[其他]采用有效值取樣技術的過流電路斷路器

在審

• 申請號: 101986000007915
• 申請日: 1986-11-19
• 公開（公告）號: CN1005227B
• 公開（公告）日: 1989-09-20
• 發明（設計）人: 約翰·詹姆斯·多爾蒂;保羅·T·馬特洛克;諾拉·安·倫德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 王忠忠

一種電子式過流電路中斷器利用了一個數字處理器來進行電路電流的ＲＭＳ取樣以便與諸被存貯的長時間和短時間的電流值以及在斷路器跳閘以前的諸延遲時間進行比較。為了對數字處理器提供一個輸出電流信號，使用了一種有磁芯的電流互感器。當檢測到磁芯飽和時，這是在大電流時發生的情況，一個模似檢測電路就中斷ＲＭＳ取樣而使數字處理器在斷路器跳閘之前暫停一個最短的預選時間。

為了測定過流情況并在這種過流情況持續預定時間間隔就斷開受保護的電路，目前可利用使用數字邏輯電路的電子式電路斷路器。標題為《斷路器和繼電器保護單元》、申請日為1984年6月29日的第626，341號美國專利申請中描述了這樣一種斷路器，描述在這里以供參考。為了檢測流過三相工業電力系統中的各相電流，可裝配電流互感器。在任何給定時間由數字處理器對電流互感器的次級電流進行連續不斷地取樣，以確定三相中的每一相在任何給定時間的最大有效（RMS）電流。眾所周知，在電路保護工業中，為中斷電路所需的過流時間參數是根據整個電力系統所用的各種導線上的發熱影響來整定的。長時間過流狀態將導致電力母線發熱，有時候，在電路切斷前是允許這種過流狀態存在的。短時間的過流狀態是與電力母線之間電連接處的發熱有關的。由于在這些連接處的所謂“接觸電阻”會隨著溫度的升高而迅速增大，所以過流狀態就應在較短的時間內切斷。最終，一旦檢測到短路故障，就應切斷由短路故障所引起的高過流狀況。這種過流的持續時間相對于電路開始切斷前的長時間過流延遲和短時間過流延遲來說，是瞬時的。用來檢測流過受保護電路的電流的電流互感器采用了會在高故障電流狀況下飽和的磁心。雖然在電流互感器的磁心飽和后仍然可以精確地確定電流的峰值，但是精確的電流有效值確定所必需的被測的有效值電流會隨著真實有效值電流繼續增加而減小。因此為了確保精確的過流判定，在電流互感器的磁心已經發生飽和后，應由數字處理器來分析所檢測到電流的峰值。由于根據電流峰值和有效值之間的數學關系，過流狀態的峰值判定是關于實際電流有效值的一種近似方法，對于長時間和短時間的過流判定來說，峰值電流的確定并非很精確，且可能導致所謂的“多余”跳閘（“nuisance”tripping）。這種影響在1985年6月10日提交的題目為“倍頻電路”的美國專利申請743，337中已作了描述。那項申請在本文中也作了介紹，以供參考，為了很好地描述有效值電流波形畸變時電容性和電感性電路元件的性質，應該研究那項申請，在低電流的長時間和短時間過流條件下采用峰值電流取樣技術就會發生不準確的結果。有效值電流取樣技術可在電流互感器磁芯未飽和時對被保護的電路發熱影響提供一種極其準確的測定，而峰值電流取樣技術可在電流互感器磁芯已經飽和時提供準確的發熱影響指示值。

本發明的目的是要提供一種用于確定電流互感器磁芯飽和情況的發生的裝置和用于在一個電子式電路斷路器中指令數字處理器在啟動電路中斷程序之前暫停一個最短預定延遲時間的裝置。

本發明包括一個電子式電路斷路器，該斷路器使用了用于檢測被保護的電路中的電流的磁芯電流互感器以及一個用于確定過流情況的發生和在預定延遲時間以后中斷流過電路的電流的數字處理器。該電路另外還包括用于確定電流互感器的磁芯飽和的開始和用于指令數字處理器在電路中斷之前暫停一個最短預定的延遲時間的模擬電路裝置。

圖1是根據本發明的使用由一個數字信號處理器與電流互感器飽和檢測電路組合在一起的電子式電路斷路器的原理說明圖。

圖2是在圖1的數字處理器中所用的時間-過流參數曲線的說明圖。

圖3是在圖1的電流互感器飽和檢測電路的原理說明圖。

圖4是圖1所繪出的數字處理器中所使用的均方根取樣算法的流程說明圖。

圖5是在圖1所繪出的數字處理器中所使用的過流保護算法的流程說明圖。

圖6是在圖4的流程說明所繪出的過流時間算法的流程說明圖。