一種面向剩余電流保護(hù)裝置的觸電阻抗建模方法

劉永梅，盛萬興，杜松懷

（1．中國電力科學(xué)研究院，北京100192；2．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京100083）

一種面向剩余電流保護(hù)裝置的觸電阻抗建模方法

劉永梅1，2，盛萬興1，杜松懷2

（1．中國電力科學(xué)研究院，北京100192；2．中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，北京100083）

針對低壓電網(wǎng)剩余電流保護(hù)裝置在生物體觸電方面存在拒動、誤動的問題，本文提出了一種生物體觸電建模方法.本方法通過搭建生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺，獲取各種場景下生物體觸電電壓、電流數(shù)據(jù)，對原始觸電信號進(jìn)行濾波預(yù)處理后，通過傅里葉變換將觸電電壓、電流信號由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，進(jìn)而提取電壓、電流工頻分量，再由歐姆定律計(jì)算出生物體的觸電總阻抗幅值及相角值.對于求取到的30組觸電阻抗數(shù)值，采用數(shù)據(jù)擬合的方法計(jì)算出最優(yōu)的生物體觸電總阻抗幅值及相角值.依據(jù)弗萊貝爾格等值電路獲得動物的皮膚電阻和皮膚電容，獲得生物體觸電阻抗模型.通過MATLAB軟件搭建生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺的數(shù)字仿真模型，對求取的生物體觸電阻抗模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明本文所提模型可以較好地復(fù)現(xiàn)生物體觸電的暫態(tài)過程.通過本研究搭建的生物體觸電模型，可提取生物體觸電信息用于剩余電流保護(hù)裝置的動作判據(jù)，進(jìn)而有效提高剩余電流保護(hù)裝置動作的可靠性和準(zhǔn)確性.

觸電阻抗；建模；信號濾波；傅里葉分解；數(shù)據(jù)擬合；弗萊貝爾格等值電路

0 引言

剩余電流保護(hù)裝置，是防止電網(wǎng)漏電及生物體觸電的重要措施，在低壓電網(wǎng)中廣泛使用.國際電工委員會（International Electric Committee，IEC）通過制定相關(guān)的電氣安裝和用電規(guī)程，致力于在低壓電網(wǎng)中推廣使用剩余電流保護(hù)裝置[1-3].國內(nèi)外一致認(rèn)為工頻電流30 mA是在低壓回路觸電時(shí)人體所能承受的極限值，世界各國普遍都將該值作為末級剩余電流保護(hù)裝置的動作閾值.國內(nèi)外已有的研究表明，若將此閾值用于防止直接接觸觸電保護(hù)則存在不可克服的缺陷，即當(dāng)漏電保護(hù)器運(yùn)行在三相漏電流不平衡的電網(wǎng)上時(shí)，其保護(hù)特性不理想，有觸電不靈敏相和過靈敏相（即觸電不保護(hù)死區(qū)和誤動作區(qū)）存在，影響漏電保護(hù)器的投運(yùn)率和安全防護(hù)的可靠性；當(dāng)三相不平衡漏電流較大時(shí)，則根本無法投入運(yùn)行.目前我國的配電網(wǎng)，特別是農(nóng)村電網(wǎng)，由于電網(wǎng)、設(shè)備、用電功率、絕緣老化程度不同等諸多原因，即便在正常運(yùn)行方式下，供電回路的正常漏電電流也可能達(dá)到幾到幾百毫安，超過觸電保護(hù)裝置的整定值而出現(xiàn)誤動作甚至無法投運(yùn)等問題.

據(jù)調(diào)查，我國低壓電網(wǎng)剩余電流保護(hù)裝置普遍存在誤動和拒動現(xiàn)象，因此投運(yùn)率遠(yuǎn)低于國家電網(wǎng)公司建設(shè)新農(nóng)村電氣化縣對剩余電流保護(hù)和用電安全提出的投運(yùn)率100%的要求[1]；即使剩余電流保護(hù)裝置投運(yùn)，但其整定值很高，難以起到相應(yīng)的保護(hù)作用.以上問題的根本原因是現(xiàn)有的剩余電流保護(hù)裝置其動作原理不同程度地受到電網(wǎng)漏電電流的制約，無法識別生物體觸電電流.因此，必須開展新的理論方法研究，建立生物體觸電阻抗模型，實(shí)現(xiàn)基于觸電電流分量的剩余電流保護(hù).

目前，為了解決剩余電流保護(hù)裝置動作的靈敏性及誤動作問題，國內(nèi)外專家對剩余電流保護(hù)裝置的硬件材料及控制電路進(jìn)行了不斷改進(jìn)，如檢測裝置結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、傳感元件材料的更新、零序電流互感器性能的提高等[4-8].Kendall[4]以鎳鐵差動變壓器鐵心作為剩余電流保護(hù)裝置的部件，其電磁性能對剩余電流保護(hù)裝置具有重要的影響，給出了通過提高鐵心結(jié)構(gòu)和熱加工工藝來提高電磁性能的方法.Willian F.Horton[5]提出在剩余電流保護(hù)裝置的測量控制電路中增加濾波器，以避免高次諧波干擾，提高系統(tǒng)性能；C.Liew[6]研究結(jié)果表明在計(jì)算機(jī)和電子負(fù)載構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于絕緣泄漏、濾波電容泄漏、開關(guān)或主電壓中的干擾等因素產(chǎn)生接地漏電流并超過RCCB（Residual Current Operated Circuit Breakers）動作電流.Luis Martinez等[7]提出了一種利用磁流體作為磁-光剩余電流裝置感應(yīng)材料的設(shè)計(jì)，提出磁-光業(yè)績指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)的磁-光剩余電流裝置能夠檢測低至1.51 mA的剩余電流.Fabio Freschi[8]分析了高靈敏度剩余電流保護(hù)裝置中存在高頻成份和諧波畸變的故障電流其動作特性及其時(shí)間安全曲線，建立了適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn).國內(nèi)學(xué)者研究多集中于在RCD（Residual Current Device）中間環(huán)節(jié)的研究，針對快速性、可靠性、穩(wěn)定性等方面考慮，結(jié)合智能信息處理技術(shù)以選擇低功耗硬件電路和微控制器芯片實(shí)現(xiàn)速度快、動作準(zhǔn)、功能強(qiáng)、成本小為研究目標(biāo).吳慎山等[9]以單片機(jī)作為中央控制器，提出了脈沖鑒幅鑒相式漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)思想；林軍[10]采用Morlet小波變換對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障瞬間產(chǎn)生的零序電流中的暫態(tài)高頻分量進(jìn)行分析.開誠等人以MSP430F149單片機(jī)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了數(shù)字式漏電電流保護(hù)器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測漏電電流值，并根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行水平和天氣狀況等自動切換檔位，保障了用電安全，提高了供電可靠性[11].蔣軍等人提出了一種新型剩余電流報(bào)警器，利用諧振原理，使人發(fā)生觸電后和擺脫電源前，啟動觸電雙諧振電路，提供高阻抗，降低了人體的觸電電流，以確保人體安全[12].雖然國內(nèi)外在剩余電流保護(hù)相關(guān)技術(shù)方面取得了大量的研究成果，但大部分研究是建立在檢測剩余電流大小的判據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，沒有研究生物體觸電信息提取的問題，也就沒有從根本上解決觸電電流與剩余電流保護(hù)裝置間的直接關(guān)系.

提出了一種生物體觸電阻抗建模方法，通過生物體觸電阻抗模型的建立可有效提取動物觸電信息，避免了正常漏電電流與故障漏電（或觸電）電流存在相角差造成的剩余電流減少，導(dǎo)致剩余電流保護(hù)裝置失效拒動，提高了剩余電流保護(hù)裝置動作的可靠性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而提升了農(nóng)網(wǎng)供電安全保障能力.

1 生物體觸電阻抗建模方法

首先搭建生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺，通過實(shí)驗(yàn)獲取多組低壓電網(wǎng)生物體觸電波形，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取工頻電壓電流的幅值、相位，針對每組觸電電壓電流數(shù)據(jù)計(jì)算一組生物體觸電總阻抗，對計(jì)算獲得的30組數(shù)據(jù)采用最小二乘法擬合獲得生物體觸電阻抗值，代入弗萊貝爾格等值電路模型，求取模型參數(shù)，得到生物體觸電阻抗模型.生物體觸電阻抗建模方法如圖1.

2 生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺搭建及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

2.1 觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺搭建

搭建生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺如圖2.實(shí)驗(yàn)平臺主要由實(shí)驗(yàn)電源、負(fù)載、用戶對地泄漏阻抗、線路對地分布阻抗、觸電支路、故障錄波器和電壓電流互感器組成.實(shí)驗(yàn)平臺的連接關(guān)系是采用實(shí)驗(yàn)電源串聯(lián)負(fù)載供電，在實(shí)驗(yàn)電源的電流出口處安裝電壓電流互感器，故障錄波器連接電壓電流互感器并讀取其中的觸電電壓電流數(shù)據(jù)，觸電支路、線路對地分布阻抗、用戶對地泄漏阻抗的一端接在電壓電流互感器后面與負(fù)載中間，另一端接地.其中，采用三相電源作為實(shí)驗(yàn)電源，通過調(diào)壓器向負(fù)載直接供電；負(fù)載采用實(shí)驗(yàn)箱燈泡負(fù)載；以大電阻和電容的并聯(lián)來作為線路對地的絕緣阻抗；觸電支路是采用大電阻和生物體的串聯(lián)來實(shí)現(xiàn).

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

實(shí)驗(yàn)平臺搭建成功后，選取家兔作為實(shí)驗(yàn)動物.由于觸電電流的大小及危害程度與觸電電流流經(jīng)生物體體內(nèi)的路徑有關(guān)，考慮觸電電流流過心臟時(shí)對實(shí)驗(yàn)生物體的危害最大，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇觸電路徑為左前肢——右后肢.為保證生物體安全，不發(fā)生心室顫動、窒息等現(xiàn)象，通過可調(diào)電源供電，控制正常供電回路的對地泄露電流小于5 mA.通過故障錄波儀獲取家兔在典型時(shí)刻的觸電電壓、電源電壓、生物體觸電電流、總泄露電流，典型時(shí)刻指電源電壓峰值時(shí)刻、電源電壓過零時(shí)刻、電源電壓谷值時(shí)刻和電壓任意時(shí)刻.典型時(shí)刻觸電波形如圖3.

在圖3中橫坐標(biāo)為采樣點(diǎn)數(shù)（時(shí)間），每組數(shù)據(jù)采樣15個周期，每個周期采樣200個點(diǎn)，共采樣3 000個點(diǎn)；縱坐標(biāo)對應(yīng)采樣時(shí)刻的電氣回路相關(guān)電壓和電流的有效值（單位：V和mA）.

圖1 生物體觸電阻抗建模方法Fig.1 Flow chart of the of electric shock impedance model

圖2 生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺Fig.2 Electric shock physical test bed of live organisms

3 生物體觸電總阻抗及相角求取

3.1 生物體觸電信號預(yù)處理

由于生物體觸電電流具有幅值小、包含噪聲信號多、頻譜復(fù)雜的特征，當(dāng)生物體發(fā)生觸電短路時(shí)，噪聲信號和諧波的存在會對生物體觸電電壓、觸電電流的提取產(chǎn)生影響.因此，需要在提取生物體觸電信號工頻分量之前進(jìn)行濾波預(yù)處理.本文研究設(shè)計(jì)了一種Hamming矩形窗FIR數(shù)字濾波器，針對生物體觸電電壓、電流信號，進(jìn)行濾波、去噪處理，能夠滿足后期提取工頻信號分量的需要，是一種有效的信號的預(yù)處理方法.信號預(yù)處理具體步驟如下：

1）根據(jù)過渡帶和阻帶衰減設(shè)計(jì)指標(biāo)，選擇窗函數(shù)的類型，估算濾波器的階數(shù)N.由于觸電發(fā)生在頻率為50 Hz的工頻電網(wǎng)，設(shè)計(jì)FIR低通濾波器的主要參數(shù)有

濾波器理想頻率響應(yīng)傳輸函數(shù)：

圖3 典型時(shí)刻觸電波形圖Fig.3 The shock waveform in the typical moments

其中：N=A/Δω；A為常數(shù)；Δω為允許過渡帶寬.

選擇性能較好，能量集中在主瓣內(nèi)，旁瓣峰值小于主瓣峰值差值較小的Hamming窗函數(shù).

2）由數(shù)字濾波器的理想頻率響應(yīng)Hd（ejw），求出其單位沖激響應(yīng)

3）窗函數(shù)濾波的運(yùn)算過程，即用有限長度的窗函數(shù)序列w（n）來截取hd（n）得到的有限長數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng)，等價(jià)于hd（n）和窗函數(shù)w（n）相乘所得，即

4）設(shè)計(jì)出FIR數(shù)字濾波器，其中w（n）為所選的Hamming窗函數(shù)，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器的差分方程如下

式（5）中，ak為0，bm為常系數(shù)；N為濾波器階數(shù)；y（n）為濾波器輸出信號；x（n）為濾波器輸入信號.

觸電信號濾波流程如圖4所示.

通過MATLAB軟件對濾波效果進(jìn)行驗(yàn)證，觸電波形進(jìn)行濾波預(yù)處理后，有效降低了數(shù)據(jù)序列的非平穩(wěn)性，高次諧波得到了有效抑制，濾波前后對比見圖5，由圖中可以看出濾波后的觸電電壓電流曲線相對于濾波前更加平滑，更加有利于提取生物體工頻觸電信號.

3.2 生物體觸電信號工頻分量提取

離散傅里葉變換是傅里葉變換在時(shí)域和頻域上都呈離散的形式，將信號的時(shí)域采樣變換為頻域采樣.設(shè)f（n）是一個長度為N的有限長信號序列，則f（n）的離散傅里葉變換（DFT）為

圖4 基于窗函數(shù)的FIR信號濾波流程Fig.4 FIR signal filtering process based on window function

快速傅里葉變換FFT（Fast Fourier Transform）不是一種新變換，而是離散傅里葉變換的一種快速計(jì)算方法.本文采用快速傅里葉變換的方法將生物體觸電電壓、電流信號由時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，分解為不同頻率的正弦信號或余弦函數(shù)疊加之和，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其各個分量的組成結(jié)構(gòu)分析.采用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)對生物體觸電的快速傅里葉分解.在生物體發(fā)生觸電短路時(shí)，觸電信號將會產(chǎn)生2～4個周期的暫態(tài)過渡過程，而后迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài).截取故障后第5個周波的生物體觸電電壓、電流信號進(jìn)行頻譜分析，用于信號中工頻分量的提取，如圖6所示.

3.3 生物體觸電總阻抗計(jì)算

生物體觸電電壓、電流信號經(jīng)過Hamming窗FIR數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波和降噪預(yù)處理后，利用FFT算法提取生物體觸電信號的工頻分量，可獲得在工頻條件下，生物體發(fā)生觸電時(shí)，生物體兩端的觸電電壓U˙r、流過生物體的觸電電流I˙r，由歐姆定律可以計(jì)算出生物體的觸電總阻抗.已知?dú)W姆定律為

圖5 濾波前后觸電電壓電流波形對比圖Fig.5 The comparison of electric shock voltage and current waveform before and after filtering

其中：Ur、Ir分別為觸電電壓、電流的基波幅值；φu、φi分別為電觸電壓、電流的相角.利用FFT提取出相應(yīng)參數(shù)，代入歐姆定律可以計(jì)算獲得生物體的觸電總阻抗.

將生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)獲取的觸電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取30組進(jìn)行生物體觸電總阻抗的計(jì)算，獲得共計(jì)30組生物體觸電總阻抗及相角值，如表1所示.

為獲得一組更為可信的生物體總阻抗值，利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)最小二乘法對以上數(shù)據(jù)的數(shù)值擬合.最小目標(biāo)函數(shù)為

圖6 生物體觸電信號頻譜圖Fig.6 Biological electric shock signal spectrum

表1 生物體觸電總阻抗幅值及相角樣本值Tab.1 The total impedance amplitude and phase angle of electric shock organism samples

其中，x=（x1，x2，…，xn）是集合En中的點(diǎn).將表1中計(jì)算獲得的30組數(shù)據(jù)帶入公式（8）中，利用最小二乘法進(jìn)行擬合求得生物體總阻抗擬合值如表2.

4 生物體觸電阻抗建模

生物組織由細(xì)胞組成，細(xì)胞浸浴于細(xì)胞外液.細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液可視為電解質(zhì)因而可近似等效為電阻，而細(xì)胞膜則可近似等效為電容.因此，當(dāng)直流或低頻電流施加于生物組織時(shí)，主要流經(jīng)細(xì)胞外液；隨著電流頻率的增加，細(xì)胞膜容抗減小，更多的電流將穿過細(xì)胞膜流經(jīng)細(xì)胞內(nèi)液[13].對于整個生物組織而言，等效電路為若干電阻、電容組織的串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[14].應(yīng)用最為廣泛的是所謂的三元件生物阻抗模型，如圖7.其中Ri、Re、Cm不僅僅代表某個細(xì)胞內(nèi)、外液電阻和細(xì)胞膜電容，而是代表整個生物組織的等效內(nèi)、外電阻和膜電容.

本文采用Freiberger（弗萊貝爾格）提出的生物體等值電路模型，如圖8.定義生物體阻抗為皮膚阻抗與內(nèi)部阻抗的向量和.其中，內(nèi)部電阻R0是固定值，與外界條件無關(guān)，取500 Ω.皮膚阻抗由皮膚電阻Rs和皮膚電容Cs并聯(lián)組成，不同的生物體的皮膚阻抗會有很大的差異.RS1、CS1為生物體前肢皮膚電阻、皮膚電容，RS2、CS2為生物體后肢皮膚電阻、皮膚電容.假設(shè)生物體皮膚干燥程度、皮膚狀態(tài)一致，皮膚阻抗分布均勻，則RS1=RS2，CS1=CS2.

根據(jù)圖8所示的生物體觸電阻抗模型列出以下方程

表2 生物體觸電總阻抗幅值及相角擬合值Tab.2 Biological shock total impedance amplitude and phase fitting value

圖7 三元件生物阻抗模型Fig.7 Three component biological impedance model

圖8 H．Freiberger等值電路Fig.8 H.Freiberger equivalent circuit

其中：RS1=RS2，CS1=CS2，Z為生物體觸電總阻抗幅值；φ為生物體觸電總阻抗相角.將表2中計(jì)算出的生物體觸電數(shù)據(jù)帶入生物體阻抗模型方程中計(jì)算，求得生物體的皮膚電阻、皮膚電容，如表3所示.

表3 生物體（兔）觸電相關(guān)電路參數(shù)Tab.3 Biological（rabbit）electric shock related circuit parameters

5 生物體觸電阻抗模型仿真驗(yàn)證

按照生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)平臺的連接方式，利用MATLAB軟件搭建相一致的數(shù)字仿真系統(tǒng)，用于生物體觸電阻抗模型的仿真分析.將圖7所示的生物體觸電等效電路連接到基于Simulink的生物體觸電仿真系統(tǒng)中，仿真系統(tǒng)包括380 V三相工頻電源電壓（線電壓）、中性點(diǎn)接地電阻、配電線路、負(fù)載等，其中的數(shù)字仿真系統(tǒng)如圖9所示.

利用開關(guān)的斷開與閉合控制生物體觸電時(shí)間，根據(jù)生物體觸電物理實(shí)驗(yàn)設(shè)置觸電場景[15-17]，電擊事故發(fā)生在0.1 s，記錄仿真波形，仿真結(jié)果如圖10所示.

將通過MATLAB仿真獲得的生物體觸電短路電壓、電流波形圖與實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行對比，如圖11所示，圖中藍(lán)色曲線波形為實(shí)驗(yàn)樣本中生物體觸電信號，紅色虛線波形為阻抗模型仿真波形，該生物體多端口阻抗模型可以有效的描述生物體發(fā)生觸電后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過程，為觸電物理現(xiàn)象的數(shù)字化描述提供了一定的基礎(chǔ)[18-27].

圖9 動物觸電數(shù)字仿真系統(tǒng)Fig.9 Simulation system of live organisms electric shock

圖10 生物體觸電阻抗模型仿真波形圖Fig.10 The simulation waveforms of the electric shock

圖11 生物體觸電信號波形對比圖Fig.11 Signal comparison of the biological electric shock

6 結(jié)論

研究了一種生物體觸電阻抗建模方法.通過生物體物理觸電實(shí)驗(yàn)平臺的搭建，獲取生物體觸電電壓電流原始數(shù)據(jù).通過基于窗函數(shù)的FIR濾波，使原始數(shù)據(jù)波形更為平滑，減少了噪聲等干擾信號的影響.通過傅里葉變換完成濾波數(shù)據(jù)從時(shí)域到頻域的變換，提取出觸電電壓電流信號的工頻分量，計(jì)算出生物體觸電總阻抗值.通過弗萊貝爾格提出的生物體等值電路模型，求取并建立了生物體觸電阻抗模型.利用Simulink軟件對該觸電阻抗模型進(jìn)行了仿真分析，并與原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比.結(jié)果表明該生物體觸電阻抗模型能夠在數(shù)字仿真系統(tǒng)中很好地復(fù)現(xiàn)生物體觸電暫態(tài)過程.

通過生物體觸電阻抗建模方法的研究，得到了生物體觸電阻抗數(shù)字模型，該模型可應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)的觸電故障數(shù)字仿真中，進(jìn)行觸電故障的暫態(tài)研究，同時(shí)也可進(jìn)一步研究生物體的觸電信號特征值，并將其列入剩余電流保護(hù)裝置的動作判據(jù)中，提高低壓配電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行.

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[責(zé)任編輯 代俊秋]

An electric shock impedance modeling method of living organisms in low-voltage distribution network

LIU Yongmei1，2,SHENG Wanxing1,DU Songhuai2
（1.China Electric Power Research Institute,Beijing 100192,China;2.College of Information and Electrical Engineering,China A-gricultural University,Beijing 100083,China）

In order to solve the refusing action and maloperation problem of electric shock of living organisms of Residual Current operated protective Device(RCD)in low voltage distribution network,an electric shock impedance modeling method is proposed in this paper.Through building up the test bed of electric shock of living organisms,electric shock voltage and current data are collected.After filtering the original electric shock signal,the electric shock voltage and current signal are transformed from time domain to frequency domain by using Fast Fourier Transform.Electric shock voltage and current power frequency component can be extracted.The total electric impedance amplitude and phase values of the living organisms are based on Ohm law.Based on the group of 30 electric shock impedance values,the data fitting method is utilized to calculate the value of the living organism electric impedance amplitude and phase.Furthermore,the skin resistance and capacitance of the living organisms can be got based on H．Freiberger equivalent circuit.Then,the digital simulation model is built up in MATLAB by using Simulink.Through validating of the impedance modeling,the results show that the model can reproduce the transient process of electric shock organism well.The proposed electric shock impedance model can be utilized as operation criterion of RCD.The results also indicate that the proposed modeling method can improve the operation of RCD with better accuracy and reliability.

electric shock impedance;simulation and modeling;signal filtering;Fourier decomposition;data fitting; Freiberger equivalent circuit

TH73

A

1007-2373（2017）04-0015-09

10.14081/j.cnki.hgdxb.2017.04.003

2017-03-13

國家電網(wǎng)公司總部科技項(xiàng)目（PD71-15-036）；中國電力科學(xué)研究院創(chuàng)新基金（PD83-16-040）

劉永梅（1978-），女，高級工程師，博士生.