[发明专利]漏电保护器的数字式检测系统和高精度的检测方法

说明书

技术领域

本发明属漏电保护器的检测技术范畴，特别是指漏电保护器的数字式检测系统和高精度的检测方法。

背景技术

我国每年因触电导致的人员死亡达数千人，因漏电引起的经济损失为数亿元；漏电保护器则是一种行之有效的防止触电伤人，漏电火灾、电气设备损坏的装置。IEEE定义的剩余电流动作保护器简称剩余电流保护器，我国和日本的命名为漏电保护器、欧洲采用的称谓是漏电接地断路器(ELCB)，美国的专业术语则是接地故障断路器(GFCD)。国家标准指出，漏电保护器特指“在规定条件下，当剩余电流达到或超过给定值时能自动断开电路的机械开关电器或组合电器”；漏电保护器在国家的大力推广下得到了广泛使用，且在降低人身触电和漏电火灾方面发挥着巨大的效用。1912年，德国发明电压动作型漏电接地断路器；1940年，法国提出电流动作型漏电接地断路器；上世纪五十年代，电流动作型漏电保护器迅速占据市场的主导地位，电压动作型漏电保护器淘汰出局。1964年，日本推出电子式电流动作型漏电保护器，而欧洲国家始终倾向电磁式电流动作型漏电保护器的发展；1966年，我国开始研制漏电保护器，目前电子式电流动作型漏电保护器占大陆总产量的90%左右；术语漏电保护器着眼于表征保护器的功能或效能，而术语剩余电流保护器侧重于表征保护器的技术特征、即有别于早期电压动作型的技术特征，因此不同国家在各自的应用场合、同一产品常常使用约定俗成的不同术语。

漏电保护器由剩余电流检测部件、中间环节和脱扣器执行机构组成；检测部件为零序电流互感器，检测剩余电流的电流信号、将电流信号变换至中间环节所能处理的电压或功率信号；中间环节处理电压或功率信号；脱扣器执行机构受中间环节控制，维持或切断被保护的主电路电源。漏电动作电流值、漏电不动作电流值和分断时间是评价漏电保护器性能的三项重要技术指标，而难度最大的是分断时间的检测精度--精准确定脱扣器执行机构的动作时间点十分困难；检测系统的可靠性和检测效率则有赖于带载调压装置的可靠性--带载调压会引起燃弧、而燃弧有损检测系统的可靠性；因此，高效获取精准的漏电保护器技术指标，取决于高效高精度的漏电保护器检测系统和检测方法。漏电保护器检测系统包括负载电压可调、剩余电流可调的检测电源，负载电压的调压执行机构、剩余电流的调流执行机构，漏电保护器负载电流信号的调理采集模块，剩余电流信号的调理采集模块，主控和检测数据的处理模块。

漏电保护器检测仪的国内厂家有上海思远仪器设备厂、上海电器科学研究所、西安中峰科技电气设备有限公司等，国外厂家有日本共立公司和德国贝汉公司等；上述检测仪基于模拟技术获取漏电保护器的技术参数，参数检测速度慢、效率低，手动操作强度高、误差大，而且检测流程复杂；检测结果的记录、记录的加工都由人工完成、自动化智能化水平低，可靠性欠佳；同时检测人员必须具备较高的技术素养，况且单一设备尚无法完成剩余电流保护器功能的全部检测项目。国内从事漏电保护器检测系统（仪）的厂家有限，研究所、高校等科研单位更是廖若晨星，故漏电保护器检测系统（仪）的技术进步相对缓慢；以高校为例，除河北工业大学長期专注漏电保护器和漏电保护器检测系统（仪）的研发，只有少数高校偶尔涉足。目前，国内漏电保护器检测系统的基本技术特征是：

·借助接触式调压器调节检测电源的电压、即通过变压器抽头切换的方法实现调压，河北工业大学的贡献是用电动机+传动机抅的调压替代早期的手动调压；但电动调压无法消除抽头切换过程中的电弧现象，电弧导致的抽头烧蚀缺陷依然存在；此外，接触式调压器的调压精度低、响应速度慢、结构复杂、运维工作量大。

·沿袭模拟式可变电阻器的传统调节方法，进行剩余电流的调流；模拟式可变电阻器阻碍了检测系统的自动化（检测过程和检测参数处理的自动化），同时模拟式可变电阻器调流法的能耗也相当可观。

·检测系统电源装置的电流过零点是调压的最佳时间点，虽然电流过零点的检测理论完美，但工程实践的结果却大相径庭；问题源自调压指令下达到手/电动完成调压是需要时间的，前者因人的反应敏捷水平而异、后者服从牛顿惯性定律，相对50HZ的电源频率（对应的零点至电流峰值频率为100HZ）而言、手/电动调压的执行过程严重滞后--调压执行器的抽头切换时间甚至大于零点至电流峰值的周期；一言以概之：电流过零点的调压理论完美，电流过零点的调压实践不完美、至少不那么完美；因此，电流过零点调压技术有效的前提是具有快速响应特性的调压执行器。