CN102577003A - 用于具有浮动的参考导体的it配电系统的识别指示器单元 - Google Patents

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CN102577003A CN2009801572414A CN200980157241A CN102577003A CN 102577003 A CN102577003 A CN 102577003A CN 2009801572414 A CN2009801572414 A CN 2009801572414A CN 200980157241 A CN200980157241 A CN 200980157241A CN 102577003 A CN102577003 A CN 102577003A
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大卫·保罗·扬科夫斯基
杰弗里·鲁比森
韦恩·卡伦
沃尔特·亨利·贝里曼
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Abstract

一种用于IT配电系统(EDS)(2)的保护系统(1)具有浮动的参考导体(3)和两个电导体，其中所述两个导体是以有源导体(5)和中性导体(6)的形式。系统(1)包括用于电连接到在系统(1)上游的MEN电源(10)的两个输入端子(7、8)。两个输出端子(11、12)经由相应的导体(5、6)电连接到电负载，该电负载是以具有金属机柜(16)的立式冷藏展柜(15)的压缩机(未显示)的电动机(14)的形式。电动机(14)在系统(1)的下游。以MCB(17)形式的保护设备将端子(7、8)电连接到相应的端子(11、12)以允许将来自源(10)的电力提供至电动机(14)。MCB(17)响应于在端口(18)处的故障信号，用于有选择地将端子(7、8)中的至少一个与相应的输出端子(11、12)断开电连接，以阻止提供电力。识别指示器单元(19)响应于在导体(3)中的、大于预定的电流阈值的电流而在端口(18)上有选择地生成故障信号。

Description

用于具有浮动的参考导体的IT配电系统的识别指示器单元
发明领域
本发明涉及识别指示器(sentinel)单元，并且特别是涉及用于具有浮动的参考导体的IT配电系统的识别指示器单元。
本发明的实施方式特别为电源电压部署而开发，并且在本文中将参考该应用来描述。然而应当认识到，本发明不限于这样的一种使用领域，并且可适用于更广的背景下。本发明的这些其他的部署和应用的例子见于以本申请人的名义的并且于2008年12月19日在澳大利亚专利局提交的澳大利亚专利申请(律师档案号：61076AUV00)中。本文通过交叉引用全部并入该较早申请的主题。
背景
贯穿本说明书对背景技术的任何讨论绝不应被视为承认该技术是广泛已知的，或者形成了本领域中公知常识的一部分。
已知的保护设备主要被开发用于TN配电系统，并且需要得到确认的并且普通的接地以正确且安全地运行。大多数市售的保护设备并不适合于用在IT配电系统中。
可用在IT配电系统中的保护设备通常是实现起来复杂且昂贵的，并且仅对高端部署中的使用是经济的。
发明概述
本发明的目的是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个，或者提供有用的备选方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，IT配电系统用于将来自源的电力经由电保护设备提供到负载，其中：保护设备响应于故障信号，用于将负载与源电隔离；并且识别指示器单元响应于在参考导体中的大于预定的电流阈值的电流来有选择地生成故障信号。
在一个实施方式中，预定的电流阈值小于大约10mA。
在一个实施方式中，预定的电流阈值小于大约5mA。
在一个实施方式中，识别指示器单元包括用于限制参考导体中的电流的限制电路。
在一个实施方式中，限制电路将参考导体中的电流限制为不大于预定的电流阈值。
在一个实施方式中，识别指示器单元响应于在参考导体中的大于预定的电流阈值的电流和在参考导体中的大于预定的电压阈值的电压来有选择地生成故障信号。
在一个实施方式中，预定的电压阈值小于大约40伏特。
在一个实施方式中，预定的电压阈值小于大约35伏特。
在一个实施方式中，预定的电压阈值小于大约30伏特。
在一个实施方式中，预定的电压阈值小于接触电势。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，IT配电系统用于将来自源的电力提供到负载，其中识别指示器单元将在参考导体中流动的电流限制为小于第一预定的电流阈值。
在一个实施方式中，IT配电系统将来自源的电力经由电保护设备提供到负载，并且保护设备响应于故障信号，用于将负载与源电隔离。
在一个实施方式中，识别指示器单元响应于在参考导体中的大于第二预定的电流阈值的电流来有选择地生成故障信号。
在一个实施方式中，第一预定的电流阈值和第二预定的电流阈值是不同的。
在一个实施方式中，第一预定的电流阈值和第二预定的电流阈值小于大约35mA。
在一个实施方式中，第一预定的电流阈值和第二预定的电流阈值小于大约20mA。
在一个实施方式中，第一预定的电流阈值和第二预定的电流阈值小于大约10mA。
在一个实施方式中，第一预定的电流阈值和第二预定的电流阈值分别是大约10mA和8mA。
在一个实施方式中，第一预定的电流阈值和第二预定的电流阈值分别是大约8mA和5mA。
在一个实施方式中，识别指示器单元在故障信号生成之后将在参考导体中流动的电流限制为小于第一预定的电流阈值。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，IT配电系统用于将来自源的电力提供到负载，其中识别指示器单元提供可变阻抗以对在参考导体中流动的电流进行整形。
在一个实施方式中，可变阻抗实质上维持电流的峰值，同时降低电流的平均值。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，IT配电系统用于将来自源的电力提供到负载，其中识别指示器单元包括：
监控电路，其用于响应于配电系统中的故障状态有选择地生成故障信号；以及
管辖电路(policing circuit)，其响应于监控电路的一个或多个特征，用于有选择地生成故障信号。
在一个实施方式中，管辖电路未能正确地、有选择地生成故障信号不阻止监控电路生成故障信号。
在一个实施方式中，监控电路从以下一个或多个特征检测故障状态：在浮动的参考导体中流动的电流；和/或浮动的参考导体相对于电导体中的一个或多个的电压。
在一个实施方式中，电力被提供为具有交替的正半周期和负半周期的AC电压波形，并且监控电路包括两个子电路，其分别实质上响应于在正半周期和负半周期中的故障状态。
在一个实施方式中，电力被提供为具有交替的正半周期和负半周期的AC电压波形，并且管辖电路包括两个子电路，其为监控电路的一个或多个特征，用于有选择地生成分别在正半周期和负半周期中的故障信号。
在一个实施方式中，监控单元限制在参考导体中的电流。
在一个实施方式中，监控单元将参考导体中的电流限制为预定的电流峰值。
在一个实施方式中，监控单元对在参考导体中的电流进行整形，使得平均电流小于具有预定的峰值的正弦波电流的平均电流。
根据本发明的第五方面，提供了一种用于监控具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的方法，IT配电系统用于将来自源的电力经由电保护设备提供至负载，其中：保护设备响应于故障信号，用于将负载与源电隔离；并且所述方法包括响应于在参考导体中的大于预定的电流阈值的电流来有选择地生成故障信号的步骤。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于监控具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的方法，IT配电系统用于将来自源的电力提供至负载，其中所述方法包括将参考导体中流动的电流限制为小于第一预定的电流阈值的步骤。
根据本发明的第七方面，提供了一种用于监控具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的方法，IT配电系统用于将来自源的电力提供至负载，其中所述方法包括提供可变阻抗以对在参考导体中流动的电流进行整形的步骤。
根据本发明的第八方面，提供了一种用于监控具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的方法，IT配电系统用于将来自源的电力提供至负载，其中所述方法包括步骤：
提供用于响应于配电系统中的故障状态有选择地生成故障信号的监控电路；以及
响应于监控电路的一个或多个特征，用于有选择地生成故障信号。
贯穿本说明书对“一个实施方式”、“一些实施方式”或“一实施方式”的提及意味着关于实施方式描述的特定特性、结构、或者特征被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿本说明书在不同位置上出现的短语“在一个实施方式中”、“在一些实施方式中”或者“在一实施方式中”并不一定都指的是相同的实施方式，而是可以都指的是相同的实施方式。此外，正如从本公开中对本领域中的普通技术人员明显的，在一个或多个实施方式中，特定的特性、结构或特征可以按任何适当的方式进行组合。
正如此处所使用的，除非另有说明，为描述通用对象所使用的序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等仅指示相似对象的不同实例被提到，并且不是用来暗示这样描述的对象必须是按时间上的、空间上的、等级上的、或者以任何其他方式的给定顺序。
在以下的权利要求和此处的描述中，措辞“包括”、“由…组成”、或者“其包括”中的任何一个是开放式的措辞，其意味着至少包括随后的元件/特征，而不排除其他的元件/特征。因此，当在权利要求中使用措辞“包括(comprising)”时，其不应被解释为限于其后所列装置或元件或步骤。例如，表达“包括(comprising)A和B的设备”的范围不应被限制到仅由元件A和B所组成的设备。如此处所使用的措辞“包括(including)”或“其包括(which includes)”或“这包括(that includes)”中的任何一个也是开放式的措辞，其也意味着至少包括在该措辞之后的元件/特征，但不排除其他的元件/特征。因此，包括(including)与包括(comprising)同义，并且意思是包括(comprising)。
附图的简要说明
现在将作为例子参考附图来描述本发明的优选实施方式，其中：
图1是根据本发明一实施方式的保护系统的示意图；
图2是本发明的优选实施方式中的一个的识别指示器单元内的电子元件的详细示意图；
图3是提供了包括在图2的电路中的微处理器的操作的概述的流程图；
图4是本发明一实施方式和两个现有技术的设备的特征的比较表格；以及
图5是与图2中的识别指示器单元一起使用的高电压保护电路的示意图。
详细描述
参考图1，其中示出了用于IT配电系统(EDS)2的保护系统1。EDS2具有浮动的参考导体3和以有源导体5与中性导体6的形式的两个电导体。系统1包括两个输入端子7和8，其用于电连接到在系统1上游的MEN电源10。两个输出端子11和12经由相应的导体5和6电连接到电负载，该电负载是以具有金属机柜16的立式冷藏展柜15的压缩机(未显示)的电动机14的形式。将认识到，电动机14在系统1的下游。以MCB 17形式的保护设备将端子7和8电连接到相应的端子11和12以允许将来自源10的电力提供至电动机14。MCB 17响应于在端口18处的故障信号，用于有选择地将端子7和8中的至少一个与相应的输出端子11和12断开电连接，以阻止提供电力。识别指示器单元19响应于在导体3中的大于预定的电流阈值的电流而在端口18上有选择地生成故障信号。
对系统1更详细的描述在以本申请人的名义的并且于2008年12月19日在澳大利亚专利局提交的澳大利亚专利申请(律师档案号：61076AUV00)中有所提供。本文通过交叉引用全部并入该较早申请的主题。
现在对图2作出参考，其中示出了本发明一实施方式的识别指示器单元中的电路101的示意图。该图显示了在电路101内的电子元件的特定性质和布置。在所示出的配置中使用的实际元件在以下图表中阐明，并且通过图2中所使用的参考标记来识别。
Figure BPA00001423258700071
Figure BPA00001423258700081
Figure BPA00001423258700082
Figure BPA00001423258700083
Figure BPA00001423258700091
Figure BPA00001423258700093
Figure BPA00001423258700094
两个电阻器R8和R12是激光微调后的电路部件以便为识别指示器单元提供期望的触发阈值。在该具体实施方式中，R8被激光微调以逐步增加R8的阻值，直到T2以4.5mA的正电流接通为止。R12随后被激光微调直到T1以4.5mA的负电流接通为止。这设定了流经那些电阻器的、将触发相应的三端双向可控硅开关元件的电流的水平。该电流实际上等于导体3中的故障电流。虽然对于电路101而言理论故障电流阈值为5mA，但是可使用4.5mA校准来为三端双向可控硅开关元件的温度可变性提供裕度。当在较低温度的环境中使用电路101时，在触发之前三端双向可控硅开关元件通常需要略高的电压，并因此有较高的故障电流。其中，电路101用于部署在温度更加稳定的应用中，R8和R12被微调，使得相应的三端双向可控硅开关元件以大于4.5mA的电流接通。
电路101提供了大量的功能，这些功能大体上被分类为一方面是保护功能，在另一方面是管辖功能。保护功能或监控功能目的在于感测电路101的一个或多个外部特征，并且响应于这些特征用于有选择地生成故障信号。管辖功能或管理功能目的在于感测电路101的一个或多个内部特征，并响应于这些内部特征用于有选择地生成故障信号。
电路101连接到有源导体5和中性导体6。因为这些导体在保护设备的下游，它们都容易在两个状态之间转换，在一个状态下它们连接到源10，而在另一个状态下它们从源10断开连接。因此，这些导体5和6被分别称为开关有源导体和开关中性导体，或者分别简称为开关有源(switchedactive)和开关中性(switched neutral)。将认识到，端子7和8经由导体23和24连续地连接到源——仅受到任何上游保护设备触发，导体23和24分别被简单地称为有源导体和中性导体。
在导体5和6与源10断开连接的情况下，电路101将不被加电，并因此将不会工作。当导体5和6与源10连接时，电路101将在几毫秒内迅速上电，并随后开始和持续地执行管辖功能。重要的是，虽然在所提供的管辖功能中有短暂的延迟，电路101将在任何时间——包括瞬时上电阶段——提供所需的保护功能。
电路101包括相当大的对称性和冗余度，以有助于快速且可靠的操作。这种速度和可靠性与管辖功能和保护功能有关，并且与电路101所提供的整体故障安全特征有关。
转向电路101，将认识到：
·邻近图2的底部右手侧的开关有源的标签“端口”相应于图1中的端口37。
·邻近图2的中央右手侧的开关中性的标签“端口”相应于图1中的端口38。
·在图2的顶部右手侧的标签“端口”和相邻标签“传感器”相应于图1中的端口36和导体3。
在导体5上，也就是在开关有源上的电压被施加到R20的一侧，并且由于组合的二极管Z6和Z7的操作，在R20与Z6的接合点处提供了±15V的方波电压信号。该方波经由R21应用到晶体管Q7和Q8的基极。在方波的正半周期和负半周期中，Q8和Q7分别是导电的，并且(与相关的元件结合)起作用来限制在这些半周期中的电流。该受限制的电流是从导体3流过相应的晶体管Q8和Q7并到达开关中性的电流。
由于Q7和Q8的偏压，任何在导体3中流动的电流表现为通过电阻器R22和R19的被修正的正弦波电流。在该电路中，R19的尺寸调整提供了用于确定导体3中受限制的电流的临界值。因此，选择R19的阻值以便在正常状态下的电路所经历的可能最大电压处提供期望的最大电流。对于240V的正常AC电压，选择R19的值为1.5kΩ，使得最大故障电流，也就是在导体3中的最大电流被限制到8mA。在其他实施方式中，使用不同的电流限制和/或不同的电压，相应地选择R19的阻值。
将电容器C4与R22并联放置，使得在故障状态期间，正弦波电流被整形为不但降低流过Q7和Q8的平均电流，而且保持峰值电流值。这具有大量优势。首先，通过降低通过晶体管Q7和Q8的平均电流，有可能使用更小且更快速的晶体管。在电路101的背景下，其中所有元件被容纳在具有1英寸x 0.825英寸的覆盖区的单个电路板上，使用更小的晶体管的能力是有重大意义的。其次，故障电流——也就是流过导体3并且人员要暴露于的电流——也将被限制到5mA的峰值以及比纯正弦波低的平均电流。
电容器C3帮助降低瞬时电压的影响。一般来说，这些电压将仅仅具有短的持续时间，并且将不会引起大的电流流动。然而，这些电压通常是现有技术的设备中误触发的源头。对于电路101，当瞬时电压出现在开关有源上时，R20和C3为流向开关中性的因而产生的电流提供了相对低的阻抗路径。瞬时电流的频率越高，将通过C3提供的阻抗便越小。如果C3两端的高频电压大大增加，那么Z5和Z6也将导电以便为瞬时电流提供更加低的阻抗路径。
电容器C2还起作用来瞬时地提高电路101的性能。在C3为瞬时电流提供低阻抗路径以防止该瞬时电流对任何故障电流有影响时，C2的作用主要是过滤在电路101中内部流过的电流，并且特别是过滤流过R7和R9的电流，以便降低误触发三端双向可控硅开关元件T1和T2的风险。该电容器具有将存在于导体3上的任何高频电流短接到中性的影响，并作为结果，所述高频电流流过电阻器R19。
在正半周期中流过R19的电流还将流过D9、Z7和R7，并随后流到开关中性。在负半周期中，电流将改为流过D10、Z8和R9，并随后流到开关中性。如果该电流的幅值大于4.5mA，则在正半周期中R7两端的电压和在负半周期中R9两端的电压将足以分别触发三端双向可控硅开关元件T2和T1。对这些三端双向可控硅开关元件中任一个的触发将使螺线管线圈L1的低端有效地短接到开关中性，并使线圈以完全的电源电压激励。这将导致生成故障信号。
因为正半周期和负半周期都被独立地监控，所以一旦感测到故障状态，就能够异常迅速地提供故障信号。为了产生故障信号，仅开关三端双向可控硅开关元件T1和T2中的一个就足够了。
如果在半周期中很晚才发生三端双向可控硅开关元件之一的触发，则有可能线圈L1将不能够被充分激励以产生故障信号。但是在此时，开关有源上的电压将会很低，并因此任何人员应处于低电击风险。因为大部分故障是出现在两个半周期中的，即使在第一个半周期中未提供故障，其将会出现在随后的半周期中。
已经发现，电路101结合MCB 17在与50Hz、240VAC的电源一起使用时提供了小于10ms的平均开关时间。将认识到，这样一个电源的半周期是10ms。还已经发现，在故障和故障信号的提供之间的时间不多于总开关时间的大约一半。也即是说，单元19的开关时间小于5ms。
如果三端双向可控硅开关元件T1或T2中的一个失灵，则还会在其他开关中导致故障状态，并因此还将产生故障信号。在这种情况下，可认为电路101的响应时间和MCB的随后触发将花费稍长的时间。然而，电路101包括额外的元件以提供测试功能和管辖功能，并且这些功能中的一个是有规律地测试三端双向可控硅开关元件T1和T2。如果在出现故障的同时三端双向可控硅开关元件中的一个失灵，电路101操作以在两个半周期期间触发其他的三端双向可控硅开关元件，以便补偿失灵的三端双向可控硅开关元件。因此，有效地形成故障信号。另外，如果一个三端双向可控硅开关元件测试失败，并且不存在故障状态，电路101通过触发其他的三端双向可控硅开关元件来直接生成故障信号。这些功能在下面将被更详细地描述。
在装配电路101之后，并且在部署之前，正DC参考电压位于C4和R22的接合点处，同时R8被激光微调直到T2触发为止。随后，相同幅度的负DC参考电压位于C4和R22的接合点处，同时R12被激光微调直到T1触发为止。因此激光微调的精度适应于具体电路，并且有助于三端双向可控硅开关元件的极其可靠且可重复的操作，并因此有助于在提供故障信号时电路101的极其可靠且可重复的操作。
电阻器R10具有双功能，其中之一是对微处理器U1和U2启动电源，而另一个是给这些微处理器提供定时信号以便指示在开关中性上的电压的零交叉点。
R10将开关有源连接到Q5和Q6的栅极的接合点。在正半周期期间，电流将流过R8并随后流过两条路径，这两条路径一方面通过D8和C1/R6限定，而另一方面则通过Z4和Z3限定。这种组合为微处理器U2的引脚1(VDD)提供了电源。在负半周期期间，电流将流过R8并随后流过两条路径，这两条路径一方面通过D7和C5/R18限定，而另一方面通过Z4和Z3限定。这种组合为微处理器U1的引脚8(VSS)提供了电源。
在R10与Q5和Q6的栅极的接合点处的电压开或关这些晶体管以便为U1的引脚3和U2的引脚2提供相应的信号。该信号为U1和U2提供了在开关有源上的电压的零交叉点的指示。该定时指示器由微控制器所使用，并且将在下面被详细地描述。
位于二极管Z1和Z2的大约中心的电路是用于提供±30V电力轨道(power rail)的电源。这些轨道主要在电路101内使用，以协助管辖功能，并且特别是向内部的晶体管电路加偏压，使得例如测试能够发生。
本领域中的技术人员将认识到，当三端双向可控硅开关元件比如T1或T2被触发或者接通时，也就是说，在栅极和电源线端子之间施加电压之后切换到低电阻状态时，在电源线端子之间两端的电压降相对较小。还将认识到，一旦在电源线端子之间的电流落到一阈值以下，正如将对零DC偏移的电源正弦波信号出现的，三端双向可控硅开关元件将关断，并且实际上在电源线端子之间将为开路。三端双向可控硅开关元件的这些特征在电路101中被使用以提供管辖功能的一部分。特别地，用于管辖功能的偏压电路包括晶体管Q1、Q2、Q3和Q4。Q1和Q2操作以向晶体管Q8的基极和集电极加偏压，同时Q3和Q4操作以向Q7的基极和集电极加偏压。
当零交叉信号被提供至U1引脚3和U2的引脚2时，微处理器U1和U2使用零交叉信号来相应地在引脚6处生成偏压信号，该偏压信号在正半周期和负半周期期间被应用到Q4和Q2的基极。该偏压信号不是在每个半周期期间都被应用，而是仅仅每2秒或3秒应用一次。这些信号被定时为在其会出现的相应半周期中稍晚，并且一般是在该半周期的最后一毫秒内。由于这些偏压被施加到相关晶体管，在相应的半周期中稍晚，通过在U1的引脚7和U2的引脚3处生成随后将被应用到T1和T2的栅极的触发信号，微处理器U1和U2触发相应的三端双向可控硅开关元件T1和T2。虽然足以触发相应的三端双向可控硅开关元件，但是这些触发信号对于由此产生的电流何时流过线圈L1而被定时，该电流将会很小以至于L1将不能够被激励并且故障信号将不会生成。尽管如此，三端双向可控硅开关元件的触发将导致R1和T1/T2的接合点被连接到有源中性，并因此在Q5和Q6的栅极处将出现一电压降，其将经由电阻器R13和R14分别由电压U2和U1检测到。如果相关的三端双向可控硅开关元件不触发，则该电压降将不会出现在Q5和Q6的栅极处，并且U2和U1将不会检测到任何改变。
如果三端双向可控硅开关元件被测试为正确地操作，则进行该测试的微处理器将正面结果通过由R15、R16、R17、R37、C10和微处理器本身形成的控制子电路传达至其他微处理器。在连续的成功的测试被传达时，微处理器U1在引脚2发出脉冲，其结果是D11发出定期的闪烁。
例如，如果三端双向可控硅开关元件T2测试失败，微处理器U2将不会给U1提供确认信号。U2将随后前进，以便在这样一个测试的下一个预定时间为T2管理另一个类似的测试。如果在三个这样的测试之后结果依然是负面的——因为U1仍然未经由控制子电路接收到确认信号——则U2将经由引脚3提供一系列以3ms为间隔的脉冲，以确保三端双向可控硅开关元件T2被触发，并且如果必要的话被再次触发。(一旦电源电压进入下半周期，三端双向可控硅开关元件就将关断。)如果三端双向可控硅开关元件T2正常操作，它将提供低阻抗，并且螺线管L1将被迅速激励。同时，U1将接通T1——通过经由C9将一系列电脉冲应用到T1的栅极。其结果是生成了故障信号，因为至少T1并且很可能T1和T2将接通。在验证测试期——一般为大约10秒——期间，但在生成故障信号之前，D11的闪烁率将降低。一旦生成了故障信号，D11就将停止闪烁，因为电路101将与电源隔离。
螺线管L1仅仅需要大约四分之一周期的激励来触发MCB 17。在其他实施方式中，更敏感的螺线管被用于提供更加迅速的开关时间。
微处理器还监控连续的零交叉信号的定时，以及当没有这类信号的情况下在多于三秒内使故障信号产生。
电路101具有许多为故障安全操作提供的特征。这些特征中的一些转到内部监控，而其他的转到故障的检测和负载电路的保护，以便即使在电路101未能正确运行时也能防止高故障电流。例如：
·如果微处理器中的任何一个失灵，在它们之间将不会有确认三端双向可控硅开关元件的成功测试的通信，并且其他微处理器将使故障信号在大约十秒内被生成。在干预期内，假如故障出现，运行的微处理器将继续为负载提供保护，因为两个三端双向可控硅开关元件能够(通过相关的微处理器)被控制为在两个方向上转换。
·如果三端双向可控硅开关元件T1和T2中的任何一个失灵，在微处理器之间将没有完整的通信以确认成功的测试，并且控制运行的三端双向可控硅开关元件的微处理器将使故障信号在大约十秒内被生成。在干预期内，假如故障出现，运行的三端双向可控硅开关元件微处理器将继续为负载提供保护，因为剩余的三端双向可控硅开关元件能够(通过相关微处理器)被控制为在两个方向上转换。
·在螺线管线圈L1因变成开路而失灵的情况下，将生成故障信号，因为零交叉信号将消失。
·在螺线管线圈L1因短路而失灵的情况下，电路101将不能够运行以提供故障信号，并且MCB或其他保护设备将不会移动以将负载和电源隔离。然而，在该时间期间，电路101继续操作以将任何故障电流——也就是在导体3中的电流——限制成小于8mA。
·故障状态的检测迅速地发生，用于监控在正半周期和负半周期上出现的故障状态。
·用于确定故障状态的参考是浮动的导体3，其应当在相对于开关中性的低电势上。识别指示器单元将导体3连接至开关中性，并且监控在这两个之间的电压，这引起大约5mA的电流。零参考——也就是在导体3和开关中性之间的电压和电流——的使用允许电路101快速行动并且是准确的。
·在上电时，假如故障存在，限制电路101的功能的电流立即操作。
·微处理器提供了电路101的管辖功能，并且假如发现电路101的关键元件是有故障的或者未正确地操作，则提供故障信号。
·如果两个微处理器都失灵，则仅仅管辖功能将停止。电路101将继续监控负载电路，并且将在有故障的情况下限制故障电流。(在以上实施方式中，故障电流被限制为8mA)。
电路101包括两个高电压保护电路，其被包括在带有其他电元件的电路板上。高电压保护电路中的第一个由直径7mm的变阻器V2来限定，该变阻器V2在螺线管L1与三端双向可控硅开关元件T1和T2的接合点之间延伸到开关中性。变阻器V2主要用来保护三端双向可控硅开关元件T1和T2不受高电压浪涌的危害。
第二高电压保护电路由直径7mm的变阻器V3来限定。该变阻器主要用来通过使用R35作为一系列保护电阻器将这些浪涌转移到开关中性，来保护晶体管Q7和Q8免受高电压浪涌。
对于低电压应用，省略了高电压保护电路中的一个或多个。在其他实施方式中，使用了额外的或可选的高电压保护电路。例如，在一实施方式中，利用另外的高电压保护电路，比如在图5中示出的电路110。已经发现，当利用图5的保护电路时，除了在图2中所示的机载保护电路之外，电路101能够承受高达10kV的电压浪涌，其根据AS/NZS 3190-2002RCD标准作为过电压测试被管理。
以上所描述的优选的实施方式提供了一种受保护的IT EDS。因为不需要接地，所以该EDS是真实的IT EDS。其有别于现有技术伪IT EDS，其必须包括接地连接或保护系统——一般包括将无法操作的一个或多个RCD，并且现有技术EDS将是不受保护的。
以上所描述的优选实施方式还允许多个分离地受保护的负载电路由单个隔离变压器供电。这允许——特别对于大型装置——降低相关基础设施的总量和成本，同时增加财产和人员可用的保护。这个优势与其他的优势一起在以本申请人的名义的并且于2008年12月19日在澳大利亚专利局提交的澳大利亚专利申请(律师档案号：61076AUV00)中被更详细地描述。
以上所描述的优选实施方式的另一个优势在于，识别指示器单元连续地监控与故障相关的负载电路，并且当检测到故障时自动启动相关的保护设备，所述保护设备在图1中是MCB。也就是说，不需要手动监控或手动干预以隔离负载电路。
图3是作为例子示出了由处理器U1和U2所使用的软件的操作的流程图。
图4为单元101提供了与两个现有技术保护设备的某些特征的比较。
除非另有说明，正如从以下讨论中明显的，要认识到，在本说明书的讨论中自始至终使用的术语比如“处理”、“计算(computing)”、“计算(calculating)”、“确定”、“分析”或类似术语指的是计算机或计算系统或者类似的电子计算设备的行动和/或处理，所述电子计算设备将被表示为物理量比如电子量的数据操纵和/或转换成为被类似地表示为物理量的其他数据。
以类似的方式，术语“处理器”可以指处理例如来自寄存器和/或存储器的电子数据的任何设备或设备的一部分，以便将该电子数据转换成例如可存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据。“计算机”或“计算机器”或“计算平台”可包括一个或多个处理器。
在一个实施方式中，此处所描述的方法可通过一个或多个处理器执行，该处理器接受包含了一组指令的计算机可读(也称为机器可读)代码，当这组指令由处理器中的一个或多个执行时可实现此处所描述的方法中的至少一个。任何处理器能够执行一组指令(连续的或以其他方式的)，其指定所包括的要采取的动作。因此，一个例子是包括了一个或多个处理器的典型的处理系统。每个处理器可包括CPU、图形处理单元和可编程DSP单元中的一个或多个。该处理系统还可包括存储器子系统，所述存储器子系统包括了主RAM和/或静态RAM、和/或ROM。可包括用于在元件之间的通信的总线子系统。处理系统还可以是分布式处理系统，其具有通过网络连接的处理器。如果处理系统需要显示器，可以包括这样的显示器，例如液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT)显示器。如果需要手动的数据录入，处理系统还包括输入设备，比如字母数字输入单元比如键盘、指示控制设备比如鼠标等中的一个或多个。如果从背景中是清楚的并且除非另外明确地说明，此处所使用的术语“存储器单元”也包括储存系统，比如磁盘驱动单元。在一些配置中，处理系统可包括声音输出设备和网络接口设备。存储器子系统因此包括载有计算机可读代码(例如软件)的计算机可读载体介质，所述计算机可读代码包括了一组指令，以使当由一个或多个处理器执行时实现此处所述的方法中的一个或多个。注意，当方法包括若干元素例如若干步骤时，除非另有明确说明，否则不暗示这些元素的顺序。软件在其通过处理系统执行期间可驻留在硬盘中，或者也可完全地或至少部分地驻留在RAM内和/或处理器内。因此，存储器和处理器也构成了载有计算机可读代码的计算机可读载体介质。
此外，计算机可读载体介质可形成或被包括在计算机程序产品中。
在可选的实施方式中，一个或多个处理器作为独立的设备操作或者可在一个联网的部署中连接例如联网到其他的处理器，一个或多个处理器可在服务器-用户网络环境中在服务器或者用户计算机的能力内或者作为在对等网络环境或分布式网络环境中的对等机操作。一个或多个处理器可形成个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、web设备、网络路由器、交换机或网桥、或者能够执行规定计算机所采取的动作的一组指令(连续或以其他方式)的任何计算机。
注意，虽然一些图仅显示了单个处理器(具有载有计算机可读代码的相应的单个存储器，其未显示)，但是本领域中的技术人员将理解，以上所描述的许多元件可被包括，而没有被明确地显示或描述，以便不使创造性的方面不清楚。例如，虽然仅示出了单个机器，但是术语“机器”还应当被视为包括了单独地或共同地执行一组(或多组)指令以执行此处所讨论的方法中的任何一个或任何多个的机器的任何集合。
因此，此处所描述的方法中的每一个的一个实施方式是以载有一组指令的计算机可读载体介质的形式，所述指令例如是用于在一个或多个处理器上执行的计算机程序，所述一个或多个处理器例如是作为web服务器装置的一部分的一个或多个处理器。因此，正如本领域中的技术人员将认识到的，本发明的实施方式可被体现为一种方法、一种装置比如专用装置、一种装置比如数据处理系统、或者一种计算机可读载体介质例如计算机程序产品。计算机可读载体介质载有计算机可读代码，包括一组指令，当在一个或多个处理器上执行这些指令时使一个处理器或一些处理器实现一方法。因此，本发明的方面可采用方法、全部硬件实施方式、全部软件实施方式、或者组合了软件和硬件方面的实施方式的形式。此外，本发明可采用载体介质的形式(例如，在计算机可读储存介质上的计算机程序产品)，所述载体介质载有在介质中体现的计算机可读程序代码。
软件可进一步经由网络接口设备在网络上传输或接收。虽然在示例性的实施方式中载体介质被示为单个介质，但是术语“载体介质”应当被视为包括单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式的数据库，和/或相关的高速缓冲存储器和服务器)，这些介质存储了一组或多组指令。术语“载体介质”也应当被视为包括任何介质，该介质能够存储、编码、或载有由处理器中的一个或多个所执行的一组指令，并且所述指令使一个或多个处理器执行本发明的方法中的任何一个或任何多个。载体介质可采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质包括例如光盘、磁盘和磁光盘。易失性介质包括动态存储器，比如主存储器。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括包含总线子系统的线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，比如在无线电波通信和红外线数据通信期间所产生的声波或光波。例如，术语“载体介质”应相应地被视为包括但不限于固态存储器——在光介质和磁介质中体现的计算机产品；承载了可由一个或多个处理器中的至少一个检测到的并且代表在被执行时实现一方法的一组指令的传播信号的介质；承载了可由一个或多个处理器中至少一个处理器检测到的并且代表所述一组指令的传播信号的载波，一被传播的信号并且代表所述一组指令；以及承载了可由一个或多个处理器中的至少一个处理器检测到的并且代表所述一组指令的传播信号的在网络中的传输介质。
将理解，所讨论的方法的步骤在一实施方式中由执行在储存器中所存储的指令(计算机可读代码)的处理系统(也就是计算机系统)中的一适当的处理器(或一些适当的处理器)来执行。还将理解，本发明不限于任何特定的实现或编程技术，并且本发明可使用用于实现此处所描述的功能的任何技术来实现。本发明不限于任何特定的编程语言或操作系统。
贯穿本说明书对“一个实施方式”或“一实施方式”的提及意味着关于实施方式所描述的特定特性、结构或特征被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿本说明书在不同位置上出现的短语“在一个实施方式中”或者“在一实施方式中”并不一定都指的是相同的实施方式，而是可以都指的是相同的实施方式。此外，正如从本公开中将对本领域中的普通技术人员明显的，在一个或多个实施方式中，特定的特性、结构或特征可以按任何适当的方式进行组合。
类似地，应当认识到，在以上对本发明的示例性实施方式的描述中，出于简化本公开和帮助理解各种创造性方面中的一个或多个的目的，在单个实施方式、图、或其描述中有时将本发明的各种特征分组到一起。然而，这种公开方法不被解释为反映了被主张的发明需要比在每个权利要求中明确地列举出的更多的特征这一意图。相反地，正如以下权利要求所反映的，创造性的方面在于少于单个上述公开的实施方式的所有特征。因此，在详细描述之后的权利要求由此被明确地并入本详细描述，其中每个权利要求独立地作为本发明的单独的实施方式保持有效。
此外，虽然此处描述的一些实施方式包括了在其他实施方式中所包括的一些而不是其他特征，正如将由本领域中的技术人员所理解的，不同实施方式的特征的组合意味着在本发明的范围内，并且形成了不同的实施方式。例如，在以下权利要求中，所主张的实施方式中的任何一个能够以任何组合被使用。
此外，一些实施方式在此处被描述为能够由计算机系统中的处理器或者通过执行功能的其他装置来实现的方法或方法的元素组合。因此，具有执行这样的方法或方法的元素所必需的指令的处理器形成了用于执行该方法和方法的元素的装置。此外，装置实施方式的此处所描述的元件是用于执行由该元件为实现本发明所执行的功能的装置的例子。
在此处所提供的描述中，阐明了大量具体细节。然而，应理解，本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下来实践。在其他实例中，未详细显示众所周知的方法、结构和技术，以便不使对本描述的理解不清楚。
类似地，应注意，当在权利要求中使用时，术语“电连接”不应被解释为仅限于直接连接。可使用术语“连接”和“耦合”及其派生词。应当理解，这些术语不是用作彼此的同义词。因此，表述“设备A电连接到设备B”的范围不应被限制于其中设备A的输出直接电连接到设备B的输入的设备或系统。这意味着在A的输出和B的输入之间存在电路径，其可以是包括其他设备或装置的路径。“连接”可意味着两个或多个元件直接物理接触或者直接电接触，或者两个或多个元件虽不是彼此直接接触但仍彼此合作或互动。
因此，虽然已经描述了被认为是本发明的优选实施方式的实施方式，但是本领域中的技术人员将认识到，可对其作出其他的或进一步的修正而不偏离本发明的精神，并且旨在主张所有这些改变和修正落于本发明的范围内。例如，以上给出的任何方案仅代表了可使用的程序。可以向框图中添加功能或者从中删除功能，并且可以在功能块之间交换操作。可以向在本发明的范围内所描述的方法添加步骤或者从中删除步骤。

Claims (30)

1.一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，所述IT配电系统用于将来自源的电力经由电保护设备提供到负载，其中：所述保护设备响应于故障信号，用于将所述负载与所述源电隔离；并且所述识别指示器单元响应于所述参考导体中的电流大于预定的电流阈值来有选择地生成所述故障信号。
2.如权利要求1所述的识别指示器单元，其中所述预定的电流阈值小于大约10mA。
3.如权利要求2所述的识别指示器单元，其中所述预定的电流阈值小于大约5mA。
4.如权利要求1所述的识别指示器单元，包括用于限制所述参考导体中的电流的限制电路。
5.如权利要求4所述的识别指示器单元，其中所述限制电路将所述参考导体中的电流限制为不大于所述预定的电流阈值。
6.如权利要求1所述的识别指示器单元，其响应于在所述参考导体中的电流大于所述预定的电流阈值以及在所述参考导体中的电压大于预定的电压阈值来有选择地生成所述故障信号。
7.如权利要求6所述的识别指示器单元，其中所述预定的电压阈值小于大约40伏特。
8.如权利要求6所述的识别指示器单元，其中所述预定的电压阈值小于大约35伏特。
9.如权利要求6所述的识别指示器单元，其中所述预定的电压阈值小于大约30伏特。
10.如权利要求6所述的识别指示器单元，其中所述预定的电压阈值小于接触电势。
11.一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，所述IT配电系统用于将来自源的电力提供到负载，其中所述识别指示器单元将在所述参考导体中流动的电流限制为小于第一预定的电流阈值。
12.如权利要求11所述的识别指示器单元，其中所述IT配电系统将来自所述源的电力经由电保护设备提供到所述负载，并且所述保护设备响应于故障信号用于将所述负载与所述源电隔离。
13.如权利要求12所述的识别指示器单元，其响应于在所述参考导体中的电流大于第二预定的电流阈值有选择地生成所述故障信号。
14.如权利要求13所述的识别指示器单元，其中所述第一预定的电流阈值和所述第二预定的电流阈值是不同的。
15.如权利要求14所述的识别指示器单元，其中所述第一预定的电流阈值和所述第二预定的电流阈值小于大约35mA。
16.如权利要求15所述的识别指示器单元，其中所述第一预定的电流阈值和所述第二预定的电流阈值小于大约20mA。
17.如权利要求15所述的识别指示器单元，其中所述第一预定的电流阈值和所述第二预定的电流阈值小于大约10mA。
18.如权利要求15所述的识别指示器单元，其中所述第一预定的电流阈值和所述第二预定的电流阈值分别为大约10mA和大约8mA。
19.如权利要求15所述的识别指示器单元，其中所述第一预定的电流阈值和所述第二预定的电流阈值分别为大约8mA和大约5mA。
20.如权利要求13至19中任一项所述的识别指示器单元，其中所述识别指示器单元在所述故障信号生成之后将在所述参考导体中流动的电流限制为小于第一预定的电流阈值。
21.一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，所述IT配电系统用于将来自源的电力提供到负载，其中所述识别指示器单元提供可变阻抗以对所述参考导体中流动的电流进行整形。
22.如权利要求21所述的识别指示器单元，其中所述可变阻抗实质上维持所述电流的峰值，同时降低所述电流的平均值。
23.一种用于具有浮动的参考导体和至少两个电导体的IT配电系统的识别指示器单元，所述IT配电系统用于将来自源的电力提供到负载，其中所述识别指示器单元包括：
监控电路，其用于响应于所述配电系统中的故障状态有选择地生成故障信号；以及
管辖电路，其响应于所述监控电路的一个或多个特征，用于有选择地生成所述故障信号。
24.如权利要求23所述的识别指示器单元，其中所述管辖电路未能正确地、有选择地生成所述故障信号不会阻止所述监控电路生成所述故障信号。
25.如权利要求23或权利要求24所述的识别指示器单元，其中所述监控电路从以下的一个或多个特征检测所述故障状态：在所述浮动的参考导体中流动的电流；和/或所述浮动的参考导体相对于所述电导体中的一个或多个的电压。
26.如权利要求23所述的识别指示器单元，其中所述电力被提供为具有交替的正半周期和负半周期的AC电压波形，并且所述监控电路包括两个子电路，这两个子电路分别实质上响应于在所述正半周期和所述负半周期中的所述故障状态。
27.如权利要求23所述的识别指示器单元，其中所述电力被提供为具有交替的正半周期和负半周期的AC电压波形，并且所述管辖电路包括两个子电路，这两个子电路是所述监控电路的一个或多个特征，用于有选择地生成分别在所述正半周期和所述负半周期中的所述故障信号。
28.如权利要求23所述的识别指示器单元，其中所述监控单元限制所述参考导体中的电流。
29.如权利要求28所述的识别指示器单元，其中所述监控单元将所述参考导体中的电流限制为预定的电流峰值。
30.如权利要求28所述的识别指示器单元，其中所述监控单元对在所述参考导体中的电流进行整形，使得所述平均电流小于具有所述预定的峰值的正弦波电流的平均电流。
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