一種基于電壓電流矢量關(guān)系的剩余電流檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路安全保護(hù)及檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種剩余電流的檢測方法，尤其通過判斷剩余電流流過的介質(zhì)的阻抗特性，即通過判斷剩余電流與電壓的矢量關(guān)系來確定危害性剩余電流大小的一種檢測方法
【背景技術(shù)】
[0002]自從電的發(fā)明與使用以來，電不僅給人類帶來了很多便捷，也能給人類帶來一定的危害，它可能燒壞設(shè)備、電器，引起火災(zāi)，也能使人觸電傷亡，其中大部分事故的元兇便是剩余電流，這就需要一種方法可以有效檢測出回路中是否存在剩余電流。剩余電流保護(hù)器就是具有剩余電流檢測和判斷功能的一種裝置，主要是用來在設(shè)備發(fā)生漏電故障時以及對有致命危險的人身觸電進(jìn)行保護(hù)。但是當(dāng)前的剩余電流保護(hù)器不能有效判斷哪些是真正的設(shè)備故障漏電或者危害人身安全的剩余電流。
[0003]傳統(tǒng)剩余電流保護(hù)器按工作原理可以分為三大類:一、電流型；二、脈沖型；三、鑒相鑒幅型。脈沖型和鑒相鑒幅型剩余電流保護(hù)器都是通過檢測電流的突變來判斷是否有剩余電流，若電力線上一直存在一種可以導(dǎo)致危險發(fā)生的剩余電流，脈沖型和鑒相鑒幅型剩余電流保護(hù)器不能有效檢測，因此拒動，可能會導(dǎo)致危險發(fā)生。這種傳統(tǒng)的檢測方式只是一種針對電流突變相對的檢測，不能檢測剩余電流絕對值，因此，亟需一種可靠的可以檢測剩余電流絕對量的有效檢測方法來保證人身和財產(chǎn)安全。而傳統(tǒng)的電流型剩余電流保護(hù)器雖然檢測的是剩余電流的絕對量，但是不能有效區(qū)分出哪些是會導(dǎo)致危險發(fā)生的剩余電流，因此會頻繁誤動，抗干擾能力太差。
[0004]可導(dǎo)致危害發(fā)生的剩余電流主要有以下幾種情況:①人體觸電產(chǎn)生的剩余電流；②潮濕、老化導(dǎo)致電力線絕緣能力下降而產(chǎn)生的剩余電流；③設(shè)備故障發(fā)生碰殼產(chǎn)生的剩余電流；電網(wǎng)中正常工作情況下也會有剩余電流，這種剩余電流不具備危害性，這種不具危害性的剩余電流主要有以下幾種形式:①電力線與大地之前的電容效應(yīng)會產(chǎn)生的剩余電流；②如開關(guān)電源等由于EMC的需要，L線上對地都會并聯(lián)Y電容，電力線對大地并聯(lián)的電容足夠大，也會產(chǎn)生剩余電流；③帶有PWM控制的變頻器等大型設(shè)備啟動時的瞬變電流；④3KHz以上的電網(wǎng)噪聲等。剩余電流保護(hù)器真正需要保護(hù)的是可導(dǎo)致危險發(fā)生的剩余電流，而當(dāng)有不具危害性的剩余電流流過時則不需要保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種可以檢測回路中可導(dǎo)致危險發(fā)生的剩余電流的檢測方法，即危害性剩余電流的檢測方法，此檢測方法對剩余電流中有危害性的分量計量準(zhǔn)確，可靠性高，可用于剩余電流檢測、監(jiān)視、剩余電流保護(hù)裝置等相關(guān)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣泛
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:日常電網(wǎng)接入的設(shè)備負(fù)載很難是純電阻性的，有的設(shè)備呈現(xiàn)感性，而有的設(shè)備則呈現(xiàn)容性，不論是感性或容性其電壓相位與電流相位都不一致。如圖1所示為危害性剩余電流和不具危害性剩余電流示意圖，危害性剩余電流是指通過純電阻的剩余電流，即有功的剩余電流，這種危害性的剩余電流通常以熱能的方式體現(xiàn)出來，可導(dǎo)致的危險就是使人或畜灼傷，發(fā)生火災(zāi)等；而不具危害性的剩余電流是指通過電容的剩余電流，即無功的剩余電流，這種剩余電流雖然真實(shí)存在，但是不會產(chǎn)生功率(不會發(fā)光，發(fā)熱等)，因此不會造成危險。
[0007]傳統(tǒng)的判斷其危害性標(biāo)準(zhǔn)為30mA(傳統(tǒng)剩余電流保護(hù)器的額定動作電流)的電流不能超過10mS，本專利判定標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)茍S只有在10mS內(nèi)電壓相位與電流相位相同的諧波電流分量的加總超過了額定動作電流才認(rèn)為是為危害性剩余電流。而傳統(tǒng)的剩余電流檢測方法只是采樣剩余電流，并不對其進(jìn)行分析，區(qū)分具有危害性剩余電流和不具有危害性剩余電流，本發(fā)明涉及的方法不僅采樣剩余電流信號，還采樣了電壓信號，后經(jīng)過單片機(jī)程序?qū)Σ蓸拥碾妷杭半娏餍盘栠M(jìn)行分析，通過判斷剩余電流與電壓的矢量關(guān)系可以確定出剩余電流中危害性的成分，且可計算出危害性剩余電流的數(shù)值，從而可以正確的判定此剩余電流是否對人體有害，剩余電流保護(hù)裝置是否需要動作，從而避免其誤動作。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:如上述方案，通過采樣剩余電流信號及電壓信號并對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用剩余電流與電壓的矢量關(guān)系分離出剩余電流中的危害性成分，針對傳統(tǒng)脈沖型和鑒相鑒幅型剩余電流保護(hù)器只能檢測剩余電流相對變化量的問題，本發(fā)明可以做到對剩余電流絕對量的檢測，有效解決拒動的問題；針對傳統(tǒng)電流型剩余電流保護(hù)器不能區(qū)分危害性剩余電流的問題，本發(fā)明可以做到準(zhǔn)確計算危害性剩余電流的值，根據(jù)不同需求設(shè)置額定動作電流檔位，有效減少誤動。
[0009]利用此種檢測方法我們可以設(shè)計很多裝置來保護(hù)人身、設(shè)備和電網(wǎng)的安全。因此這種檢測剩余電流的方法邏輯簡單，準(zhǔn)確可靠，可以適用于各種復(fù)雜的環(huán)境和場合，額定動作電流檔位也可以根據(jù)需求來設(shè)置。
[0010]此外，對于10KHz以上的高頻電流對人體的傷害還沒有相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，待標(biāo)準(zhǔn)確定后，在本發(fā)明基礎(chǔ)上修改程序，即可完成對高頻電流的分析，具有很好的擴(kuò)展性。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0012]圖1為危害性剩余電流和不具危害性剩余電流示意圖
[0013]圖2為兩種不同情況下電壓與電流矢量關(guān)系示意圖
[0014]圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使