專(zhuān)利名稱(chēng)：漏電流斷路器及其方法
漏電流斷路器及其方法技術(shù)領(lǐng)域[l]本發(fā)明涉及用于檢測(cè)來(lái)自于被測(cè)試電路的漏電流、以中斷漏電流的漏 電流斷路器及其方法。
背景技術(shù)：
[2]日常生活是在很少意識(shí)到電的存在的情況下進(jìn)行著。因?yàn)殡姳粡V泛地 用作各個(gè)領(lǐng)域的能源，比如信息處理、通信等等領(lǐng)域，所以它在現(xiàn)代生 活中是必不可少的。[3]因?yàn)殡娔芊浅Ｖ匾陀杏?，所以其恰?dāng)?shù)墓芾砗褪褂弥谐霈F(xiàn)任何故障 都有可能導(dǎo)致諸如短路引起的火災(zāi)、觸電等事故。[4]例如，可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故的漏電流與其中流過(guò)電流的電路或者設(shè)備的 絕緣不良有密切關(guān)系。但是，檢査漏電流耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，并需要暫時(shí) 中斷電源，而且和不良絕緣相應(yīng)的電流值必須通過(guò)絕緣電阻檢測(cè)器測(cè)得。[5]近來(lái)，計(jì)算機(jī)在社會(huì)的各個(gè)方面被廣泛使用。在智能建筑和工廠自動(dòng) 化(FA)中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)夜以繼日地持續(xù)運(yùn)行。這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在被檢 査有無(wú)任何漏電流的同時(shí)應(yīng)當(dāng)持續(xù)工作，也就是，即使很短的時(shí)間都不 能被關(guān)斷。[6]因此，當(dāng)今髙度復(fù)雜的信息社會(huì)需要不間斷電源系統(tǒng)的維護(hù)。鑒于此， 有電流流經(jīng)的電路和設(shè)備的絕緣管理已經(jīng)從將電源中斷、采用絕緣電阻 檢測(cè)器檢査漏電流的傳統(tǒng)方法，過(guò)渡到了無(wú)需中斷電源就可以完成漏電 流測(cè)量。對(duì)于這樣的絕緣管理，曾經(jīng)提出了各種在測(cè)量漏電流時(shí)保持電 源的方法，比如采用漏電流斷路器、地漏火災(zāi)報(bào)警等等(例如，參考日 本特開(kāi)No. 2001-215247號(hào)公報(bào)以及特開(kāi)2002-98729號(hào)公報(bào))。[7]這里值得注意的是漏電流(I)包括由對(duì)地電容引起的漏電流(Igc) 以及與絕緣電阻直接相關(guān)的由對(duì)地絕緣電阻引起的漏電流(Igr)。因?yàn)?上述短路所致的火災(zāi)由絕緣電阻引起，如果僅僅由絕緣電阻引起的漏電
流(Igr)在電路中可被精確檢測(cè)到，就能檢查電路的絕緣狀態(tài)，從而可 以避免諸如短路所致火災(zāi)等災(zāi)難。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題[8]在許多工廠中，電氣設(shè)備彼此通過(guò)長(zhǎng)電線(xiàn)相連。這些很長(zhǎng)的電線(xiàn)將增 大對(duì)地電容，于是由對(duì)地電容引起的漏電流(Igc)將會(huì)相應(yīng)地變大。[9]此外，每個(gè)這樣的電氣設(shè)備中安裝有逆變器(inverter)，所述逆變器 中應(yīng)用有功率半導(dǎo)體設(shè)備。因?yàn)槟孀兤鞅挥米鞲咚匍_(kāi)關(guān)，所以諧波失真 電流將以正弦信號(hào)不可避免地發(fā)生，其頻率是50或者60Hz的商業(yè)電源 基本頻率的整數(shù)倍。因?yàn)橹C波失真電流包含高頻分量，所以它將通過(guò)沿 電線(xiàn)自然分布的對(duì)地電容流向電線(xiàn)，從而將增大漏電流(I)的值。[10]因此，和絕緣品質(zhì)直接相關(guān)的由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流(Igr) 將反過(guò)來(lái)受由電線(xiàn)長(zhǎng)度、逆變器等引起的諧波失真電流的影響，從而變 得很難精確檢測(cè)。[ll]此外，在諸如電話(huà)機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等電子設(shè)備中，其 中的部件高密度安裝，當(dāng)通過(guò)絕緣電阻檢測(cè)器等測(cè)量漏電流以定位不良 絕緣的時(shí)候，電子線(xiàn)路將可能受所施加的測(cè)試電壓的影響。因此，由于 這樣的電子設(shè)備的功能將有可能被損壞，所以很多這樣的設(shè)備不可以進(jìn) 行絕緣電阻測(cè)試。[12]所以希望通過(guò)提供一種漏電流斷路器及其方法，來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的 上述缺陷，所述斷路器及其方法用于測(cè)量流經(jīng)電線(xiàn)、機(jī)械設(shè)備等的漏電 流，并從外部簡(jiǎn)便安全地僅僅檢測(cè)和絕緣品質(zhì)直接相關(guān)的由對(duì)地絕緣電 阻所引起的漏電流Ugr)，在檢測(cè)漏電流的過(guò)程中，無(wú)需斷開(kāi)電線(xiàn)、機(jī) 械設(shè)備等，而且與被測(cè)試電線(xiàn)相連的設(shè)備沒(méi)有任何功能損壞，而是根據(jù) 被檢測(cè)的漏電流僅僅中斷被測(cè)試的電線(xiàn)。解決技術(shù)問(wèn)題的手段[13]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種漏電流斷路器，本發(fā)明的漏電流斷路器包 括漏電流檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流；轉(zhuǎn)換裝置， 其用于將漏電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)的漏電流轉(zhuǎn)換為電壓；放大裝置，其用 于將轉(zhuǎn)換裝置所輸出的電壓放大；第一諧波分量去除裝置，其用于去除 放大裝置所放大的電壓的諧波分量；電壓檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)被測(cè)試 電線(xiàn)上產(chǎn)生的電壓；第二諧波分量去除裝置，其用于去除電壓檢測(cè)裝置 所檢測(cè)的電壓的諧波分量；相位差檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)己由第--諧波 分量去除裝置去除了諧波分量的電壓以及已由第二諧波分量去除裝置去 除了諧波分量的電壓之間的信號(hào)波形的相位差；頻率計(jì)算裝置，其用f 基于已由第二諧波分量去除裝置去除了諧波分量的電壓的信號(hào)波形，計(jì) 算發(fā)生于電壓線(xiàn)上的頻率，所述電壓線(xiàn)上的電壓已被電壓檢測(cè)裝置所檢 測(cè)；相位角計(jì)算裝置，其用于基于相位差檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的相位差和 頻率計(jì)算裝置所計(jì)算出的頻率，計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角；均方根值計(jì)算裝置，其用于計(jì)算己被第一諧波分量去除裝置去除了諧波 分量的電壓的均方根值；對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算裝置，基于 均方根值計(jì)算裝置所計(jì)算的均方根值和相位角計(jì)算裝置所計(jì)算出的流經(jīng) 被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角，所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算 裝置用于計(jì)算由對(duì)地絕緣電阻引起的漏電流分量，所述漏電流分量被包 含于流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中；判斷裝置，其用于判斷流經(jīng)被測(cè)試電 線(xiàn)的漏電流中所包含的、以及對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算裝置所 計(jì)算出的由對(duì)地絕緣電阻引起的漏電流分量是否已經(jīng)超出任意值以及 電路斷開(kāi)裝置，其用于基于判斷裝置所作出的判斷結(jié)果，斷開(kāi)被測(cè)試的 電線(xiàn)。[14]根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種漏電流中斷方法，本發(fā)明的漏電流中斷 方法包括漏電流檢測(cè)步驟，該步驟用于檢測(cè)流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流: 轉(zhuǎn)換步驟，該步驟用于將漏電流檢測(cè)步驟所檢測(cè)的漏電流轉(zhuǎn)換為電壓； 放大步驟，該步驟用于將轉(zhuǎn)換步驟所輸出的電壓放大；第一諧波分量去 除步驟，該步驟用于去除放大步驟所放大的電壓的諧波分量電壓檢測(cè) 步驟，該步驟用于檢測(cè)被測(cè)試電線(xiàn)上產(chǎn)生的電壓；第二諧波分量去除步 驟，該步驟用于去除電壓檢測(cè)步驟所檢測(cè)到的電壓的諧波分量相位差 檢測(cè)步驟，該步驟用于檢測(cè)在第一諧波分量去除步驟中已被去除諧波分 量的電壓以及在第二諧波分量去除步驟中已被去除諧波分量的電壓之間
的信號(hào)波形的相位差；頻率計(jì)算步驟，該歩驟用于基于已在第二諧波分 量去除步驟去除了諧波分量的電壓的信號(hào)波形，計(jì)算發(fā)生于電壓線(xiàn)上的 頻率，所述電壓線(xiàn)上的電壓在電壓檢測(cè)步驟中已被檢測(cè)；相位角計(jì)算步 驟，該步驟用于基于相位差檢測(cè)步驟所檢測(cè)到的相位差和頻率計(jì)算步驟 所計(jì)算出的電源頻率，計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角均方根 值計(jì)算步驟，該步驟用于計(jì)算在第一諧波分量去除步驟中己被去除諧波 分量的電壓的均方根值；對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算步驟，基于 均方根值計(jì)算步驟所計(jì)算的均方根值和相位角計(jì)算步驟所計(jì)算出的流經(jīng) 被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角，所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算 步驟用于計(jì)算由對(duì)地絕緣電阻引起的漏電流分量，所述漏電流分量被包 含于流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中；判斷步驟，該步驟用于判斷流經(jīng)被測(cè) 試電線(xiàn)的漏電流中所包含的、以及對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算步 驟所計(jì)算出的由對(duì)地絕緣電阻引起的漏電流分量是否已經(jīng)超出任意值； 以及斷開(kāi)步驟，該步驟用于基于判斷步驟所作出的判斷結(jié)果，斷開(kāi)被測(cè) 試的電線(xiàn)。[15]本發(fā)明的這些目的和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所作的詳細(xì)描述中變得更加明了。


[16]圖l是本發(fā)明的漏電流檢測(cè)器的方框圖[17]圖2表示了電源分別為單相和三相時(shí)的漏電流Igr和Igc之間的相 位差；[18]圖3表示本發(fā)明的漏電流檢測(cè)器所包括的電路斷路器的配置；[19]圖4通過(guò)波形表示了本發(fā)明的漏電流檢測(cè)器的漏電流檢測(cè)情況；[20]圖5通過(guò)矢量表示了本發(fā)明的漏電流檢測(cè)器的漏電流檢測(cè)情況；[21]圖6表示了本發(fā)明的漏電流檢測(cè)器的工作流程；[22]圖7表示了當(dāng)本發(fā)明的漏電流檢測(cè)器實(shí)際測(cè)試電線(xiàn)時(shí)的第一數(shù)據(jù)范 例； [23]圖8表示了當(dāng)本發(fā)明的漏電流檢測(cè)器實(shí)際測(cè)試電線(xiàn)時(shí)的第二數(shù)據(jù)范 例；[24]圖9表示了施加到比較器上的轉(zhuǎn)換電壓VI和V2之間的相位差；[25]圖10A表示了施加到比較器上的轉(zhuǎn)換電壓V1的波形以及基于轉(zhuǎn)換電 壓V1進(jìn)行方波轉(zhuǎn)換所得到的波形，圖IOB表示了施加到比較器上的電壓 V2的波形以及基于電壓V2進(jìn)行方波轉(zhuǎn)換所得到的波形；以及[26]圖ll表示在圖10所示的基于轉(zhuǎn)換電壓V1進(jìn)行方波轉(zhuǎn)換所得到的波 形以及基于電壓V2進(jìn)行方波轉(zhuǎn)換所得到的波形的基礎(chǔ)上，作異或(EX0R) 運(yùn)算所形成的波形。
具體實(shí)施方式
[27]下面參考附圖，將漏電流中斷器作為本發(fā)明的實(shí)施例，詳細(xì)描述本 發(fā)明。[28]如圖1所示，漏電流中斷器，一般用附圖標(biāo)記1表示，其包括電 流互感器式傳感器(下面稱(chēng)為"CT傳感器")10,所述傳感器被夾在被 測(cè)試的整個(gè)電線(xiàn)A上以檢測(cè)流經(jīng)電線(xiàn)A的漏電流I;放大器ll，其用于 將CT傳感器10所檢測(cè)到的漏電流I轉(zhuǎn)換為電壓，并且將轉(zhuǎn)換得到的電 壓V1放大(下面稱(chēng)為"轉(zhuǎn)換電壓")；低通濾波器12(下面稱(chēng)為"LPF")， 其用于去除放大之后的轉(zhuǎn)換電壓VI中的諧波分量；全波整流器13，其用 于將已經(jīng)被LPF12去除諧波分量的轉(zhuǎn)換電壓VI整流；電壓檢測(cè)器14，其 用于檢測(cè)電線(xiàn)A中所包括的電壓線(xiàn)的電壓V2;變壓器15，其用于將電壓 檢測(cè)器M所檢測(cè)到的電壓V2變換到預(yù)定的變壓比；低通濾波器(下面 稱(chēng)為"LPF" ) 16，其用于去除已由變壓器15變換到預(yù)定值的電壓V2中 的諧波分量；全波整流器17，其用于將己被LPF16去除諧波分量的電壓 V2整流比較器18,其用于在已被LPF12去除諧波分量的轉(zhuǎn)換電壓VI 的信號(hào)波形Sl和己經(jīng)被LPF16去除諧波分量的電壓V2的信號(hào)波形S2之 間作出比較；計(jì)算器19，其用于基于比較器18的比較結(jié)果作出預(yù)定的計(jì) 算；相位脈寬測(cè)量單元20，其用于基于計(jì)算器19的計(jì)算結(jié)果測(cè)量相位脈 寬；電源頻率測(cè)量單元21，其用于從表示已被LPF16去除諧波分量的電
壓V2的信號(hào)中，測(cè)量電線(xiàn)A所包括的電壓線(xiàn)上的電源頻率；相位角計(jì)算器22，其用于基于相位脈寬測(cè)量單元20所測(cè)量的相位脈寬以及電源頻率 測(cè)量爭(zhēng)元21所測(cè)量的電源頻率，計(jì)算流經(jīng)電線(xiàn)A的漏電流I的相位角； A-D轉(zhuǎn)換器23，其用于將已經(jīng)被全波整流器13整流過(guò)的轉(zhuǎn)換電壓VI轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)；均方根值計(jì)算器24，其用于計(jì)算已經(jīng)被A-D轉(zhuǎn)換器23 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換電壓Vl的均方根值；A-D轉(zhuǎn)換器25，其用于將已 經(jīng)被全波整流器17整流過(guò)的電壓V2轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；均方根值計(jì)算器 26，其用于計(jì)算已經(jīng)被A-D轉(zhuǎn)換器25轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電壓V2的均方 根值；漏電流計(jì)算器27，其用于根據(jù)相位角計(jì)算器22所計(jì)算出的漏電流 I的相位角以及均方根值計(jì)算器24所計(jì)算出的轉(zhuǎn)換電壓VI的均方根值， 計(jì)算對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流Igr;電阻計(jì)算器28，其用于根據(jù)相 位角計(jì)算器22所計(jì)算出的漏電流I的相位角以及由均方根值計(jì)算器24 所計(jì)算出的電壓V2的均方根值，計(jì)算對(duì)地絕緣電阻值；電阻值計(jì)算器28， 其用于根據(jù)相位角計(jì)算器22所計(jì)算出的漏電流I的相位角以及均方根值 計(jì)算器26所計(jì)算出的電壓V2的均方根值，計(jì)算對(duì)地絕緣電阻值；判斷 單元29，其用于判斷由漏電流計(jì)算器27所計(jì)算出的漏電流Igr是否超出 任意值；電路斷路器30,其用于基于判斷單元29作出的判斷結(jié)果，斷開(kāi) 電線(xiàn)A;以及通信單元33，其用于與外部設(shè)備進(jìn)行通信。和傳統(tǒng)的地漏 斷路器相似，電路斷路器30的斷開(kāi)速度近似為2個(gè)周期(即0.04秒， 電源頻率為50Hz)到5個(gè)周期(即O. l秒，電源頻率為50Hz)。此外， 應(yīng)當(dāng)注意的是，在本發(fā)明的漏電流中斷器1中，圖1中字母B表示的方 框在傳統(tǒng)的漏電流斷路器中被制成檢測(cè)均方根值1。的芯片。[29]上述CT傳感器10檢測(cè)由流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)A的漏電流分量所引起的 磁場(chǎng)，并且由被檢測(cè)的磁場(chǎng)產(chǎn)生電流。CT傳感器IO把由此產(chǎn)生的電流作 為漏電流I提供給放大器ll。應(yīng)當(dāng)注意的是，由CT傳感器10所生成的 漏電流I包含對(duì)地電容所引起的漏電流Igc以及和絕緣電阻直接相關(guān)的 由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流Igr。同樣應(yīng)該注意的是，漏電流Igc 將隨著電線(xiàn)A的長(zhǎng)度而增大，并且也將會(huì)由于電氣設(shè)備中包含的逆變器、 降噪濾波器等所引起的諧波失真電流而增大。[30]放大器11將CT傳感器10所提供的漏電流I轉(zhuǎn)換為電壓，并且將轉(zhuǎn)
換電壓Vl放大至預(yù)定電平。而且，當(dāng)CT傳感器10所提供的漏電流I為 0到lOraA時(shí)，放大器11以?xún)刹椒糯筠D(zhuǎn)換電壓VI。當(dāng)CT傳感器10所提 供的漏電流I為10到300mA時(shí)，放大器11以單步放大轉(zhuǎn)換電壓VI。放 大器11將放大之后的轉(zhuǎn)換電壓VI提供給LPF12。 LPF12從轉(zhuǎn)換電壓VI 中去除(濾除)諧波分量。LPF12將已被去除諧波分量的轉(zhuǎn)換電壓VI提 供給全波整流器13和比較器18。全波整流器13將所提供的轉(zhuǎn)換電壓VI 整流，并且將由此整流過(guò)的轉(zhuǎn)換電壓VI提供給A-D轉(zhuǎn)換器23。[31]電壓檢測(cè)器14具有電壓探頭和被測(cè)試的電線(xiàn)A相連接，以檢測(cè)電線(xiàn)A 中所包括的電壓線(xiàn)上產(chǎn)生的電壓。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)電線(xiàn)A是三相三線(xiàn) 系統(tǒng)(三角形連接型)時(shí)，電壓檢測(cè)器14檢測(cè)除了 S相(接地)之外的 R和T相之間的電壓。此外，當(dāng)電線(xiàn)A為三相四線(xiàn)系統(tǒng)(星形連接型)時(shí)， 電壓檢測(cè)器H檢測(cè)除了接地線(xiàn)之外的相間電壓。此外，當(dāng)電線(xiàn)A為單相 兩線(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，電壓檢測(cè)器14檢測(cè)N和L相之間的電壓。[32]電壓檢測(cè)器14從在電線(xiàn)A上所檢測(cè)到的電壓V2中確定參考點(diǎn)，并 且將電壓V2提供給變壓器15。例如，電壓檢測(cè)器14將在電線(xiàn)A上所檢 測(cè)到的電壓V2穿過(guò)零的點(diǎn)(過(guò)零點(diǎn))確定為參考點(diǎn)。[33]變壓器15將所提供的電壓V2變換為預(yù)定值的電壓，并且將變壓后 的電壓V2提供給LPF16。例如，變壓器15將電壓V2變換為20:1的變壓 比。LPF16去除所提供電壓V2中的諧波分量。LPF16將已被去除諧波分 量的電壓V2提供給全波整流器17、比較器18和電源頻率測(cè)量單元21。 全波整流器17將所提供電壓V2整流，并且將整流過(guò)的電壓V2提供給A-D 轉(zhuǎn)換器25。[34]比較器18獲取LPF12所提供的轉(zhuǎn)換電壓VI的過(guò)零點(diǎn)，并且將電壓 Vl轉(zhuǎn)換為具有方波的信號(hào)，然后將該方波信號(hào)提供給計(jì)算器19。此外， 比較器18獲取LPF16所提供的電壓V2的過(guò)零點(diǎn)，并且將其轉(zhuǎn)換為具有 方波的信號(hào)，然后將該方波信號(hào)提供給計(jì)算器19。[35]計(jì)算器19基于比較器18所提供的信號(hào)進(jìn)行預(yù)定的計(jì)算，并且將計(jì) 算出的信號(hào)提供給相位脈寬測(cè)量單元20。例如，計(jì)算器19是對(duì)來(lái)自于比 較器18的兩個(gè)方波信號(hào)進(jìn)行EX0R計(jì)算的EX0R (異或)電路。[36]相位脈寬測(cè)量單元20基于計(jì)算器19作出的計(jì)算結(jié)果，檢測(cè)轉(zhuǎn)換電 壓VI和V2的相位脈寬。相位脈寬測(cè)量單元20的作用如下所述[37]當(dāng)被測(cè)試的電線(xiàn)A是單相系統(tǒng)時(shí)，如圖2A所示，漏電流Igr的相位 角8為O度，漏電流Igc的相位角9為90度，因此，漏電流Igr和Igc 之間的相位差是90度(1/4周期)。此外，當(dāng)電源是三相時(shí)，如圖2B所 示，漏電流Igr的相位角8是60度，漏電流Igc的相位角0是O度， 因此，漏電流Igr和Igc之間的相位差是60度(1/6周期)。因此，相 位脈寬測(cè)量單元20適用于一個(gè)周期的1/4或者更低的相位脈寬，從而它 可以測(cè)量電源為單相或者三相的相位角。[38]因此，相位脈寬測(cè)量單元20給相位角計(jì)算器22提供小于1/4個(gè)周期 的相位脈寬，所述相位脈寬是基于計(jì)算器19的計(jì)算結(jié)果而計(jì)算得出的。 應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)電源頻率為60Hz時(shí)， 一個(gè)周期為16.6ms，于是相位脈 寬為4.15ms或者更小，而當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)， 一個(gè)周期為20ms，于 是相位脈寬為5nis或者更小。[39]電源頻率測(cè)量單元21基于LPF16所提供的電壓V2測(cè)量電源頻率， 并且將測(cè)量結(jié)果提供給相位角計(jì)算器22。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)被測(cè)試的電 線(xiàn)A是用于商業(yè)電力系統(tǒng)時(shí)，電源頻率測(cè)量單元21的測(cè)量結(jié)果為50或 60Hz。此外，電源頻率測(cè)量單元21基于LPF16所提供的電壓V2，可以適 用于判斷電源頻率是50Hz還是60Hz。[40]相位角計(jì)算器22按照下面給出的方程(1)，基于相位脈寬測(cè)量單 元20所提供的相位脈寬W和電源頻率測(cè)量單元21所提供的電源頻率F， 計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)A的漏電流I的相位角e:[41] 8 =360XW/F (1)[42]相位角計(jì)算器22將計(jì)算出的相位角6提供給漏電流計(jì)算器27。[43]A-D轉(zhuǎn)換器23將全波整流器13所提供的轉(zhuǎn)換電壓VI轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，并且將該數(shù)字信號(hào)提供給均方根值計(jì)算器24。該均方根值計(jì)算器24 按照下面給出的方程(2)，基于A-D轉(zhuǎn)換器23所提供的信號(hào)，計(jì)算轉(zhuǎn) 換電壓Vl的均方根值I(,。應(yīng)當(dāng)注意的是，為了便于解釋?zhuān)峁┙o均方根 值計(jì)算器24的信號(hào)被記為1 ，因?yàn)樗腔趶牧鹘?jīng)被測(cè)試的電線(xiàn)A的漏電流I轉(zhuǎn)換而來(lái)的轉(zhuǎn)換電壓V1。[44] 10 ; (2) [45]均方根值計(jì)算器24將計(jì)算出的均方根值1。提供給漏電流計(jì)算器27。[46]而且，A-D轉(zhuǎn)換器25將全波整流器17所提供的整流過(guò)的電壓V2轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)，并且將該數(shù)字信號(hào)提供給均方根值計(jì)算器26。該均方根 值計(jì)算器26按照下面的方程(3)，基于A-D轉(zhuǎn)換器25所提供的信號(hào)， 計(jì)算電壓V2的均方根值V。[47] ^Vx(W2)W (3)[48]均方根值計(jì)算器26將計(jì)算出的均方根值V。提供給電阻計(jì)算器28。[49]漏電流計(jì)算器27基于相位角計(jì)算器22所提供的相位角9和均方根 值計(jì)算器24所提供的均方根值I。，計(jì)算漏電流Igr，并且將計(jì)算出的漏 電流Igr提供給電阻計(jì)算器28。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)電源為單相的時(shí)候， 采用下面給出的方程(4)計(jì)算漏電流Igr,而當(dāng)電源為三相的時(shí)候，采 用下面給出的方程(5)計(jì)算漏電流Igr:[50] lgr=loXCose (4) [51] |gr=(l0xsine)/cos30° (5)[52]注意，漏電流計(jì)算器27基于旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)的選定位置，判斷電源是單相 還是三相。[53]電阻計(jì)算器28按照下面的方程(6)，基于均方根值計(jì)算器26所提 供的均方根值V。和漏電流計(jì)算器27所提供的漏電流Igr，計(jì)算電阻Gr:[54]Gr = Vu/Igr (6)[55]當(dāng)漏電流計(jì)算器27所計(jì)算出的漏電流Igr超出任意值時(shí)，判斷單元 29生成預(yù)定的切斷信號(hào)S。，并且將由此生成的切斷信號(hào)S。提供給電路斷 路器30。[56]電路斷路器30基于判斷單元29所提供的切斷信號(hào)S'.，斷開(kāi)被測(cè)試 的電線(xiàn)A。此外，電路斷路器30由如圖3所示的觸發(fā)線(xiàn)圈TC等形成，并 且基于判斷單元29所提供的切斷信號(hào)S。斷開(kāi)電線(xiàn)A。另外，漏電流中斷器1可包括設(shè)定任意值的設(shè)定單元31，并可以設(shè) 計(jì)為判斷單元29判斷由漏電流計(jì)算器27所計(jì)算出的漏電流Igr是否 超出由設(shè)定單元31所設(shè)定的任意值。在此情況下，設(shè)定單元31可配置 為借助于旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)選擇多個(gè)預(yù)設(shè)值。此外，這些值可按步長(zhǎng)為10mA來(lái)設(shè) 定。[58]另外，漏電流中斷器l還可包括記錄單元32，以記錄漏電流計(jì)算器 27所計(jì)算出的漏電流Igr。因?yàn)橛涗泦卧?2在每個(gè)已過(guò)去的時(shí)間間隔將 漏電流計(jì)算器27所計(jì)算出的漏電流Igr記錄下來(lái)，因此用戶(hù)可以知道漏 電流Igr如何隨著時(shí)間的推移而變化。[59]例如，假定用戶(hù)通過(guò)通信接頭將監(jiān)視器連接到漏電流中斷器1，就可 以獲取存儲(chǔ)于記錄單元32的數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意的是，漏電流中斷器l應(yīng)當(dāng) 預(yù)先分配--個(gè)獨(dú)有的ID號(hào)。[60]在這種情況下，監(jiān)視器將通過(guò)通信接頭從漏電流中斷器1讀取均方 根值計(jì)算器24所計(jì)算出的均方根值I。、漏電流計(jì)算器27所計(jì)算出的漏 電流Igr、電壓檢測(cè)器14所檢測(cè)出的電線(xiàn)A上的電壓V2、電源頻率測(cè)量 單元21所測(cè)量到的頻率以及漏電流中斷器1的ID號(hào)。此外，監(jiān)視器具 有圓形接頭以和通信單元33相連接，并且具有防斷開(kāi)機(jī)構(gòu)以避免與通信 單元33的不良接觸。[61]例如，通過(guò)參考存儲(chǔ)于記錄單元32的數(shù)據(jù)，當(dāng)從Igr如何隨著時(shí)間 變化中發(fā)現(xiàn)漏電流Igr瞬時(shí)到達(dá)任意值時(shí)，如果漏電流Igr已經(jīng)到達(dá)任 意值，則很有可能是投入工作或者已經(jīng)在工作的設(shè)備引起了漏電流，這 可以用作定位漏電流的線(xiàn)索。[62]此外，例如當(dāng)從漏電流Igr如何隨著時(shí)間變化中發(fā)現(xiàn)漏電流Igr逐 漸增加時(shí)，就可以通過(guò)測(cè)試處于工作中的設(shè)備而盡早定位可能引起漏電 流的設(shè)備。[63]例如，按照上面所述構(gòu)造的本發(fā)明的漏電流中斷器1甚至可以結(jié)合 三相系統(tǒng)的電線(xiàn)A工作，其工作方式和單相電源相同。這里將解釋本發(fā) 明的漏電流中斷器1的工作原理。[64]CT傳感器10夾住被測(cè)試的電線(xiàn)A，并且檢測(cè)R相和S相、S相和T
相以及T相和R相之間的波形，如圖4A所示，它們彼此相差120度。應(yīng) 當(dāng)注意的是，圖4A所示的波形是為了便于解釋?zhuān)鳦T傳感器10所檢測(cè) 的波形是合成的波形。CT傳感器IO所檢測(cè)的合成波形經(jīng)由放大器11、 LPF12和比較器18被提供給計(jì)算器19。[65]另外，電壓檢測(cè)器14具有連接于R相和T相之間的電壓探頭以檢測(cè) R相和T相之間的電壓，并且如圖4B所示，將檢測(cè)到的電壓倒相。電壓 檢測(cè)器14將被檢測(cè)電壓的預(yù)定點(diǎn)的過(guò)零的一點(diǎn)作為參考點(diǎn)a。電壓V2 的參考點(diǎn)a由此被確定下來(lái)，電壓V2經(jīng)由變壓器15、 LPF16和比較器18 被提供給計(jì)算器19。[66]例如，當(dāng)只有漏電流Igr發(fā)生于電線(xiàn)A的R相(下面，該漏電流Igr 將被稱(chēng)為"R相Igr")，并且只有漏電流Igr發(fā)生于T相(下面，該漏 電流Igr將被稱(chēng)為"T相Igr")時(shí)，如圖4C所示，R相Igr將相對(duì)于參 考點(diǎn)a具有120度的相位差，而T相Igr將相對(duì)于參考點(diǎn)a具有60度的 相位差。[67]而且，當(dāng)只有漏電流Igc發(fā)生于電線(xiàn)A的R相(下面，該漏電流Igc 將被稱(chēng)為"R相Igc")，并且只有漏電流Igc發(fā)生于T相(下面，該漏 電流Igc將被稱(chēng)為"T相Igc")時(shí)，如圖4D所示，R相Igc和T相Igc 的合成波形將相對(duì)于參考點(diǎn)a具有180度(0度)的相位差。[68]另外，當(dāng)漏電流Igr和Igc發(fā)生于被測(cè)試電線(xiàn)A的R相以及T相時(shí)， 合成波形將如圖4E所示。[69]下面用矢量來(lái)表示上述情況。因?yàn)楸粶y(cè)試的電線(xiàn)A是三相系統(tǒng)，因 此，矢量如圖5A所示。R相和T相之間的電壓被電壓檢測(cè)器14所檢測(cè)， 并且參考點(diǎn)a從被檢測(cè)電壓中確定。單相矢量如圖5B圖解所示。應(yīng)當(dāng)注 意的是，R相Igr和參考點(diǎn)a之間的相位差是60度，而T相Igr和參考 點(diǎn)a之間的相位差是120度。[70]此外，如圖2A所描述的情況，當(dāng)被測(cè)試的電線(xiàn)A是單相系統(tǒng)時(shí)，漏 電流Igr和Igc之間的相位差是90度，所以從R相Igr偏移90度的點(diǎn) 可找到R相Igc，從T相Igr偏移90度的點(diǎn)可找到T相Igc。此外，從R 相Igc和T相Igc獲得的合成矢量Igc可以在從參考點(diǎn)a偏移180度(0度)的點(diǎn)處找到(如圖5C所示)。[71]因此，例如當(dāng)只有R相Igr發(fā)生于電線(xiàn)A中時(shí)，從R相Igr和Igc 獲得的合成矢量，也即，流經(jīng)電線(xiàn)A的漏電流I。可以如圖5D所表示。應(yīng) 當(dāng)注意的是，如圖5D所示，上面提到的方程(5)可用于推導(dǎo)計(jì)算R相 Igr。而且，應(yīng)當(dāng)注意的是，漏電流I。的相位角9隨著R相Igr和Igc 的幅值，相對(duì)于參考點(diǎn)a在60到180度之間變化。[72]此外，例如當(dāng)只有T相Igr發(fā)生于電線(xiàn)A中時(shí)，從T相Igr和Igc 獲得的合成矢量，也即，流經(jīng)電線(xiàn)A的漏電流I?？梢匀鐖D5E所示。應(yīng)當(dāng) 注意的是，如圖5E所示，上面提到的方程(5)可用來(lái)推導(dǎo)計(jì)算T相Igr。 而且，應(yīng)當(dāng)注意的是，漏電流L,的相位角0隨著T相Igr和Igc的幅值， 相對(duì)于參考點(diǎn)a在120到180度之間變化。[73]下面將參考如圖6所示的流程圖，解釋本發(fā)明的漏電流中斷器1檢 測(cè)流經(jīng)被測(cè)試的電線(xiàn)A的漏電流Igr并且基于檢測(cè)到的漏電流Igr斷開(kāi) 電線(xiàn)A的工作情況。應(yīng)當(dāng)注意的是，漏電流中斷器1旨在裝到現(xiàn)有的對(duì) 地漏電流斷路器之中，但是如果它無(wú)法被裝進(jìn)去，則也可安裝于現(xiàn)有的 對(duì)地漏電流斷路器的外部。[74]在步驟ST1，用戶(hù)根據(jù)被測(cè)試的電線(xiàn)A的類(lèi)型(單相兩線(xiàn)系統(tǒng)，單相 三線(xiàn)系統(tǒng)或者三相三線(xiàn)系統(tǒng))切換漏電流中斷器1的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)(未示出)。 應(yīng)當(dāng)注意的是，在步驟ST1，電線(xiàn)A被斷開(kāi)。[75]在步驟ST2，用戶(hù)操作設(shè)定單元31以設(shè)定任意值。[76]在步驟ST3，用戶(hù)打開(kāi)漏電流中斷器l。[77]接著，在漏電流中斷器l中，漏電流計(jì)算器27計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn) A的漏電流Igr，然后判斷單元29判斷漏電流Igr是否已經(jīng)達(dá)到任意值。 當(dāng)漏電流中斷器1中的判斷單元29確定漏電流Igr已經(jīng)達(dá)到任意值，電 路斷路器30將斷開(kāi)電線(xiàn)A。[78]圖7表示了本發(fā)明的漏電流中斷器1中對(duì)電線(xiàn)A的實(shí)際漏電流測(cè)量 的第一結(jié)果。如圖7所示的結(jié)果是在屋頂電源輸入和分配箱的電源板(高壓輸入板)(電源頻率50Hz;主電壓200V;被測(cè)試的低壓線(xiàn)類(lèi)型 三相三線(xiàn)，150kVA;室溫41。C;濕度43%)上所作的測(cè)量結(jié)果。
本發(fā)明的試驗(yàn)器具中，通過(guò)對(duì)存在于各試驗(yàn)器具l多孔體5上的、 在區(qū)域6中發(fā)生的顯色的色調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)顯色8的色調(diào)進(jìn)行比較，可以容 易地對(duì)檢樣中的測(cè)定對(duì)象物質(zhì)進(jìn)行半定量。即，由檢樣中的抗原與保 持在試劑墊4中的標(biāo)記抗體形成的復(fù)合物被反應(yīng)區(qū)域的固定化抗體捕 獲時(shí)，區(qū)域6發(fā)生的顯色的色調(diào)如果比標(biāo)準(zhǔn)顯色8的色調(diào)弱，則檢樣 中測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的濃度比基準(zhǔn)濃度低。如果在區(qū)域6中發(fā)生的顯色的 色調(diào)比標(biāo)準(zhǔn)顯色8的色調(diào)強(qiáng)，則檢樣中測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的濃度比基準(zhǔn)濃 度高。在區(qū)域6中發(fā)生的顯色的色調(diào)與標(biāo)準(zhǔn)顯色8的色調(diào)相同程度時(shí)，則檢樣中測(cè)定對(duì)象物質(zhì)的濃度與基準(zhǔn)濃度程度相同。另外，如果在區(qū) 域6中不發(fā)生顯色，則表示檢樣中不存在測(cè)定對(duì)象物質(zhì)，或者在檢出 靈敏度以下。因此，本發(fā)明的試驗(yàn)器具1通過(guò)區(qū)域6中是否顯色，即 可以對(duì)測(cè)定對(duì)象物質(zhì)進(jìn)行特定靈敏度下的定性評(píng)價(jià)。
通過(guò)使用光學(xué)濃度計(jì)等對(duì)在區(qū)域6中發(fā)生的顯色的色調(diào)與標(biāo)準(zhǔn)顯在實(shí)驗(yàn)中，在從開(kāi)始測(cè)量起的6分鐘和9分鐘之間(3分鐘)的時(shí)間 點(diǎn)，20kQ的電阻作為等效絕緣電阻被連接于R相，在從開(kāi)始測(cè)量起的9 分鐘和ll分鐘之間(2分鐘)的時(shí)間點(diǎn)，20kQ的電阻作為等效絕緣電阻 被連接于T相，在從開(kāi)始測(cè)量起的ll分鐘和12分鐘之間(l分鐘)的時(shí) 間點(diǎn)，這些電阻被斷開(kāi)，在從開(kāi)始測(cè)量起的12分鐘和13分鐘之間(1 分鐘)的時(shí)間點(diǎn)，lOkQ的電阻作為等效絕緣電阻被連接于R相，在從開(kāi) 始測(cè)量的13分鐘和15分鐘之間(2分鐘)的時(shí)間點(diǎn)，10kQ的電阻作為 等效絕緣電阻被連接于T相，在從開(kāi)始測(cè)量的15分鐘，這些電阻被斷開(kāi)。[80]例如，當(dāng)20kQ的電阻作為等效絕緣電阻被連接于R相時(shí)，對(duì)于該等 效絕緣電阻，具有如下理論值的電流將額外地流過(guò)被測(cè)試電線(xiàn)A:[81]Igr=V/R = 200/ (20X IO:') = 10mA[S2]如圖7所示，在漏電流中斷器1中，在從開(kāi)始測(cè)量起的6分鐘時(shí)間 點(diǎn)，當(dāng)20kQ的電阻作為等效絕緣電阻被連接于R相時(shí)，所檢測(cè)到的漏電 流lgr為12.3mA。因?yàn)樵趶拈_(kāi)始測(cè)量起的6分鐘以前、從開(kāi)始測(cè)量起的 11分鐘和12分鐘之間的時(shí)間點(diǎn)以及從開(kāi)始測(cè)量起的15分鐘的時(shí)間點(diǎn)， 即每個(gè)電阻沒(méi)有作為等效電阻被連接的情況下，漏電流Igr都為2mA，因 此，在20kQ的電阻被連接于R相之后，從漏電流Igr中減去2mA將變?yōu)?10. 3mA，這就意味著根據(jù)本發(fā)明的漏電流中斷器1可以測(cè)量到10. 3raA的 變化。該值和理論值(10raA)大致相同。[83]此外，當(dāng)20kQ的電阻作為等效絕緣電阻被連接于R相時(shí)，從等效絕 緣電阻和連接20kQ電阻之前的電阻中導(dǎo)出的合成電阻(Gr"105.46kQ (即從開(kāi)始測(cè)量起的6分鐘之前的時(shí)間點(diǎn)之間的平均電阻值Gr))將在下 面給出。如圖7所示，在漏電流中斷器l中，從開(kāi)始測(cè)量起的6分鐘時(shí) 間點(diǎn)所測(cè)得的電阻Gr為17. 2k Q ，該值和上面提到的理論值(16. 3kfi )大 致相同，該理論值如下所示[84]Gr= (20X10'X 105. 46X10:') / (20X 10'+105. 46X IO:') "16. 3kQ[85]當(dāng)20kQ的電阻作為等效絕緣電阻被連接于T相時(shí)，如上所述，針對(duì) 該等效絕緣電阻的電流在理論上增加10mA。如圖7所示，在漏電流中斷 器1中，在開(kāi)始測(cè)量起的9分鐘和11分鐘之間的時(shí)間點(diǎn)所測(cè)得的漏電流
Igr近似為12. 4mA，并且從該測(cè)量值中減去2mA后變?yōu)?0. 4mA，該值和理 論值(10uiA)近似相同。[86]此外，當(dāng)20kQ的電阻作為等效絕緣電阻被連接于T相時(shí)，合成電阻 Gr在理論上為上述的16. 3kQ，而測(cè)得的合成電阻為17,4kQ，這意味著 測(cè)得的電阻幾乎等于理論值。[87]此外，在漏電流中斷器l中，當(dāng)lOkQ的電阻作為等效絕緣電阻被連 接于R相或者T相時(shí)，漏電流Igr和Gr的理論值也都近似和它們各自的 測(cè)量值相同，如圖7所示。[88]另外，在漏電流中斷器1中，當(dāng)作為等效絕緣電阻的電阻在從開(kāi)始 測(cè)量起的11分鐘和12分鐘之間的時(shí)間點(diǎn)以及開(kāi)始測(cè)量后的15分鐘時(shí)間 點(diǎn)被斷開(kāi)，漏電流Igr， I(，以及Gr再次與作為等效絕緣電阻的電阻被連 接以前(從開(kāi)始測(cè)量起的1分鐘和5分鐘之間的時(shí)間點(diǎn))所測(cè)得的值相 同。[89]圖8表示了本發(fā)明的漏電流中斷器1中對(duì)電線(xiàn)A的實(shí)際漏電流測(cè)量 的第二結(jié)果。如圖8所示的結(jié)果是在電源輸入和分配箱的電源板(高壓輸入板)(電源頻率50Hz:主電壓200V;被測(cè)試的低壓線(xiàn)類(lèi)型三相三線(xiàn)，150kVA)上所作出的測(cè)量結(jié)果。[90]在實(shí)驗(yàn)中，在從開(kāi)始測(cè)量起的1分鐘和4分鐘之間(3分鐘)的時(shí)間 點(diǎn)，0.22liF的電容作為等效電容被連接到R相和T相的每一個(gè)上，在從 開(kāi)始測(cè)量的3分鐘和4分鐘之間(l分鐘)的時(shí)間點(diǎn)，20kQ的電阻作為 等效絕緣電阻被連接到T相，在從開(kāi)始測(cè)量起的4分鐘的時(shí)間點(diǎn)，該電 容和電阻被斷開(kāi)。也即是，從開(kāi)始測(cè)量起的3和4分鐘之間的時(shí)間點(diǎn)， 上述電容被連接到R相和T相的每一個(gè)，并且上述電阻被連接到T相。[91]當(dāng)0. 22p F的電容作為等效電容被連接到R相和T相的每一個(gè)時(shí)， 容抗X如下[92]X=l/2:n fC=l/(2n X50X ( 0. 22 X 10-B+0. 22 X 10" ^7.23X10;' [93]因此，具有如下值的電流I將額外地流經(jīng)電線(xiàn) [94]I=V/X=200/7. 23X10、27. 6mA此外，當(dāng)20kQ的電阻作為絕緣電阻連接于T相時(shí)，對(duì)于該等效絕緣 電阻，具有如下理論值的電流將額外地流經(jīng)被測(cè)試的電線(xiàn)A:[96] Igr=V/R=200/ (20 X IO:') :10mA[97]在漏電流中斷器中1中，如圖8所示，在從開(kāi)始測(cè)量起的l分鐘的 時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)0.22uF的電容作為等效電容被連接于R相和T相中的每一 個(gè)上時(shí)，所測(cè)得的漏電流Igr為7.8mA，所測(cè)得的1 為100. 8mA。應(yīng)當(dāng)注 意的是，1。是從絕緣電阻引起的漏電流Igr和電容引起的漏電流Igc獲 得的合成電流。[98]如圖8所示，因?yàn)楫?dāng)沒(méi)有電容作為等效電容被連接時(shí)，漏電流Igr 是7.6mA (在從開(kāi)始測(cè)量起的1分鐘逝去之前的時(shí)間點(diǎn)所測(cè)量的漏電流 Igr)，所以當(dāng)電容作為等效電容被連接于R相和T相的每一個(gè)時(shí)，漏電 流Igr將變化很小。[99]另一方面，當(dāng)沒(méi)有電容作為等效電容被連接的時(shí)候，合成電流L,為 75.9mA (從開(kāi)始測(cè)量起的1分鐘逝去之前的時(shí)間點(diǎn)的。從連接電容 之后的1(，(100.8mA)中減去電容作為等效電容被連接之前的I() (75.9mA) 將得到24. 9mA，其為額外的漏電流Igc。額外的漏電流Igc幾乎等于理論 值(27.6mA)。[IOO]此外，如圖8所示，在漏電流中斷器l中，在從開(kāi)始測(cè)量起的3分 鐘和4分鐘之間的時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)電容作為等效電容被連接于R相和T相中 的每--個(gè)，并且電阻作為等效絕緣電阻被連接于T相時(shí)，所測(cè)得的漏電 流Igr為21. OmA，所測(cè)得的1。為107. OmA。[IOI]從電阻被連接之后的漏電流Igr(21mA)中減去電阻作為等效絕緣電 阻被連接到T相之前的漏電流Igr(8mA(從開(kāi)始測(cè)量起的3分鐘的時(shí)間點(diǎn))) 將得到13mA，該值幾乎等于理論值(10mA)。[102]下面將參考圖9到圖ll解釋當(dāng)10kQ的電阻作為等效絕緣電阻被連 接于R相時(shí)比較器18和計(jì)算器19的工作情況。[103]如圖9所示，來(lái)自于LPF12的轉(zhuǎn)換電壓VI和來(lái)自于LPF16的電壓 V2被提供給比較器18。轉(zhuǎn)換電壓VI和電壓V2之間的相位差是120度。 如圖10A所示，比較器18將LPF12所提供的轉(zhuǎn)換電壓VI轉(zhuǎn)換為方波信
號(hào)，并且將該方波信號(hào)提供給計(jì)算器19。同樣，如圖10B所示，比較器 18將LPF16所提供的電壓V2轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)，并且將該方波信號(hào)提供給 計(jì)算器19。[104]如圖11所示，計(jì)算器19基于由轉(zhuǎn)換電壓VI轉(zhuǎn)換而來(lái)的方波信號(hào) 和由電壓V2轉(zhuǎn)換而來(lái)的方波信號(hào)，進(jìn)行EX0R運(yùn)算。計(jì)算器19基于EX0R 運(yùn)算所得到的信號(hào)，確定低于l/4個(gè)周期的相位脈寬，并且將所確定出的 相位脈寬提供給相位角計(jì)算器22。[105]按照如上所述構(gòu)造的本發(fā)明的漏電流中斷器1檢測(cè)流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn) A的漏電流I，將所檢測(cè)到的漏電流I轉(zhuǎn)換為電壓，并且從轉(zhuǎn)換電壓中去 除諧波分量；從電線(xiàn)A所包括的電壓線(xiàn)上檢測(cè)電壓V2，并且去除所檢測(cè) 到的電壓V2中的諧波分量基于已被去除諧波分量的轉(zhuǎn)換電壓VI和已 被去除諧波分量的電壓V2,精確地確定出流經(jīng)電線(xiàn)A的漏電流I的相位 角0 ;按照精確的相位角8和已被去除諧波分量的轉(zhuǎn)換電壓VI的均方根 值I()，僅僅計(jì)算對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流Igr;監(jiān)視所計(jì)算出的漏電 流Igr，并且當(dāng)漏電流Igr超出任意值時(shí)切斷電線(xiàn)A。因此，即使由于被 測(cè)試電線(xiàn)A的長(zhǎng)度增加或者由于提供諧波失真電源的逆變器等原因，使 得對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流Igc增加，本發(fā)明的漏電流中斷器1確 實(shí)可以?xún)H僅檢測(cè)由對(duì)地絕緣電阻所引起的單位為mA的漏電流Igr，所以， 它可以監(jiān)視漏電流Igr并且僅僅當(dāng)漏電流Igr超出任意值時(shí)，斷開(kāi)被測(cè) 試的電線(xiàn)A。因此，即使由于除漏電流Igr之外的任何因素(增加的漏電 流Igc)使得漏電流Igr增加，本發(fā)明的漏電流斷路器1不會(huì)象傳統(tǒng)的對(duì) 地漏電流中斷器一樣斷開(kāi)電線(xiàn)A。[106]此外，本發(fā)明的漏電流中斷器l無(wú)需暫時(shí)中斷電線(xiàn)、機(jī)械設(shè)備等的 電源，就可以檢測(cè)漏電流Igr,并且在漏電流或者短路導(dǎo)致諸如短路火災(zāi) 等等災(zāi)難之前，就可以定位漏電流或者短路。[107]此外，因?yàn)楸景l(fā)明的漏電流中斷器1無(wú)需使用如頻率輸入法中的任 何已有參考點(diǎn)，就可以從傳輸線(xiàn)上產(chǎn)生的電壓中確定參考點(diǎn)，所以它可 以精確地測(cè)量流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)A中的漏電流Igr。[108]上面以及參考附圖，結(jié)合特定的優(yōu)選實(shí)施例作為范例，詳細(xì)地描述
了本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不限 于這些實(shí)施例，而是在不背離上面所述和所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍 和精神的情況下，可以以各種方式作出改動(dòng)、替換性地構(gòu)造或者以各種 形式實(shí)施。工業(yè)實(shí)用性[109]如上所述，在本發(fā)明的漏電流斷路器及其方法中，流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn) 的漏電流被檢測(cè)，所檢測(cè)到的漏電流被轉(zhuǎn)換為電壓，并且從轉(zhuǎn)換電壓中 去除諧波分量，電線(xiàn)中所包括的電壓線(xiàn)上產(chǎn)生的電壓被檢測(cè)，并且所檢 測(cè)電壓的諧波分量被去除，基于已被去除諧波分量的轉(zhuǎn)換電壓以及已被 去除諧波分量的電壓，流經(jīng)電線(xiàn)的漏電流的相位角被精確地確定，從去 除諧波分量的轉(zhuǎn)換電壓的精確相位角和均方根值中，僅僅計(jì)算對(duì)地絕緣 電阻所引起的漏電流，監(jiān)視所計(jì)算出的漏電流Igr，并且當(dāng)漏電流超出任 意值時(shí)，切斷電線(xiàn)。因此，在本發(fā)明的漏電流斷路器及其方法中，可以 從已被去除諧波分量的電壓中精確地計(jì)算出電線(xiàn)中的電源頻率(商業(yè)電 源情況下為50或60Hz)，并且可以基于所計(jì)算出的電源頻率，精確地計(jì) 算出已被去除諧波分量的輸入漏電流的信號(hào)波形和已被去除諧波分量的 電壓的信號(hào)波形之間的相位差。于是，漏電流的相位角可被精確地計(jì)算 出來(lái)。同樣，從去除諧波分量的漏電流的精確相位角和均方根值中，僅 僅計(jì)算由對(duì)地絕緣電阻引起的漏電流，并且在所計(jì)算出的漏電流超出任 意值的情況下，被測(cè)試電線(xiàn)被切斷。于是，即使由于被測(cè)試電線(xiàn)的長(zhǎng)度 增加或者由于逆變器所引起的諧波失真電流，使得對(duì)地電容增加，也能 只檢測(cè)僅由對(duì)地絕緣電阻所引起并可能導(dǎo)致諸如短路火災(zāi)等災(zāi)難的漏電 流，并且基于所檢測(cè)的漏電流斷開(kāi)被測(cè)試電線(xiàn)。[110]此外，根據(jù)本發(fā)明的漏電流中斷器及其方法，無(wú)需為了檢測(cè)漏電流 而暫時(shí)關(guān)斷電線(xiàn)和機(jī)械設(shè)備，就能簡(jiǎn)便安全地測(cè)量漏電流Igr。
權(quán)利要求
1.一種漏電流斷路器，包括漏電流檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流；轉(zhuǎn)換裝置，其用于將所述漏電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的漏電流轉(zhuǎn)換為電壓；放大裝置，其用于放大從所述轉(zhuǎn)換裝置輸出的電壓；第一諧波分量去除裝置，其用于去除所述放大裝置所放大的電壓中的諧波分量；電壓檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)被測(cè)試電線(xiàn)中產(chǎn)生的電壓；第二諧波分量去除裝置，其用于去除所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)的電壓中的諧波分量；相位差檢測(cè)裝置，其用于檢測(cè)由所述第一諧波分量去除裝置去除諧波分量后的電壓和由所述第二諧波分量去除裝置去除諧波分量后的電壓之間的信號(hào)波形的相位差；頻率計(jì)算裝置，基于由所述第二諧波分量去除裝置去除諧波分量后的信號(hào)波形，所述頻率計(jì)算裝置用于計(jì)算電壓線(xiàn)中發(fā)生的頻率，所述電壓線(xiàn)中的電壓已被所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)；相位角計(jì)算裝置，基于所述相位差檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的相位差和所述頻率計(jì)算裝置所計(jì)算出的頻率，所述相位角計(jì)算裝置用于計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角；均方根值計(jì)算裝置，其用于計(jì)算由所述第一諧波分量去除裝置去除諧波分量后的電壓的均方根值；對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算裝置，基于所述均方根值計(jì)算裝置所計(jì)算出的均方根值以及所述相位角計(jì)算裝置所計(jì)算出的流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角，所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算裝置用于計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中所包括的由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流分量；判斷裝置，其用于判斷流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中所包括的、由所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算裝置所計(jì)算出的由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流分量是否超出任意值；以及電路斷路裝置，其用于基于所述判斷裝置所作出的判斷，斷開(kāi)被測(cè)試的電線(xiàn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的漏電流斷路器，還包括用于設(shè)定所述任意值的 設(shè)定裝置，所述判斷裝置判斷流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中所包括的、由所述對(duì)地絕 緣電阻所致漏電流分量計(jì)算裝置所計(jì)算出的由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電 流分量是否超出由所述設(shè)定裝置所設(shè)定的任意值。
3. 如權(quán)利要求1所述的漏電流斷路器，還包括記錄裝置，其用于記錄 所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算裝置所計(jì)算出的漏電流分量。
4. 如權(quán)利要求1所述的漏電流斷路器，其中，所述漏電流檢測(cè)裝置檢 測(cè)流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流，所述被測(cè)試電線(xiàn)包括被夾住的地線(xiàn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的漏電流斷路器，其中，當(dāng)被測(cè)試的電線(xiàn)為三相 多線(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，所述電壓檢測(cè)裝置將從被測(cè)試電線(xiàn)所包括的多個(gè)電壓線(xiàn)中檢測(cè) 到的電壓合并起來(lái)，并將合并后的電壓提供給所述第二諧波分量去除裝置。
6. 如權(quán)利要求l所述的漏電流斷路器，其中，所述相位角計(jì)算裝置按照 如下給出的方程，根據(jù)所述相位差檢測(cè)裝置所檢測(cè)的相位差A(yù)以及所述頻率 計(jì)算裝置所計(jì)算出的頻率F,計(jì)算由所述漏電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)的漏電流的 相位角e:6 =360XA/ F。
7. 如權(quán)利要求l所述的漏電流斷路器，其中，所述均方根值計(jì)算裝置按照如下給出的方程，計(jì)算由所述第一諧波分量去除裝置去除諧波分量后的電壓的均方根值1。 I0=Ix(;r/2)V^所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流計(jì)算裝置按照如下給出的方程，基于所述 均方根值計(jì)算裝置所計(jì)算出的均方根值L,以及由所述相位角計(jì)算裝置計(jì)算 出的流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角e ，計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中 所包含的由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流分量Igr: Igr= IuX cos 0 o
8. 如權(quán)利要求l所述的漏電流斷路器，其中，當(dāng)被測(cè)試電線(xiàn)是三相多線(xiàn) 系統(tǒng)時(shí)所述均方根值計(jì)算裝置按照如下給出的方程，計(jì)算由所述第一諧波分量去除裝置去除諧波分量后的電壓的均方根值I。 I0=Ix(;r/2)V^所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流計(jì)算裝置按照如下給出的方程，基于所述 均方根值計(jì)算裝置所計(jì)算出的均方根值I。以及由所述相位角計(jì)算裝置計(jì)算 出的流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流的相位角0 ，計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中 所包含的由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流分量Igr:Igr= (I()Xsin 6 ) X VJ/2。
9. 如權(quán)利要求1所述的漏電流斷路器，還包括數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置，其用于 對(duì)所述第一諧波分量去除裝置去除諧波分量后的漏電流進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，所述均方根值計(jì)算裝置計(jì)算由所述數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換后的電 壓的均方根值。
10. —種漏電流中斷方法，包括漏電流檢測(cè)步驟，其用于檢測(cè)流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流； 轉(zhuǎn)換步驟，其用于將所述漏電流檢測(cè)步驟所檢測(cè)的漏電流轉(zhuǎn)換為電壓； 放大步驟，其用于放大所述轉(zhuǎn)換步驟所輸出的電壓； 第一諧波分量去除步驟，其用于去除所述放大步驟所放大的電壓中的諧 波分量；電壓檢測(cè)步驟，其用于檢測(cè)被測(cè)試電線(xiàn)中產(chǎn)生的電壓； 第二諧波分量去除步驟，其用于去除所述電壓檢測(cè)步驟所檢測(cè)的電壓中 的諧波分量；相位差檢測(cè)步驟，其用于檢測(cè)在所述第一諧波分量去除步驟去除諧波分 量后的電壓和在所述第二諧波分量去除步驟去除諧波分量后的電壓之間的 信號(hào)波形的相位差； 頻率計(jì)算步驟，基于由所述第二諧波分量去除步驟去除諧波分量后的電 壓的信號(hào)波形，所述頻率計(jì)算步驟用于計(jì)算電壓線(xiàn)中發(fā)生的頻率，所述電壓 線(xiàn)中的電壓已在所述電壓檢測(cè)步驟被檢測(cè)；相位角計(jì)算步驟，基于所述相位差檢測(cè)步驟所檢測(cè)到的相位差和所述頻 率計(jì)算步驟所計(jì)算出的電源頻率，所述相位角計(jì)算步驟用于計(jì)算流經(jīng)被測(cè)試 電線(xiàn)的漏電流的相位角；均方根值計(jì)算步驟，其用于計(jì)算在所述第一諧波分量去除步驟去除諧波 分量后的電壓的均方根值；對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算步驟，基于所述均方根值計(jì)算步驟所 計(jì)算出的均方根值以及所述相位角計(jì)算步驟所計(jì)算出的流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的 漏電流的相位角，所述對(duì)地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算步驟用于計(jì)算流經(jīng) 被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中所包括的由對(duì)地絕緣電阻所引起的漏電流分量；判斷步驟，其用于判斷流經(jīng)被測(cè)試電線(xiàn)的漏電流中所包括的、由所述對(duì) 地絕緣電阻所致漏電流分量計(jì)算步驟所計(jì)算出的由對(duì)地絕緣電阻所引起的 漏電流分量是否超出任意值；以及斷路步驟，其用于基于所述判斷步驟所作出的判斷，斷開(kāi)被測(cè)試的電線(xiàn)。
全文摘要
一種漏電流斷路器，包括檢測(cè)電線(xiàn)中的漏電流的檢測(cè)器；將所述漏電流轉(zhuǎn)換為電壓的轉(zhuǎn)換裝置；去除轉(zhuǎn)換電壓中的諧波分量的第一去除單元；檢測(cè)被測(cè)試電線(xiàn)中所產(chǎn)生電壓的電壓檢測(cè)器；去除所檢測(cè)電壓中的諧波分量的第二去除單元；檢測(cè)去除諧波分量后的信號(hào)波形的相位差的相位差檢測(cè)器；頻率計(jì)算器，其基于由第二去除單元去除諧波分量后的電壓的信號(hào)波形，計(jì)算電線(xiàn)A的頻率；基于相位差和頻率計(jì)算漏電流的相位角的相位角計(jì)算器；計(jì)算由第一去除單元去除諧波分量后的電壓的均方根值的均方根值計(jì)算器；基于均方根值和相位角計(jì)算漏電流分量Igr的漏電流計(jì)算器；判斷漏電流分量Igr是否超出任意值的判斷單元；以及基于判斷單元的判斷而斷開(kāi)電線(xiàn)的電路斷路器。
文檔編號(hào)G01R31/02GK101120259SQ200580047229
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者宮澤清, 阿閉豐次 申請(qǐng)人:阿閉豐次;大野武美;頭本賴(lài)數(shù)