用于測量電線中的差動電流的電子設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于測量電線中的差動電流的電子設備。
【背景技術】
[0002] 本發明的電子設備特別適合于低壓或中壓應用，其中，術語"低壓"（LV)涉及低于 lkV AC和1.5kV DC的電壓，并且術語"中壓"（MV)涉及高于lkV AC和1.5kV DC達到數十kV、 例如達到72kV AC和100kV DC的電壓。
[0003] 如已知的，在許多LV或MV電系統中，例如在配電網或光伏發電系統或用于電動車 輛的電池充電系統中，必須檢測電線的導體之間的可能差動電流。
[0004] 差動電流的存在事實上可指示發生故障狀況。
[0005] 在現有技術中，已知保護設備的許多示例，其能夠檢測電線中的AC或DC差動電流 的存在。
[0006] 許多當前可用的解決方案僅提供關于檢測到的差動電流的定性信息。在實踐中， 這些設備只能指示檢測到的差動電流是否超過了指示故障狀況存在的給定閾值值。
[0007] 已知其它解決方案，其能夠還提供關于檢測到的差動電流的定量信息。遺憾的是， 此類當前可用設備要在工業水平制造常常是相對復雜且昂貴的。另外，其有時顯示出在使 用靈活性方面性能差。
【發明內容】
[0008] 本發明的主要目的是提供一種用于測量電線中的差動電流的電子設備，其允許克 服現有技術的當前解決方案的限制。
[0009] 在此目的內，本發明的目的是提供一種能夠檢測電線中的差動電流并提供關于檢 測到的差動電流的定量信息(測量信號）的電子設備。
[0010] 本發明的另一目的是提供一種在使用靈活性方面提供突出性能的電子設備。
[0011] 本發明的另一目的是提供一種要在工業水平制造上相對容易且廉價的電子設備。
[0012] 本發明因此提供了根據以下權利要求1和相關從屬權利要求的用于測量電線中的 差動電流的電子設備。
[0013] 根據本發明的電子設備能夠檢測并測量電線的導體中的差動電流的非時變的分 量，例如由電絕緣布置的劣化或由被接地組件的故障引起的漏電流。
[0014] 特別地，根據本發明的電子設備能夠提供指示電線導體之間的差動電流的非時變 分量的絕對值和流動方向的信息。
[0015] 根據本發明的電子設備還能夠檢測和測量電線導體之間的差動電流的時變分量， 諸如接地故障電流。
[0016] 為了明了起見，差動電流的術語"非時變分量"和"時變分量"分別地意指所述差動 電流的DC分量和AC分量。
[0017] 如廣泛已知的，電線中的差動電流可包括僅DC電流或僅AC電流，或者更常常地是 AC和DC電流的疊加結果。
[0018]相對于一般地在LV或MV電系統中使用的變化速率(例如50Hz)更加緩慢地改變的 電流在這里被視為DC電流。
[0019] 不具有正弦波形但顯示出周期性變化（例如脈沖電流、分割電流(partial ized current)等)的電流在這里視為AC電流。
[0020] 根據本發明的電子設備能夠檢測電線中的差動電流，將檢測到的差動電流按其DC 和AC分量分解，并提供指示所述分量中的每一個的測量信號。
[0021] 在許多種類的LV和MV應用中可方便地利用關于電線中的差動電流的非時變和時 變分量的定量信息。
[0022] 作為示例，在用于車輛的電池充電系統中，通過測量檢測到的差動電流的非時變 分量收集的信息可被用來補償在正常操作狀況期間出現的小的固有DC接地漏泄，并確保相 對于在該處出現所述DC接地漏泄的安裝點而言位于上游的保護設備的正確操作。
[0023] 作為另一示例，在LV或MV配電網中，可使用關于差動電流的非時變和時變分量的 測量信息來實際上實現高級保護或故障管理策略。
[0024] 本發明的其它方面涉及根據以下權利要求13和14所述的用于LV或MV應用的電子 布置。
[0025] 本發明的另一方面涉及根據以下權利要求15所述的光伏發電系統。
[0026] 本發明的另一方面涉及根據以下權利要求16所述的LV或MV配電系統或網絡。
【附圖說明】
[0027] 本發明的其它特性和優點將從根據本發明的用于低壓或中壓裝置的電源和控制 單元的優選但非獨有實施例的描述顯露出來，在附圖中提供了本發明的非限制性示例，在 所述附圖中：
[0028] 圖1示意性地示出了根據本發明的電子設備的實施例；以及
[0029] 圖1A示意性地示出了根據本發明的電子設備的另一實施例；以及 [0030]圖1B示意性地示出了根據本發明的電子設備的另一實施例；以及
[0031] 圖2-13示意性地示出了根據本發明的包括在電子設備中的不同種類的信號處理 裝置；以及
[0032] 圖14一 17示意性地示出了根據本發明的電子設備中的信號的某些可能波形；以及
[0033] 圖18示意性地示出了根據本發明的包括所述電子設備的用于LV或MV應用的電子 布置。
【具體實施方式】
[0034] 參考所述附圖，本發明涉及用于測量LV或MV電線100中的差動電流ID的電子設備 1〇
[0035] 電線100可以是例如配電網或用于電動車輛的電池充電系統的電源線。
[0036] 電線100包括多個導體，并且其可以是例如單相或多相類型的。
[0037] 電子設備1包括被操作耦接到電線100的導體的感測電路2。
[0038]參考圖2,感測電路2有利地包括具有磁芯211的電流互感器21，該磁芯211優選地 被成形為環。
[0039]有利地，磁芯211具有高磁導率，并且其可例如由Ni-Fe合金制成。
[0040]互感器21被有利地布置成感測在電線100的導體中的不平衡電流。
[0041] 電線100的導體通過磁芯211，從而形成用于互感器21的初級繞組。
[0042] 為了增加對電線100中的可能差動電流的總體靈敏度，可以在磁芯211周圍纏繞初 級線100的導體以形成多個匝，例如3匝。
[0043]互感器21具有次級繞組212,被以相對高的匝數、例如250匝有利地纏繞在磁芯211 周圍。
[0044]互感器21還包括勵磁繞組213,其被以相對高的匝數、例如250匝有利地纏繞在磁 芯211周圍。
[0045] 在電子設備1的操作期間，AC勵磁電流IE沿著勵磁繞組213流通。
[0046] 勵磁電流IE可有利地由可以是已知類型的發生電路214(例如電子振蕩器電路)生 成。
[0047]作為示例，勵磁電流IE可具有500Hz的頻率和可以是例如正弦曲線的波形。
[0048]如在其它已知LV-MV應用中、例如在B型的傳統EIXD(漏地電流設備）中發生的，勵 磁電流IE在磁芯211的磁導率顯示出朝著小值的強過渡的工作點處、即在位于接近于磁芯 211的磁滯回線的正或負飽和區處的工作點處使互感器21的磁芯211極化。
[0049] 感測電路2包括被電連接到互感器21的次級繞組212的輸出電路部22。
[0050] 輸出電路部22被配置以提供指示差動電流ID的第一信號VI (優選地電壓信號）。基 本上，其接收沿著次級繞組212流通的電流并生成信號VI。
[0051] 輸出電路部22可有利地包括電阻電路(例如連接在次級繞組的端子與接地之間的 旁路電阻器）以生成信號VI。
[0052]圖14-17示出了不同操作狀況下的信號VI的一些實驗測量結果。
[0053]信號VI基本上是AC信號，其包括由于勵磁電流IE沿著勵磁繞組213的流通而引起 的固定AC信號分量FSC。
[0054]當在電線100的導體中不存在差動電流ID時，信號VI基本上僅取決于勵磁電流IE 的波形和載波頻率(圖14)。
[0055] 當存在僅具有非時變分量的差動電流ID時，信號VI具有與勵磁電流IE相同的頻 率，但是其可顯示出在勵磁電流IE的多個頻率下發生的第一振幅峰突0S1(圖15)。振幅峰突 0S1可根據電流ID的方向而是正的或負的。
[0056] 當存在僅具有時變分量的差動電流ID時，信號VI具有與勵磁電流IE相同的載波頻 率，但是其可顯示出在振幅方面被調制的波形和以與勵磁電流IE的頻率不同的頻率發生的 第二振幅峰突0S2(圖16)。振幅過程0S2可以是正和/或負的。
[0057] 當存在具有非時變和時變分量兩者的差動電流ID時，電壓VI具有與勵磁