CN105492911A

CN105492911A - 电气保护装置和提供电气保护的方法

Info

Publication number: CN105492911A
Application number: CN201480045289.7A
Authority: CN
Inventors: 理查德·哈里斯; 杰佛里·卢比松
Original assignee: Iep2 Research Ltd
Current assignee: Iep2 Research Ltd
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2034-06-10
Also published as: WO2014194375A9; AU2018204812A1; US10291017B2; EP3004902A1; AU2014277630A1; EP3004902A4; CN105492911B; NZ715660A; WO2014194375A1; ZA201600102B; EP3004902B1; US20160134105A1; AU2018204812B2

Abstract

本发明提供了RCD的泄漏电流功能与其他现有技术保护装置的电压感测功能的集成。通过将这两种能力集成到一个决策制定系统/算法中，并且因为泄漏电流与升高的保护接地电压关联(并且反之亦然)而在泄漏电流方面考虑电路性能，创造了能够“观察”受保护的电气系统并且对电气状态和不安全事件的可能性做出精确得多且敏锐的决策的实施例。产生的技术针对现有技术它们存在的突出问题，并且提供一种涵盖整个电气电力布线配置范围和现代电气制品的实际复杂性的保护解决方案。

Description

电气保护装置和提供电气保护的方法

技术领域

本发明涉及一种电气保护装置和提供电气保护的方法。

已经具体做出本发明的实施例作为用于市电配电的剩余电流装置(RCD)，本文将具体参考该应用来描述这些实施例。然而，应了解，本发明并不限于这种使用领域，并且适用于更广的范畴。

背景技术

贯穿本说明书对背景技术的任何讨论绝不应该被视为承认此类技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。

RCD保护技术大约发明于20世纪60年代，为防止触电而提供三级电气保护。如果电气电路的电流泄漏超过被认为可能对人造成伤害的水平，RCD技术对该电流泄漏做出反应以实施保护功能。

几十年来，关于几级泄漏电流是合理的以确保足够安全进行了大量工作。通常，电力频率最大为30mA被视为允许极限。在某些应用中，这可以减少到5mA或增加到差不多100mA。

在大约过去20年中，电气电路电流泄漏或RCD技术(于此被称为电流泄漏)尤其在发达国家的家用和工业应用中逐渐变得普遍。这是由于它们包含在许多国家安全标准中。然而，同时，该技术中的许多缺陷已经显现出来。具体而言，人们越来越多地认识到存在许多情况，其中RCD并不提供充分保护或者其容易误触发。

在2010年之前的10年中，开发了多种技术来尝试解决这些缺陷中的一个或多个缺陷。一种较早提出的技术感测家电的保护性金属制品的电压(不管该金属制品是否有效连接至本地接地或远程接地)。如果保护性金属制品的电压以有可能通过电击对人造成伤害的方式从电源中线移走，则该技术(将被称为电压感测技术)创立了一种保护功能。这种技术针对地回路不足(电阻太高)而允许充足的泄露电流的系统故障提供保护从而使RCD技术不起作用。然而，由于操作方法以及实现符合保护电路所要求的标准时的困难，这种技术不轻易适用于MEN系统。

另外已知的系统监测从保护性金属制品流出的电流，作为监测保护性金属制品的电压的替代方案(或与其组合)。在例如PCT公开文件WO/2010/069011中找到的这种系统涉及其他技术，所讨论之处在于：(1)这种标志(或故障)电流从电气电路泄漏而出并且因此与RCD技术相关(尽管其是在不同的电路位置监测的)；并且(2)这种泄漏电流是由于有效导线的内部故障施加于保护金属制品上的电压电位引起的并且这种泄漏电流还会通过电压感测技术看到。

与电压感测一样，电流流动故障感测依赖于电气基准(针对电流流动，其是电流汇，而针对电压感测，其是基准电压电平)。理论上，这与RCD电路电流泄漏技术不同，RCD电路电流泄漏技术只监测电流泄漏(以有效/中性不平衡的形式)而不管那个电流在哪儿流动(即，这种电流的汇集)。

尽管以上技术具有识别可能引起安全危害的故障的类似保护目的，但它们分别基于在电路内的不同位置的电流和电压感测使用不同的故障信息收集策略来实现该目的。重要的是，策略上的差异与电压基准、电流汇、物理位置以及故障阻抗差异相关。

因此，每种技术收集的故障信息之间存在关联。例如，电压感测和电流感测技术不同之处在于电流感测高度依赖故障阻抗。高(非临界)故障阻抗仍然可能在底架上引起高电压。然而，这种电压可能不能输送足以造成危害的电流。关于泄漏电流技术，由于故障或电流特征(即，当接地不良时)、甚至当发生大的故障时，它们可能感测不到电路中的阻抗。在这种情况下，电压感测或电流感测技术可以清楚地看到故障信号。

考虑浮动接地安装，呈现了这些保护形式之间的重要差异。电流泄漏(RCD)技术经常用于接地良好的多中性点接地(MEN)系统(又称为TN)，因为其相对快速地对由于接地故障(最常见的故障类型)引起的任何电路电流泄漏做出响应。然而，在电流泄漏技术生成任何故障指示之前，其需要正的且大的故障电流流动。在接地不良的环境中(如在TT和IT系统内)，这种电流流动可能不发生并且因此RCD感测将不会接收到任何故障信息。

类似地，框架和金属制品电压和电流感测技术通过提供独立的基准来测量故障结果作为金属底架上的有效电压或促进小的电流流动来生成故障信号，从而在浮动系统中提供故障感测。因此，在维护良好的MEN(TN)系统中，底架或电气金属制品感测可能不提供可靠的故障信号。

总之，已知的系统和装置对于一些应用而言可能是适当的。例如，RCD技术最适用于接地良好的MEN活TN类型的安装，而底架和金属制品电压和电流感测技术最适用于不良或浮动接地安装(TT和IT)。

在进一步的最新发展中，在单个保护装置中利用电流和电压感测两者。这种类型的装置是2012年8月22提交的第2012903629号澳大利亚临时专利申请的主题。这种装置具有跨越从接地中性点(TN)到浮动电力配置(IT)、从新安装到老化和维护不良的安装的较宽范围的电力系统配置。预期每种技术是独立和可分开的，其中每种技术独立监测其相应的故障信号，并且当达到任一阈值时，激活保护功能。

尽管性能比早前的技术更好，但在获得这种装置的可靠和广泛使用中仍然存在许多实际问题。这些问题包括：

由于如照明和电力线瞬变等电气干扰容易触发故障。这些干扰通常产生通过浪涌装置或电路电容的接地电流、或升高的接地/中性点电压。

容易发生基于噪声的误触发；

由于与相邻电路电磁耦合和其他电路效应容易发生误触发或不灵敏触发。

第三方设备故障打乱共用接地和连接网而容易引起误触发或不灵敏触发。

由于复杂的接地/连接安排使故障信号混乱或将其掩蔽而容易引起误触发或不灵敏触发。

替代技术的相对成本高。

发明内容

本发明的目的是克服或者改进现有技术的至少一个缺点或提供一种有用的替代方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种电气保护装置，其包括：

至少两个输入端子，所述输入端子用于分别电连接至所述保护装置上游的电气电源的有效导线和中性导线上；

至少两个输出端子，所述输出端子用于电连接至位于所述保护装置下游，并且在负载电压下吸引负载电流的负载上；

第一传感器，所述第一传感器用于提供根据所述负载电流导出的第一信号；

第二传感器，所述第二传感器用于提供根据所述负载电压导出的第二信号；

处理单元，所述处理单元响应于所述第一和第二信号，以选择性地生成故障信号；以及

切换单元，所述切换单元响应于所述故障信号，以从第一状态发展到第二状态，其中：在所述第一状态下，所述输入端子电连接至所述输出端子上，以允许将所述负载电流从所述电源被吸到所述负载；并且在所述第二状态下，所述输入端子与所述输出端子电隔离，并且阻止所述负载电流从所述电源被吸到所述负载。

在优选实施例中，所述负载包括具有底架电压的底架，并且所述底架电压是根据所述负载电压导出的。

在优选实施例中，所述底架具有底架电流，并且所述底架电流是根据所述负载电压导出的。

在优选实施例中，所述处理单元直接响应于所述第一和第二信号，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元间接响应于所述第一和第二信号，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元直接和间接响应于所述第一和第二信号，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元包括处理器，所述处理器执行预定算法，所述预定算法响应于所述第一和第二信号，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述预定算法响应于所述第一和第二信号以计算一个或多个辅助指示；并且响应于所述一个或多个辅助指示，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元包括存储器，并且所述处理器选择性地将数据存储在所述存储器中，以便稍后用于计算所述辅助指示中的一个或多个辅助指示。

在优选实施例中，所述负载具有泄漏电流，并且所述第一信号指示所述泄漏电流。

在优选实施例中，所述负载具有外壳，并且所述第二信号指示所述外壳与所述中性导线之间的电压差。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一信号达到第一阈值，以评估所述第二信号和的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第二信号达到第二阈值，以评估所述第一的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

根据本发明的第二方面，提供了一种剩余电流装置，其包括：

至少两个输出端子，所述输出端子用于电连接至位于所述保护装置下游，并且在负载电压下吸引负载电流的负载上，其中所述负载具有外壳；

第一传感器，所述第一传感器提供指示所述负载的泄漏电流的电流信号；

第二传感器，所述第二传感器用于提供指示所述外壳的电压的电压信号；

处理单元，所述处理单元响应于所述第一和第二信号和预定算法，以选择性地生成故障信号；以及

在优选实施例中，所述处理单元包括单处理器。

在优选实施例中，所述单处理器具有至少一个自带的模数转换器。

在优选实施例中，所述单处理器具有低操作频率。

根据本发明的第三方面，提供了一种电气保护装置，其包括：

第一传感器，所述第一传感器用于提供根据所述负载电流导出的第一模拟信号；

第二传感器，所述第二传感器用于提供根据所述负载电压导出的第二模拟信号；

处理单元，所述处理单元响应于所述第一和第二信号，以生成数字信号，并且响应于所述数字信号以选择性地生成故障信号；以及

在优选实施例中，所述电气保护装置是剩余电流装置，并且所述处理单元包括单处理器。

根据本发明的第四方面，提供了一种向负载提供电气保护的方法，所述负载在负载电压下从具有有效导线和中心导线的电源吸引负载电流，所述方法包括以下步骤：

将至少两个输入端子电连接至所述有效导线和中性导线上；

将至少两个输出端子电连接至所述负载上；

提供根据所述负载电流导出的第一信号；

提供根据所述负载电压导出的第二信号；

响应于所述第一和第二信号以生成故障信号；并且

响应于所述故障信号以使切换单元从第一状态发展到第二状态，其中：在所述第一状态下，所述输入端子电连接至所述输出端子上，以允许将所述负载电流从所述电源被吸到所述负载；并且在所述第二状态下，所述输入端子与所述输出端子电隔离，并且阻止所述负载电流从所述电源被吸到所述负载。

根据本发明的第五方面，提供了一种向负载提供电气保护的方法，所述负载在负载电压下从具有有效导线和中心导线的电气电源吸引负载电流，所述方法包括以下步骤：

将两个输入端子电连接至有效导线和中性导线上；

将至少两个输出端子电连接至所述负载上；

提供根据所述负载电流导出的第一模拟信号；

提供根据所述负载电压导出的第二模拟信号；

响应于所述第一和第二信号，以生成数字信号，并且响应于所述数字信号以选择性地生成故障信号；并且

根据本发明的第六方面，提供了一种电气保护装置，其包括：

处理单元，所述处理单元用于生成根据所述第一和第二信号中的至少一个信号导出的第三信号；并且响应于所述第一、第二和第三信号中的至少两个信号以选择性地生成故障信号；以及

根据本发明的第七方面，提供了一种电气保护装置，其包括：

至少两个输出端子，所述输出端子用于电连接至所述保护装置下游的、具有导电底架的负载上，所述负载吸引负载电流；

第二传感器，所述第二传感器用于提供根据所述底架上的电压导出的第二信号；

切换单元，所述切换单元响应于所述故障信号以从第一状态发展到第二状态，其中：在所述第一状态下，所述输入端子电连接至所述输出端子上，以允许将所述负载电流从所述电源被吸到所述负载；并且在所述第二状态下，所述输入端子与所述输出端子电隔离，并且阻止所述负载电流从所述电源被吸到所述负载。

在优选实施例中，所述预定算法响应于所述第一和第二信号以计算一个或多个辅助指示；并且响应于所述一个或多个辅助指示，以选择性地生成所述故障信号。在进一步优选实施例中，所述处理单元包括存储器，并且所述处理器选择性地将数据存储在所述存储器中，以便稍后用于计算所述辅助指示中的一个或多个辅助指示。

在优选实施例中，所述第二信号是根据从所述底架流到电流汇的电流导出的。在优选实施例中，所述电流汇是接地。在另一个优选实施例中，所述电流汇是所述中性导线。

在优选实施例中，所述第二信号是根据所述底架与电压基准之间的电压差导出的。在另一个优选实施例中，所述电压基准是接地。在优选实施例中，所述电压基准是所述中性导线。

在优选实施例中，所述故障信号是响应于所述第一信号满足第一故障条件而生成的。在进一步优选实施例中，所述第一故障条件是所述负载电流超过预定第一阈值。在另外的进一步优选实施例中，所述处理单元将会基于对所述第二信号的一个或多个特点的评估，来选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述故障信号是响应于所述第二信号满足第二故障条件而生成的。在进一步优选实施例中，所述处理单元将会基于对所述第一信号的一个或多个特点的评估，来选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一信号与所述第二信号两者的组合，并且其中所述处理单元使用定性决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一信号与所述第二信号两者的组合，并且其中所述处理单元使用纯定量决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一信号与所述第二信号两者的组合，并且其中所述处理单元使用定性和定量决策过程的组合，来确定是否将会生成所述故障信号。

根据本发明的第八方面，提供了一种电气保护装置，其包括：

至少两个输出端子，所述输出端子用于电连接至具有导电底架的负载上，所述负载位于所述保护装置下游，并且在负载电压下吸引负载电流；

第三传感器，所述第三传感器用于提供根据所述底架中的电流导出的第三信号；

处理单元，所述处理单元响应于所述第一、第二和第三信号，以选择性地生成故障信号；以及

切换单元，所述切换单元响应于所述故障信号，以从第一状态发展到第二状态，其中：在所述第一状态下，所述输入端子电连接至所述输出端子，上以允许将所述负载电流从所述电源被吸到所述负载；并且在所述第二状态下，所述输入端子与所述输出端子电隔离，并且阻止所述负载电流从所述电源被吸到所述负载。

在优选实施例中，所述处理单元直接响应于所述第一、第二和第三信号，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元间接响应于所述第一、第二和第三信号，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元直接和间接响应于所述第一、第二和第三信号，以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元包括处理器，所述处理器用于执行预定算法，所述预定算法响应于所述第一、第二和第三信号以选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元包括存储器并且所述处理器选择性地将数据存储在所述存储器中以便稍后用于计算一个或多个辅助指示。

在优选实施例中，所述第一信号是根据负载泄漏电流导出的。

在优选实施例中，所述第二信号是根据所述底架与基准电压之间的电压差导出的。在进一步优选实施例中，所述电压基准是所述中性导线。在进一步优选实施例中，所述电压基准是接地。

在优选实施例中，所述第三信号指示从所述底架流到电流汇的电流。在进一步优选实施例中，所述电流汇是所述中性导线。在另一个进一步优选实施例中，所述电流汇是接地。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一信号达到第一阈值以评估所述第二和/或第三信号的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第二信号达到第二阈值以评估所述第一和/或第三信号的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第三信号达到第三阈值，以评估所述第一和/或第二信号的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一、第二和第三信号的组合，并且其中所述处理单元使用定性决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一、第二和第三信号的组合，并且其中所述处理单元使用纯定量决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一信号、第二和第三信号的组合，并且其中所述处理单元使用定性和定量决策过程的组合，来确定是否将会生成所述故障信号。

根据本发明的第九方面，提供了一种电气保护装置，其包括：

至少两个输出端子，所述输出端子用于电连接至具有导电底架的负载上，所述负载位于所述保护装置下游并且在负载电压下吸引负载电流；

第二传感器，所述第二传感器用于提供根据所述导电底架中的电流导出的第二信号；

在优选实施例中，所述处理单元包括存储器并且所述处理器选择性地将数据存储在所述存储器中，以便稍后用于计算一个或多个辅助指示。

在优选实施例中，所述第二信号指示从所述底架流到电流汇的电流。在进一步优选实施例中，所述电流汇是所述中性导线。在另一个优选实施例中，所述电流汇是接地。

在优选实施例中，处理单元响应于所述第一信号达到第一阈值以评估所述第二信号的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第二信号达到第二阈值以评估所述第一的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一和第二信号的组合，并且其中所述处理单元使用定性决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一与第二信号的组合，并且其中所述处理单元使用纯定量决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

在优选实施例中，所述处理单元响应于所述第一与第二信号的组合，并且其中所述处理单元使用定性和定量决策过程的组合，来确定是否将会生成所述故障信号。

第二传感器，所述第二传感器用于提供根据所述导电底架中的电压导出的第二信号；

处理单元，所述处理单元响应于所述第一和第二信号以选择性地生成故障信号；以及

在优选实施例中，所述处理单元包括存储器，并且所述处理器选择性地将数据存储在所述存储器中，以便稍后用于计算一个或多个辅助指示。

根据本发明的第十一方面，提供了一种向具有导电底架的负载提供电气保护的方法，所述负载从具有有效导线和中心导线的电气电源吸引负载电流，所述方法包括以下步骤：

将两个输入端子电连接至所述有效导线和中性导线上；

将至少两个输出端子电连接至所述负载上；

提供根据所述负载电流导出的第一模拟信号；

提供根据所述底架上的电压导出的第二模拟信号；

响应于所述第一和第二信号以生成数字信号，并且响应于所述数字信号以选择性地生成故障信号；并且

根据本发明的第十二方面，提供了一种向具有导电底架的负载提供电气保护的方法，所述负载从具有有效导线和中心导线的电气电源吸引负载电流，所述方法包括以下步骤：

将两个输入端子电连接至所述有效导线和中性导线上；

将至少两个输出端子电连接至所述负载上；

提供根据所述负载电流导出的第一模拟信号；

提供根据所述底架上的电压导出的第二模拟信号；

提供根据所述底架中的电流导出的第三模拟信号；

响应于所述第一、第二和第三信号以生成数字信号，并且响应于所述数字信号以选择性地生成故障信号；并且

贯穿本说明书提及“一个实施例”或“一些实施例”或“实施例”时，意味着在本发明的至少一个实施例中包括了结合该实施例所描述的具体特征、结构或特点。因此，贯穿本说明书各处出现短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”时，不一定都(但是可以)指同一个实施例。此外，根据本公开，本领域的技术人员将明白，在一个或多个实施例中，这些具体的特征、结构或特性可以用任何合适的方式相结合。

如在此所使用的，除非另有说明，使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述一个共同的对象，仅表明提到了同样对象的不同实例，并不是旨在暗示如此描述的对象必须在时间上、空间上、排序上、或者以任何其他方式遵循给定的顺序。

如本文中使用的，术语“示例性”在提供实例的意义上使用，而不是指示质量。即，“示例性实施例”是作为实例而提供的实施例，而不是必须作为具有示例性质量的实施例。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

现在将仅通过举例并且参考附图描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的电气保护装置的框图，该电气保护装置监测具有电源和负载的电路。

图2是根据本发明的一个实施例的示意性电路图。

图3是根据本发明的另一个实施例的示意性电路图。

图4是根据本发明的又另一个实施例的示意性电路图。

图5是展示了部署在图2、图3和图4中所示的微处理器内的逻辑过程的流程图简图。

具体实施方式

首先参照图1，电气保护装置1包括两个输入端子2和3，这些输入端子用于分别电连接至位于装置1上游的电气电源10的有效导线4和中性导线5上。装置1进一步包括两个输出端子12和13，这些输出端子用于电连接至具有导电金属底架15(或电动金属制品或外壳)、位于装置1下游的负载14上。负载14在负载电压下吸引负载电流。装置1包括第一传感器，该第一传感器用于提供根据负载电流、尤其根据负载的泄漏电流导出的第一信号。此外，装置1包括第二传感器，该第二传感器用于提供根据底架15上的电压、尤其是底架15中的电流和底架15上的电压导出的第二信号。此外，装置1包括微处理器20形式的处理单元，该处理单元响应于第一和第二信号以选择性地生成故障信号。装置1包括切换单元21，该切换单元响应于故障信号以从第一状态发展到第二状态，其中：在第一状态下，输入端子2和3电连接至输出端子12和13上以允许将负载电流从电源10被吸到负载14；并且在第二状态下，输入端子2和3与输出端子12和13电隔离并且阻止负载电流从电源10被吸到负载14。

进一步包括与底架15电通信的接地传感器线16。装置1包括第一传感器输入端17和第二传感器输入端18，用于分别感测从底架15流到电流汇的电流和底架15与中性导线5形式的基准电压之间的电压。在一些实施例中，电流汇是接地，并且在其他实施例中，电流汇是中性导线5。在其他实施例中，基准电压不同于中性导线5，例如，在一个其他实施例中，基准电压是接地。

图1中的电阻器是指示电路中的相应部件之间的电阻的建模电阻器。确切是：Rgl是来自MEN点和负载的接地电线的电阻。由于安装或维护实践不良，此电阻可能是巨大的。Rgdp是中性接地棒25与配电板23内的接地捧26之间的电阻。Rg(cust)是客户接地电阻，其一般是至接地桩的电线连接的电阻和实际接地的接地桩电阻。Rg(sup)是电源与实际接地之间的电阻。由于例如维护不良、安装实践不良或在接地情况下、接地本身的特点，所有这些电阻(Rgl，Rgdp，Rg(cust)和Rg(sup))可能相对较大。

现在参照图2，装置1的这个实施例包括底架电压感测电路泄漏(剩余电流)技术。更确切来讲，集成了RCD的泄漏电流功能(本文中被称为RCD子系统)和负载底架15上的电压感测功能(本文中被称为电压感测子系统)。每种感测功能的输出被置于微处理器20的单独输入上。微处理器20包括完整的模数转换。信号被数字化并且被微处理器20处理并且当评估采取保护动作的需要时被一致考虑。保护动作功能由微处理器20的单项输出驱动(在图2中被称为部件U2上的GP5)。通过将这两种能力集成到一个决策制定系统/算法中，并且因为泄漏电流与升高的保护接地电压关联(并且反之亦然)而在泄漏电流方面考虑电路性能，装置1的这个实施例能够研究受保护的电气系统并且对电气状态和不安全事件的可能性做出精确得多且敏锐的决策。产生的装置针对它们遇到的现有技术尚未解决的问题中的许多问题，并且提供一种涵盖整个电气电力布线配置范围和现代电气金属制品的实际复杂性的保护解决方案。

以下是图2的初步部件值的表格：

应强调的是，以上表格中提供的这些部件值仅是指示性实例并且在实践中将不同。

图2具有五个主要的电路分段：闸流晶体管保护动作电路201；电源(Vdd)10(与图1中的电源相对应)；微处理器20；RCD输入接口202；以及底架电压输入接口203。

闸流晶体管保护电路201由闸流晶体管T2和多个周围的部件制成。闸流晶体管T2由微处理器20的输出GP5触发。当T2触发时，其将接触器螺线管L1的输出连接连接至中性导线5上。大电流通过螺线管L1的市电电压驱动，该螺线管引起断路器接触器S1和S2使市电电压与电路和负载开断和断开，这是保护动作。电阻器R18、电容器C14、电阻器R7和电容器C8的T2周围的周围部件是要确保闸流晶体管的安全运行。RV1是为整个电路提供一定程度的过电压保护的非线性电阻器。

电阻器R10、齐纳二极管Z4和Z3、电阻器R38和二极管D4组成电路的有效部件的简单的直流电源。直流电源由通过螺线管L1的市电(切换成有效)直接驱动。

微处理器20、部件U2(PIC12F617)是具有模数转换器输入GP0、GP1和GP2的PIC微处理器。该微处理器从RCD和底架电压感测电路接收电压，使这些电压数字化并且在适当的处理(以下进一步讨论的)之后通过GP5驱动闸流晶体管保护动作电路。

RCD输入接口202由对运算放大器Op1供电的泄漏互感器T1组成。互感器的任何泄漏信号(其在其初级绕组中携带有效电流和中心电流)被Op1放大以便输入到微处理器20中。二极管D1和D2提供过电压保护。电阻器R4和电容器C9提供一定程度的滤波以减少泄漏信号噪声。Op1驱动模数输入GP2通过附加滤波电阻器R11和电容器C5。RCD测试输入是RCD电路的可选测试输入。

底架电压输入接口203提供驱动微处理器20的GP1的光隔离器2来提供感测。通过电阻器R35和R36建立至底架电压的连接(虽然传感器电线16连接可能是保护接地)。电阻器R36是可熔电阻器。可变电阻器RV4和电阻器R36提供一定水平的过电压保护。电容器C13与电阻器R35相组合提供噪声滤波。二极管D100提供全波整流桥，从而感测电压的正周期和负周期两者驱动电流通过光隔离器2主要二极管。光隔离器2的输出被输入到GP1。开关SW-SPST(测试)为底架电压输入接口203提供测试输入。

现在参照图3，装置1的这个实施例包括底架电感测电路泄漏(剩余电流)技术。更确切来讲，集成了RCD的泄漏电流功能(本文中被称为RCD子系统)和负载底架15上的电流感测功能(本文中被称为电流感测子系统)。每种感测功能的输出被置于微处理器20的单独输入上。与图2中的实施例一样，图3中的实施例的微处理器20包括集成模数转换。信号被数字化并且被微处理器20处理并且当评估采取保护动作的需要时被一致考虑。保护动作功能由微处理器20的单项输出驱动(在图3中被称为部件“U2”上的“GP5”)。通过将这两种能力集成到一个决策制定系统/算法中，并且因为泄漏电流与底架上的任何电流关联(并且反之亦然)而在泄漏电流方面考虑电路性能，装置1的这个实施例能够研究受保护的电气系统并且对电气状态和不安全事件的可能性做出精确得多且敏锐的决策。产生的装置针对现有技术它们存在的突出问题中的许多问题，并且提供一种涵盖整个电气电力布线配置范围和现代电气金属制品的实际复杂性的保护解决方案。

以下是图3的初步部件值的表格：

图3具有五个主要的电路分段：闸流晶体管保护动作电路301；电源(Vdd)10(与图1和图2中的电源相对应)；微处理器20；RCD输入接口302；以及底架电流输入接口303。

图3中的闸流晶体管保护动作电路301、电源10和RCD输入接口302以与图2中的闸流晶体管保护动作电路201、电源10和RCD输入接口202完全相同的方式操作。

底架电流输入接口303通过从运算放大器Op2和T2提供感测。T2是响应于底架接地连接(或感测线)中的电流的电流互感器。二极管D41和D42提供过电压保护。电阻器R41和电容器C10提供输入滤波以减少噪声。Op2的输出驱动微处理器的GP0。

现在参照图4，装置1的这个实施例包括电路泄漏(剩余电流)技术(本文中被称为RCD子系统)、底架电压感测(本文中被称为电压感测子系统)和底架电流感测(本文中被称为电流感测子系统)。更确切来讲，集成了RCD的泄漏电流功能、负载底架15上的电压感测功能和负载底架15上的电流感测功能。每种感测功能的输出被置于微处理器20的单独输入上。与图2和图3中的实施例类似，图4中的实施例中的微处理器20包括集成模数转换。信号被数字化并且被微处理器20处理并且当评估采取保护动作的需要时被一致考虑。通过将这两种能力集成到一个决策制定系统/算法中(并且因为泄漏电流与升高的保护接地电压关联(并且反之亦然)而在泄漏电流方面考虑电路性能并且考虑任何升高的保护接地电压驱动电流至保护接地电流汇的能力)，创造了进一步能够“观察”受保护的电气系统并且对电气状态和不安全事件的可能性做出精确且敏锐的决策的实施例。产生的装置进一步针对它们遇到的现有技术尚未解决的问题，并且提供一种涵盖整个电气电力布线配置范围和现代电气制品的实际复杂性的保护解决方案。

以下是图4的初步部件值的表格。

图4具有六个主要的电路分段：闸流晶体管保护动作电路401；电源(包括电源10、市电电压)；微处理器20；RCD输入接口402；底架电压输入接口403。以及底架电流输入接口404。

图4中的闸流晶体管保护动作电路401、电源10和RCD输入接口402以分别与图2和图3中的闸流晶体管保护动作电路201和301、电源10和RCD输入接口202和302完全相同的方式操作。此外，底架电压输入接口403以与底架电压输入接口203完全相同的方式操作，并且底架电流输入接口404以与底架电流输入接口303完全相同的方式操作。

图4与图2完全相同，具有由Op2和T2形成的附加底架电流感测能力。图4还与图3完全相同，具有从光隔离器2形成的附加底架电压感测能力和二极管D100和D101提供的全波整流桥。

在这些实施例中，所有电路泄漏(剩余电流)的数字故障信号、底架电压和底架电流中的任一项、或在图4的实施例中的底架电压和电流感测都组合在微处理器20内。微处理器20内存在一种算法，从而使用定性(规则驱动)和纯定量(数学或理论上导出)决策过程来评估所关注的所有故障信号。定性和定量决策过程涉及到时间关联、快速傅里叶变换(FFT)和脉冲分析，这将会在下文中进一步详细解释。应认识到的是，在其他实施例中，使用其他形式的定量和定性分析。

在上述情形下，如果微处理器20同时接收到来自泄漏电流和底架感测的小于阈值的故障信号、并且微处理器确认两个信号指示来自常见故障(当频率、相位和脉冲行为是支持这种结论的适当特点时)，则微处理器可以做出适当动作来生成保护动作。

如根据以上公开内容明显的是，图4中的实施例相较于图2和图3中的实施例包括附加特征，因为其考虑了底架电压和底架电压驱动电流的能力两者(与图2和图3中的考虑一者或另一者的实施例截然不同)。因此，图4中的实施例还考虑了故障的阻抗。然而，图2和图3的实施例相较于现有技术提供了显著改进并且适合于任何用途同时是图4中的装置的成本更小的替代。

以类似的方式预期泄漏电流、底架电压感测或底架电流感测的任意两个组合(如图2和图3中的实施例中的那些)可以用于较现有技术提供改进并且适合于许多用途同时是图4中的装置的成本更小的替代选择。

因此，图2、图3和图4中的实施例能够实现集成决策制定过程、就量级、时间和相位方面对来自多个传感器的电压和电流故障信号进行匹配以生成保护功能。而且，这些信号的所选择的不同的特点可以与决策制定算法关联，该决策制定算法：

通过考虑来自电压和电流感测子系统的信号在RCD模式下来提供改进的泄漏电流决策。

通过考虑来自电流感测和RCD子系统的信号在电压感测模式下提供改进的接地或保护金属制品电压决策。

通过考虑来自电压感测和RCD子系统的信号在电流感测模式下提供改进的接地或保护金属制品电压决策。

在组合模式下提供使泄漏电流感测信号与接地和保护金属制品相关联的联合决策，该组合模式：

i)以改进的敏感性和准确度并且在较早时间预期安全情况。

Ii)识别干扰和噪声水平较高的安全情况。

Iii)识别干扰信号(从接地环路、第三方故障、和电气瞬变等)并且因此减少妨扰激活的数量。

例如：

(1)在当漏电电流信号有限但低于触发电路泄漏(剩余电流)响应的阈值(由于故障特点)、但与升高的但同样低于阈值电压感测信号(如上所述)耦合时的情况下，开始保护动作的决策在给定的情况下仍然将会是谨慎的。

(2)在阈值底架电流信号明显但电路泄漏(剩余电流)信号显示电流的电流没有损失的情况下，可以产生成保护动作。在底架感测信号明显不是由于由保护控制的故障引起的情况下，所以引起保护动作将仅会产生服务中断而不扫清故障。相反，在这种情况下，装置1可以为技术人员进行的进一步研究提供警报，而不引起像现有技术引起的不必要的服务中断。

(3)在当信号的频率、脉冲行为、相位和幅度调制不关联(即，信号没有被噪声损坏)时的情况下，任一阈值可以取决于设备供电不足的临界和信号的特点以及缺乏关联而上下变化。

图5提供了可能通常部署在图4中的实施例内的逻辑的流程图。应强调的是，图2和图3中的实施例功能类似。然而，图2中的实施例不包括底架电流ADC输入，并且图3中的实施例不包括底架电压ADC输入。如在图5中的流程图内所指示的，感测输入(针对电路泄漏、底架电压和底架电流而言)在微处理器20的集成ADC内单独被转换成数字信号，并且这些数字流之后使用时间关联、快速傅里叶变换(FFT)和脉冲分析功能被处理。

举例来讲，这些处理功能可能在输入内寻找以下特点：

(1)时间谱和频谱两者中每项感测输入的峰值幅度，这些峰值幅度可以与决策引擎内的阈值水平进行比较。

(2)感测输入之间的时间关联，该时间关联指示在设备的底架上是否看到剩余电流损失(电流泄漏)。

(3)感测输入之间的频率关联，因此该频率关联允许噪声和第3方电源与和受控供电相关的故障分开。

(4)感测输入之间的相位关联(变化)，该相位关联指示故障阻抗的电抗分量，包括故障是否单纯是电阻式的，从而指示个人绝缘失效风险。

(5)底架电压与电流感测输入之间的电压和电流关联，该电压和电流关联提供关于故障阻抗的信息。

在图5内，时间关联、FFT、和脉冲分析的输出被输入到决策引擎。以下是对决策引擎算法的描述：

(1)决策引擎内的第一处理阶段考虑了感测输入中的任何感测输入是否高于在某种程度上指示故障的最小阈值。例如，在一个实施例中，最小传感器阈值针对RCD泄漏电流被设定在5mA(其中30mA通常被用作RCD技术的阈值)、针对底架电流被设定在2.5mA(其中现有技术通常建议5mA作为阈值)并且针对底架电压被设定在20V(其中现有技术通常建议比40V小一些)。如果这些传感器输入中的任何传感器输入被超过，则决策引擎继续处理。如果没有传感器输入被超过，则引擎循环回去并且继续检查具有最小阈值的信号。

(2)如果这些感测输入之一超过最小阈值，则决策引擎检查是否有感测输入超过最大阈值。例如，在一个实施例中，最大阈值针对RCD泄漏电流被设定在30mA、针对底架电流被设定在20mA并且针对底架电压被设定在40V。如果任何感测输入超过其相应的最大阈值，则呈故障信号形式的保护动作将会被触发，将负载与电源电隔离。

(3)在没有任一感测输入超过最大阈值时，检查这些输入的关联特点是否清晰指示设备故障或安全问题。这通过检查两个信号的发生在时间上是否紧密关联(因此不被认为是噪声)和这些信号的脉冲性质是否类似来实施。如果信号有任何顺序，则这建议减轻效应，并且因此延迟进一步处理是谨慎的。也检查不同的最小信号的频率：鉴于可能的故障情形，它们是否可能良好关联和相位是否可能有意义。如果这种附加分析支持采取保护动作的决策，则保护动作被触发。这个过程分多个决策步骤完成。在该流程图中，描述了两个决策步骤。然而，应认识到的是，许多其他实施例存在其他数量和类型的决策步骤。

(4)如果保护动作被触发，则系统被置于等待状态以便在外面重置。如果没有发起保护动作，则系统将会返回至开头并且开始再次检查阈值水平。

装置1的进一步的关键方面是理解关键故障的特点(如了解人体主要是电阻)。这种理解在装置1内创造了使CD泄漏信号的相位与电压感测信号的相位关联并且排除可能以其他方式在RCD、电流感测或电压感测子系统中任一项上引起保护功能的妨扰信号的能力。泄漏和保护接地信号之间的相位差可以指示电容性或电感引起的泄漏而不是与安全相关的电阻(人体)接地泄漏。因此，针对对感测信号是同相的并且在它们不同相时不那么敏感的事件的敏感性，组合技术能够被优化。

装置1被容装在单个标准化壳体中，进一步增强了装置1在电气配电系统内的现有配电盘或其他位置内的改装，同时为使用者提供熟悉的形状因数。

还应强调的是，装置1使用负责所有决策的单个微处理器20，包括来自监测电路的“原始”信息的输入、核对来自监测电路的信息数据和开关的激活。本领域的技术人员应认识到的是，不只一个微处理器用于其他实施例中，在这些实施例中，这种申请人更适合于多个微处理器。

通过集成RCD技术的决策过程与电压感测技术而可用的显著性能优势的进一步实例包括：

照明和电力系统浪涌电流的改进识别，其由于浪涌保护动作而生成大电压感测信号(电压感测子系统感测的照明脉冲电压，与后续接地泄漏电流错时。这种事件的时间分隔允许将这种事件与和安全有关的故障有效区分开并且如此减少误跳闸。

适应老化的接地安排的能力以优化保护功能。当尤其TT接地系统老化(但在某一形式下，所有接地安排)时，接地连接劣化并且电阻变高。在使用寿命早期，当连接和接地安排是新的并且最佳时，所有接地系统对RCD式保护做出最好响应。在老化过程中，RCD泄漏信号变弱(由于越来越老化的接地和接合安排和实现不良的升级效果以及添加制品)并且更高的接地电阻电压感测保护可能开始占主导地位，作为最有效的保护形式。两种保护形式集成到一个决策矩阵中允许该技术在使用寿命内自己优化并且提供最大保护功能。

改进的噪声容限，这是由于使泄漏电流RCD信号的频率与保护金属制品电压(电压感测信号)的频率相关联的能力，从而将这种信号分开，当仅从量级角度考虑时，将这种信号分开将会促成保护反应。通过允许其分开和单独考虑，开关模式电源、变频器、太阳能逆变器的正常电路操作产生的干扰被消除或减轻。

这些能力或益处在现有独立式RCD、电压或电流感测技术中全都获得不了，并且其也不能通过两种的简单组合来获得。为了获得该实施例的益处，需要对功能之间的所需集成加以影响。

集成这两种技术的令人惊讶和意外的进一步益处是成本，这是广泛市场提升的关键方面。更具体而言，现代的RCD技术主要以特殊用途而实现，主要是模拟IC。许多主要半导体公司制造这些IC，包括美国仙童半导体公司、日本罗姆半导体公司、美国德州仪器公司和日本三菱公司。它们具有一种共同的操作方法，包括简单地低通滤波、电压比较和用于移除浪涌事件引起的误触发的延迟锁存器。

最近，一种举措是打算建造数字(使用有限的混合信号)IC。相关研究已经在同行评审的工程学报中被编制成文件。

上述底架电压和电流感测技术是新的，并且至今还没有被集成。第2012903629号澳大利亚临时专利申请中介绍的技术是模拟离散的，其中微处理器实现故障容限功能性。这两种技术的集成为单独的功能引起的成本是两个感测装置的简单总和。这种添加(大致双倍)的成本具有显著限制市场渗透的潜力。

本实施例的本集成决策执行要求要求使用单个中央微控制器(微处理器)。低操作频率(具有毫秒响应时间的50Hz数字信号处理)允许整个国内和工业设备控制应用中到处使用的非常简单的廉价微控制器应用于这种用途。针对一系列应用，大量生产这些装置。这些装置可靠、相对强大、文件齐全并且不贵。这些装置包括相对强大的模数自带转换。因此，简单的接口可以被设计成帮助图2、图3和图4中所示的所需电压感测、电流感测和CD感测。

这种微控制器现在准许设计比单独RCD和电压感测解决方案的组合成本便宜得多而只比CD电路自己成本略大的运算RCD/电压感测电路(如图2)。

本文中所描述的装置较现有技术具有显著优势，其中该技术的功能性在监测其故障信号时保持独立并且可分开，并且当达到任一阈值时，那么将会激活保护功能。然而，本装置具有跨越从RCD系统运行所在的接地中性点(TN)到底架感测系统工作所在的浮动电力配置(IT)、从新安装到老化和维护不良的安装的较宽范围的电力系统配置。本发明旨在弥补作为许多这种先有技术水平不足的情形的实例的这种不安全情况。

在此提供的描述中，提出了许多具体的细节。然而，应理解本发明的实施例可以在没有这些具体的细节的情况下实践。在其他实例中，为了不混淆对本描述的理解，未详细示出众所周知的方法、结构和技术。

类似地，应当注意的是当在权利要求书中使用时，术语“连接”不应被解释为仅限于直接连接或联接。术语“耦合”和“连接”与其派生词可以一起使用。应当理解，这些术语对于彼此并非旨在作为同义词。因此，“装置A耦合至装置B上”的表达的范围不应限于设备或系统，其中装置A的输出直接连接至装置B的输入上。这意味着在A的输出与B的输入之间有一个路径，该路径可以是包括其他装置或手段的路径。“耦合”或“连接”可以意味着两个或多个元件直接的物理或电气接触，或者两个或更多元件彼此不直接接触，但还是彼此合作或相互作用。

因此，虽然已经描述了被认为是本发明的优选实施例，本领域技术人员将认识到可以在不背离本发明的精神的情况下对其作出其他和进一步的修改，并且旨在要求所有这种变化和修改都在本发明的范围内。可以从框图中增加或删除功能，并且操作可以在功能块之间互换。

Claims

1.一种电气保护装置，包括：

2.根据权利要求1所述的电气保护装置，其中所述处理单元直接响应于所述第一和第二信号以选择性地生成所述故障信号。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电气保护装置，其中所述处理单元间接响应于所述第一和第二信号，以选择性地生成所述故障信号。

4.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元包括处理器，所述处理器执行预定算法，所述预定算法响应于所述第一和第二信号，以选择性地生成所述故障信号。

5.根据权利要求4所述的电气保护装置，其中所述预定算法响应于所述第一和第二信号，以计算一个或多个辅助指示；并且响应于所述一个或多个辅助指示，以选择性地生成所述故障信号。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的电气保护装置，其中所述处理单元包括存储器，并且所述处理器选择性地将数据存储在所述存储器中，以便稍后用于计算所述辅助指示中的一个或多个辅助指示。

7.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述负载具有泄漏电流，并且所述第一信号指示所述泄漏电流。

8.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述第二信号是根据从所述底架流到电流汇的电流导出的。

9.根据权利要求8所述的电气保护装置，其中所述电流汇是接地。

10.根据权利要求8所述的电气保护装置，其中所述电流汇是所述中性导线。

11.根据以上权利要求8至10中任一项所述的电气保护装置，其中所述第二信号是根据所述底架与电压基准之间的电压差导出的。

12.根据权利要求11所述的电气保护装置，其中所述电压基准是接地。

13.根据权利要求11所述的电气保护装置，其中所述电压基准是所述中性导线。

14.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述故障信号是响应于所述第一信号满足第一故障条件而生成的。

15.根据权利要求14所述的电气保护装置，其中所述第一故障条件是所述负载电流超过预定第一阈值。

16.根据权利要求15所述的电气保护装置，其中所述处理单元将会基于对所述第二信号的一个或多个特点的评估，来选择性地生成所述故障信号。

17.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述故障信号是响应于所述第二信号满足第二故障条件而生成的。

18.根据权利要求17所述的电气保护装置，其中所述处理单元将会基于对所述第一信号的一个或多个特点的评估，来选择性地生成所述故障信号。

19.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第一信号与所述第二信号两者的组合，并且其中所述处理单元使用定性决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

20.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第一信号与所述第二信号两者的组合，并且其中所述处理单元使用纯定量决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

21.根据以上权利要求中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第一信号与所述第二信号两者的组合，并且其中所述处理单元使用定性和定量决策过程的组合，来确定是否将会生成所述故障信号。

22.一种电气保护装置，包括：

23.根据权利要求22所述的电气保护装置，其中所述处理单元直接响应于所述第一、第二和第三信号以选择性地生成所述故障信号。

24.根据权利要求22或权利要求23所述的电气保护装置，其中所述处理单元间接响应于所述第一、第二和第三信号以选择性地生成所述故障信号。

25.根据以上权利要求22至24中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元包括处理器，所述处理器用于执行预定算法，所述预定算法响应于所述第一、第二和第三信号以选择性地生成所述故障信号。

26.根据以上权利要求22至25中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元包括存储器，并且所述处理器选择性地将数据存储在所述存储器中以便稍后用于计算一个或多个辅助指示。

27.根据以上权利要求22至26中任一项所述的电气保护装置，其中所述第一信号是根据负载泄漏电流导出的。

28.根据以上权利要求22至27中任一项所述的电气保护装置，其中所述第二信号是根据所述底架上的电压与基准电压之间的电压差导出的。

29.根据权利要求28所述的电气保护装置，其中所述电压基准是所述中性导线。

30.根据权利要求28所述的电气保护装置，其中所述电压基准是接地。

31.根据以上权利要求22至30中任一项所述的电气保护装置，其中所述第三信号指示从所述底架流到电流汇的电流。

32.根据权利要求31所述的电气保护装置，其中所述电流汇是所述中性导线。

33.根据权利要求31所述的电气保护装置，其中所述电流汇是接地。

34.根据以上权利要求22至33中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第一信号达到第一阈值，以评估所述第二和/或第三信号的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

35.根据以上权利要求22至34中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第二信号达到第二阈值，以评估所述第一和/或第三信号的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

36.根据以上权利要求22至35中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第三信号达到第三阈值，以评估所述第一和/或第二信号的一个或多个特点，然后选择性地生成所述故障信号。

37.根据以上权利要求22至36中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第一、第二和第三信号的组合，并且其中所述处理单元使用定性决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

38.根据以上权利要求22至37中任一项所述的电气保护装置，其中所述处理单元响应于所述第一、第二和第三信号的组合，并且其中所述处理单元使用纯定量决策过程，来确定是否将会生成所述故障信号。

39.一种电气保护装置，包括：

40.一种电气保护装置，包括：

41.一种电气保护装置，包括：

42.根据权利要求41所述的电气保护装置，其中所述负载包括具有底架电压的底架，并且所述底架电压是根据所述负载电压导出的。

43.一种向负载提供电气保护的方法，所述负载在负载电压下从具有有效导线和中心导线的电气电源吸引负载电流，所述方法包括以下步骤：

将两个输入端子电连接至有效导线和中性导线上；

将至少两个输出端子电连接至所述负载上；

提供根据所述负载电流导出的第一模拟信号；

提供根据所述负载电压导出的第二模拟信号；

响应于所述第一和第二信号以生成数字信号，并且响应于所述数字信号，以选择性地生成故障信号；并且

44.一种电气保护装置，包括：

处理单元，所述处理单元用于生成根据所述第一和第二信号中的至少一个信号导出的第三信号；并且响应于所述第一、第二和第三信号中的至少两个信号，以选择性地生成故障信号；以及