一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置，包括用于检测剩余电流的检测器、与检测器输出端连接以用于滤除剩余电流中谐波成分的低通滤波器、与低通滤波器连接以放大低通滤波器所输出的基波信号的放大器、与放大器连接以比较放大后基波信号与动作阈值的比较器、以及与比较器连接以根据比较结果动作的跳闸装置，放大器包括SCR晶闸管，将剩余电流信号中的谐波成分滤除，从而高效抑制或者消除当前低压电网中的高幅宽频冲击性谐波信号的影响，避免RCD误判、误动情况的发生。误动情况的发生。误动情况的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置


[0001]本专利技术涉及一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置。

技术介绍

[0002]漏电故障是低压电网中的常见故障，为防止该类故障的发生，目前主要使用总保、中保、户保三级剩余电流保护器来实现漏电保护。剩余电流保护器(Residual Current operated protective Device，RCD)主流技术方向是电流动作型保护，其基本保护原理是：采集剩余电流并与预设阈值进行比较，当判定剩余电流超过预设阈值则立即执行保护动作。按剩余电流保护判据大体可分为：幅值比较法、幅值突变量法、鉴相鉴幅法、相量突变量法等。
[0003]尽管RCD已在低压电网及用户侧普遍性安装，但其使用情况却不容乐观，因电网线路设备绝缘缺陷问题、接线不规范问题、雷击冲击电流问题、用户侧未安装投运RCD等原因，现有各级RCD均存在投运率低的问题。为解决该问题，现有技术主要采用如下两种方式：一是从电网线路设备方面入手，解决方法包括绝缘缺陷消除、接线规范化整改、加装浪涌保护器，二是从RCD本身入手，解决方法包括降低RCD灵敏度，增大保护电流动作阈值、增大保护动作延时，或者采用可手动、自动定期动态调整剩余电流和动作延时动作阈值的RCD。但这些方式对于由于开关分合、无功补偿、负载冲击、雷击等扰动因素而产生的特点为高幅值、宽频域以及短时的冲击性暂态剩余电流作用有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置，能够防止冲击性扰动造成的误动作。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置，包括用于检测剩余电流的检测器、与检测器输出端连接以用于滤除剩余电流中谐波成分的低通滤波器、与低通滤波器连接以放大低通滤波器所输出的基波信号的放大器、与放大器连接以比较放大后基波信号与动作阈值的比较器、以及与比较器连接以根据比较结果动作的跳闸装置，放大器包括SCR晶闸管，将剩余电流信号中的谐波成分滤除，从而高效抑制或者消除当前低压电网中的高幅宽频冲击性谐波信号的影响，避免RCD误判、误动情况的发生。
[0007]进一步的，所述低通滤波器包括二阶巴特沃斯低通滤波器、三阶巴特沃斯低通滤波器或者更高阶的巴特沃斯低通滤波器。
[0008]进一步的，所述低通滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，第一电阻一端与所述检测器输出端连接、另一端分别与第二电阻一端和第一电容一端连接，第二电阻另一端与第二电容一端连接，第一电容另一端与第二电容另一端接地，第二电阻另一端还与所述放大器输入端连接，第一电阻与第二电阻阻值相同，第一电容与第二电容容值相同。
[0009]进一步的，所述低通滤波器包括包括第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4和第一电压反馈运算放大器U1，第三电阻R3一端与检测器输出端连接、另一端分别与第四电阻R4一端和第三电容C3一端连接，第四电阻R4另一端分别与第四电容C4一端和第一电压反馈运算放大器U1正输入端连接，第三电容另一端与第一电压反馈运算放大器负输入端及其反馈端连接，第四电容另一端接地，第三电阻与第四电阻阻值相同，第三电容与第四电容容值相同。
[0010]进一步的，所述低通滤波器包括依次连接的模数转换器、数字信号处理器和数模转换器，模数转换器输入端与所述检测器输出端连接，模数转换器输出端与所述放大器输入端连接，数字信号处理器预设的计算公式根据二阶有源巴特沃斯低通滤波器信号传递函数公式设定。
[0011]进一步的，所述低通滤波器包括快速傅里叶变换模块。
[0012]进一步的，所述检测器为剩余电流互感器。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0014]图1为现有RLC串联电路图。
[0015]图2为现有RLC电路欠阻尼振荡示意图。
[0016]图3为现有三相四线制低压供电系统模型。
[0017]图4为图3中K1、K2、K3剩余电流波形。
[0018]图5为图3中K1、K2、K3剩余电流有效值。
[0019]图6(a)为图3中K1在45ms后的暂态剩余电流FFT分析。
[0020]图6(b)为图3中K2在45ms后的暂态剩余电流FFT分析。
[0021]图6(c)为图3中K3在45ms后的暂态剩余电流FFT分析。
[0022]图7为本专利技术的原理框图。
[0023]图8为本专利技术实施例一的低通滤波器的电路图。
[0024]图9为本专利技术实施例一的一、二阶巴特沃斯低通滤波器的幅频响应特性示意图。
[0025]图10为图3中的K1剩余电流滤波效果波形对比图。
[0026]图11为图3中的K1剩余电流滤波效果有效值对比图。
[0027]图12为本专利技术实施例二的低通滤波器的电路图。
[0028]图13为本专利技术实施例二的仿真实验图。
[0029]图14为本专利技术实施例二参照对象的仿真实验图。
[0030]图15为本专利技术实施例三的低通滤波器的原理框图。
[0031]其中，1、检测器；2、低通滤波器；21、模数转换器；22、数字信号处理器；23、模数转换器；3、放大器；4、比较器；5、跳闸装置。
具体实施方式
[0032]当前低压电网由原来的电阻主导的R型电路转变为由电阻、电感、电容共同组成的复杂RLC型电路，下面对RLC电路进行分析：
[0033](1)RLC串联欠阻尼电路交流冲击响应稳态、暂态分析：
[0034]图1中，交流电源为u(t)＝U
m
sin(ωt)，U
m
为交流电源幅值，ω为角频率，令其中，α为衰减系数，ω0为固有振荡角频率，它们仅与电路参数和结构有关，与激励和初始储能无关；
[0035]当α＜ω0，即为欠阻尼，电路处于自由振荡态，此时电压及电流都是振幅按指数规律衰减，当交流电源u为正向最大值瞬间，开关K合闸，即u(0
+
)＝U
m
，则回路电流i(t)可用以下公式计算：
[0036]i(t)＝i
st
(t)+i
tr
(t)，其中，i
st
(t)是电路的稳态响应；i
tr
(t)是电路的暂态响应，它们分别可表示为：
[0037][0038][0039]其中，电路阻尼比为当ζ＜1时，RLC串联电路为欠阻尼振荡状态，i(t)波形如图2所示。
[0040]显然，对于RLC串联欠阻尼电路，当交流电源u为正向最大值瞬间，开关K合闸，在0
+
时间处，电容C相当于短路状态，此时电流最大，除基波电流外，还产生一个固定角频率为ω0的高频振荡电流，其幅值一般远大于基波电流，其幅值衰减速度取决于衰减系数α。
[0041](2)低压电网的剩余电流特征仿真分析：
[0042]通过Matlab Simul本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置，其特征在于：包括用于检测剩余电流的检测器、与检测器输出端连接以用于滤除剩余电流中谐波成分的低通滤波器、与低通滤波器连接以放大低通滤波器所输出的基波信号的放大器、与放大器连接以比较放大后基波信号与动作阈值的比较器、以及与比较器连接以根据比较结果动作的跳闸装置，放大器包括SCR晶闸管。2.根据权利要求1所述的一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置，其特征在于：所述低通滤波器包括二阶巴特沃斯低通滤波器、三阶巴特沃斯低通滤波器或者更高阶的巴特沃斯低通滤波器。3.根据权利要求1所述的一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置，其特征在于：所述低通滤波器包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，第一电阻一端与所述检测器输出端连接、另一端分别与第二电阻一端和第一电容一端连接，第二电阻另一端与第二电容一端连接，第一电容另一端与第二电容另一端接地，第二电阻另一端还与所述放大器输入端连接，第一电阻与第二电阻阻值相同，第一电容与第二电容容值相同。4.根据权利要求1所述的一种可抗冲击电流的剩余电流保护装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铭榕，谢顺通，李正雄，谢发容，
申请(专利权)人：福建省元极电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：