[發(fā)明專利]具有抗寬帶干擾的接地故障電路分斷器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 94115329.0
• 申請日: 1994-09-15
• 公開（公告）號: CN1042682C
• 公開（公告）日: 1999-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷蒙德·Ｗ·麥肯齊;約瑟夫·Ｃ·恩格爾
• 申請（專利權(quán)）人: 尹頓公司
• 主分類號: H02H3/26
• 分類號: H02H3/26
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所
• 代理人: 馮庚宣

本發(fā)明涉及響應(yīng)接地故障的電路分斷器，尤其是具有抗誤跳閘性能的電路分斷器。上述誤跳閘是由與開關(guān)操作現(xiàn)象相關(guān)的負載感應(yīng)的諸如寬帶干擾這樣的瞬態(tài)過程導(dǎo)致的。

接地故障分斷器包括接地故障電路分斷器，接地故障插座，以及甚至包括帶有軟線的接地故障保護裝置。接地故障分斷器盡管通過全部現(xiàn)有工業(yè)標準，但它們?nèi)钥僧a(chǎn)生誤跳閘造成麻煩，誤跳閘的一個原因是切斷供給感性裝置的電源，尤其是這些裝置脫開。

這些裝置的例子包括電剃刀，高亮度燈和如象用來冷卻電子設(shè)備的小型冷卻風(fēng)扇。拔出這些裝置在插頭和插座之間產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致幾伏寬帶干擾在電源線上的迭加。由于干擾的寬帶特性，既使很小的雜散耦合電容也將從電源線上把干擾耦合到接地故障電路，引起誤跳閘。

典型的接地故障分斷器包括一運算放大器，該運算放大器放大所感應(yīng)的接地故障信號，并把放大后的信號加到一個窗口比較器上，該比較器把它與正和負基準信號相比較。如果任一基準值被超過，則產(chǎn)生一跳閘信號，普通類型的接地故障檢測電路是休止振蕩器檢測器。該檢測器包括第一傳感器線圈，被保護的電路的線和中線穿過該線圈。第一傳感器線圈的輸出經(jīng)耦合電容器加到上述運算放大器上，該運算放大器由一窗口比較器接續(xù)，線對地故障導(dǎo)致被放大的信號超過所述基準值從而產(chǎn)生一跳閘信號。

休止振蕩接地故障檢測器包括第二傳感器線圈，僅有中線穿過該線圈，一個中線對地故障耦合這兩個檢測器線圈，導(dǎo)致放大器振蕩，也產(chǎn)生跳閘信號。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，象由拔去感性裝置引起的這種由有關(guān)開關(guān)現(xiàn)象的負載感應(yīng)的寬帶干擾，是導(dǎo)致接地故障分斷器的誤跳閘的原因。

1993年2月26日申請的序號為023,435的共同享有的美國專利申請公開了一種休止振蕩器型的接地故障電路分斷器，它利用第二傳感器線圈的輸出來檢測濺射電弧故障(sputtering?arcfault)。通過限定di/dt傳感器信號的帶寬，并將其與在一窗口比較器中的合適閾值相比較來完成上述工作。濺射電弧故障電流一般在幅值上比線對地故障電流小，但是間歇的，使得在閾值以上的連續(xù)偏移的檢測提供濺射電弧故障的指示。

對于接地故障分斷器必要的要求是在被保護電路中不能響應(yīng)寬帶干擾而產(chǎn)生誤跳閘。

對于這樣的接地故障電路還需要，它能響應(yīng)濺射電弧故障，上述電路帶改進的抗寬帶干擾性。

本發(fā)明滿足這些和其他要求。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在具有由窗口比較器接續(xù)的運算放大器的接地故障分斷器中所用的典型電子電路中，耦合進該電路的任何大振幅的寬帶干擾在運算放大器的輸入端被整流，借此使放大器輸出以單極性驅(qū)動。此外，輸入耦合電容開始充電，并且隨著干擾脈沖群的終結(jié)，電容器電荷以和干擾脈沖群效果相反方向驅(qū)使運算放大器輸出。這些效果的任何一個可產(chǎn)生誤跳閘。

所以，接地分斷器的抗干擾通過窗口比較器的電平檢測器的取消而得以改善，該檢測器檢測由干擾產(chǎn)生的輸出信號極性的在運算放大器輸出上的偏移。此外，取消輸入耦合電容器，使得隨干擾脈沖群的終結(jié)不產(chǎn)生相反極性的偏移，這種偏移會觸發(fā)現(xiàn)保留的電平檢測器的輸出。由于耦合電容器的取消，可使用低偏置的運算放大器。

更具體講，本發(fā)明給出一種在受到寬帶干擾的所保護的交流電系統(tǒng)中的接地故障電路分斷器或電流分斷器，包括：

當(dāng)打開時，分開的觸頭分斷所保護的電氣系統(tǒng)中流過的電流；

傳感裝置，產(chǎn)生一個代表從被保護的電氣系統(tǒng)流向地的交流電流的交流傳感器信號；

跳閘信號產(chǎn)生裝置，包括連接到傳感裝置上的放大器裝置，該放大器裝置響應(yīng)交流傳感器信號而輸出一個放大了的交流傳感器信號，且包含僅第一極性的放大了的寬帶干擾；上述跳閘信號產(chǎn)生裝置還包括一個比較器裝置，該裝置連接到放大器裝置的輸出端，并且僅在放大后的交流信號是與第一極性相反的第二極性，并幅值超過一基準信號時產(chǎn)生接地故障跳閘信號。

響應(yīng)接地故障跳閘信號以打開可分觸頭的跳閘裝置。

該接地故障分斷器可結(jié)合一個濺射電弧檢測器，從而對電氣系統(tǒng)提供更加完備的保護。在本發(fā)明的最佳形式中，該接地故障分斷器是休止振蕩器式的，而濺射電弧故障檢測電路利用了來自接地故障檢測電路的檢測器的一個線圈。

當(dāng)結(jié)合相應(yīng)的附圖閱讀時，從下列最佳實施例的描述中可獲得本發(fā)明的充分理解：

圖1是本發(fā)明接地故障分斷器的一個實施例的電路原理圖，該分斷器與一個濺射電弧故障檢測電路相結(jié)合，并共用一個傳感線圈。

圖2是構(gòu)成圖1電路一部分的集成電路原理圖。