独立自供电数字控制继电器制造技术

本发明专利技术涉及配置独立自供电数字控制继电器的过程，该继电器用于通过准确电流测量向电气系统提供相和接地过电流保护。用控制算法测量电流的设置提供用于功率控制，其中通过提供放大和调节电流用于向电子电路供电必需的电流和测量的电流波形的保真度之间的最优化以致它们两者同时处于可接受水平。本发明专利技术公开在真正自供电继电器中用于功率控制的电流传感和关联算法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及电路中断设置并且更具体地涉及电流测量和传感设置，例如由 断路器和过载/过电流继电器使用的那些电流测量和传感设置等，这些断路器和过载/过 电流继电器从它们被设置以用来中断的电路通道来供电(自供电)。
技术介绍
继电器的使用在现代住宅、商业和工业电气系统中广泛分布并且它们构成这样的 系统的必不可少的部件用于提供针对过电流状态的保护和接地故障保护。在电力系统保 护中传统上使用静态辅助供电的继电器用于过电流和接地故障保护。在这样的设计中，电 子电路要求的能源独立于电流传感器。在该情况下的电流传感器碰到非常低并且恒定的负 荷和小的线性范围，一般是标称设计电流的20倍，其便于二次电流波形免于任何显著的失 真。该电流传感器因此在重量上是轻的并且尺寸较小。并且该电流传感器跟在一次高电流 传感器之后。此外，为了测量通过该电流传感器的电流，控制电子设备从辅助电源得到工作 电力，其便于包括信号调节的有源滤波器设计的实现。该辅助电源补充双极性电压源的用 途从而能够实现简单和有源滤波器调节。此外，电子电路的高功率需求可以容易地供应。也 就是说，可获得在待嵌入的部件选择和特征方面的设计灵活性。然而存在某些情况，其中设备遇到为继电器操作支持辅助电源的限制(对于例如 在城市中的环网柜设备)并且因此出现对本身自供电继电器的需要。然而，在本身自供电 继电器的情况下，继电器电子电路需要的能量用至少一个测量电流传感器供应。此外还暗 示电流传感器必须提供包括电力供应的电流测量。从而，基于控制电子设备的功耗要求，影 响电流传感器VA容量。此外，由于要求在工作电流范围上约束功率耗散引起传感器面对动 态阻抗，因此，正是用于从电流传感器提取电力的方法还在基本电流传感器波形中引入失 真。这样的要求需要具有更高VA容量和更大线形范围的电流传感器。要求的电流传感器 因此是庞大的。为了在该情况下用最小的可接受电流传感器尺寸和VA获得最好的继电器 性能，必须达到控制电子设备设计硬件和关联软件的最佳平衡。US专利7，304，828公开具有电流/温度传感、时间延迟过载和过电流/过温度保 护的AC/DC智能固态继电器/断路器装置。在该专利技术中，功率MOSFET或其他晶体管控制负 载电流。旁通电流传感路径监测MOSFET电流并且万一过电流状况则通过信号处理引起关 闭。然而，它不提供相位和接地故障保护，因为它意在用作在功率流配置中的串联元件。US公开物20060007627公开智能基于MOSFET的继电器系统，其响应于多种影响。 该继电器系统包括至少一个继电器、至少一个收集涉及该继电器系统的数据的外围传感器 和链接到该继电器和该传感器的控制逻辑部分。该控制逻辑部分通过通信接口进一步链接 到控制计算机。该控制逻辑部分包括用于基于从控制计算机接收的指令和通过至少一个外 围传感器和继电器收集的数据智能控制继电器工作的手段。该系统进一步适应于在联网设 置中使用。该专利讨论传递用于控制继电器工作的指令的控制计算机。专利号W0/2007/114951在工业控制系统、电动机和其他电气装置的保护和控制机构和/或方法的领域中。它可以大致上满足用于电气装置的保护和控制的现有技术机构 未实现的需要中的许多并且可以提供大范围电流测量、自校准和大范围的线路供电电子设 备以提供应用灵活性和可靠性、成本效率。过载继电器可以与电磁接触器(与应用符合) 一起采用，作为工业控制系统中的部件。然而，该专利讨论对于电动机的应用的辅助源的使用。US专利7，016，174描述用于电子跳闸单元的系统，凭此提供可靠的瞬时保护。多 算法方法使用算法以基于电流和阈值的直接比较检测栓接故障，以及使用附加算法以基于 峰间电流和附加电流阈值的比较检测电流过载。然而该专利不提供用户可配置性。在US专利7，248, 451中功率控制器位于电路的线路侧和负载侧之间的电流路径 内。该功率控制器在控制源存在时闭合电流路径并且在控制源不在时断开电流路径。电连 接到该电流路径的电源提供该控制源。传感器系统从该电源接收电力，监测在该电流路径 中的电流并且输出指示该电流路径内的电流状况的传感器信号。逻辑控制器也从该电源接 收电力，接收该传感器信号并且当该传感器信号不满足制定的标准时从该功率控制器移除 控制源。该传感器系统可包括用于监测两条或多条电线之间的电流平衡的不平衡传感器和 用于监测个体线路中的电流的过电流传感器中的任一个或两个。然而，该辅助-电源的控 制表示在该传感器系统中使用的电流继电器不构成本身自供电继电器。US公开物20060050464大体上涉及控制系统，并且更具体地涉及采用冰球配置 用于控制到接收电力的负载的功率的具有固态继电器的控制系统。第一母线和第二母线 配置成包括电流传感部分。它具有通信接口，其适应于与以下构成的组中选择的通信相 兼容WatBus. TM, Dallas 半导体单线协议、Seriplex、传感器总线、DeviceNet. TM. bus、 FMS、Lon Works、控制域网络(CAN)、InterbusS, SDLC, AS-interface (AS-i)、局域互连总线 (LIN-bus)、IEEE-1118 总线、Profibus、Modbus RTU，包括以太网 TCP/IP 的企业通信总线、 互联网、令牌环LAN、以太网LAN、FDDI网络、专用数据网、ISDN和VPN。然而，该专利讨论具 有多种定制通信的固态继电器。US专利7，031，131涉及用于检测流过导体的电流并且用于当电流超过预定阈值 时关断电流的过电流保护装置。构成过载保护设备并且传感从电源供应到负载的电流的电 流传感器通过提供具有磁阻抗(MI)效应的磁传感器、在该传感器上外加AC的AC源部件、 向偏置线圈供应偏置电流的偏置电流源部件、传感峰值或当电压变化时磁传感器的阻抗变 化的峰值传感部件以及根据每相选择该峰值传感部件的输出的开关构成。相继地保持开关 输出的保持部件和放大部件共同提供以实现每相的电流传感。从而，电流传感的范围扩大 以减小功耗和成本。然而该专利技术使用AC源以对传感器加压。它还使用偏置电流源用于偏 置偏置线圈。US专利6，888，712涉及单个保护装置，包括互感器(transformer)、输入电路和开 关电路，适合于增加到包括与启动器电互连的控制面板以控制电气装置的电力系统。该专 利讨论具有各种功能块的启动器。US专利6，421，216公开对相对小的过电流给予快速响应的过电流保护系统。它具 有传感器元件和在电源和负载之间串联的中断元件。该传感器元件通过控制元件在功能上 链接到该电路中断元件。当电流超过预定量时，该传感器元件传递热到该控制元件，其使该 电路中断元件从导通状态变为非导通故障状态。该控制元件可包括PTC装置。然而，该专利讨论工作的热因素-热传递并且不基于通过联接电流互感器的电流大小的电传感。US专利6，055，145A描述基于微处理器的过电流跳闸单元，其生成跳闸信号为电 流和时间的可调节函数，在具有与跳闸功能关联的2色LED(当红色时作为跳闸状况的指示 器并且当绿色时作为选择的可编程参数的指示器)的前面板上具有跳闸功能的直观表示。 绿色LED闪光以指示选择成用于修改编程模式的参本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种配置独立自供电数字控制继电器的过程，所述继电器用于通过准确电流测量向电气系统提供相和接地过电流保护，所述过程包括步骤：通过借助全桥整流器整流来自至少一个电流传感器的电流来准备电源；将所述准备的电源存储在总线电容器中，所有三相关于所述电容器并联连接；在第一级通过使第一线性稳压器适应而将所述总线电容器电压从２４Ｖ减小到＋１２Ｖ，所述＋１２Ｖ供应给模拟传感电路、跳闸线圈能量蓄积器和ＦＬＡＧ工作能量储存器；在第二级通过使第二线性稳压器适应而将所调节的电压从＋１２Ｖ减小到＋３．３Ｖ；所述＋３．３Ｖ作为基准供应给微控制器；以及提供与二次电流互感器（ＣＴ）的电流路径串联的分流器以将电流信号转换为电压信号；提供跨接电流传感网络的分压器和尖峰抑制器，用于分割所述电压信号，并且供应给所述微控制器的所调节的电流包括所述电压信号，所述微控制器监测线路电流和线路电流频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种配置独立自供电数字控制继电器的过程，所述继电器用于通过准确电流测量向 电气系统提供相和接地过电流保护，所述过程包括步骤通过借助全桥整流器整流来自至少一个电流传感器的电流来准备电源； 将所述准备的电源存储在总线电容器中，所有三相关于所述电容器并联连接； 在第一级通过使第一线性稳压器适应而将所述总线电容器电压从24V减小到+12V，所 述+12V供应给模拟传感电路、跳闸线圈能量蓄积器和FLAG工作能量储存器；在第二级通过使第二线性稳压器适应而将所调节的电压从+12V减小到+3. 3V ；所述 +3. 3V作为基准供应给微控制器；以及提供与二次电流互感器(CT)的电流路径串联的分流器以将电流信号转换为电压信号；提供跨接电流传感网络的分压器和尖峰抑制器，用于分割所述电压信号，并且供应给 所述微控制器的所调节的电流包括所述电压信号，所述微控制器监测线路电流和线路电流频率。2.如权利要求1所述的过程，其中所述监测线路电流频率包括甚至在dc偏移、涌流和 THD存在时通过传感由所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·沙，M·夫亚斯，B·德克，N·苏塔尔，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH