用于电流检测的装置及操作这种装置的方法制造方法及图纸

一种用于检测保护和计量电流范围中电流的装置，其包括产生电压信号的电流传感器（１）和限压电子元件（７）。对于超过电子元件计量电压上限的计量电压信号和对于超过电子元件保护电压上限的保护电压信号，具有大于一的衰减因子的衰减元件（３）被电连接至该电流传感器（１）。以这样的方式选择衰减因子，即，使得除以衰减因子的计量电压信号小于或等于电子元件计量电压上限或者除以衰减因子的保护电压信号小于或等于电子元件保护电压上限。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及大功率电子设备领域，更具体地涉及依据独立权利要求前序部 分的用于检测保护电流的装置及操作这种體的方法。
技术介绍
US6346805B1描述了一种宽范围的电流测量的装置，在其中将在带有磁芯 的低功率测量变压器中产生的第一信号和在类似Rogowski线圈的非磁测量， 器中产生的第二信号进行比较。然后根据精确度，通过对来自两个测量变压器 的信号进行比较和将该信号间的偏差估算作为选择信号的标准，选择该两个信 号之一，进而对选择的信号进一步处理。低功率测量变压器被使用在实际计量 范围和大部分的保护范围中，而Rogowski线圈仅仅被j顿在检测高、固定或转 移电流的保护范围中。齐纳二极管(Zener diode)被用作保护元件以限制在 Rogowski线圈中生成的电压和保障电磁兼容。US6346805B1中的装置需要两个 测量M器用于保护和计量范围。因为依据所要求精度所选择的信号中的各个 信号必需被估计，因此需要快速信号处理系统。该装置仅仅能够被使用在依赖 于低功率测量变压器性能的预定计量范围和 于Rogowski线圈的性能禾口 A/D 转换器上限的预定保护范围。其目的不在于将该，使用在其它计量和/或保护 电流范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种使用电流传 检测保护电流范围中的电流的装 置，该电流传 还可被使用在计量电流范围内并且这些电流范围是可调整的， 以及提供一种操作这种装置的方法。Mil依据独立权利要求的装置和方法实现这个目的。一种依据本专利技术的用于检测保护电流范围中的电流的装置，保护电流范围 具有保护电流上限，该装置包括产生电压信号的电流传感器。同一电流传感器还被使用在具有计量电流上限的计量电流范围中。该装置进一步包括限压电子 元件，其具有电子元件保护电压上限和电子元件计量电压上限，该电子元件计 量电压极限小于该电子元件保护电压上限。该电子元件适于以具有保护电压上 限的保护电压范围内的测量精度来测量保护电压信号，保护电压信号根据过电 流而产生。该电子元件进一步适于在具有计量电压上限的计量电压范围内测量 计量电压信号，该计量电压信号根据计量电流而产生，该计量电压极限小于保 护电压极限。对于保护电压范围中的电压信号，该信号超过电子元件保护电压上限，无 源模拟衰减元件被电连接至电流传感器，衰减元件以衰减因子衰减保护和计量 电压信号，所， 咸因子大于一且除以衰减因子的保护电压信号小于或等于电 子元件^f户电压上限，禾口/或对于计量电压范围中的电压信号，该信号^31电子 元件iti电压上限，无源模拟衰减元件被电连接至电流传感器，衰减元件以衰 减因子衰减保护和计量电压信号，所述衰减因子大于一且除以衰减因子的计量 电压信号小于或等于电子元件计量电压上限。这种装置被用于不同计量和/或保 护电流范围，在该装置中无需使用其他传感器或部件以调整这些传感器对处理 设备的灵敏度。仅仅需要一个电流传 1用于计量电流范围和保护电流范围， 从而避免了不同传感器的使用且不需要进行计算来确定处理来自明P个电流传感 器的信号。因此该装置的可靠性增加。此外，可以调整所述信号以符合电子元 件的计量和/或保护电压范围，从而可以在宽范围内测量电流。在优选实施例中，电流传 被以充气磁性电压传感器的方式构造，其通腿于通过将一次电流变化转变为电压信号而检测电流，其尤其为Rogowski线圈，具有大线性动态范围。在另一 实施例中，电流传感器为光电流传 ，其具有大线性动态范围且将一次电流转换为电压信号。这种光电流传自在DE 4224 190Al和EP1 154 278A2中描述。在另一实施例中，衰M^件是包括至 少两个欧姆电阻器的结构。在这种结构中，电阻器可以被串联设置。该至少两 个欧姆电阻^l廉^介，且容易依据理想衰减因子提供衰M^件。在另一 实施例中，电子元件包括模JW数字转换器和积分^^和/或同一电 子元件被用于测量保护及计量电压信号。在另一tt^实施例中，在保护电压上限皿电子元件保护电压上限的情况 中，无源模拟衰减元件被电连接至电流传感器。除以衰减因子的保护电压极限小于或等于电子元件保护电压上限。在这种情况下，该装置在实施测量之前被 预先调整以便检测最大保护电流。这种，可用于多种测量任务，因为保护电 流范围可容易地在该装置中被设置，而无需改变传感器或A/D转换器。在另一 实施例中，在计量电压上限超过电子元件计量电压上限盼瞎况 中，无源模拟衰减元件被电连接至电流传感器。除以衰减因子的计量电压极限 小于或等于电子元件计量电压上限。在这种情况下，该，在实施测量之前被 预先调整以便检测最大计量电流。这种體可使用于多种测量任务，因为计量电流范围可容易地在该装置中被设置，而无需改变传感器或A/D转换器。在另一 实施例中，衰航件的衰减因子为大于一的2的幂指数，即211， n为自然数。这种衰减因子是有益的，因为A/D转换器中的数字化导致二进制 数之后，ffi31改变相应二进制数字，实际信号值可以被容易且快速地重建。在另一，实施例中，该装置包括电连接元件，尤其是集^^莫拟开关，通 过该连接元件，衰^^件可被电连接至电流传自。^ffl这种开关，保护和/或 计量电流范围可以容易且快速地被调整。在另一实施例中，该连接元件被手动电连接。若保护电流和/或计量电流的 上限被给定且该装置被预先调整，则这是有利的。在另一实施例中，该连接元件通过控制信号的操纵被电连接。若保护电流 和/或计量电流的上限是未知的或者在测量期间发生变化，则这是有禾啲，从而 电压信号的衰减在测量期间被调节。在另一优选实施例中，该装置包括增益元件，尤其是集成可切换电阻器网 络和放大器，通过该增益元件，电压信号可以以至少一个增益因子放大，该至 少一个增益因子大于一且乘以该增益因子的保护电压信号小于或等于电子元件 保护电压上限，和/或乘以该增益因子的计量电压信号小于或等于电子元件计量 电压上限。fflilS种放大，电压信号可最佳地适应于电子元件的保护和/或计量 电压范围，从而信号的^f,率被增加。在另一优选实施例中，乘以增益因子的保护电压上限小于或等于电子元件 保护电压上限，禾n/或乘以该增益因子的计量电压上限小于或等于电子元件计量 电压上限。若保护电流和/或计量电流的上限被给定，贝伪了最佳地4顿电子元 附呆护和/或计量电压范围及增加保护和/或计量电压^l)摔，这是有利的。在另H爐实施例中，衰减因子为2的幂指数，即2n， n为自然数，并且所述至少一个增益因子为大于一的2的幂指数，最大增益因子小于或等于2n—1 。 作为2的幂指数的衰减因子和增益因子的这种组合是有益的，因为在A/D转换 器中的数字化产生二进制数之后，实际信号值可以通过改变用于衰减和放大的 相应二进制数字而被容易且快速地重建。在另一优选实施例中，该装置包括相位校正装置，其形式尤其是至少一个 电容器，用于校正由于衰减元件而导致的电压信号的相移。如果该装置包括至 少一个增益元件，贝湘位校正装置还可以被用于校正由于该至少一个增益元件 所导致的相移。在另一优选实施例中，该装置包括过电压保护元件，尤其是气体过压保护 器，以保护该體抵抗过电压。在一种依据本专利技术的用于操作检测具有依据该装置设计的保护电流上限的 保护电流范围和具有计量电流上本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用电流传感器（１）检测保护电流范围中的一次电流的装置，该保护电流范围具有保护电流上限，以及该装置具有：　　　　产生电压信号的电流传感器（１），　　　　其特征在于　　　　同一电流传感器还用在具有计量电流上限的计量电流范围中，以及在于　　　　该装置进一步包括限压电子元件（７），其具有电子元件保护电压上限和电子元件计量电压上限，该电子元件计量电压极限小于电子元件保护电压上限，该电子元件（７）适于以具有保护电压上限的保护电压范围内的测量精度测量二次保护电压信号，该保护电压信号根据一次保护电流产生，　　　　并且该电子元件（７）适于在具有计量电压上限的计量电压范围内测量计量电压信号，计量电压信号根据计量电流产生，且该计量电压极限小于该保护电压极限，以及在于　　　　－对于超过电子元件保护电压上限的、所述保护电压范围中的电压信号，无源模拟衰减元件（３）被电连接至电流传感器（１），该衰减元件（３）以衰减因子衰减保护和计量电压信号，该衰减因子大于一且除以该衰减因子的保护电压信号小于或等于电子元件保护电压上限，和／或　　　　－对于超过电子元件计量电压上限的、计量电压范围中的电压信号，无源模拟衰减元件（３）电连接至电流传感器（１），该衰减元件（３）以衰减因子衰减保护和计量电压信号，该衰减因子大于一且除以该衰减因子的计量电压信号小于或等于电子元件计量电压上限。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1、使用电流传感器(1)检测保护电流范围中的一次电流的装置，该保护电流范围具有保护电流上限，以及该装置具有产生电压信号的电流传感器(1)，其特征在于同一电流传感器还用在具有计量电流上限的计量电流范围中，以及在于该装置进一步包括限压电子元件(7)，其具有电子元件保护电压上限和电子元件计量电压上限，该电子元件计量电压极限小于电子元件保护电压上限，该电子元件(7)适于以具有保护电压上限的保护电压范围内的测量精度测量二次保护电压信号，该保护电压信号根据一次保护电流产生，并且该电子元件(7)适于在具有计量电压上限的计量电压范围内测量计量电压信号，计量电压信号根据计量电流产生，且该计量电压极限小于该保护电压极限，以及在于—对于超过电子元件保护电压上限的、所述保护电压范围中的电压信号，无源模拟衰减元件(3)被电连接至电流传感器(1)，该衰减元件(3)以衰减因子衰减保护和计量电压信号，该衰减因子大于一且除以该衰减因子的保护电压信号小于或等于电子元件保护电压上限，和/或—对于超过电子元件计量电压上限的、计量电压范围中的电压信号，无源模拟衰减元件(3)电连接至电流传感器(1)，该衰减元件(3)以衰减因子衰减保护和计量电压信号，该衰减因子大于一且除以该衰减因子的计量电压信号小于或等于电子元件计量电压上限。2、 依据权利要求1的装置，其特征在于电流传感器(l)以充气磁性电压传感器的方式构造，尤其是Rogowski线 圈，其适于M将电流变化转换为电压信号来检测电流，和/或该衰减元件(3) 包括至少两个欧姆电阻器(31、 32)。3、 依据权利要求1或2的装置，其特征在于电子元件(7)包括模柳数字转换器和电子积分器和/或同一电子元件(7) 用于测量保护和计量电压信号。4、 依据权利要求1至3中之任一的装置，其特征在于在保护电压上限超过电子元件保护电压上限的情况中，无源模拟衰M^件 (3)被电连接至电流传感器(1)，且除以衰减因子的保护电压极限小于或等于 电子元件保护电压上限。5、 依据权利要求1至3中之任一的装置，其特征在于 在计量电压上限超过电子元件计量电压上限的情况中，无源模拟衰减元件(3)电连接至电流传,(1)，且除以衰减因子的计量电压极限小于或等于电 子元件计量电压上限。6、 依据丰又利要求3的装置，其特征在于 衰Mt^牛(3)的衰 咸因子为211， n为自然数。7、 依据权利要求1至5中之任一的装置，其特征在于 该^g进一步包括电连接元件(5)，尤其是集成模拟开关，通过该连接元件(5)，衰,件(3)可被电连接至电流传,(1)。8、 依据1X利要求7的装置，其特征在于 该连接元件(5)手动i喊M31控制信号的操纵被电连接。9、 依据权利要求1至6中之任一的装置，其特征在于 该装置包括增益元件(8)，尤其是集成可切换电阻器网络和放大器，该增益元件(8)，电压信号可以以至少一个增益因子放大，该至少一个增益因 子大于一且乘以该增益因子的保护电压信号小于或等于电子元件保护电压上 限，禾卩/棘以该增益因子的计量电压信号小于或等于电子元件计量电压上限。10、 依据权利要求9的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：R布洛克，B萨巴蒂尼，B德克，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]