CN114966162A - 用于低压电线的剩余电流设备 - Google Patents
用于低压电线的剩余电流设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114966162A CN114966162A CN202210141775.5A CN202210141775A CN114966162A CN 114966162 A CN114966162 A CN 114966162A CN 202210141775 A CN202210141775 A CN 202210141775A CN 114966162 A CN114966162 A CN 114966162A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electronic device
- module
- voltage
- secondary winding
- processing module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 113
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 90
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 36
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 33
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 26
- 230000006870 function Effects 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000002070 Raman circular dichroism spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
- G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/18—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers
- G01R19/20—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of DC into AC, e.g. with choppers using transductors, i.e. a magnetic core transducer the saturation of which is cyclically reversed by an AC source on the secondary side
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本公开的各实施例涉及一种用于低压电线的剩余电流设备，该设备包括适于检测所述电线中剩余电流的存在的感测级，该低压电线包括一个或多个导体。所述感测级包括用于检测所述电子设备中内部故障状态的存在的创新电子装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于低电压电线的剩余电流设备。
背景技术
众所周知，剩余电流设备是适于检测电线中的故障状态(例如，朝向接地的剩余电流、过电压、过电流、电弧现象等)的电子设备。
如今，能够检测电力线路中DC剩余电流的剩余电流设备具有特别的工业和商业意义。
不幸的是，目前在现有技术中可用的这种类型的电子设备具有一些关键方面。
通常，这些设备不能在用于检测剩余电流的电子级执行诊断功能以检查内部故障的存在，这可能会危及剩余电流检测功能。
此外，这些电子设备实现了相对复杂和繁琐的检测装置来感测DC剩余电流并且处理所收集的检测电压。因此，它们在工业水平的制造成本相对较高。
此外，它们通常的特点是功耗水平相对较高，这可能会导致若干安装出现问题。
发明内容
本发明的主要目标是提供一种允许克服或减轻已知技术的上述关键问题的电子设备。
在该目标内，本发明的目的是提供一种能够执行有效的自动诊断功能以检查专用于剩余电流检测的电子级中内部故障的存在的电子设备。
本发明的另一目的是提供一种能够确保在检测DC剩余电流方面的高性能和抗干预方面的高可靠性的电子设备。
本发明的另一目的是提供一种使用灵活度高并且能够检测AC剩余电流的电子设备。
本发明的另一目的是提供一种结构简单并且尺寸相对较小的电子设备。
本发明的另一目的是提供一种在工业水平制造相对简单并且便宜的电子设备。
根据本发明，上述目标和目的以及将从以下描述和附图中很清楚地的其他目的由根据以下权利要求1和相关从属权利要求的电子设备提供。
在一般定义中，根据本发明的电子设备包括控制单元，该控制单元包括适于检测电线中剩余电流的存在的感测级。
根据一些实施例，本发明的电子设备旨在用作低电压电子线路的电子保护设备。
在这种情况下，电子设备包括适于与电线的对应导体电连接的一对或多对电接触件。方便地，电接触件相互可耦合或可解耦。
除了上述感测级，电子设备还包括跳闸单元和可操作地耦合到电接触件的操作机构。跳闸单元适于响应于在输入中接收到跳闸信号而致动操作机构。操作机构适于与电接触件机械交互以执行电子设备的跳闸动作或断开动作。
根据本发明的其他实施例，电子设备旨在用作剩余电流块，该剩余电流块可操作地耦合到用于低电压电子线路的外部保护设备(例如，断路器)。在这种情况下，除了感测级，电子设备还包括跳闸单元。后者可操作地耦合(例如，机械地耦合)到外部保护设备的操作机构，该跳闸单元包括操作机构，该操作机构可操作地耦合到一对或多对电接触件，该一对或多对电接触件又耦合到电线的线路导体。
上述跳闸单元适于响应于在输入中接收到跳闸信号而致动(例如，通过运动传动机构)外部保护设备的操作机构。在跳闸单元的致动下，操作机构与对应电接触件机械地相互作用，以执行外部保护设备的跳闸动作或断开动作。
根据本发明的一些实施例，电子设备旨在用作剩余电流监测器。在这种情况下，电子设备仅包括上述感测级，该感测级被适当地配置为在输出中提供指示检测到的剩余电流的警报信号或监测信号。优选地，本发明的电子设备包括电源单元，该电源单元适于提供电源电压以向电子设备的内部电气或电子部件馈电。电源单元方便地适于从电线收集电力。
根据本发明，感测级包括与电线的线路导体可操作地耦合的检测模块。检测模块包括链锁电线的线路导体的磁芯和耦合到磁芯并包括缠绕在磁芯周围的次级绕组的次级绕组装置。次级绕组装置适于在输入中接收至少驱动电压，该驱动电压被配置为使磁芯在磁饱和状态下操作。次级绕组装置适于在输出中提供指示沿着次级绕组流动的绕组电流的检测电压。
优选地，次级绕组装置包括串联电连接到次级绕组以形成与次级绕组协作的RL电路的电阻电路。
优选地，次级绕组装置包括与次级绕组串联电连接并且适于接收第一驱动电压的第一输入端子、与电阻电路串联电连接并且适于接收第二驱动电压的第二输入端子、以及与耦合节点串联电连接在次级绕组与电阻电路之间并且适于提供指示沿着次级绕组流动的电流的检测电压的输出端子。
感测级还包括比较器模块，该比较器模块适于在输入中从次级绕组装置接收检测电压并且当沿着次级绕组流动的绕组电流取未被包括在预定义范围内的值时在输出中提供中断信号。
优选地，比较器模块适于将由次级绕组装置在输出中提供的检测电压与第一电压阈值和高于第一电压阈值的第二电压阈值进行比较。比较器模块适于在检测电压低于第一电压阈值或检测电压高于第二电压阈值时在输出中提供中断信号。
感测级还包括第一驱动模块和第二驱动模块，第一驱动模块适于向次级绕组装置馈送在高电压电平或低电压电平之间切换的第一驱动电压，第二驱动模块适于向次级绕组装置馈送具有恒定电压电平的第二驱动电压。
上述驱动电压被配置为使检测模块的磁芯分别以正磁饱和状态或负磁饱和状态操作。
感测级还包括处理模块，该处理模块适于响应于从比较器模块接收到中断信号而命令第一驱动模块在高电压电平与低电压电平之间切换第一驱动电压。
优选地，感测级还包括定时器模块和时钟模块，该时钟模块适于与处理模块协作以执行时间测量任务。
优选地，上述处理模块、定时器模块和时钟模块适于响应于处理模块接收到由比较器模块发送的中断信号而测量第一驱动电压的第一时间间隔和第二时间间隔。
优选地，上述感测级还包括由处理模块控制的输出模块。
在其中本发明的电子设备旨在用作电子保护设备或耦合到外部保护设备的剩余电流块的实施例中，处理模块适于在处理模块确定需要跳闸动作或断开动作的情况下命令输出模块在输出中提供跳闸信号。
在其中本发明的电子设备旨在用作监测设备的实施例中，处理模块适于命令输出模块在输出中提供指示检测到的剩余电流的警报信号或监测信号。
根据本发明，处理模块适于基于上述第一驱动电压的行为提供周期性信号以检查感测级中故障状态的存在。周期性信号包括一系列计数值，每个计数值被计算为所测量的第一时间间隔与所测量的第二时间间隔之间的总和。
优选地，处理模块适于根据包括以下步骤的测试过程对处理周期性信号：
-将周期性信号与第一时间阈值和高于第一时间阈值的第二时间阈值进行比较；
-如果周期性信号低于第一时间阈值或高于第二时间阈值，则确定感测级中存在故障状态。
优选地，测试过程包括以下步骤：
-如果周期性信号低于第一时间阈值，则确定次级绕组至少部分短路或者电线中存在高剩余电流；
-如果周期性信号高于第二时间阈值，则确定次级绕组至少部分中断或者上述感测级(20)的一个或多个部件没有正确操作。
根据本发明的一个方面，处理模块适于基于上述第一驱动电压的行为提供指示电线中剩余电流的存在的故障信号。
故障信号包括一系列计数值，每个计数值被计算为第一驱动电压在其间取高电压电平的所测量的第一时间间隔与第一驱动电压在其间取低电压电平的所测量的第二时间间隔之间的差值。
优选地，处理模块适于处理故障信号以确定是否需要跳闸动作或断开动作，或者提供指示检测到的剩余电流的警报信号或监测信号。
优选地，处理模块适于根据包括以下步骤的确定流程对处理故障信号：
-基于故障信号的行为，计算电子设备的最大跳闸延迟值；
-将上述故障信号的模与电流阈值进行比较；
-如果上述故障信号的模高于电流阈值达时间间隔，则确定需要跳闸动作或断开动作，时间间隔比最大跳闸延迟值长。
根据本发明的一些实施例，感测级包括控制器，优选地是微控制器。至少上述比较器模块、处理模块、第一驱动模块、第二驱动模块、但是优选地还有上述输出模块、定时器模块和时钟模块是由控制器的内部部件构成的。
优选地，控制器由具有与第一驱动电压的高电压电平或低电压电平相当的电压电平(例如，大约3.3V)的电源电压馈电。特别地，控制器由具有由以下关系式给出的电压电平VS的电源电压馈电：
VS<＝VH–VL
其中VH和VL分别是第一驱动电压的高电压电平和低电压电平。
根据本发明的一些实施例，电子设备包括另外的感测级，该另外的感测级适于感测电线中故障状态的存在，而无论是否有电源电压用于对电子设备的内部电气或电子部件馈电。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从电子设备的示例性实施例的详细描述中变得很清楚，该电子设备在附图中仅通过非限制性示例的方式示出，在附图中：
-图1是与根据本发明的电子设备可操作地关联的LV电线的框图；
-图2、图2A、图2B、图3示意性地示出了根据本发明的电子设备的一些示例性实施例；
-图4至图5示意性地示出了根据本发明的一些实施例的电子设备中包括的感测级的不同视图；
-图6至图10示意性地示出了图4至图5所示的感测级的操作。
具体实施方式
参考所引用的附图，本发明涉及一种用于低电压电线的电子设备1。
为了本申请的目的，术语“低电压”(LV)涉及低于1kV AC和1.5kV DC的操作电压。
在操作中，电子设备1可操作地耦合到低电压电线100，该低电压电线100通常包括一个或多个相导体P并且优选地包括中性导体N。
在下文中，为了简单起见，电子设备1将被描述为耦合到具有单独的相导体P和中性导体N的电线。然而，这种选择并不旨在限制本发明的范围。如本领域技术人员当然将理解的，电线100可以不同地装置，例如根据3P+N配置或2P+N配置。
电线100旨在电连接电源SC和电负载LD，电负载LD可以是任何类型(图1)。
一般而言，电子设备1是剩余电流设备(RCD)，即，能够检测电线中的剩余电流的电子设备。特别地，电子设备1能够检测DC剩余电流(平滑或脉动)和AC剩余电流(特别是频率低于1.5kHz的AC电流)。
电子设备1特别适合用作电子保护设备，特别是B型剩余电流断路器(RCCB)设备。
然而，电子设备1也可以用作具有过电流保护的剩余电流断路器(RCBO)设备、剩余电流监测器(RCM)、剩余电流块等。
图1-图2示出了本发明的一个实施例，其中电子设备1被配置为用作电子保护设备，例如B型RCCB。
在这种情况下，在操作中，电子设备1允许或中断在电源SC与电负载LD之间流动、更准确地在电力线100的上游部分100A与下游部分100B(它们分别与电源SC和电负载LD电连接)之间流动的线电流IL。
根据一些配置(通常专用于北美市场)，电子设备1可以以三种不同操作状态操作，即，闭合状态、跳闸状态和断开状态。
根据其他配置(通常专用于欧洲或其他国际市场)，电子设备1可以仅以两种不同操作状态操作，即，闭合状态和断开状态。
当以闭合状态操作时，电子设备1允许线电流IL沿着电线100在线路部分100A、100B之间流动。
当电子设备1处于跳闸状态或开路状态时，电子设备1中断线路电流IL，从而将线路部分100A、100B电断开。
电子设备1包括一对或多对电接触件10，包括移动接触件和固定接触件(图2和图3)。
每对电接触件10旨在电连接到电线100的对应导体。
电接触件10可以相互耦合或分离。
当电接触件10相互耦合时，电子设备1处于闭合状态，而当电接触件10断开时，设备1处于跳闸状态或断开状态(取决于电子设备的配置)。
当电接触件10从耦合状态转变为解耦状态时，电子设备1执行跳闸动作或断开动作。
电接触件10及其与电线100的对应导体的电连接可以以已知方式实现，这里为了简洁起见不再详细描述。
电子设备1包括操作机构11，操作机构11可操作地耦合到电接触件10(特别是与其移动接触件)并且与电接触件10机械地相互作用。
电子设备1还包括适于机械地致动操作机构11的跳闸单元12。
在操作中，当接收到合适的跳闸信号TS时，跳闸单元12致动操作机构11以将电接触件10解耦，从而执行电子设备的跳闸动作或断开动作。
优选地，跳闸单元12包括电磁致动器。
电子设备1方便地包括其他机械部件，例如，手柄13，手柄13与操作机构11可操作地耦合并且与操作机构11机械地相互作用。
把手13在两个或三个操作位置之间可移动(优选地围绕合适的旋转轴)(取决于电子设备的配置)。
手柄13可以由操作机构11、用户或外部设备致动，以致动操作机构11并且耦合或解耦电接触件10或保持电接触件10解耦(取决于电子设备的配置)。
优选地，电子设备1包括电源单元14，该电源单元14适于通过从电线100获取电力来提供电源电压VS以向上述电子设备的内部电气或电子部件馈电。
一般而言，电子设备的操作机构11、跳闸单元12、把手13和电源单元14可以以已知方式实现和可操作地耦合，为了简洁起见，这里不再详细描述。
图2A示出了本发明的一个实施例，其中电子设备1被配置为用作剩余电流块，该剩余电流块可操作地耦合到可以是已知类型的外部保护设备150(例如，微型断路器MCB)。
外部保护设备150包括可操作地耦合到一对或多对电接触件152的操作机构151。
每对电接触件152包括移动接触件和固定接触件，并且旨在电连接到电线100的对应导体。
电接触件152可以相互耦合或分离。
当电接触件152相互耦合时，外部保护设备150处于闭合状态，而当电接触件152解耦时，保护设备150处于跳闸状态或断开状态(取决于电子设备的配置)。
当电接触件152从耦合状态转变为解耦状态时，外部保护设备150执行跳闸动作或断开动作。
操作机构150可操作地耦合到电接触件152(特别是与其移动接触件)并且与电接触件152机械地相互作用以执行外部保护设备150的动作。
本发明的该实施例与图1-图2所示的实施例的不同之处在于，电子设备1不包括电接触件或与上述电接触件相互作用的机构。在这种情况下，电子设备1的基本目的是致动保护设备150的操作机构151。
电子设备1因此仅包括跳闸单元12(可能是已知类型的)，跳闸单元12可操作地耦合到操作机构151和被布置在上述外部保护设备中的一对或多对电接触件152。
在操作中，电子设备1的跳闸单元12能够响应于在输入中接收到跳闸信号TS而致动(例如，通过运动传动机构)外部保护设备150的操作机构151。在被跳闸单元12致动时，保护设备150的操作机构151与电接触件152机械地相互作用以执行上述外部保护设备的跳闸动作或断开动作。
图2B示出了本发明的一个实施例，其中电子设备1被配置为用作RCM。
根据本发明的该实施例，与图1-图2和图2A所示的实施例不同，电子设备1不包括与电线的导体耦合的电接触件、与上述电接触件或跳闸单元相互作用的机构。在这种情况下，电子设备1的基本目的是在输出中提供指示检测到的剩余电流的警报信号AS或监测信号MS。
根据本发明，电子设备包括旨在控制上述电子设备的一般操作的控制单元2。
方便地，控制单元2包括用于检测电线中可能的故障状态的一个或多个感测级。
故障状态可以包括例如电子设备中的剩余电流、电弧故障、过电流、过电压、内部故障等。
根据本发明的一些实施例，每个感测级包括专用控制器(优选地是微控制器)，该专用控制器方便地包括能够执行所存储的软件指令、外围部件和I/O端口的数字类型的数据处理资源(例如，CPU)。
然而，在某些情况下，控制单元2的多个感测级可以共享共同控制器来操作。
显然，控制单元2还可以包括另外的电子级、模块、组件、控制器等。这些附加元件(未示出)可以是已知类型，并且为了简洁起见在下文中不对其进行描述。
根据本发明，电子保护的一个重要特征在于，控制单元2包括创新的感测级20，感测级20适于检测电线100中剩余电流的存在。
根据本发明的一些实施例(图2、图2A、图3)，感测级20适于在需要跳闸动作或断开动作时在输出中提供跳闸信号TS。
根据本发明的其他实施例(图2B)，感测级20适于在输出中提供指示电线100中检测到的剩余电流的存在的警报信号AS或监测信号MS。
感测级20包括在操作中与电线100的线路导体N、P可操作地耦合的检测模块3。
检测模块3包括磁芯3A，该磁芯3A以链锁上述导体的方式耦合到电线100的线路导体N、P。
优选地，磁芯3A的形状为环形，使得电线100的导体N、P可以装置成穿过磁芯3A。
优选地，磁芯3A由例如纳米晶材料等磁性材料制成。
优选地，与现有技术的RCD相比，这种磁性材料具有不高的磁导率值(例如，相对磁导率mr≈60000)。
此外，与用于相同目的的磁性元件相比，磁芯3A被选择为具有相对较小的尺寸。
这两种解决方案都允许减小感测级20的整体尺寸。此外，它们允许减小磁芯3A的等效电感，因此减小磁化磁芯3A所需要的磁化电流电平。显然，这允许降低感测级20的功耗。
检测模块3包括耦合到磁芯3A并且包括缠绕在上述磁芯周围的次级绕组31的次级绕组装置3B。
显然，包括上述磁芯3A和次级绕组31的部件形成电流互感器，该电流互感器的初级绕组由用磁芯3A链锁的电线100的导体形成。
次级绕组装置3B适于在输入中接收至少驱动电压VA、VB，该驱动电压VA、VB被配置为使磁芯3A在磁饱和状态下操作，并且次级绕组装置3B适于在输出中提供指示沿着次级绕组31流动的电流的检测电压VC。
优选地，次级绕组装置3B包括适于接收第一驱动电压VA的第一输入端子A、适于接收第二驱动电压VB的第二输入端子B和适于提供指示沿着次级绕组31流动的电流IW的检测电压VC的输出端子C。
优选地，次级绕组装置3B包括串联电连接到次级绕组31以形成与上述次级绕组协作的RL电路的电阻电路32(优选地由电阻器形成)。
优选地，第一输入端子A与次级绕组31串联电连接，第二输入端子B与电阻电路32串联电连接，输出端子C与耦合次级绕组31和电阻电路32的电节点串联电连接。
由于次级绕组31和电阻电路32形成RL电路，所以输出端子C处的检测电压VC由下式给出：
VC＝RIW+VB
其中R是电阻电路32的等效电阻，IW是沿着次级绕组31(并且因此沿着电阻电路32)流动的电流，VA、VB是在上述输入端子A、B处提供的驱动电压。
因此，输出端子C处的检测电压VC指示沿着次级绕组31流动的绕组电流IW。
优选地，次级绕组装置3B包括单个次级绕组31。该解决方案简化了次级绕组装置3B与感测级20的剩余操作模块的电路集成。
优选地，次级绕组装置3B包括串联电连接在第一输入端子A与次级绕组31之间的第一缓冲电路33和串联电连接在第二输入端子B与电阻电路32之间的第二缓冲电路34。方便地，第一缓冲电路33和第二缓冲电路34可以包括合适的放大器以放大沿着次级绕组31和电阻电路32流动的绕组电流IW。
感测级20包括比较器模块4，该比较器模块4适于在输入中从次级绕组装置32接收检测电压VC并且当沿着次级绕组31流动的绕组电流IW具有未被包括在预定义范围内的值时在输出中提供中断信号INT。
一般来说，中断信号INT是由比较器模块4提供给特定处理模块(处理模块5)以传送事件的发生(即，绕组电流IW具有未被包括在预定义范围内的值的情况)的异步信号。
如下文所述，上述处理模块响应于接收到上述中断信号而执行特定任务。
优选地，比较器模块4适于将检测电压VC与第一电压阈值VTH1和高于上述第一电压阈值的第二电压阈值VTH2进行比较。比较器模块4适于在检测电压VC低于第一电压阈值VTH1或检测电压VC高于第二电压阈值VTH2时在输出中提供中断信号INT。
第一电压阈值VTH1和第二电压阈值VTH2是与绕组电流IW为了使磁芯3A处于饱和状态而必须达到的电流值相对应的预定电压值。方便地，上述电压阈值VTH1、VTH2根据磁芯3A的磁特性来定义。
优选地，次级绕组装置3B包括与次级绕组31并联电连接的电容电路35和电连接在输出端子C与接地端子之间的低通滤波器36。
该解决方案允许减少输入到比较器模块4和感测级20的其他模块的高频噪声，这显著改善了比较器模块4和感测级20的其他模块的操作。
感测级20包括第一驱动模块6，该第一驱动模块6适于在第一输入端子A处方便地向次级绕组装置32馈送第一驱动电压VA。
第一驱动电压VA具有脉冲波形。也就是说，第一驱动电压VA可以切换到高电压电平VH或低电压电平VL。
优选地，高电压电平为VH≈3.3V，而低电压电平为VL≈0V。以这种方式，驱动电压VA适合以数字方式被处理。
感测级20还包括第二驱动模块7，该第二驱动模块7适于在第二输入端子B处方便地向次级绕组装置32馈送第二驱动电压VB。
第二驱动电压VB具有恒定值，该恒定值被配置为使得能够向由次级绕组31和电阻电路32形成的RL电路提供正电压偏置。作为示例，第二驱动电压VB具有由以下关系式给定的恒定值：
VB＝(VH+VL)/2
其中VH、VL分别是第一驱动电压VA的高电压电平和低电压电平。
显然，如果高电压电平为VH≈3.3V，低电压电平为VL≈0V，则第二驱动电压VB具有恒定值VB＝VH/2。这样的恒定值可以被适当地校准以补偿测量偏移。
驱动电压VA、VB被方便地配置为使得当驱动电压VA、VB被施加在输入端子A、B处时，驱动电压VA、VB迫使检测模块3的磁芯3A达到饱和状态，即，正饱和状态或负饱和状态。
为了清楚起见，进行如下规定，即，术语“正饱和状态”是指其中绕组电流IW具有常规正号的磁芯3A的饱和状态，而术语“负饱和状态”是指其中绕组电流IW具有常规负号的磁芯3A的饱和状态。
感测级20包括适于控制第一驱动模块6和第二驱动模块7的处理模块5。
处理模块5方便地包括数据处理资源以执行信号处理功能和控制功能。
根据本发明，处理模块5适于接收由比较器模块4提供的中断信号INT，并且响应于接收到上述中断信号而执行特定任务。上述特定任务在于响应于从比较器模块4接收到中断信号INT而命令(通过合适的控制信号)第一驱动模块6在上述高电压电平VH与低电压电平VL之间切换第一驱动电压VA。
在实践中，处理模块5适于在每次比较器模块4通过中断信号INT通知事件的发生时命令第一驱动模块6切换提供给次级绕组装置3B的第一驱动电压VA的电压电平以便以正或负饱和状态驱动磁芯3A。这种情况在于，沿着次级绕组31流动的绕组电流IW取未被包括在预定义范围内的值。
由第一驱动模块6执行的电压电平转变取决于在处理模块5接收到中断信号INT时第一驱动电压VA所取的电压电平。
如果第一驱动模块6提供具有高电压电平VH的第一驱动电压VA，则处理模块5响应于接收到上述中断信号INT而命令第一驱动模块6将上述驱动电压切换到低电压电平VL。
另一方面，如果第一驱动模块6提供具有低电压电平VL的第一驱动电压VA，则处理模块5响应于接收到上述中断信号INT而命令第一驱动模块6将上述驱动电压切换到高电压电平VH。
如上所述，第二驱动模块7也由处理模块5控制。方便地，处理模块5适于(通过合适的控制信号)命令第二驱动模块7向次级绕组装置3B提供具有恒定电平的第二驱动电压VB以便以合适的方式偏置由次级绕组31和电阻电路32形成的RL电路。
由次级绕组装置3A、比较器模块4、处理模块5和驱动模块6、7形成的组件的一般操作在图4中示出。
第一驱动模块6最初应当向次级驱动装置3B馈送处于高电压电平VH的第一驱动电压VA。
在这种情况下，在输入端子A、B处施加到次级绕组装置3B的总驱动电压由以下关系式给出：VA-VB＝VH-VH/2＝VH/2。
磁芯3A因此被迫切换到正饱和状态。
绕组电流IW(电压信号VC)以指数趋势增加，具有给定时间常数t＝L/R，其中L是磁芯3A的等效电感，其中R是电阻电路32的等效电阻。
当绕组电流IW达到上限阈值(对应于上述第二电压阈值VTH2)时，磁芯3A达到正饱和状态。比较器模块4在输出中提供中断信号INT。在接收到上述中断信号时，处理模块5命令第一驱动模块6将第一驱动电压VA切换到低电压电平VL。
在这种情况下，在输入端子A、B处施加到次级绕组装置3B的总驱动电压由以下关系式给出：VA-VB＝0-VH/2＝-VH/2。
磁芯3A因此被迫切换到负饱和状态并且绕组电流IW(电压信号VC)以相反的指数趋势减小。当绕组电流IW达到下限阈值(对应于上述第一电压阈值VTH1)时，磁芯3A达到负饱和状态。比较器模块4在输出中提供新的中断信号INT。在接收到这样的新的中断信号时，处理模块5命令第一驱动模块6将第一驱动电压VA再次切换到高电压电平VH。
因此，在操作中，绕组电流IW响应于施加到次级绕组31的第一驱动电压VA的对应电平转变而经受后续振荡。在每次趋势反转时，绕组电流IW经受增加或减少，直到磁芯3A达到正或负饱和状态。
这样的解决方案在检测电线100中可能的剩余电流方面提供了出色的精度水平。一旦这样的磁芯达到饱和状态，沿着磁芯3A流动的磁通量就适当地反转。结果，磁芯3A的行为基本上不受磁通量的滞后效应和可能的温度变化的影响。
由次级绕组装置3A、比较器模块4、处理模块5和驱动模块6、7形成的组件因此提供对磁芯3A的操作状态的闭环控制，这允许增加电线100中的可能的剩余电流的存在的检测可靠性。
根据本发明的优选实施例，感测级20包括定时器模块9A和时钟模块9B，时钟模块9B适于与处理模块5协作以执行时间测量任务。
如下文所述，执行这样的时间测量任务对于基于由第一驱动模块6提供的第一驱动电压VA的行为来获取关于可能的剩余电流或故障的存在的信息是必要的。
根据本发明的一个方面，感测级20包括由处理模块5控制的输出模块8。
根据本发明的一些实施例(图2、图2A、图3)，处理模块5适于在确定需要跳闸动作或断开动作的情况下命令(通过合适的控制信号)输出模块8在输出中为电子设备的跳闸单元12提供跳闸信号TS。
当电子设备1被配置为用作RCM时(图2B)，处理模块5适于命令输出模块8指示检测到的剩余电流的警报信号AS或监测信号MS。
原则上，感测级20的上述模块3、4、5、6、7、8、9A、9B可以以模拟和/或数字方式在工业上实现。
如果它们以模拟方式实现，则它们将包括适当装置以执行其功能的电子电路。上述电子电路可以形成分离的电路单元，或者可以至少部分集成在一个或多个电路单元中。
如果它们以数字方式实现，则它们将成为能够执行存储在介质中的软件指令以执行其功能的数字控制器的一部分。
通常，上述检测模块3通过在PCB支架上装置合适的电子电路来以模拟方式实现。该解决方案显著地简化了次级绕组装置3B中的次级绕组31的集成以及该次级绕组装置3B与磁芯3A的后续耦合。
根据本发明的优选实施例，感测级20的上述模块4、5、6、7、8、9A、9B以数字方式实现。在这种情况下，感测级20方便地包括数字控制器201(例如，微控制器)，数字控制器201优选地被布置在检测模块3的同一PCB支架上。
便利地，感测级20的至少比较器模块4、处理模块5、第一驱动模块6、第二驱动模块7(并且可能还有输出模块8、定时器模块9A和时钟模块9B)由控制器201的内部部件形成。
具体地，比较器模块4、第一驱动模块6、第二驱动模块7和输出模块8可以是控制器201的合适的外围部件。这些部件可操作地耦合到控制器201的对应输入或输出端口，其中上述第一驱动电压VA、第二驱动电压VB、检测电压VC、跳闸信号TS在输出中提供或在输入中接收。
处理模块5可以是控制器201的中央处理单元(CPU)，而定时器模块9A和时钟模块9B由控制器201的标准内部定时器部件和时钟部件构成。
下面，为简单起见，将结合上述优选实施例对本发明作进一步的详细说明。
事实上，这些解决方案在尺寸和成本降低以及功耗降低方面提供相关优势。
此外，它们在操作便利性和使用灵活性方面提供显著优势。事实上，上述模块4、6、7、8、9A、9B(控制器201的外围部件或标准内部部件)的操作可以由处理模块5根据标准化控制逻辑来控制。通过对由处理模块5处理的软件指令(固件)进行适当编程或通过适当地利用控制器201的另外的内部或外围部件(例如，用于信令目的)，可以容易地实现可能的附加功能。
然而，根据本发明的其他实施例，感测级20可以不同地装置。
作为示例，上述模块4、6、7中的至少一个可以通过在PCB支架上装置合适的电子电路来以模拟方式实现。
作为另一示例，感测级20可以包括相互协作的多个控制器，并且感测级20的每个模块4、5、6、7、8、9A、9B可以由上述控制器的一个或多个内部部件实现。
本发明的一个特殊方面在于，处理模块5能够通过适当地分析由第一驱动模块6提供的第一驱动电压VA的行为来获取关于感测级20中故障状态的存在的信息。特别地，处理模块5能够计算指示感测级20中故障状态的存在的周期性信号PS。
周期性信号PS方便地包括一系列计数值，每个计数值被计算为第一驱动电压VA在其间取高电压电平VH的所测量的第一时间间隔TH与第一驱动电压VA在其间取低电压电平VL的所测量的第二时间间隔TL之间的总和。
在实践中，每个计数值PS(k)根据以下关系式在一般时刻k计算：
PS(k)＝TH(k)+TL(k)＝T(k)
其中TH(k)、TL(k)是在一般时刻k测量的时间间隔TH、TL(图6)，T(k)是在一般时刻k计算的第一驱动电压VA的可变时段。
处理模块5的这种另外的能力在第一驱动电压VA的时段T＝TH+TL不是恒定的而是根据存在于电线100中的剩余电流而变化的情况下找到其技术基础。
当相对较小的剩余电流沿着电线100流动时，第一驱动电压VA的时段T＝TH+TL保持基本恒定，而当相对较高的剩余电流沿着电线100流动时，第一驱动电压VA的时段变短。
此外，第一驱动电压VA的时段T＝TH+TL可以根据次级绕组31的操作状态而变化。例如，当次级绕组31的多根线短路时(该事件导致磁芯的等效电感L减小)，该时段变短，而当次级绕组31的一根或多根线至少部分中断时(该事件导致次级绕组31的等效阻抗发生变化)，该时段变长(或无穷大)。
处理模块5、定时器模块9A和时钟模块9B优选地适于在处理模块5接收到由比较器模块4发送的中断信号INT的每个时刻测量上述时间间隔TH和TL。因此，周期性信号PS的每个计数值PS(k)也方便地在两个连续时间间隔TH、TL的测量完成的每个时刻k(即，在处理模块5接收到两个连续中断信号INT的每个时刻k)进行计算。
方便地，处理模块5能够处理如此计算的周期性信号PS，以确定感测级20中是否存在故障状态。
优选地，处理模块5执行测试过程以确定第二绕组装置3B中是否存在故障状态(图7-图8)。
优选地，上述测试过程包括以下步骤：处理模块将周期性信号PS与第一时间阈值PS1和高于第一时间阈值PS1的第二时间阈值PS2进行比较。
第一阈值PS1和第二阈值PS2分别指示第一驱动电压VA的可变时段T(k)可接受的最小时间值和最大时间值。
如果周期性信号PS低于第一时间阈值PS1(图7)或高于第二时间阈值PS2(图8)，则处理模块5确定次级绕组装置3B中存在故障状态。
优选地，处理模块5命令输出模块8在输出中为跳闸单元12提供跳闸信号TS或者在输出中提供警报信号AS。
优选地，处理模块5被配置为根据周期性信号PS的行为提供关于故障状态的标识信息。
如果周期性信号PS低于第一时间阈值PS1，则处理模块5确定次级绕组31至少部分短路或者高剩余电流沿着电线100循环。在这两种情况下，事实上，由电阻电路32和次级绕组31形成的RL电路的特征时间常数t由于磁芯3A的电感的对应减小而减小。
如果周期性信号PS高于第二时间阈值PS2，则处理模块5确定次级绕组31中断。在这种情况下，磁芯3A不再在相反的饱和状态之间切换，因为比较器模块4在输出中不提供中断信号INT。当次级绕组31至少部分中断(即，它显示出高等效阻抗)或者当感测级20的一个或多个部件(例如，电阻电路32、比较器模块4、缓冲电路33、34)由于某些原因而无法正确操作时，可能发生该事件。
该解决方案允许进一步改进由处理模块5提供的诊断功能。除了检测故障状态的存在，处理模块5能够提供关于这些故障状态的实际性质的信息，这对于解决可能的维护干预可能很重要。
方便地，定时器模块9A和时钟模块9B被配置为测量一个中断信号INT与下一中断信号INT之间经过的时间。如果这样的测量时间超过预定阈值(当模块4出于任何原因而不提供中断信号INT时发生这种情况)，则定时器模块9A代替比较器模块4向处理模块5提供中断信号。以这种方式，处理模块可以继续操作，并且可能提供警报信号AS。
由于电子设备1为RCD，处理模块5显然能够获取有关电线100中剩余电流的存在的信息。
为此，处理模块5优选地被配置为分析由第一驱动模块6提供的第一驱动电压VA的行为。
因此，处理模块优选地被配置为处理第一驱动电压VA以提供指示在上述电线中剩余电流的存在的故障信号FS。
根据本发明的优选实施例，故障信号FS包括一系列计数值，每个计数值被计算为第一驱动电压VA在其间取高电压电平VH的所测量的第一时间间隔TH与第一驱动电压VA在其间取低电压电平VL的所测量的第二时间间隔TL之间的差值。
该解决方案在第一驱动电压VA不是任意信号的情况下找到技术基础。
第一驱动电压VA的波形、特别是上述电压电平VH和VL之间的电压转变的时间分布取决于磁芯3A的饱和状态，而磁芯3A的饱和状态又取决于绕组电流IW沿着次级绕组31流动的行为。
电线100中剩余电流的存在导致绕组电流IW中的偏移分量的上升。绕组电流IW中的偏移分量的上升导致磁芯3A达到饱和状态所需要的时间的增加或减少，从而导致第一驱动电压VA的电压转变的时间分布的对应变化并且从而导致诸如驱动电压等波形的变化(图6)。
因此，可以通过适当地测量磁芯3A达到正负饱和状态或负饱和状态所需要的时间间隔TH和TL来计算指示电线100中剩余电流的存在的故障信号FS。
这种故障信号FS具有一系列计数值。每个计数值FS(k)根据以下关系式在一般时刻k计算：
FS(k)＝TH(k)-TL(k)
其中TH(k)、TL(k)是在一般时刻k测量的时间间隔TH、TL(图6)。
如果电线100中没有剩余电流，则故障信号FS将包括一系列空计数值，因为时间间隔TH、TL将具有相同持续时间(图6的左侧)。
如果电线100中存在剩余电流，则故障信号FS将包括一系列正计数值或负计数值，这取决于时间间隔TH、TL的不同持续时间(图6的右侧)。
如上所述，处理模块5、定时器模块9A和时钟模块9B适于在处理模块5接收到由比较器模块4发送的中断信号INT的每个时刻测量(协同)上述第一时间间隔TH和第二时间间隔TL。因此，故障信号FS的每个计数值FS(k)方便地在两个连续时间间隔TH、TL的测量完成的每个时刻k(即，在处理模块5接收到两个连续中断信号INT的每个时刻k)进行计算。
可见，该解决方案显著简化了处理模块5对故障信号FS的获取。
优选地，处理模块5能够处理如此计算的故障信号FS，以确定是否需要跳闸动作或断开动作。
特别地，处理模块5执行确定过程50(图9-图10)以确定是否需要跳闸动作或断开动作。
确定过程50包括步骤51，其中处理模块5基于故障信号FS的行为来计算电子设备的最大跳闸延迟值TD。
优选地，处理模块5计算故障信号FS的所计算的计数值的平均值(方便地以所选择的时间段为基准，例如100ms)。故障信号FS的这种平均值显然指示在所选择的时间段内检测到的剩余电流的平均幅度。
优选地，基于为电子设备提供的标准规定，处理模块5计算电子设备可接受的最大跳闸延迟值TD，该TD对应于所计算的平均剩余电流。
确定过程50包括步骤52，其中处理模块5将故障信号FS的模|FS|与电流阈值TT进行比较。电流阈值TT指示沿着电线100流动的剩余电流可接受的最大电流值(取模)。方便地，电流阈值TT也可以基于为电子设备提供的标准规定来确定。
如果故障信号FS的模|FS|低于电流阈值TT，则确定过程终止。
如果故障信号FS的模|FS|高于电流阈值TT，则处理模块5检查故障信号FS的模超过电流阈值TT的时间间隔T3是否长于上述最大跳闸延迟值TD。
当验证上述状态时，处理模块5确定需要跳闸动作或断开动作(确定过程50的步骤53)。在这种情况下，处理模块5方便地命令输出模块8在输出中为电子设备的跳闸单元12提供跳闸信号TS。
优选地，处理模块5能够处理故障信号FS以获取指示检测到的剩余电流的警报信号AS或监测信号MS。这些信号的获取可以通过采用已知类型的合适的算法来实现。
从上面的描述，很明显，感测级20必须从电源单元14接收合适的电源VS以便操作，例如以便对封装感测级的多个模块的控制器201馈电。
优选地，控制器由具有与第一驱动电压VA的高电压电平VH或低电压电平VL相当的电压电平(例如，约3.3V)的电源电压VS馈电。特别地，控制器由具有由以下关系式给出的电压电平VS的电源电压馈电：
VS<＝VH–VL
其中VH和VL分别是第一驱动电压VA的高电压电平和低电压电平。
该解决方案显著简化了控制器201与第二绕组装置3B的集成。
根据本发明的一些实施例(图3)，控制单元2包括另外的感测级20A，该另外的感测级20A适于感测电线100中故障状态的存在，而不管电源电压VS是否可用于对电子设备的内部电气或电子部件馈电。
另外的感测级20A方便地被布置为使得即使由于某些原因而导致辅助电源不可用也能够检测电线100的一些可能的故障状态。
优选地，另外的感测级20A被布置为使得能够检测电线100的可能的AC剩余电流。
优选地，另外的感测级20A包括另外的检测模块30A，该另外的检测模块30A包括适于链锁电线100的线路导体的另外的磁芯(未示出)和耦合到上述磁芯并且包括缠绕在上述磁芯周围的至少另外的次级绕组的另外的次级绕组装置(未示出)。
优选地，另外的感测级20A包括一个或多个另外的处理模块500，该一个或多个另外的处理模块500适于处理指示由检测模块30A提供的上述故障状态的检测信号并且当需要跳闸动作或断开动作时在输出中提供跳闸信号TS。
方便地，另外的感测级20A可以与感测级20集成在同一PCB支架上。
已经发现，根据本发明的电子设备完全实现了预期目标和目的。
电子设备1配备有用于剩余电流检测的改进的感测级20，感测级20能够执行改进的自动诊断功能以检查内部故障的存在。
这种自动诊断功能在上述感测级的操作期间自动执行，而无需激活(例如，通过所谓的测试按钮)。
此外，这些自动诊断功能允许收集有关发生故障的可能性质的有用信息，并且因此在解决可能的维护干预方面非常有效。
根据本发明的电子设备1具有相对简单和紧凑的结构。感测级20具有相对较小的尺寸，因为它包括相对较小的磁芯和在适当的PCB支架上的高度集成的操作模块的组件。
根据本发明的电子设备1提供可靠和高效的剩余电流检测功能。感测级20能够检测DC剩余电流以及AC剩余电流、特别是频率低于第二绕组装置3B的谐振频率(大约1.5kHz)的AC剩余电流。
感测级20能够检测具有宽动态范围的剩余电流。通过在固件级别处理模块5进行适当编程，可以容易地补偿磁芯的可能非线性行为的影响。
电子设备1特别适合用作电子保护设备或剩余电流块，因为感测级20能够高效地确定在电线100中存在剩余电流的情况下或在存在内部故障状态时是否需要电子设备的跳闸动作或断开动作。然而，电子设备1在使用中具有显著的灵活性，并且由于感测级20的出色的剩余电流检测性能而可以成功地用作剩余电流监测器。
由于感测级20(特别是控制器201)被馈送有相对较低的电压电源(在实践中通常用于微控制器的那些)，所以电子设备1在操作中显示出低功耗。
电子设备1具有简单的结构，其在工业水平的制造成本相当低。
Claims (16)
1.一种电子设备(1)，包括控制单元(2)，所述控制单元(2)包括感测级(20)，所述感测级(20)适于检测LV电线(100)中剩余电流的存在，所述LV电线(100)包括一个或多个导体(P，N)，其特征在于所述感测级(20)包括：
-检测模块(3)，能够与所述电线的线路导体(P，N)可操作地耦合，其中所述检测模块包括磁芯(3A)和次级绕组装置(3B)，所述磁芯(3A)用于链锁所述电线的所述线路导体，所述次级绕组装置(3B)被耦合到所述磁芯并且包括围绕所述磁芯缠绕的次级绕组(31)，其中所述次级绕组装置适于在输入中接收至少驱动电压(VA，VB)，所述驱动电压(VA，VB)被配置为使所述磁芯在磁饱和状态下操作，其中所述次级绕组装置适于在输出中提供检测电压(VC)，所述检测电压(VC)指示沿着所述次级绕组流动的电流(IW)；
-比较器模块(4)，适于当沿着所述次级绕组流动的所述电流(IW)具有未被包括在预定义范围内的值时，在输入中接收来自所述次级绕组装置(32)的所述检测电压(VC)以及在输出中提供中断信号(INT)；
-第一驱动模块(6)，适于利用在高电压电平(VH)与低电压电平(VL)之间切换的第一驱动电压(VA)向所述次级绕组装置(32)馈电，以及第二驱动模块(7)，适于利用具有恒定电压电平的第二驱动电压(VB)向所述次级绕组装置(32)馈电，其中所述第一驱动电压和所述第二驱动电压被配置为使所述磁芯(31)分别在正磁饱和状态或负磁饱和状态下操作；
-处理模块(5)，适于响应于从所述比较器模块(4)接收到中断信号(INT)，而命令所述第一驱动模块(6)在所述高电压电平(VH)与所述低电压电平(VL)之间切换所述第一驱动电压(VA)，
其中所述处理模块(5)适于基于所述第一驱动电压(VA)提供周期性信号(PS)以检查所述感测级(20)中故障状态的存在，所述周期性信号包括一系列计数值，每个计数值(PS)被计算为所测量的第一时间间隔(TH)与所测量的第二时间间隔(TL)之间的总和。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述处理模块(5)适于根据包括以下步骤的测试过程来处理所述周期性信号(PS)：
-将所述周期性信号与第一时间阈值(PS1)和高于所述第一时间阈值的第二时间阈值(PS2)进行比较；
-如果所述周期性信号低于所述第一时间阈值(PS1)或高于所述第二时间阈值(PS2)，则确定所述感测级中存在故障状态。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述测试过程包括以下步骤：
-如果所述周期性信号(PS)低于所述第一时间阈值(PS1)，则确定所述次级绕组(31)至少部分短路或者所述电线(100)中存在高剩余电流；或者
-如果所述周期性信号(PS)高于所述第二时间阈值(PS2)，则确定所述次级绕组(31)至少部分中断或者所述感测级(20)的一个或多个部件没有正确操作。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括一对或多对电接触件(10)，所述一对或多对电接触件(10)能够与所述电线(100)的对应导体电连接并且能够相互耦合或解耦。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电子设备，其特征在于，
所述处理模块(5)适于基于所述第一驱动电压(VA)提供指示所述电线中剩余电流的存在的故障信号(FS)。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述故障信号(FS)包括一系列计数值，每个计数值(FS)被计算为所测量的第一时间间隔(TH)与所测量的第二时间间隔(TL)之间的差，在所测量的第一时间间隔(TH)期间，所述第一驱动电压(VA)取所述高电压电平(VH)，在所测量的第二时间间隔(TL)期间，所述第一驱动电压(VA)取所述低电压电平(VL)。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述处理模块(5)适于处理所述故障信号(FS)以确定是否需要跳闸动作或断开动作、或者提供警报信号(AS)或指示检测到的剩余电流的监测信号(MS)。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述处理模块(5)适于根据包括以下步骤的确定过程(50)处理所述故障信号(FS)进行处理：
-基于所述故障信号(FS)的行为，计算(51)所述电子设备的最大跳闸延迟值(TD)；
-将所述故障信号(FS)的模与电流阈值(TT)进行比较(52)；
-如果所述故障信号(FS)的所述模高于所述电流阈值(TT)达时间间隔(T3)，则确定(53)需要跳闸动作或断开动作，所述时间间隔(T3)比所述最大跳闸延迟值(TD)长。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，其特征在于，所述次级绕组装置(3B)包括电阻电路(32)，所述电阻电路(32)被串联电连接到所述次级绕组(31)以形成与所述次级绕组协作的RL电路。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述次级绕组装置(3B)包括：第一输入端子(A)，与所述次级绕组(31)串联电连接并且适于接收所述第一驱动电压(VA)；第二输入端子(B)，与所述电阻电路(32)串联电连接、并且适于接收所述第二驱动电压(VB)；以及输出端子(C)，与耦合节点(N)串联电连接在所述次级绕组与所述电阻电路之间、并且适于提供指示沿着所述次级绕组流动的电流的所述检测电压(VC)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的电子设备，其特征在于，所述比较器模块(4)适于将所述检测电压(VC)与第一电压阈值(VTH1)和高于所述第一阈值的第二电压阈值(VTH2)进行比较，其中所述比较器模块适于在所述检测电压(VC)低于所述第一电压阈值(VTH1)时或在所述检测电压高于所述第二电压阈值(VTH2)时，在输出中提供所述中断信号(INT)。
12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电子设备，其特征在于，所述感测级(20)包括定时器模块(9A)和时钟模块(9B)，所述定时器模块(9A)和时钟模块(9B)适于与所述处理模块(5)协作以执行时间测量任务。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述处理模块(5)、所述定时器模块(9A)和所述时钟模块(9B)适于响应于所述处理模块(5)接收到所述中断信号(INT)，而测量所述第一时间间隔(TH)和所述第二时间间隔(TL)。
14.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电子设备，其特征在于，所述感测级(20)包括控制器(201)，其中至少所述比较器模块(4)、所述处理模块(5)、所述第一驱动模块(6)和所述第二驱动模块(7)是所述控制器的内部部件。
15.根据权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述控制器(201)由具有由以下关系式给出的电压电平VS的电源电压馈电：
VS<＝VH-VL
其中VH是所述高电压电平，并且VL是所述低电压电平。
16.根据前述权利要求中的一项或多项所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括另外的感测级(20A)，所述另外的感测级(20A)适于感测所述电线或所述电子设备中故障状态的存在，而无论是否有电源电压(VS)用于对所述电子设备的内部电气或电子部件馈电。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP21159202.7A EP4050349A1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | A residual current device for low voltage electric lines |
| EP21159202.7 | 2021-02-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114966162A true CN114966162A (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=74758599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210141775.5A Pending CN114966162A (zh) | 2021-02-25 | 2022-02-16 | 用于低压电线的剩余电流设备 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4050349A1 (zh) |
| CN (1) | CN114966162A (zh) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2203907A (en) * | 1987-03-09 | 1988-10-26 | Qualcast Garden Prod | Testing residual current circuit breakers |
| EP3726680A1 (en) * | 2019-04-15 | 2020-10-21 | ABB Schweiz AG | A residual current device for low voltage applications |
-
2021
- 2021-02-25 EP EP21159202.7A patent/EP4050349A1/en active Pending
-
2022
- 2022-02-16 CN CN202210141775.5A patent/CN114966162A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4050349A1 (en) | 2022-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3078093B1 (en) | Automatic reclosing alternating current circuit breaker | |
| US6313636B1 (en) | Method for determining switchgear-specific data at contacts in switchgear and/or operation-specific data in a network connected to the switchgear and apparatus for carrying out the method | |
| US9664724B2 (en) | Device and method for monitoring and switching a load circuit | |
| RU2658034C2 (ru) | Способ определения причины потери напряжения на выходе выключатетя, вспомогательный прибор для выключателя, электрическая система, содержащая выключатель и такой вспомогательный прибор | |
| CA2871096C (en) | Relay including processor providing control and/or monitoring | |
| US20160203932A1 (en) | Circuit breaker with hybrid switch | |
| JP4264817B2 (ja) | 漏電遮断器 | |
| JPH08228428A (ja) | 回路遮断器 | |
| CN100530879C (zh) | 具有简化的保护参数调整组件的差动保护装置 | |
| CN110718894B (zh) | 低压断路器和方法 | |
| CN111937111B (zh) | 具有监控装置的断路器及其方法 | |
| EP2477292B1 (en) | Automatic reset discrimination system and method for a self powered electronic protection device | |
| CN110506376B (zh) | 电切换装置 | |
| CN114966162A (zh) | 用于低压电线的剩余电流设备 | |
| SE446676B (sv) | Omkopplaranordning | |
| EP4050348A1 (en) | A residual current device for low voltage electric lines | |
| EP1061626A1 (en) | An apparatus for limiting an electrical current | |
| CN114207972B (zh) | 用于检测泄漏故障、短路故障、过电流故障和电弧故障的电线路(l)保护装置 | |
| EP1252696B1 (en) | An improved electronic earth leakage current device | |
| WO2021112737A1 (en) | Residual current circuit breaker | |
| GB2580206A (en) | Protective switching device for a low-voltage circuit for identifying series arcing faults | |
| CN115004328A (zh) | 断路器和用于操作断路器的方法 | |
| WO2020204807A1 (en) | Circuit breaker for breaking an electrical circuit | |
| AU2005202545B2 (en) | An improved electronic earth leakage current device | |
| EP3923431A1 (en) | Dc-overcurrent detector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |