具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中根据漏电电流的变化矢量作为泄漏故障的判据，图1是本发明实施例提供的现有技术中经典故障泄漏电流检测示意图，如图1所示，I_safe和I_fault为漏电电流矢量，漏电电流矢量变化矢量I_safe大于预设阈值，判断存在漏电故障；反之，漏电电流矢量变化矢量I_fault小于预设阈值，则不存在漏电故障。从而可知，经典的漏电电流检测方法只是测量了漏电电流的幅值，而忽略了相位角信息，若正常漏点电流矢量与故障漏电电流矢量存在相位差，则总泄漏电流矢量的幅值仍可小于预设阈值。

如图2所示，I_normal为正常漏电电流矢量，I_fault为故障漏电电流矢量，I_total为总漏电电流矢量。可以看出，I_normal幅值低于预设阈值，而I_fault幅度超过预设阈值。从理论上讲，漏电保护装置应该跳闸切断电力线。但由于I_total的幅值仍低于预设阈值，导致漏电保护装置无法识别存在的阈值故障，拒绝跳闸，给人和电力系统带来了安全风险。

综上所述，当电路中没有正常漏电电流时，漏电保护装置的跳闸阈值可以用图2所示的实线圆表示。如果存在正常漏电电流，则应根据正常漏电电流值重新计算跳闸阈值，如图2中虚线圆所示。当存在正常泄漏电流时，若跳闸阈值保持不变，则在特定条件下会发生误跳和故障跳脱。

如图3所示，为消除经典的漏电电流其检测方法的保护死区，本发明实施例提供了一种漏电保护方法，包括：

S101、检测当前漏电电流，并计算当前漏电电流与相隔预定周期的前一漏电电流的变化矢量；

具体为：确定漏电电流的变化矢量的公式为：I_Δ＝I_total(t)-I_total(t-Δt)。

其中，I_Δ为漏电电流变化矢量，Δt应为正常漏电电流周期的整数倍，可根据正常漏电电流的频率进行调整。

S102、比较变化矢量与预定跳闸阈值，当变化矢量大于预定跳闸阈值时跳闸。

漏电保护的数学公式为：

其中I_Δd1，I_Δd2为两个预定跳闸阈值。

作为一种可能的实现方式，检测当前漏电电流，并计算当前漏电电流与相隔预定周期的前一漏电电流的变化矢量，包括：选取电路中的任一相作为参考相；将前一漏电电流按电路中相邻的任意两个相方向进行矢量分解，并计算前一漏电电流与参考相的相位角以及在参考相方向上的幅值；将当前漏电电流按电路中相邻的任意两个相方向进行矢量分解，并计算当前漏电电流与参考相的相位角以及在参考相方向上的幅值；将当前漏电电流的幅值与前一漏电电流的幅值进行差值运算，得到变化矢量幅值；以及将当前漏电电流的相位角与前一漏电电流的相位角进行差值运算，得到变化矢量相位角。

当漏电电流为正弦漏电电流时，采用上述计算方法。如图4所示，以A相为参考相进行说明，将漏电电流I在A相和B相上进行分解。其中θ为A相与漏电电流矢量的相位角，I_a为漏电电流在A相上的幅值，I_b为漏电电流在B相上的幅值。

具体分解过程如下：

when 0°≤θ＜120°

when 120°≤θ＜240°

when 240°≤θ＜360°

得到漏电电流幅值变化矢量和相位角变化矢量，具体为：

when 0°≤θ＜120°

when 120°≤θ＜240°

when 240°≤θ＜360°

其中θ_Δ为漏电电流变化矢量的相位角。由上述漏电电流变化矢量计算方法可知，不仅可以得到泄漏电流变化矢量的幅值和相位角，还可以计算出各相位的漏电电流，以便进一步分析和应用。在实际应用中，为了降低算法复杂度和对微处理器性能的要求，所提出的方法也可以仅通过计算漏电电流变化矢量幅值来实现，也可以满足检测和保护的要求。

根据余弦定理，可得到泄漏电流变化矢量的幅值，具体为：

|I_Δ|²＝|I_total(t)|²+|I_total(t-Δt)|²

-2|I_total(t)|*|I_total(t-Δt)|*cosθ_diff

其中，θ_diff为两个漏电电流矢量I_total(t)，I_total(t-Δt)的相位差。

作为一种可能的实现方式，当漏电电流为非线性信号时，检测当前漏电电流，并计算当前漏电电流与相隔预定周期的前一漏电电流的变化矢量，包括：在前一漏电电流中取N个样本点；经过预定周期后，根据N个样本点计算当前漏电电流的变化矢量。

具体的，每一个非线性漏电电流信号周期中取N个样本点，则第k个信号周期中非线性泄漏电流的变化矢量：

式中，i_(k-1)N+j为非线性漏电电流的瞬时值，m是整数，可以为2或3。

另一方面本发明还提供了一种漏电保护装置，应用于配电电路，如图5所示，该装置包括：计算模块100，检测当前漏电电流，并计算当前漏电电流与相隔预定周期的前一漏电电流的变化矢量；执行模块200，比较变化矢量与预定跳闸阈值，当变化矢量大于预定跳闸阈值时跳闸。

确定漏电电流的变化矢量的公式为：I_Δ＝I_total(t)-I_total(t-Δt)，其中，I_Δ为漏电电流变化矢量，Δt应为正常漏电电流周期的整数倍，可根据正常漏电电流的频率进行调整。

漏电保护的数学公式为：其中I_Δd1，I_Δd2为两个预定跳闸阈值。

作为一种可能的实施方式，计算模块还包括：选择单元，选取电路中的任一相作为参考相；第一矢量分解单元，将前一漏电电流按电路中相邻的任意两个相方向进行矢量分解，并计算前一漏电电流与参考相的相位以及在参考相方向上的幅值；第二矢量分解单元，将当前漏电电流按电路中相邻的任意两个相方向进行矢量分解，并计算当前漏电电流与参考相的相位角以及在参考相方向上的幅值；第一变化矢量运算单元，将当前漏电电流的幅值与前一漏电电流的幅值进行差值运算，得到变化矢量幅值；以及将当前漏电电流的相位角与前一漏电电流的相位角进行差值运算，得到变化矢量相位角。

当漏电电流为正弦漏电电流时，采用上述计算方法。如图4所示，以A相为参考相进行说明，将漏电电流I在A相和B相上进行分解。其中θ为A相与漏电电流矢量的相位角，I_a为漏电电流在A相上的幅值，I_b为漏电电流在B相上的幅值。

具体分解过程如下：

when 0°≤θ＜120°

when 120°≤θ＜240°

when 240°≤θ＜360°

得到漏电电流幅值变化矢量和相位角变化矢量，具体为：

when 0°≤θ＜120°

when 120°≤θ＜240°

when 240°≤θ＜360°

其中θ_Δ为漏电电流变化矢量的相位角。由上述漏电电流变化矢量计算方法可知，不仅可以得到泄漏电流变化矢量的幅值和相位角，还可以计算出各相位的漏电电流，以便进一步分析和应用。在实际应用中，为了降低算法复杂度和对微处理器性能的要求，所提出的方法也可以仅通过计算漏电电流变化矢量幅值来实现，也可以满足检测和保护的要求。根据余弦定理，可得到泄漏电流变化矢量的幅值，具体为：

|I_Δ|²＝|I_total(t)|²+|I_total(t-Δt)|²

-2|I_total(t)|*|I_total(t-Δ_t)|*cosθ_diff

其中，θ_diff为两个漏电电流矢量I_total(t)，I_total(t-Δt)的相位差。

作为一种可能的实施方式，计算模块还包括：采样单元，在前一漏电电流中取N个样本点；第二变化矢量运算单元，经过预定周期后，根据N个样本点计算当前漏电电流的变化矢量。

具体的，每一个非线性漏电电流信号周期中取N个样本点，则第k个信号周期中非线性泄漏电流的变化矢量：

式中，i_(k-1)N+j为非线性漏电电流的瞬时值，m是整数，可以为2或3。

另一方面本发明还提供了一种漏电多级保护系统，采用上述的漏电保护装置，如图6所示，具体包括：设置三个漏电保护装置，包括与主开关连接的一级漏电保护装置，设置在馈线中部的二级漏电保护装置以及设置在馈线末端的三级漏电保护装置，每级漏故障只触发对应等级的漏电保护装置跳闸。

作为一种可能的实施方式，一级漏电保护装置的第一额定跳闸值不小于300mA；二级漏电保护装置的第二额定跳闸值在100mA与300mA之间；三级漏电保护装置的第三额定跳闸值在小于100mA。

作为一种可能的实施方式，一级漏电保护装置对应的第一跳闸时间、二级漏电保护装置对应的第一跳闸时间、三级漏电保护装置对应的第三跳闸时间，依次减小。

作为一种可能的实施方式，第三跳闸时间不大于0.2秒。

以RCD为漏电保护装置进行说明，漏电多级保护在实际的低压配电系统中，需要对漏电故障进行多级保护，所提出的方案能够满足这一要求。通过合理设计跳闸时间和跳闸值，可以实现漏电故障的多级保护。例如，泄漏故障的多级保护可分为三级。一级保护位于主开关处，其额定跳闸值比其他的都高，一般设置在300mA以上。一级保护的跳闸时间也比其他保护的跳闸时间长。馈线设置二级保护，其额定跳闸值和跳闸时间均低于一级保护。馈线末端采用三级保护，跳闸值一般小于100mA，跳闸时间一般小于0.2s。

对于多级保护，每级泄漏故障只应触发对应的RCD跳闸，上级的RCD不应跳闸。在实际应用中，当RCDs低级别跳闸时，消除了漏电故障。高电平RCDs将检测与故障泄漏电流相反方向的泄漏电流变化。根据这一原理，该方法可以通过检测漏电流变化的相位角来避免高电平RCDs误跳闸。

上述技术方案具有如下有益效果：通过根据漏电电流变化矢量与预定跳闸阈值进行比较，消除了现有技术中仅将漏电电流变化幅值与预定跳闸阈值比较的方式产生的保护死区。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。