专利名称：监控中性线和地线的装置，以及包括该装置的电开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监控中性导线和地线的装置，该装置包括处理装置，用来提供一种中性线检测信号的损耗；以及第一电压检测装置，被设计连接到中性导线和地线之间，用来将表示中性导线和地之间电压的第一信号提供给所述处理装置。
本发明也涉及一种电开关装置，其包括连接到输入端和输出端之间的主电触点，和一用于触发所述主触点的断开的切断继电器，该输入端包括一中性导线端、一地线端和至少一个相导体端；背景技术已知的监控装置对于中性导线检测电路的损耗和有时也包括地线检测电路的损耗是基于接收中性电压的输入端和接收地线的输入端之间的电压测量的。
图1示出了将被监控的连接到电力系统2的监控装置1。电力系统包括交流电源3，包括中性线N，相导体Ph和连接到地连接4的地线PE。根据中性线系统，中性导线能够直接或通过阻抗5连接到地线PE或接地连接4。
相导体、中性线和地线在到达电负载7之前经常穿过不同的终端和连接电路6。某些负载可以要求连接到地线，尤其用于将金属壳和电过滤器接地。
连接到被监控的电力系统的导线的监控装置对中性导线的存在性进行监控，以便防止电压浪涌风险和不提供需要辅助电源的保护电路的风险。如果检测到尤其由于中性导线的断开引起的电压浪涌，装置能够命令电开关装置8断开，以便中断到负载7的电源。
在美国专利4,931,893中描述了现有技术的检测中性线损耗和地线损耗的装置。这种电路使用了到中性线或地线的电容的放电。
已知的现有技术的监控装置不能充分地确保中性线或地线的断开的检测和通知
发明内容
本发明的目的是提供一种能够确保中性线或地线的安全检测的中性线监控装置以及一种包括这样一种监控装置的电开关装置。
根据本发明的一种监控装置包括第二电压检测装置，被设计连接到相导体和地线之间，以便将表示相和地之间电压的第二信号提供给所述处理装置；以及第三电压检测装置，被设计连接到相导体和中性导线之间，以便将表示相和中性线之间电压的第三信号提供给所述处理装置；根据由所述第一检测装置提供的所述第一信号的值、由所述第二检测装置提供的所述第二信号的值、以及由所述第三检测装置提供的所述第三信号的值，该处理装置提供中性线的损耗和/或地信号的损耗。
在一个优选例中，根据由所述第一检测装置提供的所述第一信号的值、由所述第二检测装置提供的所述第二信号的值、以及由所述第三检测装置提供的所述第三信号的值，该处理装置提供中性线的损耗和/或地信号的损耗。
有利地，监控装置包括连接到处理装置的中性线的损耗和/或地线损耗的故障通知装置。
最好是，处理装置提供一种正常连接信号，当第一信号表示中性线和地之间的电压小于第一预置阈值；第二信号表示相和地之间的电压大于第二预置阈值；以及第三信号表示相和中性线之间的电压大于第三预置阈值。
最好是，处理装置提供中性导线信号的损耗，当第二信号表示相和地之间的电压大于第二预置阈值；以及第三信号表示相和中性线之间的电压小于第三预置阈值。
最好是，处理装置提供地线信号的损耗，当第二信号表示相和地之间的电压小于第二预置阈值；以及第三信号表示相和中性线之间的电压大于第三预置阈值。
最好是，处理装置提供连接错误信号，当第一信号表示中性线和地之间的电压大于第一预置阈值；第二信号表示相和地之间的电压小于第二预置阈值；以及第三信号表示相和中性线之间的电压大于第三预置阈值。
有利地，第一、第二和第三监控装置包括用于输入信号和输出信号之间的电绝缘的装置。
有利地，处理装置包括一自动电源，在缺少正常电源的情况下用于将电源提供给所述处理装置的电路。
根据本发明实施例的一种电开关装置包括至少一个上面定义的监控装置，用于将切断信号提供给切断继电器；第一电压检测装置，连接到中性导线端和地线端之间；第二电压检测装置，连接到相导体端和地线端之间；以及第三电压检测装置，连接到相导体和中性导线端之间。
从下列仅作为非限制性示例给出的并在附图中所表示的本发明特定实施例的描述，其它优点和特征将变得更加清楚，其中图1示出了现有技术的连接到将被监控的电力系统的监控装置的装配图；图2示出了根据本发明实施例的监控装置的方框图；图3示出了根据本发明第一实施例的监控装置的电压检测装置的示图；图4示出了根据本发明第二实施例的监控装置的电压检测装置的示图；图5示出了根据本发明实施例的处理电路监控装置的示图；以及图6示出了包括根据一实施例的监控装置的电开关装置的示图。
具体实施例方式
图2示出了根据本发明实施例的监控装置1的方框图。该装置包括一输入端10，用于连接到地线PE；一输入端11，用于连接到中性导线N；以及一输入端12，用于连接到相导体Ph。第一电压检测电路13连接在输入端10与输入端11之间，用于提供表示中性导线和地线之间的电压的信号V1。第二电压检测电路14连接在输入端10与输入端12之间，用于提供表示相导体和地线之间的电压的信号V2。第三电压检测电路15连接在输入端11与输入端12之间，用于提供表示相导体和中性导线之间的电压的信号V3。
处理电路16接收由检测电路提供的信号V1、V2和V3，并根据所述信号V1、V2和V3的值提供该输出信号。该输出信号就是表示中性损耗和/或接地损耗和/或连接错误的信号。因此，处理电路将通知信号90提供给通知装置17，和/或将控制信号91提供给继电器18，和/或在输出端20提供检测信号19。
当负载7没有连接到电源系统时，连接在相输入端与中性输入端之间的阻抗21使检测能够被改善。
连接在相输入端11与中性输入端12之间的电源电路22将电力提供到处理电路和通知装置。当相与中性之间的电压不再存在时，尤其在中性或相的损耗之后出现错误的情况中，自主备份电源23提供电力。
图3示出了根据本发明第一实施例的监控装置的电压检测电路的方案图。该检测电路包括一个与变压器连接的电阻分压器电桥，用于达到电源系统与处理电路之间的电绝缘。
检测电路13包括电阻24和25，串联在输入端11和10之间；以及变压器26，具有连接到电阻25的初级绕组和将信号V1提供给处理电路16的次级绕组。检测电路14包括电阻27和28，串联在输入端10和12之间；以及变压器29，具有连接到电阻28的初级绕组和将信号V2提供给处理电路16的次级绕组。检测电路15包括电阻30和31，串联在输入端11和12之间；以及变压器32，具有连接到电阻31的初级绕组和将信号V3提供给处理电路16的次级绕组。
图4示出了根据本发明第二实施例的监控装置的电压检测电路的方框图。该检测电路包括一个电流限制电阻，与头尾相连的光耦合器以及保护二极管串联连接。光耦合器执行电源系统和处理电路之间的电绝缘。
检测电路13包括一个与光耦合器34的一个输出端串联的电阻33，以及一个连接在输入端11与输入端10之间的反向保护二极管35，该光耦合器具有一个将信号V1提供给处理电路16的输出端。检测电路14包括一个与光耦合器37的一个输出端串联的电阻36，以及一个连接在输入端10与输入端12之间的反向保护二极管38，该光耦合器具有一个将信号V2提供给处理电路16的输出端。检测电路15包括一个与光耦合器40的一个输出端串联的电阻39，以及一个连接在输入端11与输入端12之间的反向保护二极管41，该光耦合器具有一个将信号V3提供给处理电路16的输出端。光耦合器的输出端可以是被处理电路16的部件极化的光电晶体管。
图5示出了根据本发明实施例的监控装置的处理电路16的方框图。第一比较器50接收信号V1，并将其与第一阈值51进行比较，以便将一个输出信号52提供给临时存储电路53。第二比较器54接收信号V2，并将其与第二阈值55进行比较，以便将一个输出信号56提供给临时存储电路57。第三比较器58接收信号V3，并将其与第三阈值59进行比较，以便将一个输出信号60提供给临时存储电路61。通过提供明显的中性信号63的损耗、地信号64的损耗、连接错误信号65、或正常操作信号66，电路53、57和61将信号V1m、V2m和V2m提供给一种能够检测到错误类型的分析电路62。
当信号V1低于阈值51，信号V2高于阈值55，以及信号V3高于阈值59时，分析电路最好提供一个正常连接信号。
当信号V2高于阈值55，以及信号V3低于阈值59时，分析电路最好提供一个中性导线信号63的损耗。
当信号V2低于阈值55，以及信号V3高于阈值59时，分析电路最好提供一个地线信号的损耗。
当信号V1高于阈值51，信号V2低于阈值55，以及信号V3高于阈值59时，分析电路最好提供一个连接错误信号。
例如，阈值51、55、59可以对应于具有额定电源系统电压3的20％到80％之间的效果的电压。这些阈值的效果最好包括在电源系统2的额定电压3的40％到60％之间。
在图5的示例中，处理电路16包括第四比较器67，用于接收表示相与中性线之间的电压的信号V3，以便将其与第四阈值68进行比较，并提供电压浪涌检测信号69；第五比较器70，用于接收信号V3，以便将其与低阈值71进行比较，并提供一个欠压或电压降检测信号72。
能够将信号63、64、65、66、69和/或70提供到输出选择电路73，以便设置将控制通知装置17的信号、将触发继电器18的信号、和/或将被发送到通信输出端20的信号的参数。例如，所有的信号可被发送到输出端20，中性线的损耗、接地的损耗和电压浪涌信号可命令继电器18，以及中性线的损耗、接地的损耗、连接错误、以及正常操作信号能够被提供到通知装置17。
图6示出了包括根据本发明实施例的监控装置的电装置80的方案图。装置80是一种电开关装置，其包括一个连接在输入端82与输出端83之间的主电触点81，以及一个用于触发所述主触点的断开的切断继电器18。输入端82包括中性导线接线端84、地线端85，以及至少一个相导体端86。输出端包括一个中性输出端87和至少一个相输出端88，以便提供负载或电安装的下行线路部分。
装置80包括一种例如上面的实施例中所描述的监控装置1，以便将一个开路信号90提供给切断继电器18。
第一电压检测电路13连接在中性导线端84与地线端85之间。第二电压检测电路14连接在相导体端86和地线端85之间。第三电压检测电路15连接在相导体端86与中性导线端84之间。
在上述的实施例中，已经分开描述了不同的电路。例如，用延时的单稳电路能够实现电路53、57和61，以及电路62可以是3-8解码电路。然而，在本发明的其它实施例中，通过在单个组件中集成的模拟、数字和/或组合的组件，能够执行这些电路的功能。利用例如微处理器或微控制器之类的可编程的组件也能够执行某些功能。
通知装置17可以包括发光二极管、液晶显示器或其它类型的指示装置。
上面的实施例示出了单相电源方案，但是本发明也涉及操作三相电源系统的装置。在这种情况中，相导体可以包括整流电路，与图4中示出的检测装置一起工作。
电装置80可以特别是电路断路器或开关，并且它也可以包括其它电保护功能，例如接地漏电、超载或短路保护。
权利要求
1.一种用于监控中性导线(N)和地线(PE)的监控装置，包括处理装置(16)，用于提供中性线检测信号的损耗；以及第一电压检测装置(13)，被设计连接到中性导线(N)和地线(PE)之间，以便将表示中性线和地线之间电压的第一信号(V1)提供给所述处理装置(16)；该装置特征在于其包括第二电压检测装置(14)，被设计连接到相导体(Ph)和地线(PE)之间，以便将表示相导体和地线之间电压的第二信号(V2)提供给所述处理装置；以及第三电压检测装置(15)，被设计连接到相导体(Ph)和中性导线(N)之间，以便将表示相导体和中性线之间电压的第三信号(V3)提供给所述处理装置；根据由所述第一检测装置提供的所述第一信号(V1)的值、由所述第二检测装置提供的所述第二信号(V2)的值、以及由所述第三检测装置提供的所述第三信号(V3)的值，该处理装置提供中性线的损耗和/或地信号(19、63、64、90、91)的损耗。
2.如权利要求1的监控装置，其特征在于根据由所述第一检测装置提供的所述第一信号(V1)的值、由所述第二检测装置提供的所述第二信号(V2)的值、以及由所述第三检测装置提供的所述第三信号(V3)的值，该处理装置(16)提供中性线、相导体、和/或地线连接错误信号(19、65、90、91)。
3.如权利要求1或2所述的监控装置，其特征在于其包括连接到处理装置的中性线的损耗和/或接地故障通知装置(17)的损耗。
4.如权利要求1到3中的任一项的监控装置，其特征在于处理装置提供一种正常连接信号，当表示中性线和地之间的电压的第一信号(V1)小于第一预置阈值(51)；表示相和地之间的电压的第二信号(V2)大于第二预置阈值(55)；以及表示相与中性线之间的电压的第三信号(V3)大于第三预置阈值(59)。
5.如权利要求1到4中的任一项的监控装置，其特征在于处理装置(16)提供中性导线信号的损耗，当表示相与地之间的电压的第二信号(V2)大于第二预置阈值(55)；以及表示相与中性线之间的电压的第三信号(V3)小于第三预置阈值(59)。
6.如权利要求1到5中的任一项的监控装置，其特征在于所述处理装置提供地线信号的损耗，当表示相与地之间的电压的第二信号(V2)小于第二预置阈值(55)；以及表示相与中性线之间的电压的第三信号(V3)大于第三预置阈值(59)。
7.如权利要求1到6中的任一项的监控装置，其特征在于处理装置提供连接错误信号，当表示中性线与地之间的电压的第一信号(V1)大于第一预置阈值(51)；表示相与地之间的电压的第二信号(V2)小于第二预置阈值(55)；以及表示相与中性线之间的电压的第三信号(V3)大于第三预置阈值(59)。
8.如权利要求1到7中的任一项的监控装置，其特征在于第一、第二和第三监控装置(13、14、15)包括用于输入信号和输出信号之间的电绝缘(26、29、32、34、37、40)的装置。
9.如权利要求1到8中的任一项的监控装置，其特征在于处理装置包括一自备电源(23)，在缺少正常电源的情况下用于将电源提供给所述处理装置的电路。
10.一种电开关装置，包括主电触点(81)，连接到输入端(82)和输出端(83)之间；切断继电器(18)，用于触发所述主触点的断开；输入端(82)，包括一中性导线端(84)、一地线端(85)和至少一个相导体端(86)；该装置特征在于其包括至少一个如权利要求1到9中的任一项所述的监控装置(1)，用于将一断开信号(91)提供给切断继电器(18)；第一电压检测装置(13)，连接到中性导线端(84)和地线端(85)之间；第二电压检测装置(14)，连接到相导体端(86)和地线端(85)之间；以及第三电压检测装置(15)，连接到相导体(86)和中性导线端(84)之间。
全文摘要
中性导线(N)和地线(PE)的监控装置，包括处理装置(16)，以及将表示中性线和地之间电压的第一信号(V1)提供给所述处理装置(16)的第一电压检测装置(13)。该装置还包括第二电压检测装置(14)，用于将表示相和地之间电压的第二信号(V2)提供给所述处理装置；和第三电压检测装置(15)，用于将表示相和中性线之间电压的第三信号(V3)提供给所述处理装置。根据第一、第二和第三信号(V1、V2、V3)的值，该处理装置提供中性线信号的损耗和/或地信号的损耗。电开关装置包括例如用来触发主触点(81)的断开的监控装置。
文档编号H02H5/00GK1477747SQ03178488
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月18日 优先权日2002年7月18日
发明者西蒙·蒂安, 西蒙 蒂安 申请人:施耐德电器工业公司