[发明专利]变频调速系统故障漏电流检测方法

说明书

本发明公开了一种变频调速系统故障漏电流检测方法，该方法包括如下步骤：步骤一，对线路中潜在故障点的漏电流进行移窗FFT计算；步骤二，得到特征频率点的幅值，并与上一窗口FFT计算结果对比；步骤三，当某一特征频率点的幅值变化量超过设定阈值时，则认为线路中存在漏电故障，反之则重复实施上述步骤。本发明的有益效果是，检测效果好。

技术领域

本发明涉及领域，特别是一种变频调速系统故障漏电流检测方法。

背景技术

现代工业中所应用的变频调速系统多数由采用脉宽调制技术(PWM)的变频器驱动，图1为变频调速系统结构示意图。

由于PWM脉宽调制控制方式的原因，变频器中逆变部分的开关器件工作在高频开关状态，所输出的电压波形不连续，根据共模电压u_com定义

u_ao、u_bo、u_co分别为逆变器输出端(电机输入端)三相对地电压，线路中会存在幅值较大的高频共模电压。同时，变频调速系统中的输电线缆对地、电机定子绕组对外壳(外壳)、转子对轴(接地)之间存在大量寄生电容，高频共模电压会对寄生电容进行充放电形成高幅值、高频率的共模电流(正常漏电流)。系统中的共模电流有多条流通路径，如图2所示。

变频调速系统需要安装漏电保护装置对人身触电以及矿井下瓦斯爆炸等漏电故障进行保护，但是由于系统正常运行时存在高幅值的正常漏电流，导致漏电保护装置认为系统存在漏电故障而频繁发生误动作。实际应用中普遍采取的应对措施是人为提高漏电保护装置的动作阈值和动作时间，或者直接去除漏电保护装置，导致无法有效保护漏电故障；即使漏电保护装置不发生误动作，当存在漏电故障时，故障漏电流和系统固有的正常漏电流混杂在一起形成混合漏电流，现有的漏电检测和保护理论不能区分正常漏电流和故障漏电流，进而无法实现对漏电故障的有效保护，导致变频调速系统存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种变频调速系统故障漏电流检测方法。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种变频调速系统故障漏电流检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，对线路中潜在故障点的漏电流进行移窗FFT计算；

步骤二，得到特征频率点的幅值，并与上一窗口FFT计算结果对比；

步骤三，当某一特征频率点的幅值变化量超过设定阈值时，则认为线路中存在漏电故障，反之则重复实施上述步骤。

所述步骤1中的潜在的故障点包括变频器输入侧、变频器直流侧和变频器输出侧。

所述移窗FFT计算的计算方法是对电机三相输入电流矢量和进行测量，为了便于测量不同频率段信号，采用三个不同时间长度采样窗口进行数据采集，采样周期优选值为25/50/100微秒，即采样频率为40/20/10kHz，FFT窗口时长为100毫秒(10Hz)，即每个窗口包括4/2/1k个采样点，对窗口内的数据点进行FFT分析，可得到基频为10Hz，从10Hz到40/20/10kHz的频谱幅值，采样窗口数据点数恒定，按一定的步长滑动更新。例如滑动步长为1，即每测得一个新的采样数据，便剔除掉窗口内最旧的一个采样数据，由此保持FFT窗口所包含采样点数的恒定。每更新一个采样数据，对窗口内采样数据进行一次FFT计算，此检测算法可通过DSP或FPGA实现。

所述步骤三中的设定阈值是通过计算特征频率点幅值的变化量判断是否存在漏电故障。

特征频率点包括但不限于：直流、电网频率(50Hz)及其三倍频(150Hz)、电机旋转频率和逆变器调制频率。