CN107850639B

CN107850639B - 用于动态接地故障检测的系统和方法

Info

Publication number: CN107850639B
Application number: CN201680042850.5A
Authority: CN
Inventors: A.C.M.哈默斯; E.沃尔米斯特
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2036-07-18
Also published as: JP6767472B2; JP2018525622A; EP3325986A1; EP3325986B1; US20170023631A1; EP3325986A4; US10274530B2; WO2017015182A1; CN107850639A

Abstract

一种接地故障检测器（206）包括：继电器（302），其被配置为接收第一电流。所述接地故障检测器还包括电压调节器（306），其被配置为提供对地的电压电位。所述接地故障检测器还包括放大器（308），其被配置为响应于流入或流出所述接地故障检测器的接地电流而改变放大器的输出电压，以便引起在所述继电器处接收到的第一电流中的改变。第一电流中的改变指示接地故障。在检测到接地故障时，接地故障检测器可以与地隔离。

Description

用于动态接地故障检测的系统和方法

技术领域

本公开总体上涉及工业过程控制和自动化系统。更具体地，本公开涉及诸如在工业过程控制和自动化系统中的用于动态接地故障检测的系统和方法。

背景技术

包括直流（DC）供电控制系统的工业过程控制和自动化系统通常用于使大型和复杂的工业过程自动化。这些类型的系统例行地包括传感器、致动器和控制器。控制器通常接收来自传感器的测量结果并且生成用于致动器的控制信号。

在连接到安装在距控制器长距离上的许多现场设备的DC供电控制系统中的接地故障可以影响从输入现场设备读取的状态，并且可以影响输出现场设备的状态。该影响独立于所使用的接地故障检测原理。标准和客户要求往往决定了接地故障应该被检测，但应该对在控制下的过程的状态没有影响。现有接地故障检测解决方案通常永久影响控制下的过程的状态或不能够使输入状态改变与被检测的接地故障相关。

发明内容

本公开提供了用于动态接地故障检测的系统和方法。

在第一实施例中，一种接地故障检测器包括被配置为接收第一电流的继电器或等效组件。接地故障检测器还包括配置为提供对地的电压电位的电压调节器。接地故障检测器还包括放大器，其被配置为响应于流入或流出所述接地故障检测器的接地电流而改变所述放大器的输出电压，以便引起在继电器处接收到的第一电流中的改变。第一电流中的改变指示接地故障。

在第二实施例中，一种方法包括：在接地故障检测器处接收第一电流。该方法还包括由接地故障检测器提供对地的电压电位。该方法还包括响应于流入或流出接地故障检测器的接地电流而改变接地故障检测器中的放大器的输出电压。放大器的输出电压中的改变引起在接地故障检测器处接收到的第一电流中的改变。第一电流中的改变指示接地故障。

在第三实施例中，一种系统包括控制器和电耦合至所述控制器的接地故障检测器。接地故障检测器包括被配置为从控制器接收第一电流的继电器。接地故障检测器还包括被配置为提供对地的电压电位的电压调节器。接地故障检测器还包括放大器，其被配置为响应于流入或流出所述接地故障检测器的接地电流而改变放大器的输出电压，以便引起在所述继电器处接收到的第一电流中的改变。控制器被配置为检测第一电流中的改变作为接地故障的指示。

根据下面的附图、描述和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员来说可以是显而易见的。

附图说明

为了更完整地理解本公开，现在参考结合附图理解的以下描述，其中：

图1图示根据本公开的示例工业过程控制和自动化系统；

图2图示包括根据本公开的接地故障检测器的工业过程控制和自动化系统的示例部分；

图3图示根据本公开的示例接地故障检测器的更详细的视图；并且

图4图示根据本公开的用于接地故障检测的示例方法。

具体实施方式

下面所讨论的图1至4以及用于描述本专利文件中的本发明的原理的各种实施例仅仅作为说明，并且不应以任何方式解释为限制本发明的范围。本领域技术人员将会理解，本发明的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实现。

接地故障检测系统通常在24VDC供电控制系统或者其他DC控制系统上采用以便监视可能发生的接地故障。一些现有接地故障检测解决方案测量地和电源的公共端子之间的电阻、电压或电流。当出现接地故障时，电阻、电压或电流改变，并且生成警报或采取动作，诸如关断电源。然而，在一些关键控制系统（诸如火灾和气体检测系统）中，甚至在接地故障的情况下，也常常期望或要求控制系统功能性保持可用。此外，在火灾和气体检测系统的情况下，接地故障的出现不应导致假火灾或气体检测报警。

为了解决这些问题，本公开的实施例提供接地故障检测器，其被配置为：（1）检测接地故障，（2）将接地故障检测与输入状态改变和输出开关行为改变相关，和（3）与地断开以去除其在受影响的I/O通道上的影响。这样的特征可以与多种控制系统结合使用，所述控制系统包括具有大量非隔离I/O通道的火灾和气体检测系统。然而，本公开不限于火灾和气体检测系统，并且在此公开的原理适用于其他环境和工业。

图1图示根据本公开的示例工业过程控制和自动化系统100。如图1中所示，系统100包括一个或多个过程元件102a-102b。过程元件102a-102b代表可以执行各种功能中的任何功能的过程或生产系统中的组件。例如，过程元件102a-102b可以代表火灾或气体检测和预防系统中的传感器或装备。在其他实施例中，过程元件102a-102b可以代表用于制造化学、制药、纸张或石化产品的装备。过程元件102a-102b中的每一个包括用于执行过程或生产系统中的一个或多个功能的任何合适的结构，诸如传感器或致动器。

两个控制器104a-104b耦合到过程元件102a-102b。控制器104a-104b控制过程元件102a-102b的操作。例如，控制器104a-104b可以接收来自传感器的测量结果并生成用于致动器的控制信号，以便控制火灾或气体检测和预防系统的操作。每个控制器104a-104b包括用于控制过程元件102a-102b中的一个或多个的任何合适的结构。

两个服务器106a-106b耦合到控制器104a-104b。服务器106a-106b执行各种功能以支持控制器104a-104b和过程元件102a-102b的操作和控制。例如，服务器106a-106b可以记录由控制器104a-104b收集或生成的信息，诸如与过程元件102a-102b的操作有关的状态信息。服务器106a-106b还可以执行对控制器104a-104b的操作进行控制的应用，从而控制过程元件102a-102b的操作。另外，服务器106a-106b可以提供对控制器104a-104b的安全访问。服务器106a-106b中的每一个包括用于提供对控制器104a-104b的访问或控制的任何合适的结构，诸如一个或多个处理器109以及一个或多个存储器111。

一个或多个操作者站108a-108b耦合到服务器106a-106b，并且一个或多个操作者站108c耦合到控制器104a-104b。操作者站108a-108b代表提供对服务器106a-106b的用户访问的计算或通信设备，其然后可以提供对控制器104a-104b和过程元件102a-102b的用户访问。操作者站108c代表提供对控制器104a-104b的直接用户访问的计算或通信设备。作为特定示例，操作者站108a-108c可以允许用户使用由控制器104a-104b和/或服务器106a-106b收集的信息来查看过程元件102a-102b的操作历史。操作者站108a-108c还可以允许用户调整过程元件102a-102b、控制器104a-104b或服务器106a-106b的操作。操作者站108a-108c中的每一个包括用于支持系统100的用户访问和控制的任何合适的结构，诸如一个或多个处理器113以及一个或多个存储器115。

在该示例中，操作者站108b中的至少一个远离服务器106a-106b。远程站通过网络110耦合到服务器106a-106b。网络110促进系统100中的各种组件之间的通信。例如，网络110可以在网络地址之间传送互联网协议（IP）分组、帧中继帧、异步传输模式（ATM）单元或其他信息。网络110可以包括一个或多个局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）、诸如因特网之类的全球网络的全部或一部分，或者在一个或多个位置处的一个或多个任何其它通信系统。

在该示例中，系统100包括两个附加服务器112a-112b。服务器112a-112b执行各种应用来控制系统100的总体操作。例如，系统100可以是火灾或气体检测和预防系统，并且服务器112a-112b可以执行用于控制火灾或气体检测和预防系统的应用。在一些实施例中，服务器112a-112b可以执行诸如企业资源计划（ERP）、制造执行系统（MES）或任何其他或附加工厂或过程控制应用之类的应用。服务器112a-112b中的每一个包括用于控制系统100的总体操作的任何合适的结构。

在一些实施例中，控制器104a-104b中的每一个包括一个或多个处理设备105，诸如一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列、专用集成电路或离散逻辑设备。控制器104a-104b中的每一个还包括存储由（一个或多个）处理设备105所使用、收集或生成的数据和指令的一个或多个存储器107，诸如随机存取存储器或闪存或其它只读存储器。此外，控制器104a-104b中的每一个包括一个或多个接口120，其促进与过程元件102a-102b的通信。在特定实施例中，控制器104a-104b中的每一个包括多个模拟输入、模拟输出、数字输入，或数字输出，或这些的组合。

如图1中所示，系统100包括支持系统100中的组件之间的通信的各种冗余网络114a-114b和单个网络116a-116c。这些网络114a-114b、116a-116c中的每一个代表促进系统100中的组件之间的通信的任何网络或网络的组合。网络114a-114b、116a-116c可以例如代表以太网网络。

根据本公开，系统100的各种组件支持系统100中的用于接地故障检测的过程。例如，控制器104a-104b可以代表现场设备控制器，并且过程元件102-102b可以代表现场设备。现场设备控制器可以均包括接地故障检测器或与接地故障检测器结合使用。每个接地故障检测器可以被配置用于检测系统100内的某处出现的接地故障。以下提供关于该功能的附加细节。

尽管图1图示工业过程控制和自动化系统100的一个示例，但可以对图1做出各种改变。例如，工业过程控制和自动化系统可以包括任何数量的过程元件、控制器、服务器、操作者站和网络。而且，系统100的构成和布置仅是用于说明的目的。组件可以根据特定需求而被添加、省略、组合或放置在任何其他配置中。此外，尽管描述为用于生产或处理某些类型的产品，但系统100可以以任何其他方式来使用。此外，图1图示其中可以使用接地故障检测器的一个示例操作环境。一个或多个接地故障检测器可以在任何其他合适的系统中使用。

图2图示工业过程控制和自动化系统200的示例部分，其包括根据本公开的接地故障检测器。系统200可以代表图1的工业过程控制和自动化系统100（或由其代表）。在特定实施例中，系统200可以代表火灾或气体检测和预防系统。然而，系统200可以以任何其他合适的方式来使用。

如图2中所示，系统200包括一个或多个受控设备202a-202n、控制器204和接地故障检测器206。在一些实施例中，控制器204可以代表图1中的控制器104a或104b，并且受控设备202a-202n可以是图1中的过程元件102a或102b。

控制器204控制受控设备202a-202n和接地故障检测器206的操作。控制器204包括多个输入和输出210。在一些实施例中，控制器204可以包括数百个输入和输出210，其包括一个或多个模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出或这些的组合。当然，可以使用更多或更少的输入和输出210。

受控设备202a-202n包括多个现场设备，诸如一个或多个传感器、螺线管和开关。每个受控设备202a-202n和接地故障检测器206可以在由控制器204控制的独立通道上操作。每个通道在输入或输出210中的一个或多个处耦合到控制器204。每个通道包括至少一个导线，其连接到控制器204并延伸到相关联的现场设备。控制器204通过导线之一将电力供应给每个受控设备202a-202n，从而造成由每个受控设备202a-202n确定的负载电流I₁-I_N。因此，每个受控设备202a-202n在内部或沿连接线中的一个都有具有接地故障的可能性。

接地故障检测器206连接到控制器204的模拟输入210之一。控制器204通过连接到模拟输入210的一个或多个导线将电力供应给接地故障检测器206，从而造成到接地故障检测器206的输入的电流I_A。接地故障检测器206生成关于地的电压电位。控制器204可以被配置为测量由接地故障检测器206汲取的电流I_A。另外或可替换地，控制器204可以被配置为测量由于由接地故障检测器206汲取的电流I_A中的改变而引起的与地的电压差。

在操作的一个方面中，接地故障可以发生在系统200中的某处，诸如在任何受控设备202a-202n和控制器204之间的导线之一中或在每个受控设备202a-202n内部的电气或电子组件中。只有接地故障检测器206连接到地，并且系统200的其它部分与地隔离。因此，当接地故障在系统200中别处发生时（诸如当连接到受控装置202a-202n之一的导线被切断从而使导线暴露于地时），在接地故障检测器206处的关于地的电压电位使电流在地和接地故障检测器206之间流动。由于接地故障检测器206的结构和操作，该状况导致电流I_A或与地的电压差中的改变。控制器204包括逻辑（以硬件或者硬件和软件/固件的组合来实现），其将该改变解释为接地故障并将接地故障与受影响的I/O信号的输入改变状态相关联。当检测到接地故障时，接地故障检测器206可与地隔离，所以它将不再影响受影响的I/O信号。

在接地故障的情况下，控制器204可以快速确定接地故障检测器206的状态，以便检测由接地故障引起的信号状态改变。这允许控制器204对信号状态改变快速采取行动。在一些实施例中，控制器204可以将接地故障检测器206与地断开，因此控制器204处的I/O信号不再被由接地故障检测器206引起的电流或电压改变影响。接地故障检测器206然后可以被周期性地重新激活以检测接地故障是否仍然存在。下面将更详细地描述这些特征和操作。

虽然图2图示包括接地故障检测器206的一个工业过程控制和自动化系统200的示例部分，但可以对图2做出各种改变。例如，工业过程控制和自动化系统可以包括任何数量的受控设备、控制器和接地故障检测器。而且，系统200的组成和布置仅用于说明的目的。组件可以根据特定需要而被添加、省略、组合或放置在任何其他配置中。此外，图2图示其中可以使用接地故障检测器的一个示例操作环境。一个或多个接地故障检测器可以在任何其他合适的系统中使用。

图3图示根据本公开的示例接地故障检测器206的更详细视图。如图3中所示，接地故障检测器206包括继电器302、继电器接触部304、电压调节器306、放大器308以及电阻器311-314。

当将接地故障检测器206连接到控制器204的模拟输入210被激活（在模拟输入210的输入引脚上生成0V的电压）时，电流I_A流过继电器302并到接地故障检测器206的其它部分中。继电器302控制继电器接触部304的操作。继电器302可以以任何合适的方式来实现，诸如用PhotoMOS或任何其它等效组件。当电流I_A流过继电器302时，继电器302闭合继电器接触部304，从而使电阻器313和地连接到接地故障检测器206的其余部分。

电压调节器306相对于控制器204 的“0伏”电平产生电压电位V0。因此，控制器204的“0伏”电平相对于地具有相同的电压电位V0。V0是只要继电器接触部304闭合并且没有接地故障（并且因此没有接地电流I_G）就存在的电压电位。在一些实施例中，电压V0近似为4VDC，虽然它可以更高或更低或为负的。电压电位V0通过电阻器312-313连接到地。在出现接地故障的情况下，电阻器312-313限制由接地故障检测器206汲取的接地故障电流I_G并且将外部接地电压缩放到可以由接地故障检测器206处理的范围。

放大器308控制通过电阻器314的电流并且从而确定电阻器311上的电压降V1。当没有出现接地故障时，通过电阻器312的电流是零，并且电压降V2也为零。当出现接地故障时，电流流过电阻器312，并且如下面更详细描述的电压降V2变为非零。基于电压V1和V2中的改变，放大器308可以改变其输出电压。已改变的输出电压影响通过电阻器314汲取的电流。流过电阻器314的电流水平也影响流过电阻器311的电流水平，其是I_A。这继而影响电阻器311上的电压降V1。

当没有接地故障发生时，接地故障检测器206在稳定状态操作，并且电流I_A是在大体上恒定的水平。在这样的稳定状态中，电流I_A可以称为I₀。在接地故障的情况下，电流I_G开始流动，并且接地故障检测器206的稳定状态被扰动。

地与V0之间的电压降和电阻器312-313的总电阻确定电流I_G的量。电流I_G的方向由接地故障的电压决定。如果在系统200中具有高于V0的电压的位置处发生接地故障，则电流I_G在从地到电阻器313的方向上流动，因此电流I_G流入接地故障检测器206。可替代地，如果在具有低于V0的电压的导线中发生故障，则电流I_G从电阻器313流至地，所以电流I_G流出接地故障检测器206。

接地电流I_G在电阻器312两端引起电压降V2。放大器308接收改变的电压V2作为输入。放大器308还接收电阻311两端的电压降V1作为输入。如果通过电阻器312的电流改变（诸如，如果通过电阻器312的接地电流I_G从零改变到非零），则放大器308也操作以改变通过电阻器311的电流I_A。具体地，当接地电流I_G流入接地故障检测器206时，电压V2变为正，并且放大器308降低其自身的输出电压，增加通过电阻器314进入放大器308的电流。这也增加了通过电阻器311的电流I_A，因为电阻器311和314是串联连接的。可替代地，当接地电流I_G流出接地故障检测器206时，电压V2变为负，并且放大器308提高其自身的输出电压，降低通过电阻器314进入放大器308的电流。这也降低通过电阻器311的电流I_A。

因此，接地电流I_G的存在引起由接地故障检测器206汲取的输入电流I_A中的改变。控制器204可以解释电流中的改变以确定是否存在接地故障。在一些实施例中，控制器204可以通过读取由接地故障检测器206汲取的电流I_A计算接地电压。

在特定实施例中，控制器204应用方程来评估电流中的改变，如果存在的话。该方程可由以下给出：

I_A = I₀ + B×I _G

其中I_A是由接地故障检测器206在给定时刻所汲取的电流，I₀是当未检测到接地故障（在稳定状态）时由接地故障检测器206汲取的电流，I_G是接地电流，并且B是常数。如果检测到接地故障，则I_G为非零，并且电流I_A不等于I₀。B的值是用作缩放因子的常数，使得I_A处在模拟输入210的正常操作范围内。也就是说，值B被用于将接地电流I_G的范围缩放到近似为电流I_A的范围。B的值可以凭经验确定，并可以基于在运行时I_A的可能值的范围来选择。例如，如果I_A可能在0-50mA的范围内，则B可能具有第一值，如果I_A可能在0-20mA的范围内则B可能具有第二值，依此类推。

如果控制器204检测到接地故障，则控制器204可以决定通过从地隔离接地故障检测器206而关断在接地故障检测器206处检测出的电流泄漏。在关断的状态中，接地故障检测器206不再影响与接地故障相关联的信号。为了从地断开接地故障检测器206，控制器204关断电流I_A，其使继电器302断开。然而，控制器204并不必须从地断开接地故障检测器206。可能存在其中一定量的接地电流是可接受的情形，并且接地故障检测器206可以不关断。控制器204可以基于预编程来做出该确定。

尽管图3图示一个示例接地故障检测器206的更详细视图，但可以对图3做出各种改变。例如，虽然图3图示接地故障检测器206的一个示例电路实现方式，但可以使用被配置为执行相同或类似功能的其它电路。

图4图示根据本公开的用于接地故障检测的示例方法400。为了便于解释，方法400被描述为由图2的系统200执行。然而，该方法400可以与任何合适的设备或系统一起使用。

在步骤401处，控制系统的控制器（或其他源）将电流提供到接地故障检测器。这可以包括例如控制器204将第一电流I_A提供到接地故障检测器206。电流I_A使继电器（诸如继电器302）闭合在接地故障检测器中的继电器接触部（诸如继电器接触部304）。在步骤403处，接地故障检测器提供对地的电压电位。这可以包括例如电压调节器306生成对地的电压电位V0。

在步骤405处，出现接地故障，从而使接地电流流入或流出接地故障检测器。这可以包括例如流入或流出接地故障检测器206的接地电流I_G。响应于流入或流出接地故障检测器的接地电流，在步骤407，在接地故障检测器中的放大器改变其输出电压。这可以包括例如放大器308改变其输出电压。在一些实施例中，接地电流流过第一电阻器（诸如电阻器312），并且引起第一电阻器两端的电压降。该电压降作为放大器处的输入被接收，从而使放大器改变其输出电压。

在放大器的输出电压中的改变引起由接地故障检测器汲取的电流（诸如电流I_A）中的改变。更具体地，放大器的输出电压中的改变导致跨第二电阻器（诸如电阻器314）的第二电流中的改变，从而引起跨与第二电阻器串联的第三电阻器（诸如电阻器311）的电流中的改变。

在步骤409处，控制器检测电流中的改变并将改变解释为接地故障的指示。作为响应，在步骤411处，控制器将到接地故障检测器的电流减小到零。在没有电流的情况下，继电器断开继电器接触部，并且断开的继电器接触部将接地故障检测器与地隔离（步骤413）。

尽管图4图示用于接地故障检测的方法400的一个示例，但可以对图4进行各种改变。例如，虽然被示为一系列步骤，但是图4中的各种步骤可以重叠、并行发生、以不同顺序发生或者多次发生。此外，根据特定需要，一些步骤可以被组合或去除，并且可以添加附加步骤。

在一些实施例中，本专利文件中描述的各种功能可以由从计算机可读程序代码形成并且被包含在计算机可读介质中的计算机程序来实现或支持。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、硬盘驱动器、光盘（CD）、数字视频盘（DVD）或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质排除传输暂时性电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括数据可以被永久存储于其中的介质和其中数据可以被存储并且随后被重写的介质，诸如可重写光盘或可擦除存储器设备。

阐述贯穿本专利文件使用的某些词语和短语的定义可能是有利的。术语“应用”和“程序”是指适于以合适的计算机代码（包括源代码、目标代码或可执行代码）实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据或其一部分。术语“通信”以及其派生词包含直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词意味着包括而不限于。术语“或”是包含性的，意为和/或。短语“与……相关联”以及其派生词，可以意味着包括、被包括在内、与……互连、包含、被包含在内、连接到或与……连接、耦合到或与……耦合、可与……通信、与……合作、交织、并置、接近于、被绑定到或与……绑定、具有、具有……的特性、与……具有关系或与……有关系等等。在与项目的列表一起使用时，短语“……中的至少一个”意指可以使用所列举项目中的一个或多个的不同组合，以及可能仅需要在列表中的一个项目。例如，“A，B和C中的至少一个”包括以下组合中的任一个：A，B，C，A和B，A和C，B和C，以及A和B和C。

在本申请中的描述不应被理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的必不可少的或关键的元件。专利化主题的范围仅由授权的权利要求来限定。此外，没有任何一个权利要求意图关于任何所附权利要求或权利要求要素援引35U.S.C. §112（F），除非在特定权利要求中明确使用词语“用于……的部件”或“用于……的步骤”，随后是标识功能的特定短语。在权利要求内的诸如（但不限于）“机制”、“模块”、“设备”、“单元”、“组件”、“元件”、“构件”、“装置”、“机器”、“系统”、“处理器”或“控制器”之类的术语的使用被理解为并意图指代相关领域技术人员已知的结构，如由权利要求本身的特征进一步修改或改进的，并且不意图援引35 U.S.C. §112（F）。

虽然本公开已经描述了某些实施例和通常相关联的方法，但这些实施例和方法的更改和排列对本领域的技术人员是显而易见的。因此，示例实施例的上述描述不限定或约束本公开。在不脱离如由以下权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，其它改变、替换和更改也是可能的。

Claims

1.一种接地故障检测器，其包括：

继电器，其被配置为从工业过程控制和自动化系统的控制器接收第一电流，该控制器被配置为控制接地故障检测器以及与所述接地故障检测器并联连接的多个现场设备，所述接地故障检测器和所述现场设备均被配置为在所述控制器的独立通道上操作；

电压调节器，其被配置为提供对地的电压电位；

耦合在所述电压调节器和接地之间的第一电阻器；

第二电阻器；以及

放大器，其被配置为：

接收由于流过所述第一电阻器并流入或流出所述接地故障检测器的接地电流而引起的所述第一电阻器两端的电压降中的改变作为输入；

接收耦合在所述继电器和所述放大器之间的所述第二电阻器两端的电压降中的改变作为输入；以及

响应于所接收的所述第一电阻器两端的电压降中的改变，改变所述放大器的输出电压，其中所述放大器的输出电压中的变化改变了流经所述第二电阻器的电流，导致在所述继电器处接收到的第一电流中的改变，该第一电流中的改变指示接地故障。

2.根据权利要求1所述的接地故障检测器，还包括：

在所述第二电阻器和所述继电器之间串联连接的第三电阻器，

其中，所述接地故障检测器被配置为使得放大器的输出电压中的改变导致跨第二电阻器的第二电流中的改变，并且从而引起跨第三电阻器的第一电流中的改变。

3.根据权利要求2所述的接地故障检测器，其中响应于第一电流被减小到零，所述继电器被配置为断开所述接地故障检测器的继电器接触部（304）以将所述接地故障检测器与地隔离。

4.根据权利要求1所述的接地故障检测器，其中接地电流的大小是基于对地的电压电位的。

5.根据权利要求1所述的接地故障检测器，其中流入或流出所述接地故障检测器的接地电流的方向是基于接地故障的位置的。

6.一种用于动态故障接地检测的方法，包括：

在接地故障检测器的继电器处从工业过程控制和自动化系统的控制器接收（401）第一电流，该控制器被配置为控制接地故障检测器以及与所述接地故障检测器并联连接的多个现场设备，所述接地故障检测器和所述现场设备均被配置为在所述控制器的独立通道上操作；

由电压调节器提供（403）对地的电压电位，其中第一电阻器耦合在所述电压调节器和接地之间；

在放大器处接收由于流过所述第一电阻器并流入或流出所述接地故障检测器的接地电流而引起的所述第一电阻器两端的电压降中的改变；

接收耦合在所述继电器和所述放大器之间的第二电阻器两端的电压降中的改变作为输入；以及

响应于所接收的电压降中的改变，改变所述放大器的输出电压，其中对所述放大器的输出电压进行改变也改变了流经所述第二电阻器的电流，导致在所述继电器处接收到的第一电流中的改变，该第一电流中的改变指示接地故障。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述放大器的输出电压中的改变导致跨第二电阻器（314）的第二电流中的改变，从而引起跨与第二电阻器串联的第三电阻器（311）的第一电流中的改变，

所述方法进一步包括：

响应于第一电流被减小到零，由接地故障检测器的继电器（302）断开（413）所述接地故障检测器的继电器接触部，断开的继电器接触部将所述接地故障检测器与地隔离。

8.一种用于动态故障接地检测的系统（100，200），其包括：

控制器（104a，104b，204），被配置为控制工业过程控制和自动化系统的多个现场设备；以及

接地故障检测器（206），其电耦合到所述控制器和所述多个现场设备，接地故障检测器和所述现场设备均被配置为在所述控制器的独立通道上操作，所述接地故障检测器包括：

继电器（302），其被配置为接收来自所述控制器的第一电流；

电压调节器（306），其被配置为提供对地的电压电位；

耦合在所述电压调节器和接地之间的第一电阻器；

第二电阻器；以及

放大器（308），其被配置为：

响应于所接收的所述第一电阻器两端的电压降中的改变，改变所述放大器的输出电压，其中所述放大器的输出电压中的变化改变了流经所述第二电阻器的电流，导致在所述继电器处接收到的第一电流中的改变；

其中，所述控制器被配置为检测第一电流中的改变作为接地故障的指示。