[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

说明书

本发明公开了一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，包括以下步骤：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～S2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。本发明基于偶次谐波变化率最小值的范围作为判据，经实验与仿真最后得出的最小值范围将作为判据实施的核心依据。作为新型判据，该判据针对异常波形进行判断，将减少台区因漏电流很大而导致的误动情况。

技术领域

本发明涉及电力低压线路配电领域，尤其涉及一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂 态故障判据。

背景技术

随着社会电气化程度不断提高，由于电网线路损坏，电气设备漏电等原因带来的人体 触电事故，电气火灾频频发生。造成人体触电事故的原因有很多，如电气设备老化，电气线 路损坏等等。绝大部分的触电事故发生在低压电网中，农村因触电事故而死亡的人数比城市 高得多。目前，我国使用的剩余电流断路器包含以下几种类型：(1)电流动作型剩余电流断路 器：目前，在低压电网中仍然大量使用着这类保护装置。长期运行表明，当电网电压波动或 线路存在剩余电流时，此类装置的动作性能不够稳定，容易发生误动或拒动。(2)电流脉冲动 作型剩余电流保护装置：当突变电流达到一定数值时，很可能导致剩余电流保护装置的误动 作，并且这类装置的测控环节多，成本高，并没有大量推广。(3)电流鉴相鉴幅型剩余电流 断路器：存在保护死区，保护装置体积很大，很难做成家用小型断路器，一般作为漏电继电 器使用，结构单调，电子电路复杂，成本最高。(4)电流分离型剩余电流断路器：由于人体触 电时刻，两到三个周期人体阻抗为一个时变网络，其阻抗值由大变小，后转为非时变网络， 这样就可以利用触电起始的非正弦性将触电电流从总的漏电电流剥离出来。但是，此类装置 主要是由于算法的不成熟硬件要求高，目前停留在研究与开发阶段。总的来说，目前市面上 的剩余电流断路器共有的缺陷是难以区分漏电流与触电电流，这也是剩余电流断路器误动作 的根本原因。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中剩余电流断路器容易误动，难以区分漏电和触电的 问题，提出一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据

本发明所采用的技术方案为：一种基于谐波特征的剩余电流断路器暂态故障判据，具体包括 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～S2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。

作为优选，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；由于农村墙 体阻值大小不一，考虑到这一点，取了近似墙体阻值的最小值进行仿真，随着墙体阻值的变 大，其偶次谐波变化率最小值范围也会变小。于是乎，经墙体漏电仿真，得到了此时的偶次 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中仿人体触电时得出的触电阈值与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。