用于智能電子設(shè)備的電源和測量設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于低壓(LV)或中壓(MV)開關(guān)設(shè)備或裝置的所謂的智能電子設(shè)備(IED)的技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及電子電源和測量設(shè)備，用于向IED提供電力并提供對流經(jīng)電源線的電流的精確測量。
【背景技術(shù)】
[0003]眾所周知，IED是被配置成對LV或MV開關(guān)設(shè)備或裝置提供管理、控制、保護(hù)、通信和/或監(jiān)控功能的電子設(shè)備，該開關(guān)設(shè)備或裝置例如是諸如斷路器、隔離開關(guān)、接觸器等的開關(guān)設(shè)備。
[0004]在本發(fā)明的框架中，術(shù)語“低壓”或“LV”涉及低于IkV交流的電壓，而術(shù)語“中壓”或“MV”涉及低于72kV交流的電壓。
[0005]如所了解的，IED通常被布置以便由電子電路饋電，其中該電子電路從主電源線獲取電力。
[0006]通常地，所述電子電路能夠提供對流經(jīng)所述主電源線的電流的測量。
[0007]傳統(tǒng)上，這種電子電源和測量設(shè)備包括被可操作地關(guān)聯(lián)到主交流電源線的主電流變壓器，以獲取IED工作所需的電力。
[0008]由于由主電流變壓器的次級繞組提供的電流通常具有顯著失真的波形，所以通常布置另一電流變壓器(或另一類型的電流傳感器)，以測量流經(jīng)主電源線的交流電流。
[0009]目前可獲得的電源和測量設(shè)備受到顯著缺點(diǎn)的影響。
[0010]由于存在多個電流變壓器，它們通常具有顯著的大小和重量，這使得它們在配電板上的安裝/集成變得困難。
[0011]此外，它們在工業(yè)規(guī)模的實現(xiàn)相對昂貴。
[0012]進(jìn)一步地，由于由IED提供的等效電負(fù)載在后者(IED)的工作期間可以顯著地改變，因此主電流變壓器的額定負(fù)荷可以很容易被超過，導(dǎo)致所述主電流變壓器工作在飽和狀態(tài)。
[0013]在這種情況下，主電流變壓器不再線性工作，結(jié)果是偏離其理想特性，這可能導(dǎo)致諧波的產(chǎn)生以及供電電流的互調(diào)制失真(參見圖4)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的主要目的是提供一種用于電子設(shè)備(例如IED)的電子電源和測量設(shè)備，所述電子設(shè)備用于LV或MV開關(guān)設(shè)備或裝置，其能夠克服上述缺陷。
[0015]在此主要目的的范圍內(nèi)，本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種電源和測量設(shè)備，其能夠使其操作適應(yīng)供電的電子設(shè)備提供的等效電負(fù)載的可能變化。
[0016]在此主要目的的范圍內(nèi)，本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種電源和測量設(shè)備，其能夠精確測量沿主電源線循環(huán)的電流，用于給IED供電的電力從所述主電源線獲得。
[0017]本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供一種電源和測量設(shè)備，其具有相對輕的重量和相對小的尺寸，并且在工業(yè)規(guī)模的制造相對容易和成本低。
[0018]根據(jù)后面的權(quán)利要求1及相關(guān)從屬權(quán)利要求，上述主要目的和目標(biāo)，以及其他將從隨后的說明書和附圖中變得清晰的目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明通過電子電源和測量設(shè)備來實現(xiàn)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的電源和測量設(shè)備包括輸入級，其包括負(fù)荷調(diào)節(jié)級，該負(fù)荷調(diào)節(jié)級能夠調(diào)節(jié)存在于電流變壓器的次級繞組處的等效電負(fù)載(或負(fù)荷)，電流變壓器被可操作地關(guān)聯(lián)到主電源線，用于獲取向IED供電所需的電力。
[0020]這種負(fù)荷調(diào)節(jié)級能夠維持所述電流變壓器在飽和區(qū)域外，從而確保所述電流變壓器的線性工作。
[0021]通過這種方式，即使由所述電流變壓器的次級繞組看到的等效電負(fù)載存在顯著變化時，例如由于IED的工作狀況的變化，電流變壓器的額定負(fù)荷仍不被超過。
[0022]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，電源和測量設(shè)備的輸入部分包括整流級，其接收由該次級繞組提供的變壓器電流并且提供整流電流。
[0023]優(yōu)選地，所提及的負(fù)荷調(diào)節(jié)級被配置成將整流電壓維持在低于給定的參考電壓，所述整流電壓產(chǎn)生于所述整流級的輸出端處，所述參考電壓的值可優(yōu)選地根據(jù)需要被改變。
[0024]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，電源和測量設(shè)備的輸入部分包括電流測量級，其被配置成提供感測信號，所述感測信號代表由電流變壓器的次級繞組提供的變壓器電流。
[0025]由于電流變壓器一直工作在線性區(qū)，因此此感測信號以相對高的精度等級提供對流經(jīng)主電源線的電流的測量。
[0026]有利地，所述電流測量級包括一個或多個感測電阻器，其被配置成在所述整流級處感測變壓器電流。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，電源和測量設(shè)備因而能夠提供精確的電流測量功能，而不采用額外的電流變壓器或其他電流傳感器。這在降低整體的尺寸和重量方面提供了相當(dāng)大的益處。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，電源和測量設(shè)備易于工業(yè)上制造，與現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀的設(shè)備相比成本低得多。
【附圖說明】
[0029]本發(fā)明進(jìn)一步的特性和優(yōu)點(diǎn)將從下面參考附圖給出的說明顯得更清楚，其中附圖作為非限制的例子給出，其中:
[0030]-圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電源和測量設(shè)備的一個實施例的電路結(jié)構(gòu)；以及
[0031]-圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電源和測量設(shè)備的進(jìn)一步實施例的電路結(jié)構(gòu)；以及
[0032]-圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明與電源和測量設(shè)備的工作有關(guān)的一些電量的特性；以及
[0033]-圖4示意性地示出了與已知類型的電源設(shè)備和測量的工作有關(guān)的一些電量的特性。
【具體實施方式】
[0034]參考上述附圖，本發(fā)明關(guān)注用于提供電力到電子設(shè)備100的電源和測量設(shè)備I。
[0035]該電子設(shè)備100可以是任意電子裝置，其被配置成為LV或MV開關(guān)設(shè)備或裝置提供管理、控制、保護(hù)、通信和/或監(jiān)控功能。例如，電子設(shè)備100可以是所謂的IED。
[0036]該電源和測量設(shè)備I包括電流變壓器2，其被可操作地關(guān)聯(lián)到交流主電源線10，母線電流Ibus沿所述交流主電源線10流動。
[0037]電流變壓器2被有利地布置從而使得電流變壓器2的初級繞組由主電源線10的一個或多個導(dǎo)線形成。這可以通過布置后者的導(dǎo)線而被實現(xiàn)，從而使得它們穿過變壓器2的磁芯(未示出)。
[0038]電流變壓器2具有提供交流變壓器電流It的次級繞組22，當(dāng)電流變壓器2工作在線性狀態(tài)時，所述交流變壓器電流It明顯地與沿主電源線10流動的交流電流IBUS基本成比例。
[0039]該電源和測量設(shè)備I包括輸入部分3，其包括第一端T1，在第一端T1其電連接到電流變壓器2的次級繞組22，以及第二端T2，在第二端1~2其提供充電電流I 2和充電電壓V 2。
[0040]優(yōu)選地，輸入部分3包括整流級31，其在第一端T1與次級繞組22電連接，以便接收變壓器電流It。
[0041]整流級31包括第四端T4，在第四端T4提供整流電流I i。
[0042]優(yōu)選地，整流級31包括二極管橋，其包括二極管D1, D2, D3, D4，其被恰當(dāng)?shù)夭贾靡詫崿F(xiàn)變壓器電流It的全波整流。
[0043]由于從電路結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)看，次級繞組22基本作為提供變壓器電流It= (1/N)Ibus (其中N為變壓比)的電流發(fā)生器而工作，因此直流整流電壓乂1在T4端處產(chǎn)生。
[0044]整流電壓V1的值基本取決于從T 4端處看到的等效電負(fù)載。
[0045]原則上，此等效負(fù)載主要取決于由電子設(shè)備100提供的等效負(fù)載，其可根據(jù)后者的工作狀況而顯著地變化。
[0046]優(yōu)選地，輸入部分3包括存儲電容器37，其與！^端并聯(lián)電連接。
[0047]存儲電容器37由整流電流I1的至少一部分充電，并被有利地配置成當(dāng)由電流變壓器2獲得的電力太低時，例如可能發(fā)生在主電源線10故障狀況的情形下，提供(在特定時間段)給電子設(shè)備100供電所需的電力。
[0048]優(yōu)選地，輸入部分3還包括阻斷二極管D5，其放置在相對于存儲電容器37的上游(參考電流I1, 12的正常循環(huán)方向，如引用的附圖中所示)，以便阻止當(dāng)充電電壓V2高于整流電壓V1時反向電流的流動。
[0049]有證據(jù)證明，當(dāng)阻斷二極管05為導(dǎo)通狀態(tài)時，除去在二極管D 5上的相對小的電壓降，充電電壓V2基本等于整流電壓Vp
[0050]在圖2所示的本發(fā)明的實施例中，輸入部分3包括升壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器38，其被布置在丁2端處并被電連接在相對于存儲電容器37的上游和相對于阻斷二極管D 5的下游。
[0051]升壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器38被