用于測(cè)量電線中的差動(dòng)電流的電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量電線中的差動(dòng)電流的電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明的電子設(shè)備特別適合于低壓或中壓應(yīng)用，其中，術(shù)語(yǔ)"低壓"（LV)涉及低于 lkV AC和1.5kV DC的電壓，并且術(shù)語(yǔ)"中壓"（MV)涉及高于lkV AC和1.5kV DC達(dá)到數(shù)十kV、 例如達(dá)到72kV AC和100kV DC的電壓。
[0003] 如已知的，在許多LV或MV電系統(tǒng)中，例如在配電網(wǎng)或光伏發(fā)電系統(tǒng)或用于電動(dòng)車 輛的電池充電系統(tǒng)中，必須檢測(cè)電線的導(dǎo)體之間的可能差動(dòng)電流。
[0004] 差動(dòng)電流的存在事實(shí)上可指示發(fā)生故障狀況。
[0005] 在現(xiàn)有技術(shù)中，已知保護(hù)設(shè)備的許多示例，其能夠檢測(cè)電線中的AC或DC差動(dòng)電流 的存在。
[0006] 許多當(dāng)前可用的解決方案僅提供關(guān)于檢測(cè)到的差動(dòng)電流的定性信息。在實(shí)踐中， 這些設(shè)備只能指示檢測(cè)到的差動(dòng)電流是否超過(guò)了指示故障狀況存在的給定閾值值。
[0007] 已知其它解決方案，其能夠還提供關(guān)于檢測(cè)到的差動(dòng)電流的定量信息。遺憾的是， 此類當(dāng)前可用設(shè)備要在工業(yè)水平制造常常是相對(duì)復(fù)雜且昂貴的。另外，其有時(shí)顯示出在使 用靈活性方面性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的主要目的是提供一種用于測(cè)量電線中的差動(dòng)電流的電子設(shè)備，其允許克 服現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前解決方案的限制。
[0009] 在此目的內(nèi)，本發(fā)明的目的是提供一種能夠檢測(cè)電線中的差動(dòng)電流并提供關(guān)于檢 測(cè)到的差動(dòng)電流的定量信息(測(cè)量信號(hào)）的電子設(shè)備。
[0010] 本發(fā)明的另一目的是提供一種在使用靈活性方面提供突出性能的電子設(shè)備。
[0011] 本發(fā)明的另一目的是提供一種要在工業(yè)水平制造上相對(duì)容易且廉價(jià)的電子設(shè)備。
[0012] 本發(fā)明因此提供了根據(jù)以下權(quán)利要求1和相關(guān)從屬權(quán)利要求的用于測(cè)量電線中的 差動(dòng)電流的電子設(shè)備。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備能夠檢測(cè)并測(cè)量電線的導(dǎo)體中的差動(dòng)電流的非時(shí)變的分 量，例如由電絕緣布置的劣化或由被接地組件的故障引起的漏電流。
[0014] 特別地，根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備能夠提供指示電線導(dǎo)體之間的差動(dòng)電流的非時(shí)變 分量的絕對(duì)值和流動(dòng)方向的信息。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備還能夠檢測(cè)和測(cè)量電線導(dǎo)體之間的差動(dòng)電流的時(shí)變分量， 諸如接地故障電流。
[0016] 為了明了起見(jiàn)，差動(dòng)電流的術(shù)語(yǔ)"非時(shí)變分量"和"時(shí)變分量"分別地意指所述差動(dòng) 電流的DC分量和AC分量。
[0017] 如廣泛已知的，電線中的差動(dòng)電流可包括僅DC電流或僅AC電流，或者更常常地是 AC和DC電流的疊加結(jié)果。
[0018]相對(duì)于一般地在LV或MV電系統(tǒng)中使用的變化速率(例如50Hz)更加緩慢地改變的 電流在這里被視為DC電流。
[0019] 不具有正弦波形但顯示出周期性變化（例如脈沖電流、分割電流(partial ized current)等)的電流在這里視為AC電流。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備能夠檢測(cè)電線中的差動(dòng)電流，將檢測(cè)到的差動(dòng)電流按其DC 和AC分量分解，并提供指示所述分量中的每一個(gè)的測(cè)量信號(hào)。
[0021] 在許多種類的LV和MV應(yīng)用中可方便地利用關(guān)于電線中的差動(dòng)電流的非時(shí)變和時(shí) 變分量的定量信息。
[0022] 作為示例，在用于車輛的電池充電系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)量檢測(cè)到的差動(dòng)電流的非時(shí)變 分量收集的信息可被用來(lái)補(bǔ)償在正常操作狀況期間出現(xiàn)的小的固有DC接地漏泄，并確保相 對(duì)于在該處出現(xiàn)所述DC接地漏泄的安裝點(diǎn)而言位于上游的保護(hù)設(shè)備的正確操作。
[0023] 作為另一示例，在LV或MV配電網(wǎng)中，可使用關(guān)于差動(dòng)電流的非時(shí)變和時(shí)變分量的 測(cè)量信息來(lái)實(shí)際上實(shí)現(xiàn)高級(jí)保護(hù)或故障管理策略。
[0024] 本發(fā)明的其它方面涉及根據(jù)以下權(quán)利要求13和14所述的用于LV或MV應(yīng)用的電子 布置。
[0025] 本發(fā)明的另一方面涉及根據(jù)以下權(quán)利要求15所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0026] 本發(fā)明的另一方面涉及根據(jù)以下權(quán)利要求16所述的LV或MV配電系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將從根據(jù)本發(fā)明的用于低壓或中壓裝置的電源和控制 單元的優(yōu)選但非獨(dú)有實(shí)施例的描述顯露出來(lái)，在附圖中提供了本發(fā)明的非限制性示例，在 所述附圖中：
[0028] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的實(shí)施例；以及
[0029] 圖1A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的另一實(shí)施例；以及 [0030]圖1B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的另一實(shí)施例；以及
[0031] 圖2-13示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括在電子設(shè)備中的不同種類的信號(hào)處理 裝置；以及
[0032] 圖14一 17示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備中的信號(hào)的某些可能波形；以及
[0033] 圖18示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的包括所述電子設(shè)備的用于LV或MV應(yīng)用的電子 布置。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 參考所述附圖，本發(fā)明涉及用于測(cè)量LV或MV電線100中的差動(dòng)電流ID的電子設(shè)備 1〇
[0035] 電線100可以是例如配電網(wǎng)或用于電動(dòng)車輛的電池充電系統(tǒng)的電源線。
[0036] 電線100包括多個(gè)導(dǎo)體，并且其可以是例如單相或多相類型的。
[0037] 電子設(shè)備1包括被操作耦接到電線100的導(dǎo)體的感測(cè)電路2。
[0038]參考圖2,感測(cè)電路2有利地包括具有磁芯211的電流互感器21，該磁芯211優(yōu)選地 被成形為環(huán)。
[0039]有利地，磁芯211具有高磁導(dǎo)率，并且其可例如由Ni-Fe合金制成。
[0040]互感器21被有利地布置成感測(cè)在電線100的導(dǎo)體中的不平衡電流。
[0041] 電線100的導(dǎo)體通過(guò)磁芯211，從而形成用于互感器21的初級(jí)繞組。
[0042] 為了增加對(duì)電線100中的可能差動(dòng)電流的總體靈敏度，可以在磁芯211周圍纏繞初 級(jí)線100的導(dǎo)體以形成多個(gè)匝，例如3匝。
[0043]互感器21具有次級(jí)繞組212,被以相對(duì)高的匝數(shù)、例如250匝有利地纏繞在磁芯211 周圍。
[0044]互感器21還包括勵(lì)磁繞組213,其被以相對(duì)高的匝數(shù)、例如250匝有利地纏繞在磁 芯211周圍。
[0045] 在電子設(shè)備1的操作期間，AC勵(lì)磁電流IE沿著勵(lì)磁繞組213流通。
[0046] 勵(lì)磁電流IE可有利地由可以是已知類型的發(fā)生電路214(例如電子振蕩器電路)生 成。
[0047]作為示例，勵(lì)磁電流IE可具有500Hz的頻率和可以是例如正弦曲線的波形。
[0048]如在其它已知LV-MV應(yīng)用中、例如在B型的傳統(tǒng)EIXD(漏地電流設(shè)備）中發(fā)生的，勵(lì) 磁電流IE在磁芯211的磁導(dǎo)率顯示出朝著小值的強(qiáng)過(guò)渡的工作點(diǎn)處、即在位于接近于磁芯 211的磁滯回線的正或負(fù)飽和區(qū)處的工作點(diǎn)處使互感器21的磁芯211極化。
[0049] 感測(cè)電路2包括被電連接到互感器21的次級(jí)繞組212的輸出電路部22。
[0050] 輸出電路部22被配置以提供指示差動(dòng)電流ID的第一信號(hào)VI (優(yōu)選地電壓信號(hào)）。基 本上，其接收沿著次級(jí)繞組212流通的電流并生成信號(hào)VI。
[0051] 輸出電路部22可有利地包括電阻電路(例如連接在次級(jí)繞組的端子與接地之間的 旁路電阻器）以生成信號(hào)VI。
[0052]圖14-17示出了不同操作狀況下的信號(hào)VI的一些實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。
[0053]信號(hào)VI基本上是AC信號(hào)，其包括由于勵(lì)磁電流IE沿著勵(lì)磁繞組213的流通而引起 的固定AC信號(hào)分量FSC。
[0054]當(dāng)在電線100的導(dǎo)體中不存在差動(dòng)電流ID時(shí)，信號(hào)VI基本上僅取決于勵(lì)磁電流IE 的波形和載波頻率(圖14)。
[0055] 當(dāng)存在僅具有非時(shí)變分量的差動(dòng)電流ID時(shí)，信號(hào)VI具有與勵(lì)磁電流IE相同的頻 率，但是其可顯示出在勵(lì)磁電流IE的多個(gè)頻率下發(fā)生的第一振幅峰突0S1(圖15)。振幅峰突 0S1可根據(jù)電流ID的方向而是正的或負(fù)的。
[0056] 當(dāng)存在僅具有時(shí)變分量的差動(dòng)電流ID時(shí)，信號(hào)VI具有與勵(lì)磁電流IE相同的載波頻 率，但是其可顯示出在振幅方面被調(diào)制的波形和以與勵(lì)磁電流IE的頻率不同的頻率發(fā)生的 第二振幅峰突0S2(圖16)。振幅過(guò)程0S2可以是正和/或負(fù)的。
[0057] 當(dāng)存在具有非時(shí)變和時(shí)變分量?jī)烧叩牟顒?dòng)電流ID時(shí)，電壓VI具有與勵(lì)磁