用于测量电线中的差动电流的电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于测量电线中的差动电流的电子设备。
【背景技术】
[0002] 本发明的电子设备特别适合于低压或中压应用，其中，术语"低压"（LV)涉及低于 lkV AC和1.5kV DC的电压，并且术语"中压"（MV)涉及高于lkV AC和1.5kV DC达到数十kV、 例如达到72kV AC和100kV DC的电压。
[0003] 如已知的，在许多LV或MV电系统中，例如在配电网或光伏发电系统或用于电动车 辆的电池充电系统中，必须检测电线的导体之间的可能差动电流。
[0004] 差动电流的存在事实上可指示发生故障状况。
[0005] 在现有技术中，已知保护设备的许多示例，其能够检测电线中的AC或DC差动电流 的存在。
[0006] 许多当前可用的解决方案仅提供关于检测到的差动电流的定性信息。在实践中， 这些设备只能指示检测到的差动电流是否超过了指示故障状况存在的给定阈值值。
[0007] 已知其它解决方案，其能够还提供关于检测到的差动电流的定量信息。遗憾的是， 此类当前可用设备要在工业水平制造常常是相对复杂且昂贵的。另外，其有时显示出在使 用灵活性方面性能差。
【发明内容】
[0008] 本发明的主要目的是提供一种用于测量电线中的差动电流的电子设备，其允许克 服现有技术的当前解决方案的限制。
[0009] 在此目的内，本发明的目的是提供一种能够检测电线中的差动电流并提供关于检 测到的差动电流的定量信息(测量信号）的电子设备。
[0010] 本发明的另一目的是提供一种在使用灵活性方面提供突出性能的电子设备。
[0011] 本发明的另一目的是提供一种要在工业水平制造上相对容易且廉价的电子设备。
[0012] 本发明因此提供了根据以下权利要求1和相关从属权利要求的用于测量电线中的 差动电流的电子设备。
[0013] 根据本发明的电子设备能够检测并测量电线的导体中的差动电流的非时变的分 量，例如由电绝缘布置的劣化或由被接地组件的故障引起的漏电流。
[0014] 特别地，根据本发明的电子设备能够提供指示电线导体之间的差动电流的非时变 分量的绝对值和流动方向的信息。
[0015] 根据本发明的电子设备还能够检测和测量电线导体之间的差动电流的时变分量， 诸如接地故障电流。
[0016] 为了明了起见，差动电流的术语"非时变分量"和"时变分量"分别地意指所述差动 电流的DC分量和AC分量。
[0017] 如广泛已知的，电线中的差动电流可包括仅DC电流或仅AC电流，或者更常常地是 AC和DC电流的叠加结果。
[0018]相对于一般地在LV或MV电系统中使用的变化速率(例如50Hz)更加缓慢地改变的 电流在这里被视为DC电流。
[0019] 不具有正弦波形但显示出周期性变化（例如脉冲电流、分割电流(partial ized current)等)的电流在这里视为AC电流。
[0020] 根据本发明的电子设备能够检测电线中的差动电流，将检测到的差动电流按其DC 和AC分量分解，并提供指示所述分量中的每一个的测量信号。
[0021] 在许多种类的LV和MV应用中可方便地利用关于电线中的差动电流的非时变和时 变分量的定量信息。
[0022] 作为示例，在用于车辆的电池充电系统中，通过测量检测到的差动电流的非时变 分量收集的信息可被用来补偿在正常操作状况期间出现的小的固有DC接地漏泄，并确保相 对于在该处出现所述DC接地漏泄的安装点而言位于上游的保护设备的正确操作。
[0023] 作为另一示例，在LV或MV配电网中，可使用关于差动电流的非时变和时变分量的 测量信息来实际上实现高级保护或故障管理策略。
[0024] 本发明的其它方面涉及根据以下权利要求13和14所述的用于LV或MV应用的电子 布置。
[0025] 本发明的另一方面涉及根据以下权利要求15所述的光伏发电系统。
[0026] 本发明的另一方面涉及根据以下权利要求16所述的LV或MV配电系统或网络。
【附图说明】
[0027] 本发明的其它特性和优点将从根据本发明的用于低压或中压装置的电源和控制 单元的优选但非独有实施例的描述显露出来，在附图中提供了本发明的非限制性示例，在 所述附图中：
[0028] 图1示意性地示出了根据本发明的电子设备的实施例；以及
[0029] 图1A示意性地示出了根据本发明的电子设备的另一实施例；以及 [0030]图1B示意性地示出了根据本发明的电子设备的另一实施例；以及
[0031] 图2-13示意性地示出了根据本发明的包括在电子设备中的不同种类的信号处理 装置；以及
[0032] 图14一 17示意性地示出了根据本发明的电子设备中的信号的某些可能波形；以及
[0033] 图18示意性地示出了根据本发明的包括所述电子设备的用于LV或MV应用的电子 布置。
【具体实施方式】
[0034] 参考所述附图，本发明涉及用于测量LV或MV电线100中的差动电流ID的电子设备 1〇
[0035] 电线100可以是例如配电网或用于电动车辆的电池充电系统的电源线。
[0036] 电线100包括多个导体，并且其可以是例如单相或多相类型的。
[0037] 电子设备1包括被操作耦接到电线100的导体的感测电路2。
[0038]参考图2,感测电路2有利地包括具有磁芯211的电流互感器21，该磁芯211优选地 被成形为环。
[0039]有利地，磁芯211具有高磁导率，并且其可例如由Ni-Fe合金制成。
[0040]互感器21被有利地布置成感测在电线100的导体中的不平衡电流。
[0041] 电线100的导体通过磁芯211，从而形成用于互感器21的初级绕组。
[0042] 为了增加对电线100中的可能差动电流的总体灵敏度，可以在磁芯211周围缠绕初 级线100的导体以形成多个匝，例如3匝。
[0043]互感器21具有次级绕组212,被以相对高的匝数、例如250匝有利地缠绕在磁芯211 周围。
[0044]互感器21还包括励磁绕组213,其被以相对高的匝数、例如250匝有利地缠绕在磁 芯211周围。
[0045] 在电子设备1的操作期间，AC励磁电流IE沿着励磁绕组213流通。
[0046] 励磁电流IE可有利地由可以是已知类型的发生电路214(例如电子振荡器电路)生 成。
[0047]作为示例，励磁电流IE可具有500Hz的频率和可以是例如正弦曲线的波形。
[0048]如在其它已知LV-MV应用中、例如在B型的传统EIXD(漏地电流设备）中发生的，励 磁电流IE在磁芯211的磁导率显示出朝着小值的强过渡的工作点处、即在位于接近于磁芯 211的磁滞回线的正或负饱和区处的工作点处使互感器21的磁芯211极化。
[0049] 感测电路2包括被电连接到互感器21的次级绕组212的输出电路部22。
[0050] 输出电路部22被配置以提供指示差动电流ID的第一信号VI (优选地电压信号）。基 本上，其接收沿着次级绕组212流通的电流并生成信号VI。
[0051] 输出电路部22可有利地包括电阻电路(例如连接在次级绕组的端子与接地之间的 旁路电阻器）以生成信号VI。
[0052]图14-17示出了不同操作状况下的信号VI的一些实验测量结果。
[0053]信号VI基本上是AC信号，其包括由于励磁电流IE沿着励磁绕组213的流通而引起 的固定AC信号分量FSC。
[0054]当在电线100的导体中不存在差动电流ID时，信号VI基本上仅取决于励磁电流IE 的波形和载波频率(图14)。
[0055] 当存在仅具有非时变分量的差动电流ID时，信号VI具有与励磁电流IE相同的频 率，但是其可显示出在励磁电流IE的多个频率下发生的第一振幅峰突0S1(图15)。振幅峰突 0S1可根据电流ID的方向而是正的或负的。
[0056] 当存在仅具有时变分量的差动电流ID时，信号VI具有与励磁电流IE相同的载波频 率，但是其可显示出在振幅方面被调制的波形和以与励磁电流IE的频率不同的频率发生的 第二振幅峰突0S2(图16)。振幅过程0S2可以是正和/或负的。
[0057] 当存在具有非时变和时变分量两者的差动电流ID时，电压VI具有与励磁