[发明专利]一种基于开合式互感器电流矢量关系的剩余电流检测方法

说明书

本申请公开了一种基于开合式互感器电流矢量关系的剩余电流检测方法，包括以下具体步骤：步骤一：安装开合式电流互感器；步骤二：三相电能计量芯片实时采集电流数据；步骤三：单片机读取数据做计算分析；步骤四：校准算法对数据进行校准。本申请与现有技术相比：有效解决无法安装的问题；针对传统剩余电流互感器量程低，容易出现磁饱和，长期工作在磁饱和状态，导致互感器精度降低无法测得准确的剩余电流，本发明使用单片机读取三相电能计量芯片实时采集的数据进行计算分析并通过校准算法得出精准的剩余电流值，使剩余电流值不再受量程的约束。

技术领域

本申请涉及电路安全保护以及检测方法技术，具体地涉及一种基于开合式互感器电流矢量关系的剩余电流检测方法。

背景技术

随着科技的发展和人民生活水平的提高，居民的用电量日益增加，因触、漏电而引起的亡事故也随之增多。为预防电造成的经济损失及人身触电造成的伤亡事故，剩余电流保护装置作为漏电保护的主要措施，被广泛应用。

剩余电流(residual current)简官之即通过剩余电流动作保护装置主回路电流的矢量和。一般人们俗称的漏电电流，泄漏电流或过剩电流，在国标《剩余电流动作保护装置安装和运行》中统一称之为”剩余电流”。

传统剩余电流检测使用剩余电流互感器，剩余电流互感器是漏电保护器的检测元件，它的主要功能是检测通过互感器铁心的主电路的剩余电流(触电、漏电等接地故障电流)，并将一次回路的剩余电流变换成二次回路的输出电压剩余电流互感器是漏电保护器中最关键的部件之一。

在三相四线制的配电系统下，如图1所示，A、B、C、N四相电缆需同时穿入剩余电流互感器，但在改造工程中因线缆较粗，零线不和ABC三相一起，走线乱等问题，导致剩余电流互感器无法安装。同时，在工业厂房、教育、医疗、养老等场合或者出线柜回路，使用电流一般几百安到上千安电流，用电情况复杂，零地混用等，一般剩余电流在几安到几十安不等。传统剩余电流互感器会严重过载，出现磁饱和现象，导致测量数据不准，严重时导致剩余电流互感器损坏。

发明内容

为了克服以上的技术缺陷，本申请提供一种基于开合式互感器电流矢量关系的剩余电流检测方法。

根据本申请，一种基于开合式互感器电流矢量关系的剩余电流检测方法，包括以下具体步骤：

步骤一：安装开合式电流互感器：如图2所示，使用4个相同型号的开合式电流互感器，分别穿过A、B、C、N四相电缆，互感器接入电路图J4端子；

步骤二：三相电能计量芯片实时采集电流数据：三相电能计量芯片其中的三路用于三相电压采集，三路用于三相电流采样，还有一路用于零线电流的采样；

步骤三：单片机读取数据做计算分析：单片机通过SP接口读取三相电能计量芯片中采集的原始数据，根据公式Irms＝(Vrms/2^13)/N计算出各分相电流的有效值，比例系数N为额定电流输入到芯片端取样电压为50mV时，对应的电流有效值寄存器值为Vrms，N＝Vrms/2^13/Ib。然后根据矢量公式：计算出剩余电流，式中Ir是三相四线电流矢量和、i_A是A相电流值、i_B是B相电流值、i_C是C相电流值、i_N是N相电流值；

步骤四：校准算法对数据进行校准：因开合式电流互感器二次侧成线性关系，使用斜率公式y＝kx+b来进行校准，k，b的值根据实际得出的参数值带入公式求得后，写入单片机C程序代码对数据进行校正。

优选地，所述步骤一中4个互感器方向保持一致。

优选地，所述步骤二中的三相电能计量芯片提供了一个SPI接口，方便与外部的单片机MCU之间进行数据的传输。