CN111194411A

CN111194411A - 用于测量预期短路电流的方法和设备

Info

Publication number: CN111194411A
Application number: CN201880065179.5A
Authority: CN
Inventors: C·J·吕布克; A·侯赛因
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd; Eaton Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2020-05-22
Also published as: WO2019086990A1; US20190128942A1; US10884068B2; EP3704503A1

Abstract

本公开涉及一种确定包括电源的电气系统的预期短路电流的方法，包括：将测试负载连接到：(i)电气系统的第一相线和第二相线或(ii)电气系统的第一相线和中性线之间；采用耦接到电气系统的传感器来测量横跨测试负载的电压降；基于横跨测试负载的至少测量的电压降来确定电压值；确定第一相线至电源的总有效阻抗；以及基于电压值和总有效阻抗来确定预期短路电流。

Description

用于测量预期短路电流的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月30日提交的美国专利申请序列号15/797,213的优先权并要求其权益，该申请以引用方式并入本文。

背景技术

技术领域

所公开的概念整体涉及电路保护装置，诸如但不限于断路器，并且具体地涉及用于动态确定电路的预期短路电流的方法和设备，其中提供了电路保护装置。

发明背景

电路保护装置，诸如断路器，是本领域中所熟知的。电路保护装置用于保护电气系统中的电路不受过电流状况(诸如过载状况或相对高水平的短路或故障状况)的损坏。此类电路保护装置具有短路电流额定值(SCCR)，其识别电路保护装置被评级为安全中断的最大电流。当要在电气系统中实施电路保护装置时，选择一种在安装时为系统正确额定的电路保护装置是重要的。选择正确额定的电路保护装置的主要方法是首先确定电气系统的预期短路(PSC)电流，该电流是在短路状况下可存在于电气系统中的最高电流，并且然后选择具有足以用于所确定的PSC电流的SCCR的电路保护装置。此外，电气系统中的PSC电流可基于存在的一个或多个电源而随时间动态变化(例如，PSC电流可由于从公用馈送源到基于逆变器的分布式能量源的转移而变化)。在此类情况下，可能需要动态地改变电路保护装置的设定，以根据需要处理不同的PSC电流水平。因此，有利的是能够动态地测量PSC电流水平，使得可相应地进行此类调节。PSC电流也用于计算电气系统中的电弧闪动入射能量值，该值通过指定电弧闪动危险来协助人员。

一种用于动态确定电气系统中的PSC电流的已知方法描述于由本文的受让人拥有的美国专利8,493,012中。该方法利用现有的开关(接触器)和电气系统中的实际负载，以便基于在关闭开关之前和之后进行的电压和电流测量来计算PSC电流，以使负载通电。更具体地，在该方法中，基于电源的电阻来计算PSC电流，这导致基于总阻抗(电阻+电抗)的高于实际值的PSC电流值。这在安全性方面是可接受的，因为它过度地指定了断路器额定值和电弧闪动事件能量，但导致额外的成本。

因此，在PSC电流的动态测量领域中有改进的余地。

发明内容

在一个实施方案中，提供了一种用于确定包括电源的电气系统的预期短路电流的方法。该方法包括：将测试负载连接到：(i)电气系统的第一相线和第二相线或(ii)电气系统的第一相线和中性线之间；采用耦接到电气系统的传感器来测量横跨测试负载的电压降；基于横跨测试负载的至少测量的电压降来确定电压值；确定所述第一相线至所述电源的总有效阻抗；以及基于电压值和总有效阻抗来确定预期短路电流。

在另一个实施方案中，提供了被构造为耦接到电源和负载之间的电气系统并且用于确定预期短路电流的电气装置。所述电气装置包括测试负载、开关、传感器、以及控制器，所述开关被构造为选择性地将所述测试负载连接到：(i)所述电气系统的第一相线和第二相线或(ii)所述电气系统的第一相线和中性线之间，所述传感器被构造为生成指示所述测试负载的电压降的信号，所述控制器被构造和配置为至少基于指示横跨测试负载的电压降的信号来确定电压值，确定第一相线的总有效阻抗，基于电压值和总有效阻抗来确定电气系统的预期短路电流。

附图说明

当结合附图阅读时，可以从以下优选的实施方案描述中获得对本发明所公开的概念的完整理解，其中：

图1A和图IB为示出根据所公开的概念的一个示例性实施方案的确定PSC电流的方法的电气系统的示意性电路图；

图2A和图2B为示出根据所公开的概念的另一个另选示例性实施方案的确定PSC电流的方法的电气系统的示意性电路图；

图3为根据示例性实施方案的电气系统的示意图，该电气系统包括断路器，该断路器实施所公开的概念的PSC电流确定的线至线方法；

图4为可用于实施所公开的概念的电子跳闸单元的示意图；并且

图5为根据另选的示例性实施方案的电气系统的示意图，该电气系统包括断路器，该断路器实施所公开的概念的PSC电流确定的线至中性方法。

优选实施方案描述

本文使用的方向短语，诸如例如左、右、前、后、顶部、底部、以及它们的衍生词，涉及附图中所示的元件的取向，并且并不限制权利要求书，除非在其中明确地表述。

如本文所用，术语“数量”应当意为一个或多于一个的整数(即，多个)。

如本文所用，两个或更多个零件“耦接”在一起的表述应当意指这些零件直接接合在一起或通过一个或多个中间零件接合在一起。

如本文所用，术语“控制器”应意指可存储、检索、执行和处理数据(例如，由此类例程所使用的软件例程和/或信息)的可编程模拟和/或数字装置(包括相关联的存储器部件或部分)，包括但不限于现场可编程门阵列(FPGA)、复杂的可编程逻辑装置(CPLD)、可编程片上系统(PSOC)、应用专用集成电路(ASIC)、微处理器、微控制器、可编程逻辑控制器或任何其他合适的处理装置或设备。存储器部分可为各种类型的内部和/或外部存储介质中的任一种或多种，该各种类型的内部和/或外部存储介质为诸如但不限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH等，它们提供存储寄存器(即，非暂态机器可读介质)以用于进行数据和程序代码存储，诸如以计算机的内部存储区域的方式进行数据存储，并且可以是易失性存储器或非易失性存储器。

所公开的概念提供了两种类似的方法，即，可用于动态测量电气系统中的PSC电流(Ipse)的线至线方法和线至中性方法。如本文所详述，这两种方法基于横跨测试负载(诸如测试电阻器)测量的电压以及从测试点到电源的阻抗的计算值来确定PSC电流。因此，所公开的概念使得PSC电流确定能够在任何时间直接在诸如但不限于断路器、保护继电器或仪表的电气装置内进行。

I.线至线方法

将结合图1A中所示的示例性电气系统2来描述线至线方法，该方法部分地重新绘制于图1B中。参见图1A和图1B，电气系统2包括连接到三相负载6的三相低压网络4。网络4包括连接到相线12A的AC电源10A(V_R)、连接到相线12B的AC电源10B(Vs)和连接到相线12C的AC电源IOC(V_T)。每个相线12A、12B和12C具有相关联的针对相Zs的总有效阻抗，其中Zs＝Rs+jxs。如图1A和图1B中所示，并且根据所公开的概念的一个方面，测试电阻器14(R_L)诸如通过如固态开关(未示出)的机构连接到两个相线(例示的示例中的相线12A和相线12B)之间。如本文其他地方，具体地，示例性实施方案中所详述，测试电阻器14在两个相线之间连接预定的时间段，诸如但不限于相关联源电压的半周期。如将理解的那样，回路电流I_L将如图所示以线至线方式流动(任意的电流方向示于图1A中)。

A.经验解决方案

根据所公开的概念的本实施方案的经验解决方案：

在本经验解决方案中，Z_L＝R_L，并且Z_eq为所示回路中的总等效阻抗，包括图1B中的测试电阻器14(即Zeq等于回路中两相的Z_S和测试电阻器14的Z_L)。此外，由于已知测量电流I_L(＝V_降/R_L)且Z_L＝R_L，因此可根据以上公式计算Zs。Ipse(线至地)如下计算：

然而，Ipse(线至线)如下计算：

仅当Z_s含有忽略不计的电抗时，以上公式(1)才有效。然而，在实际情况下，存在一些源电抗(例如变压器次级的电抗)，因此使用公式(1)实际上可产生错误的结果。

为了解决该错误结果的可能性，根据所公开的概念的另一个方面，下文提供了针对0.7和0.9的功率因数的更精确的解决方案，其中结合了被忽略的电抗以获得附加的精度。

B.精确求解—功率因数0.7

在所公开的概念的本实施方案的精确解决方案中，代替公式(1)，I_L将遵循以下关系(参见图1B)：

根据测量的结果：

现在，在公式(4)中，存在两个未知变量，R_s和X_s。Z_eq可根据关系(6)计算，并且R_L是已知的。为了将未知变量的数目从两个减少到一个，分配负载功率因数0.7被认为如下：pf＝cosφ＝cos(tan^-1(X/R))pf＝0.7，则根据以上关系，X/R＝1，或者X＝R。因此，在公式(4)中假设R_s＝X_s，获得以下：8R_s ²+4R_LR_s+(R_L ²-Z_eq ²)＝0。

这是一个简单的二次公式，其针对R的正值求解，使得Z_s可根据以下公式(7)来计算：

并且随后可根据以上公式(3)计算精确求解的线至线Ipse。

C.精确求解—功率因数0.9

另选地，分配负载功率因数0.9被认为如下：如果pf＝0.9，则X/R＝0.48，或者X＝0.48R；因此，在公式(5)中假设R_s＝0.48X_s，获得以下：4.92R_s ²+4R_LR_s+(R_L ²-Z_eq ²)＝0。这又是一个二次公式，其针对R_s的正值求解，使得Zs可根据以下关系来计算，并且随后根据公式(3)计算线至线Ipsc，

因此，简而言之，在线至线方法中，Ipse是基于V_线和Z_S根据公式(3)确定的。V_线是通过测量在两相之间提供的横跨测试电阻器14的电压来确定的。Z_S(相的总有效阻抗)是根据针对电路确定的R_S(相的总有效电阻)值为电路计算的。R_S如本文所述(通过求解简单的二次公式)，基于测试电阻器14的已知电阻R_L，以及Z_eq(回路中的总等效阻抗)的值来计算，Z_eq值基于用于电路的已知标称线电压和测量的回路电流如本文所述进行计算。

II.线至中性方法

将结合图2A中所示的示例性电气系统16来描述线至中性方法，该方法部分地重新绘制于图2B中。参见图2A和图2B，电气系统16包括连接到三相负载20的三相低压网络18。网络18包括连接到相线24A的AC电源22A(V_R)、连接到相线24B的AC电源22B(Vs)和连接到相线24C的AC电源22C(V_T)。每个相线24A、24B和24C具有相关联的针对相Z_S的总有效阻抗，其中Z_S＝R_S+jX_S。如图2A和图2B中所示，根据所公开的概念的一个方面，测试电阻器26(R_L)诸如通过如固态开关(未示出)的机构连接到相线(例示的示例中的相线22C)和中性线28之间。如本文其他地方，具体地，示例性实施方案中所详述，测试电阻器26在相线和中性线之间连接预定的时间段，诸如但不限于相关联源电压的半周期。如将理解的那样，回路电流I_L将如图所示以线至中性方式流动(任意的电流方向示于图2A中)。

A.经验解决方案

根据所公开的概念的本实施方案的经验解决方案：

在本经验解决方案中，Z_L＝R_L，并且Z_eq为所示回路中的总等效阻抗，包括图2B中的测试电阻器14(即Zeq等于回路中相的Z_S和测试电阻器14的Z_L)。在该情况下(线至中性回路)的Z_s为相线材(24C)和中性线材(28)的阻抗之和。它可由以下公式计算，因为测量的电流I_L是已知的，并且Z_L＝R_L。

Ipse如下计算：

针对Z_s求解公式(9)，获得以下结果：

假设公式(10)中的该值为Z_s，则获得以下信息：

然而，仅当Zs含有忽略不计的电抗时，公式(9)才有效。在实际情况下，存在一些源电抗(例如变压器次级的电抗)，因此公式(9)可产生错误的结果。为了解决该错误结果的可能性，根据所公开的概念的另一个方面，下文提供了针对0.7和0.9的功率因数的更精确的解决方案，其中结合了被忽略的电抗以获得附加的精度。

B.精确求解—功率因数0.7

在所公开的概念的本实施方案的精确解决方案中，代替公式(9)，I_L将遵循以下关系：

根据测量的结果：

现在，在公式(11)中，存在两个未知变量，R_s和X_s。Z_eq可根据关系(13)计算，并且R_L是已经已知的。为了将未知变量从两个减少到一个，分配负载功率因数0.7被认为如下：pf＝cosφ＝cos(tan^-1(X/R))。

如果pf＝0.7，则X/R＝1，或者X＝R。因此，在公式(11)中假设R_s＝X_s，获得以下：2R_s ²+2R_LR_s+(R_L ²-Z_eq ²)＝0。这是一个简单的二次公式，其针对R_s的正值求解，使得Zs可根据以下关系(14)来计算，并且IPSC根据公式(10)来计算：

C.精确求解—功率因数0.9

另选地，分配负载功率因数0.9被认为如下：如果pf＝0.9，则X/R＝0.48，或者X＝0.48R。因此，在公式(11)中假设R_s＝0.48X_s，获得以下：1.23R_s ²+2R_LR_s+(R_L ²-Z_eq ²)＝0。这又是一个二次公式，其针对R_s的正值求解，使得Zs可根据以下关系(15)来计算，并且Ipse根据公式(10)来计算：

因此，简而言之，在线至中性方法中，Ipse是基于V_Ph和Z_S根据公式(10)确定的。V_Ph是通过测量在相线和中性线之间提供的横跨测试电阻器14的电压来确定的。Z_S(相的总有效阻抗)是根据针对电路确定的R_S(相的总有效电阻)值为电路计算的。R_S如本文所述(通过求解简单的二次公式)，基于测试电阻器14的已知电阻R_L，以及Z_eq(回路中的总等效阻抗)的值来计算，Z_eq值基于用于电路的已知标称相电压和测量的回路电流如本文所述进行计算。

如上所述，在示例性实施方案中，在线至线方法和线至中性方法两者中，测试负载(例如，测试电阻器14或26)通过固态开关来连接。在以上计算中，不考虑横跨固态开关的电压降。然而，为了增加精度，应将固态开关的阻抗排除在计算出的总阻抗Z_S之外。具体地，在一个具体实施方案中，确定固态开关的阻抗，并从计算的Z_S(见上文)减去该值，以产生修改的Z_S(即，Z_S-Z_开关)。然后使用修改的Z_S来计算如本文所述的Ipse。

存在各种方法以确定固态开关的阻抗。在示例性实施方案中，固态开关由两个晶闸管构成。横跨晶闸管的电压降(V_T)由回路电流I_L＝I_T的对应值(＝横跨回路电阻器的电压降/以欧姆为单位的回路电阻器值)确定。然后，根据以下关系确定固态开关的阻抗：

由于晶闸管的正向特性曲线已知为非线性的，因此开关阻抗不是恒定的，并且需要针对每个回路电流值来确定。

III.示例性实施

图3为根据所公开的概念的一个具体非限制性示例性实施方案的电气系统30的示意图。如图3中所示，电气系统30包括在3相AC电源32和3相负载34之间提供的3相AC电源32、3相负载34和断路器36。如下文所详述，断路器36被构造和配置为向3相负载34提供过电流保护。此外，还如下文所详述，断路器36被进一步构造和配置为实施本文其他地方详述的确定所公开的概念的PSC电流的线至线方法。

参见图3，断路器36包括可分离触点38A、38B和38C，操作机构42A、42B和42C，电子跳闸单元44，以及电流传感器46A、46B和46C。如图3中所示，可分离触点38A设置在电气系统30的第一相线40A中，可分离触点38B设置在电气系统30的第二相线40B中，并且可分离触点38C设置在电气系统30的第三相线40C中。每个操作机构42A、42B、42C被构造为在电子跳闸单元44的控制下打开和闭合相关联的可分离触点38A、38B、38C。更具体地，电子跳闸单元44被构造和配置为控制操作机构42A、42B、42C中的每个，以在如下所述的情况下，当基于电流传感器46A、46B和46C的输出指示此类打开是必要的时，跳闸打开相关联的可分离触点38A、38B、38C。

图4为示出根据示例性实施方案的电子跳闸单元44的某些选定部件的示意图。如图4中所示，电子跳闸单元44包括控制器58和存储器部分，该控制器包括微处理器(μP)60，该存储器部分包括随机存取存储器(RAM)62和EEPROM 64。电子跳闸单元44还包括模数转换器(ADC)66，该模数转换器被构造为接收来自电流传感器46A、46B和46C的输出信号，并且将那些信号转换成适用于微处理器60的数字数据。RAM 62存储能够由微处理器60执行的跳闸单元程序。跳闸单元程序包括多个例程，该多个例程被配置为基于由电流传感器46A、46B、46C中的每个感测的电流来确定是否以及何时发出用于使操作机构42A、42B、42C中的每个跳闸的跳闸信号。此外，EEPROM 64存储(在非易失性存储器中)电子跳闸单元44的功能跳闸设定，其限定其操作特性，并且其根据跳闸单元程序的需要被读取到微处理器60中。

此外，再次参见图3，断路器36还包括用于实施用于确定所公开的概念的Ipse的线至线方法的附加电路。具体地，断路器36包括在例示的示例中设置在相线40A和相线40B之间的回路电路48。回路电路48包括固态开关50、测试电阻器52、耦接以测量横跨测试电阻器52的电压降的电压传感器54、以及耦接以测量流过回路电路48的回路电流的电流传感器56。固态开关50连接到电子跳闸单元44并由电子跳闸单元44控制(即，打开和闭合)。此外，电压传感器54和电流传感器56两者连接到电子跳闸单元44(通过ADC 66)，使得其输出信号被提供给电子跳闸单元44。需注意，尽管为了便于说明，图3中仅示出了一个回路电路48，但应当理解，设置在相线46A和相线46C之间和/或相线46B和相线46C之间的用于基于其进行Ipse测量的附加回路电路48也可被包括在所公开的概念的范围内。

此外，根据示例性实施方案的一个方面，RAM 62存储能够由微处理器60执行的多个例程，该微处理器实施所公开的概念的线至线方法，以用于使用上述回路电路48的电路来确定PSC电流。具体地，该例程被构造和配置为控制断路器36以如下操作。当要测量PSC电流时，电子跳闸单元44将发出开关控制信号(图4)，该开关控制信号致使固态开关50闭合预定数目的周期(例如，多个周期)，其中每个周期为预定的持续时间。在非限制性示例性实施方案中，每个周期为所施加的AC电压的正(或负)半周期。针对固态开关50闭合期间的每个周期，确定/测量以下参数：(i)回路电路48的标称线至线电压(例如，在电子跳闸单元44中连续测量)，(ii)通过回路电路48的回路电流I_L，以及(iii)横跨回路电路48的回路电阻器52的电压降V_线。然后，将多个周期期间的那些测量值中的每个平均，以提供平均标称线至线电压、平均V_线和平均I_L。接着，如本文所述使用平均标称线至线电压和平均I_L来计算Z_S。最后，如本文所述使用平均V_线和计算的Z_S来计算I_PSC。

应当理解，刚刚描述的采用标称线至线电压、I_L和V_线的平均值的示例性实施方案旨在仅为示例性的，并且在所公开的概念的范围内也可采用与平均值相反的那些值的单次测量。此外，尽管示例性实施方案在所施加的AC电压的多个正半周期上进行测量，但也应当理解，那仅是示例性的，并且测量也可在代替所述正半周期或除所述正半周期之外的负半周期上进行。实际上，使用正半周期和相反的负半周期两者的实施可考虑源阻抗的差异(即，不平衡)，并且因此可能是有利的。

图5为根据所公开的概念的另选的具体非限制性示例性实施方案的电气系统30'的示意图。电气系统30'类似于上述电气系统30，并且相似部件用相似的参考标号标记。然而，电气系统30'被构造和配置为实施本文其他地方详述的确定所公开的概念的PSC电流的线至中性方法。

具体地，电气系统30'包括类似于断路器36的另选的断路器36'，不同的是其包括设置在相线40A和中性线之间的回路电路48'。在该另选的实施方案中，RAM 62存储能够由微处理器60执行的多个例程，该微处理器实施所公开的概念的线至中性方法，以用于使用回路电路48'的电路来确定PSC电流。具体地，该例程被构造和配置为控制断路器36'以如下操作。当要测量PSC电流时，电子跳闸单元44将发出开关控制信号(图4)，该开关控制信号致使固态开关50闭合预定数目的周期(例如，多个周期)，其中每个周期为预定的持续时间。在非限制性示例性实施方案中，每个周期为所施加的AC电压的正半周期。针对固态开关50闭合期间的每个周期，确定/测量以下参数：(i)回路电路48'的标称相电压(例如，在电子跳闸单元44中连续测量)，(ii)通过回路电路48'的回路电流I_L，以及(iii)横跨回路电路48'的回路电阻器52的电压降V_Ph。然后，将那些测量值中的每个平均，以提供平均标称相电压、平均V_ph和平均I_L。接着，如本文所述使用平均标称相电压和平均I_L来计算Z_S。最后，如本文所述使用平均V_ph和计算的Z_S来计算I_PSC。

与上述电气系统30的情况一样，应当理解，刚刚描述的采用标称相电压、I_L和V_ph的平均值的示例性实施方案旨在仅为示例性的，并且在所公开的概念的范围内也可采用与平均值相反的那些值的单次测量。此外，尽管示例性实施方案在所施加的AC电压的多个正半周期上进行测量，但也应当理解，那仅是示例性的，并且测量也可在代替所述正半周期或除所述正半周期之外的负半周期上进行。

此外，在另外的另选实施方案中，断路器36或断路器36'中的电子跳闸单元44被进一步构造和配置为基于所确定的I_PSC来调节存储在EEPROM 64中并且由电子跳闸单元44的跳闸程序使用的功能跳闸设定。

此外，在另一个实施方案中，可将断路器36和断路器36'组合以形成装置，该装置通过在单个装置中包括本文所述的环路电路48和48'来实施所公开的概念的线至线方法和线至中性方法两者。

应当理解，本文描述了断路器36和36'，以便提供其中可实施所公开的概念的电气装置的示例性实施。然而，应当理解，那仅是示例性的，并且所公开的概念的方法可另选地被集成到除断路器之外的电气装置中，诸如但不限于保护继电器或计量装置。

虽然已经详细地描述了本发明所公开的概念的特定实施方案，但是本领域的技术人员应当理解，可以根据本公开的总体教导内容来开发出那些细节的各种修改和替换。因此，所公开的特定布置仅是示例性的，而不限制所公开的概念的范围，所公开的概念的范围由所附权利要求书的全部范围以及其任何和所有等同物给出。

Claims

1.一种确定包括电源的电气系统的预期短路电流的方法，包括

将测试负载连接到：(i)所述电气系统的第一相线和第二相线或(ii)所述电气系统的所述第一相线和中性线之间；

采用耦接到所述电气系统的传感器来测量横跨所述测试负载的电压降；

基于横跨所述测试负载的至少所测量的电压降来确定电压值；

确定所述第一相线至所述电源的总有效阻抗；以及

基于所述电压值和所述总有效阻抗来确定所述预期短路电流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述连接包括通过关闭设置在所述第一相线和所述第二相线之间的开关来将所述测试负载连接到所述第一相线和所述第二相线之间。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括采用耦接到所述电气系统的电流传感器来确定当所述测试负载连接到所述第一相线和所述第二相线之间时流过所述测试负载的电流，其中所述确定所述总有效阻抗基于所述测试负载的等效阻抗值和已知电阻，并且其中所述等效阻抗值基于所述电气系统的标称线至线电压和基于至少流过所述测试负载的所确定电流的电流值来计算。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述连接包括通过关闭设置在所述第一相线和所述第二相线之间的开关来将所述测试负载连接到所述第一相线和所述中性线之间。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括采用耦接到所述电气系统的电流传感器来确定当所述测试负载连接到所述第一相线和所述中性线之间时流过所述测试负载的电流，其中所述确定所述总有效阻抗基于所述测试负载的等效阻抗值和已知电阻，并且其中所述等效阻抗值基于所述电气系统的标称相电压和基于至少流过所述测试负载的所确定电流的电流值来计算。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试负载为测试电阻器。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述连接所述测试负载、所述采用所述传感器、所述确定所述电压值、所述确定所述总有效阻抗、以及所述确定所述预期短路电流全部在耦接到所述电源和负载之间的所述电气系统的电路保护装置内执行。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电路保护装置为断路器。

9.一种被构造为耦接到电源和负载之间的电气系统的电气装置，包括：

测试负载；

开关，所述开关被构造为选择性地将所述测试负载连接到：(i)所述电气系统的第一相线和第二相线或(ii)所述电气系统的所述第一相线和所述中性线之间；

传感器，所述传感器被构造为生成指示横跨所述测试负载的电压降的信号；和

控制器，所述控制器被构造和配置为基于至少指示横跨所述测试负载的电压降的所述信号来确定电压值，确定所述第一相线的总有效阻抗，基于所述电压值和所述总有效阻抗来确定所述电气系统的预期短路电流。

10.根据权利要求9所述的电气装置，其中所述电气装置为断路器。

11.根据权利要求9所述的电气装置，其中所述开关被构造为选择性地将所述测试负载连接到所述第一相线和所述第二相线之间，所述电气装置还包括电流传感器，所述电流传感器被构造为当所述测试负载连接到所述第一相线和所述第二相线之间时确定流过所述测试负载的电流，其中所述控制器被构造和配置为基于所述测试负载的等效阻抗值和已知电阻来确定所述总有效阻抗，其中所述等效阻抗值基于所述电气系统的标称线至线电压和基于至少流过所述测试负载的所确定电流的电流值来计算。

12.根据权利要求9所述的电气装置，其中所述开关被构造为选择性地将所述测试负载连接到所述第一相线和所述中性线之间，所述电气装置还包括电流传感器，所述电流传感器被构造为当所述测试负载连接到所述第一相线和所述中性线之间时确定流过所述测试负载的电流，其中所述控制器被构造和配置为基于所述测试负载的等效阻抗值和已知电阻来确定所述总有效阻抗，并且其中所述等效阻抗值基于所述电气系统的标称相电压和基于至少流过所述测试负载的所确定电流的电流值来计算。

13.根据权利要求9所述的电气装置，其中所述测试负载为测试电阻器。

14.根据权利要求9所述的电气装置，其中所述控制器被构造为基于所确定的预期短路电流来调节所述电气装置的操作参数。

15.根据权利要求14所述的电气装置，其中所述电气装置为断路器，并且其中所述控制器被构造为基于所确定的预期短路电流来调节所述断路器的功能跳闸设定。