电子保护设备制造技术

本公开涉及电子保护设备。一种用于包括一个或多个导体(P，N)的LV电线(100)的电子保护设备(1)，包括：适于与所述电线的对应导体电连接的一对或多对电触点(10)，所述电触点可操作地彼此耦合或解耦；适于控制所述电子保护设备的操作的控制单元(2)；所述控制单元包括检测和确定所述电线中的电弧故障状况的电子布置。

【技术实现步骤摘要】
电子保护设备
本专利技术涉及用于低压(LV)电线的电子保护设备。
技术介绍
如已知的，用于LV电线的电子保护设备通常包括配备有电子控制单元的断路器，该电子控制单元典型地包括至少微控制器。电子保护设备通常可操作地与电线的导体相关联，以在故障状况下中断沿着电线流动的线路电流。典型的故障状况包括例如接地故障状况、过电压状况、过电流状况、电弧故障状况等。在以上提到的电线的可能故障状况中，电弧故障状况具有实际意义。如已知的，电弧现象在电线中经常发生，因为它们主要是由于在不同电压电位下在电线的两个导电元素(例如，两个电触点、两个导体、导体和地面等)之间形成电离气体电流而引起。在大多数情况下(例如，当在家用开关中或者在家用电器中具有电刷的DC马达中生成时)，电弧现象基本上是无害的并且不需要电子保护设备干预以中断电线。但是，当这些现象特别频繁、持续和强烈时(例如，当它们是由于老化、接触不良、电线的机械损伤等而导致的电线故障引起时)，这些现象可能是相当危险的，因为它们可能迅速导致电线中的火灾或燃烧事件，从而导致安全性方面的相关问题。在这些情况下，电子保护设备需要立即干预以中断电线。由于以上原因，现有技术的许多电子保护设备都提供有检测布置以确定沿着与其操作地相关联的电线的电弧故障状况的存在。现有技术的一些电子保护设备包括电子布置，该电子布置被配置为分析沿着电线传播的宽带噪声的振幅并且在该分析的基础上确定电弧故障状况的存在。目前这种类型的可用解决方案通常在工业水平上容易且便宜地生产。但是，由于噪声是在相对低的频率(例如，低于100kHz)下感测到的，因此这些解决方案通常由于对影响电线的噪声(例如，由家用电器产生的噪声)过度敏感而提供较差的检测性能。现有技术的其它电子保护设备(诸如在US729145B1中描述的电子保护设备)包括电子布置，该电子布置被配置为对沿着电线传播的宽带噪声的频谱含量执行更精细的分析，并在该分析的基础上确定电弧故障状况的存在。一般而言，目前这种类型的可用解决方案已被证明在检测电弧故障状况方面非常可靠和高效。但是，当前，这些解决方案例如由于使用昂贵的电子部件(诸如对数放大器)而在工业水平上生产是相当昂贵的。因此，在现有技术中，仍然感觉到需要能够具有可靠的电弧故障检测性能并且在工业水平上生产相对容易且便宜的创新电子保护设备。
技术实现思路
为了响应这种需求，本专利技术提供了根据权利要求1和相关从属权利要求的电子保护设备。在一般定义中，根据本专利技术的电子保护设备包括：-适于与电线的对应导体电连接的一对或多对电触点，所述电触点可操作地彼此耦合或解耦；-控制单元，其适于控制电子保护设备的操作；-跳闸单元和操作机构，所述跳闸单元响应于从控制单元接收到的跳闸信号而致动所述操作机构，所述操作机构与所述电触点机械地相互作用，以在操作机构被跳闸单元致动时使所述电触点解耦。本专利技术的电子保护设备的控制单元包括：-第一检测模块，适于检测沿着电线流动的线路电流并提供指示所述线路电流的低频分量的行为的第一检测信号；-第二检测模块，适于检测沿着电线流动的线路电流并提供指示所述线路电流的高频分量的行为的第二检测信号；-比较模块，适于处理所述第二检测信号并提供逻辑信号，所述逻辑信号的行为取决于所述第二检测信号的行为；-第三检测模块，适于处理所述逻辑信号并提供指示所述逻辑信号中可能的电平转变的存在的第三检测信号；-确定模块，适于处理所述第一检测信号和第三检测信号并基于所述第一检测信号和第三检测信号确定电线中的电弧故障状况的存在，如果确定电弧故障状况，则所述确定模块为所述跳闸单元提供跳闸信号。优选地，第一检测模块包括：-第一电流感测级，其包括可操作地耦合到所述电线的导体以检测所述线路电流的第一电流感测设备，所述第一电流感测级适于提供指示所述线路电流的行为的第一初步检测信号；-第一处理级，其与所述第一电流感测级级联电连接并且适于处理所述第一初步检测信号并提供所述第一检测信号。优选地，第一处理级包括：-与所述第一电流感测级级联电连接的整流器，所述整流器适于整流所述第一初步检测信号并提供指示所述线路电流的行为的第二初步检测信号；-与所述整流器级联电连接的第一放大器，所述第一放大器适于放大所述第二初步检测信号并提供指示所述线路电流的行为的第三初步检测信号；-与所述第一放大器级联电连接的第一滤波器，所述第一滤波器适于对所述第三初步检测信号进行滤波并提供指示所述线路电流的低频分量的行为的第四初步检测信号；-与所述第一滤波器级联电连接的转换器，所述转换器适于对所述第四初步检测信号执行A/D转换并提供所述第一检测信号。优选地，第二检测模块包括：-第二电流感测级，其包括可操作地耦合到所述电线的导体以检测所述线路电流的第二电流传感器，所述第二电流感测级适于提供指示所述线路电流的高频分量的行为的第五初步检测信号；-第二处理级，其与所述第二电流感测级级联电连接并且适于处理所述第五初步检测信号并提供所述第二检测信号。优选地，处理级包括：-与所述第二电流感测级级联电连接的第二放大器，所述第二放大器适于放大所述第五初步检测信号并提供指示所述线路电流的高频分量的行为的第六检测信号。-与所述第二放大器级联电连接的第二滤波器，所述第二滤波器适于对所述第六初步检测信号(PDS6)进行滤波并提供所述第二检测信号。根据本专利技术的一些实施例，所述第三检测模块适于提供由以恒定时间间隔分开的一系列计数值形成的第三检测信号，每个计数值指示在对应的时间间隔内出现的所述逻辑信号的电平转变的数量。在这种情况下，所述第三检测模块可以包括：-计数器，其适于检测和计数所述逻辑信号的电平转变；-第一数据处理资源，其适于获取指示由所述计数器在所述时间间隔内计数的所述逻辑信号的电平转变的计数值，并在输出端中提供所述计数值。作为替代，所述第三检测模块可以包括：-第一中断生成器，其适于检测所述逻辑信号的电平转变并且每当检测到所述逻辑信号的电平转变时提供第一中断信号；-第二数据处理资源，其适于对由所述第一中断生成器提供的第一中断信号进行计数，并在输出端中提供指示在所述时间间隔内计数的第一中断信号的计数值。根据本专利技术的其它实施例，所述第三检测模块适于提供由以恒定时间间隔分开的一系列逻辑值形成的第三检测信号，每个逻辑值指示在对应的时间间隔内在所述逻辑信号中至少存在电平转变。在这种情况下，所述第三检测模块可以包括：-第二中断生成器，其适于检测所述逻辑信号的电平转变并且如果检测到所述逻辑信号的电平转变则提供第二中断信号；-第三数据处理资源，其适于在所述时间间隔开始时启用所述第二中断生成器，并且如果从所述第二中断生成器接收到所述第二中断信号，则禁用所述第二中断生成器，所述第三数据处理资源适于提供指示在所述时间间隔内接收到所述第二中断信号的逻辑值。优选地，确定模块适于执行包括以下步骤的确定过程：-对于所述第一检测信号的半周期，执行以下步骤：-将所述第一检测信号与第一阈值进行比较；-将所述第三检测信号与第二阈值进行比较；-为第三检测信号检测高于或等于所述第二阈值的连续计数值或逻辑值的第一数量；-为第三检测信号检测低于所述第二阈值的连续计数值或逻辑值的第二数量；-检查是否发生第一状况，其中检测到连续计数值或逻辑值的第一数量高于第三阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子保护设备(1)，所述电子保护设备(1)用于包括一个或多个导体(P，N)的LV电线(100)，包括：‑能够与所述电线的对应导体电连接并且能够相互耦合或解耦的一对或多对电触点(10)；‑适于控制所述电子保护设备的操作的控制单元(2)，所述控制单元包括适于检测沿着所述电线流动的线路电流(IL)并且提供指示所述线路电流的低频分量的行为的第一检测信号(DS1)的第一检测模块(3)；其特征在于，所述控制单元包括：‑第二检测模块(4)，其适于检测沿着所述电线流动的线路电流(IL)并且提供指示所述线路电流的高频分量的行为的第二检测信号(DS2)；‑比较模块(5)，适于处理所述第二检测信号(DS2)并且提供逻辑信号(LS)，所述逻辑信号的行为取决于所述第二检测信号的行为；‑第三检测模块(6)，适于处理所述逻辑信号(LS)并且提供指示所述逻辑信号中可能的电平转变的存在的第三检测信号(DS3)；‑确定模块(7)，适于处理所述第一检测信号和第三检测信号(DS1，DS3)并且确定所述电线中的电弧故障状况的存在，如果确定电弧故障状况，则所述确定模块提供跳闸信号(TS)。

【技术特征摘要】
2017.04.04 EP 17164776.11.一种电子保护设备(1)，所述电子保护设备(1)用于包括一个或多个导体(P，N)的LV电线(100)，包括：-能够与所述电线的对应导体电连接并且能够相互耦合或解耦的一对或多对电触点(10)；-适于控制所述电子保护设备的操作的控制单元(2)，所述控制单元包括适于检测沿着所述电线流动的线路电流(IL)并且提供指示所述线路电流的低频分量的行为的第一检测信号(DS1)的第一检测模块(3)；其特征在于，所述控制单元包括：-第二检测模块(4)，其适于检测沿着所述电线流动的线路电流(IL)并且提供指示所述线路电流的高频分量的行为的第二检测信号(DS2)；-比较模块(5)，适于处理所述第二检测信号(DS2)并且提供逻辑信号(LS)，所述逻辑信号的行为取决于所述第二检测信号的行为；-第三检测模块(6)，适于处理所述逻辑信号(LS)并且提供指示所述逻辑信号中可能的电平转变的存在的第三检测信号(DS3)；-确定模块(7)，适于处理所述第一检测信号和第三检测信号(DS1，DS3)并且确定所述电线中的电弧故障状况的存在，如果确定电弧故障状况，则所述确定模块提供跳闸信号(TS)。2.如权利要求1所述的电子保护设备，其特征在于，所述电子保护设备包括跳闸单元(12)和操作机构(11)，所述跳闸单元适于响应于从所述控制单元接收到的跳闸信号(TS)而致动所述操作机构，所述操作机构适于与所述电触点机械地相互作用以当所述操作机构被所述跳闸单元致动时使所述电触点解耦。3.如前述权利要求中的一项或多项所述的电子保护设备，其特征在于，所述第一检测模块(3)包括：-第一电流感测级(31)，包括可操作地耦合到所述电线的导体以检测所述线路电流的第一电流传感器(311)，所述第一电流感测级适于提供指示所述线路电流的行为的第一初步检测信号(PDS1)；-第一处理级(32)，与所述第一电流感测级(31)级联电连接并且适于处理所述第一初步检测信号(PDS1)并提供所述第一检测信号(DS1)。4.如权利要求3所述的电子保护设备，其特征在于，所述第一处理级(32)包括：-与所述第一电流感测级(31)级联电连接的整流器(321)，所述整流器适于整流所述第一初步检测信号(PDS1)并提供指示所述线路电流的行为的第二初步检测信号(PDS2)；-与所述整流器(321)级联电连接的第一放大器(322)，所述第一放大器适于放大所述第二初步检测信号(PDS2)并提供指示所述线路电流的行为的第三初步检测信号(PDS3)；-与所述第一放大器(322)级联电连接的第一滤波器(323)，所述第一滤波器适于对所述第三初步检测信号(PDS3)进行滤波并提供指示所述线路电流的低频分量的行为的第四初步检测信号(PDS4)；-与所述第一滤波器(323)级联电连接的转换器(324)，所述转换器适于对所述第四初步检测信号(PDS4)执行A/D转换并提供所述第一检测信号(DS1)。5.如前述权利要求中的一项或多项所述的电子保护设备，其特征在于，所述第二检测模块(4)包括：-第二电流感测级(41)，包括可操作地耦合到所述电线的导体以检测所述线路电流的第二电流传感器(411)，所述第二电流感测级适于提供指示所述线路电流的高频分量的行为的第五初步检测信号(PDS5)；-第二处理级(42)，与所述第二电流感测级(41)级联电连接并且适于处理所述第五初步检测信号(PDS5)并提供所述第二检测信号(DS2)。6.如权利要求5所述的电子保护设备，其特征在于，所述第二处理级(42)包括：-与所述第二电流感测级(41)级联电连接的第二放大器(421)，所述第二放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·巴蒂，A·库拉，V·科兹，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH