[发明专利]保护三相电源系统断路器的故障检测型固态跳闸装置

说明书

本发明涉及一种保护三相电源系统断路器的固态跳闸装置，它包括：电流检测装置;传送正比于流过电源系统导体电流的模拟信号;以及一个电子处理单元，当上述信号加于其上，并在该信号超过预定阈值时，发出断路器跳闸指令。

用先有技术跳闸装置进行常规的保护功能，进行较长延时，短延时，瞬时跳闸，及可能的接地故障保护，它们对故障影响系统的一相或多相不作区分。在某些情况下，把不平衡故障作为影响三相的故障同样处理的先有技术的跳闸装置，提供不出合适的保护。

根据本发明，上述缺陷可由电子处理单元克服，该单元包括故障类型检测装置，这种装置包括上述信号与第一阈值的比较装置，与一个高于第一阈值的第二阈值的比较装置，以及可以确定至少一个第一信号的预定数目是否低于第一阈值，而同时，至少一个第二信号预定数目高于第二阈值。

根据第一实施例，通过确定系统的两根导线（在带中性线的三相系统中为三根导线）中流过的电流低于第一阈值，如约为1.5In数量级（In为断路器额定电流），而系统的另一根导线的电流大于第二阈值，如5In，即可检测出单相故障的存在。

当检测出一个单相故障时，电子处理单元即根据故障类型检测装置发送的信号来提供适当的保护。

尽管长时间和短时间的延时保护非常适合于三相故障，但在单相故障情况下却显得过于迟钝，这种故障表明电源系统有不平衡，检测出这类故障则促使电子处理单元能够躲开上述长延时或短延时功能，并更快地跳开断路器。

根据本发明第二个实施例，对于一个带有中性线的三相系统，通过确定系统的两根导线中流过的电流低于第一阈值，例如为In数量级，而两根导线中的电流大于第二阈值，例如为2或3In数量级，即可检测出其“两串联极”（相同）类型故障的存在。

根据一个具体的实施例，由于电子处理单元包括具有接地故障保护功能的装置以及接地故障保护减敏装置，当测量的信号超过预定阈值时，当故障类型检测装置的输出信号，代表一个两串联极类型故障时，将阻止上述减敏装置动作。

本发明的其它优点和特征，通过下面对解释本发明的一个实施例的阐述将变得更加一目了然，上述解释性实施例仅仅作为一个非限制性例子并伴以附图说明，其中，

图1表示一个本发明能实现的跳闸装置的简化框图;

图2表示根据本发明实现的故障类型检测装置的最佳实施例;

图3表示减敏接地故障跳闸阈值与系统导线中最大电流的关系。

在图1中，具有三相导线1，2，3和一个中性导线N的一个三相配电系统，包括一个能在断开位置切断电路的断路器10。断路器10的机构12由一个极化继电器14控制以控制断路器在过载或短路情况下跳闸。每根导线（1，2，3，N）和一个电流互感器16相关，该电流互感器传送一个代表相关导线中电流的模拟信号。将这些信号提供给一个整流电路18，其输出I1，I2，I3和I_N提供给一个电子处理单元20，单元20的输出去控制极化继电器14。

跳闸装置实行标准保护方式，当系统中发生故障时实行相当长的延时和/或短延时跳闸。在此无需对这些保护方式进行详细描述，因为这已是本领域专业人员所熟知的。

根据本发明，单元20包括故障类型检测装置，其具体实施例示于图2。

将代表流过系统中各导线电流的信号I1，I2，I3和I_N提供给故障类型检测装置的输入端。

在图2中，这些信号分别接在第一组放大器22-28的运算放大器之一的正向输入端，这第一组放大器的所有反向输入端连至单一阈值电压S1上。以这种方式，当相应的输入电流I1，I2，I3和I_N大于阈值S1时，来自第一组放大器的输出信号A1，A2，A3，A4分别变为逻辑值1。同样地，第二组放大器30-36的运算放大器;在它们的正向输入端接收相应电流I1，I2，I3，IN，而它们的反向输入端连至单一的阈值电压S2。从而，当相应的输入电流大于阈值S2时，来自第二组放大器的输出信号A5，A6，A7，A8分别变为逻辑值1。

第一组放大器（22-28）的输出（A1-A4）分别由一个电阻（R1-R4）连至一个运算放大器38的反向输入端，该反向输入端还通过一个电阻R9连至电源电压Vcc，该电源电压也供电给所有运算放大器。放大器38的正向输入端连至一个参考电压S3。