术领域，是一种信号注入式的剩余电流检测电路智能自检方法。
【背景技术】
[0002]根据消防部门的统计，在全国的火灾事故中，过剩电流、残余电流造成的电气火灾约占总数的1/3 ;其中，在电气火灾事故中由于低压线路单相接地故障，造成事故约占电气火灾事故的1/2。可见线路单相接地故障在目前生产、生活中存在着相当的严重性与普遍性。
[0003]目前的解决方法是在低压电网中安装剩余电流动作保护器(residual currentoperated protective device,即RCD,以下简称剩余电流保护器),是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。世界各国和国际电工委员会通过制订相应的电气安装规程和用电规程在低压电网中大力推广使用剩余电流动作保护器。剩余电流传感器属于典型的电感性器件，其内部结构为绕于感性材料上的线圈，参见附图1所示，剩余电流保护器包括线圈100、电闸101、控制按钮102，电闸101与控制按钮102电性连接，电闸101与线圈100电流互感，使用时，通过按下控制按钮102，人为地切断电路，造成线圈100上的磁场变化，用以检测线路是否有剩余电流。剩余电流保护器是属于经典的电流变送器件，探测器通过采集感应电流，经过信号放大、AD采集几个环节，线路故障时，与无剩余电流情况接近，较难通过直接分析数据采集结果得到结论。
[0004]因此此方案存在很大的局限性，具体地传统漏电保护装置缺点在于:1.剩余电流保护器的线圈容易损坏，如果线圈检测不到剩余电流会判断线路没有漏电；但是线圈损坏时所检测到的电流也为零，此时漏电保护装置形同虚设，起不到应有的保护动作，而线圈是否损坏则难以判断，需通过人工定点定期检查。2.剩余电流保护器正常工作与否的检查，是通过在漏电保护装置增设一个控制按钮，通过人为地切断电路，造成线圈上的磁场变化，用以检测线路是否有剩余电流，但是按下按钮检测时会造成线路跳闸，给人们正常地生产生活带来极大地不便，所以这样的检测方式是死板和不适用的。
[0005]本申请人根据国家标准《剩余电流电气火灾GB14287.2-20141》，针对需要提高剩余电流保护器的可靠性，设计并研制出剩余电流保护装置，同时自带检测电流互感线圈是否损坏。确保漏电保护的可靠性，以及可监控性；能及时发现问题，杜绝安全隐患，防患于未然。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种信号注入式的剩余电流检测电路智能自检方法，用以克服现有技术的不足。
[0007]本发明包括检测剩余电流的电流互感器，还包括在电流互感器上增加一段绕组，绕组与设有MCU控制模块的自检电路连接。
[0008]所述自检电路通过MCU控制模块给绕组增加一个注入自检电流到电流互感器，并反馈到检测剩余电路的回路，用以对剩余电流检测回路进行检测。
[0009]通过MCU控制模块的程序设定一个时间值，以这一时间值为间隔，周期性地通过自检电路注入一个自检电流到增加的绕组，从而周期性的对剩余电流检测通道进行自检，如出现自检存在问题，马上进行报警。
[0010]所述检测剩余电路的回路存在剩余电流但是未超过额定电流，为了区分自检电流和线路上的剩余电流，通过MCU控制电路输出一个设定频率的自检电流，采样时通过离散傅立叶变换来获取信号的频域特征，从而提高自检的可靠性。
[0011]一种基于信号注入式的剩余电流检测电路智能自检方法，包括如下步骤:
步骤1，MCU控制模块通过检测剩余电路采集到剩余电流，因为一般线路剩余电流为零，为了验证检测线路是否正常，MCU控制模块周期地对自检电路发出自检命令。
[0012]步骤2，自检电路接收到MCU控制模块的输出命令，会产生一个自检电流作用到在电流互感器增加的绕组上。
[0013]步骤3，电流互感器通过绕组反馈到检测剩余电路，若通过剩余电流采集电路MCU控制模块采集到自检电流，表示剩余电流检测电路完全正常，MCU控制模块在自检状态下会对对剩余电流保护进行闭锁，出口跳闸电路不动作，对线路不造成任何影响，不影响人们的正常生产生活。
[0014]步骤4，电流互感器通过绕组反馈到检测剩余电路，若通过剩余电流采集电路MCU控制模块采集不到自检电流或者检测到的电流完全没有变化，则检测线路存在故障，发出报警。
[0015]步骤5，电流互感器通过绕组反馈到检测剩余电路，如果MCU检测到的剩余电流不等于零，此时通过MCU周期性的发送一个特定频率的自检电流。然后通过增加的绕组到电流互感器到检测剩余电路，到MCU。此时MCU通过离散傅立叶变换(DFT)来获取信号的频域特征，此时因为自检电流的频段为设定频率不受检测的工频剩余电流以及它的谐波的影响，提高了自检的可靠性。
[0016]电流互感器原理在于可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。
[0017]智能自检原理在于:在互感线圈上再多加一个绕组并增加一个自检电路，用来检测电流互感线圈是否损坏，以及判定剩余电流检测通道没有存在开路和短路的情况。确保漏电保护的可靠性，以及可监控性。
[0018]本发明的优点是:
1.具有检测电流互感线圈是否损坏的功能，即可检测整体线路是否完好，又可检测剩余电流保护器的线圈是否损坏，确保漏电保护的可靠性，以及可监控性；能及时发现问题，杜绝安全隐患，防患于未然；
2.检测方法更加完善，针对采集的剩余电流等于零和不等于零的情况的处理。提高了自检的可靠性；
3.无需跳闸断电，确保了人们的正常用电，特别是保障了广大农村地区的生产生活用电。
[0019]4.更有效地防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏； 5.系统满足信息系统安全等级保护及电力二次系统安全防护相关标准、规范的要求。
【附图说明】
[0020]附图1为现有技术示意图。
[0021]附图2为本发明结构示意图。
[0022]附图3为剩余电流的传感器检测电路。
[0023]附图4为MCU控制逻辑图。
[0024]附图5为剩余电流的自检电路图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合本发明实施例中的附图2至5，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]本发明包括检测剩余电路I的电流互感器11，还包括在电流互感器I上增加一段绕组3，绕组3与设有MCU控制模块21的自检电路2连接。
[0027]所述自检电路2通过MCU控制模块21给绕组3增加一个注入自检电