基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法，包括步骤：S1、获取相地电压和剩余电流的相量数据，计算相地电压和剩余电流的相位夹角；S2、根据相地电压和剩余电流的相位夹角计算介质损耗因数；S3、根据介质损耗因数、剩余电流分别同对应阀值比较结果的与/或逻辑关系判断是否故障并执行相应程序，所述故障包括漏电、剩余电流越限和电气绝缘越限，所述漏电相应程序为漏电跳闸程序，所述剩余电流相应程序为剩余电流越限程序，所述电气绝缘相应程序为电气绝缘越限程序。能实现对低压电网线路设备的对地电气绝缘情况在线监测，对因对地绝缘下降导致的漏电故障风险提前预警，提高漏电故障识别的准确性，减少漏电保护装置误动作概率。装置误动作概率。装置误动作概率。

【技术实现步骤摘要】
基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法及装置


[0001]本专利技术涉及低压线路电气绝缘与漏电监测保护领域，特别涉及基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法及装置。

技术介绍

[0002]漏电是由于绝缘损坏或其他原因而引起的电流泄漏。低压电网的漏电保护通常采用剩余电流保护器来实现，剩余电流保护器又称漏电保护器、漏电开关，一般安装在低压电网的配电变压器低压出线处、综合配电箱、线路分支配电箱、用户计量箱、用户进户线等地点，其基本原理是利用剩余电流互感器采集一次回路的剩余电流，通过鉴幅鉴相方式与预设的电流阈值进行比较，来判定被保护对象是发生漏电故障，如果发生漏电故障，则进行跳闸动作断开回路或发送报警信息，剩余电流保护器在城乡低压电网防止触电、火灾及电气设备损坏方面发挥着巨大的作用。
[0003]剩余电流保护器经过多年的技术迭代，较为先进的产品已实现了数字化、智能化和网络化，增加了剩余电流变化特征智能识别、多段保护定值、保护定值自适应调档、自动重合闸等功能，达到减少因误动作、频繁动作造成的供电中断。其原理是在剩余电流有效值作为漏电单一判据基础上，增加了剩余电流有效值变化率作为辅助判据，通过漏电继电保护策略优化，来达到目的。尽管剩余电流保护器已在城乡低压电网大面积安装使用，但在实际应用中，由于剩余电流保护器频繁动作引发停电与供电可靠性需求之间的矛盾，大量的剩余电流保护器被私自拆除或解除漏电保护功能，导致剩余电流保护器实际投运率极低。
[0004]这是由于电气线路设备投入运行后，其绝缘性能一般总是趋于下降的，在正常运行工况下，其发展过程缓慢，剩余电流幅值的变化很慢，因此，基于剩余电流幅值变化来评估许绝缘性能的方法，存在着判据数值区分度不足的问题。
[0005]电力线缆、配电设备、用电设备等电气设备在安装投运前，一般采用绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻，或者进行直流耐压和泄漏电流试验，来鉴定被检测对象单体的电气绝缘情况是否满足要求，电气设备的电气绝缘试验一般为单体离线检测，实施电气绝缘试验具有一定的破坏性风险，因此，低压电网电气设备投入运行后，一般不再对电气设备进行电气绝缘试验，当电气设备出现由电气绝缘损坏引起的过流、短路和漏电故障时，由低压开关电器(如断路器、熔断器、剩余电流保护器等)来隔离故障设备，避免扩大故障范围，减少损失，降低电气设备对人身造成伤害的风险，当前，除防火防爆的特殊场合外(如矿井、易燃易爆场所等生产经营场所)，低压电网一般没有安装绝缘在线监测装置。
[0006]从电工学角度分析，低压漏电故障是一种低压线路及电气设备对地绝缘劣化、损坏的电气表现。从因果关系分析，剩余电流增大、越限是“果”，低压线路设备对地绝缘劣化、损坏是“因”。如果设计一种剩余电流监测保护装置，不但可以实现漏电监测保护，还可以对监测保护对象的对地绝缘情况进行连续采集分析，在漏电故障发生之前能够预先发现漏电隐患，将大大拓展这类装置的应用空间。
[0007]现有技术中，较为先进的绝缘在线监测技术方案，可以实现交流回路的绝缘电阻
数值测量，通过比较绝缘电阻阻值与预设阈值的大小关系，作为判定交流回路的绝缘性能被破坏与否的依据。
[0008]但其多基于单相电路进行设计，使用相
‑
零电压作为相电压。当相
‑
零电压作为相电压时，在10kV配电变压器中性点直接接地的三相四线制TT方式供电系统中，当靠近电源侧中性线断线时，如果三相负载不对称，将导致中性点偏移，在断点后侧，任意一相电源的相电压的幅值与相位将出现较大变化，导致使用该方法测量准确度明显下降，甚至完全失效；当10kV配电变压器中性点接地线与接地极断开时，低压电网系统变为中性点不接地系统，仅依靠低压线路对地分布电容形成电流回路，当发生单相接地时，其对地电流为电容电流，且电流值极小，导致使用该测量方法失效。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是：提供基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法及装置，同时采集剩余电流和相地电压，根据剩余电流和相地电压计算介质损耗因数，利用剩余电流与介质损耗因数共同作为电气绝缘性能评估与漏电故障判定的依据，能实现对低压电网线路设备的对地电气绝缘下降进行在线监测，对因对地电气绝缘下降导致的漏电故障风险提前预警，并提高漏电故障识别的准确性，减少漏电保护装置误动作概率。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0011]基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法，包括步骤：
[0012]S1、获取相地电压和剩余电流的相量数据，计算相地电压和剩余电流的相位夹角；
[0013]S2、根据相地电压和剩余电流的相位夹角计算介质损耗因数；
[0014]S3、根据介质损耗因数、剩余电流分别同对应阀值比较结果的与/或逻辑关系判断是否故障并执行相应程序，所述故障包括漏电、剩余电流越限和电气绝缘越限，所述漏电相应程序为漏电跳闸程序，所述剩余电流相应程序为剩余电流越限程序，所述电气绝缘相应程序为电气绝缘越限程序。
[0015]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的另一种技术方案为：
[0016]基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护装置，包括采集单元、判断单元和执行单元，所述判断单元电连接执行单元和采集单元，所述采集单元用于采集相地电压和剩余电流数据，所述判断单元包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：S1、获取相地电压和剩余电流的相量数据，计算相地电压和剩余电流的相位夹角；
[0017]S2、根据相地电压和剩余电流的相位夹角计算介质损耗因数；
[0018]S3、根据介质损耗因数、剩余电流分别同对应阀值比较结果的与/或逻辑关系判断是否故障并执行相应程序，所述故障包括漏电、剩余电流越限和电气绝缘越限，所述漏电相应程序为漏电跳闸程序，所述剩余电流相应程序为剩余电流越限程序，所述电气绝缘相应程序为电气绝缘越限程序。
[0019]本专利技术的有益效果在于：基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法及装置，同时采集剩余电流和相地电压，利用剩余电流与介质损耗因数共同作为电气绝缘性能评估与漏电故障判定的依据，能实现对低压电网线路设备的对地电气绝缘下降进行在线监测，对因对地电气绝缘下降导致的漏电故障风险提前预警，并提高漏电故障识别的准确性，
减少漏电保护装置误动作概率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例的基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法的步骤示意图；
[0021]图2为本专利技术实施例的基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法的流程示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例涉及的低压电网与装置的连接示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例涉及的相
‑
零”、“相
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地”两种相电压对比电路图；
[0024]图5为本专利技术实施例涉及的单段线路相、零、地线分布阻抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法，其特征在于，包括步骤：S1、获取相地电压和剩余电流的相量数据，计算相地电压和剩余电流的相位夹角；S2、根据相地电压和剩余电流的相位夹角计算介质损耗因数；S3、根据介质损耗因数、剩余电流分别同对应阀值比较结果的与/或逻辑关系判断是否故障并执行相应程序，所述故障包括漏电、剩余电流越限和电气绝缘越限，所述漏电相应程序为漏电跳闸程序，所述剩余电流相应程序为剩余电流越限程序，所述电气绝缘相应程序为电气绝缘越限程序。2.根据权利要求1所述的基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法，其特征在于，根据介质损耗因数、剩余电流分别同对应阀值比较结果的与/或逻辑关系判断是否故障并执行相应程序包括：根据剩余电流判断是否满足电流越限条件，根据介质损耗因数判断是否满足电气绝缘越限条件，若仅满足电流越限条件则判断剩余电流越限，执行剩余电流越限程序，若仅满足电气绝缘越限条件则判断电气绝缘越限，执行电气绝缘越限程序，若同时满足电流越限条件和电气绝缘越限条件，则判断漏电，执行漏电跳闸程序。3.根据权利要求2所述的基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法，其特征在于，所述电流越限条件为剩余电流Ie≥漏电跳闸和告警阀值I_off，电气绝缘越限条件为介质损耗因数tanδ≥电气绝缘越限阀值tanδ_off；所述漏电跳闸程序包括：发送漏电跳闸告警信息并完成跳闸操作，之后保存漏电跳闸的发生时间、相电压Ue、剩余电流Ie、介质损耗因数tanδ和动作信息后退出程序；所述剩余电流越限程序包括：发送剩余电流越限告警信息，之后保存剩余电流越限的发生时间、相电压Ue、剩余电流Ie、介质损耗因数tanδ和动作信息后退出程序；所述电气绝缘越限程序包括：发送电气绝缘越限告警信息，之后保存电气绝缘越限的发生时间、相电压Ue、剩余电流Ie、介质损耗因数tanδ和动作信息后退出程序。4.根据权利要求1所述的基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法，其特征在于，所述步骤S2根据下式计算介质损耗因数tanδ:式中，θ为相地电压Ue和剩余电流Ie的相位夹角。5.根据权利要求1所述的基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：根据相位夹角判断是否满足预设相位差条件，若满足才执行步骤S2，不满足则输出相位异常信息。6.基于剩余电流与介质损耗因数的漏电监测保护装置，包括采集单元、判断单元和执行单元，所述判断单元电连接执行单元和采集单元，所述采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成楷，汪晓强，黄欣怡，邹维福，陈志海，陈雨农，刘威，傅泓源，黄雅昕，李广平，
申请(专利权)人：福建省力得自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：