[发明专利]用于电力系统保护的连续不间断AC接地系统

说明书

本申请于2011年7月19日申请作为PCT国际专利申请，对于除了美国之外的所有国家指定的申请人为美国国内公司Emprimus，仅对于美国指定申请人为Frederick R.Faxvog、Wallace Jensen，Gale Nordling，Greg Fuchs，David Blake Jackson，Terry Lee Volkmann，James Nicholas Ruehl和Brian Groh，均为美国公民。

相关申请的交叉参考

本申请主张2010年7月20日申请的美国临时申请No.61/366,088、2010年10月29日申请的美国临时申请No.61/408,319、2011年1月6日申请的美国临时申请No.61/430,388、2011年1月28日申请的美国临时申请No.61/437,498、2011年5月16日申请的美国临时专利申请No.61/486,635和2011年6月13日申请的美国发明申请No.13/159,374的权益。这些申请的全部内容合并于此作为参考。

技术领域

本披露总地涉及用于电气设备的电子保护装置，具体地，本披露涉及能用于电力系统保护的连续不间断AC接地系统。

背景技术

电气设备，特别是使用交流操作的电气设备容易改变输入信号和条件。在典型的布置中，美国的交流设备期望接收具有预定量值（例如120V）的60Hz的电力线电源（或者在欧洲为50Hz）。尽管这些电源可以有一些变化，对使用特定电流而制造的装置可以通常处理接收的电力信号中的一些轻微变化。

在某些情况下，由于谐波或其他外部条件，电力信号可以变化很大。谐波和准DC电流可以是例如地磁（太阳）风暴或者处于相同电网或本地电源电路的其他电气设备例如开关电源、弧设备、焊接设备等的结果。谐波和准DC电流可以使得电源信号的输入电压和电流（和得到的电源）剧烈变化，引起破坏连接至该电源的电气设备的可能性。

例如，广泛地认识到地磁风暴或与高幅值电磁脉冲（HEMP）相关的E3脉冲可以引起高压电源生成、传输和分配系统元件（即电力传输线和电源变压器）中的称为地磁感应电流（GIC）DC或准DC电流。这些DC电流可以引起电源变压器铁心中的半周期饱和，这然后导致这样的变压器的过多无功功率损耗、加热、损坏和/或故障。此外，半周期饱和还可以引起主要频率（50或60Hz）的谐波的生成。该谐波内容可以使得电力系统中继触发，这可以断开需要的补偿元件。这可以导致电网的本地或广域部分的崩溃。

在过去大约20年以来，提出了用于减小电力系统中GIC或HEMP（E3）感应的电流的若干建议的方法。这些解决方案通常采用一些形式中的一种。第一类解决方案使用电容性电路来同时提供AC接地路径和用于感应的DC电流的块。这些解决方案通常包括一组开关，允许在正常接地的变压器连接和通过电容性电路的接地之间进行切换。这些解决方案可以允许不故意打开对于变压器中性点（transformer neutral）的连接，或者需要昂贵的电子电路来处理接地故障条件。这些电容性电路解决方案可能需要与当前操作参数相比重新调节电力系统中继配置。

第二类解决方案通常包括连续使用有源元件，用于减小在变压器中性点到地连接的DC或准DC电路的潜在破坏GIC事件。这些解决方案通常需要昂贵的电源电子器件并且持续激活，使得任何故障将使得这些系统不可靠。

第三类解决方案通常使用电阻性方法，其中固定值电阻用于持续减小变压器的中点到地连接中的DC电流；然而，在这些方法中，电阻器通常必须具有高电阻值并且仅减小而不是消除DC或准DC中点电流。此外，在安装这些类解决方案的过程中，可能需要重新调整电力系统的中继设置。由此，不存在能提供与当前电力传递系统兼容的可靠的低成本保护电路的解决方案。

由此这些或其他原因，期望改进。

发明内容

根据以下内容，可以如下解决上述和其他问题：