CN111198337A

CN111198337A - 电路断流器装置及相关联的方法

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Publication number: CN111198337A
Application number: CN201911058252.9A
Authority: CN
Inventors: P·R·拉库斯; J·L·拉格雷; 高智; R·D·哈策尔
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: US20200161850A1; US10992126B2; EP3654478B1; EP3654478A1; CN111198337B

Abstract

本发明题为“电路断流器装置及相关联的方法”。本发明提供了一种方法，该方法涉及具有电路断流器的电路断流器装置，电路断流器具有多个电极以及与位于中性导体附近的中性电流传感器电连接的ETU。该方法包括确定多个基频相电流矢量在相加时基本上等于基频中性电流矢量，并且/或者多个三重奇数次谐波相电流矢量在相加时基本上等于三重奇数次谐波中性电流矢量。响应于该确定，该方法包括输出表示中性电流检测设备接线错误的可能性的通知，以及/或者用ETU采用反向矢量该反向矢量在正在进行的事件监测中是与基频中性电流矢量相反的矢量，事件将触发电路断流器从导通状况到断开或跳闸状况的移动。

Description

电路断流器装置及相关联的方法

背景技术

技术领域

所公开且受权利要求书保护的概念整体涉及电路断流器装置，并且更具体地讲，涉及电路断流器装置和用于检测电路断流器装置的中性电流检测设备可能被错误地安装并且用于响应于这种确定的相关联方法。

相关领域

许多类型的电路中断装置在相关领域中是已知的。电路中断装置与电路的受保护部分连接，并且为各种预定义状况(诸如但不限于过电流状况、欠压状况、接地故障状况和其他状况)提供保护。虽然一些电路断流器是具有单个电极的单相装置，但是其他电路断流器是包括多个电极的多相装置。在多电极电路断流器中，每个电极通常包括其自身的一组可分离触点，并且交叉开关在该组可分离触点之间延伸，以在闭合状况和打开状况之间同时操作该组可分离触点。交叉开关通常由跳闸单元操作，该跳闸单元触发交叉开关以响应于电路断流器所检测到的各种预确定状况中的任一种而将该组可分离触点从闭合状况移动到打开状况。例如，电路断流器的每个相或电极都可具有相关联的相电流传感器，诸如电流变换器、罗氏线圈等，其被放置在电极的相导体附近。作为示例，每个这样的电流传感器直接接线到跳闸单元，诸如电子跳闸单元(ETU)，以向跳闸单元提供关于在电路断流器的相中每个中流动的电流的信息。如果跳闸单元检测到保证电路断流器从导通状况移动到断开或跳闸状况的预确定状况，则跳闸单元触发交叉开关以将该组可分离触点从闭合状况移动到打开状况。

在某些三相电路中断应用中，当电路断流器从导通状况切换到断开或跳闸状况时，与电路的受保护部分连接的中性导体未断裂。然而，作为示例，仍然期望跳闸单元(即，ETU或其他跳闸单元)监测中性导体中的电流流动。在这样的情况下，将中性电流传感器(诸如另一个电流变换器、另一个罗氏线圈等)放置在中性导体附近，并且将来自中性电流传感器的一对引线与跳闸单元电连接。然而，中性电流传感器的这种安装通常会在现场进行，并且可能接线错误。也就是说，虽然相电流传感器在工厂中已安装到电路断流器中，并因此经过了质量保证评估，并且因此可以假设在电路断流器出厂时已正确接线，但与电路断流器连接的中性电流传感器的安装不能被假设为正确接线。

例如，来自中性电流传感器的一对引线可反向接线到跳闸单元。另选地，来自中性电流传感器的该对引线可正确地连接到跳闸单元，但是中性电流传感器的线圈部分可向后安装在电路断流器上，诸如安装在其外壳上。还另选地，中性电流传感器可适当地放置在中性导体附近，但是中性导体可相对于中性电流传感器的线圈以向后方式接线。如果电路断流器装置中存在三种不正确接线场景中的任何一种，则跳闸单元将检测到实际流过中性导体的事物之外的某些事物作为中性电流。结果可能是，跳闸单元可能基于中性电流的不正确读数，并由于其算法在电路中实际上不存在跳闸事件时错误地检测到跳闸事件，而错误地触发电路断流器以从导通状况移动到断开或跳闸状况。因此，改进是期望的。

发明内容

因此，改进的方法涉及电路断流器装置，该电路断流器装置具有包括多个电极和ETU的电路断流器，其中ETU与位于中性导体附近的中性电流传感器电连接。该方法包括确定多个基频相电流矢量在相加时基本上等于基频中性电流矢量，并且/或者多个三重奇数次谐波相电流矢量(即，3次谐波、9次谐波、15次谐波等)在相加时基本上等于三重奇数次谐波中性电流矢量。响应于该确定，该方法包括输出表示中性电流检测设备接线错误的可能性的通知，以及/或者用ETU采用反向矢量，该反向矢量在正在进行的事件监测中是与基频中性电流矢量相反的矢量，该事件将触发电路断流器从导通状况到断开或跳闸状况的移动。

因此，所公开且受权利要求书保护的概念的方面在于提供以下所述的改进方法：检测电路断流器装置的中性电流检测设备的某个方面可能被不正确安装。

所公开且受权利要求书保护的概念的另一方面在于提供以下所述的改进方法：对确定电路断流器装置的中性电流检测设备的某个方面可能被不正确安装做出响应。

所公开且受权利要求书保护的概念的另一方面在于提供以下所述的改进方法：响应于确定电路断流器装置的中性电流检测设备的某个方面可能被不正确安装，通过用ETU采用反向矢量来提供补救措施，该反向矢量是与用中性电流检测设备实际检测到的基频中性电流矢量相反的矢量。

所公开且受权利要求书保护的概念的另一方面在于提供改进的电路断流器，该改进的电路断流器具有前述方面中的任一个或多个。

因此，所公开且受权利要求书保护的概念的方面在于提供改进的方法，该改进方法的一般性质可被阐述为包括：在具有多个电极、中性导体和电子跳闸单元(ETU)的电路断流器装置中，确定以下各项中的至少一项：多个基频相电流矢量在相加时基本上等于基频中性电流矢量，以及多个奇数次谐波相电流矢量在相加时基本上等于奇数次谐波中性电流矢量。该方法通常可被阐述为还包括：响应于该确定，执行以下各项中的至少一项：输出表示中性导体和中性电流传感器中的一者在电路断流器装置中向后接线的可能性的通知，以及用ETU采用反向矢量，该反向矢量是与基频中性电流矢量相反的矢量。

所公开且受权利要求书保护的概念的另一方面在于提供改进的电路断流器，前述方法可在该改进的电路断流器上执行。

附图说明

当结合附图阅读时，可以从以下描述中获得对本发明所公开和受权利要求书保护的概念的进一步理解，其中：

图1是根据所公开且受权利要求书保护的概念的正确接线的电路断流器装置的示意图，该电路断流器装置与电源连接并且包括改进的电路断流器；

图2是图1的电路断流器装置的电流矢量(i_A、i_B和i_C)的示例性矢量图，其中电路断流器装置的负载是平衡的；

图2A是被加在一起的电流矢量(i_A、i_B和i_C)的图示；

图3是类似于图2的另一个矢量图，不同的是描绘了当负载处于不平衡状态时的电流矢量(i_A、i_B、i_C和i_N)；

图4是包括在图3中描绘的矢量的总和的图形图示的另一个矢量图，通过描绘起源于并基本上返回到该图的原点的矢量，图3中描绘的矢量在相加时基本上等于零；

图5是类似于图1的视图，不同的是描绘了具有不正确安装的中性电流检测设备的电路断流器装置；

图6是图5的不正确接线的电路断流器装置的矢量图，描绘了不平衡负载的电流矢量(i_A、i_B、i_C和i_N)；

图7是描绘了图6的矢量的图形总和并且描绘了接地电流(i_G)的错误结果检测的矢量图；

图8是另一个矢量图，描绘了通过开始于并基本上返回到图8的图形原点的矢量而得到图7的三个基频相电流矢量(i_A、i_B和i_C)与反向矢量(R_N)一起的总和基本上为零，尽管图5的电路断流器装置具有错误安装的中性电流检测设备；

图9A是类似于图2的视图，并且再次以图形方式描绘了当负载平衡时图1的正确接线的电路断流器装置的三个基频相电流矢量(i_A、i_B和i_C)；

图9B是被加在一起并且与三次谐波频率中性电流矢量(i_N)结合的三个三次谐波频率相电流矢量(i_A、i_B和i_C)的图形图示，指示三次谐波频率电流矢量在相加时等于三次谐波频率中性电流矢量，并且与三次谐波频率中性电流矢量相反；

图10A是图5的不正确接线的电路断流器装置在其负载处于平衡状态时的三个基频相电流矢量(i_A、i_B和i_C)的图形图示；

图10B是被加在一起的三个三次谐波频率相电流矢量(i_A、i_B和i_C)的图形图示，并且进一步示出当图5的电路断流器装置的负载处于平衡状态时的三次谐波频率中性电流矢量(i_N)，还示出三个三次谐波频率相电流矢量在相加时等于三次谐波频率中性电流矢量；并且

图11是根据所公开且受权利要求书保护的概念的描绘改进方法的某些方面的流程图。

类似的数字是指整个说明书中的类似部件。

具体实施方式

在图1中大致描绘了根据所公开且受权利要求书保护的概念的改进的电路断流器4。电路断流器4被描绘为与电源8(该电源是三相电力的电源)电连接，并且进一步被描绘为与电路12的受保护部分连接。电路断流器4与电源8和电路12的连接可以称为电路断流器装置14。电路12包括负载16，该负载在所描绘的示例性实施方案中是三相负载，并且从电源8接收电力。

据说电源8可包括多个相线导体，这些相线导体以数字20A、20B和20C指示，并且在本文中可共同或单独地用数字20指代。电源8还包括中性导体24。

据说电路断流器4可包括外壳26和多个电极，这些电极位于外壳26上并且以数字28A、28B和28C指示，并且在本文中可共同或单独地用数字28指代。电路断流器4还包括电子跳闸单元(ETU)32，该电子跳闸单元包括处理器设备36。据说处理器设备36可包括处理器38和存储装置40。处理器38可以是各种各样的处理器中的任一个，包括微处理器或其他处理器，并且存储装置40可以是各种各样的电子存储介质中的任一个，诸如RAM、ROM、EPROM、FLASH等中的任一个或多个，并且具有非暂态计算机可读存储介质的性质。存储装置40具有存储在其中的多个例程42，这些例程可在处理器38上执行以致使电路断流器4执行某些操作，诸如在本文其他地方陈述的。如本文所用，表述“多个”和其变型形式应广义地指任何非零数量，包括“一”的量。

电路断流器4还包括多个相电流传感器，这些相电流传感器以数字44A、44B和44C指示，并且在本文中可共同或单独地用数字44指代。相电流传感器44A、44B和44C各自位于对应的导电结构附近，在所描绘的示例性实施方案中，该对应的导电结构分别是相线导体20A、20B和20C中的对应一者，或者是与其电连接的导体。

电路断流器装置14还包括位于中性导体24附近的中性电流传感器46。在所描绘的示例性实施方案中，中性电流传感器46未在制造电路断流器4的工厂安装，而是在现场安装。例如，这可能在售后环境中进行。相电流传感器44A、44B和44C各自包括线圈并且还包括一对相传感器引线，该相传感器引线以数字48A、48B和48C指示，并且在本文中可共同或单独地用数字48指代。由于相电流传感器44的安装是在制造电路断流器4的工厂中进行的，因此成对的相传感器引线48各自与ETU 32电连接，并且它们与ETU 32正确接线，因为在电路断流器4出厂之前对其进行的质量保证测试期间确认了这样的正确性。中性电流传感器46包括线圈和一对中性传感器引线50，该中性传感器引线同样与ETU 32电连接。例程42持续地评估从相电流传感器44和中性电流传感器46接收的输入，并且使用此类输入来确定电路12中是否存在预确定状况，这将需要ETU 32触发电极以从导通状况移动到断开或跳闸状况。

然而，由于在现场安装中性电流传感器46，并且一对中性传感器引线50同样在现场与ETU 32电连接，因此中性电流传感器46在电路断流器装置14内的安装的正确性通常不能得到保证，甚至不能被假设。

也就是说，中性导体24、中性电流传感器46的线圈和中性传感器引线50可以一起被称为电路断流器装置14的中性电流检测设备52。如果中性电流检测设备52被正确安装，则ETU 32将正确地从中性电流传感器46中检测在中性导体24中流动的电流。然而，由于中性电流传感器46的现场安装，以下所述各项是可能的：一对中性传感器引线50可反向接线到ETU 32，或者中性电流传感器46的线圈相对于中性导体24向后安装，或者中性导体24相对于中性电流传感器46向后安装。如果电路断流器装置14存在这些错误安装情况中的任一种，则ETU 32将检测实际流过中性导体24的电流之外的某些事物，这是将在下面更详细地描述的情况。

如从图1可理解的，据说12可包括多个相负载导体56A、56B和56C，并且这些相负载导体在本文中可共同或单独地用数字56指代，它们与负载16电连接。如从图1可进一步理解的，据说负载16可包括多个负载分量Z_A、Z_B和Z_C，这些负载分量以数字60A、60B和60C指示，并且在本文中可共同或单独地用数字60指代。负载分量60A、60B和60C分别与相负载导体56A、56B和56C电连接。

当负载分量60平衡时，流过电极28的电流(该电流由相电流传感器44检测并经由成对的相传感器引线48输入到ETU 32)可以以图形形式描绘为由三个基频相电流矢量(i_A、i_B和i_C)表示，如在图2中，这些基频相电流矢量在本文中还可称为相矢量，并且其以数字64A、64B和64C指示，并且在本文中可共同或单独地用数字64指代。当负载分量60彼此平衡时，所得相矢量64如图2中所指示，这意味着它们各自具有相同的幅值，并且彼此相隔120°定位。在这样的情况下，在基频(在北美为60Hz)下在中性导体24中流动的电流为零。此外，来自图2的中性矢量64的总和为零或基本上为零，如图2A中所指示。

然而，如果负载分量60彼此不平衡，则这可能导致在图3中大致描绘的图表，其中作为示例，基频相电流矢量(i_A、i_B和i_C)通常以数字164A、164B和164C指示，并且其中基频相电流矢量164A具有大于基频相电流矢量164B和164C的幅值。此外，存在基频中性电流矢量168(i_N)，这意味着基频下的电流在中性导体24中流动。重申的是，图3中的图表与图2中的图表一样，描绘了在基频(在北美为60Hz)下的相电流矢量。

图4描绘了相加基本上为零的相矢量164A、164B和164C以及中性矢量168，例如意味着基频相电流矢量164A开始于原点172，并且基频相电流矢量164B和164C以及基频中性电流矢量168与相矢量164A相加所得基本上为零，这意味着中性矢量168基本上返回到原点172。就此而言，应当注意，出于视觉清晰的目的，在图4中描绘了中性矢量168，其在相矢量164A上方略微偏移。如在图4中，基频相电流矢量164A、164B和164C与基频中性电流矢量168的总和所得为零或基本上为零，这表明电路断流器装置14正确接线。

相反，在图5中，另一个电路断流器装置214被描绘为包括与电路断流器4类似的电路断流器204，不同之处在于电路断流器装置214的中性电流检测设备252被不正确地安装。电路断流器204包括电子跳闸单元232，中性电流传感器240的一对中性传感器引线248连接到该电子跳闸单元，该中性电流传感器位于电源8的中性导体24附近。然而，中性电流检测设备252以某种方式被错误安装。作为示例，这意味着可以存在前述错误安装情况中的一种。例如，一对中性传感器引线248可能反向接线到ETU 232，中性电流传感器240的线圈可相对于中性导体反向定位，或者中性导体可相对于中性电流传感器240的线圈反向定位。这些错误安装中的任一种都可能导致ETU 232不正确地将来自中性电流传感器240的输出检测为是对中性导体24中流动的电流的正确反映，而并非如此。

在电路断流器装置214的负载不平衡的情况下，这可能导致示例性矢量图，诸如图6中大致描绘的那样，其中多个基频相电流矢量(i_A、i_B和i_C)以数字264A、264B和264C指示，其在本文中可共同或单独地用数字264指代。基频相电流矢量264被描述为彼此相隔120°，并且其中示例性相矢量264A具有大于示例性相矢量264B和264C的幅值。图6中描绘的基频相电流矢量264是ETU 232所检测到的。ETU 232进一步检测基频中性电流矢量268。就此而言，应当注意，出于视觉清晰的目的，在图6中描绘了中性矢量268，其在相矢量264A下方略微偏移。同样，相矢量264和中性矢量268各自在基频(在北美为60Hz)下。然而，如从图7可理解的，当将相矢量264和中性矢量268加在一起时，四个矢量不会返回到图7的图表的原点272。相反，ETU 232正在错误地从中性电流检测设备252检测到与实际流过中性导体24的电流相反的电流，因为中性电流检测设备252被错误安装。据说相矢量264和中性矢量268在加在一起时可开始于原点272，但是终止于图7的矢量图上的不同位置273。因此，ETU 232错误地将开始于原点272并且终止于不同位置273的加在一起的相矢量264和中性矢量268检测为指示实际上不存在的接地电流矢量276(i_G)。就此而言，应当注意，出于视觉清晰的目的，在图7中描绘了接地矢量276，其在中性电流矢量268和相矢量264A下方略微偏移。

由于在ETU 232上可执行的例程基于接线错误的中性电流检测设备252正在错误地预测接地电流矢量276的存在，因此ETU 232可能触发电路断流器204以从其导通状况移动到其断开状况或其跳闸状况。然而，实际上不需要这样的跳闸，因为例程所预测的接地电流矢量276是错误的，其实际上并不存在，并且由ETU 232检测到的情况不能正确反映电路断流器204的实际状况。也就是说，接地电流矢量276实际上并不存在，并且实际上没有有意义的接地电流在与电路断流器204连接的电路中流动。

因此，有利的是，在ETU 232上可执行的例程242可以另外计算反向矢量280，该反向矢量与检测到的基频中性电流矢量268相反，并且例程242然后可以将基频相电流矢量264与反向矢量280相加，以查看它们的总和是否基本上为零，即，当以图形方式加在一起时基本返回原点272。也就是说，当ETU 232预测存在接地电流矢量276时，以及在ETU 232触发电路断流器204以从其导通状况移动到其断开状况或其跳闸状况之前，例程242响应地计算反向矢量280并将其与基频相电流矢量264相加以查看它们的总和是否基本上为零。例如，并且如图8所示，当将相矢量264与反向矢量280而不是中性矢量268加在一起时，重申反向矢量280与中性矢量268相反，所得结果基本上为零，这意味着图8中相加的矢量基本上返回到相矢量264A所起源的原点272。就此而言，应当注意，出于视觉清晰的目的，在图8中描绘了反向矢量280，其在相矢量264A上方略微偏移。

在图8中大致描绘的情况下，ETU 232上的例程242已经确定，当将相矢量264与反向矢量280而不是中性矢量268相加时，所得总和基本上为零。例程242因此有利地断定，中性电流检测设备252可能被错误安装在电路断流器装置214内。因此，有利的是，例程242可以开始输出通知，该通知表示中性电流检测设备252以某种方式错误地安装在电路断流器装置214内的可能性。作为示例，这样的通知可以是在电路断流器204本身上的可见或可听输出的形式。另选地或除此之外，该通知可以是到另一装置的输入的形式，该装置然后可向技术人员提供更明确的输出，诸如表明中性电流检测设备可能被错误安装的文本消息。作为另外的示例，这样的消息可附加地或另选地在位于电路断流器204上的视觉显示器上输出。这样的通知的其他示例将是显而易见的。

附加地或另选地，ETU 232可通过以下方式简单地执行其对电路断流器装置214的正在进行的分析：使用基频相电流矢量264，并且进一步使用反向矢量280来代替基频中性电流矢量268。也就是说，ETU 232可持续不断地计算与测量的基频中性电流矢量268相反的新反向矢量280，并且可将这样的反向矢量280与测量的基频相电流矢量264相加(即，持续地)，以查看电路中是否存在预先确立的状况，该状况保证电路断流器204的跳闸。换句话讲，ETU 232将通过监测其各种输入(而不是采用检测到的中性矢量268)来继续其对电路的监测，其将采用与检测为中性矢量268的任何矢量相反的矢量，即，其将计算其反向矢量280，并且在其操作中将采用反向矢量280代替中性矢量268。

通过输出表示中性电流检测设备252被错误安装的可能性的通知，这给予客户(即，电路断流器装置214的所有者)机会来评估中性电流检测设备252并潜在地校正其错误安装。通过持续采用反向矢量280，这将给予ETU 232机会来忽略中性电流检测设备252的错误接线，并继续进行不间断评估电路断流器装置214。这样的评估将基于对在ETU 232处从中性传感器引线248接收的输入的更新，即校正，以补偿中性电流检测设备252错误安装的事实。在检测到接地电流矢量276时可以自动进行这样的动作。进一步另选地，提供给客户的表示中性电流检测设备252的潜在错误安装的通知可以附加地给予客户对于ETU 232忽略或不忽略这样的错误安装的选项。也就是说，该通知可给予客户机会来指示ETU持续且持久地采用反向矢量280而不是中性矢量268，或继续采用测量的中性矢量268。使ETU 232有效地忽略中性电流检测设备252的错误安装在其中电路断流装置214不能容易地被关闭以校正潜在的错误安装的情况下是有利的。其他变型将显而易见。

重申的是，包括在图2-图4和图6-图8中所描绘的内容的前述内容在基频(在北美为60Hz)范围内。还重申的是，反向矢量280在本文被描述为与基频中性电流矢量268相反。因此可以理解，当负载完全平衡时，中性导体24中的基频电流可能为零，诸如图9A中所描绘的。也就是说，图9A描绘了平衡负载的基频矢量，其中电路断流器装置被正确地接线，诸如与电路断流器装置14一样，这意味着图9A和图2描绘了相同的情况。在图9A中，以数字364A、364B和364C指示的一组基频相电流矢量i_A、i_B和i_C各自具有相同幅值并且彼此相隔120°定位。同样，这在基频范围内。由于图9A中的负载是平衡的，所以在基频下的中性电流为零，因此图9A未描绘任何基频中性电流矢量的存在。

然而，应当注意，即使在负载平衡时，在中性导体24中也可发现三重奇数次谐波频率下的电流，例如3次、9次、15次、21次等谐波。在实践中，只有三次谐波电流具有显著的幅值才能产生有意义的结果。其他三重奇数次谐波电流的幅值通常太小而无法产生有意义的结果。因此图9B描绘了以数字384A、384B和384C指示的一组示例性三次谐波频率相电流矢量i_A、i_B和i_C，其在本文中可共同或单独地用数字384指代。图9B进一步描绘了当三次谐波频率相电流矢量384被加在一起时恰好与三次谐波频率相电流矢量384相反的以数字388指示的三次谐波频率中性电流矢量i_N。因此可以理解，当中性电流检测设备被正确安装时，三次谐波频率相电流矢量384和三次谐波频率中性电流矢量388加在一起等于零或基本上为零，如图9B所示。

电流i_A(t)、i_B(t)和i_C(t)包含基频电流(例如，在北美，f_e＝60Hz)和谐波频率电流(即，f_e的整数倍)。在本示例性实施方案中描述了三次谐波电流(例如，在北美，f＝180Hz)，应当理解，可另选地或附加地在本文所述的评估中采用其他三重奇数次谐波电流，诸如9次谐波、15次谐波等。

在平衡的3相系统中，假设初始相为零，则每个相中的电流为：

i_A(t)＝I·cos(2πf_et)+I_A·cos(3·2πf_et)

i_B(t)＝I·cos(2πf_et-120°)+I_B·cos[3·(2πf_et-120°)]

＝I·cos(2πf_et-120°)+I_B·cos(3·2πf_et)

i_C(t)＝I·cos(2πf_et+120°)+I_C·cos[3·(2πf_et+-120°)]

＝I·cos(2πf_et+120°)+I_C·cos(3·2πf_et)

其中I为基波分量的幅值，并且其中I_A、I_B和I_C分别是相A、B和C的三次谐波电流的幅值。

对于具有正确安装的中性电流检测设备的平衡3相系统，根据基尔霍夫电流定律，i_A(t)+i_B(t)+i_C(t)+i_N(t)＝0。因此，并且如图9B所描绘，

i_N(t)＝-[i_A(t)+i_B(t)+i_C(t)]

＝-{I·[cos(2πf_et)+cos(2πf_et-120°)+cos(2πf_et+120°)]+(I_A+I_B+I_C)·cos[3·2πf_et)}＝-(I_A+I_B+I_C)·cos(3·2πf_et)

也就是说，中性电流传感器的基频电流为零，这在图9A中描绘，其中中性电流检测设备被正确安装，并且这也在图10A中描绘，其中中性电流检测设备被错误安装，即不正确地安装。中性电流传感器的三次谐波电流为-(I_A+I_B+I_C)·cos(3·2πf_et)，如可从图9B理解的，其中相加的三次谐波相矢量i_A+i_B+i_C与i_N相反。

类似地，对于具有不正确安装的中性电流检测设备的平衡3相系统，根据基尔霍夫电流定律，i_A(t)+i_B(t)+i_C(t)-i_N(t)＝0。因此，

i_N(t)＝i_A(t)+i_B(t)+i_C(t)

＝I·[cos(2πf_et)+cos(2πf_et-120°)+cos(2πf_et+120°)]+(I_A+I_B+I_C)·cos(3·2πf_et)＝(I_A+I_B+I_C)·cos(3·2πf_et)

因此，在不正确安装的中性电流检测设备中，中性电流传感器的基频电流为零，如图10A所描绘的。中性电流传感器的三次谐波电流为(I_A+I_B+I_C)·cos(3·2πf_et)，如可从图10B理解的，其中相加的三次谐波相矢量i_A+i_B+i_C等于i_N。

更具体地讲，图10A描绘了一组基频相电流矢量i_A、i_B和i_C，其以数字464A、464B和464C指示，并且其各自具有相同幅值而且彼此相隔120°定位。这在基频范围内。由于图10A中的负载是平衡的，所以在基频下的中性电流为零，因此图10A未描绘任何基频中性电流矢量的存在。

然而，因此图10B描绘了以数字484A、484B和484C指示的一组示例性三次谐波频率相电流矢量i_A、i_B和i_C，其在本文中可共同或单独地用数字484指代。图10B进一步描绘了当三次谐波频率相电流矢量484被加在一起时等于三次谐波频率相电流矢量484的以数字488指示的三次谐波频率中性电流矢量i_N。就此而言，应当注意，出于视觉清晰的目的，在图10B中描绘了中性矢量488，其在相矢量484上方略微偏移。因此可以理解，当中性电流检测设备被错误安装时，三次谐波频率相电流矢量484加在一起基本上等于三次谐波频率中性电流矢量488，如图10B所示。

因此，如在图9B和图10B中的对此类谐波电流的评估可提供以下指示：即使负载完全平衡，中性电流检测设备是否错误安装。也就是说，图9A和图10A各自描绘了其中负载完全平衡以及其中中性导体中的基频电流为零的情况，不同的是图9A描绘了其中中性电流检测设备被正确安装的情况，而图10A描绘了其中中性电流检测设备被错误安装的情况。因此，基频电流矢量的评估可能无法阐明中性电流检测设备是否正确安装或中性电流检测设备是否错误安装。然而，通过评估三重奇数次谐波电流矢量，如在图9B和图10B中评估三次谐波电流矢量，可以识别出中性电流检测设备的这种潜在的错误安装。例如，并且如图9B所描绘，如果谐波频率相矢量i_A、i_B和i_C在相加时与谐波中性电流i_N相反(即，是谐波中性电流i_N的负数)，以使得谐波相电流矢量和谐波中性电流矢量加在一起为零或基本上为零，如图9B所示，则这将指示正确安装的中性电流检测设备。另一方面，如果相加的谐波电流矢量i_A、i_B和i_C等于或基本上等于谐波中性电流矢量i_N，如图10B所示，则这将指示中性电流检测设备被错误安装。因此，有利的是，即使在负载的三相上的负载分量平衡，对谐波电流矢量的评估也可能提供不正确安装的中性电流检测设备的指示。

进一步有利的是，即使如图8所示基频电流矢量已经向例程42和242指示了存在可能的错误安装的中性电流检测设备，如图9B和图10B所示的对谐波电流矢量的评估也可以用作进一步评估以检测不正确安装的中性电流检测设备。例如，作为第一步，例程42和242可以被配置为使得反向矢量280被计算并且用于查看当代替基频中性电流矢量268使用时其结果是否基本上为零，如图8所示。也就是说，例程42和242可以将这样的结果视为仅是识别错误安装的中性电流检测设备的存在中的初步因素。然后，作为第二步，并且响应于图8中的检测到的情况，例程42和242然后可附加地将如图9B和图10B中所示的谐波电流矢量评估为识别错误接线的中性电流检测设备的存在中的另外的因素。作为第二步，如果例程42和242检测到诸如图10B中大致描绘的场景，其中谐波电流矢量指示错误安装的中性电流检测设备的可能存在，则例程42和242然后可以基于基频范围中以及谐波频率范围中的结果来最后确定中性电流检测设备被错误安装。

图11中描绘了根据所公开且受权利要求书保护的概念的描述改进方法的某些方面的流程图。如在505处，过程可开始，其中确定多个基频相电流矢量在相加时基本上等于基频中性电流矢量。另选地或除此之外，可以确定多个三次谐波频率相电流矢量在相加时基本上等于三次谐波频率中性电流矢量。在这样的情况下，处理将继续，如在515处，其中响应于在505处进行的确定，例程42和424将触发通知的输出，该通知表示中性导体和中性电流传感器中的一者在电路断流器装置中向后接线的可能性。另选地或除此之外，例程42和242可采取进一步的动作，诸如用ETU采用反向矢量，该反向矢量是与基频中性电流矢量相反的矢量。其他变型将显而易见。

无论中性电流检测设备52是否被反向安装，以及ETU 32是否通过使用反向矢量280来使中性矢量68被反向，ETU 32都将使电路断流器4在实际接地故障的情况下跳闸。也就是说，如果在实际出现在导体中时相矢量64与中性矢量68或反向矢量280的总和实际上不等于零，则ETU 32将检测到接地故障并启动跳闸。此外，应当注意，所公开且受权利要求书保护的概念涉及至少关注反向中性电流检测设备52的启动检测。就此而言，应当注意，反向安装的中性电流检测设备52将始终处于反向，并且在电路断流器装置14的安装和操作之后很长时间将不会突然变为反向。因此，例程42和242可被配置为使得反向矢量280仅在电路断流器装置14的一些初始操作周期期间才可用于初始检测反向中性电流检测设备52。

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说明性的，而不限制本发明所公开的概念的范围，本发明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

1.一种方法，包括：

在具有多个电极、中性导体和电子跳闸单元(ETU)的电路断流器装置中，确定多个基频相电流矢量在相加时基本上等于基频中性电流矢量；以及

响应于所述确定，执行以下各项中的至少一项：

输出表示所述中性导体和中性电流传感器中的一者在所述电路断流器装置中向后接线的可能性的通知，以及

用所述ETU采用反向矢量，所述反向矢量是与所述基频中性电流矢量相反的矢量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定还包括确定多个三次谐波相电流矢量在相加时基本上等于三次谐波中性电流矢量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电路断流器装置与电路的受保护部分连接，并且还包括：

将所述多个基频相电流矢量输入到所述ETU；

将所述基频中性电流矢量输入到所述ETU；

用所述ETU采用与所述基频中性电流矢量相反的矢量作为所述反向矢量；以及

在所述ETU上分析所述多个基频相电流矢量和所述反向矢量，以潜在地识别所述电路上的故障状况。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

采用与所述基频中性电流矢量相反的矢量作为所述反向矢量；以及

用所述ETU持续监测所述多个基频相电流矢量和所述反向矢量，以在所述电路断流装置中用所述ETU进行预确定状况的可能检测，如果检测到所述预确定状况，这将致使所述ETU将所述多个电极从导通状况移动到断开状况和跳闸状况中的至少一种。

5.一种电路断流器，所述电路断流器被构造为与电路的受保护部分电连接并且进一步被构造为与位于中性导体附近的中性电流传感器电连接，所述电路断流器包括：

多个电极，所述多个电极被构造为与多个相线导体电连接；

多个相电流传感器，所述多个相电流传感器位于所述多个电极附近；

电子跳闸单元(ETU)，所述ETU与所述多个相电流传感器电连接并且被构造为与所述中性电流传感器电连接；

所述ETU具有处理器和存储装置，所述存储装置中存储有许多例程，所述例程在所述处理器上执行时致使所述电路断流器执行包括以下各项的操作：

确定多个基频相电流矢量在相加时基本上等于基频中性电流矢量；以及

响应于所述确定，执行以下各项中的至少一项：

6.根据权利要求5所述的电路断流器，其中所述确定还包括确定多个三次谐波相电流矢量在相加时基本上等于三次谐波中性电流矢量。

7.根据权利要求5所述的电路断流器，其中所述电路断流器装置与电路的受保护部分连接，并且还包括：

将所述多个基频相电流矢量输入到所述ETU；

将所述基频中性电流矢量输入到所述ETU；

用所述ETU采用与所述基频中性电流矢量相反的矢量作为所述反向矢量；并且

8.根据权利要求5所述的电路断流器，其中所述操作还包括：

9.一种方法，包括：

在具有多个电极、中性导体和电子跳闸单元(ETU)的电路断流器装置中，确定多个三重奇数次谐波相电流矢量在相加时基本上等于三重奇数次谐波中性电流矢量；以及

响应于所述确定，执行以下各项中的至少一项：

用所述ETU采用反向矢量，所述反向矢量是与所述三重奇数次谐波中性电流矢量相反的矢量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述确定包括确定多个三次谐波相电流矢量在相加时基本上等于三次谐波中性电流矢量。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述电路断流器装置与电路的受保护部分连接，并且还包括：

将所述多个三重奇数次谐波相电流矢量输入到所述ETU；

将所述三重奇数次谐波中性电流矢量输入到所述ETU；

用所述ETU采用与所述三重奇数次谐波中性电流矢量相反的矢量作为所述反向矢量；以及

在所述ETU上分析所述多个三重奇数次谐波相电流矢量和所述反向矢量，以潜在地识别所述电路上的故障状况。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述确定还包括确定多个基频相电流矢量在相加时基本上等于基频中性电流矢量。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：

采用与所述三重奇数次谐波中性电流矢量相反的矢量作为所述反向矢量；以及

用所述ETU持续监测所述多个三重奇数次谐波相电流矢量和所述反向矢量，以在所述电路断流装置中用所述ETU进行预确定状况的可能检测，如果检测到所述预确定状况，这将致使所述ETU将所述多个电极从导通状况移动到断开状况和跳闸状况中的至少一种。