具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种剩余电流监测系统的结构示意图，本实施例的技术方案适用于准确监测剩余电流的情况，该系统可以由软件和/或硬件的方式来实现。

如图1所示，本实施例提供的剩余电流监测系统，用于监测电源系统的剩余电流，电源系统包括多个供电回路，剩余电流监测系统包括：控制模块100、采集模块200和多个互感器300；互感器300钳套供电回路中至少一根供电线，互感器300用于采集对应钳套的至少一根供电线的回路模拟电流信号并输出至采集模块200；采集模块200包括多个采集端口，一个采集端口连接一个互感器300，采集模块200用于获取供电回路所关联的各互感器300输出的回路模拟电流信号，将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，并发送给控制模块100；控制模块100与采集模块200电连接，控制模块100用于根据回路数字电流信号生成第一剩余电流波形，根据第一剩余电流波形计算供电回路的剩余电流有效值。

参考图1，本实施例提供的剩余电流监测系统包括：控制模块100、采集模块200和多个互感器300。电源系统包括单供电回路和双供电回路在内的多个供电回路，单供电回路和双供电回路的数量不做限定。每个供电回路包括四根供电线，即一根回路中性线和三根相线，三根相线的合成电流不为零，产生不平衡电流，四根供电线的合成电流不为零，产生剩余电流。一个互感器300钳套供电回路的至少一根供电线，则每个供电回路与至少一个互感器300关联。供电线上产生的电流会在互感器300线圈上产生一个模拟电流信号即回路模拟电流信号，互感器300采集对应钳套的至少一根供电线的该回路模拟电流信号并输出至采集模块200。采集模块200包括多个采集端口，一个采集端口连接一个互感器300，采集模块200获取与供电回路关联的各互感器300输出的回路模拟电流信号，将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，并将各供电回路对应的回路数字电流信号汇总发送给控制模块100。控制模块100根据与同一供电回路关联的所有回路数字电流信号，生成第一剩余电流波形，并计算第一剩余电流波形数据的方均根，从而得到该供电回路的剩余电流有效值。

其中，回路数字电流信号与供电回路的关联方式不做限定，例如可以通过给互感器300编号的方式，即每个互感器300具有唯一的标识信息，由于互感器300采集的回路模拟电流信号与其关联的供电回路对应，采集模块200将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号后，回路数字电流信号便与各供电回路关联；采集模块200可以包括多个输出端口，采集模块200的一个输出端口与采集模块200的一个采集端口对应连通，可以通过给采集模块200的输出端口编号的方式，即采集模块200的每个输出端口具有唯一的输出标识，从而将采集模块200输出的回路数字电流信号与各供电回路关联，并打包发送给控制模块100，经控制模块100计算得到各供电回路的第一剩余电流及其有效值；在此基础上，控制模块100可以包括多个输入端口，采集模块200的一个输出端口与控制模块100的一个输入端口电连接，可以通过给控制模块100的输入端口编号的方式，即控制模块100的每个输入端口具有唯一的输入标识，从而将采集模块200输出的回路数字电流信号与各供电回路关联。供电回路与互感器300的关联关系不做限定，可以根据供电回路的类型和现场实际情况设置，例如对于一个单供电回路，可以关联一个互感器300或者两个互感器300。控制模块100根据回路数字电流信号生成第一剩余电流波形的具体方式，不做限定，能将供电回路关联的所有回路数字电流信号合成一个电流波形且准确反映剩余电流即可。

本发明实施例提供的剩余电流监测系统，通过互感器采集供电回路的回路模拟电流信号，采集模块将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，利用控制模块根据回路数字电流信号生成第一剩余电流波形，并计算其有效值，能够准确监测供电回路的剩余电流，方便运维人员了解供电回路中负荷的运行情况，安全可靠。

可选的，采集端口具有对应供电回路的唯一端口标识；控制模块100用于根据采集端口的端口标识，接收同一供电回路对应的各采集端口发送的回路数字电流信号，通过同步电流叠加法生成第一剩余电流波形，根据第一剩余电流波形计算该供电回路的剩余电流有效值。

参考图1，采集模块200的采集端口具有对应供电回路的唯一端口标识，例如当前供电回路连接有两个互感器300，根据与两个互感器300电连接的采集端口的端口标识，可将两个互感器300与该供电回路对应，即当前采集端口连接的互感器300采集的电流数据为该供电回路的检测数据。控制模块100根据采集端口的端口标识，将当前供电回路中所有对应接口的互感器300得到的电流信号(经采集模块200转换后的回路数字电流信号)采用同步电流叠加法进行同步叠加，得到第一剩余电流波形，通过计算出该第一剩余电流波形的方均根即可得到该供电回路的剩余电流有效值。此外，采用同步电流叠加法将供电回路的三根相线对应的回路数字电流信号进行叠加并计算其有效值，即可检测供电回路的不平衡电流。常规的电流合成为矢量合成，涉及相位，相位发生偏移时，会影响检测结果。而本实施例提供的同步电流叠加法，是将多个互感器300同一时刻采集到的电流波形进行叠加，即零点以上和零点以下分别叠加，由于不涉及相位，只是同一时刻波形的叠加，所以不受相位偏移的影响，得到的第一剩余电流波形准确可靠，可提高剩余电流监测系统的检测精度。

可选的，采集端口具有对应供电回路的唯一端口标识；采集模块200用于接收控制模块100下发的控制指令，根据控制指令确定各目标采集端口，控制各目标采集端口所对应连接的各互感器300串联，将互感器300串联后生成的回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，并发送给控制模块100，控制指令包含采集端口的端口标识；控制模块100用于根据回路数字电流信号生成第二剩余电流波形，根据第二剩余电流波形计算该供电回路的剩余电流有效值。

参考图1，控制模块100获取用户通过人机交互界面等方式输入的监测信息如待监测的供电回路和/或监测方式等，并根据该监测信息生成控制指令下发给采集模块200。采集模块200根据控制指令包含的采集端口的端口标识，确定与目标回路对应的各目标采集端口，可通过开关控制等方式将与各目标采集端口对应连接的互感器300串联，即将多个互感器300采集到的多个回路模拟电流信号合成一个回路模拟电流信号。采集模块200将互感器300串联后生成的该回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，并输出至控制模块100。控制模块100根据回路数字电流信号生成第二剩余电流波形，通过计算该第二剩余电流波形的方均根即可得到该供电回路的剩余电流有效值。此外，采用上述方法，将供电回路的三根相线对应的互感器300串联，经采集模块200将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号后，控制模块100生成第二剩余电流波形并计算其有效值，即可检测供电回路的不平衡电流。本实施例通过根据采集端口的端口标识，将与目标采集端口对应连接的互感器300串联的方式，生成目标回路的第二剩余电流波形，简单高效。

可选的，电源系统包括第一供电回路和第二供电回路，每个供电回路包括三根相线和一根回路中性线；第一供电回路中，互感器300与各供电线的钳套方式包括以下任意一种：1)一个互感器300钳套一根相线，且另一个互感器300钳套一根回路中性线；2)一个互感器300钳套三根相线，且另一个互感器300钳套一根回路中性线；3)一个互感器300分别与回路中各供电线钳套；第二供电回路中，一个互感器300钳套三根相线，且另一个互感器300钳套一根共用回路中性线；第一供电回路为单供电回路或不共零双供电回路，第二供电回路为共零双供电回路。

电源系统的供电回路包括单供电回路和双供电回路，双供电回路根据是否共用一根回路中性线分为共零双供电回路和不共零双供电回路，且每个供电回路均包括三根相线和一根回路中性线。在采用剩余电流监测系统监测供电回路的剩余电流时，需要根据现场的实际情况选择互感器300与各供电线的钳套方式。具体地，在单供电回路和不共零双供电回路(相当于两个单供电回路)中，互感器300与各供电线的钳套方式包括以下任意一种：1)每根供电线(三根相线和一根回路中性线)分别套上一个互感器300，则一个单供电回路与4个互感器300关联，一个不共零双供电回路与8个互感器300关联；2)三根相线套入同一个互感器300，且一根回路中性线套入另一个互感器300，则一个单供电回路与2个互感器300关联，一个不共零双供电回路与4个互感器300关联；3)四根供电线套入同一个互感器300，则单供电回路与1个互感器300关联，一个不共零双供电回路与2个互感器300关联。

在共零双供电回路中，两路电源给同一个负荷供电，两路电源互为备用电源，由于两路电源的中性线是连接在一起的，即共零双供电回路包括六根相线和一根共用回路中性线，这就造成了供电过程中不平衡电流会通过共用回路中性线往两个电源回流，所以在检测共零双供电回路的剩余电流时还需要检测共用回路中性线中的电流大小。因此，在共零双供电回路中，三根相线套入同一个互感器300，且一根共用回路中性线套入另一个互感器300，即一个共零双供电回路与3个互感器300关联。

可选的，电源系统还包括系统中性线，系统中性线穿过互感器300；互感器300用于采集系统中性线的系统模拟电流信号并输出至采集模块200；采集200用于将系统模拟电流信号转换为系统数字电流信号，并发送给控制模块100；控制模块100用于根据系统数字电流信号生成第三剩余电流波形，根据第三剩余电流波形计算电源系统的剩余电流有效值。

电源系统还包括一根系统中性线，系统中性线为整个电源系统的中性线，相当于总线，系统中性线单点接地时，流过系统中性线的电流即为整个电源系统的剩余电流，因此，只需要对系统中性线接地点的电流进行实时监测即可。具体地，电源系统的系统中性线穿过一个互感器300，系统中性线上产生的电流在对应连接的互感器300线圈上产生一个系统模拟电流信号，互感器300采集该系统模拟电流信号发送给采集模块200。采集模块200获取该系统模拟电流信号并将其转换为系统数字电流信号，输出至控制模块100。控制模块100根据系统数字电流信号生成第三剩余电流波形，通过计算该第三剩余电流波形数据的方均根得到电源系统的剩余电流有效值。本实施例通过检测流过单点接地的系统中性线的电流，进而监测整个电源系统的剩余电流，方法简单，能够直接反应电源系统的剩余电流大小。

可选的，控制模块100还用于在检测到供电回路的剩余电流有效值大于第一电流阈值时，发出告警信息。

设定各供电回路的剩余电流告警阈值即第一电流阈值，控制模块100在检测到供电回路的剩余电流有效值大于第一电流阈值时，判定回路故障，并通过灯光报警、声音报警和显示屏显示等方式发出告警信息，在故障发生时及时通知运维人员进行处理，避免重大电力事故的发生。其中，第一电流阈值可根据现场情况设置，不做限定。

此外，若有监测供电回路的不平衡电流的需求时，可根据各供电回路的实际情况设置对应的不平衡电流告警阈值，控制模块100在检测到供电回路的不平衡电流有效值大于不平衡电流阈值时，发出告警信息。

可选的，控制模块100还用于在检测到供电回路的剩余电流有效值大于第二电流阈值时，根据预设的第一延时时长切断目标回路的供电电源。

在剩余电流的监测过程中，当发生严重故障时，应及时切断故障回路，避免电力事故的发生，考虑现场运行的实际需求即有时故障是暂时的，若立即跳闸切断回路会停电，造成不必要的损失，因此，切断回路需要具备一定的延时才能操作。根据各供电回路的实际情况设置严重故障时对应的剩余电流阈值即第二电流阈值以及跳闸延时的时长即第一延时时长，控制模块100在检测到供电回路的剩余电流有效值大于第二电流阈值时，判定回路严重故障，此时并不立即跳闸，而是根据预设的第一延时时长跳闸切断目标回路的供电电源。

可选的，还包括存储模块400，存储模块400用于存储第一剩余电流波形数据。

参考图1，剩余电流监测系统还包括存储模块400，存储模块400可实时记录供电回路的第一剩余电流波形数据，即第一剩余电流波形及其剩余电流有效值。当故障发生时，运维人员可通过存储模块400记录的故障发生前后的剩余电流波形数据，清晰的看到整个故障发生的过程，从而采取应对措施。其中，存储模块400可为单独的模块，也可集成在控制模块100中。

本发明实施例提供的剩余电流监测系统，包括控制模块、采集模块和多个互感器；互感器采集对应钳套的供电回路中至少一根供电线的回路模拟电流信号并输出至采集模块；采集模块包括多个采集端口，一个采集端口连接一个互感器，采集模块获取供电回路所关联的各互感器输出的回路模拟电流信号，将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，并发送给控制模块；控制模块根据回路数字电流信号生成第一剩余电流波形，根据第一剩余电流波形计算供电回路的剩余电流有效值。本发明实施例提供的剩余电流监测系统，通过互感器采集供电回路的回路模拟电流信号，采集模块将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，利用控制模块根据回路数字电流信号生成第一剩余电流波形，并计算其有效值，能够准确监测供电系统的剩余电流，安全可靠。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种剩余电流监测系统的控制方法的流程图，本实施例的技术方案适用于准确监测剩余电流的情况，该方法可以由本发明任意实施例提供的剩余电流监测系统来执行，该系统可以由软件和/或硬件的方式实现。该控制方法包括如下步骤：

S210、互感器采集对应钳套的至少一根供电线的回路模拟电流信号并输出至采集模块；

S220、采集模块获取供电回路所关联的各互感器输出的回路模拟电流信号，将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号，并发送给控制模块；

S230、控制模块根据回路数字电流信号生成第一剩余电流波形，根据第一剩余电流波形计算供电回路的剩余电流有效值。

本实施例提供的剩余电流监测系统的控制方法，具备本发明任意实施例提供的剩余电流监测系统相应的功能模块。

本发明实施例提供的剩余电流监测系统的控制方法，通过互感器采集对应钳套的至少一根供电线的回路模拟电流信号并输出至采集模块；采集模块获取供电回路所关联的各互感器输出的回路模拟电流信号，并将回路模拟电流信号转换为回路数字电流信号；利用控制模块根据回路数字电流信号生成第一剩余电流波形，并计算其有效值，能够准确监测供电系统的剩余电流，安全可靠。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互组合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。