一种剩余电流检测装置及方法与流程

本发明涉及剩余电流检测技术领域，尤其是一种剩余电流检测装置及方法。

背景技术：

随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，社会对电力的需求日益增长，对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。由于负荷的不断增加，电网的无功需求也随之增加。而无功功率在电网中的流动，会增加电网损耗，降低电网设备的利用率，降低电力系统的供电质量。因此，解决好无功补偿问题对降损节能有着极为重要的意义。其中，380v配电侧集中分组投切电容器补偿应用最为普遍。

供电台区的用电设备存在点多、面广的特点，不同类型的用电设备会产生三相不平衡、谐波干扰、相间短路、接地故障等问题。所以，低压无功补偿必须增加故障闭锁、三相不平衡闭锁、谐波含量超标闭锁等闭锁条件，以保障人身和设备安全。但是，由于故障在不同的发展阶段故障特征不一，指标大小千差万别，特别是接地阻抗不一的单相接地故障，更加难以在故障发展的早期阶段进行准确检测识别，带着故障投切电容器存在巨大的事故隐患。因此，急需一种高精度的单相接地故障信号的检测方法，以在故障的早期阶段闭锁电容器投切，并发出告警信号。

常规剩余电流检测包括4个环节，分别是一次ct5、连接线缆6、二次ct7和控制器。其中，一次ct5负责把一次侧大电流转换成额定输出5a或1a的电流信号。转换过的电流信号通过连接电缆接到控制器的二次ct7上，连接线缆6的长度一般为3至5米左右。二次ct7负责把5a或1a的电流转换成控制器ad芯片可以直接采样计算的弱电信号，如±5v。整个系统的原理框图如图1所示。

常规剩余电流检测的4个环节都可能引入检测误差：

一次ct5的误差：电流互感器的准确等级一般有0.2、0.5、1.0、0.2s、0.5s、5p、10p等。带s的特殊电流互感器，要求在1％－120％负荷范围内精度足够高；0.2，0.5等一般要求20％－120％负荷范围内精度足够高，一般取4个负荷点测量其误差小于规定的范围，误差包括比差和角差，从而保证矢量计算时的准确性，而5p，10p等电流互感器一般用于接继电器保护用，即要求在短路电流下复合误差小于一定的值，5p即小于5％，10p即小于10％。所以电流互感器根据用途规定了不同的准确度，也就是不同电流范围内的误差精度。简言之，在规定的测量范围内会有精度误差，超出测量范围内，如信号很小时精度无法保证。

连接线缆6：连接线缆6本质上可以等效为一定大小的阻抗(r+jx)，不同长度的电缆在不同频率下等效阻抗各异，对误差的影响主要是导致各相角差增大。

二次ct7：二次ct7和一次ct5类似，除了测量范围外，都会引入比差和角差。

控制器：控制器在采集计算过程中，由于ad位数限制，存在理论最小分辨率问题，难以100％还原模拟信号的大小和相位，在矢量合成计算剩余电流的过程中，同样会产生误差。

可见，由于检测、计算剩余电流的环节较多，各个环节都存在大小各异的误差因素，导致很难在单相接地故障的早期阶段准确检测小的故障信号，更不可能提取有效的故障特征。

技术实现要素：

本发明的首要目的在于提供一种减少检测环节、减少误差的剩余电流检测装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种剩余电流检测装置，包括：

包罗线圈，用于采集一次线路的剩余电流，为控制器提供检测信号；

中间连接线缆，用于连接包罗线圈的二次侧与二次ct的一次侧，从而实现信号传递；

二次ct，采用微型电流互感器，实现5a或1a电流到0至3.53v的信号转换，满足ad采样范围的要求；

控制器，用于将采集的模拟信号转换成数字信号，并进行信号计算处理，从而实现线路状态监测，电容器正常投切和故障时的闭锁保护。

所述包罗线圈为边长为800mm的正方形，所述包罗线圈套设在a、b、c、n四根线上。

本发明的另一目的在于提供一种剩余电流检测装置的检测方法，外部输入三相一次电流信号通过包罗线圈进行采集,包罗线圈采集的电流信号通过中间连接电缆传输到二次ct中,控制器对二次ct的输出信号进行采集计算,判断当前线路的运行状态,根据线路状况进行电容器投切,并当出现线路故障闭锁控制输入，防止线路故障扩大。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一，一个包罗线圈同时穿过a、b、c、n四根线，只引出2根线检测剩余电流，电缆数量由6根变为2根，简化了现场施工接线；第二，增加了故障信号和正常信号的区分度，由于正常状态下，无关负荷电流大小、负荷平衡情况，剩余电流无限接近于0，投切闭锁定值可以设定的非常小，增加了系统的区分度，经现场应用验证，一次侧接地电流达到10ma以上时，均可100％检出；第三，首次将剩余电流检测应用于电容器投切闭锁，提升了电容器投切的安全性。

附图说明

图1为目前现有常规的剩余电流检测装置示意图；

图2为本发明的装置示意图；

图3为图2中包罗线圈的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，一种剩余电流检测装置，包括：

包罗线圈1，用于采集一次线路的剩余电流，为控制器提供检测信号；

中间连接线缆2，用于连接包罗线圈1的二次侧与二次ct3的一次侧，从而实现信号传递；

二次ct3，采用微型电流互感器，实现5a或1a电流到0至3.53v的信号转换，满足ad采样范围的要求；

控制器，用于将采集的模拟信号转换成数字信号，并进行信号计算处理，从而实现线路状态监测，电容器正常投切和故障时的闭锁保护。

所述包罗线圈1为边长为800mm的正方形，所述包罗线圈1套设在a、b、c、n四根线上。

在工作时，外部输入三相一次电流信号通过包罗线圈1进行采集,包罗线圈1采集的电流信号通过中间连接电缆传输到二次ct3中,控制器对二次ct3的输出信号进行采集计算,判断当前线路的运行状态,根据线路状况进行电容器投切,并当出现线路故障闭锁控制输入，防止线路故障扩大。

如图3所示，包罗线圈1为方形(800*800mm)，a、b、c三相居中水平排列，相间及边相距包罗线圈1的水平距离均为200mm，实现ia+ib+ic+in的矢量合成，得到剩余电流。

综上所述，本发明一个包罗线圈1同时穿过a、b、c、n四根线，只引出2根线检测剩余电流，电缆数量由6根变为2根，简化了现场施工接线；增加了故障信号和正常信号的区分度，由于正常状态下，无关负荷电流大小、负荷平衡情况，剩余电流无限接近于0，投切闭锁定值可以设定的非常小，增加了系统的区分度，经现场应用验证，一次侧接地电流达到10ma以上时，均可100％检出。

技术特征：

1.一种剩余电流检测装置，其特征在于：包括：

包罗线圈，用于采集一次线路的剩余电流，为控制器提供检测信号；

中间连接线缆，用于连接包罗线圈的二次侧与二次ct的一次侧，从而实现信号传递；

二次ct，采用微型电流互感器，实现5a或1a电流到0至3.53v的信号转换，满足ad采样范围的要求；

控制器，用于将采集的模拟信号转换成数字信号，并进行信号计算处理，从而实现线路状态监测，电容器正常投切和故障时的闭锁保护。

2.根据权利要求1所述的剩余电流检测装置，其特征在于：所述包罗线圈为边长为800mm的正方形，所述包罗线圈套设在a、b、c、n四根线上。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的剩余电流检测装置的检测方法，其特征在于：外部输入三相一次电流信号通过包罗线圈进行采集,包罗线圈采集的电流信号通过中间连接电缆传输到二次ct中,控制器对二次ct的输出信号进行采集计算,判断当前线路的运行状态,根据线路状况进行电容器投切,并当出现线路故障闭锁控制输入，防止线路故障扩大。

技术总结
本发明涉及一种剩余电流检测装置，包括包罗线圈，用于采集一次线路的剩余电流，为控制器提供检测信号；中间连接线缆，用于连接包罗线圈的二次侧与二次CT的一次侧，从而实现信号传递；二次CT，采用微型电流互感器，实现5A或1A电流到0至3.53V的信号转换；控制器，用于将采集的模拟信号转换成数字信号，并进行信号计算处理。本发明还公开了一种剩余电流检测装置的检测方法。本发明一个包罗线圈同时穿过A、B、C、N四根线，只引出2根线检测剩余电流，简化了现场施工接线；增加了故障信号和正常信号的区分度，投切闭锁定值可以设定的非常小，增加了系统的区分度，经现场应用验证，一次侧接地电流达到10mA以上时，均可100％检出。

技术研发人员：智建立;徐强;杨阳;李春林;郑燕飞
受保护的技术使用者：安徽中鑫继远信息技术股份有限公司
技术研发日：2020.12.21
技术公布日：2021.04.09