一种点热聚效应式电流检测方法

摘要

本发明涉及一种点热聚效应式电流检测方法，对检测点进行剩余电流采样，预处理并对剩余电流值微分运算，以若干时间点为周期区间；若关系线未检测到拐点且与X轴平行，则剩余电流处于正常范围，将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量；若关系线第一次检测到拐点或与X轴呈α角，判断剩余电流是否大于突变电流设定值，将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量；若关系线第二次检测到拐点或与X轴呈β角，触发剩余电流报警；始终确认剩余电流总量是否大于阈值，一旦超过则触发报警。本发明解决当前剩余电流存在的误报问题，能区分正常电气漏电和具有危害性质的漏电电流，帮助用户和工作人员更好的判断火灾隐情，作出更准确的判断。

权利要求

1.一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：初始化电缆使用环境，电缆工作频率为A；选定检测点进行采样布线；

步骤2：采用高速AD采样芯片对所述检测点进行剩余电流采样；

步骤3：将采样周期中每个时间点的剩余电流值进行预处理；

步骤4：将预处理后的剩余电流值进行微分运算，以剩余电流为Y轴、时间为X轴，得到剩余电流和时间关系线图；

步骤5：以若干时间点为周期区间，对剩余电流和时间关系线图进行划分；

步骤6：若当前周期区间内的关系线未检测到拐点且与X轴平行，则剩余电流处于正常范围，进行步骤7；若当前周期区间内的关系线第一次检测到拐点或与X轴呈α角，则进行步骤8；若当前周期区间内的关系线第二次检测到拐点或与X轴呈β角，则进行步骤9；0＜α＜β＜30°；

步骤7：将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S，若剩余电流总量S大于剩余电流总量设定阈值，则进行步骤9，否则，返回步骤2；

步骤8：判断当前周期区间中一定时间段内对应的剩余电流是否大于突变电流设定值，若是，则进行步骤9，否则，将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S，若剩余电流总量S大于剩余电流总量设定阈值，则进行步骤9，否则，返回步骤2；

步骤9：触发剩余电流报警。

2.根据权利要求1所述的一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述步骤1中，检测点包括电缆中的机械损伤点、扭曲点、绝缘层老化点。

3.根据权利要求1所述的一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述步骤2，采用高速AD采样芯片，利用N倍于A的频率B对检测点进行剩余电流采样，B=N*A，N＞0。

4.根据权利要求3所述的一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述N为20。

5.根据权利要求1所述的一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述步骤3中，预处理包括对采样得到的剩余电流值进行滤波和模数转换。

6.根据权利要求5所述的一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：步骤3.1：对采样得到的剩余电流值进行放大；

步骤3.2：将放大后的剩余电流值通过高通滤波模块进行滤波，滤除低频噪声和工频干扰；

步骤3.3：将滤波后的放大剩余电流值通过模数转换模块进行转换，得到数字化的剩余电流值。

7.根据权利要求1所述的一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述步骤7中，当前周期区间内累计的剩余电流为周期区间与剩余电流的乘积。

8.根据权利要求1所述的一种点热聚效应式电流检测方法，其特征在于：所述步骤8中，当前周期区间内累计的剩余电流为剩余电流的最大值与最小值之和的一半与周期区间的乘积。

说明书

一种点热聚效应式电流检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及测量电变量；测量磁变量的技术领域，特别涉及一种点热聚效应式电流检测方法。

背景技术

[0002] 剩余电流即是漏电电流，以流过剩余电流动作保护装置主回路的瞬间电流为电流有效值；当剩余电流发生变化，表明带电导体对地绝缘被破坏，故需要利用检测剩余电流的环节来启动保护装置跳闸，从而防止发生触电及接地电弧引发的火灾。

[0003] 现有技术中，主流的剩余电流式电气火灾监控探测器一般采用简单的电流矢量和的方式进行剩余电流监控，而事实上，在实际线路中的泄露电流是平均分布的，这种平均分布的泄漏电流可以分为平均线式分布的泄漏电流和平均点式分布的泄漏电流；其中，平均线式分布的泄漏电流是指沿线路平均泄漏的电流，其是由于相导体存在的对地分布电容引起的，而平均点式分布的泄漏电流则是指各变、配、用电设备以“点”形式存在的很小的泄漏电流，当电气设备发生故障或线路老化，剩余电流小幅增加，此时的剩余电流较正常情况下的剩余电流变化不大，不易被探测到，随着剩余电流的增大，其能量的积聚会加速线路的老化，如此恶性循环下去，会在某一时刻导致电缆绝缘层击穿，极有可能在击穿出造成相线对地电弧性短路，进而引发火灾。

[0004] 由此可见，正常泄漏电流是线路和用电设备分布平均的泄漏电流，其集合量可能达到数百毫安以上，但分布平均的泄漏电流非常微小，所以正常泄漏电流再大，只是集合量大，并非某一点集中的大电流，因此没有足够大的能量引发火灾，不是火灾的隐患，平均点式分布的泄漏电流才是电气火灾的主要根源；然而，目前主流的剩余电流式电气火灾监控探测器无法区分正常剩余电流和具有危害性质的剩余电流，对于点热积聚效应式剩余电流的监测不到位，导致无法很好的对这类火灾从源头上进行防治。

发明内容

[0005] 本发明解决了现有技术中，主流的剩余电流式电气火灾监控探测器无法区分正常剩余电流和具有危害性质的剩余电流，对于点热积聚效应式剩余电流的监测不到位，导致无法很好的对这类火灾从源头上进行防治的问题，提供了一种优化的点热聚效应式电流检测方法。

[0006] 本发明所采用的技术方案是，一种点热聚效应式电流检测方法，所述方法包括以下步骤：

[0007] 步骤1：初始化电缆使用环境，电缆工作频率为A；选定检测点进行采样布线；

[0008] 步骤2：采用高速AD采样芯片对所述检测点进行剩余电流采样；

[0009] 步骤3：将采样周期中每个时间点的剩余电流值进行预处理；

[0010] 步骤4：将预处理后的剩余电流值进行微分运算，以剩余电流为Y轴、时间为X轴，得到剩余电流和时间关系线图；

[0011] 步骤5：以若干时间点为周期区间，对剩余电流和时间关系线图进行划分；

[0012] 步骤6：若当前周期区间内的关系线未检测到拐点且与X轴平行，则剩余电流处于正常范围，进行步骤7；若当前周期区间内的关系线第一次检测到拐点或与X轴呈α角，则进行步骤8；若当前周期区间内的关系线第二次检测到拐点或与X轴呈β角，则进行步骤9；0＜α＜β＜30°；

[0013] 步骤7：将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S，若大于剩余电流总量设定阈值，则进行步骤9，否则，返回步骤2；

[0014] 步骤8：判断当前周期区间中一定时间段内对应的剩余电流是否大于突变电流设定值，若是，则进行步骤9，否则，将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S，若大于剩余电流总量设定阈值，则进行步骤9，否则，返回步骤2；

[0015] 步骤9：触发剩余电流报警。

[0016] 优选地，所述步骤1中，检测点包括电缆中的机械损伤点、扭曲点、绝缘层老化点。

[0017] 优选地，所述步骤2，采用高速AD采样芯片对检测点进行剩余电流采样的频率为B，B=N*A，N＞0。

[0018] 优选地，所述N为20。

[0019] 优选地，所述步骤3中，预处理包括对采样得到的剩余电流值进行滤波和模数转换。

[0020] 优选地，所述步骤3包括以下步骤：

[0021] 步骤3.1：对采样得到的剩余电流值进行放大；

[0022] 步骤3.2：将放大后的剩余电流值通过高通滤波模块进行滤波，滤除低频噪声和工频干扰；

[0023] 步骤3.3：将滤波后的放大剩余电流值通过模数转换模块进行转换，得到数字化的剩余电流值。

[0024] 优选地，所述步骤7中，当前周期区间内累计的剩余电流为周期区间与剩余电流的乘积。

[0025] 优选地，所述步骤8中，当前周期区间内累计的剩余电流为剩余电流的最大值与最小值之和的一半与周期区间的乘积。

[0026] 本发明提供了一种优化的点热聚效应式电流检测方法，通过初始化电缆使用环境并选定检测点进行采样布线，对检测点进行剩余电流采样并进行预处理，将预处理后的剩余电流值进行微分运算，以若干时间点为周期区间，对剩余电流和时间关系线图进行划分；若当前周期区间内的关系线未检测到拐点且与X轴平行，则剩余电流处于正常范围，将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S；若当前周期区间内的关系线第一次检测到拐点或与X轴呈α角，则判断当前周期区间中一时间段内对应的剩余电流是否大于突变电流设定值，若否则将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S；若当前周期区间内的关系线第二次检测到拐点或与X轴呈β角，则进行触发剩余电流报警；在此过程中，不断确认剩余电流总量S是否大于剩余电流总量设定阈值，一旦超过则触发剩余电流报警。

[0027] 本发明解决当前剩余电流存在的误报问题，能区分正常电气漏电和具有危害性质的漏电电流，帮助用户和工作人员更好的判断火灾隐情，作出更准确的判断。

附图说明

[0028] 图1为本发明中以剩余电流为Y轴、时间为X轴而得到的剩余电流和时间关系线示意图，其中，虚线所示为采样时间，相邻的虚线表示每个采样的周期区间，第一个拐点处与X轴呈α角，第二个拐点处与X轴呈β角；在第一个拐点前剩余电流处于正常范围；第一个拐点和第二个拐点间存在故障，剩余电流增大但未行程电弧性接地；第二个拐点处表示已经形成电弧性接地。

具体实施方式

[0029] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

[0030] 本发明涉及一种点热聚效应式电流检测方法，本方法实现过程中涉及的采样电路可以由本领域技术人员依据需求自行设置。

[0031] 所述方法包括以下步骤。

[0032] 步骤1：初始化电缆使用环境，电缆工作频率为A；选定检测点进行采样布线。

[0033] 所述步骤1中，检测点包括电缆中的机械损伤点、扭曲点、绝缘层老化点。

[0034] 本发明中，检测点包括但不限于电缆中的机械损伤点、扭曲点、绝缘层老化点，这些检测点为漏电问题的高发区域，需要进行特别关注。

[0035] 步骤2：采用高速AD采样芯片对所述检测点进行剩余电流采样。

[0036] 所述步骤2，采用高速AD采样芯片对检测点进行剩余电流采样的频率为B，B=N*A，N＞0。

[0037] 所述N为20。

[0038] 本发明中，利用N倍于A的频率控制采样动作对检测点进行剩余电流采样，由于频率较大，可以获得失真度较小的剩余电流采样值。

[0039] 本发明中，一般情况下，可以将N设置为30-50的值，可以较好的采样到各点数值，又不会由于采样过于密集导致后续的图像失真。

[0040] 步骤3：将采样周期中每个时间点的剩余电流值进行预处理。

[0041] 所述步骤3中，预处理包括对采样得到的剩余电流值进行滤波和模数转换。

[0042] 所述步骤3包括以下步骤：

[0043] 步骤3.1：对采样得到的剩余电流值进行放大；

[0044] 步骤3.2：将放大后的剩余电流值通过高通滤波模块进行滤波，滤除低频噪声和工频干扰；

[0045] 步骤3.3：将滤波后的放大剩余电流值通过模数转换模块进行转换，得到数字化的剩余电流值。

[0046] 本发明中，滤波是用于保证去除由于表面粗糙、有背景干扰物等原因会发生的数据不稳定。

[0047] 本发明中，一般情况下，滤波为中值滤波，中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，其基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点，其优点在于能保护边缘信息,是经典的平滑噪声的方法。

[0048] 步骤4：将预处理后的剩余电流值进行微分运算，以剩余电流为Y轴、时间为X轴，得到剩余电流和时间关系线图。

[0049] 本发明中，将预处理后的剩余电流值进行微分运算后出现的是折线图，折线图可能整体存在上扬的趋势，或是存在平滑后上扬的趋势，符合本发明要处理的电线的点聚热效应的趋势。

[0050] 步骤5：以若干时间点为周期区间，对剩余电流和时间关系线图进行划分。

[0051] 本发明中，采样检测的时间是延续的，故可以依据不同的时间段内折线的图像来进行分析，为了便于分析作业的进行，将剩余电流和时间关系线图进行划分为若干时间相等的线型。

[0052] 步骤6：若当前周期区间内的关系线未检测到拐点且与X轴平行，则剩余电流处于正常范围，进行步骤7；若当前周期区间内的关系线第一次检测到拐点或与X轴呈α角，则进行步骤8；若当前周期区间内的关系线第二次检测到拐点或与X轴呈β角，则进行步骤9；0＜α＜β＜30°。

[0053] 步骤7：将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S，若大于剩余电流总量设定阈值，则进行步骤9，否则，返回步骤2。

[0054] 所述步骤7中，当前周期区间内累计的剩余电流为周期区间与剩余电流的乘积。

[0055] 步骤8：判断当前周期区间中一定时间段内对应的剩余电流是否大于突变电流设定值，若是，则进行步骤9，否则，将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S，若大于剩余电流总量设定阈值，则进行步骤9，否则，返回步骤2。

[0056] 所述步骤8中，当前周期区间内累计的剩余电流为剩余电流的最大值与最小值之和的一半与周期区间的乘积。

[0057] 步骤9：触发剩余电流报警。

[0058] 本发明中，检测的原理是，对于正常部分，当该部分的累积剩余电流大于设定值时触发报警，对于突变部分，当突变电流大于设定时，触发剩余电流报警。

[0059] 本发明中，当当前周期区间内的关系线未检测到拐点且与X轴平行，这表示剩余电流处于正常范围，只需要累加当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S值并更新S值即可，后续为判断S的值是否超过剩余电流总量设定阈值。

[0060] 本发明中，在正常范围中，折线几乎与X轴平行，故周期区间内累计的剩余电流为周期区间与剩余电流的乘积。

[0061] 本发明中，对于触发报警的突变电流设置缓冲段，减少误报的可能性，并可以对电气火灾的隐患进行长时间的跟踪，其中缓冲段包括了两个突变范围，对应折线角度为α和β。

[0062] 本发明中，当当前周期区间内的关系线第一次检测到拐点或与X轴呈α角，即开始出现异常电流，但仍在可控范围内，故首先判断当前周期区间中一定时间段内对应的剩余电流是否大于突变电流设定值，如果超过则触发剩余电流报警，否则计入剩余电流总量S值并更新S值即可，后续为判断S的值是否超过剩余电流总量设定阈值。

[0063] 本发明中，在开始异常的范围中，折线几乎与X轴间的夹角大于0，故可以以梯形的计算方式来计算当前周期区间内累计的剩余电流值。

[0064] 本发明中，当当前周期区间内的关系线第二次检测到拐点或与X轴呈β角时，说明已经存在引发火灾的可能，故直接触发剩余电流报警。

[0065] 本发明通过初始化电缆使用环境并选定检测点进行采样布线，对检测点进行剩余电流采样并进行预处理，将预处理后的剩余电流值进行微分运算，以若干时间点为周期区间，对剩余电流和时间关系线图进行划分；若当前周期区间内的关系线未检测到拐点且与X轴平行，则剩余电流处于正常范围，将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S；若当前周期区间内的关系线第一次检测到拐点或与X轴呈α角，则判断当前周期区间中任一定时间段内对应的剩余电流是否大于突变电流设定值，若否则将当前周期区间内累计的剩余电流计入剩余电流总量S；若当前周期区间内的关系线第二次检测到拐点或与X轴呈β角，则进行触发剩余电流报警；在此过程中，不断确认剩余电流总量S是否大于剩余电流总量设定阈值，一旦超过则触发剩余电流报警。

[0066] 本发明解决当前剩余电流存在的误报问题，能区分正常电气漏电和具有危害性质的漏电电流，帮助用户和工作人员更好的判断火灾隐情，作出更准确的判断。