TWI487919B - 接地故障斷路器及其方法 - Google Patents

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Description

接地故障斷路器及其方法
本發明一般涉及測量系統，並且更加具體地是涉及關於電信號的測量系統。
用於測量或計算電信號比如電流、電壓、和功率的電路以及用於測量和計算電參數比如阻抗、導納、相位關係的電路被用於多種應用，包括了阻抗測量、負載檢測和校準、安全系統、智慧電網、感測器介面、汽車系統、自檢測系統等等。例如，被用來確定系統阻抗的電路可包括與負載串聯放置的電阻器，以使流過電阻器的電流能夠被用來確定流過負載的電流。該技術的不足之處在於降低了輸入電壓的範圍、消耗了大片面積的用來製造電路的半導體材料、限制了電路元件的頻率、以及需要極精確的電路元件。
在一些應用中，可能需要探測接地故障狀況。一種用於探測該狀況的技術是當電感器-電阻器-電容器網路被暴露在接地點對中性點狀況下時建立其中的諧振。諧振可通過將脈衝送達包括運算放大器的正回饋系統來建立。可供選擇地，穩態激勵能夠被送達至電路，該電路隨後監控波形輪廓中的明顯改變。這些技術的不足之處在於，它們很容易發生會降低探測精確度的溫度漂移和製造漂移。
相應地，具有用於確定電路元件的電子參數和電信號的電路和方法將是很有利的。對於該電路和方法而言將會更加有利的是實現了成本效益。
本發明將通過結合所附示意圖閱讀以下詳細描述來更好地理解，其中相同的參考符號指示相同的元件。
一般來說，本發明提供具有不同元件的接地故障斷路器，其包括阻抗測量電路。根據本發明的實施方式，跨導運算放大器(OTA)生成多個輸出信號。例如，OTA可產生多個輸出電流，這裏第二、第三、第四等電流是第一電流的備份。可供選擇地，OTA可生成多個輸出電壓，這裏多個輸出電壓中的每個輸出電壓都正比於OTA的輸出電流。當OTA生成多個輸出電流時，它們可作為電流被輸入到相應的混合器，或者它們可被轉換成輸出電壓，其被輸入到相應混合器中。調變器可用來通過同相信號調變來自OTA的至少一個電流或電壓信號，導致由低通濾波器過濾以通過混合信號的基帶電壓的已調變信號。較佳地，同相信號與到OTA的輸入信號同相。低通濾波器的輸出信號通過類比數位轉換器被數位化，以便確定多個實阻抗位準，或者通過比較器確定具體的實阻抗。此外，調變器可被用來通過相移信號調變來自OTA的至少一個電流或電壓信號，導致由低通濾波器過濾的已調變信號，這裏所述已調變信號指示負載的電抗性阻抗。電抗性分量被類比數位轉換器或比較器數位化。較佳地，相移信號從OTA輸入端子上的信號被相移90度。
根據可供選擇的實施方式，電路能夠被配置成僅測量同相阻抗或者僅測量交軸阻抗(quadrature impedance)。此外，通過在不同時刻執行測量，單個調變器可被用來測量同相阻抗和交軸阻抗。
此外，本發明的實施方式適合用於與單繞單電流變壓器電路相關的GFCI電路，由此形成基於單繞單電流變壓器的阻抗測量電路。使用單繞單電流變壓器電路的優勢在於它們可被較廉價地實現。
圖1、2、和3是根據本發明實施方式的接地故障斷路器(GFCI)模組10的方框圖。出於清楚說明的目的，將圖1、2、和3在一起描述。GFCI模組10包括數位控制電路12、接地點對中性點(G-N)探測亂數發生器16、以及數位濾波器18，該數位控制電路12被耦合以用於從電源電平/過零探測器電路14接收輸入信號。從數位濾波器18接收的信號可通過具有N個互連的匯流排連接被傳輸，這裏N為整數，並且從電源電平探測器電路14所接收的信號可通過具有M個互連的匯流排連接被傳輸，這裏M為整數。整數N和M可以彼此相同，或者它們可以彼此不同。數位控制電路12被耦合以用於將信號傳輸到數位濾波器18、到激勵波形發生器20、到開關22、以及到偏移校正電路24。雖然濾波器18被描述為數位濾波器，但其不是本發明的限制。濾波器18可以是類比濾波器。
根據實施方式，電源電平/過零探測器電路14通過具有K個互連的匯流排連接來連接到斜率探測器29，這裏K為整數。斜率探測器29通過連接29A和29B連接到自測試控制器15，這裏斜率探測故障信號(SD_FAULT)通過連接29A被傳輸到自測試控制器15，並且通過連接29B從自測試控制器15接收斜率探測使能信號(SD_EN)。斜率探測器29連接到螺線管控制器17，其連接到螺線管或者通過螺線管/電源連接器19連接到電源。斜率探測器29和螺線管控制器17之間的連接將螺線管使能信號(SOL_EN)傳輸到螺線管控制器17。自測試控制器15通過輸出端子15A連接到G-N探測器56，並且通過輸出端子15B連接到差分電流探測器58。此外，自測試控制器15具有輸出端子15C和輸出端子15D，通過輸出端子15C，內部或外部的接地故障激勵使能信號被傳輸，通過輸出端子15D內部G-N阻抗使能信號被傳輸。可供選擇地，斜率探測器29可被省略，在這種情況下，電源電平/過零探測器電路14通過具有K個互連的匯流排連接來連接到自測試控制器15。在該實施方式中，自測試控制器15連接到螺線管控制器17。電源電平/過零探測器14通過限流器21連接到螺線管/電源連接器19並連接到限壓器23。
電源/線路電平探測器電路14的輸入端子連接到受GFCI模組10監控的供電源或者電路的線路電平。可通過保護結構例如圖2中所示的限流器21連接。舉例來說，限流器21為電阻器。電源電平探測器電路14將電源電平傳遞給數位控制電路12，並且能夠指示在極性轉換期間電源電平何時穿過中性點電平，或者其能夠指示何時使用其他電平。在自測試期間，電源電平探測器電路14能夠指示對數位控制電路12而言何時啟動外部裝置例如可控矽整流器(SCR)以測試GFCI螺線管是安全的。此外，電源電平探測器電路14能夠用於通過監控在電源電壓電平上外部裝置的跳閘(trip)的影響來確定外部裝置是否正常地工作。例如，數位控制電路12可啟動外部電晶體或SCR以拉動電流通過外部螺線管。當電流被拉動通過電晶體或SCR時，電源電壓以與穩態工作速率不同的速率減小或者降落(droop)，即電源電壓的斜率有所改變。電源電壓減小的速率能夠通過電源電平探測器電路14測量，以便確定外部裝置是否正常工作。引入在斜率上的小改變增加了在過零點之後的窗並且指示SCR何時能夠被啟動，在所述窗期間內能夠測試電路。因此，電平探測器電路14根據電源電壓電平減小的速率生成工作狀況信號，其指示電路是否正常工作或者對數位控制電路12而言啟動外部裝置是否安全。
接地點對中性點探測亂數發生器16被用來確定GFCI模組10何時應當檢查接地點對中性點故障。如果多個GFCI模組10被用在相同的電源電路上，且如果一個GFCI模組10和另一GFCI模組10在相同時刻操作接地點對中性點測量時，則一個GFCI模組10可能會干擾另一GFCI模組10。因此，有利的是隨機化接地點對中性點測量的定時。G-N探測亂數發生器16隨機化接地點對中性點測量之間的定時以最小化干擾它們的可能性。圖3是關於隨機化接地點對中性點測量的定時的電路模組31的方框圖。基於內部時鐘的半波週期計數器33被連接，用於將亂數種子傳輸至亂數發生器35，其被連接，用於將亂數發生信號傳輸至G-N定時控制電路37。此外，G-N定時控制電路37被連接用於從過零計數器38接收過零計數信號，並且生成G-N測試使能信號。G-N定時控制電路37可以是在G-N探測亂數發生器16內的子模組。隨機化可基於如圖4中示出的電源迴圈的給定週期中時鐘振盪的數量。圖4中所示為曲線圖41，其示出具有三個過零點的電源迴圈和基於計數器的亂數種子，該計數器在電源迴圈的半週期內計數。
偏移校正電路24被用來最小化跨導運算放大器(OTA)28的有效偏移。如果隔直電容器未被用來與電流變壓器51串聯，則OTA 28中的偏移電壓將產生通過電流變壓器51的DC電流。該DC電流將影響差分電流探測器電路58所進行的差分電流測量的精確度。偏移校正探測器24移除OTA 28的偏移，並且保護差分電流測量的精確度。有利的另一原因是，其允許用較少的繞組實現電流變壓器51。
GFCI模組10還包括電路元件參量測量網路26，其包括偏移校正電路24、跨導運算放大器(OTA)28、同相阻抗探測器30、以及電抗性阻抗探測器32。舉例來說，電路元件參量測量網路26是阻抗測量網路，即由網路26所測量的電路元件參量為阻抗。偏移校正電路24的反相輸入端子通常連接到OTA 28的輸出端子25和連接到電流變壓器51原繞組50的端子52，並且偏移校正電路24的非反相輸入端子連接到開關22的端子。偏移校正電路24的輸出端子連接到OTA 28的相應輸入端子。更具體地，偏移校正電路24的輸出端子連接到OTA 28的反相輸入端子，並且偏移校正電路24的另一輸出端子連接到OTA 28的非反相輸入端子。開關22的控制端子被耦合，用於從數位控制電路12接收控制信號，並且開關22的另一端子被耦合，用於接收偏壓VBIAS 並耦合到原繞組50的端子54。
同相阻抗探測器30的輸出端子34連接到接地點對中性點(G-N)探測器56並且電抗性阻抗探測器32的輸出端子36連接到數位濾波器18。輸出端子34和36充當電路元件參量測量網路26的輸出端子。OTA 28的輸出端子27J 連接到差分電流探測器58的輸入端子，並且差分電流探測器58的輸出端子可通過具有P個互連的匯流排連接來連接到數位濾波器18的輸入端子，這裏P為整數。應當注意的是，參考符號「J」表示整數並且已被附加到參考符號27以指示一個或多個輸出端子，例如，輸出端子271 、272 、273 ，等等，其可從OTA 28延伸出來。在一些實施方式裏，其中從OTA 28輸出的電信號是電流，且較佳的是，同相阻抗探測器30、電抗性阻抗探測器32、差分電流探測器58中的每一個都連接到來自OTA 28的其自己的輸出端子。例如，當OTA 28的輸出信號是電流，輸出端子271 連接到同相阻抗探測器30，輸出端子272 連接到電抗性阻抗探測器32，並且輸出端子273 連接到差分電流探測器58。
GFCI模組10包括的子模組能夠執行：阻抗測量，其包括接地點對中性點電阻測量和電流變壓器電抗性阻抗測量，即自檢測；差分電流測量電平檢測；OTA偏移校正；接地點對中性點電平探測；電源/線路電壓電平檢測；激勵生成；接地點對中性點探測亂數發生；數位故障過濾；或者類似任務。
根據其中測量了阻抗的實施方式，波形激勵發生器20產生電信號或波形，其通過開關22傳輸到偏移校正電路24的非反相輸入端子。應當注意的是，波形激勵發生器20可生成具有單個頻率的波形，或者具有彼此不同頻率的多個波形。舉例來說，為了確定是否發生真實的故障，波形激勵發生器20可生成每個都具有不同頻率的三個波形。GFCI 10包括表決(voting)演算法以確定故障何時發生。更具體地，GFCI 10基於大多數波形頻率確定故障已發生，例如，如果使用三個波形中的兩個探測出故障狀況，則GFCI 10指示故障的發生。這類演算法針對如果在系統上有被完美定準(aligned)的雜訊信號則可能出現的錯誤跳閘來進行保護。
偏移校正電路24將電信號傳輸到OTA 28的非反相輸入端子。因為OTA 28被配置成跟隨器，在其輸出端子25上的電信號跟隨在其非反相輸入端子的電信號。因此，在OTA 28的非反相輸入端子上出現的電信號被傳輸到輸出端子25和電流變壓器51的輸入端子52。電流變壓器51的輸入端子54被耦合，用於接收偏壓VBIAS 。OTA 28產生與在輸出端子25上出現的電信號成比例的電信號，並將該成比例的電信號從輸出端子27J 傳輸到同相阻抗探測器30、交軸阻抗探測器或電抗性阻抗探測器32、以及差分電流探測器58。應當注意的是，參考符號「J」已被附加到參考符號27以指示一個或多個輸出端子可從OTA 28延伸出來，並且提供出現在輸出端子25上的電流的拷貝。如上面所討論的，當從OTA 28輸出的電信號是電流，則較佳的是具有從OTA 28分別延伸到同相阻抗探測器30、電抗性阻抗探測器32、和差分電流探測器58的輸出端子271 、272 、和273 。可供選擇地，輸出端子271 、272 、和273 可由連接到開關(未顯示)的單個輸出端子代替，該開關切換來自同相阻抗探測器30、電抗性阻抗探測器32、與差分電流探測器58之間的單個輸出端子的電流。
同相阻抗探測器30探測關於電流變壓器51的電流變壓器負載的阻抗的實分量或部分，並且將電流或電壓信號傳輸到G-N探測器56，其與電流變壓器51的阻抗的所述分量或部分成比例。G-N探測器56確定該阻抗是否會導致故障。電抗性阻抗探測器或交軸阻抗探測器32探測關於電流變壓器51的電流變壓器負載的阻抗的電抗性分量或部分，並且將電流或電壓信號傳輸到數位濾波器18，其與電流變壓器51的阻抗的所述分量或部分成比例。數位濾波器18確定該電抗性分量是否在可接受的範圍內。例如，過低的電抗性阻抗可指示該電流變壓器未正確地連接到網路26。
根據實施方式，差分電流測量可通過操作開關22實現，使得偏移校正電路24的非反相輸入端子連接到偏壓VBIAS 。在輸出端子25上的電信號通過OTA 28的回饋配置驅動到電壓VBIAS 。在該配置中，電流變壓器51的輸入端子52和54被驅動到電壓電平VBIAS 。通過電流變壓器51次級繞組的任何差分電流將感生出通過電流變壓器51原繞組的電流。將感生電流提供到輸出端子25，以將輸出端子25上的電壓維持在電壓VBIAS 上。OTA 28產生或生成與輸出端子273 上的感生電流成比例的感生電流的拷貝，其被傳輸到差分電流探測器58的輸入端子。差分電流探測器58生成輸出電流，該輸出電流被傳輸到數位濾波器18，其基於差分電流電平以及該電流電平存在的時間量來確定是否已出現差分電流故障。數位濾波器18的過濾定時(filter timing)可基於電路10的狀況動態地調整。例如，在初始啟動時，可能有利的是最小化過濾定時以快速捕捉線路故障。然而，在普通操作期間內可能有利的是，增加過濾定時以最小化雜訊在供電線路上的影響。圖5和6示出根據本發明實施方式的數位濾波器18的定時。圖5是定時圖43，其顯示了差分故障電流與允許GFCI模組10通過放開電接觸以對故障進行反應的時間之間的關係的曲線圖45。圖6示出關於被監控的差分電流的每個分段線性部分的滾動窗。更具體地，數位濾波器18能夠監控其中能夠操作GFCI模組10的數個狀態。每個狀態與用於識別接地故障的不同臨界值電平相關。在啟動狀態或相位內，可為數位濾波器18內的子模組的啟動故障臨界值計數器被編程為具有啟動故障臨界值計數。在操作的穩態或穩態相位期間，數位濾波器18可具有故障臨界值計數器，其被編程為具有穩態故障臨界值計數，其不同於且較佳地高於在啟動狀態或相位期間的啟動故障臨界值計數。應當注意的是，故障臨界值計數器可為計時器，使得當故障超過故障臨界值一段預定時間週期時，出現線路故障。狀態的數量不限於啟動狀態和穩態的數量。例如，GFCI模組10可在由環境或外部狀況所確定的狀態或相位中操作。舉例來說，GFCI模組10可在非理想環境狀況，比如部分停電狀況即電源電壓不足或負半波期間內操作，或者模組10可在其中不需維持給一部分電路例如電路的類比部分供電的狀況內操作。因此，部分電路可被斷電。當停電的狀況結束，或者曾經斷電的部分電路回到通電狀態，則來自數位濾波器18的一部分輸出信號可丟失。相應地，可能期望開始GFCI模組10，使得數位濾波器18處於啟動狀態，即被編程以具有啟動故障臨界值計數，或者數位濾波器18可被編程以具有故障臨界值計數，其低於啟動故障臨界值計數，低於穩態故障臨界值計數，在啟動故障臨界值計數與穩態故障臨界值計數之間，或者大於穩態故障臨界值計數，以滿足一組具體指定的定時需求。相應地，能夠有一個狀態、兩個狀態、三個狀態、四個狀態、或者更多個狀態。此外，穩態可包括依賴於電路配置和外部狀況的一個或多個狀態。
雖然故障臨界值計數已被描述成包括觸發故障的固定數量的計數，但其不是本發明的限制。可供選擇地，故障臨界值能夠基於十進位比率值。例如，故障臨界值可以是過臨界值計數器的計數與半波週期計數器的計數的比率，或者過臨界值計數器的計數與電源頻率的比率。使用十進位比率方式的有利之處在於，其提供了對AC源的變化的免除。
圖6示出滾動時間窗47，在其上曲線圖45的線性部分關於差分故障電流被監控。舉例來說，數位濾波器18有四個故障臨界值計數器53、55、57、和59。然而，其不是本發明的限制。可以有P個故障臨界值計數器，這裏P為整數。故障臨界值計數器53是啟動臨界值計數器。故障臨界值計數器53是啟動臨界值計數器。故障產生在滾動時間窗47中的故障脈衝61，其具有不同的幅度、不同的脈衝寬度、以及不同的脈衝臨界值。這些脈衝具有關於每個故障阻抗值的不同寬度。圖6還示出帶有故障臨界值計數或者定時電平Fth-1、Fth-2、...、Fth-P的故障電流波形63。當達到故障時間或故障計數的最小臨界值時，GFCI模組10指示故障已發生，即如果故障時間或計數超過關於第一時間週期或計數數量的故障臨界值，則已發生線路故障。數位濾波器18關於預定的最小時間週期監控GFCI模組10，而且如果沒有探測到故障脈衝，則GFCI模組10繼續普通的操作模式。如果探測到故障脈衝，GFCI模組10測量脈衝的持續時間和強度，並且根據電源電平電壓減小的速率生成工作狀況信號。
雖然由OTA 28生成並且被傳輸到差分電流探測器58的電信號已被描述為電流，但其不是本發明的限制。可供選擇地，從OTA 28傳輸的電信號可以是與感生電流成正比例的電壓。
圖7-14示出包括在GFCI模組10中電路元件參量測量網路的實施方式。圖7-14中的電路元件參量測量網路測量阻抗。然而，應當理解的是，其不是本發明的限制。當GFCI模組10測量阻抗，並且被耦合到單繞單電流變壓器時，其被稱為單繞單電流變壓器阻抗測量電路。
圖7是根據本發明實施方式的電路元件參量測量網路200的方框圖。圖7中所示為跨導運算放大器(OTA)202，其具有非反相輸入端子204、反相輸入端子206、以及輸出端子210和212。應當注意的是，OTA 202類似於根據圖1所顯示和描述的OTA 28。非反相輸入端子204被耦合以接收具有頻率fc的電信號VIN (fc)，並且反相輸入端子206連接到輸出端子210。較佳地，電子輸入信號VIN (fc)是電壓信號。更加較佳地，電信號VIN (fc)是週期性的電壓信號，例如正弦波。應當注意的是，電信號VIN (fc)可以是DC信號，即頻率fc等於零。OTA 202的輸出端子210通過電容器214耦合到負載216。舉例來說，負載216是具有電路元件參量的負載阻抗，該電路元件參量具有實分量和電抗性分量。例如，當負載216是阻抗時，該阻抗具有幅度和相位。要注意的是，電容器214是可以被省略的可選電路元件。
OTA 202的輸出端子212通過電流到電壓(I/V)轉換器218耦合到調變器220和222。調變器220的輸入端子226和調變器222的輸入端子228連接到I/V轉換器218的輸出端子以形成節點224。舉例來說，I/V轉換器218可以是電阻器，通過該電阻器電流Irx (fc)流動生成電壓Vrx (fc)。調變器220還具有輸入端子230和輸出端子232，該輸出端子230被耦合，用於接收調變信號VS (fc)，而輸出端子232連接到低通濾波器(LPF)236的輸入端子234。調變信號VS (fc)可為週期性信號，例如正弦波、方波、鋸齒波，等等。應當注意的是，調變信號VS (fc)是與輸入信號VIN (fc)相同類型的信號，並且具有與輸入信號VIN (fc)相同的頻率。較佳地，調變信號VS (fc)是正弦波。類比數位轉換器(ADC)238連接到LPF 236的輸出端子。輸出信號ZMAG216 出現在ADC 238的輸出端子239上。調變器220和LPF 236形成同相或實阻抗探測器280。
調變器222具有輸入端子240和輸出端子242，輸入端子240被耦合用於通過相移元件244接收調變信號VSP (fc)，輸出端子242耦合到LPF 248的輸入端子246。相移元件244移動調變信號VS (fc)的相位以產生相移調變信號VSP (fc)，其具有與調變信號VS (fc)相同的頻率和幅度，但不同的相位。例如，信號VS (fc)和VSP (fc)可具有90度的相位差，例如信號VSP (fc)與信號VS (fc)有90度相位差。ADC 250連接到LPF 248的輸出端子。輸出信號ZPHASE216 出現在ADC 250的輸出端子252上。調變器222和LPF 248形成交軸阻抗探測器282。交軸阻抗探測器282也被稱為虛阻抗探測器或電抗性阻抗探測器。
在操作時，輸入電壓VIN (fc)被應用到OTA 202的輸入端子204。回應於輸入電壓VIN (fc)，OTA 202生成電流Itx (fc)，其從輸出端子210流過電容器214並進入負載216，由此在輸出端子210上生成電壓Vtx (fc)。因為輸出端子210連接到輸入端子206，電壓Vtx (fc)出現在輸入端子206上。因此，OTA 202緩衝到負載216的輸入信號VIN (fc)。此外，OTA 202生成電流Itx (fc)的拷貝，並且傳導該電流通過輸出端子212。電流Itx (fc)的拷貝以電流Irx (fc)為標籤，並且被稱為拷貝電流或者複製電流。電流Irx (fc)被傳輸到I/V轉換器218，其在節點224上生成電壓Vrx (fc)。
回應於電壓Vrx (fc)和Vs (fc)，調變器220在輸出端子232上生成輸出電壓VMOD_I 。輸出電壓VMOD_I 等於被向下移至基帶(即，被向下推移至DC)的電流Itx (fc)的幅度或實部分。LPF 236過濾輸出電壓VMOD_I 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 238數位化被過濾的輸出電壓VMOD_I 以形成數位代碼ZMAG216 ，其表示負載216阻抗的幅度，即被數位化的信號表示負載216阻抗的分量的幅度。回應於電壓Vrx (fc)和VSP (fc)，調變器222在輸出端子242上生成輸出電壓VMOD_Q 。LPF 248過濾輸出電壓VMOD_Q 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 250數位化被過濾的輸出電壓VMOD_Q 以形成數位編碼ZPHASE216 ，其表示負載216阻抗的相位，即被數位化的信號表示負載216阻抗的正交分量。
圖8是根據本發明另一實施方式的電路元件參量測量網路270的示意圖。網路270包括OTA 202、電容器214、負載216、LPF 236和248、以及ADC 238和250，其已在上面根據圖2進行了描述。此外，網路270包括電壓/電流複製器和反相器塊218A，其具有輸出端子217和輸出端子219，該輸出端子217通常連接到開關284的輸入端子288並連接到開關312的輸入端子316以形成節點223，該輸出端子219通常連接到開關296的端子300並連接到開關304的端子308以形成節點271。網路270還包括的開關284，其具有控制端子286、連接到節點223的端子288、以及連接到LPF 236輸入端子234的端子290。控制端子286被耦合，用於通過反相器292接收調變信號VS B(fc)，即反相器292的輸入端子被耦合用於接收調變信號VS (fc)，並且反相器292的輸出端子連接到開關284的控制端子286，用於傳輸被反相的調變信號VS B(fc)。節點271通過開關296耦合到LPF 236的輸入端子234，該開關296具有控制端子298以及端子300和302。控制端子298被耦合用於接收調變信號VS (fc)，端子300連接到節點271，並且端子302連接到LPF 236的輸入端子234。
此外，節點271通過開關304耦合到LPF 248的輸入端子246，該開關304具有控制端子306以及端子308和310。更具體地，控制端子306被耦合用於接收調變信號VSP (fc)，端子308連接到節點271，並且端子310連接到LPF 248的輸入端子246。開關312具有控制端子314，該端子314被耦合用於從反相器320接收調變信號VSP B(fc)，該端子316通常連接到開關284的端子288並連接到電流-電壓轉換器218A的端子217，該端子318通常連接到LPF 248的輸入端子246並連接到開關304的端子310。
在操作時，輸入信號VIN (fc)在OTA 202的輸入端子204上被接收。回應於輸入信號VIN (fc)，OTA 202生成電流Itx (fc)，其從輸出端子210流過電容器214並進入負載216，由此在輸出端子210上生成電壓Vtx (fc)。因為輸出端子210連接到輸入端子206，電壓Vtx (fc)出現在輸入端子206上。因此，OTA 202緩衝到負載216的輸入信號VIN (fc)。此外，OTA 202生成電流Itx (fc)的拷貝，並且傳導該電流通過輸出端子212。電流Itx (fc)的拷貝以電流Irx (fc)為標籤，並且被稱為拷貝電流或者複製電流。電流Irx (fc)被傳輸到I/V轉換器218A，並且被轉換成出現在節點271上的電壓Vrxp (fc)和出現在節點223上的電壓Vrxn (fc)。
應當注意的是，調變信號VS (fc)控制開關284和296，並且調變信號VSP (fc)控制開關304和312。當調變信號VS (fc)為邏輯高電壓電平時，開關284閉合並且開關296打開，而且當調變信號VS (fc)為邏輯低電壓電平時，開關284打開並且開關296閉合。當調變信號VSP (fc)在邏輯高電壓電平上時，開關304閉合並且開關312打開，而且當調變信號VSP (fc)在邏輯低電壓電平上時，開關304打開並且開關312閉合。因此，開關284和296被打開和閉合，以便將信號Vrxn (fc)與VS B(fc)彼此相乘，並且將信號Vrxp (fc)與VS (fc)彼此相乘。這些信號的乘法形成乘積信號，其被組合以形成在LPF 236的輸入端子234上的電壓信號VMOD_I 。輸出電壓VMOD_I 等於被向下推移至基帶(即被向下推移至DC)的電流Itx (fc)的幅度或實部分。因為信號Vrxn (fc)和Vrxp (fc)是全差分信號，則輸入信號VIN (fc)的DC分量被移除，由此增加了網路270的雜訊免除。LPF 236過濾輸出電壓VMOD_I 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 238數位化被過濾的輸出電壓VMOD_I 以形成數位代碼ZMAG216 ，其表示負載216的阻抗的幅度，即被數位化的信號表示負載216的阻抗的同相分量的幅度。開關284和296、反相器292、以及LPF 236形成同相或實阻抗探測器280A。
相類似地，開關304和312被打開和閉合，以便將信號Vrxn (fc)與VSP B(fc)彼此相乘，並且將信號Vrxp (fc)與VSP (fc)彼此相乘。這些信號的乘法形成乘積信號，其被組合以形成在LPF 248的輸入端子246上的電壓信號VMOD_Q 。LPF 248過濾輸出電壓VMOD_Q 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 250數位化被過濾的輸出電壓VMOD_Q 以形成數位代碼ZPHASE216 ，其表示負載216的阻抗的相位，即被數位化的信號表示負載216阻抗的正交分量。開關304和312、反相器320、相移元件244、以及LPF 248形成交軸阻抗探測器282A。交軸阻抗探測器282A也被稱為虛阻抗探測器或者電抗性阻抗探測器。
圖9是根據本發明另一實施方式的電路元件參量測量網路350的示意圖。圖9中所示為通過電容器214耦合到負載216的OTA 202A。OTA 202A類似於OTA 202但具有三個輸出端子210、212和215而不是OTA 202的兩個輸出端子210和212。因為OTA 202A具有三個輸出端子，參考符號「A」已被附加到參考符號「202」，以便在圖2中的OTA 202與圖8中的跨導運算放大器之間進行區別。類似於根據圖7描述的網路270，OTA 202A的輸出210通過電容器214耦合到負載216。網路350包括的節點223通過開關284耦合到LPF 236的輸入端子234，並且耦合到電流-電壓轉換器218A的輸出端子217A。更具體地，開關284具有控制端子286、連接到節點223的端子288、以及連接到LPF 236的輸入端子234的端子290。控制端子286被耦合用於從反相器292接收調變信號VS B(fc)，即反相器292的輸入端子被耦合用於接收調變信號VS (fc)，並且反相器292的輸出端子連接到開關284的控制端子286用於傳輸反相器調變信號VS B(fc)。LPF 236的輸入端子234通過開關296耦合到電流-電壓轉換器218A的輸出端子219A，該開關296具有控制端子298以及端子300和302。控制端子298被耦合用於接收調變信號VS (fc)，端子300連接到電流-電壓轉換器218A的輸出端子219A，並且端子302通常連接到LPF 236的輸入端子234並連接到開關284的端子290。
OTA 202A的輸出端子215通過開關312和電流-電壓轉換器218B耦合到LPF 248。更具體地，輸出端子215連接到電流-電壓轉換器218B的輸入端子，並且電流-電壓轉換器218B的輸出端子217B連接到端子316以形成節點223A。電流-電壓轉換器218B的輸出端子219B連接到開關304的端子308。開關304還具有控制端子306和端子310，該端子306被耦合用於接收調變信號VSP (fc)，該端子310通常連接到LPF 248的輸入端子246並且連接到開關312的端子318。輸出端子217B通過開關312耦合到LPF 248的輸入端子246並且耦合到開關304的端子310。更具體地，開關312具有控制端子314、連接到輸出端子217B的端子316、以及端子318，其通常連接到LPF 248的輸入端子246並且連接到開關304的端子310。控制端子314被耦合用於從反相器320接收調變信號VSP B(fc)，即反相器320的輸入端子被耦合用於接收調變信號VSP (fc)，並且反相器320的輸出端子連接到開關312的端子314用於傳輸被反相的調變信號VSP B(fc)。
在操作時，輸入電壓VIN (fc)被應用到OTA 202A的輸入端子204上。回應於輸入電壓VIN (fc)，OTA 202A生成電流Itx (fc)，其從輸出端子210流過電容器214並進入負載216，由此在輸出端子210上生成電壓Vtx (fc)。因為輸出端子210連接到輸入端子206，電壓Vtx (fc)出現在輸入端子206上。因此，OTA 202A緩衝到負載216的輸入信號VIN (fc)。此外，OTA 202生成電流Itx (fc)的拷貝Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)並且分別傳導電流Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)通過輸出端子212和215。電流Itx (fc)的拷貝以Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)為標籤，並且每個電流都被稱為拷貝電流或者複製電流。電流Irx_I (fc)被傳輸至電流-電壓轉換器218A，其在節點223上生成電壓信號Vrxp_I (fc)。電流Irx_Q (fc)被傳輸至電流-電壓轉換器218B，其在節點223A上生成電壓信號Vrxp_Q (fc)。
應當注意的是，調變信號VS (fc)控制開關284和296，並且調變信號VSP (fc)控制開關304和312。當調變信號VS (fc)在邏輯高電壓電平上時，開關284閉合並且開關296打開，並且當調變信號VS (fc)在邏輯低電壓電平上時，開關284打開並且開關296閉合。當調變信號VSP (fc)在邏輯高電壓電平上時，開關304閉合並且開關312打開，並且當調變信號VSP (fc)在邏輯低電壓電平上時，開關304打開並且開關312閉合。因此，開關284和296被打開和閉合，以將信號Vrxn_I (fc)與反相的信號VS B(fc)彼此相乘，並且將信號Vrxp_I (fc)與VS (fc)彼此相乘。這些信號的乘法形成乘積信號，其被組合以形成在LPF 236的輸入端子234上的電壓信號VMOD_I 。輸出電壓VMOD_I 等於被向下推移至基帶(即被向下推移至DC)的電流Itx (fc)的幅度或實部分。因為信號Vrxn_I (fc)和Vrxp_I (fc)是全差分信號，輸入信號VIN (fc)的DC分量被移除，由此增加了網路350的雜訊免除。LPF 236過濾輸出電壓VMOD_I 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 238數位化被過濾的輸出電壓VMOD_I 以便在輸出端子239上形成數位代碼ZMAG216 ，其表示負載216阻抗的幅度，即被數位化的信號表示負載216的阻抗的同相分量的幅度。
相類似地，開關304和312被打開和閉合，以便將信號Vrxn _Q(fc)與反相的信號VSP B(fc)彼此相乘，並且將信號Vrxp _Q(fc)與VSP (fc)彼此相乘。這些信號的乘法形成乘積信號，其被組合以形成在LPF 248的輸入端子246上的電壓信號VMOD_Q 。LPF 248過濾輸出電壓VMOD_Q 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 250數位化被過濾的輸出電壓VMOD_Q 以便在輸出端子252上形成數位代碼ZPHASE216 ，其表示負載216的阻抗的相位，即被數位化的信號表示負載216的阻抗的正交分量。
圖10是根據本發明另一實施方式的電路元件參量測量網路370的示意圖。除了用OTA 202A代替OTA 202而且網路370中缺少電流-電壓轉換器218以外，網路370類似於網路200。此外，調變器220和222被調變器220A和222A代替，該調變器220A和222A被配置接收電流而不是電壓。除了混合器220A和222A混合電流而不是電壓之外，網路370的操作類似於網路200的操作。調變器220A和LPF 236形成同相或實阻抗探測器280B。調變器222A和LPF 248形成交軸阻抗探測器282B。交軸阻抗探測器282B也被稱為虛阻抗探測器或電抗性阻抗探測器。
圖11是根據本發明另一實施方式的電路元件參量測量網路400的示意圖。圖11中所示為通過電容器214耦合到負載216的OTA 202A。除了開關284和296以及反相器292被數位類比轉換器(DAC)402代替，並且開關304和312以及反相器320被DAC 404代替之外，網路400的配置類似於網路350的配置。更具體地，DAC 402具有連接到OTA 202A的輸出端子212的輸入端子406、被耦合用於接收輸入信號DSIN [N:0]的輸入端子408、以及連接到LPF 236的輸入端子234的輸出端子410。DAC 404具有連接到OTA 202A的輸出端子215的輸入端子412、被耦合用於接收輸入信號DCOS [N:0]的輸入端子414、以及連接到LPF 248的輸入端子246的輸出端子416。信號DSIN [N:0]和DCOS [N:0]也被稱為數字代碼。
在操作時，輸入電壓VIN (fc)被應用到OTA 202A的輸入端子204上。回應於輸入電壓VIN (fc)，OTA 202A生成電流Itx (fc)，其從輸出端子210流過電容器214並進入負載216，由此在輸出端子210上生成電壓Vtx (fc)。因為輸出端子210連接到輸入端子206，電壓Vtx (fc)出現在輸入端子206上。因此，OTA 202A緩衝到負載216的輸入信號VIN (fc)。此外，OTA 202生成電流Itx (fc)的拷貝Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)並且分別傳導電流Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)通過輸出端子212和215。電流Itx (fc)的拷貝以Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)為標籤，並且每個電流都被稱為拷貝電流或者複製電流。電流Irx_I (fc)被傳輸至DAC 402，其通過數位輸入代碼DSIN [N:0]調變電流Irx_I (fc)並且生成在輸出端子410上出現的電壓VMOD_I 。LPF 236過濾輸出電壓VMOD_I 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 238數位化被過濾的輸出電壓VMOD_I 以便在輸出端子239上形成數位代碼ZMAG216 ，其表示負載216的阻抗的幅度，即被數位化的信號表示負載216的阻抗的同相分量的幅度。
電流Irx_Q (fc)被傳輸至DAC 404，其通過數位輸入代編碼DCOS [N:0]調變電流Irx_Q (fc)並且生成在輸出端子416上出現的電壓VMOD_Q 。LPF 248過濾輸出電壓VMOD_Q 以移除任何高頻雜訊，並且ADC 250數位化被過濾的輸出電壓VMOD_Q 以便在輸出端子252上形成數位代碼ZPHASE216 ，其表示負載216阻抗的相位，即被數位化的信號表示負載216的阻抗的正交分量。
應當注意的是，網路400已被顯示為使用正弦電流輸入代碼來調變電流Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)。然而，電流Irx_I (fc)和Irx_Q (fc)可被轉換成電壓信號，以致於DAC 402和404使用正弦數位電壓輸入代碼來調變電壓信號，即在該實施方式中，數位代碼DSIN [N:0]和DCOS [N:0]是數位電壓信號。
圖12是根據本發明另一實施方式的電路元件參量測量網路500的示意圖。網路500包括OTA 202、電容器214和負載216，其已在上面根據圖2進行了描述。此外，網路500包括帶通濾波器502，其具有連接到OTA 202的輸出端子212的輸入端子504和連接到類比數位轉換器(ADC)510的輸入端子512的輸出端子506。ADC 510具有連接到調變器520和522的輸出端子514。調變器520的輸入端子524和調變器522的輸入端子526連接到輸出端子514以形成節點528。調變器520還具有輸入端子530和輸出端子532，該輸入端子530被耦合用於接收調變信號VS (n)，該輸出端子532連接到低通濾波器(LPF)534的輸入端子536。調變信號VS (n)可為被數位化的週期性信號，例如正弦波、方波、鋸齒波，等等。較佳地，調變信號VS (n)是數位化的正弦波。應當注意的是，調變信號VS (n)是與輸入信號VIN (fc)同類型的信號，並且具有與輸入信號VIN (fc)相同的頻率。輸出信號ZMAG216 出現在LPF 534的輸出端子539上，這裏輸出信號ZMAG216 表示關於負載216的阻抗的幅度，即被數位化的信號表示負載216的阻抗的同相分量的幅度。調變器520和LPF 534形成同相或實阻抗探測器280C。
調變器522具有輸入端子529和輸出端子527，該輸入端子529被耦合用於通過相移元件544接收調變信號VSP (n)，該輸出端子527耦合到LPF 536的輸入端子540。相移元件544推移調變信號VS (n)的相位以產生相移調變信號VSP (n)，其具有與調變信號VS (n)相同的頻率和幅值，但不同的相位。例如，信號VS (n)和VSP (n)可具有90度的相位差，例如信號VSP (n)與信號VS (n)有90度的相位差。輸出信號ZPHASE216 出現在LPF 536的輸出端子552上，這裏輸出信號ZPHASE216 表示關於負載216的阻抗的相位，即數位化的信號表示負載216的阻抗的正交分量。調變器522和LPF 536形成交軸阻抗探測器282C。交軸阻抗探測器282C也被稱為虛阻抗探測器或電抗性阻抗探測器。
圖13是根據本發明另一實施方式的電路元件參量測量網路430的示意圖。圖13中所示為OTA 202A，其具有輸入端子204和206以及輸出端子210、212、和215。輸入端子204被耦合用於接收輸入信號VIN (fc)，並且輸入端子206耦合到輸出端子210，其連接到輸入/輸出節點431。輸出端子215通過開關432耦合到輸入/輸出節點433，並且輸出端子212通過開關440耦合到輸入/輸出節點433。更具體地，開關432具有被耦合用於通過反相器448接收輸入信號VS (fc)的控制端子434、連接到輸出端子215的端子436、以及連接到輸入/輸出節點433的端子438。反相器448將信號VS(fc)反相以生成在端子434上出現的信號VS B(fc)。開關440具有被耦合用於接收輸入信號VS (fc)的控制端子442、連接到輸出端子212的端子444、以及連接到輸入/輸出節點433和連接到開關432的端子438的端子446。
網路430還包括運算放大器450，其具有非反相輸入端子452、反相輸入端子454和輸出端子456，這裏非反相輸入端子452被耦合用於接收偏壓VBIAS ，並且反相輸入端子454耦合到輸出端子456並耦合到輸入/輸出節點435。運算放大器450的輸出端子456通過電阻器458耦合到輸出端子438和446，並且耦合到輸入/輸出節點433。過濾電容器460連接在輸入/輸出節點433與輸入/輸出節點435之間。此外，輸入/輸出節點431和435連接到電流變壓器466的端子462和464。較佳地，電流變壓器466是單繞單電流變壓器電路。雖然電阻器458和過濾電容器460已被顯示為在半導體晶片外部的電阻器和電容器，在該半導體晶片上製造了OTA 202A、運算放大器450、以及開關432與440、以及反相器448，但這並不是本發明的限制。電阻器458可為晶片上電阻器，過濾電容器460可為晶片上電容器，或者電阻器458和過濾電容器460中的一個可以是過濾電容器。應當注意的是，輸入/輸出節點431、433和435可為被封裝半導體晶片的輸入/輸出引腳。
在操作時，正弦信號VIN (fc)被應用到輸入端子204。回應於正弦輸入信號VIN (fc)，OTA 202A生成Itx (fc)，其從輸出端子210流到電流變壓器466的端子462。此外，OTA 202A生成電流Itx (fc)的拷貝Inx (fc)和Ipx (fc)並且分別傳導電流Inx (fc)和Ipx (fc)通過輸出端子212和215。電壓VBIAS 連接到運算放大器450的輸入端子452，並且被傳輸至輸出端子456。偏壓VBIAS 被傳輸至電流變壓器466的端子464。開關432和440根據輸入到控制端子442的輸入電壓VS (fc)而被打開和閉合。
圖14是根據本發明另一實施方式的電路元件參量測量網路470的示意圖。圖14中所示為OTA 202A、運算放大器450、以及開關432和440。輸出端子210連接到輸入/輸出節點492，其通過串聯電阻器493和電容器494連接到電流變壓器497的端子496。應當注意的是，電容器494是可省略的可選組件。輸出端子212和215與開關432和440的連接已根據圖13中所示網路430進行了描述。應當注意的是，開關432和440各自端子438和440的連接，與上面根據圖13所描述的不同並且將在下面進行描述。
網路470還包括運算放大器472，其具有的非反相輸入端子474通過電阻器480耦合到輸出端子478。輸出端子478通過電阻器308耦合到輸入/輸出節點490。輸入/輸出節點490通過例如電容器498耦合到接地。運算放大器472具有通常連接到輸出端子456的反相輸入端子476、輸入/輸出節點435、以及端子496。開關432和440各自的端子438和446通常連接到開關482的端子486和連接到非反相輸入端子474。開關482具有被耦合用於接收輸入信號VCNTL 的控制端子499、連接到節點491的端子484、以及端子486，該端子486通常連接到運算放大器472的非反相輸入端子474和連接到開關432的端子438。電阻器493的端子，電容器的端子，以及電流變壓器497的電流變壓器497的端子495。電容器494的另一端子通常連接到輸入/輸出焊盤435並連接到電流變壓器497的輸入端子496。較佳地，電流變壓器497是單繞單電流變壓器電路。輸入/輸出焊盤435、490、491、以及492為被封裝半導體晶片的輸入/輸出引腳。
雖然此處公開了具體的實施方式，但不意味著將本發明限制在被公開的實施方式中。本領域中的技術人員將會認識到能夠做出修改和變化而不偏離本發明的精神。本發明旨在涵蓋落於所附申請專利範圍的範圍內的所有的這類修改和變化。
10．．．接地故障斷路器(GFCI)模組
12．．．數位控制電路
14．．．電源電平/過零探測器電路
15．．．自測試控制器
15A．．．輸出端子
15B．．．輸出端子
15C．．．輸出端子
15D．．．輸出端子
16．．．接地點對中性點(G-N)探測亂數發生器
17．．．螺線管控制器
18．．．數位濾波器
19．．．螺線管/電源連接器
20．．．激勵波形發生器
21．．．限流器
22．．．開關
23．．．限壓器
24．．．偏移校正電路
25．．．輸出端子
26．．．電路元件參量測量網路
271 ．．．輸出端子
272 ．．．輸出端子
273 ．．．輸出端子
27J ．．．輸出端子
28．．．跨導運算放大器(OTA)
29．．．斜率探測器
29A．．．連接
29B．．．連接
30．．．同相阻抗探測器
31．．．電路模組
32．．．電抗性阻抗探測器
33．．．基於內部時鐘的半波週期計數器
34．．．輸出端子
35．．．亂數發生器
36．．．輸出端子
37．．．G-N定時控制電路
38．．．過零計數器
41．．．曲線圖
43．．．定時圖
45．．．曲線圖
47．．．滾動時間窗
50．．．原繞組
51．．．電流變壓器
52．．．端子
53．．．故障臨界值計數器
54．．．端子
55．．．故障臨界值計數器
56．．．接地點對中性點(G-N)探測器
57．．．故障臨界值計數器
58．．．差分電流探測器
59．．．故障臨界值計數器
61．．．故障脈衝
63．．．故障電流波形
200．．．電路元件參量測量網路
202．．．跨導運算放大器(OTA)
202A．．．OTA
204．．．非反相輸入端子
206．．．反相輸入端子
210．．．輸出端子
212．．．輸出端子
214．．．電容器
215．．．輸出端子
216．．．負載
217．．．輸出端子
217A．．．輸出端子
217B．．．輸出端子
218．．．電流到電壓(I/V)轉換器
218A．．．電壓/電流複製器和反相器塊
218B．．．電流-電壓轉換器
219．．．輸出端子
219A．．．輸出端子
219B．．．輸出端子
220．．．調變器
220A．．．調變器
222．．．調變器
222A．．．調變器
223．．．節點
224．．．節點
226．．．輸入端子
228．．．輸入端子
230．．．輸出端子
232．．．輸出端子
234．．．輸入端子
236．．．低通濾波器(LPF)
238．．．類比數位轉換器(ADC)
239．．．輸出端子
240．．．輸入端子
242．．．輸出端子
244．．．相移元件
246．．．輸入端子
248．．．低通濾波器(LPF)
250．．．類比數位轉換器(ADC)
252．．．輸出端子
270．．．電路元件參量測量網路
271．．．節點
280．．．同相或實阻抗探測器
280A．．．同相或實阻抗探測器
280B．．．同相或實阻抗探測器
280C．．．同相或實阻抗探測器
282．．．交軸阻抗探測器
282A．．．交軸阻抗探測器
282B．．．交軸阻抗探測器
282C．．．交軸阻抗探測器
284．．．開關
286．．．控制端子
288．．．端子
290．．．端子
292．．．反相器
296．．．開關
298．．．控制端子
300．．．端子
302．．．端子
304．．．開關
306．．．控制端子
308．．．端子/電阻器
310．．．控制端子
312．．．開關
314．．．控制端子
316．．．端子
318．．．端子
320．．．反相器
350．．．電路元件參量測量網路
370．．．電路元件參量測量網路
400．．．電路元件參量測量網路
402．．．數位類比轉換器(DAC)
404．．．DAC
406．．．輸入端子
408．．．輸入端子
410．．．輸出端子
412．．．輸入端子
414．．．輸入端子
416．．．輸出端子
430．．．電路元件參量測量網路
431．．．輸入/輸出節點
432．．．開關
433．．．輸入/輸出節點
434．．．控制端子
435．．．輸入/輸出節點
436．．．端子
438．．．端子
440．．．開關
442．．．控制端子
444．．．端子
446．．．端子
448．．．反相器
450．．．運算放大器
452．．．非反相輸入端子
454．．．反相輸入端子
456．．．輸出端子
458．．．電阻器
460．．．過濾電容器
462．．．端子
464．．．端子
466．．．電流變壓器
470．．．電路元件參量測量網路
472．．．運算放大器
474．．．非反相輸入端子
476．．．反相輸入端子
478．．．輸出端子
480．．．電阻器
482．．．開關
484．．．端子
486．．．端子
490．．．輸入/輸出焊盤
491．．．輸入/輸出焊盤
492．．．輸入/輸出焊盤
493．．．電阻器
494．．．電容器
495．．．端子
496．．．端子
497．．．電流變壓器
498．．．電容器
500．．．電路元件參量測量網路
502．．．帶通濾波器
504．．．輸入端子
506．．．輸出端子
510．．．類比數位轉換器(ADC)
512．．．輸入端子
514．．．輸出端子
520．．．調變器
522．．．調變器
524．．．輸入端子
526．．．輸入端子
527．．．輸出端子
528．．．節點
529．．．輸入端子
530．．．輸入端子
532．．．輸出端子
534．．．低通濾波器(LPF)
536．．．輸入端子/LPF
539．．．輸出端子
540．．．輸入端子
544．．．相移元件
552．．．輸出端子
圖1是根據本發明實施方式的測量電路的方框圖；
圖2是根據本發明實施方式的一部分測量電路的方框圖；
圖3是根據本發明實施方式的關於隨機化接地點對中性點測量的定時的電路模組的方框圖；
圖4是根據本發明實施方式的關於隨機化接地點對中性點測量的定時的波形圖；
圖5是關於圖1中一部分電路模組的定時圖；
圖6示出關於圖1中一部分電路模組的臨界值圖；
圖7是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖；
圖8是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖；
圖9是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖；
圖10是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖；
圖11是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖；
圖12是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖；
圖13是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖；以及
圖14是根據本發明另一實施方式的測量電路的示意圖。
200．．．電路元件參量測量網路
202．．．跨導運算放大器(OTA)
204．．．非反相輸入端子
206．．．反相輸入端子
210．．．輸出端子
212．．．輸出端子
214．．．電容器
216．．．負載
218．．．電流到電壓(I/V)轉換器
220．．．調變器
222．．．調變器
224．．．節點
226．．．輸入端子
228．．．輸入端子
230．．．輸出端子
232．．．輸出端子
234．．．輸入端子
236．．．低通濾波器(LPF)
238．．．類比數位轉換器(ADC)
239．．．輸出端子
240．．．輸入端子
242．．．輸出端子
244．．．相移元件
246．．．輸入端子
248．．．低通濾波器(LPF)
250．．．類比數位轉換器(ADC)
252．．．輸出端子
280．．．同相或實阻抗探測器
282．．．交軸阻抗探測器

Claims (7)

  1. 一種用於確定在一接地故障電路指示器模組內的一子模組的一工作狀況的方法，包括：在一裝置中生成一電流；回應於在該裝置中生成的該電流來測量一電源電壓位準減小的速率；以及根據該電源電壓位準減小的該速率生成一工作狀況信號(operating condition signal)。
  2. 如請求項1的方法，其中測量該電源電壓位準減小的該速率包括測量該電源電壓位準從其穩態位準減小的速率。
  3. 如請求項1的方法，其中在該裝置中生成該電流包括在一螺線管(solenoid)中產生該電流，該螺線管位於該接地故障電路指示器模組外部。
  4. 如請求項3的方法，其中在該螺線管中產生該電流包含拉動該電流通過一主動半導體裝置。
  5. 如請求項4的方法，其中該主動半導體裝置係一電晶體或一可控矽整流器(silicon controlled rectifier)之其中一者。
  6. 如請求項1的方法，其中該工作狀況信號指示一數位控制電路可啟動一可控矽整流器。
  7. 如請求項1的方法，其中該工作狀況信號指示該接地故障電路指示器模組係工作於普通模式中。
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