CN105277771A - 故障电流检测电路 - Google Patents

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CN105277771A CN201510516262.8A CN201510516262A CN105277771A CN 105277771 A CN105277771 A CN 105277771A CN 201510516262 A CN201510516262 A CN 201510516262A CN 105277771 A CN105277771 A CN 105277771A
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Abstract

根据本发明的故障电流检测电路包括：检测电流的初级电流互感器；将电流检测信号转换为具有小电流的次级转换信号的一对次级电流互感器；通过将与次级转换信号相对应的电流值与预定的基准电流值相比较来判定是否发生故障电流的故障检测电路部分；判定电力电路上是否发生浪涌电流的浪涌检测电路部分；以及跳闸判定单元，其接收故障检测信号和浪涌检测信号，并当接收到该故障检测信号和该浪涌检测信号中的至少任一个时，产生跳闸控制信号。

Description

故障电流检测电路
技术领域
本公开涉及一种故障电流限制器，其为一种电力接收和分配装备，且更具体地，涉及一种用于故障电流限制器的高速故障电流检测电路。
背景技术
作为用于保护电路免受例如过电流或短路电流的故障电流影响的保护装置，故障电流限制器(可简称为“FCL”)，其为一种电力接收和分配装备，是一种用于在短时间内将故障电流降低至适当值以下，以在电网中发生大故障电流时提高电力设备的机械/热应力防护和电网可靠性的设备。
对于用于作为故障电流限制器的高速故障电流检测电路的常规技术的示例，将在下面描述本公开申请人所公开的下述专利文献以供参考。
(专利文献1)KR10-2014-0055129A
根据该专利文件的现有技术中的高速故障电流检测电路具有如下配置：其中通过一个共用的次级电流互感器检测到的检测信号被共用于故障电流和浪涌电流。就在高速故障电流检测电路中接收到的电流信号而言，浪涌电流的大小明显大于故障电流的大小，因而它们之间具有巨大的差别，则当由一个共用的检测装置检测并且由一个共用的放大器电路部分放大时，比浪涌电流小的故障电流的检测精度被降低，从而导致高速故障电流检测电路作为一个整体的可靠性存在问题。
发明内容
因此，提供本公开以解决现有技术中的该问题，并且本公开的方案是提供一种高速故障电流检测电路，其能够提高对超过断路器额定电流的故障电流的检测精度，同时允许精确检测浪涌电流，以提高可靠性。
本公开的上述目的可通过提供一种高速故障电流检测电路来实现，其包括：
初级电流互感器，其配置为检测流经电网中电力电路的电流以输出电流检测信号；
一对次级电流互感器，其分别连接至初级电流互感器以将由初级电流互感器提供的电流检测信号转换为具有小电流的次级转换信号并提供具有小电流的次级转换信号；
故障检测电路部分，其连接至一对次级电流互感器的任一输出端，以通过将由一对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器所输出的次级转换信号所表示的电流值与预定的基准电流值相比较来判定在该电力电路上是否发生故障电流，并且当判定已发生故障电流时输出故障检测信号；
浪涌检测电路部分，其连接至一对次级电流互感器的另一输出端，以通过将由一对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号所表示的电流值与预定的基准电流值相比较来判定在电力电路上是否发生浪涌电流，并当判定已发生浪涌电流时输出浪涌检测信号；以及
跳闸判定单元，其连接至故障检测电路部分的输出端和浪涌检测电路部分的输出端以接收故障检测信号和浪涌检测信号，并且当接收到故障检测信号和浪涌检测信号中的至少任一个时产生跳闸控制信号。
根据本公开的一个方案，根据本公开的高速故障电流检测电路，进一步包括：
第一放大器电路部分，其连接在一对次级电流互感器的任一输出端和故障检测电路部分之间，以放大由该一对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且将放大的次级转换信号输出至故障检测电路部分；
第一微分器，其连接在该一对次级电流互感器的任一输出端和故障检测电路部分之间，以对由该一对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且将该次级转换信号的变化梯度输出至故障检测电路部分；
第二放大器电路部分，其连接在该一对次级电流互感器的另一输出端和浪涌检测电路部分之间，以放大由该一对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且将放大的次级转换信号输出至浪涌检测电路部分；以及
第二微分器，其连接在该一对次级电流互感器的另一输出端和浪涌检测电路部分之间，以对由该一对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且将该次级转换信号的变化梯度输出至浪涌检测电路部分。
根据本公开的另一方案，该故障检测电路部分包括：
第一比较器，其连接至第一放大器电路部分的输出端，以将来自第一放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较；以及
第二比较器，其配置为将该变化梯度与预定的第二基准值相比较。
根据本公开的又一方案，该浪涌检测电路部分包括：
第三比较器，其连接至第二放大器电路部分的输出端，以将来自该第二放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较；以及
第四比较器，其配置为将由第二微分器输出的次级转换信号的变化梯度与预定的第四基准值相比较。
根据本公开的再一方案，根据本公开的高速故障电流检测电路进一步包括：
第一放大器电路部分，其连接至一对次级电流互感器的任一输出端以放大由该对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且输出放大的次级转换信号；
第一微分器，其连接至一对次级电流互感器的任一输出端以对由该一对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且输出该次级转换信号的变化梯度；
第三放大器电路部分，其连接至第一微分器的输出端以放大并且输出由该第一微分器输出的次级转换信号的变化梯度；
第二放大器电路部分，其连接至一对次级电流互感器的另一输出端，以放大由该对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且输出该放大的次级转换信号；
第二微分器，其连接至一对次级电流互感器的另一输出端以对由该对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且输出该次级转换信号的变化梯度；以及
第四放大器电路部分，其连接至该第二微分器的输出端以放大从该第二微分器输出的次级转换信号的变化梯度，
其中该故障检测电路部分包括：
第一比较器，其连接至该第一放大器电路部分的输出端，以将来自该第一放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较，从而当由该放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第一基准值时输出第一故障检测信号；以及
第二比较器，其连接至该第三放大器电路部分的输出端，以将来自该第三放大器电路部分的变化梯度的放大值与预定的第二基准值相比较，从而当来自该第三放大器电路部分的变化梯度不小于第二基准值时输出第二故障检测信号，以及
该浪涌检测电路部分包括：
第三比较器，其连接至该第二放大器电路部分的输出端，以将来自该第二放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较，从而当来自该第二放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第三基准值时输出第一浪涌检测信号；以及
第四比较器，其连接至该第四放大器电路部分的输出端，以将来自该第四放大器电路部分的变化梯度的放大值与预定的第四基准值相比较，从而当来自该第四放大器电路部分的变化梯度的放大值不小于第四基准值时输出第二浪涌检测信号，以及
所述跳闸判定单元连接至故障检测电路部分的输出端和浪涌检测电路部分的输出端以接收第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号，并且配置为当接收到第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号中的至少任一个时产生跳闸控制信号。
根据本公开的又一方案，当第一放大器电路部分的放大率是第一放大率，以及第二放大器电路部分的放大率是第二放大率，并且第三放大器电路部分的放大率是第三放大率，以及第四放大器电路部分的放大率是第四放大率时，该第一放大率大于该第二放大率，并且该第三放大率大于该第四放大率。
根据本公开的又一方案，该跳闸判定单元配置有逻辑或电路(logicalORcircuit)。
根据本公开的又一方案，该跳闸判定单元配置有逻辑与电路(logicalANDcircuit)。
附图说明
所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其包含在本说明书中且构成本说明书的一部分，附图中示了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出了根据本公开实施例的高速故障电流检测电路的结构的框图；
图2是示出了根据本公开另一实施例的高速故障电流检测电路的结构的框图；以及
图3是示出了根据本公开又一实施例的高速故障电流检测电路的结构的框图。
具体实施方式
本发明的目的以及实现上述目的的结构及其工作效果将在下面参考附图对本公开优选实施例的描述中得到更清楚地理解。
首先，将参考图1来描述根据本公开优选实施例的高速故障电流检测电路的结构。
参照图1，根据本发明第一优选实施例的高速故障电流检测电路包括初级电流互感器10a、一对次级电流互感器10b、10c、故障检测电路部分20、浪涌检测电路部分30和跳闸判定电路部分40。
作为包括在电流检测单元10中的电路部分，该初级电流互感器10a可检测流经电网中电力电路(PL)的电流，以及主要检测并输出电流检测信号(i)。
一对次级电流互感器10b、10c通过其输出端分别连接至故障检测电路部分20和浪涌检测电路部分30，以分别将由初级电流互感器10a提供的电流检测信号转换为具有小电流的次级转换信号，从而将具有小电流的次级转换信号分别提供至故障检测电路部分20和浪涌检测电路部分30。这里，该对次级电流互感器10b、10c可被分别称为次级电流互感器-110b和次级电流互感器-210c。
故障检测电路部分20连接至该对次级电流互感器10b、10c中的任一个，即次级电流互感器-110b的输出端，以通过将由次级电流互感器-110b输出的次级转换信号所表示的电流值与预定的基准电流值相比较，当该电流值等于或大于该预定的基准电流值时判定在该电力电路上发生故障电流，并且当判定发生故障电流时，输出具有逻辑值“1”(一)的信号作为故障检测信号。在此，该预定的基准电流值可以预先确定为与连接至该高速故障电流检测电路的断路器或故障电流限制器的额定电流值成比例的电流值。
浪涌检测电路部分30连接至该对次级电流互感器10b、10c中的另一个，即次级电流互感器-210c的输出端，以通过将从次级电流互感器-210c输出的次级转换信号所表示的电流值与预定的基准电流值相比较，当该电流值等于或大于该预定的基准电流值时判定在该电力电路上发生浪涌电流，并且当判定已发生浪涌电流时输出具有逻辑值“1”的信号作为浪涌检测信号。在此，该预定的基准电流值可以预先确定为能被识别为预定的典型浪涌信号的信号电流值。
跳闸判定电路部分40连接至故障检测电路部分20的输出端和浪涌检测电路部分30的输出端以接收故障检测信号以及浪涌检测信号，从而当接收到故障检测信号和浪涌检测信号中的至少任一个时产生跳闸控制信号。为此目的，跳闸判定电路部分40可配置有逻辑或电路或逻辑与电路。
另一方面，将参考图2描述根据本公开第二优选实施例的高速故障电流检测电路的结构。
如图2所示，根据本公开的第二优选实施例的高速故障电流检测电路包括初级电流互感器10a、一对次级电流互感器10b、10c、第一放大器电路部分51、第一微分器61、第二放大器电路部分52、第二微分器62、故障检测电路部分20、浪涌检测电路部分30和跳闸判定电路部分40。
如图2所示，根据本公开第二优选实施例的高速故障电流检测电路进一步包括第一放大器电路部分51、第一微分器61、第二放大器电路部分52和第二微分器62，作为与前述根据本公开的第一优选实施例的高速故障电流检测电路不同的结构。因此，仅对不同的配置元件进行说明，以避免其重复的说明。
第一放大器电路部分51连接在该对次级电流互感器中的次级电流互感器-110b输出端和故障检测电路部分20之间，以放大从次级电流互感器-110b输出的次级转换信号并且输出放大的次级转换信号至故障检测电路部分20。
第一微分器61连接在该对次级电流互感器中的次级电流互感器-110b的输出端和故障检测电路部分20之间，以对从次级电流互感器-110b输出的次级转换信号求微分并且输出次级转换信号的变化梯度至故障检测电路部分20。
第二放大器电路部分52连接在该对次级电流互感器中的次级电流互感器-210c的输出端与浪涌检测电路部分30之间，以放大从次级电流互感器-210c输出的次级转换信号并且输出放大的次级转换信号至浪涌检测电路部分30。
第二微分器62连接在该对次级电流互感器中的次级电流互感器-210c的输出端与浪涌检测电路部分30之间，以对从该对次级电流互感器中的次级电流互感器-210c输出的次级转换信号求微分并且输出次级转换信号的变化梯度至浪涌检测电路部分30。
另一方面，将参考图3来描述根据本公开的第三优选实施例的高速故障电流检测电路的结构。
如图3所示，根据本公开第三优选实施例的高速故障电流检测电路包括初级电流互感器10a、一对次级电流互感器10b、10c、第一放大器电路部分51、第一微分器61、第三放大器电路部分53、第二放大器电路部分52、第二微分器62、第四放大器电路部分54、故障检测电路部分20、浪涌检测电路部分30和跳闸判定电路部分40。
如图3所示，根据本公开第三优选实施例的高速故障电流检测电路进一步包括第三放大器电路部分53和第四放大器电路部分54，作为与前述根据本公开第二优选实施例的高速故障电流检测电路不同的结构。因此，仅对与第二实施例不同的配置元件进行说明，以避免其重复的说明。
第三放大器电路部分53连接至第一微分器61的输出端，以放大和输出从第一微分器61输出的次级转换信号的变化梯度。
第四放大器电路部分54连接在第二微分器62的输出端和浪涌检测电路部分30之间，以放大和输出从第二微分器62输出的次级转换信号的变化梯度。
另一方面，参考图3，故障检测电路部分20可包括第一比较器21和第二比较器22。
第一比较器21连接至第一放大器电路部分51的输出端，以将来自第一放大器电路部分51的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较，从而当放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第一基准值、即等于或大于第一基准值时输出第一故障检测信号。这里，第一故障检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
第二比较器22连接至第三放大器电路部分53的输出端，以将来自第三放大器电路部分53的变化梯度的放大值与预定的第二基准值相比较，从而当来自第二放大器电路部分的变化梯度不小于第二基准值，即当来自第二放大器电路部分的变化梯度等于或者大于第二基准值时，输出第二故障检测信号。这里，第二故障检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
这里，故障检测电路部分20包括第一比较器21和第二比较器22的这种结构与根据前述第一实施例和第二实施例的故障检测电路部分20具有相同的结构，因此将省略对其的重复说明。
此外，参照图3，浪涌检测电路部分30可包括第三比较器31和第四比较器32。
第三比较器31连接至第二放大器电路部分52的输出端，以将来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较，从而当来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第三基准值，即，当来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值等于或大于第三基准值时输出第一浪涌检测信号。这里，第一浪涌检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
第四比较器32连接至第四放大器电路部分54的输出端，以将来自第四放大器电路部分54的变化梯度的放大值与预定的第四基准值相比较，从而当来自第四放大器电路部分54的变化梯度的放大值不小于第四基准值，即等于或大于第四基准值时输出第二浪涌检测信号。这里，第二浪涌检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
此外，浪涌检测电路部分30包括第三比较器31和第四比较器32的这种结构与根据前述第一实施例和第二实施例的浪涌检测电路部分30具有相同的结构，因此将省略对其的重复说明。
根据本公开的优选方案，当第一放大器电路部分51的放大率是第一放大率，以及第二放大器电路部分52的放大率是第二放大率，并且第三放大器电路部分53的放大率是第三放大率，以及第四放大器电路部分54的放大率是第四放大率时，第一放大率大于第二放大率，并且第三放大率大于第四放大率。
此外，如图3所示，在根据本公开第三实施例的高速故障电流检测电路中，跳闸判定单元40连接至故障检测电路部分20和浪涌检测电路部分30的输出端，以接收第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号，并且当接收到第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号中的至少任一个时，跳闸判定电路部分40生成并输出跳闸控制信号。为此目的，跳闸判定电路部分40可配置有逻辑或电路或逻辑与电路部。
根据前述第一实施例和第二实施例的跳闸判定电路部分40的结构和操作可配置为与根据前述第三实施例的高速故障电流检测电路中的跳闸判定电路部分40具有相同的结构和操作。
将在下面描述根据本公开优选实施例的具有前述结构的高速故障电流检测电路的操作。
首先，将参照图1描述根据本公开第一实施例的高速故障电流检测电路的操作。
初级电流互感器10a检测流经电网中电力电路(PL)的电流并且输出电流检测信号(i)。
由初级电流互感器10a主要检测和输出的电流检测信号(i)具有较大的值，因而不适合于诸如比较器、微分器电路、逻辑电路等的数字电路部分的处理信号电平，一对次级电流互感器10b、10c通过其输出端分别连接至故障检测电路部分20和浪涌检测电路部分30，以分别将由初级电流互感器10a提供的电流检测信号转换成具有小电流的次级转换信号，并将它们分别提供给故障检测电路部分20和浪涌检测电路部分30。
故障检测电路部分20通过将从次级电流互感器-110b输出的次级转换信号所表示的电流值与预定的基准电流值相比较，当次级转换信号所表示的电流值等于或大于预定的基准电流值时判定在电力电路上发生故障电流，并且当判定已经发生故障电流时输出具有逻辑值“1”的信号作为故障检测信号。
浪涌检测电路部分30连接至该对次级电流互感器10b、10c中的另一个次级电流互感器，即次级电流互感器-210c的输出端，以通过将从次级电流互感器-210c输出的次级转换信号所表示的电流值与预定基准电流值相比较，当该电流值大于预定基准电流值时判定在电力电路上发生浪涌电流，并且当判定已经发生浪涌电流时输出具有逻辑值“1”的信号作为浪涌检测信号。
当跳闸判定电路部40配置有逻辑或电路时，在接收到故障检测信号和浪涌检测信号中的至少任一个作为具有逻辑值“1”的信号时，跳闸判定电路部分40生成并输出跳闸控制信号。
当跳闸判定电路部分40配置有逻辑与电路时，仅当接收到同时作为故障检测信号和浪涌检测信号的具有逻辑值“1”的信号时，跳闸判定电路部分40才生成并输出跳闸控制信号。
以这种方式产生并且输出的跳闸控制信号可被提供给断路器(未示出)以执行跳闸操作，或被提供给故障电流限制器(未示出)以通过允许相关的断路器响应于此执行跳闸(自动断路)操作或允许故障电流限制器响应于此执行故障电流限制操作来切断或限制发生在电网中电力电路(PL)上的故障电流和/或浪涌电流，从而保护作为下一级相关的断路器或故障电流限制器而连接的电路以及连接到其上的负载装置。
紧接着，将参照图2描述根据本公开第二实施例的高速故障电流检测电路的操作。
初级电流互感器10a检测流经电网中电力电路(PL)的电流并且输出电流检测信号(i)。
然后，一对次级电流互感器10b、10c分别将由初级电流互感器10a提供的电流检测信号转换为具有小电流的次级转换信号，使得次级电流互感器-110b提供次级转换信号至第一放大器电路部分51和第一微分器61，并且次级电流互感器-210c提供次级转换信号至第二放大器电路部分52和第二微分器62。
其结果是，第一放大器电路部分51放大从次级电流互感器-110b输出的次级转换信号以输出放大的次级转换信号至故障检测电路部分20。
第一微分器61对从次级电流互感器-110b输出的次级转换信号求微分以输出次级转换信号的变化梯度至故障检测电路部分20。
第二放大器电路部分52放大并输出从次级电流互感器-210c输出的次级转换信号至浪涌检测电路部分30。
第二微分器62对从次级电流互感器-210c输出的次级转换信号求微分以输出次级转换信号的变化梯度至浪涌检测电路部分30。
接着，包括在故障检测电路部分20中的第一比较器21将来自第一放大器电路部分51的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较，以当放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第一基准值，即等于或大于第一基准值时，输出第一故障检测信号作为逻辑值“1”。
此外，包括在故障检测电路部分20中的第二比较器22将来自第一微分器61的变化梯度值与预定的第二基准值相比较，以当来自第一微分器61的变化梯度值不小于第二基准值，即当来自第一微分器61的变化梯度所表示的值等于或大于第二基准值时，输出第二故障检测信号。这里，第二故障检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
第三比较器31将来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较，以当来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第三基准值，即当来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值等于或大于第三基准值时，输出第一浪涌检测信号作为逻辑值“1”。
第四比较器32将来自第二微分器62的变化梯度值与预定的第四基准值相比较，以当来自第二微分器62的变化梯度值不小于第四基准值，即等于或大于第四基准值时输出第二浪涌检测信号。这里，第二浪涌检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
然后，当跳闸判定电路部分40配置有逻辑或电路时，在接收到第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号中的至少任一个作为具有逻辑值“1”的信号时，跳闸判定电路部分40生成并输出跳闸控制信号。
当跳闸判定电路部分40配置有逻辑与电路时，在同时接收到第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号都为具有逻辑值“1”的信号时，跳闸判定电路部分40生成并输出跳闸控制信号。
然后，该跳闸控制信号的使用类似于前述第一实施例的操作，因此被提供给断路器(未示出)以执行跳闸操作或被提供给故障电流限制器(未示出)。
紧接着，将参照图3描述根据本公开第三实施例的高速故障电流检测电路的操作。
初级电流互感器10a检测流经电网中电力电路(PL)的电流并且输出电流检测信号(i)。
然后，一对次级电流互感器10b、10c分别将由初级电流互感器10a提供的电流检测信号转换为具有小电流的次级转换信号，使得次级电流互感器-110b提供次级转换信号至第一放大器电路部分51和第一微分器61，并且次级电流互感器-210c提供次级转换信号至第二放大器电路部分52和第二微分器62。
其结果是，第一放大器电路部分51放大从次级电流互感器-110b输出的次级转换信号以输出放大的次级转换信号至故障检测电路部分20。
第一微分器61对从次级电流互感器-110b输出的次级转换信号求微分以输出次级转换信号的变化梯度至第三放大器电路部分53。
第二放大器电路部分52放大并输出从次级电流互感器-210c输出的次级转换信号至浪涌检测电路部分30。
第二微分器62对从次级电流互感器-210c输出的次级转换信号求微分以输出次级转换信号的变化梯度至第四放大器电路部分54。
第四放大器电路部分54放大并且输出来自第二微分器62的变化梯度所表示的信号至浪涌检测电路部分30。
接着，包括在故障检测电路部分20中的第一比较器21将来自第一放大器电路部分51的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较，以当放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第一基准值，即等于或大于第一基准值时，输出第一故障检测信号作为逻辑值“1”。
此外，包括在故障检测电路部分20中的第二比较器22将来自第三放大器电路部分53的变化梯度值的放大值与预定的第二基准值相比较，以当来自第一微分器61的变化梯度值的放大值不小于第二基准值，即当来自第一微分器61的变化梯度的放大值等于或大于第二基准值时，输出第二故障检测信号。这里，第二故障检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
第三比较器31将来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较，以当来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值不小于第三基准值，即当来自第二放大器电路部分52的放大的次级转换信号所表示的电流值等于或大于第三基准值时，输出第一浪涌检测信号作为逻辑值“1”。
第四比较器32将来自第四放大器电路部分54的变化梯度的放大值与预定的第四基准值相比较，以当来自第二微分器62的变化梯度的放大值不小于第四基准值，即等于或大于第四基准值时，输出第二浪涌检测信号。这里，第二浪涌检测信号可配置为具有指示逻辑值“1”的信号。
然后，当跳闸判定电路部分40配置有逻辑或电路时，在接收到第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号中的至少任一个作为具有逻辑值“1”的信号时，跳闸判定电路部分40生成并输出跳闸控制信号。
这意味着，在不小于断路器的额定电流的故障电流当前被检测作为电网中的检测电流的情况下，或在该检测电流的变化梯度急剧增加的情况下，或在该检测不小于被视为浪涌电流的基准值的情况下，或在检测电流的变化梯度不小于浪涌电流的典型的基准变化率的情况下，根据本公开的高速故障电流检测电路输出跳闸控制信号，由此通过断路器来断开电力电路或通过故障电流限制器来限制电流。
当跳闸判定电路部分40配置有逻辑与电路时，在同时接收到第一故障检测信号、第二故障检测信号、第一浪涌检测信号和第二浪涌检测信号都为具有逻辑值“1”的信号时，跳闸判定电路部分40生成并输出跳闸控制信号。
这意味着，在不小于断路器的额定电流的故障电流当前被检测作为电网中的检测电流的情况下，同时在该检测电流的变化梯度急剧增加的情况下，并且在该检测不小于被视为浪涌电流的基准值的情况下，同时在检测电流的变化梯度不小于浪涌电流的典型的基准变化率的情况下，根据本公开的高速故障电流检测电路输出跳闸控制信号，由此通过断路器来断开电路或通过故障电流限制器来限制电流。
如上所述，根据本公开的高速故障电流检测电路可配置有一对(2个)次级电流互感器，并且这些次级电流互感器分别配置为以单独的方式连接至用于检测超过断路器额定电流的故障电流的故障检测电路部分以及用于检测浪涌电流的浪涌检测电路部分，从而独立地检测出电流大小具有极大差异的故障电流和浪涌电流，由此提供提高检测精度的效果。
根据本公开的高速故障电流检测电路可包括：第一放大器电路部分，其配置为放大由一对次级电流互感器中的任一个输出的次级转换信号并且输出放大的次级转换信号至故障检测电路部分；第一微分器，其配置为对该对次级电流互感器中的任一个输出的次级转换信号求微分并且输出该次级转换信号的变化梯度至故障检测电路部分；第二放大器电路部分，其配置为放大由该对次级电流互感器中的另一个输出的次级转换信号并且输出该放大的次级转换信号至浪涌检测电路部分；以及第二微分器，其配置为输出该对次级电流互感器中的另一个输出的次级转换信号的变化梯度至浪涌检测电路部分，由此获得允许故障检测电路部分接收作为来自相关次级电流互感器的故障电流检测信号的放大的次级转换信号以及接收其的变化梯度，并且允许浪涌检测电路部分接收作为来自相关次级电流互感器的浪涌检测信号的放大的次级转换信号以及接收其的变化梯度的效果。
在根据本公开的高速故障电流检测电路中，故障检测电路部分可包括：第一比较器，其配置为将来自第一放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较；以及第二比较器，其配置为将次级转换信号的变化梯度与预定的第二基准值相比较，从而获得判定是否发生超过基准电流的故障电流以及判定变化梯度是否超过基准值的效果。
在根据本公开的高速故障电流检测电路中，浪涌检测电路部分可包括：第三比较器，其配置为将来自第二放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较；以及第四比较器，其配置为将由第二微分器输出的次级转换信号的变化梯度与预定的第四基准值相比较，从而获得判定是否发生超过基准电流的浪涌电流以及判定浪涌电流的变化梯度是否超过基准值的效果。
在根据本公开的高速故障电流检测电路中，当该第一放大器电路部分的放大率是第一放大率，以及该第二放大器电路部分的放大率是第二放大率，并且第三放大器电路部分的放大率是第三放大率，以及第四放大器电路部分的放大率是第四放大率时，对于相比于故障电流具有更大电流值的浪涌电流配置为放大浪涌电流或浪涌电流变化梯度的放大器单元的放大率可以配置为不同于(小于)配置为放大具有比故障电流小的值的检测故障电流或检测故障电流的变化梯度的放大单元的放大率，由此提供增强故障电流和浪涌电流检测可靠性的效果。
在根据本公开的高速故障电流检测电路中，跳闸判定单元可配置有逻辑或电路以当检测到故障电流时或故障电流的变化梯度陡时或者检测到浪涌电流时或浪涌电流的变化梯度陡时产生跳闸控制信号，以便在相应情况下执行电路断开或故障电流限制操作，由此获得保护作为其的下一级连接的电路和连接到该电路的负载装置免受故障电流或浪涌电流影响的效果。
在根据本公开的高速故障电流检测电路中，跳闸判定单元可配置有逻辑与电路，以当检测到故障电流时以及故障电流的变化梯度陡时以及还检测到浪涌电流时以及浪涌电流的变化梯度也很陡时产生跳闸控制信号，以便关于指示陡的变化梯度的大检测电流而执行电路断开或故障电流限制操作，从而获得防止该断路器或故障电流限制器的误动作的效果。

Claims (8)

1.一种高速故障电流检测电路，其特征在于所述高速故障电流检测电路包括：
初级电流互感器，其配置为检测流经电网中电力电路的电流以输出电流检测信号；
一对次级电流互感器，其分别连接至所述初级电流互感器以将由所述初级电流互感器提供的所述电流检测信号转换为具有小电流的次级转换信号并提供具有小电流的次级转换信号；
故障检测电路部分，其连接至所述一对次级电流互感器的任一个输出端，以通过将从所述一对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号所表示的电流值与预定的基准电流值相比较从而判定在所述电力电路上是否发生故障电流，并当判定已发生故障电流时，输出故障检测信号；
浪涌检测电路部分，其连接至所述一对次级电流互感器的另一输出端，以通过将从所述一对次级电流互感器的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号所表示的电流值与预定的基准电流值相比较从而判定在所述电力电路上是否发生浪涌电流，并当判定已发生浪涌电流时输出浪涌检测信号；以及
跳闸判定单元，其连接至所述故障检测电路部分的输出端和所述浪涌检测电路部分的输出端以接收故障检测信号和浪涌检测信号，并在接收到所述故障检测信号和所述浪涌检测信号中的至少任一个时产生跳闸控制信号。
2.如权利要求1所述的高速故障电流检测电路，进一步包括：
第一放大器电路部分，其连接在所述一对次级电流互感器的任一输出端和所述故障检测电路部分之间，以放大由所述一对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且将放大的次级转换信号输出至所述故障检测电路部分；
第一微分器，其连接在所述一对次级电流互感器的任一输出端和所述故障检测电路部分之间，以对由所述一对次级电流互感器中的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且将所述次级转换信号的变化梯度输出至所述故障检测电路部分；
第二放大器电路部分，其连接在所述一对次级电流互感器的另一输出端和所述浪涌检测电路部分之间，以放大由所述一对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且将放大的次级转换信号输出至所述浪涌检测电路部分；以及
第二微分器，其连接在所述一对次级电流互感器的另一输出端和所述浪涌检测电路部分之间，以对由所述一对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且将所述次级转换信号的变化梯度输出至所述浪涌检测电路部分。
3.如权利要求2所述的高速故障电流检测电路，其中所述故障检测电路部分包括：
第一比较器，其连接至所述第一放大器电路部分的输出端，以将来自所述第一放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较；以及
第二比较器，其配置为将所述变化梯度与预定的第二基准值相比较。
4.如权利要求3所述的高速故障电流检测电路，其中所述浪涌检测电路部分包括：
第三比较器，其连接至所述第二放大器电路部分的输出端，以将来自所述第二放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较；以及
第四比较器，其配置为将从所述第二微分器输出的次级转换信号的变化梯度与预定的第四基准值相比较。
5.如权利要求1所述的高速故障电流检测电路，进一步包括：
第一放大器电路部分，其连接至所述一对次级电流互感器的任一输出端以放大由所述一对次级电流互感器的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且输出放大的次级转换信号；
第一微分器，其连接至所述一对次级电流互感器的任一输出端以对由所述一对次级电流互感器的任一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且输出所述次级转换信号的变化梯度；
第三放大器电路部分，其连接至所述第一微分器的输出端以放大并且输出由所述第一微分器输出的所述次级转换信号的变化梯度；
第二放大器电路部分，其连接至所述一对次级电流互感器的另一输出端，以放大由所述一对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号，并且输出放大的次级转换信号；
第二微分器，其连接至所述一对次级电流互感器的另一输出端，以对由所述一对次级电流互感器中的另一个次级电流互感器输出的次级转换信号求微分，并且输出所述次级转换信号的变化梯度；以及
第四放大器电路部分，其连接至所述第二微分器的输出端以放大由所述第二微分器输出的次级转换信号的变化梯度；
其中所述故障检测电路部分包括：
第一比较器，其连接至所述第一放大器电路部分的输出端，以将来自所述第一放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第一基准值相比较，从而当放大的次级转换信号所表示的所述电流值不小于所述第一基准值时输出第一故障检测信号；以及
第二比较器，其连接至所述第三放大器电路部分的输出端以将来自所述第三放大器电路部分的所述变化梯度的放大值与预定的第二基准值相比较，从而当来自所述第三放大器电路部分的所述变化梯度不小于所述第二基准值时输出第二故障检测信号，以及
所述浪涌检测电路部分包括：
第三比较器，其连接至所述第二放大器电路部分的输出端以将来自所述第二放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的电流值与预定的第三基准值相比较，从而当来自所述第二放大器电路部分的放大的次级转换信号所表示的所述电流值不小于所述第三基准值时输出第一浪涌检测信号；以及
第四比较器，其连接至所述第四放大器电路部分的输出端以将来自所述第四放大器电路部分的所述变化梯度的放大值与预定的第四基准值相比较，从而当来自所述第四放大器电路部分的所述变化梯度的放大值不小于所述第四基准值时输出第二浪涌检测信号，以及
所述跳闸判定单元连接至所述故障检测电路部分的输出端和所述浪涌检测电路部分的输出端以接收所述第一故障检测信号、所述第二故障检测信号、所述第一浪涌检测信号和所述第二浪涌检测信号，并且配置为当接收到所述第一故障检测信号、所述第二故障检测信号、所述第一浪涌检测信号和所述第二浪涌检测信号中的至少任一个时产生跳闸控制信号。
6.如权利要求5所述的高速故障电流检测电路，其中当所述第一放大器电路部分的放大率是第一放大率，以及所述第二放大器电路部分的放大率是第二放大率，并且所述第三放大器电路部分的放大率是第三放大率，以及所述第四放大器电路部分的放大率是第四放大率时，所述第一放大率大于所述第二放大率，并且所述第三放大率大于所述第四放大率。
7.如权利要求1所述的高速故障电流检测电路，其中所述跳闸判定单元配置有逻辑或电路。
8.如权利要求1所述的高速故障电流检测电路，其中所述跳闸判定单元配置有逻辑与电路。
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