用于检测高电阻接地系统中的接地故障的检测器和方法
【专利摘要】本发明提供了用于检测高电阻接地(HRG)系统中的接地故障的HRG接地故障检测器和方法。在一种示例性实施方式中，HRG接地故障检测器包括：耦合至HRG系统的第一相PHA的第一输入端A；耦合至第二相PHB的第二输入端B；以及耦合至第三相PHC的第三输入端C，其中HRG接地故障检测器根据第一相PHA、第二相PHB和第三相PHC来生成仿真中性电压VN'，其中，当第一相PHA、第二相PHB和第三相PHC相等时，仿真中性电压VN'包括零电压电势，并且HRG接地故障检测器将仿真中性电压VN'与预定故障电压阈值相比较、并且如果仿真中性电压VN'超过该阈值则检测出HRG接地故障。
【专利说明】用于检测高电阻接地系统中的接地故障的检测器和方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及电压电力转换电路。更具体地，本发明涉及检测高电阻接地(HRG)系统中的接地故障的HRG接地故障检测器和方法。
【背景技术】
[0002]在电压电力转换电路中，电力可经由电力转换器或AC/DC转换器从交流(AC)电力转换成直流(DC)电力。DC电力然后可回转换成AC电力，但转换成的是具有期望频率、相位和幅度的AC电力。所生成的AC电力然后被施加来驱动外部负载比如电动机。
[0003]三相电驱动器电路可包括HRG系统，其中，三相电力输入端的中性节点N通过高电阻部件接地。HRG系统包括在系统的输入AC源的地与中性节点之间的重负荷电阻装置，使得系统能够通过允许降低的非破坏性的接地故障电流来工作于单个接地故障条件下。HRG系统因此允许驱动系统工作于接地故障条件下，并且对于许多应用而言是优选的接地方法。
[0004]HRG故障通常生成少量的接地电流，并且在电动机驱动器电路中甚至可能无法察觉或测量。由于故障电流常常是可忽略的，所以难以可靠地区分故障与负载的大变化。然而，由于在接地故障条件下HRG系统中的线缆、电动机或部件上的应力变高，所以当它发生时对于识别HRG故障是关键的。可以通知用户并且可以推荐维护，包括提供对何处存在接地故障的指示。
[0005]对于其中应用了可调速驱动器的HRG系统，驱动器电路输出端处的接地故障电流高度依赖于驱动器电路的输出频率。在低的电动机速度下，故障电流可能低于HRG故障阈值并因此可能不触发接地故障指示。如果考虑高的和低的输出频率两者，则当逆变器的线缆长度是长的时可能生成故障触发。
【发明内容】
[0006]在一种实施方式中，提供了一种用于检测高电阻接地(HRG)系统中的接地故障的HRG接地故障检测器。所述HRG接地故障检测器包括:第一输入端A，所述第一输入端A适于耦合至所述HRG系统的第一相PHa ;第二输入端B，所述第二输入端B适于耦合至所述HRG系统的第二相PHb ；以及第三输入端C，所述第三输入端C适于耦合至所述HRG系统的第三相PHc，其中所述HRG接地故障检测器被配置成:根据所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHc来生成仿真中性电压Vn,，其中，当所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。相等时，所述仿真中性电压VN，包括零电压电势；将所述仿真中性电压VN，与预定故障电压阈值相比较；并且如果所述仿真中性电压VN，超过所述预定故障电压阈值，则检测出所述HRG系统中的HRG接地故障。
[0007]本概述被提供来以简化形式介绍以下在技术公开内容中进一步描述的所选择的概念。应当理解，本概述既不意在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于限制所要求保护的主题的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1示出了被配置成检测电驱动器中的一个或更多个接地故障的高电阻接地(HRG)接地故障检测器。
[0009]图2示出了示例性的电驱动器。
[0010]图3是在HRG系统中的HRG接地故障检测的方法的流程图。
[0011]图4示出了另一示例中的HRG接地故障检测器。
[0012]图5示出了另一示例中的HRG接地故障检测器。
【具体实施方式】
[0013]下面的描述和相关附图教导本发明的最佳模式。为了教导发明原理的目的，可以简化或省略最佳模式的一些常规方面。下面的权利要求指定了本发明的范围。最佳模式的一些方面可以不落入本发明的如权利要求所指定的范围内。因此，本领域技术人员将理解落入本发明的范围内的来自最佳模式的变型。本领域技术人员将理解，以下描述的特征能够以各种方式进行组合来形成本发明的多种变型。作为结果，本发明并不限于下面描述的【具体实施方式】，而是仅由权利要求及其等价物来限定。
[0014]提供了能够检测高电阻接地(HRG)系统150(比如在电动机驱动系统中采用的电力转换电路)中的接地故障的HRG故障检测器和方法。所述HRG故障检测器和方法能够在全频率和/或电动机速度范围内检测HRG接地故障。所述HRG故障检测器和方法能够精确且可靠地检测HRG接地故障。
[0015]图1示出了 HRG接地故障检测器200，其被配置成检测包括电驱动器100的HRG系统150中的一个或更多个接地故障。电驱动器100可包括HRG电路或非HRG电路。
[0016]电驱动器100输出第一输出相PHa、第二输出相PHb和第三输出相PHC。尽管所不出的实施方式描绘了三相电压，但是应当理解，在不同的实施方式中，电驱动器100可以适用于输入和输出不同相的电压(例如，两相电压)。
[0017]电驱动器100被配置成驱动负载20,例如三相电动机20。负载20稱合至第一输出相PHA、第二输出相PHb和第三输出相PHC。
[0018]AC电力源14将三相电力供给至电驱动器100，如三个电力节点\、Vb和Vc所示。AC电力源14包括中性节点N。AC电力源14包括HRG电力源，其中，三相中性节点N通过高电阻电阻器Rgnd接地。如果AC源14的所有三个相相等(即，它们在相位或幅度上无差异)，则中性节点N将保持于零电压。然而，在使用中，某种不平衡可能存在。这样的不平衡可在中性节点N处产生电压电势。
[0019]在一个示例中，HRG接地故障检测器200耦合至并且接收电驱动器100的三相输出PHa、PHb和PHC。HRG接地故障检测器200监视三相输出PHA、PHB和PHC。HRG接地故障检测器200根据三相输出PHa，PHb和PHc来检测在电驱动器100内的接地故障发生。HRG接地故障检测器200可在不耦合至电驱动器100的内部部件的情况下检测在电驱动器100内的接地故障发生。可替代地，HRG接地故障检测器200可耦合至电驱动器100的输入端或电力节点VA、Vb和Vc(见虚线)。
[0020]在过去，AC电力源14的中性节点N不接地或者以任何方式被保护免受放电。作为结果，从中性节点N到地的意外电气路径可能产生放电，并且有时候可能产生非常危险且具破坏性的放电。如果人触摸电动机外壳或者与驱动器或电动机相关联的其它导电部件，则人可能受到明显电击。
[0021]三相系统中的后续发展将接地线添加至中性节点N，所述接地线比如是将中性节点N直接接地的线或导体。作为结果，如果电压电势在中性节点N处生成，则它将被排放掉，从而消除使可能与电动机或电动机驱动器接触的人电击或者电击致死的风险。然而，简单的接地布置具有缺点。简单的接地布置允许大电流流动，电气故障电流对附近的人仍带来危险。
[0022]解决中性节点N处的电压电势的最新发展是HRG系统150。HRG系统150被开发用于解决潜在的放电风险并且使潜在的放电风险最小化。在HRG系统150中，三相系统的中性节点N通过高电阻部件耦合至地，其中，仅有限的电流可从中性节点N流到地。这限制了可能通过中性节点N放电的瞬时电流。HRG系统150还限制了放电可能对电动机和电动机驱动器造成的损坏，并且减少了电击致死的危险。
[0023]HRG系统150的缺点是:HRG系统150使在电驱动器或电动机中是否存在接地故障的确定复杂化。此外，期望的是，在不需要在电驱动器内进行测量的情况下针对电驱动器执行接地故障检测。
[0024]接地故障可以指的是在电驱动器100与地之间的任何短路或不适当的电流流动。HRG系统的一个优点是:电驱动器100可以工作于接地故障条件下。然而，在接地故障条件期间延长的驱动操作是不期望的。遗憾的是，HRG故障一般难以检测。特别是在较大的驱动器中，HRG故障通常生成可能难以测量的相对少量的接地电流。通常，逆变器侧的接地电流依赖于输出相电压的幅度或逆变器输出的输出频率。因此，在工作于可变的速度范围内的电驱动器100中，故障电流可能难以检测。如果可调速驱动器工作于相对低的速度，则接地电流可能低于用于检测故障条件的阈值水平。
[0025]在负载20是电动机的情况下，三相输出PHa、PHb和PHc处的频率将随电动机速度变化。无论电动机速度、电驱动器100的输出频率或其它负载条件如何，HRG接地故障检测器200均能够检测电驱动器100内的接地故障发生。
[0026]HRG接地故障检测器200不耦合至三相电源的中性节点N。代替之，HRG接地故障检测器200重新创建中性节点N(即，创建仿真中性节点N’ 240)，以用于确定中性节点N是否正经历任何电压偏置的目的。在工作中，HRG接地故障检测器200根据第一相PHa、第二相PHb和第三相PHe来生成仿真中性电压Vn，，其中，当第一相PHa、第二相PHb和第三相PHe相等时，仿真中性电压\包括零电压电势。HRG接地故障检测器200量化仿真中性节点N’ 240处的电压，而不测量电驱动器100内的电压或电流。HRG接地故障检测器200检测电驱动器100中的接地故障，而无需内部部件位于电驱动器100中或者被添加至电驱动器100。
[0027]故障检测例程205包括如下工作指令:当故障检测例程205由HRG故障检测器200执行时，该工作指令配置HRG故障检测器200。故障检测例程205当由HRG故障检测器200执行时可以指示HRG故障检测器200:根据第一相PHa、第二相PHb和第三相PH。来生成仿真中性电压\，其中，当第一相PHa、第二相PHb和第三相PHc相等时，仿真中性电压\包括零电压电势；将仿真中性电压VN，与预定故障电压阈值相比较；并且如果仿真中性电压VN，超过预定故障电压阈值，则检测出HRG系统150中的HRG接地故障。
[0028]故障电压阈值可以针对具体的电动机电驱动器100来设定，或者可以基于不同的电动机驱动器配置、系统配置、驱动器应用、工作参数等而变化。此外，在一些实施方式中，不同的故障电压阈值可以适合于电驱动器100的不同工作条件，或者适合于其中配置有电驱动器100的各种系统。HRG故障检测器200可以存储多个不同的阈值，并且处理系统260可以访问存储系统261以根据电驱动器100和/或根据工作条件来获得合适的一个或多个阈值。可选地，处理系统260可以将所检测出的故障和/或工作条件存储在存储系统261中。所检测出的故障和/或工作条件可由操作者访问，或者可以其它方式处理、传送和/或分析。所检测出的故障和/或工作条件可被编译成一个或多个错误日志以供处理来确定所检测出的故障条件的原因。
[0029]在故障条件期间，仿真中性电压VN，的幅度可能依赖于DC/AC转换器18的工作频率而变化。在高工作频率时段期间，仿真中性电压VN，的幅度可能比故障电压阈值高很多。然而，在低工作频率时段期间，仿真中性电压VN，的幅度可能比故障电压阈值低很多，即使在相同故障存在的情况下。因此，尽管高频故障时段可能可以合理地检测出，但是低频故障时段较难以区别于适当的工作并且因此更加难以可靠且准确地检测。然而，积分得到的仿真中性电压(即Vint)具有相对恒定的幅度，在高频故障期间与在低频故障期间具有基本上相同的幅度。因此，积分得到的Vint信号导致较容易识别的故障，而不管DC/AC转换器18工作于高频还是低频。
[0030]HRG接地故障的确定可伴随着生成接地故障指示。接地故障指示可以包括例如给HRG接地故障检测器200的用户的指示。该指示可以包括给HRG接地故障检测器200的用户的视觉和/或听觉指示。该指示可以包括以任何方式向HRG接地故障检测器200的用户或者向监视站或控制器发送的消息、信号或其它通信。然而，应当理解，接地故障可以以任何合适的方式来指示。在具有多个电驱动器100和/或多个负载20的系统中，处理系统260可以指示哪个驱动器电路处于故障，使得系统的操作者可以注意处于故障的该特定驱动器。
[0031]图2示出了示例性的电驱动器100。所示出的示例中的电驱动器100包括AC/DC转换器12、DC母线16和DC/AC转换器18。AC/DC转换器12接收来自AC电力源14的AC输入电力。AC/DC转换器12将AC电力转换成DC电力。AC/DC转换器12 (也被称为整流器12)将进入的AC电压整流成一个方向上的DC电压，以通过DC母线16输出离散化的输出电压波形。DC母线16接收来自AC/DC转换器12的DC电力。DC母线16对DC电力进行滤波和调节。DC/AC转换器18接收来自DC母线16的DC电力。DC/AC转换器18将DC电力转换成任何期望频率处的AC电力，并且在三相输出PHa、PHb和PHc处输出AC电力。依赖于其中电驱动器100正在工作的电气系统，可以将不同类型的电压供给至负载20。
[0032]所示出的示例中的AC/DC转换器12包括形成整流器的部件的布置。整流器可包括按集成二极管桥配置来布置的晶闸管。整流器可包括二极管、整流器桥模块或有源控制脉宽调制(PWM)整流器的布置。
[0033]所示出的示例中的DC/AC转换器18包括功率二极管和晶体管的阵列，其中，每个二极管被配置成与相应的晶体管反并联。来自DC母线16的离散化的输出电压由晶体管开关，其被配置成以特定的开关频率开关以将电压输出至负载20。然而，AC/DC转换器12和DC/AC转换器18的配置可以依赖于电驱动器100的工作电压而变化。
[0034]图3是在HRG系统中的HRG接地故障检测的方法的流程图300。在步骤301中，从HRG系统接收第一相PHa、第二相PHb和第三相PH。。HRG系统可以包括例如电驱动器。HRG系统可以包括例如用于驱动电动机的电驱动器。
[0035]在步骤302中，根据第一相PHa、第二相PHb和第三相PHc来生成仿真中性电压VN，。在仿真中性节点处形成仿真中性电压Vn，，其中所述仿真中性节点不处于正被测试的电路中。如果第一相PHa、第二相PHb和第三相PHe相等，则仿真中性电压VN，将处于零电压电势。然而，如果在三个相PHa、PHb或PHe中的任何相中存在接地故障，则仿真中性电压\将不处于零电势。作为结果，可使用仿真中性电压VN，来确定在HRG系统中是否存在HRG接地故障。
[0036]在步骤303中，将仿真中性电压VN，与预定故障电压阈值相比较。预定故障阈值电压是在非故障情况下的仿真中性电压VN，的最大可允许值。作为结果，高于预定故障电压阈值的仿真中性电压vN，包括大到足以被视为接地故障条件的电压。如果仿真中性电压vN，不大于故障电压阈值，则该方法绕过步骤304。否则，在仿真中性电压VN，大于故障电压阈值的情况下，该方法去往步骤304。
[0037]在步骤304中，在仿真中性电压\超过故障电压阈值的情况下，确定在HRG系统中存在HRG接地故障。HRG接地故障的确定可伴随着生成接地故障指不。接地故障指不可以包括例如给HRG接地故障检测器200的用户的指示。该指示可以包括给HRG接地故障检测器200的用户的视觉和/或听觉指示。该指示可以包括以任何方式向HRG接地故障检测器200的用户或者向监视站或控制器发送的消息、信号或其它通信。然而，应当理解，接地故障可以以任何合适的方式来指示。
[0038]故障电压阈值可以针对具体的电动机电驱动器100来设定，或者可以依赖于不同的电动机驱动器配置、系统配置、驱动器应用、工作参数等而变化。此外，在一些实施方式中，不同的故障电压阈值可以适合于电驱动器100的不同工作条件，或者适合于其中配置有电驱动器100的各种系统。HRG故障检测器200可以存储多个不同的阈值，并且处理系统260可以访问存储系统261以根据电驱动器100和/或根据工作条件来获得适当的一个或多个阈值。可选地，处理系统260可以将所检测出的故障和/或工作条件存储在存储系统261中。所检测出的故障和/或工作条件可由操作者访问，或者可以其它方式处理、传送和/或分析。所检测出的故障和/或工作条件可被编译成一个或多个错误日志以供处理来确定所检测出的故障条件的原因。
[0039]图4示出了另一示例中的HRG接地故障检测器200。所示出的示例中的HRG接地故障检测器200包括第一相输入端PHa 210、第二相输入端PHb 220和第三相输入端PHc 230。第一相输入端PHa 210 I禹合至第一输入网络215,其中第一输入网络215包括第一网络输出端213。第一网络输出端213耦合至中性节点N’240。第二相输入端PHb 220耦合至第二输入网络225，其中第二输入网络225包括第二网络输出端223。第二网络输出端223耦合至中性节点N’ 240。第三相输入端PHa 230耦合至第三输入网络235，其中第三输入网络235包括第三网络输出端233。第三网络输出端233耦合至中性节点N’ 240。输入网络215、225和235将三个相PHa、PHb和PHe传递至HRG接地故障检测器200中，但是限制流入HRG接地故障检测器200的电流。输入网络215、225和235被示出为包括电阻器和电容器，但是应当理解，输入网络215、225和235可由任何合适的电子部件形成。
[0040]基网络238耦合在中性节点N’ 240与地之间。基网络238在中间节点N’ 240处生成仿真中性电压νΝ，。应当理解，仿真中性电压VN，将与图1中的AC电力源14的中性节点N处的电压基本上相同。如果三个相PHa 1%和PHc不相等，则基网络238将生成仿真中性电压\。如果第一相PHa、第二相PHb和第三相PHc相等，则仿真中性电压\将处于零电压电势。然而，如果三个相PHa、PHb或PHe中的任何相中存在接地故障，则仿真中性电压\将不处于零电压电势。作为结果，可使用仿真中性电压VN，来确定HRG系统150中是否存在HRG接地故障。虽然基网络238被示出为包括电阻器和电容器，但是应当理解，基网络238可由任何合适的电子部件形成。
[0041]检测器电路250耦合至中性节点N’ 240并且接收仿真中性电压\。检测器电路250处理仿真中性电压\以确定HRG接地故障是否被检测出。检测器电路250将仿真中性电压VN，与预定接地故障阈值206相比较、并且如果仿真中性电压VN，超过预定接地故障阈值206则检测出HRG接地故障。
[0042]在所示出的示例中，检测器电路250包括耦合至中性节点N’ 240的预滤波器253、耦合至预滤波器253的积分器256、耦合至积分器256的后滤波器258以及耦合至后滤波器258的处理系统260。处理系统260接收积分电压VINT，积分电压Vint包括中性节点N’ 240处的仿真中性电压VN，的经滤波和积分的版本。
[0043]处理系统260耦合至存储系统261。存储系统261可被集成至处理系统260，或者可包括与处理系统260通信的存储装置。存储系统261存储例如故障检测例程205和预定故障电压阈值206。存储系统261可以存储其它信息和附加信息，其为了清楚起见而未示出。
[0044]处理系统260可包括一个或更多个微处理器和其它电路，其检索并执行来自存储系统261的故障检测例程205。处理系统260可实施于单个处理装置内，但是也可跨合作执行程序指令的多个处理装置或子系统而分布。处理系统260的示例包括通用中央处理单元、专用处理器和逻辑装置、以及任何其它类型的处理装置、组合或它们的变型。
[0045]故障检测例程205包括如下工作指令:当故障检测例程205由处理系统260执行时，该工作指令配置处理系统260。故障检测例程205当由处理系统260执行时可以指示HRG接地故障检测器200:接收HRG系统150的第一相PHa、接收HRG系统150的第二相PHB、接收HRG系统150的第三相PHc ;根据第一相PHa、第二相PHb、第三相PHc来生成仿真中性电压\，其中，当第一相PHa、第二相PHb和第三相PHc相等时，仿真中性电压\包括零电压电势；对仿真中性电压\进行积分，其中，无论第一相PHa、第二相PHb和第三相PHe处的频率如何，积分电压Vint在幅度上基本上恒定；将积分电压Vint与预定故障电压阈值206相比较；并且如果积分电压Vint超过预定故障电压阈值206，则检测出HRG系统150中的HRG接地故障。
[0046]图5示出了另一示例中的HRG接地故障检测器200。所示出的示例中的HRG接地故障检测器200包括图4的部件并且还包括第一低通滤波器264、第二低通滤波器265、第一混频器267、积分器256、第三低通滤波器268和第二混频器269。
[0047]第一滤波器264、第二滤波器265和第一混频器267替换图4的预滤波器253。该实例中的第一滤波器264和第二滤波器265包括通过低频信号而不通过高频信号的低通滤波器。第一滤波器264和第二滤波器265的滤波截止点可按照需要来设定，例如设定为高于电驱动器100的DC/AC转换器18的预期频率工作范围。在所示出的示例中，第一滤波器264和第二滤波器265被配置成在积分之前消除存在于仿真中性电压VN，中的DC偏置。应当理解，第一滤波器264和第二滤波器265不限于低通滤波器，而是可包括任何合适的滤波器。
[0048]第一混频器267将第一滤波器264和第二滤波器265的输出相组合。第一混频器267将相组合的经滤波的信号提供至积分器256。第一混频器267因此将经滤波的仿真中性电压VN，提供至积分器256。
[0049]积分器256对经滤波的仿真中性电压\进行积分，并且生成积分中性电压VINT。积分器256提供对仿真中性电压\的积分。仿真中性电压\将具有幅度Vphas^ftl，其中Vphase是相电压，且fo是电驱动器100的输出端处的基频(即，仿真中性电压VN，的幅度不是固定的或不变化的，而是随工作频率改变)。积分器256将积分中性电压Vint提供至第三滤波器268和第二混频器269，如该图中所示。
[0050]该示例中的第三滤波器268和第二混频器269替换图4的后滤波器258。该示例中的第三滤波器268包括通过低频信号而不通过高频信号的低通滤波器。所示出的示例中的第三滤波器268被配置成在将Vint与故障电压阈值相比较之前去除Vint中的DC偏置，其中，Vint现在包括纯AC信号。应当理解，第三滤波器268不限于低通滤波器，而是可包括任何合适的滤波器。
[0051]第二混频器269将来自积分器256的积分中性电压Vint与来自第三滤波器268的经滤波的Vint相组合。第二混频器269将经滤波的Vint提供至处理系统260。
[0052]应当指出，尽管结合电动机驱动器描述了用于检测HRG系统中的接地故障的本技术，但是本技术不限于这样的应用，而是还可以用于检测大范围的电路应用、特别是其中将DC母线与AC/DC再激活相结合使用的电路应用、或者更一般而言转换电路和DC/AC转换电路中的接地故障。
[0053]上面的描述和相关联的附图教导本发明的最佳模式。以下的权利要求指定本发明的范围。注意，最佳模式的一些方面可以不落入本发明的如权利要求所指定的范围内。本领域技术人员将理解，以上描述的特征可以以各种方式进行组合来形成本发明的多种变型。作为结果，本发明并不限于以上所述的【具体实施方式】，而是仅由所附权利要求及其等价物来限定。
[0054]本发明可通过以下发明构思来实现:
[0055]1.一种被配置成检测高电阻接地(HRG)系统中的接地故障的HRG接地故障检测器，所述HRG接地故障检测器包括:
[0056]第一输入端A,所述第一输入端A适于稱合至所述HRG系统的第一相PHa ；
[0057]第二输入端B，所述第二输入端B适于耦合至所述HRG系统的第二相PHb ；以及
[0058]第三输入端C，所述第三输入端C适于耦合至所述HRG系统的第三相PHc ；
[0059]所述HRG接地故障检测器被配置成:根据所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHc来生成仿真中性电压Vn，，其中，当所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。相等时，所述仿真中性电压VN，包括零电压电势；将所述仿真中性电压VN，与预定故障电压阈值相比较；并且如果所述仿真中性电压VN，超过所述预定故障电压阈值，则检测出所述HRG系统中的HRG接地故障。
[0060]2.根据发明构思I所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG接地故障检测器被配置成独立于所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。的频率而检测所述HRG接地故障。
[0061]3.根据发明构思I所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG系统包括电驱动器，所述电驱动器耦合至包括电动机的负载，并且其中，所述HRG接地故障检测器被配置成独立于所述电动机的电动机速度而检测所述电驱动器中的所述HRG接地故障。
[0062]4.根据发明构思I所述的HRG接地故障检测器，其中，检测器电路包括积分器，并且其中，所述HRG接地故障检测器对所述仿真中性电压\进行积分以生成积分电压VINT，其中，无论所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHe处的频率如何，所述积分电压Vint在幅度上基本上恒定。
[0063]5.根据发明构思I所述的HRG接地故障检测器，其中，检测器电路包括积分器，并且其中，所述HRG接地故障检测器对所述仿真中性电压\进行积分以生成积分电压Vint、将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较、并且如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
[0064]6.根据发明构思I所述的HRG接地故障检测器，其中，检测器电路包括积分器、预滤波器和后滤波器，其中，所述HRG接地故障检测器使用所述预滤波器对所述仿真中性电压VN，进行滤波、使用所述积分器对所述仿真中性电压VN，进行积分以生成积分电压Vint、使用所述后滤波器对所述积分电压Vint进行滤波、将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较、并且如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
[0065]7.根据发明构思I所述的HRG接地故障检测器，其中，检测器电路包括积分器，并且其中，所述HRG接地故障检测器对所述仿真中性电压\进行积分以生成积分电压VINT，将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较，如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值则确定所述HRG接地故障，并且根据所述积分电压Vint确定故障相的基频。
[0066]8.一种被配置成检测高电阻接地(HRG)系统中的接地故障的HRG接地故障检测器，所述HRG接地故障检测器包括:
[0067]第一输入端A,所述第一输入端A适于稱合至所述HRG系统的第一相PHa ；
[0068]第二输入端B，所述第二输入端B适于耦合至所述HRG系统的第二相PHb ；
[0069]第三输入端C，所述第三输入端C适于耦合至所述HRG系统的第三相PH。，其中所述HRG接地故障检测器根据所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。来生成仿真中性电压\，其中，当所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHc相等时，所述仿真中性电压VN，包括零电压电势；
[0070]积分器，所述积分器耦合至中性节点N’并且被配置成对所述仿真中性电压\进行积分，其中，无论所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。处的频率如何，积分电压Vint在幅度上基本上恒定；以及
[0071]处理系统，所述处理系统耦合至所述积分器，其中所述处理系统被配置成将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较、并且如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值则检测出所述HRG系统中的HRG接地故障。
[0072]9.根据发明构思8所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG接地故障检测器被配置成独立于所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。的频率而检测所述HRG接地故障。
[0073]10.根据发明构思8所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG系统包括电驱动器，所述电驱动器耦合至包括电动机的负载，并且其中，所述HRG接地故障检测器被配置成独立于所述电动机的电动机速度而检测所述电驱动器中的所述HRG接地故障。
[0074]11.根据发明构思8所述的HRG接地故障检测器，其中，检测器电路包括预滤波器和后滤波器，其中，所述HRG接地故障检测器使用所述预滤波器对所述仿真中性电压\进行滤波、使用所述积分器对所述仿真中性电压\进行积分以生成所述积分电压Vint、使用所述后滤波器对所述积分电压Vint进行滤波、将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较、并且如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
[0075]12.根据发明构思8所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG接地故障检测器被进一步配置成根据所述积分电压Vint确定故障相的基频。
[0076]13.根据发明构思8所述的HRG接地故障检测器，其中，所接收的所述第一相PHa-合至中性节点N’，所接收的所述第二相PHb耦合至所述中性节点N’，并且所接收的所述第三相PHc耦合至所述中性节点N’，其中，所述仿真中性电压\存在于所述中性节点N’处。
[0077]14.一种被配置成检测高电阻接地(HRG)系统中的HRG接地故障的HRG接地故障检测方法，所述接地故障检测方法包括:
[0078]HRG接地故障检测器接收来自所述HRG系统的第一相PHa、第二相PHb和第三相PHc;
[0079]所述HRG接地故障检测器根据所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHc来生成仿真中性电压Vn，，其中，如果所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHc相等，则所述仿真中性电压VN，包括零电压电势；
[0080]所述HRG接地故障检测器将所述仿真中性电压VN，与预定故障电压阈值相比较；以及
[0081]如果所述仿真中性电SVn，超过所述预定故障电压阈值，则所述HRG接地故障检测器检测出所述HRG系统中的HRG接地故障。
[0082]15.根据发明构思14所述的HRG接地故障检测方法，进一步包括:独立于所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHe的频率而检测所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
[0083]16.根据发明构思14所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述HRG系统包括电驱动器，所述电驱动器耦合至包括电动机的负载，所述HRG接地故障检测方法进一步包括:独立于所述电动机的电动机速度而检测所述电驱动器中的所述HRG接地故障。
[0084]17.根据发明构思14所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述比较和检测进一步包括:对所述仿真中性电压VN，进行积分以生成积分电压Vint，其中，无论所述第一相ΡΗΑ、Κ述第二相PHb和所述第三相PHe的频率如何，所述积分电压Vint在幅度上基本上恒定。
[0085]18.根据发明构思14所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述比较和检测进一步包括:
[0086]对所述仿真中性电压VN，进行积分以生成积分电压Vint ；
[0087]将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较；以及
[0088]如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值，则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
[0089]19.根据发明构思14所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述比较和检测进一步包括:
[0090]对所述仿真中性电压VN，进行滤波；
[0091]对所述仿真中性电压\进行积分以生成积分电压Vint ;
[0092]将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较；以及
[0093]如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值，则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
[0094]20.根据发明构思14所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述比较和检测进一步包括:
[0095]对所述仿真中性电压VN，进行积分以生成积分电压Vint ；
[0096]将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较；
[0097]如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值，则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障；以及
[0098]根据所述积分电压Vint确定故障相的基频。
【权利要求】
1.一种被配置成检测高电阻接地(HRG)系统中的接地故障的HRG接地故障检测器，所述HRG接地故障检测器包括: 第一输入端A,所述第一输入端A适于稱合至所述HRG系统的第一相PHa ； 第二输入端B，所述第二输入端B适于耦合至所述HRG系统的第二相PHb ； 第三输入端C，所述第三输入端C适于耦合至所述HRG系统的第三相PH。，其中所述HRG接地故障检测器根据所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。来生成仿真中性电压Vn,，其中，当所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。相等时，所述仿真中性电压VN，包括零电压电势； 积分器，所述积分器耦合至中性节点N’并且被配置成对所述仿真中性电压VN，进行积分，其中，无论所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PHe处的频率如何，积分电压Vint在幅度上基本上恒定；以及 处理系统，所述处理系统耦合至所述积分器，其中所述处理系统被配置成将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较、并且如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值则检测出所述HRG系统中的HRG接地故障。
2.根据权利要求1所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG接地故障检测器被配置成独立于所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。的频率而检测所述HRG接地故障。
3.根据权利要求1所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG系统包括电驱动器，所述电驱动器耦合至包括电动机的负载，并且其中，所述HRG接地故障检测器被配置成独立于所述电动机的电动机速度而检测所述电驱动器中的所述HRG接地故障。
4.根据权利要求1所述的HRG接地故障检测器，其中，检测器电路包括预滤波器和后滤波器，其中，所述HRG接地故障检测器使用所述预滤波器对所述仿真中性电压\进行滤波、使用所述积分器对所述仿真中性电压\进行积分以生成所述积分电压Vint、使用所述后滤波器对所述积分电压Vint进行滤波、将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较、并且如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
5.根据权利要求1所述的HRG接地故障检测器，其中，所述HRG接地故障检测器被进一步配置成根据所述积分电压Vint确定故障相的基频。
6.根据权利要求1所述的HRG接地故障检测器，其中，所接收的所述第一相PHa耦合至中性节点N’，所接收的所述第二相PHb耦合至所述中性节点N’，并且所接收的所述第三相PHe耦合至所述中性节点N’，其中，所述仿真中性电压VN，存在于所述中性节点N’处。
7.一种被配置成检测高电阻接地(HRG)系统中的HRG接地故障的HRG接地故障检测方法，所述接地故障检测方法包括: HRG接地故障检测器接收来自所述HRG系统的第一相PHa、第二相PHb和第三相PHc ；所述HRG接地故障检测器根据所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。来生成仿真中性电压Vn,，其中，如果所述第一相PHa、所述第二相PHb和所述第三相PH。相等，则所述仿真中性电压VN，包括零电压电势； 所述HRG接地故障检测器将所述仿真中性电压VN，与预定故障电压阈值相比较；以及 如果所述仿真中性电压VN，超过所述预定故障电压阈值，则所述HRG接地故障检测器检测出所述HRG系统中的HRG接地故障。
8.根据权利要求7所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述比较和检测进一步包括: 对所述仿真中性电压\进行滤波； 对所述仿真中性电压\进行积分以生成积分电压Vint ； 将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较；以及 如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值，则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
9.根据权利要求7所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述比较和检测进一步包括: 对所述仿真中性电压\进行积分以生成积分电压Vint ； 将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较；以及 如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值，则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
10.根据权利要求7所述的HRG接地故障检测方法，其中，所述比较和检测进一步包括: 对所述仿真中性电压VN，进行滤波； 对所述仿真中性电压\进行积分以生成积分电压Vint ； 将所述积分电压Vint与预定故障电压阈值相比较；以及 如果所述积分电压Vint超过所述预定故障电压阈值，则确定所述HRG系统中的所述HRG接地故障。
【文档编号】G01R31/02GK104515927SQ201410524725
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2013年10月1日
【发明者】韦立祥, 胡坚刚, 杰弗里·D·麦圭尔 申请人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司