专利名称：带有阻抗测量的地线监视设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够测量对地阻抗的地线的监视设备。
背景技术：
地线(earth conductor),也被称作保护接地(PE),将电气设备单元的金属外壳接地。因此当绝缘故障发生时，它对用户和该设备执行保护。如果PE导线在所述外壳和地之间是连续的，则这种保护是可以保证的。破坏了 PE导线的情况下，所述外壳可能实际上处于对用户来说是危险的电势上。可以区分几种接地连接模式。根据“TT”接地连接模式，将所述外壳和配电系统的中线N连接至不同的接地连接。根据“TN”模式，将所述外壳和中线N连接至共同的接地连 接。一般通过通信协议的方法来检查当前连接和负载之间的PE导线的连续性。如果破坏了该导线，则该通信中断，导致断路器(circuit breaker)断开。不能继续在电气装置中检查PE导线和地之间的连接。可以通过测量中线N和地线PE之间的电压依据经验来检查此连接。如果电压N-PE接近于0V，则这意味着该连接是起作用的。此外重要的是检查PE导线的阻抗不超过阈值。实际上经过一定的时间对地阻抗很有可能增加，且高于某一值时代表对用户的危险。文献GB2167618描述了提供有确定PE导线的阻抗的部件的电气保护电路。图IA描绘了这样的保护电路的接线图的一部分。半导体闸流管2和测量电阻Rm串联于变压器4的相线PH和地线PE (用黑粗线表示)之间。当将激励信号输入PE导线时，通过测量电阻Rm的端子间的电压Vm来确定PE导线的阻抗(图IA中标记为ZPE)。将电压Vm提供至处理电路6，当阻抗Zpe超过100Ω时处理电路6命令接地漏电断路器8断开。图IB描绘了该电力系统的相线PH上的信号，即在虚线上来自变压器4的AC电压，和施加到测量电阻Rm上的、用于确定实线上的阻抗Zpe的激励电压VE。激励电压Ve对应于该电力系统电压PH由OV到IOV之间组成的下降部分。它通过在短时段(100 μ S)期间激活半导体闸流管2来获得，这导致电阻Rm和阻抗Zpe上的激励电流IE的上升。半导体闸流管受到相延迟电路(未示出)的命令。所以这个保护电路使用所述电力系统相作为用于测量阻抗Zpe的激励源。然后因为该电力系统的波动引起激励电压Ve经历急剧变化。不管怎样这种不稳定不利于测量阻抗ΖΡΕ。电压Ve还依赖于命令半导体闸流管2的相延迟电路的精度。这样的控制电路实现起来费力。

发明内容
本发明的目标是提供易于实现的且能够精确地测量地线的阻抗的地线监视设备。根据本发明，倾向于通过设计成连接至电力系统的相线或中线并包括所述相线或中线与地线之间布置的第一电量的传感器的地线监视设备来实现此目标。该设备还包括第二电量的发生器，不同于该电力系统，与所述传感器和处理电路串联连接，该处理电路被配置为根据从地线的电压和电流中选择的第一和第二电量来计算地线的电阻抗。


通过下面仅出于非限制性的示例目的且通过附图来示意的详细的实施例的描述，其它优点和特征将变得更加清楚明了，其中-图IA(前面描述了)描绘了依据现有技术的、带有地线阻抗测量的保护电路；-图IB(前面描述了)描绘了依据图IA的保护电路的信号；-图2描绘了依据本发明的第一实施例的地线监视设备；-图3描绘了依据本发明的监视设备的第二实施例；·-图4描绘了图2和3中监视设备中使用的限流器的实施例；以及-图5描绘了图2和3的监视设备的改进。
具体实施例方式不使用电力系统作为激励源，而是提供校准的且稳定的电压发生器(voltagegenerator)用于测量地线的阻抗。将该发生器连接于地线和电力系统的相线或中线之间以产生通过地线的激励电流。通过测量此激励电流，可以计算地线的阻抗。图2描绘了可测量地线阻抗的监视设备的优选实施例。此监视设备例如被设计为当由于时间长了或地线断路引起阻抗Zpe超过阈值时控制接地漏电断路器。将监视设备10连接至电气装置的PE导线和包括至少两个有效导线的电力分配系统12。在图2的例子中，电力分配系统12是单相的。它包括来自变压器4的相线PH和中线N。中线N和PE导线两者都接地，且每一个都提供接地连接。因此根据“TT”模式将此装置接地。设备10包括在相线PH和PE导线之间串联的电流传感器13和电压发生器14。设备10和电力系统12如此形成PH-PE回路，其中除了来自电力系统12的信号，也传播源自发生器14的测量信号。此测量信号经过传感器13、相线PH和地线PE。在此实施例中，发生器14是DC电压发生器V，产生优选地包括5V和24V之间的电压(很低的安全电压)。因此将DC电流I叠加在来自相PH的交流电上。电流传感器13测量流经PE导线的DC电流I。它例如由精密电阻、霍尔效应传感器、磁通门传感器、磁阻传感器等形成。有利地，设备10包括与相线PH连接的、与传感器13和发生器14串联的限流阻抗Rm。限制器Rm的目标是承受电力系统12的压力(230V电压、冲击波等)并限制输入到电力系统的直流I。这样监视电路可以与电力系统直接连接且阻抗测量期间流经保护导线的电流I是受限的。限制器Rm优选地由具有包括IkQ和50kQ之间的值的电阻形成。处理电路16接收输入的由传感器13测量的电流I和由发生器14施加的电压V，以计算输出的PE导线的阻抗ZPE。电路16例如是微处理器。阻抗Zpe的计算基于欧姆定律。电压V对电流I的比表示PHl-PE回路的总阻抗，即相线的阻抗ZPH、电阻Rm和阻抗Zpe的和，即

权利要求
1.一种地线(PE)的监视设备(10)，被设计为与电力系统(12)的相线(PH)或中线(N)连接，且包括布置在该相线或中线与地线之间的第一电量的传感器(13)， 其特征在于它包括 -第二电量的发生器(14，14’)，不同于电力系统的电量，与所述传感器串联；及 -处理电路(16)，被配置为根据从电压(V，Vbf)和流在地线中的电流(I，Ibf)中选择的第一和第二电量来计算地线的电阻抗(Zpe)。
2.根据权利要求I的设备，其特征在于所述第一电量是流在地线中的电流(I，Ibf)而所述第二电量是测量电压(V，VBF)。
3.根据权利要求2的设备，其特征在于测量电压发生器是包括5V和24V之间的DC电压(V)的发生器(14)。
4.根据权利要求2的设备，其特征在于测量电压发生器是在包括IHz和20Hz之间的频率的AC电压(Vbf)的发生器(14’)。
5.根据权利要求I到4的任何一者的设备，其特征在于它包括被配置为消除电力系统电压的滤波器。
6.根据权利要求I到5的任何一者的设备，其特征在于它包括流在地线中的电流的限制阻抗(Rm)。
7.根据权利要求6的设备，其特征在于限制阻抗(Rm)包括并联的且被选择以获得与电力系统的工作频率相等的谐振频率的电感(L)和电容器(C)。
8.根据权利要求I到7的任何一者的设备，其特征在于它包括 -连接继电器(K’)，被配置为在第一种状态中将发生器(14，14’)与相连接器(PH)连接，在第二种状态中将发生器与中性连接器(N)连接且在第三种状态中断开发生器的连接； -中线(N)的识别电路(18)，被配置为控制在第二种状态的连接继电器(K’)。
全文摘要
地线(PE)的监视设备(10)被设计为与电力系统(12)的相线(PH)或中线(N)连接。它包括布置于相线或中线与地线之间的第一电量的传感器(13)；第二电量(V)的发生器(14)，不同于电力系统的电量，与所述传感器串联；及处理电路(16)，被配置为根据从电压和在地线中流过的电流中所选择的第一和第二电量来计算地线的电阻抗(ZPE)。
文档编号G01R27/08GK102901878SQ201210250518
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月19日 优先权日2011年7月29日
发明者S.田, F.文森特 申请人:施耐德电器工业公司