专利名称：具有测试电路的微分保护电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微分保护电装置，特别是电路断路器或开关，该装置包括一种解扣装置，该解扣装置由一个微分电流检测变压器、一个诸如电路断路器的断路机构的机构的解扣继电器和一个用于检查解扣装置运行状态的测试电路构成，所述的继电器包括一个承载线圈的固定轭铁和一个衔铁或相对于轭铁移动的类似部件，继电器和变压器电连接，其连接方式使得在该装置正常运行时衔铁保持在紧压固定轭铁的位置上，并且在变压器芯检测到微分电流时，该衔铁使前述断路机构动作。
微分解扣装置是基于敏感性很强的继电器设计的。在某些气候条件下，可移动部件，也就是说衔铁，可以紧贴固定的部件，并避免微分保护起作用。此外，这些装置由于它们固有的性质永远保持闭合，以便提供连续服务并且极少动作。这是因为它们通常带有一个检测器可以就地或远距离地控制的测试电路，以便检测保护的正确运行。
以上所指的那种微分保护电装置是已知的，如为文献FR-2,638,909或EP-264,313中所述的那些装置，在其中，测试电路被设置成一个被连接在分别对应于变压器的线路侧和负载侧的电力系统的有源导线的两连接点之间的分支泄漏电路，主要包括一对测试电阻、一个按钮式测试按钮和一个保护开关。测试按钮的人工闭合通过在测试电路中插入一个电阻模拟微分电流，由利用继电器产生微分解扣的变压器检测电流，使得可以自动断开断路装置的触点。继电器的解扣还使得可以自动断开保护开关，以断开测试电路。这种类型的装置还可以包括一个遥控解扣电路，该电路的闭合可以模拟一个远距离隔离故障。
然而，测试电路每次运行时，无论是就地地还是远距离遥控地，该装置都出现解扣并因此中断电连续性。这种必须重新建立的电连续性需要操作者的介入，他的任务就是重新闭合该装置。
本发明解决了这些问题并提出了一种带有设计简单的测试电路的微分保护装置，使检测者的工作更容易，同时改善了微分保护的可靠性。
为此，本发明的目的就是实现一种上述类型的用于微分保护的电装置，其特征在于前述测试电路包括一个用于使衔铁(blade)产生振动但不引起装置解扣的第一装置，以便于检查衔铁与固定轭铁分离的可能性。
根据本发明的一个特定的实施例，该第一装置主要包括一个用于以脉冲形式向继电器的线圈的两端施加电压的装置。
根据本发明的一个特定的特征，要调节该脉冲的幅值和宽度以便于使衔铁产生振动而又不致使它完全断开。
根据一个具体特征，所加的电压是方波电压。
根据另一个特征，该装置还包括一个用于在第一装置运行时测量线圈两端的电感变化的第二装置，电感的突然变化是继电器正确运行的标志。
十分有利的是该第二装置在第一装置运行时测量测试电路的电流变化，电流的突然变化是继电器正确运行的标志。
根据另一个实施例，它包括一个用于在第一装置运行时检测线圈两端过电压的存在，该过电压是衔铁与固定轭铁分离的标志。
根据另一个特征，它包括一个用于就地或远距离发射信号的第三装置，该第三装置电连接于前述用于检测的第二装置上，以便于指示微分保护的可能的故障。
根据另一个特征，前述装置周期性运行。
根据另一个特征，前述装置自动运行。
十分有利的是，前述装置的运行频率分布在从几十微秒至几个月的范围内。
而本发明的其他的优点和特征由以下参照仅为举例而给出的附图所作的详细说明将变得更加明显。在这些附图中
图1表示根据本发明的一个特定的实施例的微分保护电装置的布线图。
图2表示本发明的第二装置的一个具体的实施例。
图2a表示在线圈两端的电压和电流。
在图1中，从微分保护电装置(A)可以明显看出有一个电路断路器或一个漏电流开关，该装置(A)包括一个与具有断路触点4、5的双极断路装置3的运行机构2相结合的微分解扣装置1。装置(A)配备有用于连接例如负载的第一对主端子6，7和用于连接电源系统的第二对主端子8，9。第一对端子6，7利用一个具有两个有源导体10、11的一个内连接电路与第二对端子8，9相连，在内连接电路中插入了断路器3的触点4，5。
微分解扣装置1包括一个加法变压器12和一个解扣继电器16，所述变压器12具有一个环绕有源导体10、11的环形线圈形式的用于检测接地故障电流的芯子13。根据微分保护的灵敏度，每个导体10、11直接穿过变压器12，或在芯子13上至少绕一匝，形成初级绕组。芯子13还包括一个用于测量微分电流、借助于一个电子保护电路15电连接到电磁型解扣继电器16上的次级绕组14。继电器16在由变压器12检测到的漏电流强度超过该装置的微分解扣阈值时与上述运行机构2合作使触点4，5自动断开。
微分解扣装置1可以附带地装备一个包括串联的测试电阻21和带有测试按钮23的测试开关22的常规的人工测试电路20，所述的电路20在位于芯子13的每一侧的两个连接点a、b与有源导体10、11电连接。连接点a位于第一端子6，7的同一侧，而另一点b位于前述第二端子8、9的同一侧。
可以看出，该解扣装置1还可以装备一个属于一个遥控解扣电路的并联到人工测试电路20上的遥控开关(未示出)。
前述解扣继电器16主要包括一个固定U形轭铁25和一个电路断路器机构2的致动衔铁26。固定轭铁25的分支部分27和28中的分支27承载着一个线圈29，借助于位于U形分支27、28之间的永久磁铁30将衔铁26保持在紧压固定轭铁25抵住复位弹簧31的位置上。这种类型的极化继电器16是众所周知的并且具有低解扣功率的优点。
根据图I所示的本发明的一个具体的实施例，前述电装置A包括一个在输入端电连接于二个有源导体10、11上和在输出端电连接于继电器16的线圈29的端子29a、29b上的自动电子测试电路33。这个电子电路33包括一个用于将一个脉冲形式的电压加到继电器16的线圈29上的第一装置34，该脉冲的幅值和宽度要调节得只使衔铁26振动而不使它完全断开，以便防止机构2的任何解扣。衔铁26在这种振动过程中的逐次的断开和闭合运动将在线圈29的两端产生过电压。因此，电路33包括一个用于检测在所述线圈29的两端过电压存在与否的第二装置35。这种第二装置35在不存在这种过电压时借助于设计的指示装置36电连接，发出继电器16有故障的警报，因此也是对保护不合格的警告。
可以看出，十分有利的是这种电子测试电路33的设计方式使得可以产生适当波形和频率范围分布从几十微秒至几个月一次的信号。这种电子电路33最好本身配备电源系统电压，同时保护电路15可以取决于或不取决于这一电压。
根据图2所示的另一个实施例，测试电路33包括一个用于在继电器16的线圈29的两端产生脉冲形式的电压(在这种情况下是方波电压)的第一装置34和一个用于测量线圈29的端子29a、29b的电感变化的第二装置45。这种第二装置45包括一个与继电器的线圈29串联的电阻器37，一个与电阻器37的两端并联安装在输入端并由一个电容器38a和一个串联的电阻器38b构成的分支电路38。分支电路38在输出端与二极管39的输入端相连接，该二极管39在输出端与一个由并联的一个电阻器40和一个电容器41构成的组件相连接。电阻器40和电容器41的端子之一与分支电路38的输出端38c和38d的一端38c相连接并且接地M，同时，这些元件与二极管39相连的另一端与运算放大器42的正极相连接，运算放大器的负极接收一个参考电压。运算放大器42的输出端与一个指示灯43相连接。
以下将参照附图简要地描述本发明的装置的运行情况。
在有源导体10、11中电流均衡的正常运行情况下，在变压器12的次级绕组14中没有感生电压，衔铁26保持在吸合位置。当电流间出现不平衡时，即在交变电流之间出现微分故障的情况下，在次级绕组14中产生交流形式的故障信号，并且这一信号经由保护电路15加到继电器16的线圈29上。继电器16借助衔铁26通过作用于使电路断路器触点4、5断开的机构2产生解扣。在装置A配备有一个常规人工测试电路20的情况下，在操作者希望检查解扣装置1的正确运行时，利用测试按钮23就地闭合测试开关20(或闭合遥控开关)在由继电器16和机构2产生微分解扣后产生导致断路装置3的触点4、5断开的人工微分电流。这种解扣中断了电装置A的工作的连续性，并且要求必须重新闭合装置A的检查者采取行动，以便重新建立这种连续性。
相反，在电装置A配备一个根据本发明的在图1中所述的实施例的测试电路33的情况下，将一个脉冲形式的电压周期性地加到继电器16的线圈29的端子29a和29b上。在继电器正确运行的情况下，发出这一电压使衔铁26产生振动而不使它完全断开。这种由顺序断开和闭合动作构成的振动在线圈29的端子29a、29b产生一个由装置35检测的过电压。这一过电压的存在使继电器16的正确运行得以证实。相反，当检测到缺乏这种过电压时，由于过量的气候应力的作用这种缺乏可以使衔铁26被吸合在固定轭铁25上，于是发出就地的或远距离的报警，以便告知出现保护故障。
当该装置配备有根据图2所示的第二个实施例的测试电路33时，所依据的原理在于测量由衔铁部分地断开所产生的电感变化。几KHz(例如5KHz)的频率的方波电压c(图2a)使继电器16的线圈29开始工作。电流增加由处在闭合位置(最大至解扣阈值)的继电器16的电感控制。当到达解扣阈值时，如果继电器的衔铁被吸住，电感几乎完全没有改变，并且电流d(图2a)持续增加。如果衔铁未吸住，则电感急剧变化(下降)，并且电流e(图2a)以较陡的斜率上升。这种突然急剧的电流变化由前面所述的电子电路45通过在放大器42的正极加上一个相应的电压并将这个电压同参考电压V比较来检测。当检测到电流的这一突然变化时，指示灯43亮起来。
因此，测试解扣继电器16的正确运行是通过在一个极短的运动过程中检查继电器16的可移动芯26与固定芯25分离的能力完成的，无需继续供电，并且不再需要任何人工检查和再闭合动作。
对于电装置的使用者来说另一个优点是继电器的可移动部件的周期性运行避免了趋于增强吸附作用并且因此而降低微分保护的可靠性的解扣装置的长时间的钝化。
应注意到，本发明可以应用于例如连接于具有一个相位导体和一个中性导体的单相AC电源系统中的两极微分电路断路器。
更常见的是本发明应用于任何装有解扣装置或与以上所述那种解扣装置相结合的开关装置。
当然，本发明不限于这里所描述和说明的仅仅为了举例而给出的实施例。
相反，本发明覆盖全部所述装置的技术等效物及其组合(如果这种组合是在本发明的构思范围内实现的话)。
权利要求
1.一种微分保护电装置，特别是一种电路断路器或开关，包括一种解扣装置，这种解扣装置含有一个微分电流检测变压器、一个如电路断路器的断路机构一类的机构的解扣继电器和一个用于检查该解扣装置运行的测试电路，所述的继电器包括一个承载线圈的固定轭铁和一个衔铁或类似的可相对于轭铁移动的部件，继电器和变压器电连接，其连接方式使得在该装置正常运行情况下衔铁保持在紧压固定轭铁的位置上，并且使得在由变压器芯检测到微分电流时，衔铁使前述断路机构动作，其特征在于前述测试电路(33)包括一个用于使衔铁(26)产生振动而又不引起该装置解扣的第一装置(34)，以便检查所述的衔铁与固定轭铁(25)分离的能力。
2.根据权利要求1所述的电装置，其特征在于这种第一装置(34)主要包括一个用于将一个脉冲形式的电压加到继电器(16)的线圈(29)的两端(29a、29b)上的装置。
3.根据权利要求2所述的电装置，其特征在于对所述脉冲的幅度和宽度要加以调节，以便使衔铁(26)振动而又不使它完全断开。
4.根据权利要求2或3所述的电装置，其特征在于所施加的电压是方波电压。
5.根据权利要求1至4之一所述的电装置，其特征在于它包括一个用于测量在第一装置(34)运行过程中在线圈29的两端(29a、29b)的电感变化的第二装置(45)，电感的突然变化是继电器(16)正确运行的标志。
6.根据权利要求5所述的电装置，其特征在于这种第二装置测量在第一装置(34)运行过程中测试电路中电流的变化，电流的突然变化是继电器(16)正确运行的标志。
7根据权利要求1至4之一所述的电装置，其特征在于它包括一个用于检测在第一装置(34)工作过程中在线圈(29)的两端子上存在过电压的第二装置(35)，这种过电压是衔铁(26)与固定轭铁(25)分离的能力的标志。
8.根据权利要求5至7之一所述的电装置，其特征在于它包括一个与前述第二装置(35，45)电连接的、用于就地或远距离地发出信号以便于指示微分保护的可能故障的第二装置(36、43)。
9.根据前述权利要求之中任意一项所述的装置，其特征在于上述装置(34、35、36、43、45)周期性运行。
10.根据前述权利要求之中任意一项所述的装置，其特征在于上述装置(34、35、36、43、45)自动运行。
11.根据前述权利要求之中任意一项所述的装置，其特征在于前述装置(34、35、36、43、45)的工作频率分布在从几十微秒至几个月的范围内。
全文摘要
本发明涉及一种微分保护电装置,尤其是一种包括测试电路的电路断路器或开关。这种装置(A)包括由微分电流检测变压器(10)、电路断路器的断路机构(2)的解扣继电器(16)和用于检查解扣装置(1)的运行状况的检测电路(33)构成的解扣装置(1)。继电器(16)包括承载线圈(29)的固定轭铁(25)和可相对于轭铁(25)移动的衔铁(26)。在装置(A)正常运行时,衔铁(26)被磁力保持在紧靠在轭铁(25)上的位置,而当出现微分电流时,衔铁(26)使断路机构(2)动作。测试电路(33)包括使衔铁(26)产生振动而又不引起机构(2)解扣以检查其与固定轭铁(25)脱开的能力的装置(34)。十分有利的是这种振动可以通过将脉冲形式的电压加到线圈(29)的两端(29a、29b)上来得到。
文档编号H02H3/33GK1181847SQ96193370
公开日1998年5月13日 申请日期1996年3月6日 优先权日1995年3月16日
发明者米歇尔·邦尼奥, 马克·波珀特 申请人:施耐德电器公司