[发明专利]能够防止由于瞬时干扰脉冲而错误触发保护系统的故障电流和差动电流检测系统

说明书

                         发明领域

本发明涉及一种检测提供给电气设备的故障电流和差动电流并且触发保护开关以防止将这种电流提供给电气设备的检测系统，特别涉及一种当检测到有害的故障电流和差动电流时触发保护开关，并且当检测到无害的瞬时干扰脉冲时不错误地触发保护开关的检测系统。另外，本发明涉及一种由检测系统执行的方法和用于实现该方法的软件程序。

                         发明背景

在很多应用中，向一个或多个电气设备提供电流，以为这些设备提供电源。例如，电流从电力公司提供到住宅的一个或多个电气插座，并且用户可以将电气设备连接到插座，以提供电源给设备。如果电气设备出现故障，或者出现用户误操作，可能会出现潜在危险的情况。例如，如果用户接触电气设备从电力公司接收电流的部分，电流将穿过用户到达地面，并且可能导致用户心跳停止。另外，如果电气设备的接收电流部分由于错误的绝缘导致接地不正确，将提供给该电气设备很大电流，并且可能引发用户家庭火灾。当电气设备出现故障或误操作时提供给用户家庭的额外电流浪涌称作故障电流。

为了防止用户家庭火灾，或者防止用户受到伤害，已经开发出一种断路器可以用来对故障电流进行检测，并且如果检测到的故障电流超过特定级别，就截断对用户家庭中的一个或多个电气插座的电流供应。图5示出这种断路器1的一个示例，它包括总电流变换器2、电源4、触发电路5、触发继电器6、开关机构7和开关8。

电流通过输电网络LN从电力公司提供到用户家庭，并且网络LN包括3根火线L₁，L₂和L₃，以及一根零线或地线N。输电网络LN环绕总电流变换器2的芯3，以形成变换器2的主线圈N1。另外，次线圈N2也环绕变换器2的芯3，并且触发电路5与线圈N2相连。具体地说，触发电路5连接在线圈N2的输出端之间，并且触发继电器6连接在电路5的输出端之间。触发继电器6控制开关机构7，以选择性地断开开关8，并且开关8位于电力公司和电气设备之间的输电网络LN的路径上。

当用户家庭中的电气设备在正常条件下进行运转或操作时，不存在故障电流。因此，通过输电网络LN流过芯3的电流向量和为零。然而，如果产生故障电流I_f，那么电流向量和不为零，并且在次线圈N2的两端产生电压U_e。电压U_e的特征对应于故障电流I_f的特征，并且触发电路5根据输入电压U_e产生输出电压U_a。输出电压U_a引起工作电流I_a流过触发继电器6。当故障电流I_f超过触发电流I_trigger时，触发电路5对继电器6进行触发。继电器6的触发引起开关机构7断开开关8，以截断从电力公司到用户家庭中的至少一个插座的电流提供。

由于剩余工作电流I_a的值基于故障电流I_f的值，当故障电流I_f增加到引起电流I_a流动的程度时，继电器6触发。因此，当用户接触电气设备的导电部分并且导致产生大的故障电流I_f，继电器6触发并且开关机构7断开开关8。结果，危险故障电流I_f不再提供给用户并且不会伤害用户。类似地，如果电气设备的绝缘出现问题并且产生大的故障电流I_f，那么继电器6触发，从而开关机构7断开开关8。因此，危险故障电流I_f不再提供给电气设备，并且消除了电气设备引发火灾的任何可能性。

然而，由于图5所示的断路器1通过硬件电路来实现，因此，当不存在危险故障电流时，断路器1仍频繁地被激活，并且断路器1没有必要地中断电气设备的工作。例如，当开始打开与输电网络LN相连的一个或多个电气元件时，产生具有大振幅但仅持续很短时间段的瞬时干扰脉冲。例如，如图1所示，当打开电气元件时，瞬时干扰脉冲典型地发生在从时间t＝0(即t₀)到t＝10(即t_a，min)之间。

当产生这种脉冲(和类似脉冲)时，触发电路5输出触发继电器6的电流I_a，并且开关机构7使开关防止向电气设备供电。然而，到继电器6触发的时候，瞬时干扰脉冲已不再存在，并且因此，断路器1没有必要地中断对电气设备的供电。结果，电气设备的工作没有必要地被停止。