一种基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，包括，通过直流漏电流法检测阳极接地故障和阴极接地故障，并去除；利用高速采样器采集接地故障电流、剩余电流和阳极变化电流；通过阈值范围对采集的数据进行识别，判断故障类型，进而发出控制IGBT旁路开关的控制信号；IGBT旁路导通时，对接地故障电流进行强制换流，并通过报警装置发出报警信号提示人体撤离；断开投切旁路，完成对人体的保护；本发明专利技术能够准确区分故障类型，针对两点故障能够及时保护跳闸，灵敏性高，优先保护人体安全，并且可以对瞬时和永久性故障进行区分，减少停电检修次数，提高了系统运行的稳定性。提高了系统运行的稳定性。提高了系统运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法


[0001]本专利技术涉及直流配网的
，尤其涉及一种基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法。

技术介绍

[0002]随着分布式能源渗透率的逐步提高和电子设备直流负荷的快速增长，直流配电网的应用前景广阔，研究和实践初步验证了低压直流供电系统的应用价值及其在能源革命进程中的巨大作用。而随着人民生活水平和生活质量的大幅提升，人们对日常安全用电问题也越来越重视，特别是现代社会，大功率电器大量使用、住宅用电负荷也大幅度增长，若供电保护系统设计不合理则有极可能造成人身伤亡事故和国家财产的巨大损失。据相关报道，技术先进的国家每使用大约30亿度电死亡一人，而我国每使用大约1亿度电死亡1人，与发达国家相比，全民电气安全意识和电气安全水平亟待提高。为防止上述电气灾害的发生，研究低压直流系统的电气安全及相应的保护问题具有实用价值及现实意义。
[0003]但目前针对LVDC系统的保护问题，国内外尚处于研究阶段，缺乏可靠安全的保护方法，在保护方式上多数采用剩余电流保护器进行保护，但是剩余电流器在保护整定上过于局限且不具有可控性，在发生两点故障时不能准确检测故障和及时保护跳闸而影响人体生命安全的问题。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
>[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了一种基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，能够克服IT接地方式下发生两点故障时无法准确检测故障和及时保护跳闸而影响人体生命安全的缺陷。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：包括，通过直流漏电流法检测阳极接地故障和阴极接地故障，并去除；利用高速采样器采集接地故障电流、剩余电流和阳极变化电流；通过阈值范围对采集的数据进行识别，判断故障类型，进而发出控制IGBT旁路开关的控制信号；IGBT旁路导通时，对接地故障电流进行强制换流，并通过报警装置发出报警信号提示人体撤离；断开投切旁路，完成对人体的保护。
[0008]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：包括，断开投切旁路后对RCD保护装置进行重合闸操作，将两点瞬时故障、永久性单点故障、永久性两点故障进行判断区分，减少停电检修次数。
[0009]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：高速采样器由高采样率的电子式互感器配合高速数据转发的合并单元构成。
[0010]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：包括，接地故障电流I1：
[0011][0012]剩余电流I2：
[0013][0014]其中，U
dc
为直流电压，R1为线路电阻，R
a
为人体电阻，R0为接地电阻，R
H
为源侧高阻。
[0015]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：识别包括，通过将安全电流、接地故障电流、剩余电流、额定电流与中度危险电流的上限进行比较，获得所述阈值范围为：发生单点故障时，流经人体的故障电流小于30mA，人体两端的电压最大为30V；其中，中度危险电流的上限为300mA。
[0016]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：包括，若I1＝I2＝0,ΔU＝0V，则未发生故障；若I1＝I2＜30mA,ΔU≤30V，则故障类型为单点故障中的人体触碰或壳碰极线；若I2＜300mA＜I1＜I4,ΔU＞30V，则故障类型为两点故障中的RCD同侧人体触碰；若300mA＜I1＝I2＜I4,ΔU＞30V，则故障类型为两点故障中的RCD两侧人体触碰；若I2＜300mA＜I4＜I1,ΔU＞30V，则故障类型为两点故障中的RCD同侧线路接地；若I1＝I2＞I4＞300mA,ΔU＞30V，则故障类型为两点故障中的RCD两侧线路接地；其中，I4为额定电流，ΔU为阳极变化电压。
[0017]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：包括，发生两点故障时，在t
11
时刻通过触发回路触发IGBT旁路导通，导通时间Δt
11
早于发生两点故障时人体承受的最大电流时间Δt
s1
；投切支路导通时，报警装置发出声响，人体听到报警信号并安全撤离的时间t为：
[0018]t＝Δt
m1
+Δt
m2
+Δt
m3
[0019]其中，Δt
m1
为人体听到报警信号后做出反应的动作时间，Δt
m2
为耳膜的振动通过听觉神经传到大脑所需时间，Δt
m3
为从大脑发命令到肌肉开始动作的时间。
[0020]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：所述触发回路由新型电力半导体场控自关断器件IGBT、限流电感和报警装置构成。
[0021]作为本专利技术所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的一种优选方案，其中：包括，投切旁路断开后，若故障为人体触碰引起的两点瞬时故障，则通过控制RCD保护装置进行重合闸，若重合闸之后故障消除，则为瞬时性单点故障；若重合闸之后故障存在，则为永久性单点故障；若故障为永久性两点故障，RCD保护装置立刻跳闸，待人员检修完成后再重新投入运行。
[0022]本专利技术的有益效果：本专利技术的高速采样器可以快速采集信息量，监控系统配合故障识别判据，准确检测剩余电流值过小的两点故障，进而进行保护；本专利技术将接地故障电流，剩余电流和阳极电压变化的组合判据作为故障阈值识别判据，对故障类型进行识别，能够准确区分故障类型，针对两点故障能够及时保护跳闸，灵敏性高，优先保护人体安全，并且可以对瞬时和永久性故障进行区分，减少停电检修次数，提高了系统运行的稳定性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0024]图1为本专利技术第一个实施例所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的阳极接地故障和阴极接地故障示意图；
[0025]图2为本专利技术第二个实施例所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的IGBT驱动电路原理示意图；
[0026]图3为本专利技术第二个实施例所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法的瞬时性两点故障投入保护及重合闸后结果示意图；
[0027]图4为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，其特征在于：包括，通过直流漏电流法检测阳极接地故障和阴极接地故障，并去除；利用高速采样器采集接地故障电流、剩余电流和阳极变化电流；通过阈值范围对采集的数据进行识别，判断故障类型，进而发出控制IGBT旁路开关的控制信号；IGBT旁路导通时，对接地故障电流进行强制换流，并通过报警装置发出报警信号提示人体撤离；断开投切旁路，完成对人体的保护。2.如权利要求1所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，其特征在于：包括，断开投切旁路后对RCD保护装置进行重合闸操作，将两点瞬时故障、永久性单点故障、永久性两点故障进行判断区分，减少停电检修次数。3.如权利要求1或2所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，其特征在于：高速采样器由高采样率的电子式互感器配合高速数据转发的合并单元构成。4.如权利要求3所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，其特征在于：包括，接地故障电流I1：剩余电流I2：其中，U
dc
为直流电压，R1为线路电阻，R
a
为人体电阻，R0为接地电阻，R
H
为源侧高阻。5.如权利要求4所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，其特征在于：识别包括，通过将安全电流、接地故障电流、剩余电流、额定电流与中度危险电流的上限进行比较，获得所述阈值范围为：发生单点故障时，流经人体的故障电流小于30mA，人体两端的电压最大为30V；其中，中度危险电流的上限为300mA。6.如权利要求5所述的基于剩余电流的低压直流配网人体保护方法，其特征在于：包括，若I1＝I2＝0,ΔU＝0V，则未发生故障；若I1＝I2＜30mA,ΔU≤30V，则故障类型为单点故障中的人体触碰或壳碰极线；若I2＜300mA＜I1＜I4,ΔU＞30V，则故障类...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永熹，刘健，王华昕，屈子涵，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：