[發(fā)明專利]用戶對電流尖峰靈敏度可調(diào)的電子跳閘單元

無效

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• 申請日: 2000-06-02
• 公開（公告）號: CN1276640A
• 公開（公告）日: 2000-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·J·梅塞利;M·F·庫勒
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 程天正,陳景峻

本發(fā)明通常涉及斷路器跳閘單元。具體地講，本發(fā)明涉及一種電流尖峰靈敏度可調(diào)的電子跳閘單元。

眾所周知，電子跳閘單元應(yīng)用在斷路器中。除了其它一些目的外，跳閘單元可用來對配電電路提供短路保護。就該作用而言，跳閘單元從配電系統(tǒng)的輸電線中采集電流，以用來檢測短路情況。如果檢測到短路，跳閘單元便向斷路器內(nèi)的操作機構(gòu)-如跳閘線圈-發(fā)出跳閘信號。在收到跳閘信號后，操作機構(gòu)分開斷路器內(nèi)的一對觸點，使配電電路斷開，由此以保護配電電路免遭短路所造成的破壞。

電子跳閘單元的結(jié)構(gòu)亦為人所知。電子跳閘單元典型地包括有電壓和/或電流傳感器，由這些傳感器提供表征輸電線信號的模擬信號。模擬信號由A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后由信號處理器進行處理。電子跳閘單元還包括有RAM(隨機存取存儲器)、ROM(只讀存儲器)，而且，也可包括有EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)，所有這些存儲器都與信號處理器進行接口。

為了檢測配電電路中的短路情況，由跳閘單元監(jiān)視輸電線中的電流峰值。通常，跳閘單元把輸電線電流與一些閾值進行比較。例如，該閾值可以是7倍于斷路器的額定電流。如果輸電線中的電流超過該閾值，即意味發(fā)生短路，跳閘單元便產(chǎn)生跳閘信號。

附圖1示出了基頻電流波形。如波形所示，電流峰值高于閾值，因此，此波形表示電路已短路。如果附圖1所示的波形被檢測到，跳閘單元就會產(chǎn)生跳閘信號。而附圖2示出的電流波形帶有電流尖峰，它們是由高次諧波成分或噪聲形成的。即便短路并不存在，這種電流尖峰也可能導(dǎo)致斷路器跳閘。這些電流尖峰造成的跳閘是無意義的。

為克服這一問題，已嘗試過用處理算法來濾除電流尖峰。這在有些地方是非常適用的-如在經(jīng)常產(chǎn)生電流尖峰的驅(qū)動系統(tǒng)中-，而在其它一些應(yīng)用中-如高頻系統(tǒng)(例如400赫茲系統(tǒng)或電阻負(fù)載電路)-將會帶來問題，因為此時用戶希望跳閘單元能夠響應(yīng)這種電流尖峰而跳閘。

在本發(fā)明的一個實施例中，斷路器跳閘單元對電流尖峰的靈敏度由用戶進行調(diào)節(jié)，跳閘單元含有一個微處理器，裝設(shè)此處理器的目的是用來接收表征配電電路電流的線路信號。微處理器將線路信號與預(yù)置閾值進行比較。如果線路信號超過閾值，微處理器則增加一個峰值計數(shù)。裝設(shè)一種用戶調(diào)節(jié)開關(guān)，以給微處理器提供一個限定值。當(dāng)峰值計數(shù)達到該限定值時，便由微處理器產(chǎn)生跳閘信號。用戶可以調(diào)節(jié)電流尖峰的靈敏度是有益的，它允許用戶根據(jù)特定的用途來制定跳閘單元的靈敏度。例如，對于有些應(yīng)用-如通常產(chǎn)生電流尖峰的驅(qū)動系統(tǒng)-，它允許用戶降低靈敏度。相反，對于一些應(yīng)用-如希望有最大靈敏度的高頻系統(tǒng)(如400赫茲系統(tǒng)或電阻負(fù)載電路)-，用戶可以提高靈敏度。

參照附圖，現(xiàn)在利用一個例子來講述本發(fā)明，其中：

附圖1為基頻電流波形；

附圖2為帶有電流尖峰的電流波形；

附圖3為電力配電電路的簡要框圖；

附圖4為斷路器的簡要框圖，它帶有本發(fā)明的電子跳閘單元；

附圖5為本發(fā)明中短路保護程序的流程圖；

附圖6為基頻電流波形，其每個半周期內(nèi)帶有多個采樣；

附圖7為帶有電流尖峰、并按本發(fā)明對每個半周期進行多個采樣的電流波形；以及

附圖8為本發(fā)明短路保護的可選擇流程圖。

參照附圖3，電力配電電路通常如10所示。配電電路10包括電源12、上游斷路器14、下游斷路器16和至少一個相應(yīng)的負(fù)載18。也可包括任意數(shù)目的其它下游斷路器20，它們帶有相應(yīng)的負(fù)載22。應(yīng)當(dāng)理解，斷路器14、16與20可以有相似的結(jié)構(gòu)。

參照附圖4，斷路器的總體概要如20所示。斷路器20包括一個跳閘單元22、操作機構(gòu)24和觸點26，它們都在外殼28內(nèi)固定。觸點26形成配電電路10的一部分，并與操作機構(gòu)24機械連接。操作機構(gòu)24用于接收跳閘單元22發(fā)來的跳閘信號，該跳閘單元22電氣地連接在配電電路10上。收到跳閘信號后，操作機構(gòu)24分開觸點26，以中斷配電電路10在此段的電流。

跳閘單元22包括用戶調(diào)節(jié)開關(guān)30、電流傳感器32、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器34、微處理器36和供電電源37。供電電源37典型地由電流傳感器32的二次線圈進行饋電。電流傳感器32通過線路33與配電電路10電氣連接，并通過線路35把配電電路10中測量電流值的模擬信號提供給A/D轉(zhuǎn)換器34。A/D轉(zhuǎn)換器34把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字線路信號，并將該數(shù)字線路信號通過總線38傳送給微處理器36。供電電源37通過線路33與配電電路10電氣連接，由此以通過線路41給A/D轉(zhuǎn)換器34、開關(guān)30及微處理器36提供操作電源。