目前我国广泛使用的是AC型剩余电流保护器,它只能在线路中产生50Hz正弦交流剩余电流时正确动作,若产生的剩余电流中包含脉动直流分量或者平滑直流分量,保护器将无法及时断开线路,导致发生人员触电或设备损坏的事故。目前已经有学者对复杂波形条件下的剩余电流的检测理论进行了相关的研究,但是相关设备的研发仍然处于初始阶段。现有的剩余电流检测方法的缺点有:零点稳定性差、温漂大、电路结构复杂、功耗大。常用的剩余电流波形识别方法的缺点有:选择的波形特征不够典型,对于复杂波形的识别准确率低。本文以实现复杂波形剩余电流的准确检测和识别为目标,对剩余电流的检测、剩余电流的波形识别问题进行了研究和分析,并以此为理论基础,设计了磁通门电流传感器及相关的电路,编写了剩余电流识别算法程序。1、研究了开环式磁通门电流传感器的测量原理。根据安培环路定理,当磁芯工作在磁滞回线的线性区间时,电流传感器的输出电压与待测电流在空间产生的磁感应强度成正比。由于磁通门磁场传感器具有低偏移和低漂移特性,该测量原理具有零点稳定性好、温漂小的优点。2、研究了基于频谱分析的波形识别方法。为了解决当前波形特征不够典型的问题,对剩余电流的波形进行了频谱分析。通过对比,提出了以频谱峰值数量和幅值大小作为波形特征,使特征更具有代表性,显著提高了算法的准确率。3、根据理论研究,对复杂波形剩余电流检测系统进行了硬件和软件的设计。为了确定传感器磁芯的参数,建立了传感器仿真模型,通过仿真的方式对磁芯的参数进行了设计。采用模块化设计的方式设计了检测系统的电路和软件。4、对所设计的磁通门电流传感器进行了标定,所设计的传感器的量程为10～500m A,灵敏度为1.54m V/m A,回程误差为4.9m V,分辨率为0.6m A,传感器的频带为6.7k Hz。对所设计的波形识别算法进行了测试,其识别准确率达到95%以上。对所设计的复杂波形剩余电流检测系统样机进行了测试,在线路中没有噪声干扰时测量的误差在5%以内,识别的准确率达到98%以上,在线路中噪声达到20%时,检测的误差在10%以内,识别的准确率达到90%以上。满足国标对于复杂波形剩余电流检测的要求。