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(shí)以及對(duì)有致命危險(xiǎn)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(xiǎn)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(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生。這種傳統(tǒng)的檢測方式只是一種針對(duì)電流突變相對(duì)的檢測，不能檢測剩余電流絕對(duì)值，因此，亟需一種可靠的可以檢測剩余電流絕對(duì)量的有效檢測方法來保證人身和財(cái)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(duì)量，但是不能有效區(qū)分出哪些是會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生的剩余電流，因此會(huì)頻繁誤動(dòng)，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(huì)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(huì)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(duì)地都會(huì)并聯(lián)Y電容，電力線對(duì)大地并聯(lián)的電容足夠大，也會(huì)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(dòng)時(shí)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(xiǎn)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(shí)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(xiǎn)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(duì)剩余電流中有危害性的分量計(jì)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(xiǎn)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(huì)產(chǎn)生功率(不會(huì)發(fā)光，發(fā)熱等)，因此不會(huì)造成危險(xiǎn)。
[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(dòng)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(dòng)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(duì)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(hào)，還采樣了電壓信號(hào)，后經(jīng)過單片機(jī)程序?qū)Σ蓸拥碾妷杭半娏餍盘?hào)進(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(jì)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(duì)人體有害，剩余電流保護(hù)裝置是否需要?jiǎng)幼鳎瑥亩苊馄湔`動(dòng)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(hào)及電壓信號(hào)并對(duì)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(duì)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(duì)變化量的問題，本發(fā)明可以做到對(duì)剩余電流絕對(duì)量的檢測，有效解決拒動(dòng)的問題；針對(duì)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(jì)算危害性剩余電流的值，根據(jù)不同需求設(shè)置額定動(dòng)作電流檔位，有效減少誤動(dòng)。
[0009]利用此種檢測方法我們可以設(shè)計(jì)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(dòng)作電流檔位也可以根據(jù)需求來設(shè)置。
[0010]此外，對(duì)于10KHz以上的高頻電流對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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