CN103329381B - 用于自供电的电子保护设备的自动重置辨别系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于选择性地自动重置电子保护设备的装置和方法。当负载所消耗的电流超过阈值时，当电源遭受相失衡或缺相时，或者当另一种状况被检测到时，电子保护设备可以通过将负载与电源断开来保护电动机负载。电子保护设备区分开不同类型的故障状况并确定是否抑制所述设备的自动重置功能。电子保护设备包括用于在跳闸事件之后使用来自重置能量存储设备的能量自动地重置电子保护设备的重置能量存储设备。在操作中，电子保护设备检测不要求自动重置的故障状况，然后使重置能量存储设备放电，并在重置能量存储设备重新充电之前使电子保护设备跳闸。

Description

用于自供电的电子保护设备的自动重置辨别系统和方法

技术领域

本公开一般涉及电子保护设备，并且更具体地涉及一种用于选择性地重置自供电的电子保护设备的方法。

背景技术

如果负载消耗比它们被配置成容许的电流更多的电流，那么与电路相连的负载可能受到损坏。例如，消耗来自电源的过多电流的感应电动机负载可能遭受过热，这缩短了电动机寿命并且可能潜在地破坏电动机绕组中的绝缘。另外，如果电源遭受缺相或相失衡，那么被配置成接收来自多相AC电源的电力的三相感应电动机负载可能受到损坏。当由多相电源输送的电流的一个相被切断时，发生缺相。缺相故障可能由于与承载相的导体串联的熔断的保险丝或不连续的电力线而发生。当电流的一个或多个相下降到其标称值的某个特征分数之下时，发生相失衡故障。缺相故障和相失衡故障可能由于使电动机绕组不均匀地消耗电流且不均匀地消耗热而损坏电动机负载，这是低效的且缩短了电动机的寿命并潜在地使电动机绕组的绝缘过热。因此，电子保护设备通常用于保护电动机。

电子保护设备可以被配置成在电子保护设备跳闸之后自动地重置。包含选择性自动重置功能的电子保护设备通常包括用于向存储器或逻辑电路供电的外部电源以在跳闸之后提供重置功能。外部电源向电子保护设备中的逻辑方面或存储器方面提供电力，用于存储在跳闸机构被启动后由控制器确定的故障状况的类型。然后，具有选择性自动重置功能的传统的电子保护设备可以基于单独供电的存储器的内容确定是否在跳闸事件之后自动地重置。但是，传统的电子保护设备需要外部电源来提供选择性自动重置功能。提供单独的电源不合意地增加了传统的电子保护设备的成本和电流消耗，并且需要附加的电子组件和电路。

发明内容

在此提供了一种用于操作电子保护设备以提供选择性自动重置功能而不需要外部电源的装置和方法。用于选择性地自动重置电子保护设备的装置包括跳闸机构、重置机构和控制器。跳闸机构可以是被配置成分离两个触头以停止到接触器的电流的机电设备，且从而使接触器阻止电流流到受保护的负载。例如，跳闸机构可以由从跳闸致动器线圈产生的机械力启动，该机械力使螺线管响应于流经跳闸致动器线圈的电流而移动。跳闸致动器线圈可以与跳闸能量存储设备（例如电容器）以及跳闸晶体管串联连接。向跳闸晶体管提供偏压使跳闸能量存储设备通过跳闸致动器线圈放电，并从而使跳闸机构跳闸。类似地，重置机构可以通过向重置晶体管提供偏压而被启动，该重置晶体管使重置能量存储设备（例如电容器）通过重置致动器线圈放电。

提供选择性自动重置能力的电子保护设备是理想的，因为不同形式的故障状况需要不同的响应。例如，热故障可以指示仅需要一些时间来冷却的过载感应电动机负载，并且自动重置可能在热（过电流）故障之后是合乎需要的。然而，相失衡故障或缺相故障可以指示电源电路中的问题，例如熔断的保险丝或不连续的电力线，并且因此通常不要求自动重置。相失衡故障或缺相故障通常需要用户采取某种行动来纠正电源电路中的问题，并且本公开的方面规定通过不自动地重置电子保护设备来向用户传达电源电路中的问题的存在。

本公开的方面提供了一种被配置成选择性地自动重置电子保护设备同时需要最低成本、复杂性和电流消耗来实现的装置。本文所公开的方法不需要添加在自动重置电子保护设备中实现的任何电子组件。本公开的方面可以在根据控制器进行操作的固态过载继电器中实现。控制器被配置成监控由受保护的负载消耗的来自AC多相电源的电流。控制器包括故障辨别模块，该故障辨别模块分析所监控的电流以确定故障状况是否已经发生，并辨别故障状况的类型。基于所辨别的故障状况的类型，故障辨别模块确定是否抑制电子保护设备的自动重置功能。

例如，当所辨别的故障状况的类型为缺相故障或相失衡故障时，故障辨别模块可以通过抑制设备的自动重置功能来进行操作。通过在跳闸机构跳闸之前不久使重置能量存储设备放电，故障辨别模块抑制自动重置辨别功能。在重置能量存储设备放电之后，跳闸机构在重置能量存储设备可以被充分地重新充电以具有足够的能量来使设备能够自动地重置之前跳闸。在一种实现方式中，在使重置能量存储设备放电和使跳闸机构跳闸之间的时间延迟可以小于10毫秒或小于50毫秒。

根据本公开的一个方面，公开了一种用于自动地辨别是否在电子保护设备跳闸之后自动地重置电子保护设备的自动重置辨别电路。该电路包括：跳闸机构、重置电路和控制器。跳闸机构在被启动时可以通过使电子保护设备所保护的负载与电源断开来使电子保护设备跳闸。重置电路可以包括重置机构和重置能量存储设备。重置机构可以包括重置致动器线圈，该重置致动器线圈在被启动时可以使重置机构重置电子保护设备，并从而将所述负载重新连接至电源。重置能量存储设备可以连接到重置致动器线圈。控制器可以具有连接到重置电路的重置控制输出端。控制器可以被配置成使重置电路启动，或响应于检测到不要求电子保护设备的自动重置的故障状况而可使重置能量存储设备放电以防止重置电路自动地重置电子保护设备。

根据本公开的另一方面，自动重置辨别电路的控制器可以包括故障辨别模块，该故障辨别模块用于分析指示负载所消耗的来自电源所供应的多个电流相的电力的电特性的测量信号。此外，对不要求自动重置的故障状况的检测可以由故障辨别模块执行。故障辨别模块还可以被配置成：分析测量信号以检测故障状况，辨别故障状况的类型，以及基于所辨别的故障状况的类型确定是否阻止重置电路自动地重置。在使用足以启动重置致动器线圈的一定量的能量使重置能量存储设备重新充电之前，可以通过响应于重置能量存储设备的放电而启动跳闸机构来阻止重置电路自动地重置电子保护。重置电路还可以包括重置晶体管。重置晶体管可以具有连接到控制器的重置控制输出端的栅极，并且控制器可以被配置成通过向重置晶体管的栅极加偏压来使重置能量存储设备通过重置致动器线圈放电。

根据本公开的又一方面，重置致动器线圈也可以是跳闸机构的致动器线圈。跳闸机构可以被配置成在跳闸能量存储设备通过重置致动器线圈放电时启动，使得电流在重置能量存储设备放电期间在与流经重置致动器线圈的电流的方向相反的方向上流动。此外，自动重置辨别电路可以是自供电的。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于操作选择性地自动重置电子保护设备的方法。所述方法可以包括：监控与电子保护设备所保护的负载相关联的电特性。所述方法还可以包括：对重置能量存储设备充电，该重置能量存储设备被配置成将能量供应到被配置成自动地重置电子保护设备的重置机构。所述方法还可以包括：基于所监控的特性检测故障状况。所述方法还可以包括：分析所监控的特性以确定故障状况是要求电子保护设备的自动重置还是不要求电子保护设备的自动重置。所述方法还可以包括：响应于不要求电子保护设备的自动重置的故障状况而使重置能量存储设备放电。所述方法还可以包括：响应于所述放电，使电子保护设备在重置能量存储设备被重新充电之前跳闸。通过使电子保护设备在重置能量存储设备被重新充电之前跳闸，所述方法从而可以阻止电子保护设备的自动重置。

根据本公开的又一方面，电特性可以是电流并且监控可以通过测量负载所消耗的来自多相交流（AC）电源的多个相的电流来执行。电子保护设备可以是自供电的固态过载继电器。重置能量存储设备可以是电容器，并且重置机构可以包括重置致动器线圈。此外，重置能量存储设备可以通过重置机构的重置致动器线圈放电。可以通过闭合使包括电容器和重置致动器线圈的电路完整的开关来执行所述放电，以使存储在重置能量存储设备中的能量通过重置致动器线圈放电。此外，不要求自动重置的故障状况可以是缺相故障状况或相失衡故障状况。所述方法还可以包括：响应于要求电子保护设备的自动重置的故障状况通过使用存储在重置能量存储设备中的能量来自动地重置电子保护设备。要求自动重置的故障状况可以是热故障。此外，使电子保护设备跳闸可以通过闭合第二开关来执行，该第二开关使用存储在跳闸能量存储设备中的能量使致动器线圈启动电子保护设备的跳闸机构。

根据本公开的再一方面，提供了一种用于抑制电子保护设备的自动重置功能的方法。电子保护设备可以具有用于将能量提供给重置机构的重置能量存储设备。电子保护设备可以被配置成响应于重置能量存储设备使重置机构通电而被重置。所述方法可以包括：使存储在重置能量存储设备中的能量放电。所述方法还可以包括：响应于所述放电，在重置能量存储设备被重新充电之前使电子保护设备跳闸。可以通过闭合使包括电容器和致动器线圈的电路完整的开关来执行所述放电。重置能量存储设备可以是电容器，并且重置机构可以包括致动器线圈。

本公开明确地设想以任何排列来组合所公开的系统、方面或方法中的任何一个或多个。

鉴于参照附图进行的各种实施方式和/或方面的详细描述，本公开的前述及附加方面和实现方式对于本领域的技术人员来说将是明显的，接下来提供对附图的简要说明。

附图说明

当阅读下面的详细描述并参考附图时，本公开的前述和其他优点将变得明显。

图1是被配置成向连接到电源的受保护的负载提供保护功能的电子保护设备的方框图。

图2提供了包括重置机构的电子保护设备的方框图。

图3示出了电子保护设备的方框图，该电子保护设备提供选择性自动重置功能并且包括重置机构晶体管和跳闸机构晶体管。

图4提供了说明抑制电子保护设备的自动重置功能的方法的流程图。

图5提供了示出操作电子保护设备以选择性地自动重置电子保护设备的方法的流程图。

具体实施方式

图1是电子保护设备100的方框图，该电子保护设备100被配置成向连接到电源130的受保护的负载140提供保护功能。电源130可以是多相交流（AC）电源。电源130可以包括用于提供供电电流的三个相的三条导电线131、132、133，并且可以根据ΔY形配置被布置。在一种配置中，受保护的负载140可以是感应电动机负载。电子保护设备100包括第一传感器121、第二传感器122、第三传感器123、控制器110、跳闸机构150和重置机构160。三个传感器121、122、123可以被配置成向控制器110提供指示由三个传感器121、122、123监控的电特性的输出。例如，所监控的电特性可以是流经三条导电线131、132、133（例如，电导体）中的一个或多个的电流或者是三条导电线中的一个或多个以及彼此之间的电压或者是参考电位。

在电子保护设备100的一种配置中，第一传感器121连接到承载供应的电流的第一相的电源130的第一导电线131。例如，第一传感器121可以是用于监控受保护的负载140所消耗的来自供应的电流的第一相的电流的电流传感器。第二传感器122连接到承载供应的电流的第二相的电源130的第二导电线132。例如，第二传感器122可以是用于监控受保护的负载140所消耗的来自供应的电流的第二相的电流的电流传感器。第三传感器123连接到承载供应的电流的第三相的电源130的第三导电线133。例如，第三传感器123可以是用于监控受保护的负载140所消耗的来自供应的电流的第三相的电流的电流传感器。控制器110接收三个传感器121、122、123的输出。虽然示出了具有承载供电电流的三个相的三个导体的电源130，但是本公开适用于具有多相电源（供电电流具有多于三个的相或少于三个的相）的实现方式，例如单相电源。

控制器110连接到跳闸机构150并且被配置成响应于检测到故障事件而启动跳闸机构150。启动跳闸机构150通过激活接触器145来使受保护的负载与电源130断开。接触器145在图1中所示的方框图中被象征性地示为根据来自跳闸机构150或重置机构160的控制信号152可操作的一组三个开关，然而本公开并不限于包括开关的接触器145。接触器145可以是适合于根据控制信号152将电源130与负载140断开的机械装置或机电装置。类似地，跳闸机构150和重置机构160可以是适合于根据从控制器110接收的信号（例如图2中所示的跳闸信号222和重置信号224）将控制信号152传递到接触器145的机械装置或机电装置。在一种实现方式中，传递到接触器145的控制信号152可以是稳定的电流或电压，其操作来将接触器145的开关维持在闭合的位置中，并从而维持电源130和受保护的负载140之间的连接。例如，控制信号152可以是施加到接触器145内的晶体管的偏压，并且控制信号152的中断可使晶体管被断开。接触器145可以配置成当从跳闸机构150接收到的稳定的电流或电压被中断时断开其开关，并从而将受保护的负载130与电源140断开。

在本公开的一种实现方式中，可以通过发送穿过致动器线圈（例如图3中所示的跳闸致动器线圈354）的电流来启动跳闸机构150。通过向晶体管（例如图3中所示的跳闸晶体管356）加偏压通过使能量存储设备放电，可以发送穿过跳闸致动器线圈的电流，以使包括能量存储设备和致动线圈的电路完整。跳闸致动器线圈可以是螺线管的一部分，并且由于螺线管的启动而产生的机械运动可使机械杠杆、棒、连杆或旋转元件断开跳闸机构150中的电触头。断开跳闸机构150中的电触头可以使控制信号152被中断，并从而使接触器145将受保护的负载140与电源130断开。接触器145可以操作来同时将电源130的所有相与受保护的负载140断开。

控制器110可以是微控制器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或者适合于接收指示电源130的电特性（例如，电流或电压）的信号的另一种电子设备。控制器110可以分析接收到的信号以确定故障状况是否出现，并且使跳闸机构150响应于确定故障状况是否出现而启动。在电子保护设备100的一种实现方式中，三个传感器121、122、123中的一个或多个可以包含于控制器110中。例如，控制器110可以包括配置成接收与三个导电线131、132、133承载的电流成比例的电压的三个输入端，并且电压可以通过测量导电线131、132、133中的每一个的测量负荷（例如，电阻器）两端的电压降来产生。

根据在电力系统分析和数字信号处理中可用的技术，可以在控制器110中对测量进行分析，以检测由电源130供应的电流的故障状况。例如，超过热阈值的一个或多个测量可以指示过电流故障事件或热故障事件。热阈值可以基于受保护的负载140的方面或特征、基于所监控的电特性的标称值或者基于用户输入。所监控的电特性的标称值可以基于例如电特性的平均值或中值。测量信号也可以与彼此或与测量的标称值进行比较，以检测除了热故障以外的故障状况。在示例性的实现方式中，热故障可以针对超过相的标称电流值的200％的供应的电流的相由电流的测量指示，并且持续八分钟的持续时间，如在保险商的实验室标准508（UL508）中所规定的。由控制器110进行的故障检测可以使用累加器或积分器来实现，以测量在持续时间内接收到的电流的量，并检测当电流随时间过去的运行累加超过阈值时的故障。

测量可以彼此比较，以检测相失衡故障状况。当多个相之间的比较指示供应的电流的一个或多个相不在容差范围内时，可以确定相失衡出现。容差范围可以基于受保护的负载140的方面或特征、基于所监控的电特性的标称值或基于用户输入。相失衡故障也可以由下降到其标称值之下一个百分比的一个或多个相指示，例如该百分比可以是所监控的相的标称值的60％。可以通过确定相电流中的一个或多个是否低于损失阈值来检测缺相故障，所述损失阈值在一种实现方式中可以是相应于接近零的电流的阈值。此外，在一种实现方式中，故障检测和辨别可以基于测量随时间推移的趋势、基于供应的电流的多个相之间的比较以及基于相和可任选地被动态地确定的一个或多个阈值之间的比较。故障检测和辨别可以基于指示导电线131、132、133中的电流或电压的测量。

在电子保护设备100的示例性操作中，电源130使导电线131、132、133通电，并且输送到受保护的负载140的电力的一个或多个电特性（例如，电流或电压）使用三个传感器121、122、123被检测。控制器110分析由三个传感器121、122、123监控的一个或多个电特性并确定故障事件是否出现。响应于确定故障事件已出现，控制器110使跳闸机构150启动。

在一种实现方式中，电子保护设备100可以是自供电的，意味着电子保护设备100的电子组件由电子保护设备100正在监控的相同的电流或电压供电。换句话说，所谓自供电是指电子保护设备100没有独立的电源，而更确切地从它正在监控的一条或多条导电线131、132、133获取其电力。在包含从直流（DC）电力供电的方面（例如数字逻辑方面或固态方面）的电子保护设备100的配置中，电子保护设备100可以是自供电的。电源130的导电线131、132、133中的一条或多条可以连接到电流变压器的初级绕组，并且电流变压器的次级绕组可以连接到整流器以将DC电力供应到电子保护设备。电力从电子保护设备100所监控的电源的相同的导电线被提供到电子保护设备100的配置是自供电的配置。

电子保护设备100可以被配置为过载继电器。过载继电器可以被配置成监控受保护的负载140所消耗的电流，并且当所监控的电流指示故障状况出现时使用接触器145断开受保护的负载140。过载继电器可以是固态过载继电器，其包含具有存储器和逻辑电路的智能电子元件。

电子保护设备可以是自供电的。对于包含在直流（DC）电力下操作的电子组件的电子保护设备，自供电的电子保护设备可以包括连接到电流变压器的次级绕组的整流器，所监控的电流流经电流变压器的初级绕组。电力从电子保护设备100正在监控的电源的相同的导电线被提供到电子保护设备100的配置是自供电的配置。通常，一旦电子保护设备100跳闸，自供电的设备就不消耗电力，这通常直接或间接地停止流经电流整流器的电流。

图2提供了包括重置机构160的电子保护设备100’的方框图。电子保护设备100’与图1中所示的电子保护设备100相似。控制器110包括故障辨别模块212和自动重置定时模块214。模块212、214可以是存储在非临时介质或媒介（例如包含在控制器110中或可操作地耦合到控制器110的存储器）上的机器可读指令的形式。电子保护设备100’包括跳闸机构150和重置机构160。跳闸机构150包括跳闸能量存储设备252，例如电容器。跳闸能量存储设备252可以存储用于使跳闸机构150响应于跳闸信号222而被启动的能量。重置机构160包括重置能量存储设备262。重置能量存储设备262可以储存用于使重置机构160响应于重置信号224而被启动的能量。启动跳闸机构150可被称为使电子保护设备100’跳闸。使跳闸机构150跳闸使受保护的负载140与电源130断开，并且可以通过分离跳闸机构150中的电触头来执行，这导致接触器145内的触头的分离，所述接触器145在电源130和受保护的负载140之间供应电流。相反，启动重置机构160使接触器145被重置使得受保护的负载140重新连接到电源130，并且可以通过使致动器线圈通电来执行，使所述致动器线圈通电使接触器145的电触头被重新连接，从而将受保护的负载140重新连接到电源130。

故障辨别模块212连接到跳闸机构150，用于向跳闸机构150提供跳闸信号222。故障辨别模块212还连接到重置机构160，用于向重置机构160提供重置信号224。故障辨别模块212也可连接到自动重置定时模块214。自动重置定时模块214可以是被配置成在时间延迟后在跳闸机构150的启动之后向重置机构160提供自动重置信号226的设备。

在电子保护设备100’的示例性操作中，控制器110接收来自传感器的测量信号，所述传感器监控供应到受保护的负载140的电力的电特性。在故障辨别模块212中分析指示传感器121、122、123所测量的电特性的测量信号220，以确定故障状况是否出现。故障辨别模块212还被配置成根据电力系统监控的领域中所采用的传统技术来辨别故障状况的类型。在一种实现方式中，可以结合图1与故障检测和控制器的辨别的讨论的操作类似地辨别故障状况的类型。基于供应的电流的多个相之间的比较、基于测量随着时间的过去的趋势并基于相和一个或多个阈值之间的比较以及基于在电力系统监控的领域中所采用的其他技术，可以辨别故障状况的类型。

此外，故障辨别模块212可以被配置成确定所辨别的故障状况是否是要求自动重置的故障状况的类型。例如，故障辨别模块212可以被配置成确定热故障为要求自动重置的故障的类型，而其他类型的故障不要求自动重置。故障辨别模块212还被配置成根据所辨别的故障状况是否要求自动重置的确定来向跳闸机构150和重置机构160中的一个或多个发信号。

在一种配置中，如果故障辨别模块212确定自动重置被要求，那么故障辨别模块212被配置成不抑制电子保护设备100’的自动重置功能。可以由首先向自动重置定时模块214发信号且然后使跳闸机构150跳闸的故障辨别模块212可选地执行电子保护设备100’的自动重置功能。自动重置定时模块214可以是一种被配置成在时间延迟后在跳闸机构150跳闸之后向重置机构160提供自动重置信号226的电路。在一个实例中，自动重置定时模块的时间延迟可以是三十秒、一分钟，或者可以根据受保护的负载140的需要由用户设置。在故障辨别模块被配置成向自动重置定时模块发信号的配置中，通过在使跳闸机构150跳闸之前向自动重置定时模块214发信号，自动重置定时模块214可以恰好在跳闸事件发生之前开始对时间延迟进行定时。在一种实现方式中，自动重置定时模块214可以响应于跳闸事件的发生来开始对时间延迟进行定时而故障辨别模块212不被发信号。

在一种配置中，如果故障辨别模块212确定自动重置不被要求，那么故障辨别模块被配置成抑制自动重置功能。由在启动跳闸机构150之前不久启动重置机构160的故障辨别模块212抑制自动重置功能。启动重置机构160使重置机构160中的重置能量存储设备262放电。在电子保护设备100’从耦合到所监控的电流的电流变压器的整流次级绕组自供电的实现方式中，当所监控的电路跳闸时，重置能量存储设备262不被重新充电，因为没有电流流经电流变压器。通过恰好在启动跳闸机构150之前使重置能量存储设备262放电，重置能量存储设备262被不充足地重新充电以响应于来自自动重置定时模块214的随后的信号而使重置机构160通电。在一种实现方式中，在重置机构160的启动和跳闸机构150的启动之间的时间延迟可以是毫秒，并且可以小于10毫秒、小于20毫秒或小于50毫秒。

图3示出了电子保护设备100”的方框图，该电子保护设备100”提供选择性自动重置功能并且包括重置机构晶体管366和跳闸机构晶体管356。电子保护设备100”与图2中所示的电子保护设备100’类似，除了电子保护设备100”包括操作重置机构160（图2）的重置电路和操作跳闸机构150（图2）的跳闸电路以外。电子保护设备100”的控制器110还可任选地包括跳闸晶体管控制316以及重置晶体管控制318。跳闸晶体管控制316可以是用于基于来自故障辨别模块212的信号提供跳闸信号222的模块。跳闸信号222可以是到跳闸晶体管356的适当的偏置电压。重置晶体管控制318可以是用于基于来自故障辨别模块212或自动重置定时模块214的信号向重置机构160提供重置信号224的模块。重置信号224可以是到重置晶体管366的适当的偏置电压。

在一种实现方式中，电子保护设备100”可以是自动重置辨别电路。在一种实现方式中，跳闸机构150包括跳闸电路，跳闸电路包括跳闸电容器352、跳闸致动器线圈354和跳闸晶体管356。通过将跳闸致动器线圈354的第一端子和跳闸电容器352的第一端子连接，跳闸电容器352和跳闸致动器线圈354串联连接。跳闸晶体管356连接在跳闸致动器线圈354的第二端子和跳闸电容器352的第二端子之间，并且跳闸晶体管的栅极端子可以连接到跳闸晶体管控制316。在一种实现方式中，重置机构包括重置电路，重置电路包括重置电容器362、重置致动器线圈364和重置晶体管366。通过将重置致动器线圈364的第一端子和重置电容器364的第一端子连接，重置电容器362和重置致动器线圈364串联连接。重置晶体管366连接在重置致动器线圈364的第二端子和重置电容器362的第二端子之间。重置电路可以有利地被设计成当重置晶体管366接收到重置信号224时允许重置电容器362通过重置致动器线圈364快速放电。例如，重置电容器362可以被配置成实质上在小于5毫秒内或者在小于10毫秒内放电。

跳闸致动器线圈354可以是螺线管的绕组，并且螺线管可以被配置成响应于跳闸电容器352通过跳闸致动器线圈354放电来断开一个或多个触头以分离负载140与电源130。类似地，重置致动器线圈364可以是另一个螺线管的绕组，并且另一个螺线管可以被配置成响应于重置电容器362通过重置致动器线圈364放电来闭合一个或多个触头以从电源130重新连接负载140。在一种实现方式中，自动重置辨别电路可以被配置成使得重置致动器线圈364和跳闸致动器线圈354是相同的线圈，电流在相反的方向上流经线圈用于提供跳闸启动和重置启动。提供在相反方向上的电流可以在相反方向上驱动螺线管。

在自动重置辨别电路是从耦合到所监控的电流的电流变压器的整流次级绕组自供电的实现方式中，重置电路还可以被配置成使重置电容器362和跳闸电容器352由自供电的自动重置辨别电路的DC电源充电。重置电路可以被配置成使得当重置电容器362充电不足时通过重置致动器线圈364使重置电容器362放电不会使重置致动器线圈364启动并提供触头的重置，以将负载140重新连接到电源130。在重置电路从重置晶体管控制318接收到重置信号224之前使重置电容器362充电不足可以被称为抑制或禁止自动重置辨别电路的重置功能。在一种实现方式中，重置电容器362可以被认为当它保持的电荷大于不足的电荷时被重新充电。

在一种实现方式中，重置能量存储设备262可以被实现为重置电容器362或多个电容器。重置电容器362可以被配置成从电流变压器的整流次级绕组充电，该次级绕组正在向自供电的电子保护设备提供DC电力。根据期望的特征充电时间、放电时间和最大充电，可以选择具有电容的重置电容器362。通过选择与重置电容器362串联连接的电阻值和自供电设备的DC电源也可以影响所需的特征充电时间，如在电力系统监控和电路设计的领域中被认识到的。还可以通过指数充电分布描述特征充电时间。可以选择重置电路的方面，使得在时间延迟后在重置晶体管控制318提供重置信号224且跳闸晶体管控制316提供跳闸信号222之后，重置电容器362充电不足。可以根据期望的特征充电时间、放电时间和最大充电的类似考虑来选择跳闸电容器352或提供跳闸电容器352的功能的多个电容器的电容。

图4提供了说明抑制电子保护设备的自动重置功能的示例性方法的流程图。也将参考图1至图3的方面来阐明图4中所示的方法。在电子保护设备100中，监控与连接到电源130的受保护的负载140相关联的电力的电特性（410）。所监控的电特性可以是从多相电源所供应的电流的每相中消耗的电流，并且受保护的负载可以是感应电动机，例如被配置成从三相电源操作的感应电动机。当电子保护设备100正在监控负载140所消耗的电特性时，重置能量存储设备262被充电（420）。重置能量存储设备262可以是一个或多个电容器，并且可以通过与DC电源的连接而被充电，该DC电源是自供电的电子保护设备的一部分。在控制器110中分析所监控的电特性，例如受保护的负载140所消耗的电流，以检测不要求自动重置的故障状况（430）。在本公开的一种实现方式中，控制器可以继续分析所监控的电特性，直到不要求自动重置的故障状况被检测到（430）。响应于检测到故障状况（430），通过使重置能量存储设备262放电（440）以及在重置能量存储设备262有时间重新充电之前使电子保护设备100跳闸（450）来抑制电子保护设备100的自动重置功能。

图5提供了示出操作电子保护设备100以选择性地自动重置电子保护设备100的示例性方法的流程图。在操作中，电子保护设备100的控制器110接收受保护的负载140消耗的电流的测量或相关的电压测量（510）。在控制器110中分析所述测量以检测故障状况（520）。如果没有检测到故障状况，那么继续接收（520）并分析电流或电压测量，以检测故障状况（520）。如果检测到故障状况，那么确定故障状况的类型（530）。故障状况的检测（520）和故障状况的类型的确定（530）都可以在控制器110中的故障辨别模块212内被执行。控制器110确定所检测到的故障状况的类型是否是要求自动重置状况的类型（530）。基于所检测到的故障状况的类型是否要求自动重置的确定（530），控制器110确定是否禁用自动重置功能（540）。如果确定所检测到的故障状况是要求自动重置的类型，那么启动跳闸机构（560）。如果所检测到的故障状况未被确定为要求自动重置的类型，那么恰好在启动跳闸机构150（560）之前使重置能量存储设备262放电（550）。例如，在使重置能量存储设备262放电（550）和启动跳闸机构150（560）之间的时间延迟可以是几毫秒，并且可以小于10毫秒。可以通过启动重置机构160来使重置能量存储设备262放电，以便通过重置致动器线圈364使重置能量存储设备262放电。

本公开的方面提供了一种被配置成选择性地自动重置电子保护设备同时需要最低成本、复杂性和电流消耗来实现的装置。本文所公开的方法不需要添加在自动重置电子保护设备中实现任何电子组件。本公开的方面可以在根据控制器进行操作的固态过载继电器中实现。控制器被配置成监控受保护的负载所消耗的来自AC三相电源的电流。

尽管示出并描述了本公开的特定的实现方式和应用，但应当理解，本公开并不限于本文所公开的精确构造和组成，以及各种修改、改变和变动从上述描述可以明显而不偏离在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种自动重置辨别电路，其用于自动辨别是否在电子保护设备跳闸之后自动地重置所述电子保护设备，所述电路包括：

跳闸机构，其当被启动时使所述电子保护设备跳闸，将所述电子保护设备所保护的负载与电源断开；

重置电路，其包括重置机构和重置能量存储设备，所述重置机构包括重置致动器线圈，所述重置致动器线圈在被启动时使所述重置机构重置所述电子保护设备，从而将所述负载重新连接至所述电源，所述重置能量存储设备连接到所述重置致动器线圈；以及

控制器，其具有连接到所述重置电路的重置控制输出端，所述控制器被配置成使所述重置电路启动，或响应于检测到不要求所述电子保护设备的自动重置的故障状况而使所述重置能量存储设备放电，以阻止所述重置电路自动地重置所述电子保护设备，

其中，所述控制器还包括故障辨别模块，所述故障辨别模块用于分析指示所述负载所消耗的来自所述电源所供应的多个电流相的电力的电特性的测量信号，并且其中对不要求自动重置的所述故障状况的检测由所述故障辨别模块执行，所述故障辨别模块被配置成：

分析所述测量信号以检测故障状况，

辨别所述故障状况的类型，以及

基于所辨别的所述故障状况的类型确定是否阻止所述重置电路自动地重置。

2.根据权利要求1所述的自动重置辨别电路，其中，所述重置能量存储设备通过所述重置致动器线圈放电。

3.根据权利要求1所述的自动重置辨别电路，其中，在所述重置能量存储设备使用足以启动所述重置致动器线圈的一定量的能量被重新充电之前，通过启动所述跳闸机构来阻止所述重置电路自动地重置所述电子保护设备，所述跳闸机构响应于所述重置能量存储设备的放电而被启动。

4.根据权利要求1所述的自动重置辨别电路，其中，所述重置电路还包括具有栅极的重置晶体管，所述重置晶体管的所述栅极连接到所述控制器的所述重置控制输出端，所述控制器被配置成通过向所述重置晶体管的所述栅极加偏压来使所述重置能量存储设备通过所述重置致动器线圈放电。

5.根据权利要求1所述的自动重置辨别电路，其中，所述重置致动器线圈也是所述跳闸机构的致动器线圈，所述跳闸机构被配置成在跳闸能量存储设备通过所述重置致动器线圈放电时启动，使得电流在所述重置能量存储设备放电期间在与流经所述重置致动器线圈的电流的方向相反的方向上流动。

6.一种操作选择性地自动重置电子保护设备的方法，所述方法包括：

监控与所述电子保护设备所保护的负载相关联的电特性；

对重置能量存储设备充电，所述重置能量存储设备被配置成将能量供应到被配置成自动地重置所述电子保护设备的重置机构；

基于所监控的特性检测故障状况；

分析所监控的特性以确定所述故障状况是要求所述电子保护设备的自动重置还是不要求所述电子保护设备的自动重置；

响应于所述故障状况不要求所述电子保护设备的自动重置而使所述重置能量存储设备放电；以及

响应于所述放电，在所述重置能量存储设备被重新充电之前使所述电子保护设备跳闸，从而阻止所述电子保护设备的自动重置，

其中，分析所监控的特性包括：

辨别所述故障状况的类型，以及

基于所辨别的所述故障状况的类型确定是否阻止所述重置机构自动地重置所述电子保护设备。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述特性是电流，并且其中所述监控通过测量所述负载所消耗的来自多相交流(AC)电源的多个相的电流来执行。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电子保护设备是自供电的固态过载继电器。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述重置能量存储设备是电容器，并且其中所述重置机构包括重置致动器线圈，所述重置能量存储设备通过所述重置致动器线圈放电。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述放电通过闭合使包括所述电容器和所述重置致动器线圈的电路完整的开关来执行，以使存储在所述重置能量存储设备中的能量通过所述重置致动器线圈放电。

11.根据权利要求6或7所述的方法，其中，不要求自动重置的所述故障状况是缺相故障状况。

12.根据权利要求6或7所述的方法，其中，不要求自动重置的所述故障状况是相失衡故障状况。

13.根据权利要求6或7所述的方法，还包括响应于所述故障状况要求所述电子保护设备的自动重置而通过使用存储在所述重置能量存储设备中的能量来自动地重置所述电子保护设备。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述电子保护设备跳闸通过闭合第二开关来执行，所述第二开关使用存储在跳闸能量存储设备中的能量来使致动器线圈启动所述电子保护设备的跳闸机构。