[发明专利]一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据

权利要求书

1.一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过对活体实验和Simulink仿真得到触电波形，通过FFT频谱发现触电时的谐波特征；

S2、根据S1得到的数据编写算法，计算触电时刻的谐波变化率具体数值；

S3、进一步剖析触电时刻，建立时间—谐波次数—幅值三维图并进行分析，验证数据的合理性。

2.根据权利要求1所述的一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、根据不同台区的情况，明确台区剩余电流分布特点；

S12、在MATLAB/Simulink环境下搭建仿人体触电模型，通过分析触电波形得到仿真时偶次谐波变化率最小值的范围；

S13、搭建墙体漏电模型，经墙体漏电仿真，得到仿真时的偶次谐波变化率阈值；

S14、查阅资料，得到植物体电阻随含水量的增加而增大的曲线图，取含水量最低时刻的植物体阻值，通过仿真得到此时侧柏的触电波形，分析触电时刻谐波幅值变化情况得到此时的偶次谐波变化率最小值范围；

S15、搭建活体触电实验平台并进行实验分析，得出活体触电阈值；

S16、将S12～S14中仿人体触电得出的触电阈值与S15中活体触电阈值进行比较，验证阈值的合理性；

S17、进行多组活体触电实验，得到触电数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，其特征在于，所述步骤S1中谐波特征提取的具体方法为：将触电电流进行FFT变换，观察触电后的频谱特征：

谐波幅值由下列公式计算出：

其中：I(t)表示触电电流，n＝(1,2,3…10),a_n、b_n为傅里叶系数，其计算方法为：

4.根据权利要求1所述的一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，其特征在于，不仅可以在频域表达判据的特征，在时域也可以进行特征提取，建立以S变换为基低的触电触电波形时变函数：

Y_m(t)＝|S_q(t，f_m)|

其中g(τ，f)为高斯窗函数，τ为时间，σ为高斯函数方差，f为控制窗口在时间轴上的位置，S(τ，f)是通过变换得到的时频谱矩阵，Y_m(t)为谐波幅值时变函数，t为采样时间，m为谐波次数，m＝2,4…10。

5.根据权利要求1所述的一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，其特征在于，无论是时域分析还是频域分析，最后都能得到相同的结论，即偶次谐波变化率最小值的范围大致相同，当发生触电时，如果触电电流波形经FFT变换或S变换得到偶次谐波变化率最小值满足阈值范围并且此时的电流超过了剩余电流断路器电流整定值，则可以判断发生了触电故障。

6.根据权利要求1所述的一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，其特征在于，所述判据需要确定偶次谐波变化率最小值范围，频域上偶次谐波变化最小值

其中F_ij为第i个周期j次谐波幅值，i＝1,2,3…n,j＝2，4…10

时域上的表达为：

其中τ为相连时间段的差值。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，其特征在于，通过电流波动异常来判断是否发生了触电故障，在漏电流较大的台区，通过区分墙体漏电和人体触电偶次谐波变化率最小值范围，最后可以实现减少剩余电流断路器误动的情况。