專利名稱：交直流敏感的故障電流保護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種交直流敏感的故障電流保護裝置，其具有一個獨立于電網(wǎng)電壓的第一傳感器裝置和一個依賴于電網(wǎng)電壓的第二傳感器裝置。
背景技術：
人們將保護開關區(qū)分為獨立于電網(wǎng)電壓的故障電流保護開關(FI保護開關)和依賴于電網(wǎng)電壓的差分電流保護開關(DI保護開關)。這兩種保護開關分別具有一個總電流變換器，通過該變換器引入待監(jiān)視的電網(wǎng)的導線。兩種總電流變換器分別具有一個帶有繞組的磁芯，在該繞組上連接有傳感器裝置，該傳感器裝置又與一個觸發(fā)裝置連接。如果在電網(wǎng)中出現(xiàn)不允許的故障電流，則其由相關的傳感器裝置的總電流變換器采集。通過觸發(fā)裝置將電網(wǎng)的導線分離。
通過將一個脈沖電流敏感的FI保護開關與一個直流敏感的DI保護開關相組合，得到一種所謂的交直流敏感的故障電流保護裝置，該裝置在所有供電電壓的情況下都能保證保護功能。一種這樣的故障電流保護裝置例如由DE 19735412A1公開。
公知的交直流敏感的故障電流保護裝置用在電氣設備中對人員和設備進行保護。
人們將故障電流區(qū)分為平滑的直流故障電流、脈動的直流故障電流以及交流故障電流。
在出現(xiàn)脈動的直流故障電流或者交流故障電流時，在所涉及的總電流變換器的繞組中感應一電壓，該電壓通過相關的傳感器裝置進行分析。為了采集兩種電流類型還可以采用磁性感應(脈動電流敏感的采集原理)。
在出現(xiàn)平滑的直流故障電流時不能應用這種測量原理，因為通過所涉及的總電流變換器的繞組的磁通量不改變，因此感應不出電壓。因此，為了采集平滑的直流故障電流按照一種不同的原理進行，即對總電流變換器的繞組施加交流電壓，以便使總電流變換器的磁芯交變地磁化。也就是通過交變電壓控制總電流變換器的磁芯。如果此時出現(xiàn)直流故障電流，則磁芯的磁化發(fā)生偏移，這最終會由分析單元采集到(直流電流敏感的采集原理)。
為了采集平滑的直流故障電流和脈動的直流故障電流以及交流故障電流，在交直流敏感的故障電流保護裝置中按照DE 19735412A1以分離的總電流變換器采用上述兩種不同的采集原理。在由DE 19735412A1公開的故障電流保護裝置中，脈動電流敏感的采集是獨立于電網(wǎng)電壓實現(xiàn)的，而直流電流敏感的采集是依賴于電網(wǎng)電壓實現(xiàn)的。
在公知的故障電流保護裝置中，第一傳感器裝置和第二傳感器裝置分別通過一個各自的總電流變換器始終平行地監(jiān)視電網(wǎng)，并在一個觸發(fā)裝置上平行地工作。
為了避免第一傳感器裝置對第二傳感器裝置的觸發(fā)行為的反作用，在引入觸發(fā)裝置的控制導線中連接一個第一去耦合裝置。
按照DE 19735412A1，在交直流敏感的故障電流保護裝置中觸發(fā)時間和觸發(fā)電流不相互影響，從而在這兩種故障電流觸發(fā)電路的組合中，對于單個故障電流觸發(fā)電路的特征數(shù)據(jù)(即，其各自所屬故障電流類型的額定故障電流和觸發(fā)時間延遲)在組合中保持不變。由此，所要求的觸發(fā)故障電流和觸發(fā)時間的邊界值，可以在交流故障電流、脈動的直流故障電流和平滑的直流故障電流的條件下保持遵守相應的規(guī)范(VDE，VE，EN，IEC)。
不過，公知的故障電流保護裝置由于其構(gòu)造(兩個總電流變換器，直到兩個去耦合裝置)而具有相對大的構(gòu)造體積，并因此而具有相應的功率損耗以及相應的熱輻射。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種本文開始部分所述類型的故障電流保護裝置，其構(gòu)造更簡單并具有更小的結(jié)構(gòu)尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，上述技術問題是通過一種交直流敏感的故障電流保護裝置解決的。該故障電流保護裝置具有一個獨立于電網(wǎng)電壓的第一傳感器裝置，用于交流故障電流和脈動的直流故障電流，和一個依賴于電網(wǎng)電壓的第二傳感器裝置，用于平滑的直流故障電流、交流故障電流和脈動的直流故障電流，其中，該第一傳感器裝置和第二傳感器裝置相互并聯(lián)地連接到一個觸發(fā)裝置的控制導線。本發(fā)明的故障電流保護裝置還具有一個總電流變換器，其繞組構(gòu)成為第一傳感器裝置的次級繞組和第二傳感器裝置的控制繞組，其中，該繞組通過一個去耦合裝置與第一傳感器裝置連接或者與第二傳感器裝置連接，并通過一個測量電阻引至參考電位。
代之以兩個總電流變換器，本發(fā)明的故障電流保護裝置具有一個共同的總電流變換器，用于第一傳感器裝置和第二傳感器裝置。由此，與公知的故障電流保護裝置相比節(jié)省了一個總電流變換器。
當對按照本發(fā)明的故障電流保護裝置供以待監(jiān)視的電網(wǎng)的電壓時，則通過去耦合裝置將第一傳感器裝置斷開而接通第二傳感器裝置。由此，交直流敏感的故障電流保護裝置僅工作在第二傳感器裝置上。一旦沒有了電壓，則去耦合裝置將第二傳感器裝置斷開而將第一傳感器裝置接通。由此，交直流敏感的故障電流保護裝置僅工作在第一傳感器裝置上。
由于去耦合裝置的作用，第一傳感器裝置(獨立于電網(wǎng)電壓的FI采集)和第二傳感器裝置(依賴于電網(wǎng)電壓的DI采集)不會相互影響。由此，可以將兩個傳感器裝置分別單獨地對待并根據(jù)要求確定尺寸。
盡管簡化了結(jié)構(gòu)，但由此通過本發(fā)明的故障電流保護裝置仍能遵守對交流故障電流、脈動的直流故障電流和平滑的直流故障電流所要求的觸發(fā)故障電流和觸發(fā)時間邊界值的相應規(guī)范(VDE，VE，EN，IEC)。
按照本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，將去耦合裝置實施為轉(zhuǎn)換裝置。這種實施方式的特點表現(xiàn)在，特別簡單的構(gòu)造結(jié)構(gòu)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明，其中，圖1示出了按照本發(fā)明的交直流敏感的故障電流保護裝置的一種實施方式。
具體實施例方式
圖1示出了按照本發(fā)明的交直流敏感的故障電流保護裝置的一種實施方式，該故障電流保護裝置包括一個獨立于電網(wǎng)電壓的第一傳感器裝置1，以及一個依賴于電網(wǎng)電壓的第二傳感器裝置2，該第二傳感器裝置2由電網(wǎng)部分3提供電壓。第一傳感器裝置1用于采集交流故障電流和脈動的直流故障電流。第二傳感器裝置2用于采集平滑的直流故障電流，并可選地用于采集交流故障電流和脈動的直流故障電流。
在所示出的實施例中，第一傳感器裝置1和第二傳感器裝置2相互并聯(lián)地連接到觸發(fā)裝置6繼電器5的控制導線4上。繼電器5作用為屬于觸發(fā)裝置6的開關機構(gòu)7。
故障電流保護裝置還具有一個總電流變換器8，用來監(jiān)視具有外導線L1，L2，L3和零線N的多相位電網(wǎng)?？傠娏髯儞Q器8具有一個承載繞組10的磁芯9。該繞組10構(gòu)成為第一傳感器裝置1的次級繞組。在此，初級繞組由外導線L1，L2，L3和零線N構(gòu)成。此外，繞組10還構(gòu)成為第二傳感器裝置2的控制繞組。
為了可靠地避免兩個傳感器裝置1和2的相互影響，通過去耦合裝置11可將繞組10連接到第一傳感器裝置1或者連接到第二傳感器裝置2。
在示出的實施方式中將去耦合裝置11實施為轉(zhuǎn)換裝置。
當故障電流保護裝置通過電網(wǎng)部分3從待監(jiān)視的網(wǎng)絡中被供以電壓時，則通過轉(zhuǎn)換裝置11將第一傳感器裝置斷開而將第二傳感器裝置接通。在這種情況下，轉(zhuǎn)換裝置11位于開關位置S2。由此，交直流敏感的故障電流保護裝置僅工作在第二傳感器裝置上。一旦沒有了電壓，則轉(zhuǎn)換裝置11將第二傳感器裝置斷開而將第一傳感器裝置接通。這樣，轉(zhuǎn)換裝置11位于開關位置S1。由此，交直流敏感的故障電流保護裝置僅工作在第一傳感器裝置上。在開關位置S1和S2之間的轉(zhuǎn)換根據(jù)轉(zhuǎn)換裝置11從電網(wǎng)部分3的控制導線12獲得的開關命令實現(xiàn)。
由于去耦合裝置11(轉(zhuǎn)換裝置)的作用，不會出現(xiàn)第一傳感器裝置1(獨立于電網(wǎng)電壓的FI采集)和第二傳感器裝置2(依賴于電網(wǎng)電壓的DI采集)的相互影響。由此，可以將兩個傳感器裝置1和2分別單獨地對待并根據(jù)要求確定尺寸。
此外，繞組10通過測量電阻13引至參考電位。將在測量電阻13上的電壓降在第二傳感器裝置2中進行分析。在存在一個觸發(fā)標準時，該第二傳感器裝置2作用于觸發(fā)裝置6的繼電器5，由此斷開開關機構(gòu)7。通過對在測量電阻13上電壓降的分析，第二傳感器裝置2不僅可以采集平滑的直流故障電流，而且還可以采集交流故障電流和脈動的直流故障電流。
這是必須的，因為在存在相應的運行電壓時對脈動電流敏感的第一傳感器裝置1不工作。
如果兩條外導線和零線斷開，則在電網(wǎng)部分3的輸出端沒有用于第二傳感器裝置2的運行電壓。在這種情況下，將轉(zhuǎn)換到對脈動電流敏感的第一傳感器裝置1。在這種情況下保護功能也完全得到保證，因為如果僅有一條外導線傳送電壓則不會出現(xiàn)平滑的直流故障電流。
權(quán)利要求
1.一種交直流敏感的故障電流保護裝置，其具有-一個獨立于電網(wǎng)電壓的第一傳感器裝置(1)，用于交流故障電流和脈動的直流故障電流，和-一個依賴于電網(wǎng)電壓的第二傳感器裝置(2)，用于平滑的直流故障電流、交流故障電流和脈動的直流故障電流，其中，所述第一傳感器裝置(1)和第二傳感器裝置(2)相互并聯(lián)地連接到一個觸發(fā)裝置(6)的控制導線(4)；以及-一個總電流變換器(8)，其繞組(10)構(gòu)成為所述第一傳感器裝置(1)的次級繞組和所述第二傳感器裝置(2)的控制繞組，其中，所述繞組(10)通過一個去耦合裝置(11)與該第一傳感器裝置(1)連接或者與該第二傳感器裝置(2)連接，并通過一個測量電阻(13)引至參考電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障電流保護裝置，其中，-將所述去耦合裝置(11)實現(xiàn)為轉(zhuǎn)換裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障電流保護裝置，其中，-通過一個自動監(jiān)視裝置可以在故障情況下操縱所述觸發(fā)裝置(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的故障電流保護裝置，其中，-所述轉(zhuǎn)換裝置(11)被實現(xiàn)為機電轉(zhuǎn)換裝置。
5.根據(jù)利要求2所述的故障電流保護裝置，其中，-所述轉(zhuǎn)換裝置(11)被實現(xiàn)為電子轉(zhuǎn)換裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障電流保護裝置，其中，-所述總電流變換器(8)的繞組(10)由兩個分離的繞組組成，其中，一個繞組用于所述第一傳感器裝置(1)，另一個繞組用于所述第二傳感器裝置(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及交直流敏感故障電流保護裝置，具有用于交流故障電流和脈動的直流故障電流的獨立于電網(wǎng)電壓的第一傳感器裝置(1)，用于平滑的直流故障電流、交流故障電流和脈動的直流故障電流的依賴于電網(wǎng)電壓的第二傳感器裝置(2)和總電流變換器(8)。該第一傳感器裝置(1)和第二傳感器裝置(2)并聯(lián)地連接到觸發(fā)裝置(6)的控制導線(4)，總電流變換器的繞組(10)與第一傳感器裝置或第二傳感器裝置連接，并通過測量電阻(13)引至參考電位。優(yōu)選去耦合裝置(11)作為轉(zhuǎn)換裝置。該故障電流保護裝置簡化了結(jié)構(gòu)，體積更小，滿足對交流故障電流、脈動直流故障電流和平滑直流故障電流所要求的觸發(fā)故障電流和觸發(fā)時間邊界值的相應規(guī)范。
文檔編號H02H3/05GK1551442SQ20041004329
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月15日
發(fā)明者伯恩哈德·鮑爾, 馬庫斯·休伯, 萊因哈德·施密德, 休伯, 伯恩哈德 鮑爾, 德 施密德 申請人:西門子公司