用于智能电子设备的电源和测量设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于低压(LV)或中压(MV)开关设备或装置的所谓的智能电子设备(IED)的技术领域。
[0002]更具体地，本发明涉及电子电源和测量设备，用于向IED提供电力并提供对流经电源线的电流的精确测量。
【背景技术】
[0003]众所周知，IED是被配置成对LV或MV开关设备或装置提供管理、控制、保护、通信和/或监控功能的电子设备，该开关设备或装置例如是诸如断路器、隔离开关、接触器等的开关设备。
[0004]在本发明的框架中，术语“低压”或“LV”涉及低于IkV交流的电压，而术语“中压”或“MV”涉及低于72kV交流的电压。
[0005]如所了解的，IED通常被布置以便由电子电路馈电，其中该电子电路从主电源线获取电力。
[0006]通常地，所述电子电路能够提供对流经所述主电源线的电流的测量。
[0007]传统上，这种电子电源和测量设备包括被可操作地关联到主交流电源线的主电流变压器，以获取IED工作所需的电力。
[0008]由于由主电流变压器的次级绕组提供的电流通常具有显著失真的波形，所以通常布置另一电流变压器(或另一类型的电流传感器)，以测量流经主电源线的交流电流。
[0009]目前可获得的电源和测量设备受到显著缺点的影响。
[0010]由于存在多个电流变压器，它们通常具有显著的大小和重量，这使得它们在配电板上的安装/集成变得困难。
[0011]此外，它们在工业规模的实现相对昂贵。
[0012]进一步地，由于由IED提供的等效电负载在后者(IED)的工作期间可以显著地改变，因此主电流变压器的额定负荷可以很容易被超过，导致所述主电流变压器工作在饱和状态。
[0013]在这种情况下，主电流变压器不再线性工作，结果是偏离其理想特性，这可能导致谐波的产生以及供电电流的互调制失真(参见图4)。
【发明内容】
[0014]本发明的主要目的是提供一种用于电子设备(例如IED)的电子电源和测量设备，所述电子设备用于LV或MV开关设备或装置，其能够克服上述缺陷。
[0015]在此主要目的的范围内，本发明的另一目标是提供一种电源和测量设备，其能够使其操作适应供电的电子设备提供的等效电负载的可能变化。
[0016]在此主要目的的范围内，本发明的另一目标是提供一种电源和测量设备，其能够精确测量沿主电源线循环的电流，用于给IED供电的电力从所述主电源线获得。
[0017]本发明的另一目标是提供一种电源和测量设备，其具有相对轻的重量和相对小的尺寸，并且在工业规模的制造相对容易和成本低。
[0018]根据后面的权利要求1及相关从属权利要求，上述主要目的和目标，以及其他将从随后的说明书和附图中变得清晰的目标，根据本发明通过电子电源和测量设备来实现。
[0019]根据本发明的电源和测量设备包括输入级，其包括负荷调节级，该负荷调节级能够调节存在于电流变压器的次级绕组处的等效电负载(或负荷)，电流变压器被可操作地关联到主电源线，用于获取向IED供电所需的电力。
[0020]这种负荷调节级能够维持所述电流变压器在饱和区域外，从而确保所述电流变压器的线性工作。
[0021]通过这种方式，即使由所述电流变压器的次级绕组看到的等效电负载存在显著变化时，例如由于IED的工作状况的变化，电流变压器的额定负荷仍不被超过。
[0022]优选地，根据本发明，电源和测量设备的输入部分包括整流级，其接收由该次级绕组提供的变压器电流并且提供整流电流。
[0023]优选地，所提及的负荷调节级被配置成将整流电压维持在低于给定的参考电压，所述整流电压产生于所述整流级的输出端处，所述参考电压的值可优选地根据需要被改变。
[0024]优选地，根据本发明，电源和测量设备的输入部分包括电流测量级，其被配置成提供感测信号，所述感测信号代表由电流变压器的次级绕组提供的变压器电流。
[0025]由于电流变压器一直工作在线性区，因此此感测信号以相对高的精度等级提供对流经主电源线的电流的测量。
[0026]有利地，所述电流测量级包括一个或多个感测电阻器，其被配置成在所述整流级处感测变压器电流。
[0027]根据本发明，电源和测量设备因而能够提供精确的电流测量功能，而不采用额外的电流变压器或其他电流传感器。这在降低整体的尺寸和重量方面提供了相当大的益处。
[0028]根据本发明，电源和测量设备易于工业上制造，与现有技术现状的设备相比成本低得多。
【附图说明】
[0029]本发明进一步的特性和优点将从下面参考附图给出的说明显得更清楚，其中附图作为非限制的例子给出，其中:
[0030]-图1示意性地示出了根据本发明的电源和测量设备的一个实施例的电路结构；以及
[0031]-图2示意性地示出了根据本发明的电源和测量设备的进一步实施例的电路结构；以及
[0032]-图3示意性地示出了根据本发明与电源和测量设备的工作有关的一些电量的特性；以及
[0033]-图4示意性地示出了与已知类型的电源设备和测量的工作有关的一些电量的特性。
【具体实施方式】
[0034]参考上述附图，本发明关注用于提供电力到电子设备100的电源和测量设备I。
[0035]该电子设备100可以是任意电子装置，其被配置成为LV或MV开关设备或装置提供管理、控制、保护、通信和/或监控功能。例如，电子设备100可以是所谓的IED。
[0036]该电源和测量设备I包括电流变压器2，其被可操作地关联到交流主电源线10，母线电流Ibus沿所述交流主电源线10流动。
[0037]电流变压器2被有利地布置从而使得电流变压器2的初级绕组由主电源线10的一个或多个导线形成。这可以通过布置后者的导线而被实现，从而使得它们穿过变压器2的磁芯(未示出)。
[0038]电流变压器2具有提供交流变压器电流It的次级绕组22，当电流变压器2工作在线性状态时，所述交流变压器电流It明显地与沿主电源线10流动的交流电流IBUS基本成比例。
[0039]该电源和测量设备I包括输入部分3，其包括第一端T1，在第一端T1其电连接到电流变压器2的次级绕组22，以及第二端T2，在第二端1~2其提供充电电流I 2和充电电压V 2。
[0040]优选地，输入部分3包括整流级31，其在第一端T1与次级绕组22电连接，以便接收变压器电流It。
[0041]整流级31包括第四端T4，在第四端T4提供整流电流I i。
[0042]优选地，整流级31包括二极管桥，其包括二极管D1, D2, D3, D4，其被恰当地布置以实现变压器电流It的全波整流。
[0043]由于从电路结构的观点看，次级绕组22基本作为提供变压器电流It= (1/N)Ibus (其中N为变压比)的电流发生器而工作，因此直流整流电压乂1在T4端处产生。
[0044]整流电压V1的值基本取决于从T 4端处看到的等效电负载。
[0045]原则上，此等效负载主要取决于由电子设备100提供的等效负载，其可根据后者的工作状况而显著地变化。
[0046]优选地，输入部分3包括存储电容器37，其与！^端并联电连接。
[0047]存储电容器37由整流电流I1的至少一部分充电，并被有利地配置成当由电流变压器2获得的电力太低时，例如可能发生在主电源线10故障状况的情形下，提供(在特定时间段)给电子设备100供电所需的电力。
[0048]优选地，输入部分3还包括阻断二极管D5，其放置在相对于存储电容器37的上游(参考电流I1, 12的正常循环方向，如引用的附图中所示)，以便阻止当充电电压V2高于整流电压V1时反向电流的流动。
[0049]有证据证明，当阻断二极管05为导通状态时，除去在二极管D 5上的相对小的电压降，充电电压V2基本等于整流电压Vp
[0050]在图2所示的本发明的实施例中，输入部分3包括升压开关转换器38，其被布置在丁2端处并被电连接在相对于存储电容器37的上游和相对于阻断二极管D 5的下游。
[0051]升压开关转换器38被