[发明专利]用于对过载跳闸曲线补偿CT 误差的方法

说明书

发明领域

本公开的各个方面涉及用于补偿在由过载继电器的跳闸曲线保护的整个电流范围的两个校准点处的电流互感器（CT）误差的变化的系统和方法。

背景

在如下两个有意义的校准点处设置用于电机过载继电器的跳闸曲线：最终跳闸电流和针对称为堵转电流的规定的电流的跳闸时间。堵转电流对应于克服电机的转子堵转状态以使电机开始旋转的电流。所希望的是，固态过载继电器实现一系列用于不同的电机满载电流（MFLC）的曲线以补偿在混合有调节范围的整个测量范围相异的CT误差（监测穿过继电器的电流的一个或多个电流互感器的误差）。MFLC对应当传送其全额定输出功率时电机抽取的最大电流（例如，由制造商规定）。

一种方法是描述CT误差的特征并使用误差函数校正对热模型（也就是，描述过载继电器中的过载跳闸曲线的特征的模型）的输入。然而，例如自供电的过载继电器的一些过载继电器只有有限的电流量可用于给电子器件供电，并且数字化地执行这种补偿需要大量处理电力。虽然误差函数可以实现在模拟电路中，然而模拟电路需要昂贵的、体积较大的、以及费电的组件。

基础的过载继电器使用静态补偿CT误差的增益设置。一个实现基于最终跳闸电流设置来设置可调整的增益以设置最终跳闸电流处的跳闸曲线。关于该过载继电器中的每个跳闸曲线，在CT信号被输入热模型之前，单一增益被应用于测量的CT信号。但是，这个实现不能校正在跳闸曲线覆盖的整个电流范围的CT误差的变化。根据CT误差的变化，该方法不允许过载继电器满足跳闸曲线的所需要的校准点。具体地，该方法不补偿最终跳闸电流和堵转电流之间的跳闸时间的CT误差的变化。

所需要的是补偿在受过载继电器的跳闸曲线保护的整个电流范围的CT误差的变化的方法。

简要综述

本公开内容的各个方面使用用于每个跳闸曲线的两个补偿常量或参数。一个参数，称为增益补偿参数K2，确定了最终跳闸电流，并且第二个参数，称为滤波器更新周期参数tau，确定了针对由过载继电器正在保护的电机的堵转电流的跳闸时间。使用建立跳闸曲线的方程式的独立参数允许两个校准点被独立地进行调整以补偿在最终跳闸电流（第一校准点）和针对堵转电流的跳闸时间（第二校准点）处的CT误差，而不需要实现跳闸曲线的控制器上的额外的计算开销。本公开内容在两个校准点处补偿沿着跳闸曲线电流轴而变化的CT误差。

本公开内容特别有利于固态的过载继电器，并且尤其有利于具有唯一的设计约束的自供电的过载继电器，具体地，设计约束围绕电子器件的成本和电流消耗。然而，本公开内容不限于固态的或自供电的过载继电器。本文所公开的实现不要求大量的处理电力或电流消耗并且可以使用相对少量的部件零件和最少量的分立模拟部件来实现。

本文所公开的保护方案的焦点为过载继电器的热保护功能。热保护实现了由电流和时间坐标定义的跳闸曲线，以及在它们之间插值的方法。适用的标准，例如国际电工技术委员会(IEC)60947-4-1标准或美国保险商实验室(UL)508标准，定义了固态的过载继电器(SSOLR)不必跳闸或必须在某时限内跳闸的多个点或多个区域，上述两个标准在本公开内容的提交日期之后将被统一为UL60947-4-1。该适用标准的要求通过分析来建立用于理想曲线的参数得到降低；例如，标定的电流等级或跳闸时间从规定的可接受的范围来选择。“最终跳闸”电流为一个这样的跳闸曲线参数。它将电流轴分成两个区域：当处于过载状态时过载继电器不必跳闸的一个区域，以及其必须跳闸的一个区域。这可以表示为在最终跳闸电流处渐近地逼近无限的跳闸时间。“堵转”电流是另一个典型的跳闸曲线参数；它被用于设置针对某个电流的理想的跳闸时间和可接受的误差范围。这些标准没有指定在这两点之间插值的方法；当给定过载继电器可用的有限的数据和资源时，跳闸曲线是尽可能准确地对电机加热（热模型）建模的尝试。

如下方程式1概括了由过载继电器热保护实现的曲线。

跳闸时间=-τ×In[1-(I_R/I)^P]       (方程式1)