【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电流分离的ac/dc敏感的剩余电流测量的电路布置和方法，电路布置包括具有环形线圈和用于记录剩余电流的恰好一个次级绕组的测量电流互感器，具有用于为次级绕组供电和用于产生具有在第一状态和第二状态中的相应停留时间的时间调制的二进制测量信号的振荡电路的驱动电路，以及具有用于评估停留时间和输出剩余电流测量值的数据接口的计算单元。
技术介绍
1、已知的是基于剩余电流测量原理的用于监测电力装置的测量设备和测量方法。这类测量设备是基于这样一个事实，即在供电线路的所有有源导体上，特别是在供电系统的线路上，在电气装置的无故障运行期间，电流(初级电流)的向量和等于零，因此在包含供电线路的测量电流互感器的可磁化环形线圈中不存在磁场。然而，如果出现在供电线路外部放电的故障电流，例如由于绝缘故障，则在初级侧产生剩余电流。由此剩余电流在环形线圈内引起的可变磁通在测量电流互感器的次级绕组中感应出电压，该电压的大小允许对剩余电流的大小进行说明。
2、如果剩余电流特别小，例如在预防性地识别由电源系统的绝缘状态稳定恶化引起的故障电流的情况下，则需要具有高灵敏度的测量设备。除故障电流监测领域外的其他应用领域，例如，记录不接地电源系统中的测试电流脉冲的应用领域，也可能要求能够以高分辨率记录在最大300ma范围内的甚至特别小的残余电流。
3、通过测量电流互感器进行ac/dc敏感的剩余电流测量的已知方法，如专利文件ep2 813 856 b1所公开的，使用振荡电路，通过该振荡电路，测量电流互感器的互感器铁芯的磁化曲线以振荡的方式通过在上
4、专利申请ep3 893 006 a1还公开了一种基于用于向环形线圈电流互感器供电的驱动电路和用于控制驱动电路的第一振荡电路的用于电流分离的ac/dc敏感的剩余电流测量的电路布置和方法。通过时钟信号以高分辨率评估振荡信号，该时钟信号在结构上独立的第二振荡电路中产生，因此需要进一步的硬件工作。
5、此外，专利文件cn104655919b示出了一种基于多谐振荡器电路的用于测量大电流的准数字dc电流传感器，具有作为比较器的运算放大器，用于产生双极激励电流，用于向非线性测量互感器供电。将交流激励电流转换为正脉冲形状的信号，基于微处理器评估其脉冲占空比。然而，该电流传感器不适合以高分辨率测量小的、ac/dc敏感的剩余电流，因为它与高电流dc绝对电流对准。
6、此外，多谐振荡器电路的离散电路结构除了需要微处理器的电源外，还需要另一个定义的电源。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是创建一种用于电流分离的、ac/dc敏感的剩余电流测量的电路布置和测量方法，既允许测量优选在最大300ma范围内的剩余电流，又允许灵活地评估测量值，同时能够从电路和经济的角度有效地实现。
2、结合权利要求1的前序部分的特征，该目的通过驱动电路与振荡电路一起形成驱动模块形式的整体结构单元来实现，该驱动模块被配置为与计算单元一起由电源设备提供共享的单极操作电压。
3、为了记录剩余电流，根据本专利技术的电路布置具有测量电流互感器，测量电流互感器具有环形线圈(环形互感器)，其磁化曲线示出了明显的正和负饱和范围，在这两个范围之间延伸出近似线性的范围。环形互感器具有恰好一个次级绕组(测量绕组)，由具有振荡电路的驱动电路供电，并产生时间调制的二进制测量信号，该信号在第一状态和第二状态中具有相应的停留时间。
4、为此目的，驱动电路由振荡电路控制，使得由于流过次级绕组的电流，磁化曲线在正饱和和负饱和之间的线性范围的两个方向上以振荡方式通过。
5、在振荡电路中，通过测量次级电流的值并将其与足够高的(次级电流)饱和阈值相比较，来区分磁化曲线上的线性范围和相应的饱和范围，饱和阈值对应于环形线圈材料的饱和范围内的电流值。
6、如果次级电流超过饱和阈值，振荡电路翻转，并且次级绕组中的电流的方向反转。
7、通过评估次级电流的零点，即在仅由剩余电流确定的磁化曲线上的操作点中，以及从其翻转点，即在磁化曲线上的饱和范围中，可以从次级电流的曲线得出具有第一状态(高相位)和第二状态(低相位)中的停留时间的时间调制的二进制测量信号。
8、从剩余电流预先指定的磁化曲线上的操作点开始，直到达到作为操作点位置的函数的相应饱和点，第一状态和第二状态中的停留时间具有不同的持续时间，从而导致时间调制的二进制测量信号。
9、因此，磁化曲线的通过经由尽可能线性的函数(磁化曲线的线性范围)映射在时间调制的二进制测量信号的停留时间中，与磁化曲线上的通过路径相对应的停留时间作为操作点的函数产生。
10、因此，时间调制的二进制测量信号(振荡信号)具有不同持续时间的高相位和低相位(第一状态和第二状态)，这取决于操作点的位置，因此是剩余电流的函数。
11、测量信号的评估包括经由时钟信号确定第一/第二状态中的相应的停留时间，并通过计算单元进行，该计算单元优选地被设计为微处理器。
12、这种可编程计算单元的使用以及因此基于软件的评估有利地提供了关于适应不同测量互感器变化的增加的灵活性，并且使得能够简单而快速地改变测量参数，例如适应测量范围的测量分辨率。
13、用时钟信号在对应的停留时间内计数的时钟脉冲的数量导致直接分量，该分量与剩余电流成正比，并且经过适当的信号处理(低通滤波)后产生剩余电流测量值。
14、此剩余电流测量值经由数据接口输出。
15、根据本专利技术，具有振荡电路的驱动电路形成驱动模块形式的整体结构单元。驱动模块被设计为使得向其提供与计算单元相同的单极操作电压。为此目的，电路布置有共享的电源设备，该共享电源设备仅需要为驱动模块和计算单元提供相同的操作电压，由此根据本专利技术的任务降低了电路复杂性。特别地，不需要开关继电器，这反过来对电磁兼容性(emc)有积极的影响。
16、优选地，驱动模块被配置为通过改变次级绕组的极性来反转次级绕组中的电流的方向。
17、通过改变次级绕组处的极性，只需要单极电压电源。由于极性的改变，次级绕组中的电流方向被反转，并且环形线圈中的磁通量从电流饱和范围被驱动回到相应的相反饱和。
18、有利地，数据接口被配置为以数字形式和/或通过数模转换器以模拟形式输出剩余电流测量值。
19、为了进一步处理或光学/声学表示，剩余电流测量值在计算单元的出口经由数据接口作为数字信号提供，或与集成在计算单元的数模转换器相结合作为模拟信号提供。
20、在另一个实施例中，测量电流互感器具有测试和校准绕组。
21、测试和校准绕组允许电路布置的功能测试和校本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电流分离的AC/DC敏感的剩余电流测量的电路装置(2)，电路装置(2)包括具有环形线圈和用于记录剩余电流(Id)的恰好一个次级绕组(6)的测量电流互感器(4)，具有用于向次级绕组(6)供电并用于产生具有第一状态(S1)和第二状态(S2)中的相应停留时间(Th，T1)的时间调制的二进制测量信号(V)的振荡电路(22)的驱动电路(12)，
2.根据权利要求1所述的电路布置(2)，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的电路布置(2)，其特征在于：
4.根据权利要求1至3中任何一个所述的电路配置(2)，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的电路布置(2)，其特征在于：
6.一种用于电流分离的AC/DC敏感的剩余电流测量的测量方法，所述方法包括以下方法步骤：
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：
8.根据要求6或7所述的测量方法，其特征在于：
9.根据权利要求6至8中任何一个所述的测量方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种用于电流分离的ac/dc敏感的剩余电流测量的电路装置(2)，电路装置(2)包括具有环形线圈和用于记录剩余电流(id)的恰好一个次级绕组(6)的测量电流互感器(4)，具有用于向次级绕组(6)供电并用于产生具有第一状态(s1)和第二状态(s2)中的相应停留时间(th，t1)的时间调制的二进制测量信号(v)的振荡电路(22)的驱动电路(12)，
2.根据权利要求1所述的电路布置(2)，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的电路布置...
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