本发明专利技术涉及电力系统漏电保护领域，具体涉及一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置及其方法，包括检测单元，A/D转换单元，DSP处理单元和执行单元。本发明专利技术的作用是：不论触/漏电电流与正常剩余电流相位关系如何，也不论触电后总剩余电流幅值是增大的还是减小的均能准确检测出触/漏电电流有效值，具有理想的保护运行特性，特别适用于低压配电网三相四线制线路的全网总保护及大分支保护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统漏电保护领域，具体涉及一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置及其方法。
技术介绍
自19世纪末，电力进入人类的生活和生产领域以来，人类就开始同触/漏电事故做不懈的斗争。国内外，先后出现了电压动作型和剩余电流动作型漏电保护装置，但电压动作型因其不可克服的缺点，已逐渐为剩余电流动作型所代替。电流动作型剩余电流保护装置(Residual Current Devices, RCDs)也称漏电保护器,是较早应用于电力系统的剩余电流保护装置之一，已经成为低压电网漏电事故(包括设备漏电事故和人体触电事故)的最基本和最重要的保护手段。随着检测技术和计算技术的快速发展，在电流动作型基础上，近年 来国内外相继出现了脉冲动作型、鉴幅鉴相动作型等几种类型的剩余电流保护装置，并取得了一定的应用成果。但这些类型的漏电保护器其动作判断依据通常是低压供电回路总泄漏电流的幅值大于某整定值，或总泄漏电流的微增量大于某个规定值而动作。运行实践表明，现有剩余电流保护装置，就动作特性而言，大多都无法真正辨识触/漏电支路的汲出电流信号，难以准确动作于故障电流，均存在一定的保护死区。例如，电流动作型在触/漏电故障电流与正常泄漏电流夹角180°周围存在不动作区，另外还存在过灵敏相和欠灵敏相问题；电流脉冲动作型与电流动作型相比，增加了第二动作区，但在第二动作区与第一动作区之间仍然存在一定的保护动作死区。在实际中，常常出现大负荷时漏电保护装置合不上闸、无法正确投运(此时，工频总泄漏电流值已接近或超过整定值)；或在潮湿天气条件下，因电气回路绝缘水平显著降低，导致对地自然泄漏电流增大，进而出现误动作和误切电源的现象。其关键原因在于，现有漏保装置仅基于总剩余电流幅值大小，而不是触/漏电故障电流本身，保护的针对性不强。迄今为止，还没有一款剩余电流保护装置能够完全消除动作死区及误动作等问题，这是本领域共同面临的技术难点，也是今后的主要攻关方向。因此，基于将正常剩余电流与触/漏电故障电流分离的电流分离动作型剩余电流保护装置将是未来发展趋势。该类型保护装置，从原理上看，可完全消除一般剩余电流保护装置的拒动和误动问题，获得理想的保护运行特性。随着计算技术和微弱电气信号检测技术的快速发展，电流分离技术将趋于完善和成熟，将逐步取代现有的脉冲动作型和鉴幅鉴相动作型剩余电流保护技术，并且具有广阔的应用前景。电网及电网中的电气设备的绝缘水平不可能是绝对理想的，均存在对地绝缘电阻和对地分布电容，因此存在泄漏电流，这一泄漏电流一般称为漏电电流或剩余电流。当发生触/漏电故障时，触/漏电故障电流L作为一个分量汇入正常剩余电流k中。故障后的总剩余电流Im为电网正常剩余电流込与触/漏电故障电流L的叠加相量和，如附图I。电网的正常漏电电流为三相线路各自的泄漏电流的矢量和。由于三相线路各相上线路绝缘水平、所接设备、设备漏电状态可能各不相同，所以总的泄漏电流的相位是任意的。触/漏电事故可能发生在三相上的任意一相上，再考虑到间接触/漏电事故还可能存在过渡阻抗等，因此，触/漏电故障电流的相位也是任意的。综上，触/漏电故障电流与正常泄漏电流间的相位差是任意的。现有的剩余电流型漏电保护技术中，通常是通过判断剩余电流幅值或其微增量是否达到或超过规定动作阈值来实现保护的。由上述分析可知，当电网中有触/漏电事故发生时，总剩余电流不仅有幅值的变化，而且有相位的变化。由于触/漏电故障电流与正常剩余电流相位的不确定性，使得两者的向量和故障后总剩余电流并不一定是幅值增大的，也有可能是幅值减小的。因此，单纯通过检测剩余电流的幅值是无法进行正确保护的，还必须考虑相位关系。电流鉴相动作型触电保护通过鉴别触电电流相位的方法来获取信号，消除了电流动作型和电流脉冲动作型所共有的保护死区，获得了在一定条件下的理想运行特性。但该条件是苛刻的，其假设人体阻抗为纯阻性的；触电发生在三相线路的任意一相上；且触电电流同触电相电压同相位。在偏离上述特定条件时，其运行特性就不是理想的了。尤其当触电电流与其标准电压相位差±90°左右时，触电动作电流非常大，保护器往往发生拒动现象
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置及其方法，解决了现有的漏电保护装置存在保护死区、容易出现误动作和误切电源，无法准确检测出触/漏电电流有效值的问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置，其特征在于包括利用零序电流互感器采集故障前的剩余电流込信号和故障后的剩余电流Iui信号的检测单元；将故障前的剩余电流込信号和故障后的剩余电流Iui信号转换为数字信号的A/D转换单元；读取A/D转换单元转换的数字信号，通过将两个以上周期的故障前剩余电流込和故障后剩余电流Iui相乘的方法计算出触/漏电故障电流U并与预设额定动作值进行比较的DSP处理单元；根据DSP处理单元做出的判断切断被保护电路的电源的执行单元。更进一步的技术方案是本一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置还包括通过电阻和按钮产生模拟故障信号检验整个保护装置是否正常的试验单元。更进一步的技术方案是本一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置还包括用于储存故障前的剩余电流k信号和故障后的剩余电流Im信号转换为数字信号的缓存器。一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护方法，包括如下步骤在DSP处理单元中预设额定动作值、前后相乘周期数和滑动步长H ；通过检测单元中的零序电流互感器采集故障前的剩余电流L信号和故障后的剩余电流Im信号；当采集到前后相乘周期数相应的故障前的剩余电流L信号和故障后的剩余电流Im信号后，通过A/D转换单元转换成数字信号；数字信号传输至DSP处理单元，DSP处理单元根据故障前的剩余电流L和故障后的剩余电流Ilh利用公式Ir = ψ +I2m-IIlIlh cos0得出触/漏电故障电流Ir ；将触/漏电故障电流L和预设额定动作值进行比较分析，判断出是否切断被保护电路的电源的结果；根据结果，通过执行单元切断被保护电路的电源。更进一步的技术方案是本专利技术一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护方法还包括一个预先实验步骤，在正式使用前先利用试验单元中的电阻和按钮产生模拟故障信号检验整个保护装置是否正常。更进一步的技术方案是上述滑动步长H的时间大于DSP处理单元单次计算出触/漏电故障电流Ir有效值的时间。 更进一步的技术方案是上述前后相乘周期数大于两个周期。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术不论触/漏电电流与正常剩余电流相位关系如何，也不论触电后总剩余电流幅值是增大的还是减小的均能准确检测出触电电流有效值，具有理想的保护运行特性，特别适用于低压配电网三相四线制线路的全网总保护及大分支保护。附图说明图I为故障前的剩余电流込信号和触/漏电故障电流仁合成故障后的剩余电流Im矢量图。图2为本专利技术的连接关系图。图3为本专利技术的工作流程图。图4为本专利技术的一个实施例用于仿真软件PSCAD/EMTDC中的人体触电电流波形图。图5为本图4所示本专利技术的一个实施例用于仿真软件PSCAD/EMTDC中的剩余电流变化波形。图6为图4所示本专利技术的一个实施例用于仿真软件PSCAD/EMTDC中的触电电流幅值变化波形。图7为本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置，其特征在于：包括利用零序电流互感器采集故障前的剩余电流IL信号和故障后的剩余电流ILH信号的检测单元；将故障前的剩余电流IL信号和故障后的剩余电流ILH信号转换为数字信号的A/D转换单元；读取A/D转换单元转换的数字信号，通过将两个以上周期的故障前剩余电流IL和故障后剩余电流ILH相乘的方法计算出触/漏电故障电流Ir，并与预设额定动作值进行比较的DSP处理单元；根据DSP处理单元做出的判断切断被保护电路的电源的执行单元。
【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置，其特征在于包括 利用零序电流互感器采集故障前的剩余电流k信号和故障后的剩余电流^信号的检测单元； 将故障前的剩余电流k信号和故障后的剩余电流Iui信号转换为数字信号的A/D转换单元； 读取A/D转换单元转换的数字信号，通过将两个以上周期的故障前剩余电流k和故障后剩余电流Iui相乘的方法计算出触/漏电故障电流U并与预设额定动作值进行比较的DSP处理单元； 根据DSP处理单元做出的判断切断被保护电路的电源的执行单元。2.根据权利要求I所述的一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置，其特征在于还包括通过电阻和按钮产生模拟故障信号检验整个保护装置是否正常的试验单元。3.根据权利要求I所述的一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护装置，其特征在于还包括用于储存故障前的剩余电流込信号和故障后的剩余电流Iui信号转换为数字信号的缓存器。4.一种基于DSP的电流分离动作型漏电保护方法，包括如下步骤 在DSP处理单元中预设额定动作值、前后相乘周期数和滑动步长H ； 通过检测单元中的零序电流互...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵恒，肖先勇，李浩，汪颖，马超，
申请(专利权)人：四川省电力公司资阳公司，四川大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：
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