[发明专利]故障检测系统和电路

说明书

公开了一种用于改善电力系统的安全性的设备、系统和方法。例如，可通过暂时启用对流过一个或多个导体的电流进行采样来利用至少一个传感器检测差动电流。此外，可暂时改变电流流动，以便采样系统中的电流。测量可本地和/或远程地处理，并且可采取适当的措施来增强系统的整体安全性。

本申请是申请日为2016年10月14日、申请号为201610896208.5、发明名称为“故障检测系统和电路”的发明专利申请的分案申请。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求提交于2015年10月14日的标题为“Fault Detection System andCircuits(故障检测系统和电路)”的美国临时专利申请No.62/241,417的优先权。本段中所列出的专利和专利申请据此全文以引用方式并入。

背景技术

也可称为接地故障检测器断路器(GFDI)的电流设备诸如残余电流检测器(RCD)可不同地配置。在某些实施例中，电流设备可以是可用于通过检测状况和/或在检测到电路中的异常状况诸如泄漏(残余)电流时断开该电路来针对某些电气状况提供保护的电气安全设备。RCD可包括任意数量的部件和功能，但常常包括测量两条或多条线之间的差动电流的差动电流感测设备。如果这些线正在承载直流电流(DC)，则一条线可为通电(即“带电”)线，一条线可为回流线。在某些RCD中，能够检测是否有某个电流可能正从电路“泄漏”出，这可能是潜在安全隐患的指示。

常规RCD通常大且昂贵，并且一些使用笨重的互感器。常规地，电流越大，RCD就越大且越贵。此外，常规RCD不能在高电流应用中充分地检测DC泄漏电流并提供保护。例如在互感器中，在次级绕组中感应的电流通常与差动芯磁通成比例，而差动芯磁通对于DC电流可能为恒定的。

需要一种低成本的RCD，其既能够检测交流(AC)差动电流又能够检测直流(DC)差动电流，即使对于大电流也能够有成本效率地运行，能够快速运行以提高安全性，并能提供简单可靠的机制来提高整体安全性。在光伏(PV)系统中对差动DC电流检测的需求尤其强烈，光伏系统常常有以下特征：高DC电流、裸露的环境、住宅客户以及可能缺乏经验的用户。

发明内容

以下是为了进行示意性说明的目的对一些发明构思进行的简要概述，其并非意图限制或约束本发明和具体实施方式部分中的实例。本领域的技术人员根据具体实施方式部分将想到其他新颖的组合和特征。

本文的实施例可使用具有专门电流引导系统的RCD，所述专门电流引导系统使低成本的RCD能够检测AC和DC电流二者。

在示例性的RCD中，电路(例如切换电路)可用于降低成本以及提高系统可靠性。例如，如果需要确定两条线之间的差动电流，则一示例性电流引导系统可生成高频电流分量，该高频电流分量可被适当的电路部件诸如传感器检测到。在一些实施例中，能够检测高频电流的电流互感器的成本可显著低于用于检测低频电流的电流互感器的成本。在一些实施例中，RCD可包括合适的电路(例如开关，诸如MOSFET开关)。这些电路可在操作中不同地配置。在其中电路包括开关的示例性实施例中，所述开关可被切换，使得它们交错操作，从而开关(例如MOSFET开关)的接通和关断可以合适的频率(例如以比电网频率高的频率)进行并且可利用合适的定时来定时(例如，可暂时允许电流流过合适的电路诸如电流互感器的初级绕组和/或次级绕组)。在一些实施例中，可允许电流流过电流互感器，但电流感测可被启用一预先确定的时间段(例如一个短的时间，诸如短于0.5秒、或短于0.1秒、或甚至短于0.001秒)。在一个优选的实施例中，电流感测可被启用甚至更短的时间，例如10μ秒(即0.000001秒)。

在示例性RCD中，对于传感器测量的使用存在若干选项。在一些实施例中，在检测到差动电流时，安全继电器可断开，从而切断带电线。在其它实施例中，用户界面可被更新以反映当前操作状态。在一些实施例中，数据可被传输给计算系统，数据在那里被收集和处理以供进一步分析。