CN107248254A - 剩余电流测算方法及其电气火灾监控探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剩余电流测算方法，包括提取采样***的直流分量值；提取采样***的交流分量值；计算线路的剩余电流有效值。本发明还提供了包括所述剩余电流测算方法的电气火灾监控探测器。本发明分别提取采样电流中的直流分量和交流分量，从而准确计算得到剩余电流值，因此本发明能够克服不同工况下，由于环境因素引起的零点值飘动导致计量不准确问题，提高剩余电流测量的准确性和适用性，而且不受零点漂移的影响、剩余电流测算准确。

Description

剩余电流测算方法及其电气火灾监控探测器

技术领域

本发明具体涉及一种剩余电流测算方法及其电气火灾监控探测器。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成了为人们生产和生活中必不可少二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

但是，电能的广泛普及也带来了电气火灾的多发。目前，采用的电气火灾监控探测器通过对剩余电流的测量来进行电气火灾的预警。但是，目前电气火灾监控探测器剩余电流测量通常采用的是静态去直流偏置方法，在校表阶段配置零点值，每次采样点减去该零点值来除去固定不变的直流分量，从而解决由于信号处理电路抬高基准电压带来的采样偏差问题。但是长久使用情况表明，该方法在不同的使用环境背景和条件下，由于温度的飘动导致零点发生变化，出厂预设的零点值就不适用，导致计量准确性和线路链接故障判定受到一定影响，出现误报警告情况发生。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种不受零点漂移的影响、剩余电流测算准确的剩余电流测算方法。

本发明的目的之二在于提供一种应用所述剩余电流测算方法的电气火灾监控探测器。

本发明提供的这种剩余电流测算方法，包括如下步骤：

S1.提取采样***的直流分量值；

S2.根据步骤S1得到的直流分量值，提取采样***的交流分量值；

S3.根据步骤S2提取的交流分量值计算线路的剩余电流有效值。

步骤S1所述的提取采样***的直流分量值，具体为通过计算周期T内Ns个采样点的瞬时电流信号采样值的累加平均值，得到采样***的直流分量值。

所述的周期T可设为1秒。

所述的通过计算周期T内Ns个采样点的瞬时电流信号采样值的累加平均值，得到采样***的的直流分量值，具体为采用如下算式计算直流分量值：

式中D为直流分量值，Ns为周期T内采样次数，I_id为周期T内第i次瞬时电流信号的采样值，i＝1,2,…,Ns。

步骤S2所述的提取采样***的交流分量值，具体为采用如下公式提取交流分量值：

i_i＝I′_id-D

式中i_i为在周期T+1内第i次电流采样提取的交流分量值，I′_id为周期T+1内采样得到的第i次瞬时电流信号采样值，D为步骤S1得到的直流分量值，其中i＝1,2,…,Ns。

步骤S3所述的计算线路的剩余电流有效值，具体为采用如下公式计算剩余电流有效值：

式中i_i为在周期T+1内第i次电流采样提取的交流分量值,i＝1,2,…,Ns，G_{i_gain}为采样***的电流增益值，I₀(k)为第k秒的剩余电流有效值，且k＝T+1。

本发明还提供了一种电气火灾监控探测器，所述电气火灾监控探测器包括上述的剩余电流测算方法。

本发明提供的这种剩余电流测算方法机器电气火灾监控探测器，分别提取采样电流中的直流分量和交流分量，从而准确计算得到剩余电流值，因此本发明能够克服不同工况下，由于环境因素引起的零点值飘动导致计量不准确问题，提高剩余电流测量的准确性和适用性，而且不受零点漂移的影响、剩余电流测算准确。

附图说明

图1为本发明方法的方法流程图。

图2为本发明的具体实施例的电流示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明方法的方法流程图：本发明提供的这种剩余电流测算方法，包括如下步骤：

S1.提取采样***的直流分量值；通过计算周期T(比如1秒)内Ns个采样点瞬时电流信号采样值的累加平均值，得到采样***的的直流分量值，具体为采用如下算式计算直流分量值：

式中D为直流分量值，Ns为周期T内采样个数，I_id为周期T内第i次瞬时电流信号的采样值，i＝1,2,…,Ns。

S2.根据步骤S1得到的直流分量值，提取采样***的交流分量值；具体为采用如下公式提取交流分量值：

i_i＝I′_id-D

式中i_i为在周期T+1内第i次电流采样提取的交流分量值，i＝1,2,…,Ns，I′_id为周期T+1内得到的第i次瞬时电流信号采样值，D为步骤S1得到的直流分量值；

S3.根据步骤S2提取的交流分量值计算线路的剩余电流有效值，具体为采用如下公式计算剩余电流有效值：

式中i_i为在周期T+1内第i次电流采样提取的交流分量值，i＝1,2,…,Ns，G_{i_gain}为采样***的电流增益值，I₀(k)为第k秒的剩余电流有效值，其中k＝T+1。

如图2所示为本发明的具体实施例的电流示意图：

以飞思卡尔KM33平台为例，采样频率设置为6KHZ(可设)，也就是50HZ的120倍，那么一个周波采样点数就是120。

S1、计算周期T中Ns个采样点得到的瞬时电流信号采样值的累加平均值。取T＝1s，Ns＝6000，I_id为周期T内第i次电流采样AD值，那么直流偏置为：

其直流偏置电流的曲线如图2所示。

S2、将周期T+1中Ns个采样点得到的瞬时电流信号采样值依次减去上一周期T得到的直流偏置D，得到标准对称性电流信号i_i，即交流分量值。

i_i＝I′_id-D

交流电流的曲线如图2所示。

S3、依据交流信号有效值得到剩余电流有效值：

Claims (7)

1.一种剩余电流测算方法，包括如下步骤：

S1.提取采样***的直流分量值；

S2.根据步骤S1得到的直流分量值，提取采样***的交流分量值；

S3.根据步骤S2提取的交流分量值计算线路的剩余电流有效值。

2.根据权利要求1所述的剩余电流测算方法，其特征在于步骤S1所述的提取采样***的直流分量值，具体为通过计算周期T内Ns个采样点的瞬时电流信号采样值的累加平均值，得到采样***的直流分量值。

3.根据权利要求2所述的剩余电流测算方法，其特征在于所述的周期T可设为1秒。

4.根据权利要求3所述的剩余电流测算方法，其特征在于所述的通过计算周期T内Ns个采样点的瞬时电流信号采样值的累加平均值，得到采样***的的直流分量值，具体为采用如下算式计算直流分量值：

<mrow> <mi>D</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mi>s</mi> </mrow> </munderover> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mi>s</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中D为直流分量值，Ns为周期T内采样次数，I_id为周期T内第i次瞬时电流信号的采样值，i＝1,2,…,Ns。

5.根据权利要求4所述的剩余电流测算方法，其特征在于步骤S2所述的提取采样***的交流分量值，具体为采用如下公式提取交流分量值：

i_i＝I′_id-D

式中i_i为在周期T+1内第i次电流采样提取的交流分量值，I′_id为周期T+1内采样得到的第i次瞬时电流信号采样值，D为步骤S1得到的直流分量值，其中i＝1,2,…,Ns。

6.根据权利要求5所述的剩余电流测算方法，其特征在于步骤S3所述的计算线路的剩余电流有效值，具体为采用如下公式计算剩余电流有效值：

<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>_</mo> <mi>g</mi> <mi>a</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>f</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>*</mo> <msub> <mi>i</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>f</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>

式中i_i为在周期T+1内第i次电流采样提取的交流分量值,i＝1,2,…,Ns，G_{i_gain}为采样***的电流增益值，I₀(k)为第k秒的剩余电流有效值，且k＝T+1。

7.一种电气火灾监控探测器，其特征在于包括权利要求1～6之一所述的剩余电流测算方法。