RU2820028C2

RU2820028C2 - Voltage sensor

Info

Publication number: RU2820028C2
Application number: RU2020140169A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Малаховский; Дмитрий Анатольевич Соколов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа Компаний Тэл"
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2024-05-28

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: voltage sensor comprises a voltage divider configuration with the first and second sections of the circuit providing the first and second impedances. First and second sections of the circuit are made so that the temperature dependence of the second impedance is consistent with the temperature dependence of the first impedance within the range of operating temperatures. Component having impedance, second section of circuit and component having impedance, first section of circuit are co-located with each other or otherwise located in one or more locations which, when used, are subjected to substantially the same temperature.

EFFECT: higher accuracy due to temperature compensation and can also demonstrate higher accuracy in comparison with voltage sensors with temperature compensation, which are based on temperature measurement, since temperature measurement can be a source of error.

29 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к датчикам напряжения. Изобретение относится, в частности, но не исключительно к датчикам напряжения для коммутационной аппаратуры.The present invention relates to voltage sensors. The invention relates in particular, but not exclusively, to voltage sensors for switchgear.

Уровень техникиState of the art

Датчики напряжения могут содержать компоненты, работа которых является температурно-зависимой и таким образом технические характеристики датчика напряжения также могут быть температурно-зависимыми. Для некоторых областей применения влияние температуры на технические характеристики датчика напряжения не является существенным и может быть проигнорировано. Однако, для других областей применения, включая коммутационные аппараты с устройством повторного включения (реклоузеры), выключатели и другую коммутационную аппаратуру для систем электроснабжения, важно, чтобы работа датчика напряжения была точной во всем диапазоне рабочих температур.Voltage sensors may contain components whose operation is temperature dependent and thus the voltage sensor specifications may also be temperature dependent. For some applications, the effect of temperature on voltage sensor performance is not significant and can be ignored. However, for other applications, including reclosers, circuit breakers, and other power system switchgear, it is important that the voltage sensor performance be accurate over the entire operating temperature range.

Компенсация влияния температуры в датчике напряжения может быть выполнена путем измерения рабочей температуры во время использования и с использованием соответствующим образом запрограммированного контроллера, чтобы регулировать выход датчика на основании измеренной температуры и температурных характеристик соответствующих компонентов датчика. Однако, это относительно сложное и дорогое решение, не в последнюю очередь потому, что оно требует использования датчиков температуры в каждом местоположении, в котором находится температурно-зависимый компонент.Compensating for the effects of temperature in a voltage sensor can be accomplished by measuring the operating temperature during use and using an appropriately programmed controller to adjust the sensor output based on the measured temperature and the temperature characteristics of the relevant sensor components. However, this is a relatively complex and expensive solution, not least because it requires the use of temperature sensors at every location where a temperature-sensitive component is located.

Было бы желательно смягчить проблемы, обозначенные выше.It would be desirable to mitigate the problems identified above.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Согласно первому аспекту изобретение предоставляет датчик напряжения, содержащий: вход напряжения; выход напряжения; источник опорного напряжения; первый участок схемы, соединенный между упомянутым входом напряжения и упомянутым выходом напряжения, причем упомянутый первый участок схемы содержит по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, обеспечивающий первый импеданс, который является температурно-зависимым; и второй участок схемы, соединенный между упомянутым выходом напряжения и упомянутым источником опорного напряжения, причем упомянутый второй участок схемы содержит по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, обеспечивающий второй импеданс, который является температурно-зависимым, при этом упомянутые первый и второй участки схемы выполнены таким образом, что температурная зависимость упомянутого второго импеданса согласуется с температурной зависимостью упомянутого первого импеданса по меньшей мере в рамках диапазона рабочих температур, и при этом упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы и упомянутый по меньшей мере один импеданс упомянутого первого участка схемы располагаются в одном или нескольких местоположениях, которые, при использовании, подвергаются воздействию по существу одной и той же температуры.According to a first aspect, the invention provides a voltage sensor comprising: a voltage input; voltage output; reference voltage source; a first circuit portion connected between said voltage input and said voltage output, said first circuit portion comprising at least one component having an impedance providing a first impedance that is temperature dependent; and a second circuit portion coupled between said voltage output and said reference voltage source, wherein said second circuit portion comprises at least one component having an impedance providing a second impedance that is temperature dependent, wherein said first and second circuit portions are configured such that the temperature dependence of said second impedance is consistent with the temperature dependence of said first impedance at least within a range of operating temperatures, and wherein said at least one component having an impedance of said second circuit portion and said at least one impedance of said of the first section, the circuits are located at one or more locations that, when in use, are exposed to substantially the same temperature.

Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы содержит единственный конденсатор и упомянутый первый импеданс является первой емкостью, которая обеспечивается упомянутым конденсатором, или при этом упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы содержит единственный резистор, и упомянутый первый импеданс является первым активным сопротивлением, которое обеспечивается первым резистором.Preferably, said at least one impedance component of said first circuit portion comprises a single capacitor and said first impedance is a first capacitance that is provided by said capacitor, or wherein said at least one impedance component of said first circuit portion comprises a single resistor, and said first impedance is the first active resistance that is provided by the first resistor.

Опционально, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы содержит конденсатор или другой компонент, обладающий импедансом, который имеет форму и размер для монтажа на электрический проводник.Optionally, said at least one impedance component of said first circuit portion comprises a capacitor or other impedance component that is shaped and sized for mounting on an electrical conductor.

Опционально, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы имеет стаканообразную форму.Optionally, said at least one impedance component of said first circuit portion is cup-shaped.

Опционально, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы содержит единственный конденсатор, и упомянутый второй импеданс является второй емкостью, которая обеспечивается упомянутым конденсатором, или при этом упомянутый по меньший мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы содержит единственный резистор, и упомянутый второй импеданс является вторым активным сопротивлением, которое обеспечивается упомянутым резистором.Optionally, said at least one impedance component of said second circuit portion comprises a single capacitor, and said second impedance is a second capacitance that is provided by said capacitor, or wherein said at least one impedance component of said second circuit portion comprises a single resistor, and said second impedance is a second active resistance that is provided by said resistor.

Опционально, упомянутый конденсатор или другой компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы имеет температурно-зависимую характеристику емкости или импеданса, которая согласуется с температурно-зависимой характеристикой емкости или импеданса упомянутого конденсатора или другого компонента, обладающего импедансом, упомянутого первого участка схемы по меньшей мере в упомянутом диапазоне рабочих температур.Optionally, said capacitor or other impedance component of said second circuit portion has a temperature-dependent capacitance or impedance characteristic that is consistent with the temperature-dependent capacitance or impedance characteristic of said capacitor or other impedance component of said first circuit portion of at least within the mentioned operating temperature range.

Опционально, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы содержит цепь из конденсаторов, причем упомянутая цепь из конденсаторов выполнена с возможностью обеспечения упомянутой второй емкости, или при этом упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, содержит цепь из других компонентов, обладающих импедансом, выполненную с возможностью обеспечения упомянутого второго импеданса.Optionally, said at least one impedance component of said second circuit portion comprises a network of capacitors, wherein said network of capacitors is configured to provide said second capacitance, or wherein said at least one impedance component comprises a network of other components having impedance, configured to provide said second impedance.

Опционально, упомянутая цепь из конденсаторов содержит по меньшей мере один и, как правило, множество конденсаторов, причем каждый с соответствующей температурно-зависимой характеристикой емкости, причем цепь выполнена таким образом, что результирующая температурно-зависимая характеристика емкости цепи согласуется с температурно-зависимой характеристикой емкости упомянутой первой емкости по меньшей мере в упомянутом диапазоне рабочих температур, или при этом упомянутая цепь из других компонентов, обладающих импедансом, содержит по меньшей мере один и, как правило, множество компонентов, обладающих импедансом, причем цепь выполнена таким образом, что результирующая температурно-зависимая характеристика импеданса цепи согласуется с температурно-зависимой характеристикой импеданса упомянутого первого импеданса по меньшей мере в упомянутом диапазоне рабочих температур.Optionally, said capacitor circuit comprises at least one and typically a plurality of capacitors, each with a corresponding temperature-dependent capacitance characteristic, the circuit being configured such that the resulting temperature-dependent capacitance characteristic of the circuit is consistent with the temperature-dependent capacitance characteristic said first capacitance over at least said operating temperature range, or wherein said circuit of other impedance components comprises at least one and typically a plurality of impedance components, wherein the circuit is configured such that the resulting temperature the dependent impedance characteristic of the circuit is consistent with the temperature dependent impedance characteristic of said first impedance at least over said operating temperature range.

Опционально, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы содержит цепь из конденсаторов, причем упомянутая цепь из конденсаторов выполнена с возможностью обеспечения упомянутой первой емкости, или при этом упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, содержит цепь из других компонентов, обладающих импедансом, выполненную с возможностью обеспечения упомянутого первого импеданса.Optionally, said at least one impedance component of said first circuit portion comprises a network of capacitors, wherein said network of capacitors is configured to provide said first capacitance, or wherein said at least one impedance component comprises a network of other components having impedance, configured to provide said first impedance.

Опционально, соответствующая цепь из других компонентов, обладающих импедансом, содержит цепь из резисторов или цепь из по меньшей мере одного резистора и по меньшей мере одного конденсатора.Optionally, the corresponding network of other impedance components comprises a network of resistors or a network of at least one resistor and at least one capacitor.

Соответствующая цепь может содержать параллельную цепь из компонентов, обладающих импедансом.The corresponding circuit may comprise a parallel circuit of impedance components.

В некоторых вариантах осуществления датчик напряжения выполнен с возможностью работы в качестве емкостного делителя напряжения. В качестве альтернативы, датчик напряжения может быть выполнен с возможностью работы в качестве резистивного делителя напряжения. В качестве альтернативы, датчик напряжения может быть выполнен с возможностью работы в качестве резистивно-емкостного (RC) датчика напряжения.In some embodiments, the voltage sensor is configured to operate as a capacitive voltage divider. Alternatively, the voltage sensor may be configured to operate as a resistive voltage divider. Alternatively, the voltage sensor may be configured to operate as a resistive capacitance (RC) voltage sensor.

Как правило, по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы предусмотрен на подложке, например, печатной плате (РСВ).Typically, at least one impedance component of said second circuit portion is provided on a substrate, for example a printed circuit board (PCB).

Предпочтительно, конденсатор или другой компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы располагается смежно с упомянутым по меньшей мере одним компонентом, обладающим импедансом, упомянутого первого участка схемы.Preferably, a capacitor or other impedance component of said second circuit portion is located adjacent to said at least one impedance component of said first circuit portion.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть упомянутой цепи из конденсаторов или других компонентов, обладающих импедансом, второго участка схемы располагается смежно с упомянутым по меньшей мере одним компонентом, обладающим импедансом, упомянутого первого участка схемы.In some embodiments, at least a portion of said network of capacitors or other impedance components of the second circuit portion is located adjacent to said at least one impedance component of the first circuit portion.

Температурная зависимость упомянутого второго импеданса может быть идентична или по существу идентична температурной зависимости упомянутого первого импеданса в упомянутом диапазоне рабочих температур.The temperature dependence of said second impedance may be identical or substantially identical to the temperature dependence of said first impedance over said operating temperature range.

Предпочтительно, температурно-зависимое изменение импеданса второго участка схемы отличается от соответствующего температурно-зависимого изменения первого участка схемы на величину, которая меньше упомянутого соответствующего температурно-зависимого изменения первого участка схемы.Preferably, the temperature-dependent impedance change of the second circuit portion differs from the corresponding temperature-dependent change of the first circuit portion by an amount that is less than said corresponding temperature-dependent change of the first circuit portion.

Температурная зависимость упомянутого первого импеданса может быть изменением значения упомянутого первого импеданса по отношению к номинальному значению первого импеданса в ответ на изменение температуры, и температурная зависимость упомянутого второго импеданса является изменением значения упомянутого второго импеданса по отношению к номинальному значению второго импеданса в ответ на изменение температуры.The temperature dependence of said first impedance may be a change in the value of said first impedance relative to a nominal value of the first impedance in response to a change in temperature, and the temperature dependence of said second impedance is a change in the value of said second impedance relative to a nominal value of the second impedance in response to a change in temperature.

В предпочтительных вариантах осуществления изменение значения упомянутого первого импеданса по отношению к упомянутому номинальному первому импедансу и изменение значения упомянутого второго импеданса по отношению к упомянутому номинальному значению второго импеданса являются нулем при номинальной температуре в упомянутом диапазоне рабочих температур, причем упомянутая номинальная температура предпочтительно соответствует нормальным климатическим условиям.In preferred embodiments, the change in value of said first impedance with respect to said nominal first impedance and the change in value of said second impedance with respect to said nominal value of the second impedance are zero at a nominal temperature within said operating temperature range, wherein said nominal temperature preferably corresponds to normal climatic conditions .

В предпочтительных вариантах осуществления упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы совместно размещен с упомянутым по меньшей мере одним импедансом упомянутого первого участка схемы.In preferred embodiments, said at least one impedance component of said second circuit portion is co-located with said at least one impedance of said first circuit portion.

Согласно второму аспекту изобретение представляет электрический коммутационный аппарат, содержащий по меньшей мере один датчик напряжения в соответствии с первым аспектом изобретения.According to a second aspect, the invention provides an electrical switching device comprising at least one voltage sensor in accordance with the first aspect of the invention.

Как правило, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы упомянутого по меньшей мере одного датчика напряжения соединен с клеммой напряжения упомянутого электрического коммутационного аппарата. Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы располагается смежно с упомянутым по меньшей мере одним компонентом, обладающим импедансом, упомянутого первого участка схемы.Typically, said at least one impedance component of said first circuit portion of said at least one voltage sensor is connected to a voltage terminal of said electrical switching device. Preferably, said at least one impedance component of said second circuit portion is located adjacent to said at least one impedance component of said first circuit portion.

Упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы может быть смонтирован на упомянутой клемме напряжения или на упомянутом по меньшей мере одном компоненте, обладающем импедансом, упомянутого первого участка схемы, или на части упомянутого коммутационного аппарата, которая располагается смежно с упомянутой клеммой напряжения, или на несущей структуре, которая также поддерживает упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы.Said at least one impedance component of said second circuit portion may be mounted on said voltage terminal or on said at least one impedance component of said first circuit portion or on a portion of said switching apparatus that is adjacent to said a voltage terminal, or on a support structure that also supports said at least one impedance component of said first circuit portion.

Опционально, упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы располагается вокруг упомянутой клеммы напряжения.Optionally, said at least one impedance component of said first circuit portion is located around said voltage terminal.

Опционально, датчик тока связан с упомянутым датчиком напряжения, причем упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого первого участка схемы находится смежно с упомянутым датчиком тока и упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы смонтирован на упомянутом датчике тока.Optionally, the current sensor is coupled to said voltage sensor, wherein said at least one impedance component of said first circuit portion is adjacent to said current sensor, and said at least one impedance component of said second circuit portion is mounted on said sensor. current

Согласно третьему аспекту изобретение предоставляет способ измерения напряжения с использованием датчика напряжения, содержащего: вход напряжения; выход напряжения; источник опорного напряжения; первый участок схемы, соединенный между упомянутым входом напряжения и упомянутым выходом напряжения, причем упомянутый первый участок схемы содержит по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, обеспечивающий первый импеданс, который является температурно-зависимым; и второй участок схемы, соединенный между упомянутым выходом напряжения и упомянутым источником опорного напряжения, причем упомянутый второй участок схемы содержит по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, обеспечивающий второй импеданс, который является температурно-зависимым, при этом способ, содержащий этапы, на которых: конфигурируют упомянутые первый и второй участки схемы таким образом, что температурная зависимость упомянутого второго импеданса согласуется с температурной зависимостью упомянутого первого импеданса по меньшей мере в рамках диапазона рабочих температур; и располагают упомянутый по меньшей мере один компонент, обладающий импедансом, упомянутого второго участка схемы и упомянутый по меньшей мере один импеданс упомянутого первого участка схемы так, что при использовании, они подвергаются воздействию по существу одной и той же температуры.According to a third aspect, the invention provides a method for measuring voltage using a voltage sensor comprising: a voltage input; voltage output; reference voltage source; a first circuit portion connected between said voltage input and said voltage output, said first circuit portion comprising at least one component having an impedance providing a first impedance that is temperature dependent; and a second circuit portion coupled between said voltage output and said reference voltage source, said second circuit portion comprising at least one impedance component providing a second impedance that is temperature dependent, the method comprising the steps of: : configuring said first and second circuit portions such that the temperature dependence of said second impedance is consistent with the temperature dependence of said first impedance at least within a range of operating temperatures; and arranging said at least one impedance component of said second circuit portion and said at least one impedance of said first circuit portion such that, in use, they are exposed to substantially the same temperature.

В предпочтительных вариантах осуществления датчик напряжения реализуется в форме емкостного делителя и конденсатор(ы) второго плеча делителя напряжения физически располагается рядом с конденсатором(ами) первого плеча. В дополнение, конденсатор(ы) выбирается таким образом, что температурно-зависимые характеристики каждого плеча делителя напряжения являются идентичными или по существу идентичными по меньшей мере в рамках соответствующего диапазона рабочих температур.In preferred embodiments, the voltage sensor is implemented in the form of a capacitive divider and the capacitor(s) of the second arm of the voltage divider are physically located adjacent to the capacitor(s) of the first arm. In addition, the capacitor(s) are selected such that the temperature-dependent characteristics of each voltage divider leg are identical or substantially identical at least within the respective operating temperature range.

В более общем смысле, в предпочтительных вариантах осуществления конденсатор(ы) (или другой импеданс(ы) как применимо) второго плеча выбирается таким образом, что его температурная зависимость в соответствующем диапазоне рабочих температур отличается от соответствующей температурной зависимости конденсатора(ов) (или другого импеданса(ов) как применимо) первого плеча на величину, которая меньше упомянутой соответствующей температурной зависимости конденсатора(ов) (или другого импеданса(ов) как применимо) первого плеча в диапазоне рабочих температур. Например, если температурная зависимость конденсатора(ов) (или другого импеданса(ов) как применимо) первого плеча в диапазоне рабочих температур составляет 10%, тогда температурная зависимость конденсатора(ов) (или другого импеданса(ов) как применимо) второго плеча отличается от температурной зависимости конденсатора(ов) (или другого импеданса(ов) как применимо) первого плеча на менее чем 10% в соответствующем диапазоне рабочих температур. Данная компоновка приводит к снижению основанных на температуре ошибок при работе датчика напряжения. Например, если разность составляет 5%, то присутствует двукратное уменьшение ошибки в сравнении с традиционными датчиками.More generally, in preferred embodiments, the capacitor(s) (or other impedance(s) as applicable) of the second leg is selected such that its temperature dependence over the corresponding operating temperature range is different from the corresponding temperature dependence of the capacitor(s) (or other impedance(s) as applicable) of the first leg by an amount that is less than said corresponding temperature dependence of the capacitor(s) (or other impedance(s) as applicable) of the first leg over a range of operating temperatures. For example, if the temperature dependence of the capacitor(s) (or other impedance(s) as applicable) of the first leg over the operating temperature range is 10%, then the temperature dependence of the capacitor(s) (or other impedance(s) as applicable) of the second leg is different from temperature dependence of the capacitor(s) (or other impedance(s) as applicable) of the first leg by less than 10% over the relevant operating temperature range. This arrangement results in a reduction in temperature-based errors in voltage sensor operation. For example, if the difference is 5%, then there is a twofold reduction in error compared to traditional sensors.

Опционально, второе плечо может содержать множество конденсаторов (и/или других импедансов), соединенных параллельно друг с другом (или иначе взаимно соединенных для формирования цепи), с соответствующими температурными характеристиками (которые могут отличаться друг от друга), выбранными таким образом, что результирующая или составная температурная характеристика цепи из конденсаторов (и/или других импедансов), и вследствие этого второго плеча, согласуется или по существу согласуется с температурной характеристикой конденсатора (и/или другого импеданса(ов)) первого плеча в диапазоне рабочих температур. Любая часть, например, любой конденсатор, составного конденсатора/импеданса второго плеча, которая не имеет или имеет относительно низкую зависимость от температуры, не обязательно должна быть расположена рядом с конденсатором первого плеча. Опционально, первое плечо может содержать множество взаимно соединенных конденсаторов (и/или других импедансов), чтобы формировать цепь, вместо единственного конденсатора.Optionally, the second arm may comprise a plurality of capacitors (and/or other impedances) connected in parallel with each other (or otherwise interconnected to form a circuit), with associated temperature characteristics (which may differ from each other) selected such that the resulting or the composite temperature response of the circuit of capacitors (and/or other impedance(s)), and thereby the second arm, is consistent or substantially consistent with the temperature response of the capacitor (and/or other impedance(s)) of the first arm over a range of operating temperatures. Any part, such as any capacitor, of the second leg composite capacitor/impedance that has no or relatively low temperature dependence need not be located adjacent to the first leg capacitor. Optionally, the first leg may contain a plurality of interconnected capacitors (and/or other impedances) to form a circuit, instead of a single capacitor.

Датчики напряжения, воплощающие изобретение, демонстрируют повышенную точность в сравнении с датчиками напряжения без компенсации влияния температуры и также могут демонстрировать повышенную точность в сравнении с датчиками напряжения с компенсацией влияния температуры, которые основаны на измерении температуры, поскольку измерение температуры может быть источником ошибки. Более того, варианты осуществления изобретения не требуют активной системы компенсации влияния температуры, что уменьшает сложность и стоимость и увеличивает надежность и срок службы.Voltage sensors embodying the invention exhibit improved accuracy over non-temperature compensated voltage sensors and may also exhibit improved accuracy over temperature compensated voltage sensors that rely on temperature measurement since temperature measurement can be a source of error. Moreover, embodiments of the invention do not require an active temperature compensation system, which reduces complexity and cost and increases reliability and service life.

Преимущественно один или несколько датчиков напряжения, воплощающих изобретение, могут быть установлены в коммутационном аппарате с устройством повторного включения (реклоузере), выключателе, вакуумном выключателе или другой коммутационной аппаратуре для того, чтобы измерять напряжение на соответствующей клемме соответствующего устройства. Поскольку измеренное напряжение на клемме может быть использовано для управления работой устройства, технические характеристики устройства могут быть улучшены посредством повышенной точности датчика(ов) напряжения, предусмотренного на соответствующей клемме(ах). Датчик напряжения или каждый датчик напряжения может быть расположен в корпусе соответствующего устройства (например, в корпусе коммутационного аппарата с устройством повторного включения (реклоузере)) или снаружи корпуса, как удобно.Advantageously, one or more voltage sensors embodying the invention may be installed in a recloser switching device, circuit breaker, vacuum circuit breaker or other switching device in order to measure the voltage at a corresponding terminal of the corresponding device. Since the measured voltage at a terminal can be used to control the operation of a device, the performance of the device can be improved by increasing the accuracy of the voltage sensor(s) provided at the corresponding terminal(s). The voltage sensor or each voltage sensor can be located in the housing of the corresponding device (for example, in the housing of a switching device with a recloser) or outside the housing, as convenient.

Преимущественно датчики напряжения, воплощающиеMainly voltage sensors that embody

изобретение, работают точнее в более широком диапазоне температур и более широком диапазоне токов, чем датчики напряжений без компенсации влияния температуры и, вследствие этого, подходят для использования в более широком диапазоне областей применения.The invention operates more accurately over a wider temperature range and a wider current range than voltage sensors without temperature compensation and is therefore suitable for use in a wider range of applications.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Вариант осуществления изобретения теперь описывается в качестве примера и при обращении к сопроводительным чертежам, на которых:An embodiment of the invention is now described by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 является принципиальной электрической схемой датчика напряжения, воплощающего первый аспект изобретения;fig. 1 is a circuit diagram of a voltage sensor embodying the first aspect of the invention;

фиг. 2А показывает датчик напряжения, воплощающий изобретение, причем датчик напряжения имеет совместно размещенные конденсаторы;fig. 2A shows a voltage sensor embodying the invention, wherein the voltage sensor has collocated capacitors;

фиг. 2В является графиком, иллюстрирующим технические характеристики конденсаторов датчика напряжения, представленного на фиг. 2А, по диапазону температур; иfig. 2B is a graph illustrating the specifications of capacitors of the voltage sensor shown in FIG. 2A, by temperature range; And

фиг. 3 показывает электрический коммутационный аппарат, воплощающий второй аспект изобретения, причем коммутационный аппарат включает в себя по меньшей мере один датчик напряжения, воплощающий первый аспект изобретения.fig. 3 shows an electrical switching device embodying the second aspect of the invention, wherein the switching device includes at least one voltage sensor embodying the first aspect of the invention.

Подробное описание чертежейDetailed description of drawings

Теперь обратимся к фиг. 1 чертежей, на которой показана электрическая схема датчика 10 напряжения, воплощающего один аспект изобретения. Датчик 10 напряжения содержит делитель напряжения, в частности, емкостной делитель напряжения. Датчик 10 напряжения имеет первый участок A_HV или плечо схемы между входом 12 напряжения и выходом 14 напряжения, и второй участок A_LV или плечо схемы между выходом 14 напряжения и источником опорного напряжения V_REF, которое обычно является электрическим заземлением, но может быть любым другим подходящим источником опорного напряжения. Вход 12 напряжения, выход 14 напряжения и источник опорного напряжения V_REF могут быть реализованы любым традиционным образом, например, посредством соответствующей клеммы или другого соединения, или точки схемы.Let us now turn to FIG. 1 of the drawings, which shows an electrical circuit of a voltage sensor 10 embodying one aspect of the invention. The voltage sensor 10 contains a voltage divider, in particular a capacitive voltage divider. Voltage sensor 10 has a first _HV portion A or circuit arm between the voltage input 12 and voltage output 14, and a second _LV portion or circuit arm between the voltage output 14 and the voltage reference V _REF , which is typically electrical ground but can be any other. suitable reference voltage source. The voltage input 12, voltage output 14, and voltage reference V _REF may be implemented in any conventional manner, for example, through a suitable terminal or other connection or circuit point.

Первый и второй участки A_HV, A_LV схемы имеют соответствующий импеданс такой, что напряжение LV_pot на выходе 14 зависит от напряжения HV_pot на входе 12 напряжения и соответствующих импедансов первого и второго участков схемы. В предпочтительных варианта осуществления импеданс первого участка A_HV схемы является емкостью C_HV, предпочтительно обеспечиваемой первым конденсатором 16, как правило, являющимся единственным конденсатором. Предпочтительный импеданс второго участка A_LV схемы является емкостью C_LV, которая может быть обеспечена (единственным) вторым конденсатором 18 или может быть обеспечена цепью из конденсаторов, как описано более подробно ниже. Следовательно, выходное напряжение LV_pot зависит от входного напряжения HV_pot и относительных емкостей C_HV, C_LV. В альтернативных вариантах осуществления датчик 10 напряжения необязательно должен содержать емкостной делитель напряжения, а вместо этого может содержать, например, резистивный делитель напряжения, в котором каждый участок A_HV, A_LV схемы содержит один или несколько резисторов. По-прежнему в качестве альтернативы датчик 10 напряжения может быть резистивно-емкостным (RC) делителем напряжения, в котором один из участков A_HV, A_LV содержит один или несколько резисторов, а другой участок схемы содержит один или несколько конденсаторов, или в котором каждый участок A_HV, A_LV схемы содержит одну или несколько соответствующих RC схем. В более общем смысле, каждый участок A_HV, A_LV схемы в схеме делителя напряжения может содержать единственный компонент, обладающий импедансом, или цепь из компонентов, обладающих импедансом. Соответственно, несмотря на то, что предпочтительный вариант осуществления описан в данном документе в контексте емкостного делителя напряжения, следует понимать, что изобретение не ограничено таковым и что любое описание, предоставленное в данном документе в отношении конденсаторов или емкости, также применяется в более общем смысле в отношении других компонентов, обладающих импедансом, или значений импеданса, как будет очевидно специалисту в соответствующей области техники.The first and second sections A _HV , A _LV of the circuit have a corresponding impedance such that the voltage LV _pot at the output 14 depends on the voltage HV _pot at the voltage input 12 and the corresponding impedances of the first and second sections of the circuit. In a preferred embodiment, the impedance of the first portion A _HV of the circuit is the capacitance C _HV , preferably provided by the first capacitor 16, which is typically a single capacitor. The preferred impedance of the second circuit portion A _LV is capacitance C _LV , which may be provided by a (single) second capacitor 18 or may be provided by a string of capacitors, as described in more detail below. Therefore, the output voltage LV _pot depends on the input voltage HV _pot and the relative capacitances C _HV , C _LV . In alternative embodiments, voltage sensor 10 need not include a capacitive voltage divider, but may instead comprise, for example, a resistive voltage divider, in which each circuit portion A _HV , A _LV contains one or more resistors. Still alternatively, the voltage sensor 10 may be a resistor-capacitance (RC) voltage divider, in which one of the circuit sections A _HV , A _LV contains one or more resistors, and the other circuit section contains one or more capacitors, or in which each section A _HV , A _LV of the circuit contains one or more corresponding RC circuits. More generally, each circuit section A _HV , A _LV in a voltage divider circuit may contain a single impedance component or a chain of impedance components. Accordingly, although a preferred embodiment is described herein in the context of a capacitive voltage divider, it should be understood that the invention is not limited thereto and that any description provided herein with respect to capacitors or capacitance also applies more generally in in relation to other impedance components or impedance values, as will be apparent to one skilled in the relevant art.

В типичных вариантах осуществления емкость C_LV второго участка A_LV схемы выше емкости C_HV первого участка A_HV схемы. В типичных вариантах осуществления емкость C_LV второго участка A_LV схемы составляет от порядка единиц нанофарад до единиц миллифарад, а емкость C_HV первого участка A_HV схемы составляет от порядка единиц пикофарад до единиц нанофарад.In typical embodiments, the capacitance C _LV of the second circuit portion A _LV is higher than the capacitance C _HV of the first circuit portion A _HV . In typical embodiments, the capacitance C _LV of the second circuit portion A _LV is on the order of nanofarads to millifarads, and the capacitance C _HV of the first circuit portion A _HV is on the order of picofarads to nanofarads.

В типичных вариантах осуществления входное напряжение HV_pot является относительно высоким (например, предоставленным электрической сетью высокого напряжения (HV) или среднего напряжения (MV)) и значения емкостей C_LV, C_HV выбираются так, чтобы выходное напряжение LV_pot находилось на уровне, который совместим с тем, что принимается контроллером (не показано), например, микроконтроллером или PLC (Programmable Logic Controller). В качестве примера, в зависимости от области применения, типичные уровни напряжения на входе 12 могут соответствовать порядка 10 кВ, 24 кВ или 36 кВ при том, что на выходе 14 типичный уровень напряжения может соответствовать от порядка милливольт до сотен вольт.In typical embodiments, the input voltage HV _pot is relatively high (eg, provided by a high voltage (HV) or medium voltage (MV) electrical network) and the values of the capacitances C _LV , C _HV are selected such that the output voltage LV _pot is at a level that compatible with what is received by a controller (not shown), such as a microcontroller or PLC (Programmable Logic Controller). As an example, depending on the application, typical voltage levels at input 12 may be on the order of 10 kV, 24 kV, or 36 kV, while at output 14 typical voltage levels may be on the order of millivolts to hundreds of volts.

В альтернативных вариантах осуществления (не проиллюстрировано) датчик 10 напряжения может содержать альтернативные формы делителя напряжения, в частности, с альтернативными топологиями схемы, по отношению к той, что проиллюстрирована на фиг. 1. Например, любое одно или оба из емкостей C_HV, C_LV могут быть реализованы в качестве одного или нескольких конденсаторов, например, в качестве единственного конденсатора или цепи из более чем одного конденсатора. Например, любой один или оба из конденсаторов 16, 18 могут быть реализованы в качестве двух или более последовательных конденсаторов и/или в качестве двух или более параллельных конденсаторов, или другой цепи из конденсаторов. Опционально, второй участок A_LV схемы может содержать цепь из одного или нескольких параллельных и/или последовательных конденсаторов для термокомпенсации делителя напряжения (которая может быть представлена конденсатором 18 на фиг. 1). Опционально, один или несколько резисторов (не показано) может быть включено в делитель напряжения. Например, один или несколько резисторов может быть предусмотрено во втором участке схемы, чтобы компенсировать фазовые сдвиги.In alternative embodiments (not illustrated), voltage sensor 10 may include alternative forms of voltage divider, particularly with alternative circuit topologies to that illustrated in FIG. 1. For example, any one or both of capacitors C _HV , C _LV may be implemented as one or more capacitors, for example, as a single capacitor or a string of more than one capacitor. For example, any one or both of the capacitors 16, 18 may be implemented as two or more series capacitors and/or as two or more parallel capacitors, or another chain of capacitors. Optionally, the second _LV circuit portion A may comprise a network of one or more parallel and/or series capacitors for thermal compensation of the voltage divider (which may be represented by capacitor 18 in FIG. 1). Optionally, one or more resistors (not shown) can be included in the voltage divider. For example, one or more resistors may be provided in the second portion of the circuit to compensate for phase shifts.

При использовании вход 12 напряжения датчика 10 напряжения электрически соединяется с подходящей частью, как правило, электрическим проводником или электрической клеммой электрической схемы для того, чтобы датчик 10 напряжения мог измерять напряжение в соответствующей точке электрической цепи. Как правило, вход 12 напряжения соответствует первой клемме 20 конденсатора 16, причем другая клемма 22 конденсатора 16 соединяется с выходом 14 напряжения.In use, the voltage input 12 of the voltage sensor 10 is electrically connected to a suitable part, typically an electrical conductor or electrical terminal, of an electrical circuit so that the voltage sensor 10 can measure the voltage at a corresponding point in the electrical circuit. Typically, the voltage input 12 corresponds to the first terminal 20 of the capacitor 16, with the other terminal 22 of the capacitor 16 connected to the voltage output 14.

В предпочтительных вариантах осуществления датчик 10 напряжения, в частности, подходит для использования с электрическим коммутационным аппаратом, например выключателем, вакуумным выключателем, коммутационным аппаратом с устройством повторного включения (реклоузером) или другой коммутационной аппаратурой, в особенности, коммутационным аппаратом для электрических систем АС, в частности, систем электроснабжения АС. В таких областях применения вход 12 напряжения электрически соединяется с клеммой напряжения электрического переключателя таким образом, что клемма напряжения обеспечивает входное напряжение HV_pot. Вход 12 напряжения может быть соединен непосредственно с клеммой или с проводником, соединенным с клеммой, как удобно.In preferred embodiments, the voltage sensor 10 is particularly suitable for use with an electrical switching device, such as a circuit breaker, a vacuum circuit breaker, a recloser switching device, or other switching equipment, in particular a switching device for AC electrical systems, in in particular, NPP power supply systems. In such applications, the voltage input 12 is electrically coupled to a voltage terminal of the electrical switch such that the voltage terminal provides an input voltage HV _pot . The voltage input 12 may be connected directly to the terminal or to a conductor connected to the terminal, as convenient.

Фиг. 2А показывает в качестве примера датчик 10 напряжения, соединенный с электрическим проводником 30, который может быть частью электрического коммутационного аппарата, например, клеммой напряжения или проводником, соединенным с клеммой напряжения. В данном примере, первый конденсатор 16 является стаканообразным или кольцевым по форме и располагается вокруг проводника 30. Внутренняя поверхность 32 структуры стакана служит в качестве первой клеммы 20 конденсатора 16 и, вследствие этого, в качестве входа 12 напряжения датчика 10 напряжения. Раз так, то внутренняя поверхность 32 электрически соединяется с проводником 30. Внешняя поверхность 34 структуры стакана служит в качестве другой клеммы 22 конденсатора 16 и соединена с выходом 14 напряжения посредством электрического соединителя 36, который может быть выполнен в виде провода, кабеля или другого подходящего электрического проводника(ов). Стаканообразная форма конденсатора 16 является предпочтительной, поскольку она способствует использованию проводника 30 в качестве опоры для конденсатора. Однако следует понимать, что конденсатор 16 может в качестве альтернативы принимать другие традиционные формы. В более общем смысле, в типичных вариантах осуществления конденсатор(ы) или другой импеданс(ы) первого участка A_HV схемы являются компонентами высокого напряжения (HV), которые обычно соединены с клеммой высокого напряжения и которые, как правило, не подходят для монтажа на РСВ или аналогичной подложке (обычно из-за их размера).Fig. 2A shows as an example a voltage sensor 10 coupled to an electrical conductor 30, which may be part of an electrical switching apparatus, such as a voltage terminal or a conductor connected to a voltage terminal. In this example, the first capacitor 16 is cup-shaped or ring-shaped and is located around the conductor 30. The inner surface 32 of the cup structure serves as the first terminal 20 of the capacitor 16 and, therefore, as the voltage input 12 of the voltage sensor 10. If so, the inner surface 32 is electrically connected to the conductor 30. The outer surface 34 of the cup structure serves as another terminal 22 of the capacitor 16 and is connected to the voltage output 14 via an electrical connector 36, which may be in the form of a wire, cable, or other suitable electrical conductor(s). The cup-shaped shape of the capacitor 16 is preferred because it facilitates the use of the conductor 30 as a support for the capacitor. However, it should be understood that capacitor 16 may alternatively take other conventional forms. More generally, in typical embodiments, the capacitor(s) or other impedance(s) of the first portion A _{of the HV} circuit are high voltage (HV) components that are typically connected to the high voltage terminal and that are generally not suitable for mounting on RSV or similar substrate (usually due to their size).

Датчик 38 тока может быть предусмотрен для регистрации протекания электрического тока в проводнике 30. Датчик 38 тока содержит одну или несколько электрических катушек 40, предусмотренных вокруг проводника 30, причем катушка(и), как правило, содержит электрически изолированный проводник. Датчик 38 тока может быть любого традиционного типа, например, выполнен в виде катушки Роговского или трансформатора тока. Опционально, конденсатор 16 располагается между катушкой(ами) 40 и проводником 30. В альтернативных вариантах осуществления, датчик тока 38 может быть опущен.A current sensor 38 may be provided to detect the flow of electrical current in the conductor 30. The current sensor 38 includes one or more electrical coils 40 provided around the conductor 30, the coil(s) typically comprising an electrically insulated conductor. The current sensor 38 can be of any conventional type, such as a Rogowski coil or a current transformer. Optionally, a capacitor 16 is located between the coil(s) 40 and the conductor 30. In alternative embodiments, the current sensor 38 may be omitted.

Обращаясь теперь к фиг. 2В, конденсатор 16 первого участка A_HV схемы обладает температурно-зависимой характеристикой, в соответствии с чем его емкость меняется от температуры, в частности, окружающей температуры. Фиг. 2В иллюстрирует температурную характеристику ΔC_HV конденсатора 16 (или емкость C_HV), в частности, относительное изменение емкости (ΔC_HV) в диапазоне рабочих температур от T_min до T_max. В качестве примера типичное значение для Tmin составляет -60°С и типичное значение для T_max составляет +100°С. Значение AC_HV при любой заданной температуре соответствует изменению, традиционно выраженному в качестве процента, емкости по отношению к номинальному или нормированному значению.Referring now to FIG. 2B, the capacitor 16 of the first section A _{of the HV} circuit has a temperature-dependent characteristic, whereby its capacitance varies with temperature, in particular ambient temperature. Fig. 2B illustrates the temperature characteristic ΔC _HV of capacitor 16 (or capacitance C _HV ), particularly the relative change in capacitance (ΔC _HV ) over the operating temperature range from T _min to T _max . As an example, a typical value for Tmin is -60°C and a typical value for _Tmax is +100°C. The AC _HV value at any given temperature corresponds to the change, traditionally expressed as a percentage, of the capacitance with respect to the nominal or rated value.

Аналогичным образом конденсатор 18 (или конденсаторы в случае, когда емкость C_LV обеспечивается более чем одним конденсатором) второго участка A_LV схемы обладает температурно-зависимой характеристикой ΔC_LV в соответствии с чем его емкость меняется от температуры, в частности окружающей температуры.Likewise, capacitor 18 (or capacitors in the case where capacitance C _LV is provided by more than one capacitor) of second circuit portion A _LV has a temperature-dependent characteristic ΔC _LV such that its capacitance varies with temperature, in particular ambient temperature.

Температурно-зависимое изменение значений емкости может неблагоприятно влиять на точность датчика 10 напряжения, в частности в случаях, когда разные конденсаторы могут подвергаться воздействию разных температур или профилей изменения температуры во время использования. Чтобы смягчить данную проблему датчик 10 выполнен таким образом, что конденсатор(ы) второго участка A_LV схемы вызывают температурно-зависимое изменение емкости C_LV для согласования с температурно-зависимым изменением емкости C_HV первого участка A_HV схемы по меньшей мере в рамках диапазона рабочих температур датчика 10. Соответствующие температурно-зависимые изменения могут быть упомянуты как согласованные, если они являются идентичными или по существу идентичными. Предпочтительная компоновка является такой, что значение температурно-зависимого изменения емкости C_LV второго участка схемы отличается от соответствующего значения температурно-зависимого изменения емкости C_HV первого участка схемы на величину, которая меньше соответствующего значения температурно-зависимого изменения емкости C_HV в диапазоне рабочих температур. В предпочтительных вариантах осуществления величина разности в соответствующем температурно-зависимом изменении составляет 5% или ниже, предпочтительно 0,5% или ниже, например, вплоть до 0,05%. Следует понимать, что те же самые принципы применяются в вариантах осуществления, в которых импедансы первого и второго участков схемы не являются емкостными, или являются частично емкостными, например, в случаях, когда датчик 10 напряжения содержит резистивный делитель напряжения или RC делитель напряжения.Temperature-dependent changes in capacitance values may adversely affect the accuracy of voltage sensor 10, particularly in cases where different capacitors may be exposed to different temperatures or temperature profiles during use. To mitigate this problem, sensor 10 is configured such that the capacitor(s) of the second circuit portion A _LV cause a temperature-dependent change in capacitance C _LV to match the temperature-dependent change in capacitance C _HV of the first circuit portion A _HV at least within an operating range temperatures of the sensor 10. Corresponding temperature-dependent changes may be referred to as consistent if they are identical or substantially identical. A preferred arrangement is such that the temperature-dependent capacitance change value C _LV of the second circuit portion differs from the corresponding temperature-dependent capacitance change value C _HV of the first circuit portion by an amount that is less than the corresponding temperature-dependent capacitance change value C _HV over the operating temperature range. In preferred embodiments, the magnitude of the difference in the corresponding temperature-dependent change is 5% or lower, preferably 0.5% or lower, for example down to 0.05%. It should be understood that the same principles apply in embodiments in which the impedances of the first and second circuit portions are non-capacitive, or partially capacitive, such as in cases where voltage sensor 10 includes a resistive voltage divider or RC voltage divider.

В вариантах осуществления, в которых первый участок A_HV схемы содержит конденсатор 16, а второй участок A_LV схемы содержит конденсатор 18, согласование соответствующих температурно-зависимых изменений может быть достигнуто путем использования конденсаторов, которые обладают согласующимися профилями температурно-зависимой емкости, т.е. профиль температурно-зависимой емкости конденсатора 18 согласуется с профилем температурно-зависимой емкости конденсатора 16. В качестве альтернативы, в вариантах осуществления, в которых второй участок A_LV схемы содержит цепь из конденсаторов, конденсаторы цепи и/или конфигурация цепи могут быть выбраны таким образом, что температурно-зависимое изменение результирующего емкости C_LV согласуется с температурно-зависимым изменением емкости C_HV. Предпочтительно, в таких вариантах осуществления конденсаторы второго участка A_LV схемы соединены параллельно друг с другом.In embodiments in which the first _HV circuit portion A includes a capacitor 16 and the second _LV circuit portion A includes a capacitor 18, matching the respective temperature-dependent changes can be achieved by using capacitors that have matching temperature-dependent capacitance profiles, i.e. . the temperature-dependent capacitance profile of capacitor 18 is consistent with the temperature-dependent capacitance profile of capacitor 16. Alternatively, in embodiments in which the second _LV circuit portion A includes a string of capacitors, the string capacitors and/or circuit configuration may be selected such that that the temperature-dependent change in the resulting capacitance C _LV is consistent with the temperature-dependent change in capacitance C _HV . Preferably, in such embodiments, the capacitors of the second _LV circuit portion A are connected in parallel with each other.

Фиг. 2В иллюстрирует температурную характеристику ΔC_LV конденсатора 18 (или емкость C_LV), в частности, изменение емкости (ΔC_LV) в диапазоне рабочих температур от T_min до T_max. В качестве примера, типичное значение для T_min составляет -60°С, а типичное значение для T_max составляет +100°С. Значение ΔC_LV при любой заданной температуре соответствует относительному изменению, традиционно выраженному в качестве процента, емкости по отношению к номинальному или нормированному значению. Может быть видно, что профиль ΔC_LV температурно-зависимой емкости второго участка A_LV схемы согласуется с профилем ΔC_HV температурно-зависимой емкости первого участка A_HV схемы в диапазоне рабочих температур, несмотря на то, что в данном примере они не идентичны по всему рабочему диапазону. Предпочтительно, профили ΔC_LV, ΔC_HV являются идентичными (и предпочтительно равны нулю) при номинальной температуре Tn. Профили ΔC_LV, ΔC_HV предпочтительно также идентичны в поддиапазоне температур между T_min и T_max, с центром около Tn. Как правило, профили ΔC_LV, ΔC_HV являются по существу одними и теми же, но не идентичными по направлению к каждому концу диапазона от T_min до T_max. В более общем смысле, значения ΔC_LV и ΔC_HV являются идентичными по меньшей мере при номинальной температуре Tn, и идентичными или по существу одними и теми же по остальной части диапазона рабочих температур. Согласование профилей ΔC_LV, ΔC_HV означает, что соответствующее изменение температуры каждого из значений ΔC_LV, ΔC_HV емкости является одним и тем же или по существу одним и тем же.Fig. 2B illustrates the temperature response ΔC _LV of capacitor 18 (or capacitance C _LV ), particularly the change in capacitance (ΔC _LV ) over the operating temperature range from T _min to T _max . As an example, a typical value for T _min is -60°C, and a typical value for T _max is +100°C. The ΔC _LV value at any given temperature corresponds to the relative change, traditionally expressed as a percentage, of the capacitance with respect to the nominal or standardized value. It can be seen that the ΔC _LV profile of the temperature-dependent capacitance of the second section A _LV of the circuit is consistent with the ΔC _HV profile of the temperature-dependent capacitance of the first section A _HV of the circuit over the operating temperature range, despite the fact that in this example they are not identical throughout the operating temperature. range. Preferably, the ΔC _LV , ΔC _HV profiles are identical (and preferably zero) at the nominal temperature Tn. The profiles ΔC _LV , ΔC _HV are preferably also identical in the temperature sub-range between T _min and T _max , centered around Tn. Typically, the ΔC _LV , ΔC _HV profiles are substantially the same, but not identical, towards each end of the range from T _min to T _max . More generally, the values of ΔC _LV and ΔC _HV are identical at least at the nominal temperature Tn, and identical or substantially the same over the rest of the operating temperature range. Matching of the ΔC _LV , ΔC _HV profiles means that the corresponding temperature change of each of the ΔC _LV , ΔC _HV values of the container is the same or substantially the same.

Как правило, калибровка соответствующего конденсатора(ов) является такой, что каждое из ΔC_LV и ΔC_HV соответствует нулю при номинальной температуре Tn, которая предпочтительно является температурой, которая соответствует нормальным климатическим условиям (NCC), например, +25°С, для датчика 10 напряжения. Соответствующая емкость(и) может быть измерено при номинальной температуре Tn во время тестирования или настройки, и измерение может быть взято, чтобы представлять ΔС=0 с целью калибровки. Датчик 10 может быть откалиброван на основании данного измерения. В результате, профили ΔC_LV, ΔC_HV пересекаются при Tn. При других температурах в рамках рабочего диапазона согласование профилей ΔC_LV, ΔC_HV означает, что соответствующее изменение каждого из значений ΔC_LV, ΔC_HV емкости является одним и тем же или по существу одним и тем же, что обеспечивает точность датчика 10.Typically, the calibration of the relevant capacitor(s) is such that each of ΔC _LV and ΔC _HV corresponds to zero at the nominal temperature Tn, which is preferably a temperature that corresponds to normal climatic conditions (NCC), for example +25°C, for the sensor 10 voltage. The relevant capacitance(s) may be measured at the nominal temperature Tn during testing or adjustment, and the measurement may be taken to represent ΔC=0 for calibration purposes. Sensor 10 can be calibrated based on this measurement. As a result, the profiles ΔC _LV and ΔC _HV intersect at Tn. At other temperatures within the operating range, matching the ΔC _LV , ΔC _HV profiles means that the corresponding change in each of the ΔC _LV , ΔC _HV values of the capacitance is the same or essentially the same, which ensures the accuracy of the sensor 10.

Во многих областях применения, включая области применения для коммутационной аппаратуры, разные части заданного устройства, например, коммутационного аппарата, могут воспринимать разные температуры и/или разные изменения температуры с течением времени, например, из-за уровней тока и/или изменений окружающих температур. Например, в случае коммутационной аппаратуры, в особенности для MV и HV областей применения, температура на входной и выходной клеммах могут быть много выше, чем на других частях устройства, из-за уровня тока в любой заданный момент времени. Вследствие этого, смягчение проблем, которые могут возникнуть из-за температурно-зависимого изменения значений емкости, также включает расположение соответствующего конденсатора (ов) первой и второй ветвей A_HV, A_LV таким образом, что они подвергаются воздействию одной и той же или по существу одной и той же температуры во время использования. Преимущественно, это достигается путем совместного размещения соответствующих конденсаторов. В предпочтительных вариантах осуществления по меньшей мере один конденсатор второго участка A_LV схемы располагается совместно с конденсатором 16 первого участка A_HV схемы. В вариантах осуществления, в которых второй участок A_LV схемы содержит конденсатор 18, конденсатор 18 располагается смежно с конденсатором 16 первого участка A_HV схемы. В качестве альтернативы, в вариантах осуществления, в которых второй участок A_LV схемы содержит цепь из конденсаторов, по меньшей мере температурно-зависимый конденсатор(ы) цепи располагается смежно с конденсатором 16. В связи с этим следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления один или несколько конденсаторов цепи конденсаторов во втором участке A_LV схемы могут иметь емкость, которая не является температурно-зависимой, и, вследствие этого, не обязательно должны быть расположены рядом с температурно-зависимыми конденсаторами, несмотря на то, что, как правило, удобно сделать так. Путем расположения всех конденсаторов в первом и втором участках A_HV, A_LV схемы, которые имеют температурно-зависимую емкость, смежно друг с другом, т.е., по существу, в одном и том же местоположении, они подвергаются воздействию одной и той же или по существу одной и той же температуры во время использования. Совместное размещение конденсаторов, вместе с согласованием профилей ΔC_LV, ΔC_HVтемпературно-зависимой емкости, обеспечивает требуемуюIn many applications, including switchgear applications, different parts of a given device, such as a switchgear, may experience different temperatures and/or different temperature changes over time, for example, due to current levels and/or changes in ambient temperatures. For example, in the case of switchgear, especially for MV and HV applications, the temperature at the input and output terminals can be much higher than at other parts of the device due to the level of current at any given time. As a consequence, mitigation of problems that may arise due to temperature-dependent changes in capacitance values also includes arranging the respective capacitor(s) of the first and second legs A _HV , A _LV such that they are exposed to the same or substantially the same the same temperature during use. Advantageously, this is achieved by placing the corresponding capacitors together. In preferred embodiments, at least one capacitor of the second _LV circuit portion A is co-located with the capacitor 16 of the first _HV circuit portion A. In embodiments in which the second _LV circuit portion A includes a capacitor 18, the capacitor 18 is located adjacent to the capacitor 16 of the first _HV circuit portion A. Alternatively, in embodiments in which the second _LV circuit portion A comprises a string of capacitors, at least the temperature dependent capacitor(s) of the string are located adjacent to capacitor 16. In this regard, it should be noted that in some embodiments, one or several capacitors of the capacitor string in the second portion A _{of the LV} circuit may have a capacitance that is not temperature dependent and, as a consequence, need not be located adjacent to the temperature dependent capacitors, although it is generally convenient to do so So. By positioning all capacitors in the first and second portions A _HV , A _LV of the circuit, which have temperature-dependent capacitance, adjacent to each other, i.e., in substantially the same location, they are exposed to the same or substantially the same temperature during use. The combined placement of capacitors, together with the matching of the profiles ΔC _LV , ΔC _HV of temperature-dependent capacitance, provides the required

зависимость между значениями C_LV, C_HV емкости, которая в свою очередь обеспечивает точность датчика 10 напряжения. В более общем смысле, все из конденсаторов в первом и втором участках A_HV, A_LV схемы, которые имеют температурно-зависимую емкость, располагаются в одном и том же местоположении, которое подвергается воздействию одной и той же или по существу одной и той же температуры (включая любые измерения температуры), в частности окружающей температуры (которая может включать в себя результаты нагрева, вызванного протеканием тока), во время использования. Это традиционно достигается путем расположения соответствующих конденсаторов смежно друг с другом, как описано выше, но требуемое совместное размещение может включать в себя расположение соответствующих конденсаторов достаточно близко друг к другу так, что они воспринимают одну и ту же или по существу одну и ту же температуру во время использования, без того, чтобы они обязательно были рядом друг с другом. Как правило, температуры могут упоминаться как по существу одни и те же, если присутствует разность в 2°С или ниже, предпочтительно 1°С или ниже. В типичных вариантах осуществления, соответствующие конденсаторы находятся на расстоянии 0,2 м или меньше, предпочтительно на расстоянии 0,05 м или меньше.the relationship between the values of capacitance C _LV and C _HV , which in turn ensures the accuracy of the voltage sensor 10. More generally, all of the capacitors in the first and second portions A _HV , A _LV of the circuit that have temperature-dependent capacitance are located at the same location that is exposed to the same or substantially the same temperature (including any measurements of temperature), in particular ambient temperature (which may include the results of heating caused by the flow of current), during use. This is traditionally achieved by positioning the respective capacitors adjacent to each other as described above, but the desired co-location may include positioning the respective capacitors sufficiently close to each other such that they experience the same or substantially the same temperature during time of use, without them necessarily being next to each other. In general, temperatures may be referred to as being substantially the same if there is a difference of 2°C or lower, preferably 1°C or lower. In typical embodiments, the respective capacitors are located at a distance of 0.2 m or less, preferably at a distance of 0.05 m or less.

Данный результат проиллюстрирован на фиг. 2В, которая показывает ошибку выходного напряжения ΔU_out на выходе 14 датчика в диапазоне рабочих температур от T_min до T_max. Значение ΔU_out при любой заданной температуре соответствует проценту ошибки напряжения по отношению к номинальному напряжению. Из фиг. 2 В может быть видно, что когда температура T_HV конденсатора 16 первого участка A_HV схемы является точно такой же, как температура T_LV конденсатора (ов) второго участка A_LV схемы, значение ΔU_out является относительно небольшим, указывая на то, что датчик 10 работает точнее. Может быть видно, что значение ошибки ΔU_out меняется на относительно небольшую величину в зависимости от температуры при условии, что соответствующие конденсаторы выбираются так, что емкости C_HV, C_LV имеют одну и ту же или аналогичную зависимость от температуры. В идеальном случае, когда температурная зависимость емкостей является идентичной, т.е. ΔC_HV/C_HV=ΔC_LV/C_LV, то ΔU_out=0.This result is illustrated in Fig. 2B, which shows the output voltage error ΔU _out at the output 14 of the sensor in the operating temperature range from T _min to T _max . The value of ΔU _out at any given temperature corresponds to the percentage of voltage error relative to the rated voltage. From fig. 2V, it can be seen that when the temperature T _HV of the capacitor 16 of the first _HV circuit portion A is exactly the same as the temperature T _LV of the capacitor(s) of the second _LV circuit portion A, the value ΔU _out is relatively small, indicating that the sensor 10 works more accurately. It can be seen that the error value ΔU _out varies by a relatively small amount as a function of temperature, provided that the respective capacitors are selected such that capacitances C _HV , C _LV have the same or similar temperature dependence. In the ideal case, when the temperature dependence of the containers is identical, i.e. ΔC _HV /C _HV =ΔC _LV /C _LV , then ΔU _out =0.

Напротив, из фиг. 2В может быть видно, что, если T_LV и T_HV отличаются, тогда соответствующие значения ΔC_LV и ΔC_HV могут быть значительно разными, приводя к относительно большому ΔU_OUT, которое неблагоприятно влияет на точность датчика 10 напряжения. Такие отличия значений T_LV и T_HV являются обыкновенными при традиционных компоновках датчика напряжения, в которых компоненты находятся на значительном расстоянии. Например, в традиционном датчике напряжения для выключателя или коммутационного аппарата с устройством повторного включения (реклоузера) один конденсатор может быть расположен на клемме напряжения при том, что другой конденсатор(ы) может быть предусмотрен в удаленно расположенном контроллере. Когда ток протекает через клемму, температура в конденсаторе 16 увеличивается при том, что температура в контроллере не увеличивается так, что T_HV>T_LV и ошибка ΔU_out является относительно высокой. Аналогичным образом, если температурная зависимость емкостей C_HV, C_LV является существенно разной, тогда это будет приводить к относительно большому значению ΔU_out.On the contrary, from FIG. 2B, it can be seen that if T _LV and T _HV are different, then the corresponding values of ΔC _LV and ΔC _HV may be significantly different, resulting in a relatively large ΔU _OUT, which adversely affects the accuracy of the voltage sensor 10. Such differences in the values of T _LV and T _HV are common in traditional voltage sensor arrangements in which the components are located at a considerable distance. For example, in a conventional voltage sensor for a circuit breaker or recloser switching device, one capacitor may be located at the voltage terminal while the other capacitor(s) may be provided in a remotely located controller. When current flows through the terminal, the temperature in the capacitor 16 increases while the temperature in the controller does not increase so that T _HV >T _LV and the error ΔU _out is relatively high. Likewise, if the temperature dependence of the capacitances C _HV , C _LV is significantly different, then this will lead to a relatively large value of ΔU _out .

Соответствующий конденсатор(ы) второго участка A_LV схемы может быть предусмотрен на любой приемлемой несущей структуре, которая позволяет расположить их рядом с конденсатором 16 и такие несущие структуры могут меняться от области применения к области применения. Опционально, соответствующий конденсатор(ы) второго участка A_LV схемы может поддерживаться самим конденсатором 16 или проводником 30 через любой подходящий электроизоляционный монтажный компонент(ы), например, изолирующий стакан и/или подложку. В более общем смысле конденсаторы первого и второго участков схемы могут быть предусмотрены смежно друг с другом на любой подходящей общей несущей структуре, например, содержащей подложку и/или корпус, которая может быть частью датчика напряжения, или на любой удобной части устройства, с которым датчик 10 напряжения соединен или в которое интегрирован. Конденсаторы, которые являются частью цепи конденсаторов, электрически соединены любым удобным образом, чтобы формировать цепь. В проиллюстрированном варианте осуществления, конденсатор(ы) второго участка A_LV схемы смонтированы на катушке 40 датчика 38 тока. Удобно разместить конденсатор(ы) второго участка A_LV схемы рядом с датчиком 38 тока, который обладает хорошей тепловой проводимостью, поскольку он обычно выполнен из меди и стали, и температура рядом с ним по существу является точно такой же, как температура на конденсаторе 16. В более общем смысле, конденсатор(ы), реализующие C_LV, помещаются в любом местоположении так, что в нем присутствует точно такая же или по существу точно такая же температура как для первого, так и второго участков схемы делителя напряжения.The corresponding capacitor(s) of the second _LV circuit portion A may be provided on any suitable support structure that allows them to be positioned adjacent to the capacitor 16 and such support structures may vary from application to application. Optionally, the corresponding capacitor(s) of the second _LV circuit portion A may be supported by the capacitor 16 itself or the conductor 30 through any suitable electrically insulating mounting component(s), such as an insulating cup and/or substrate. More generally, the capacitors of the first and second circuit portions may be provided adjacent to each other on any suitable common support structure, for example, comprising a substrate and/or housing that may be part of the voltage sensor, or on any convenient part of the device with which the sensor 10 voltage is connected or integrated into. Capacitors that are part of a capacitor circuit are electrically connected in any convenient manner to form a circuit. In the illustrated embodiment, the capacitor(s) of the second _LV circuit portion A are mounted on the coil 40 of the current sensor 38. It is convenient to place the capacitor(s) of the second _LV circuit portion A near the current sensor 38, which has good thermal conductivity, since it is typically made of copper and steel, and the temperature near it is essentially exactly the same as the temperature at the capacitor 16. More generally, the capacitor(s) implementing C _LV are placed at any location such that it experiences exactly the same or substantially the same temperature for both the first and second portions of the voltage divider circuit.

Удобно, когда конденсатор(ы) второго участка A_LV схемы (или по меньшей мере те, что являются температурно-зависимыми) предусмотрен на опоре, содержащей электроизоляционную подложку 42, например, печатную плату (РСВ). Это облегчает монтаж конденсатора(ов) смежно с конденсатором 16, как, впрочем, и способствует совместному размещению конденсаторов второго участка схемы в вариантах осуществления, в которых присутствует цепь конденсаторов, составляющих C_LV. Любой подходящий традиционный конденсатор(ы) может быть использован для реализации C_LV, как правило любой тип, который подходит для монтажа на РСВ или аналогичное.Conveniently, the capacitor(s) of the second _LV circuit portion A (or at least those that are temperature dependent) are provided on a support comprising an electrically insulating substrate 42, such as a printed circuit board (PCB). This facilitates mounting the capacitor(s) adjacent to the capacitor 16, as well as facilitating the co-location of the capacitors of the second circuit section in embodiments in which there is a chain of capacitors making up C _LV . Any suitable conventional capacitor(s) can be used to implement C _LV , typically any type that is suitable for mounting on a PCB or similar.

Преимущественно один или несколько экземпляров датчика 10 напряжения могут быть использованы в электрическом коммутационном аппарате, в частности, автоматически работающем коммутационном аппарате. Фиг. 3 показывает, в общем указанный как 100, пример автоматически работающего электрического коммутационного аппарата. Проиллюстрированный коммутационный аппарат 100 соответствует типу, который в целом упоминается как выключатель. Коммутационный аппарат 100 выполнен с возможностью работы автоматически в условиях отказа, например, при перегрузке по току или коротком замыкании, чтобы защитить схему (не показано), в которую оно включено, во время использования. Это достигается путем разрыва электрической цепи в ответ на обнаружение отказа, тем самым прерывая протекание тока. Как описано более подробно ниже, коммутационный аппарат 100 включает в себя по меньшей мере один датчик напряжения, воплощающий изобретение, для мониторинга напряжения на соответствующей одной или обеих его клеммах. Датчик напряжения, или каждый из них, может быть использован для управления работой коммутационного аппарата 100. В некоторых вариантах осуществления приведение в действие коммутационного аппарата 100 может осуществляться вручную (например, механическим или электромеханическим образом путем активации вручную элемента управления пользователем (не показано)) или автоматически (как правило, электромеханическим образом в ответ на обнаружение коммутационным аппаратом 100 того, что произошел отказ и/или после того, как пороговый период времени истек с момента активации). Коммутационные аппараты, которые работают автоматически, обычно известны как коммутационные аппараты с устройством повторного включения (реклоузеры). В варианте осуществления на фиг. 3 коммутационный аппарат 100 является вакуумным выключателем. Однако следует понимать, что изобретение не ограничивается вакуумными выключателями и может в качестве альтернативы быть использовано с другими типами выключателей, коммутационных аппаратов с устройством повторного включения (реклоузерами) или другой коммутационной аппаратурой или электрическими коммутационными аппаратами, и применяется то же самое или аналогичное описание, как будет очевидно специалисту в соответствующей области техники. Коммутационный аппарат 100, в частности, предназначен для использования с электрическими системами АС, в особенности системами электроснабжения АС. Коммутационный аппарат 100 может быть выполнен с возможностью использования с низким напряжением (LV), средним напряжением (MV) или высоким напряжением (HV) в зависимости от области применения. Как правило, соответствующий экземпляр коммутационного аппарата 100 предусмотрен для каждой фазы, или каждого полюса, электрического питания АС, которое обеспечивается системой электроснабжения АС.Advantageously, one or more instances of the voltage sensor 10 may be used in an electrical switching device, in particular an automatically operating switching device. Fig. 3 shows, generally indicated as 100, an example of an automatically operating electrical switching device. The illustrated switching device 100 is of a type generally referred to as a switch. The switching device 100 is configured to operate automatically under fault conditions, such as overcurrent or short circuit, to protect a circuit (not shown) in which it is included during use. This is achieved by breaking the electrical circuit in response to the detection of a fault, thereby interrupting the flow of current. As described in more detail below, the switching device 100 includes at least one voltage sensor embodying the invention for monitoring the voltage at a corresponding one or both of its terminals. A voltage sensor, or each of them, may be used to control the operation of the switching device 100. In some embodiments, actuation of the switching device 100 may be done manually (e.g., mechanically or electromechanically by manually activating a user control (not shown)) or automatically (typically electromechanically in response to switching device 100 detecting that a failure has occurred and/or after a threshold period of time has elapsed since activation). Switching devices that operate automatically are generally known as recloser switching devices. In the embodiment of FIG. 3, the switching device 100 is a vacuum switch. However, it should be understood that the invention is not limited to vacuum circuit breakers and may alternatively be used with other types of circuit breakers, recloser switching devices or other switching equipment or electrical switching devices, and the same or similar description as will be obvious to one skilled in the relevant art. The switching device 100 is particularly intended for use with AC electrical systems, in particular AC electrical systems. The switching device 100 may be configured for use with low voltage (LV), medium voltage (MV), or high voltage (HV) depending on the application. Typically, a corresponding instance of switching device 100 is provided for each phase, or each pole, of the AC electrical supply that is provided by the AC power supply system.

Коммутационный аппарат 100 содержит первую и вторую электрические клеммы А, В, посредством которых коммутационный аппарат 100 может быть соединен с внешней схемой (не показано). При использовании, любая из клемм А, В соединяется с подачей, или линией, напряжения, а другая клемма В, А соединяется с электрической нагрузкой.The switching device 100 includes first and second electrical terminals A, B, through which the switching device 100 can be connected to an external circuit (not shown). In use, either terminal A, B is connected to the supply, or line, voltage, and the other terminal B, A is connected to the electrical load.

В данном примере датчик 10 напряжения соединен с клеммой В для того, чтобы измерять напряжение на клемме В. В качестве альтернативы или в дополнение датчик 10' напряжения, также воплощающий изобретение, может быть предусмотрен для регистрации или измерения напряжения на первой клемме А. Датчик 10' напряжения может быть точно таким же или аналогичным датчику 10 напряжения и применяется точно такое же или аналогичное описание, как будет очевидно специалисту в соответствующей области техники. В данном примере конденсатор 16' первого участка схемы датчика 10' предусмотрен на и электрически соединен с проводящей опорой 56, которая электрически соединена с первой клеммой А. Конденсатор(ы) второго участка схемы датчика 10' может быть предусмотрен на подложке 42, или на отдельной подложке в том же самом местоположении или рядом. Конденсатор 16' и температурно-зависимый конденсатор(ы) второго участка схемы датчика 10' находятся достаточно близко друг к другу так, что они воспринимают одну и ту же или по существу одну и ту же температуру во время использования.In this example, a voltage sensor 10 is connected to terminal B to sense the voltage at terminal B. Alternatively or in addition, a voltage sensor 10', also embodying the invention, may be provided to sense or measure the voltage at the first terminal A. Sensor 10 ' voltage may be exactly the same or similar to voltage sensor 10 and exactly the same or similar description applies, as will be apparent to one skilled in the relevant art. In this example, the capacitor 16' of the first portion of the sensor circuit 10' is provided on and electrically connected to a conductive support 56, which is electrically connected to the first terminal A. The capacitor(s) of the second portion of the sensor circuit 10' may be provided on the substrate 42, or on a separate substrate in the same location or nearby. The capacitor 16' and the temperature dependent capacitor(s) of the second portion of the sensor circuit 10' are located sufficiently close to each other such that they sense the same or substantially the same temperature during use.

Выходы 14, 14' датчиков 10, 10' предоставлены для контроллера 135, который выполнен с возможностью измерения или иным образом обнаружения и оценки выходов 14, 14' напряжения. Контроллер 135 может включать в себя средство для определения того, превышает ли уровень напряжения на выходах 14, 14' пороговое значение и/или отвечает ли одна или несколько других характеристик сигнала напряжения одному или нескольким другим критериям, которые могут меняться в зависимости от варианта осуществления. Контроллер 135 может отвечать на сигналы с датчиков 10, 10', т.е. с выходов 14, 14' и/или с датчика 3 8 тока, чтобы управлять работой коммутационного аппарата 100. В частности, контроллер 135 может быть выполнен с возможностью приведения в действие исполнительного механизма (соленоида) 125, чтобы вызывать размыкание контактов 127, 129. В некоторых вариантах осуществления контроллер 135 может быть выполнен с возможностью предписания исполнительному механизму 125 замыкать контакты 127, 129 в зависимости от одного или нескольких других критериев, например, при определении того, что уровень напряжения на выходе 14' находится на или ниже пороговой величины, или после того, как истек период времени (например, в вариантах осуществления, в которых устройство 10 является коммутационным аппаратом с устройством повторного включения (реклоузером)). В качестве альтернативы или в дополнение (например, в другом режиме работы) контроллер 135 может использовать любой или оба выхода 14, 14' напряжения для измерения электрической мощности и/или энергии, протекающей через коммутационный аппарат 100.The outputs 14, 14' of the sensors 10, 10' are provided to a controller 135 that is configured to measure or otherwise detect and evaluate the voltage outputs 14, 14'. The controller 135 may include means for determining whether the voltage level at the outputs 14, 14' exceeds a threshold value and/or whether one or more other voltage signal characteristics meet one or more other criteria, which may vary depending on the embodiment. The controller 135 may respond to signals from the sensors 10, 10', i.e. from the outputs 14, 14' and/or from the current sensor 3 8 to control the operation of the switching device 100. In particular, the controller 135 may be configured to actuate the actuator (solenoid) 125 to cause the contacts 127, 129 to open. In some embodiments, controller 135 may be configured to cause actuator 125 to close contacts 127, 129 depending on one or more other criteria, such as determining that the voltage level at output 14' is at or below a threshold, or after a period of time has elapsed (eg, in embodiments in which device 10 is a recloser switching device). Alternatively or in addition (e.g., in a different mode of operation), controller 135 may use either or both voltage outputs 14, 14' to measure electrical power and/or energy flowing through switching device 100.

Контроллер 135 может иметь любую удобную форму, например, содержать одну или несколько подходящим образом сконфигурированных электрических схем и/или подходящим образом запрограммированный микропроцессор, микроконтроллер или другой процессор. Опционально, по меньшей мере часть, и опционально весь, контроллера 135 может быть включена в коммутационный аппарат 100, например, в корпус 131 или в базовый блок 133. Однако, в типичных вариантах осуществления контроллер 135 предоставлен отдельно от коммутационного аппарата 100 и может осуществлять связь с коммутационным аппаратом 100 посредством любого традиционного оптического, проводного или беспроводного средства, чтобы выполнять любые или все операции, описанные в данном документе. В проиллюстрированном примере кабельный канал 139 несет провода от датчика 38 тока к контроллеру 135 и от датчиков 10, 10' напряжения к контроллеру 135.Controller 135 may take any convenient form, such as comprising one or more suitably configured electrical circuits and/or a suitably programmed microprocessor, microcontroller, or other processor. Optionally, at least a portion, and optionally all, of controller 135 may be included in switching apparatus 100, such as housing 131 or base unit 133. However, in typical embodiments, controller 135 is provided separately from switching apparatus 100 and may communicate with switching apparatus 100 through any conventional optical, wired or wireless means to perform any or all of the operations described herein. In the illustrated example, conduit 139 carries wires from current sensor 38 to controller 135 and from voltage sensors 10, 10' to controller 135.

Опционально, по меньшей мере часть коммутационного аппарата 100 предусмотрена в корпусе 131. По меньшей мере часть, и предпочтительно весь, корпус 131 сформирован из электроизоляционного материала, например, керамики, резины, пластика или смолы (например, эпоксидной смолы или полиэфирной смолы). Корпус 131 может быть выполнен в виде отливки или другой прочной структуры, в которую включены некоторые или все из компонентов коммутационного аппарата 100, т.е. таким образом, что некоторые или все из компонентов выключателя залиты в или встроены в изоляционный материал. В предпочтительных вариантах осуществления датчики 10, 10' напряжения (или по меньшей мере их температурно-зависимые конденсаторы) предусмотрены в корпусе. В качестве альтернативы или в дополнение весь или часть корпуса 131 может быть полой, определяя одну или несколько полостей для приема по меньшей мере некоторых из компонентов коммутационного аппарата 100. В случаях, когда корпус 131 является полым, он может быть покрыт диэлектрическим или электроизоляционным материалом. В качестве альтернативы коммутационный аппарат 100 может быть предусмотрен в металлическом или проводящем корпусе (например, типа, который иногда упоминается как структура камеры), в котором компоненты не заделаны в изоляционном материале, а изоляция обеспечивается, как того требуется, посредством других средств изоляции, например, воздуха и/или диэлектрической структуры.Optionally, at least a portion of the switching device 100 is provided in a housing 131. At least a portion, and preferably all, of the housing 131 is formed from an electrically insulating material, such as ceramic, rubber, plastic, or resin (eg, epoxy resin or polyester resin). The housing 131 may be formed as a casting or other durable structure into which some or all of the components of the switching apparatus 100 are included, i.e. such that some or all of the switch components are embedded in or embedded in insulating material. In preferred embodiments, voltage sensors 10, 10' (or at least temperature-dependent capacitors thereof) are provided in the housing. Alternatively or in addition, all or a portion of the housing 131 may be hollow, defining one or more cavities for receiving at least some of the components of the switching apparatus 100. In cases where the housing 131 is hollow, it may be coated with a dielectric or electrically insulating material. Alternatively, the switching device 100 may be provided in a metal or conductive housing (for example, of the type sometimes referred to as a chamber structure) in which the components are not embedded in insulating material, and insulation is provided as required by other insulating means, e.g. , air and/or dielectric structure.

Датчики напряжения, воплощающие изобретение, могут быть использованы не только для измерения напряжения в контексте работы выключателя, релейной защиты и систем аварийного управления, но также для измерения мощности и/или энергии, протекающей через выключатель 100 или любое другое электрическое устройство, в которое датчик(и) напряжения встроен или с которым он соединен, например, чтобы гарантировать функционирование счетчика электроэнергии, который как правило имеет высокие требования к точности измерения напряжения.Voltage sensors embodying the invention can be used not only to measure voltage in the context of circuit breaker operation, relay protection and emergency control systems, but also to measure the power and/or energy flowing through the circuit breaker 100 or any other electrical device into which the sensor is applied. i) the voltage built into or to which it is connected, for example to guarantee the functioning of an electricity meter, which typically has high requirements for voltage measurement accuracy.

В некоторых вариантах осуществления, как, например, проиллюстрировано на фиг. 3, датчики напряжения, воплощающие изобретение, могут быть выполнены как единое целое с устройством (например, выключателем 100), по отношению к которому напряжение должно быть измерено или должен осуществляться его мониторинг. В других вариантах осуществления (не проиллюстрировано) датчики напряжения, воплощающие изобретения, могут быть предусмотрены в качестве отдельного или автономного устройства, которое может быть соединено с другим устройством (например, выключателем 100 или измерителем мощности или шиной электропитания), по отношению к которому напряжение должно быть измерено или должен осуществляться его мониторинг.In some embodiments, such as illustrated in FIG. 3, voltage sensors embodying the invention may be integral with a device (eg, switch 100) against which the voltage is to be measured or monitored. In other embodiments (not illustrated), voltage sensors embodying the inventions may be provided as a separate or stand-alone device that may be coupled to another device (for example, a switch 100 or a power meter or power bus) to which the voltage must be be measured or monitored.

Изобретение не ограничено вариантом(ами) осуществления, описанным(ыми) в данном документе, и может быть изменено или модифицировано, не отступая от объема настоящего изобретения.The invention is not limited to the embodiment(s) described herein and may be changed or modified without departing from the scope of the present invention.

Claims

1. Voltage sensor containing:

voltage input;

voltage output;

reference voltage source;

a first circuit portion connected between said voltage input and said voltage output, said first circuit portion comprising at least one component having an impedance providing a first impedance that is temperature dependent; And

a second circuit portion coupled between said voltage output and said reference voltage source, said second circuit portion comprising at least one component having an impedance providing a second impedance that is temperature dependent,

wherein said first and second sections of the circuit are designed in such a way that the temperature dependence of said second impedance is consistent with the temperature dependence of said first impedance at least within the operating temperature range,

and wherein said at least one impedance component of said second circuit portion and said at least one impedance component of said first circuit portion are located at one or more locations that, when in use, are exposed to substantially one and the same temperature.

2. The voltage sensor of claim 1, wherein said at least one impedance component of said first circuit portion comprises a single capacitor and said first impedance is a first capacitance that is provided by said capacitor, or wherein said at least one component having an impedance, said first circuit portion comprises a single resistor, and said first impedance is a first active resistance that is provided by said resistor.

3. The voltage sensor of claim 1 or 2, wherein said at least one impedance component of said first circuit portion comprises a capacitor or other impedance component that is shaped and sized for mounting on an electrical conductor.

4. The voltage sensor according to any preceding claim, wherein said at least one impedance component of said first circuit portion is beaker-shaped.

5. The voltage sensor of any preceding claim, wherein said at least one impedance component of said second circuit portion comprises a single capacitor, and said second impedance is a second capacitance that is provided by said capacitor, or wherein said at least one an impedance component of said second circuit portion comprises a single resistor, and said second impedance is a second resistance that is provided by said resistor.

6. The voltage sensor of claim 5 depending on claim 2, wherein said capacitor or other impedance component of said second circuit portion has a temperature-dependent capacitance or impedance characteristic that is consistent with the temperature-dependent capacitance or impedance characteristic of said a capacitor or other impedance component of said first circuit portion at least within said operating temperature range.

7. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 1-4, wherein said at least one impedance component of said second circuit portion comprises a network of capacitors, wherein said capacitor network is configured to provide said second capacitance, or wherein said at least one impedance component , comprises a circuit of other impedance components configured to provide said second impedance.

8. The voltage sensor of claim 7, wherein said capacitor circuit comprises at least one, and typically a plurality of capacitors, each with a corresponding temperature-dependent capacitance characteristic, wherein the circuit is configured such that the resulting temperature-dependent capacitance characteristic circuit capacitance is consistent with the temperature-dependent capacitance characteristic of said first capacitance over at least said operating temperature range, or wherein said circuit of other impedance components comprises at least one and typically a plurality of impedance components, wherein the circuit is configured such that the resulting temperature-dependent impedance characteristic of the circuit is consistent with the temperature-dependent impedance characteristic of said first impedance at least over said operating temperature range.

9. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 1 or 3-8, wherein said at least one impedance component of said first circuit portion comprises a network of capacitors, wherein said network of capacitors is configured to provide said first capacitance, or wherein said at least one component, having impedance, contains a circuit of other components having impedance, configured to provide said first impedance.

10. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 7-9, wherein the corresponding network of other impedance components comprises a network of resistors or a network of at least one resistor and at least one capacitor.

11. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 1-9, configured to operate as a capacitive voltage divider.

12. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 1-10, configured to operate as a resistive voltage divider.

13. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 1-10, configured to operate as a resistive-capacitive (RC) voltage sensor.

14. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 7-10, in which the corresponding circuit is a parallel circuit of components having impedance.

15. The voltage sensor according to any preceding claim, wherein at least one impedance component of said second circuit portion is provided on a substrate, for example, a printed circuit board (PCB).

16. The voltage sensor of claim 5, wherein a capacitor or other impedance component of said second circuit portion is located adjacent to said at least one impedance component of said first circuit portion.

17. Voltage sensor according to any one of paragraphs. 7-10 or 14, wherein at least a portion of said network of capacitors or other impedance components of the second circuit portion is adjacent to said at least one impedance component of said first circuit portion.

18. The voltage sensor according to any preceding claim, wherein the temperature dependence of said second impedance is identical or substantially identical to the temperature dependence of said first impedance over said operating temperature range.

19. The voltage sensor as claimed in any one of the preceding claims, wherein the temperature-dependent impedance change of the second circuit portion differs from the corresponding temperature-dependent change of the first circuit portion by an amount that is less than said corresponding temperature-dependent change of the first circuit portion.

20. The voltage sensor according to any preceding claim, wherein the temperature dependence of said first impedance is a change in the value of said first impedance with respect to a nominal value of the first impedance in response to a change in temperature, and the temperature dependence of said second impedance is a change in the value of said second impedance with respect to the nominal value of the second impedance in response to a change in temperature.

21. The voltage sensor of claim 20, wherein the change in value of said first impedance with respect to said nominal first impedance and the change in value of said second impedance with respect to said nominal value of the second impedance are zero at a nominal temperature in said operating temperature range, wherein said The nominal temperature preferably corresponds to normal climatic conditions.

22. The voltage sensor according to any preceding claim, wherein said at least one impedance component of said second circuit portion is co-located with said at least one impedance component of said first circuit portion.

23. An electrical switching device comprising at least one voltage sensor as stated in any preceding paragraph.

24. The switching device of claim 23, wherein at least one impedance component of said first circuit portion of said at least one voltage sensor is connected to a voltage terminal of said electrical switching device.

25. The switching device of claim 24, wherein said at least one impedance component of said second circuit portion is located adjacent to said at least one impedance component of said first circuit portion.

26. The switching device of claim 24 or 25, wherein said at least one impedance component of said second circuit portion is mounted on said voltage terminal or on said at least one impedance component of said first circuit portion, or on a portion of said switching device that is adjacent to said voltage terminal, or on a support structure that also supports said at least one impedance component of said first circuit portion.

27. Switching device according to any one of paragraphs. 23-26 depending on claim 4, wherein said at least one impedance component of said first circuit portion is located around said voltage terminal.

28. Switching device according to any one of paragraphs. 23-27, wherein a current sensor is coupled to said voltage sensor, said at least one impedance component of said first circuit portion is adjacent to said current sensor, and said at least one impedance component of said second circuit portion mounted on said current sensor.

29. A method for measuring voltage using a voltage sensor containing: a voltage input; voltage output; reference voltage source; a first circuit portion connected between said voltage input and said voltage output, said first circuit portion comprising at least one component having an impedance providing a first impedance that is temperature dependent; and a second circuit portion coupled between said voltage output and said reference voltage source, said second circuit portion comprising at least one impedance component providing a second impedance that is temperature dependent, the method comprising the steps of configuring said first and second circuit portions such that the temperature dependence of said second impedance is consistent with the temperature dependence of said first impedance at least within a range of operating temperatures; and positioning said at least one impedance component of said second circuit portion and said at least one impedance component of said first circuit portion such that they are exposed to substantially the same temperature in use.