[发明专利]测量中性点对地电压的系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求于2011年12月31日递交的美国专利申请No.13/342,014的优先权，该申请出于允许或不以其他方式禁止引用方式的并入的每个PCT成员国和地区的目的以引用方式完整地并入本文。

技术领域

一般地，本发明的实施例涉及能量和电力管理或监测，更具体地，涉及用于测量中性点对地电压并且减少测量引起的地电流的系统和方法。

背景技术

提供有关的能量和电力管理解决方案需要知识，而知识需要准确的数据。然而，在某些情况下，获取数据的行为可能破坏数据的有效性，并且还可能对被测量的系统产生不利影响。

根据20世纪90年代进行的知名电力科学研究院(EPRI)研究，已经发现不良的布线和接地实践是所有电力质量问题的主要原因。不良设计和安装的电气系统不仅可能引起设备的误操作，而且还可能导致安全或火灾隐患。

布线和接地实践对于电气系统的安全且可靠的操作至关重要。国家消防局(NFPA)提出码本(NEC或国家电气规范)，该码本概述了适当的布线实践以提供“实际保护人身和财产免受用电导致的危害”。这个规范很透彻，并且许多国际管辖区域依靠此规范来减少与电相关联的危险，从而保护设备和人员；其本质上是布线和接地系统的安全设计和安装说明书。IEEE绿皮书(IEEE标准1100-2005，电子设备的供电和接地的推荐实践)更进一步利用了NEC，并且提供设计和安装指南，以降低不良布线和接地实践的影响，不良布线和接地实践可能导致可靠性或电力质量问题(注意：IEEE标准1100-2005只是NEC的补充；其绝不能代替NEC)。

测量接地的(中性)连接与接地参考之间的电压电位提供关于安全和潜在电力质量问题的宝贵信息。考虑到这一点，目前许多仪表制造商利用测量中性点对地(N-G)电压的能力，即使是在他们的低端设备中。测量和分析N-G电压数据的一些示例性益处包括以下：检测非法N-G接合(违反NEC)；指示考虑安装新的单独导出源的需要；区分电气子系统内的设备的相对位置(相对于其他设备)；标识接地的(中性)导体的潜在阻抗问题；以及验证接地的(中性)和接地(地表)导体的连续性。

2011 NEC把规范的整个章节(第250条)专门用于提供有关对接地的电气系统进行配置的详细说明。为便于参考和清晰阐述(这样可以更清楚地理解本文描述的概念和实施例)，下面阐述本文可能使用的各种术语的含义，这些含义也打算根据这些术语在2011 NEC手册中的定义和使用，以下含义直接基于2011 NEC手册。

接合的(接合)-连接以建立电连续性和导电性。

有效接地故障电流路径-有意构造的低阻抗导电路径，其设计并打算在接地故障条件期间从布线系统上的接地故障点向电供应源承载电流，并且促进高阻抗接地系统上的过电流保护设备或接地故障检测器的操作。

地-地球。

接地的(接地)-连接(连接)到地或连接到延伸接地连接的导电体。(中性导体是接地的导体)。

接地的导体-有意接地的系统或电路导体。

设备接地导体(EGC)-被安装为将设备的通常不承载电流的金属部件连接在一起并且将其连接到系统接地的导体或接地电极导体或两者的导电路径。(也通常被称为绿线或裸铜线)。

主接合跳线-接地的电路导体与供使用的设备接地导体之间的连接。

中性导体-连接到系统的中性点的导体，其打算在正常条件下承载电流。

单独导出系统-楼宇布线系统，其从电能源或除服务以外的设备获得电力。除了通过地球、金属壳体、金属电缆管道或设备接地导体的连接以外，这种系统不具有从一个系统的电路导体到另一系统的电路导体的直接连接。

系统接合跳线-系统接合跳线通过在单独导出系统的源或在由源供电的第一断开装置将设备接地导体连接到接地的电路导体来执行与接地的ac(即，交流电)系统中的主接合跳线相同的电功能。术语“系统接合跳线”用于与安装在服务设备中的主接合跳线区分。如果导出系统包含接地的导体，则在导出系统使用系统接合跳线。像服务设备的主接合跳线那样，系统接合跳线提供设备接地导体与系统接地的导体之间的必要连接，以便建立用于接地故障电流返回源的有效路径。

重要的是要注意，有效的接地故障电流路径(通常是EGC)打算仅在接地故障条件期间承载电流。EGC上流动的稳态电流违反NEC，并且可能导致安全隐患、火灾危险和电气设备的误操作。