[发明专利]电气保护装置和提供电气保护的方法

说明书

本发明提供了RCD的泄漏电流功能与其他现有技术保护装置的电压感测功能的集成。通过将这两种能力集成到一个决策制定系统/算法中，并且因为泄漏电流与升高的保护接地电压关联(并且反之亦然)而在泄漏电流方面考虑电路性能，创造了能够“观察”受保护的电气系统并且对电气状态和不安全事件的可能性做出精确得多且敏锐的决策的实施例。产生的技术针对现有技术它们存在的突出问题，并且提供一种涵盖整个电气电力布线配置范围和现代电气制品的实际复杂性的保护解决方案。

技术领域

本发明涉及一种电气保护装置和提供电气保护的方法。

已经具体做出本发明的实施例作为用于市电配电的剩余电流装置(RCD)，本文将具体参考该应用来描述这些实施例。然而，应了解，本发明并不限于这种使用领域，并且适用于更广的范畴。

背景技术

贯穿本说明书对背景技术的任何讨论绝不应该被视为承认此类技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。

RCD保护技术大约发明于20世纪60年代，为防止触电而提供三级电气保护。如果电气电路的电流泄漏超过被认为可能对人造成伤害的水平，RCD技术对该电流泄漏做出反应以实施保护功能。

几十年来，关于几级泄漏电流是合理的以确保足够安全进行了大量工作。通常，电力频率最大为30mA被视为允许极限。在某些应用中，这可以减少到5mA或增加到差不多100mA。

在大约过去20年中，电气电路电流泄漏或RCD技术(于此被称为电流泄漏)尤其在发达国家的家用和工业应用中逐渐变得普遍。这是由于它们包含在许多国家安全标准中。然而，同时，该技术中的许多缺陷已经显现出来。具体而言，人们越来越多地认识到存在许多情况，其中RCD并不提供充分保护或者其容易误触发。

在2010年之前的10年中，开发了多种技术来尝试解决这些缺陷中的一个或多个缺陷。一种较早提出的技术感测家电的保护性金属制品的电压(不管该金属制品是否有效连接至本地接地或远程接地)。如果保护性金属制品的电压以有可能通过电击对人造成伤害的方式从电源中线移走，则该技术(将被称为电压感测技术)创立了一种保护功能。这种技术针对地回路不足(电阻太高)而允许充足的泄露电流的系统故障提供保护从而使RCD技术不起作用。然而，由于操作方法以及实现符合保护电路所要求的标准时的困难，这种技术不轻易适用于MEN系统。

另外已知的系统监测从保护性金属制品流出的电流，作为监测保护性金属制品的电压的替代方案(或与其组合)。在例如PCT公开文件WO/2010/069011中找到的这种系统涉及其他技术，所讨论之处在于：(1)这种标志(或故障)电流从电气电路泄漏而出并且因此与RCD技术相关(尽管其是在不同的电路位置监测的)；并且(2)这种泄漏电流是由于有效导线的内部故障施加于保护金属制品上的电压电位引起的并且这种泄漏电流还会通过电压感测技术看到。

与电压感测一样，电流流动故障感测依赖于电气基准(针对电流流动，其是电流汇，而针对电压感测，其是基准电压电平)。理论上，这与RCD电路电流泄漏技术不同，RCD电路电流泄漏技术只监测电流泄漏(以有效/中性不平衡的形式)而不管那个电流在哪儿流动(即，这种电流的汇集)。

尽管以上技术具有识别可能引起安全危害的故障的类似保护目的，但它们分别基于在电路内的不同位置的电流和电压感测使用不同的故障信息收集策略来实现该目的。重要的是，策略上的差异与电压基准、电流汇、物理位置以及故障阻抗差异相关。

因此，每种技术收集的故障信息之间存在关联。例如，电压感测和电流感测技术不同之处在于电流感测高度依赖故障阻抗。高(非临界)故障阻抗仍然可能在底架上引起高电压。然而，这种电压可能不能输送足以造成危害的电流。关于泄漏电流技术，由于故障或电流特征(即，当接地不良时)、甚至当发生大的故障时，它们可能感测不到电路中的阻抗。在这种情况下，电压感测或电流感测技术可以清楚地看到故障信号。