剩余电流动作保护器特性自动检测装置的研制与应用

剩余电流动作保护器特性自动检测装置的研制与应用

韩振华

（国网浙江余姚市供电公司浙江余姚315408）

摘要：以往对供电设备的维护主要依靠手工现场作业，危险性较大。因此有必要设计独立的检测装置实现对剩余电流动作保护器动作特性的自动检测，这样不仅可以提高作业的安全性，而且有利于提升供电企业的工作效率。

关键词：剩余电流；动作特性；检测装置

1引言

为了及时检测供电企业中的电气设备情况，同时也为了有效减少漏电引起的电气火灾以及造成的人身伤亡事故，越来越多的电网中已经安装了剩余电流动作保护器，特别是智能型剩余电流动作保护器的应用，给居民、企业用电提供了极大的便利，同时也降低了供电企业对电网维护工作的压力。

2剩余电流动作保护器的结构

剩余电流动作保护器是一种电子产品，内部结构采用了电源和检测的集成电路，由电源电路、零序电流互感器、监控和控制电路、静头系统和动头系统等部分组成。

2.1剩余继电器

剩余继电器实际上是一个控制器，又称为分体式剩余电流动作保护器。该装置采集的数据通过外置零序电流互感器传送给内部的检测和控制电路，然后交流接触器静头系统与动头系统合（分）的动作会在继电器常开和常闭触头系统的控制下完成。其内部的小型继电器在动作时产生的振动和冲击力不高。

2.2剩余电流动作保护器

该装置又被称为一体式剩余电流动作保护器。该装置内部两块集成电路与断路器之间的空隙较小，因此在设计该装置时要尽量保持其结构的紧凑和小型。其断路器在每次动作时会产生较高的振动和冲击力。

3存在的问题

3.1电子产品存在的问题

（1）环境因素的影响

在电子产品的整个生命周期中，环境因素是引发电子产品故障的主要因素之一，约占产品总故障的一半。环境因素极大的影响了电子产品的可靠性，制约了其工作的性能。而在环境因素中，温度又是引发电子产品故障数最多的因素，约占40%，其次是振动和湿度对电子产品故障的影响，分别占到27%和19%。

（2）机械动作的影响

电子产品在运输和使用的过程中经常会受到振动、冲击和碰撞等外部力量的影响，进而会引起电子产品的零部件松动或损坏、电路板断裂等现象。因此，在运输和安装剩余电流动作保护器的过程中，都有可能造成其内部故障。

3.2运行维护存在的问题

（1）动作特性检测不到位

通过对浙江省剩余电流动作保护器的检测统计发现，供电公司对剩余电流动作保护器的巡检率一年内不到20%。由此可见，目前供电公司对剩余电流动作保护器每月的动作检测根本不到位。因此，很难保证其内部的两块集成电路板不出现故障。

（2）动作特性检测不到位的原因

供电公司对员工的考核包括：因停电原因引发的客户投诉以及频繁动作次数等。为了减少不良记录，设备管理员会减少对剩余电流动作保护器动作特性的检测。同时，设备管理员还有可能将剩余电流动作保护器的电流值设置在500mA到1000mA之间，降低了每月该有的动作特性检测，同时也加大了安全隐患。

4检测装置的设计和应用

4.1检测装置的设计

国家明文规定了剩余电流动作保护器的技术标准，目前看来，改变其内部结构的方案是行不通的，因此需要设计独立的剩余电流动作保护器特性自动检测装置。

该装置包括数据存储器、CPU处理器、数据采集模块、GSM模块、电源和接地模块、键盘输入和液晶显示器模块、切换开关以及试跳按钮等。它们的具体功能是：

（1）数据存储器和CPU处理器

检测装置在完成对动作特性检测后的数据主要由数据存储器存储。而CPU处理器主要是自动调节接地电阻值及其与通（断）继电线圈连接的时间、设定对动作特性检测阀值以及收集剩余电流动作保护器发送的指令等功能。

（2）数据采集模块

数据采集模块主要包括两部分：两路动作特性检测电源以及485端口。前者是从低压出线熔断器上柱引线接入。而485端口的主要作用是收集剩余电流动作保护器发送的电流、剩余电流、电压等数据，进而与剩余电流动作保护器进行数据交换。

（3）电源接地模块

电源模块主要是指检测装置接入锂电池自动充电，当遭遇停电时，锂电池还可以继续供电。接地模块是指通过继电器常开触头和1kΩ~2kΩ的电阻，将两路动作特性检测电源与接地体相连。

4.2检测装置的应用

（1）检测装置工作前准备

首先根据设定的检测装置定时时间，清楚CPU处理器的缓存数据，进入检测流程。然后统计剩余电流动作保护器中一个月的跳闸记录，这个过程主要是通过CPU处理器利用485端口通讯进行。如果结果≥1，可以直接退出动作特性检测流程；如果＜1，需要继续采集动作特性检测数据。

（2）对接地电阻的调节

首先利用485端口读取预设的剩余动作电流值，然后根据剩余动作电流值调节接地电阻。当剩余电流值大于50mA小于75mA时，将检测电路连接到A相，接地电阻设为1kΩ；当剩余电流值大于100mA小于150mA时，将检测电路连接到B相，接地电阻设为1.5kΩ；当剩余电流值大于200mA小于300mA时，将检测电路连接到C相，接地电阻设为2kΩ。如果剩余电流大于300mA，则应首先调整剩余动作电流值到300mA，然后再调节电阻值。

（3）对动作特性检测时间的调节

首先将接通A相经的接地电阻以0.2S的通电时间进入模拟剩余电流。10到20S后收集发送的指令，将收集到的Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、剩余电流I△n和开关量KGL等数据缓存在CPU处理器中，判断a、b、c处电压和开关量值是否等于零。如果等于零进入采集下次数据指令，否则按照0.3S和0.5S的时间返回上次操作。

5应用效果

（1）提高剩余电流动作保护器运行的可靠性

人工检测难以发现剩余电流动作保护器的内部故障，与人工检测相比，检测装置的检测结果更为可靠，提高了对剩余电流动作保护器电路板以及动作健康率的判断，有利于其正常运行。

（2）提高运行维护的质量

利用检测装置进行定时检测，使每月检测更加科学、规律，有效降低了频繁动作引发的客户不满，保证了客户正常的生活用电。

（3）降低基层工作的压力

检测装置可以定时进行检测，并可以将检测结果以短信的形式发送给管理员，通过远程监控的方式实现了对剩余电流动作保护器的检测，在一定程度上缓解了工作人员的工作压力。

6结论

检测装置体积小、安装灵活方便，集数据采集、远程通讯和职能判断于一体。利用该装置对剩余电流动作保护器进行检测，可以有效提高其运行的效率，减少用户的抱怨，减轻工作人员工作的压力。

参考文献：

[1]闫伟等.剩余电流保护器动作特性试验装置研究[J].低压电器,2011(04)

[2]刘帼巾等.剩余电流动作保护器可靠性试验方法与试验装置的研究[J].低压电器,2002(05)