[发明专利]一种供电系统的故障检测与保护方法及实现该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及安全输电技术，更具体地说，涉及一种供电系统的故障检测与保护方法，以 及利用该方法的安全供电系统。

背景技术

据统计，我国每年触电死亡人数有数千人，其中因家用电器的触电死亡人数就有近一千 人。如图1所示，是常见的电器设备供电示意图，市电直接经过供电线路送到用到装置，虽 然这种方法简单，但有明显的缺点，很难对线间故障保护。因导线绝缘老化、异物损伤、火 灾等多种原因都可能导致火线与零线间漏电，特别是当人体接触火线与零线时，容易酿成事 故。而目前的工业电器、家用电器几乎都没有对供电线路线间漏电的有效保护，因电器设备 数量巨大，即使是很小概率的事件，也是很大隐患。

如图2所示是一种高压直流供电示意图。一般的供电装置只有对大地的漏电检测，同样 没有供电线路间的漏电检测，降低了这种供电方式的安全性。

供电线路间漏电检测之所以困难，是因为正常工作时传输线路本身就存在较大的电流， 而很小的漏电都可能造成事故，这要求从较大的正常电流中检测到很小的漏电电流，并且能 迅速得检测到，而实现该功能本身又不能太复杂，这正是本发明要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在解决从供电端到用电装置的线间故障检测难题，提出 包括近距离或远距离、直流或交流、单路或多路供电时漏电检测、连接故障的检测方法，并 提出相应的保护方法，本发明还提出了利用这些方法组成的供电系统。

通常的供电系统都至少包含三个部分，即供电部分，本发明称之供电单元；接受电能的 部分，本发明称之为受电单元；把电能由供电单元传送到受电单元的传输线路，本发明称之 为传输回路。除此以外，为了检测供电系统的故障，还应有检测故障的部分，如图3所示， 本发明称之为故障检测单元。供电单元是在正常工作时提供能量的部分，市电也可以作为一 种特殊的供电单元。受电单元是正常工作时接收能量的单元，本发明所述的供电系统旨在把 电能从供电单元传输到受电单元。通常电器使用中都包含有所述的供电系统。

本发明首先提出供电系统故障检测的两种基本方法为。第一种方法是，受电单元在输入 电压绝对值低于某设定值Vt后，等效阻抗大于且区别于判断为漏电故障的设定值，或者输入 电流小于且区别于判断为漏电故障的设定值；供电单元的输出重复性地使受电单元的输入电 压绝对值低于上述设定值Vt一定时间Tlow，然后恢复到高于Vt；故障检测单元检测供电单 元的输出电流或负载阻抗或代表负载阻抗的电压、电流值，判断该值在受电单元的输入电压 低于设定值Vt后，是否在设定的范围，如果超出该范围则认为系统存在故障。通常的电路中， 阻抗是通过一定电压下的电流或一定电流下的电压来测定的，因此电流、电压、阻抗之间是 可以相互转换的，可以根据需要确定故障的判断基准。由于电压或电流的采取都需要一定的 时间，因此上述的时间应大于采集电压或电流所需要的时间。故障检测单元可以在Tlow的间 隔内完成故障判断，也可以先采集信号，在Tlow时间后进行判断。

本发明提出的第二种检测供电系统故障的方法为，受电单元在输入电压绝对值由某一较 高电压Vh降低到某一较低电压V1后，等效阻抗大于且区别于判断为漏电故障的设定值，或 者输入电流小于且区别于判断为漏电故障的设定值；供电单元的输出重复性地使受电单元的 输入电压绝对值由上述较高电压Vh降低到上述较低电压V1以下，持续一定时间，然后恢复 到Vh；故障检测单元检测供电单元的输出电流、负载阻抗或代表负载阻抗的电流或电压值， 判断该值在供电单元的输出电压降低后是否在设定的范围，如果超出该范围则认为系统存在 故障。

本发明中的较高电压和较低电压都是指电压的绝对值。

本发明提出的供电系统故障检测方法，由于供电单元的输出是重复性的，因而可以使供 电系统在供电系统输出的恢复期间满足传输能量的要求，而在降低期间完成故障检测。这种 重复性是非人工操作的自动重复性。