[發明專利]一種供電系統的故障檢測與保護方法及實現該方法的裝置

有效

• 申請號: 200910105287.3
• 申請日: 2009-01-25
• 公開（公告）號: CN101789580A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 張佩佩
• 主分類號: H02H3/26
• 分類號: H02H3/26;G01R31/02;G01R19/165;G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及安全輸電技術，更具體地說，涉及一種供電系統的故障檢測與保護方法，以 及利用該方法的安全供電系統。

背景技術

據統計，我國每年觸電死亡人數有數千人，其中因家用電器的觸電死亡人數就有近一千 人。如圖1所示，是常見的電器設備供電示意圖，市電直接經過供電線路送到用到裝置，雖 然這種方法簡單，但有明顯的缺點，很難對線間故障保護。因導線絕緣老化、異物損傷、火 災等多種原因都可能導致火線與零線間漏電，特別是當人體接觸火線與零線時，容易釀成事 故。而目前的工業電器、家用電器幾乎都沒有對供電線路線間漏電的有效保護，因電器設備 數量巨大，即使是很小概率的事件，也是很大隱患。

如圖2所示是一種高壓直流供電示意圖。一般的供電裝置只有對大地的漏電檢測，同樣 沒有供電線路間的漏電檢測，降低了這種供電方式的安全性。

供電線路間漏電檢測之所以困難，是因為正常工作時傳輸線路本身就存在較大的電流， 而很小的漏電都可能造成事故，這要求從較大的正常電流中檢測到很小的漏電電流，并且能 迅速得檢測到，而實現該功能本身又不能太復雜，這正是本發明要解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在解決從供電端到用電裝置的線間故障檢測難題，提出 包括近距離或遠距離、直流或交流、單路或多路供電時漏電檢測、連接故障的檢測方法，并 提出相應的保護方法，本發明還提出了利用這些方法組成的供電系統。

通常的供電系統都至少包含三個部分，即供電部分，本發明稱之供電單元；接受電能的 部分，本發明稱之為受電單元；把電能由供電單元傳送到受電單元的傳輸線路，本發明稱之 為傳輸回路。除此以外，為了檢測供電系統的故障，還應有檢測故障的部分，如圖3所示， 本發明稱之為故障檢測單元。供電單元是在正常工作時提供能量的部分，市電也可以作為一 種特殊的供電單元。受電單元是正常工作時接收能量的單元，本發明所述的供電系統旨在把 電能從供電單元傳輸到受電單元。通常電器使用中都包含有所述的供電系統。

本發明首先提出供電系統故障檢測的兩種基本方法為。第一種方法是，受電單元在輸入 電壓絕對值低于某設定值Vt后，等效阻抗大于且區別于判斷為漏電故障的設定值，或者輸入 電流小于且區別于判斷為漏電故障的設定值；供電單元的輸出重復性地使受電單元的輸入電 壓絕對值低于上述設定值Vt一定時間Tlow，然后恢復到高于Vt；故障檢測單元檢測供電單 元的輸出電流或負載阻抗或代表負載阻抗的電壓、電流值，判斷該值在受電單元的輸入電壓 低于設定值Vt后，是否在設定的范圍，如果超出該范圍則認為系統存在故障。通常的電路中， 阻抗是通過一定電壓下的電流或一定電流下的電壓來測定的，因此電流、電壓、阻抗之間是 可以相互轉換的，可以根據需要確定故障的判斷基準。由于電壓或電流的采取都需要一定的 時間，因此上述的時間應大于采集電壓或電流所需要的時間。故障檢測單元可以在Tlow的間 隔內完成故障判斷，也可以先采集信號，在Tlow時間后進行判斷。

本發明提出的第二種檢測供電系統故障的方法為，受電單元在輸入電壓絕對值由某一較 高電壓Vh降低到某一較低電壓V1后，等效阻抗大于且區別于判斷為漏電故障的設定值，或 者輸入電流小于且區別于判斷為漏電故障的設定值；供電單元的輸出重復性地使受電單元的 輸入電壓絕對值由上述較高電壓Vh降低到上述較低電壓V1以下，持續一定時間，然后恢復 到Vh；故障檢測單元檢測供電單元的輸出電流、負載阻抗或代表負載阻抗的電流或電壓值， 判斷該值在供電單元的輸出電壓降低后是否在設定的范圍，如果超出該范圍則認為系統存在 故障。

本發明中的較高電壓和較低電壓都是指電壓的絕對值。

本發明提出的供電系統故障檢測方法，由于供電單元的輸出是重復性的，因而可以使供 電系統在供電系統輸出的恢復期間滿足傳輸能量的要求，而在降低期間完成故障檢測。這種 重復性是非人工操作的自動重復性。