2019 中国电力安全与应急管理论坛 - 398 - 基于分形理论的剩余电流互感器故障 自诊断研究 国网临汾供电公司，耿晋中 上海电机学院，迟长春 上海电科电器科技有限公司，陈正馨 摘 要：基于分形理论对智能漏电保护器关键部件——剩余电流互感器的故障进行分析，根据正常状态与故障状态 剩余电流互感器输出波形盒维数之间的关系，研究一种电子式的剩余电流互感器故障自诊断方法并通过实验证明该方法 的有效性。实验结果表明：该方法能够准确提取故障特征并完成剩余电流互感器的故障自诊断，为剩余电流互感器故障 诊断提供了新的途径。 关键词：分形理论；盒维数；自诊断；剩余电流互感器 剩余电流漏电保护器是防止人身触电以及电气 火灾事故的有效防护措施，其安全可靠的运行对电 力系统的稳定起着重要作用。剩余电流互感器 （Residual Current Transformer，RCT）是漏电保 护器中最关键的部件之一 [1]， 它的工作状态是影响漏 电保护器可靠性的重要因素。随着电器智能化的推 进，智能漏电保护器中集成了大量的电子元器件， 采用多种集成电路实现如信号的采集、信号调理、 通信等功能，剩余电流互感器并非是独立发挥作用， 单一工作的元件，对其分析势必从融入电子电路的 角度，即电子式剩余电流互感器的角度进行。当剩 余电流互感器长期处于复杂恶劣的工作环境如温 度、湿度、盐度剧变，受到电磁干扰，污秽、振动 影响等，或者由于制造工艺，材料的寿命，腐蚀老 化等原因，极易造成各种各样的故障。剩余电流互 感器发生故障时信息量较少，检测方法有限，故障 诊断困难，但是微小故障极易造成输出值的偏差， 从而引起保护器误动作以及拒动作。为保障智能剩 余电流保护器的安全运行，提高其动作可靠性，有必 要对剩余电流互感器状态进行周期性的自我诊断。 目前，国内外对于电子式剩余电流互感器故障 自诊断的研究成果较少，研究一种快速而有效的剩 余电流互感器故障自我诊断方法具有积极意义。本 文基于分形理论与剩余电流互感器故障模型研究一 种 RCT 故障自诊断方法，该方法通过分析比较剩余 电流互感器故障状态与正常状态输出波形盒维数之 间的关系，能够准确诊断出 RCT 故障模式，设计实 验验证了该方法的有效性。 目前，基于分形理论的故障诊断方法成为当今 研究的热点，很多学者将分形理论应用于故障信息 提取与故障状态区分当中，取得了良好的效果 [2-4]。 在故障诊断领域，分形维数用于度量故障前后 特征信号的变化以实现故障诊断 [5]。 分形维数主要包 括：豪斯道夫维数、自相似维数、盒维数、信息维 数、 关联维数等 [6]。 对于二维平面中存在的一维曲线， 其分形特性表现为弯曲程度和填充空间的能力，本 文采用介于 1～2 之间的盒维数反映一维曲线的分形 特性。 智能剩余电流保护器的微控制器（Microcontroller Unit，MCU）采样得到的剩余电流信号为基于时间序