一种剩余电流动作保护器的突变剩余电流双阈值保护装置和方法与流程

1.本发明属于低压配电系统的线路保护技术领域，具体涉及一种剩余电流动作保护器的突变剩余电流双阈值保护装置和方法。


背景技术：

2.在低压配电系统中装设置剩余电流动作保护器是防止漏电引起电气火灾或电气设备损坏事故的有效技术措施，也是防止人畜直接触电或间接触电事故的发生的后备保护手段。
3.剩余电流动作保护器是一种检测被保护线路中所发生的剩余电流的大小，当剩余电流超过阈值时发出动作跳闸信号，切断供电线路电源，实现保护任务的保护电器。
4.当前剩余电流动作保护器为保护配电线路和电器设备而设有缓变剩余电流动作阈值、为保护人畜触电安全而设有突变剩余电流动作阈值。更多产品是缓变、突变共用一个阈值。现在剩余电流保护器的动作阈值一种是固定的，一种是可调的。虽然是可调的，但调定以后，在运行当中它是一个固定值，是不变化的。
5.供电线路剩余电流的大小与配电线路和线路上电气设备有关。具体地，与其对地绝缘电阻、感抗相关、空气湿度和配电线路的电气设备的数量有关。正常运行时表现为缓变剩余电流，数量在几百ma。
6.发生突变剩余电流一般有两种情况，第一种是人身和牲畜发生触电，数量在几十ma，第二种情况是分支线路或一些大的电气设备投入或退出运行。数量在上百ma。由此可见，这两种情况发生的突变剩余电流数值是不相同的，用一个突变剩余电流动阈值，无法兼顾人畜触电安全与防止误动的需要。
7.剩余电流保护器的动作阈值设定过大对人身和牲畜发生触电不能保护。设定过小，当剩余电流保护器所保护线路下端的线路或设备进行投、切操作时，而发生不必要的误动作。在供电线路中出现多个分支线路或多台直供用电设备的情况下该现象尤其严重。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种剩余电流动作保护器的突变剩余电流双阈值保护装置和方法，通过增加一组负荷电流互感器，测量负载电流，以负载电流的变化为判据，区分所检测到的剩余电流突变量是由于人体触电所产生的还是由线路或设备的投入或切除动作所产生的，动态选择剩余电流阈值，控制剩余电流保护器的保护动作。兼顾人畜保护和设备线路的保护，提高剩余电流保护器的投运率，确保电网的安全运行。
9.为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
10.一种剩余电流动作保护器的突变剩余电流双阈值保护装置，包括分别设置在被保护线路每一相负载线上的第一负荷电流互感器、第二负荷电流互感器、第三负荷电流互感
器；设置在三相负载线上的零序电流互感器，以及设于剩余电流保护器中的控制单元；
11.所述控制单元至少包括一个用于接收、处理检测数据、做出逻辑判断并可发出跳闸指令的mpu、用于数据存储的第一存储器、第二存储器、第三存储器和第四存储器；
12.第一负荷电流互感器、第二负荷电流互感器、第三负荷电流互感器分别连接第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元的输入端；
13.第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元的输出端与第一模/数转换单元连接；
14.零序电流互感器的输出端连接第四信号放大单元的输入端；
15.第四信号放大单元的输出端与第二模/数转换单元连接；
16.mpu通过总线分别与第一模/数转换单元、第二模/数转换单元、第一存储器、第二存储器、第三存储器、第四存储器和跳闸驱动单元对应连接。
17.为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
18.上述的第一负荷电流互感器、第二负荷电流互感器、第三负荷电流互感器所检测到的负载电流信号分别经第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元处理后，在mpu的控制下被送入第一模/数转换单元进行模/数转换，并将模/数转换后的负载电流信号送入第三存储器、第四存储器进行存储。
19.上述的零序电流互感器所检测到的突变剩余电流i
△
n
经第四信号放大单元处理后，在mpu的控制下被送入第二模/数转换单元进行模/数转换，经过模/数转换后的突变剩余电流被送入第二存储器进行存储。
20.上述的mpu将第三存储器中的第一次负载电流检测结果i
na1、
i
nb1、
i
nc1
和第四存储器中的第二次负载电流检测结果i
na2、
i
nb2、
i
nc2
进行数值大小的比较；
21.当i
na1、
i
nb1、
i
nc1
与i
na2、
i
nb2、
i
nc2
之间的差值均小于负载电流变化阈值时，选择剩余电流突变低阈值与实测剩余电流比较、判别，当实测剩余电流大于剩余电流突变低阈值时，mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸，否则选择剩余电流突变高阈值与实测剩余电流比较、判别，实测剩余电流大于剩余电流突变高阈值时mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸。
22.上述的第一存储器存储预设的负载电流变化阈值、剩余电流突变低阈值、剩余电流突变高阈值和剩余电流缓变阈值i
△
neh
。
23.一种剩余电流动作保护器的突变剩余电流双阈值保护方法，所述方法包括：
24.步骤一、预先设置负载电流变化阈值、剩余电流突变低阈值、剩余电流突变高阈值、剩余电流缓变阈值i
△
neh
到第一存储器；
25.步骤二、检测被保护线路是否出现缓变剩余电流超过剩余电流缓变阈值i
△
neh
的剩余电流信号，如有，则mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸；
26.步骤三、通过第一负载电流互感器、第二负载电流互感器、第三负载电流互感器检测被保护线路的各相负载电流值i
na1、
i
nb1、
i
nc1
；
27.步骤四、将负载电流i
na1、
i
nb1、
i
nc1
通过第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元和第一模数转换单元进行放大与模数转换后存储于第二存储器；
28.步骤五、通过零序电流互感器检测被保护线路突变剩余电流i
△
n
，通过第四信号放大单元和第二模数转换单元进行放大与模数转换后传输至第三存储器；
29.步骤六、若突变剩余电流i
△
n
小于剩余电流突变低阈值，否则第一负载电流互感器、第二负载电流互感器、第三负载电流互感器再次检测被保护线路的负载电流值得到i
na2、
i
nb2、
i
nc2
；
30.步骤七、将i
na2、
i
nb2、
i
nc2
通过第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元和第一模数转换单元进行放大与模数转换后存储于第四存储器；
31.步骤八、将i
na1、
i
nb1、
i
nc1
分别与i
na2、
i
nb2、
i
nc2
进行差值计算；
32.步骤九、选取剩余电流突变阈值：
33.若步骤八得到的差值有超过负载电流变化阈值，则选择剩余电流突变高阈值，否则选择剩余电流突变低阈值；
34.步骤十、将实测剩余电流与选取的剩余电流突变阈值进行差值计算，若差值未超过所选剩余电流动作阈值，返回步骤二，否则判断为剩余电流保护器下端线路上出现故障，mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸，切断各负载回路的电连接；
35.步骤十一、等待自动重合闸或人工合闸后，返回步骤二。
36.上述的步骤一中，设置负载电流变化阈值：20a；
37.用于人生触电保护的剩余电流突变低阈值：30ma；
38.用于供电线路保护的剩余电流突变高阈值：100ma；
39.以及剩余电流缓变阈值：500ma。
40.本发明具有以下有益效果：
41.通过对出现突变剩余电流前、后的负载电流值进行比较，能够正确区分所检测到的突变剩余电流是由人畜触电所造成，还是由分支线路或设备的投入切除动作所造成，选择两个突变剩余电流动阈值之一为依据，精准控制剩余电流保护器的动作，可提高剩余电流保护器的投运率，确保电网的安全运行。
附图说明
42.图1是本发明方法的流程示意图；
43.图2是本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
44.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
45.参见图2，本发明的一种剩余电流动作保护器的突变剩余电流双阈值保护装置，包括分别设置在被保护线路每一相负载线上的第一负荷电流互感器、第二负荷电流互感器、第三负荷电流互感器(即图2中的负荷电流互感器a、负荷电流互感器b、负荷电流互感器c)；设置在三相负载线上的零序电流互感器，以及设于剩余电流保护器中的控制单元；
46.所述控制单元至少包括一个用于接收、处理检测数据、做出逻辑判断并可发出跳闸指令的mpu、用于数据存储的第一存储器、第二存储器、第三存储器和第四存储器(即图2中的第1存储器、第2存储器、第3存储器和第4存储器)；
47.第一负荷电流互感器、第二负荷电流互感器、第三负荷电流互感器分别连接第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元(即图2中的信号放大单元1、信号放大单元2、信号放大单元3)的输入端；
48.第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元的输出端与第一模/数转换单元(即图2中的模/数转换单元1)连接；
49.零序电流互感器的输出端连接第四信号放大单元(即图2中的信号放大单元4)的输入端；
50.第四信号放大单元的输出端与第二模/数转换单元(即图2中的模/数转换单元2)连接；
51.mpu通过总线分别与第一模/数转换单元、第二模/数转换单元、第一存储器、第二存储器、第三存储器、第四存储器和跳闸驱动单元对应连接。
52.实施例中，所述第一负荷电流互感器、第二负荷电流互感器、第三负荷电流互感器所检测到的负载电流信号分别经第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元处理后，在mpu的控制下被送入第一模/数转换单元进行模/数转换，并将模/数转换后的负载电流信号送入第三存储器、第四存储器进行存储。
53.实施例中，所述零序电流互感器所检测到的突变剩余电流i
△
n
经第四信号放大单元处理后，在mpu的控制下被送入第二模/数转换单元进行模/数转换，经过模/数转换后的突变剩余电流被送入第二存储器进行存储。
54.实施例中，所述mpu将第三存储器中的第一次负载电流检测结果i
na1、
i
nb1、
i
nc1
和第四存储器中的第二次负载电流检测结果i
na2、
i
nb2、
i
nc2
进行数值大小的比较；
55.当i
na1、
i
nb1、
i
nc1
与i
na2、
i
nb2、
i
nc2
之间的差值均小于负载电流变化阈值时，选择剩余电流突变低阈值与实测剩余电流比较、判别，当实测剩余电流大于剩余电流突变低阈值时，mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸，否则选择剩余电流突变高阈值与实测剩余电流比较、判别，实测剩余电流大于剩余电流突变高阈值时mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸。
56.实施例中，所述第一存储器存储预设的负载电流变化阈值、剩余电流突变低阈值、剩余电流突变高阈值和剩余电流缓变阈值i
△
neh
。
57.参见图1，一种剩余电流动作保护器的突变剩余电流双阈值保护方法，所述方法包括：
58.步骤一、预先设置负载电流变化阈值、剩余电流突变低阈值、剩余电流突变高阈值、剩余电流缓变阈值i
△
neh
到第一存储器；
59.实施例中，设置负载电流变化阈值：20a，剩余电流突变阈值：剩余电流突变低阈值：人生触电保护30ma、剩余电流突变高阈值：供电线路保护100ma，剩余电流缓变阈值：500ma。
60.步骤二、通过零序电流互感器，检测被保护线路是否出现缓变剩余电流超过剩余电流缓变阈值i
△
neh
的剩余电流信号，如有，则mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸；
61.步骤三、通过第一负载电流互感器、第二负载电流互感器、第三负载电流互感器检测被保护线路的各相负载电流值i
na1、
i
nb1、
i
nc1
；
62.步骤四、将负载电流i
na1、
i
nb1、
i
nc1
通过第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元和第一模数转换单元进行放大与模数转换后存储于第二存储器；
63.步骤五、通过零序电流互感器检测被保护线路突变剩余电流i
△
n
，通过第四信号放
大单元和第二模数转换单元进行放大与模数转换后传输至第三存储器；
64.步骤六、若突变剩余电流i
△
n
小于剩余电流突变低阈值，否则第一负载电流互感器、第二负载电流互感器、第三负载电流互感器再次检测被保护线路的负载电流值得到i
na2、
i
nb2、
i
nc2
；
65.步骤七、将i
na2、
i
nb2、
i
nc2
通过第一信号放大单元、第二信号放大单元、第三信号放大单元和第一模数转换单元进行放大与模数转换后存储于第四存储器；
66.步骤八、将i
na1、
i
nb1、
i
nc1
分别与i
na2、
i
nb2、
i
nc2
进行差值计算；
67.步骤九、选取剩余电流突变阈值：
68.若步骤八得到的差值超过负载电流变化阈值，则选择剩余电流突变高阈值(例：选供电线路保护100ma)，否则选择剩余电流突变低阈值(例：选人畜保护30ma)
69.步骤十、将实测剩余电流与选取的剩余电流突变阈值进行差值计算，若差值未超过所选剩余电流动作阈值，返回步骤二，否则判断为剩余电流保护器下端线路上出现故障，mpu发出跳闸指令，通过跳闸驱动单元使剩余电流保护器跳闸，切断各负载回路的电连接；
70.步骤十一、等待自动重合闸或人工合闸后，返回步骤二。
71.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。