基于A型的剩余电流智能保护技术研究

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1、河北工业大学博士学位论文基于A型的剩余电流智能保护技术研究摘要剩余电流保护技术是一种重要的安全保护技术，应用于低压电网中可以防止人身触电、电气火灾和电气设备损坏事故。然而，随着电力电子设备的急剧增加，电网中的直流分量问题越来越突出，导致传统的剩余电流保护技术不能进行有效保护。这一问题成为国内外工业界和学术界共同关注的热点。本文对剩余电流保护技术进行了深入研究，提出了两种包含脉动直流剩余电流的保护（A型剩余电流保护）方法，分别开发了样机，并进行了试验研究。在对剩余电流互感器进行特性分析的基础上，详细讨论了灵敏度和平衡特性对互感器性

2、能的影响。给出了反映灵敏度特性和平衡特性的解析表达式和工程设计中的考虑因素；并进一步通过有限元数值仿真得出导线偏移度和磁芯螺旋角度与假剩余电流的关系，为互感器的优化设计提供了依据。提出两种脉动直流剩余电流保护的方法：基于门限值的剩余电流保护方法和基于FFT波形识别的剩余电流保护方法，解决了传统剩余电流保护器不能对脉动直流剩余电流进行有效保护的问题。以单片机为控制核心开发了基于门限值的剩余电流保护器样机；以DSP为控制核心开发基于FFT波形识别的剩余电流保护样机。依据相关标准要求对样机进行了试验测试，两种样机对标准规定的各类波形都

3、能够正确动作，满足标准要求。不同之处在于：基于门限值的保护方法简单可行、成本低廉，但精确度较低；基于FFT波形识别的保护方法可实现对A型剩余电流精确、有效的保护，但运算量较大，成本较高。关键词：剩余电流保护，脉动直流分量，快速傅里叶变换，频谱分析i基于A型的剩余电流智能保护技术研究STUDYONINTELLIGENTPROTECTIVETECHNIQUEBASEDONTYPEARESIDUALCURRENTABSTRACTResidualcurrentdevice(RCD)isanimportantkindoflowvoltag

4、eelectricalapparatus,whichisusedinlowvoltagedistributionpowergridtoprotectfromelectricalfireorelectricalshockhazard.However,withthedramaticincreaseofpowerelectronicequipment,thereismoreandmoreresidualpulsatingdirectcurrentcomponentinthepowergrid,andthatresultsinfaili

5、ngprotectionforthetraditionalRCDs.Thisproblemhasbecomeacommonfocusofindustrialcommunityandacademiabothathomeandabroad.Afurtherstudyonresidualcurrenttransformer(RCT)isconducted.Tworesidualcurrentprotectionmethods(typeAresidualcurrentprotection)toprotectresidualpulsati

6、ngdirectcurrentsareproposed,andprototypesaredesignedrespectivelyandtestedexperimentally.BasedontheanalysisofoperationprincipleofRCT,theeffectsofsensitivityandbalancecharacteristicontheperformanceofRCTarediscussedindetail.Theanalyticalexpressionswerederivedtodescribet

7、hesensitivityandbalancecharacteristic,andthepracticaldesignconsiderationsareproposedforRCT.Furthermore,bynumericalsimulation,thefalseresidualrelationshiptothedeviationofconductorandspiralangleofcorewereobtained,respectively.Theresultsprovidedtheoreticalbasisfortheopt

8、imaldesignofRCT.ii河北工业大学博士学位论文Tworesidualcurrentprotectionmethodsforresidualpulsatingdirectcurrentsarepresented:oneisbasedonresidua