专利名称：具有用于接地故障保护的定义的脱扣函数的脱扣器和方法
技术领域：
本发明属于电路脱扣器的领域，更确切地属于设定用于脱扣器的接 地故障脱扣函数的方法.
背景技术：
断路器用于保护电路免受由于过载条件或相对高电平短路条件的 损害。当检测到过载或短路条件时，断路器中断到电路的功率，以防止 或至少最小化对电路元件的损害。许多工业断路器采用可被编程用于特 定脱扣特征的脱扣器。在许多情况下，脱扣特征基于随着电流增加而加
速中断时间的反时间函数(inverse time function)。
通常，脱扣特征基于建立断路器反应时间的斜线(slope)。脱扣 特征基于大量不同的被选出以匹配系统保护要求/参数的斜线形式。斜 线形式或反时间响应曲线产生与电流成反比的脱扣响应时间。即，电流 越大响应时间越快。斜线形式可选自常数斜线形式、或诸如I"t(安培 -平方-秒)和lMt (安培-四次方-秒)的反时间函数或者由更复杂 函数描述的其它形状。许多脱扣器还采用接地故障保护电路，其在检测 到电流经由非期望的路径流入地时中断相关的电路。在接地故障的情况 下，在中断电路前漏电流必定存在一段时间。在这点，接地故障保护电 路采用固定时间延迟或者定时响应，脱扣，或者被限定于IA2t反时间 函数，ii
由热磁断路器示范，
发明内容
根据本发明的 一 个示范性实施例，设定用于脱扣器的接地故障脱扣 函数的方法包括激活用于脱扣器的接地故障保护模式，并设定用于脱扣
器的多个脱扣函数中的一个。多个脱扣函数中的至少一个为T4t反时 间函数，其建立脱扣特征以在才企测到接地故障指示时中断电流。该方法 进一步包括监控用于接地故障的电路。根据本发明的另一个示范性实施例，用于电路断流器的脱扣器包括 可操作地耦合到电路的接地故障传感单元。该接地故障传感单元提供与 在电路中流动的电流对应的接地故障信号 脱扣器还包括可操作地耦合 到电路的脱扣装置。该脱扣装置基于传感单元提供的接地故障信号中断 在电路中流动的电流。另外，脱扣器包括可操作地耦合到脱扣装置的处 理器。该处理器建立用于脱扣装置的多个脱扣函数中的一个。多个脱扣
函数中的至少一个为广4t反时间函数。该T4t反时间函数基于接地故 障信号建立用于脱扣装置的脱扣特征以中断电流。
根据本发明的再一实施例，用于监控用于接地故障指示的电路的系 统包括脱扣器，该脱扣器包括中央处理器。该中央处理器经由系统总线 功能上与接地故障传感器、用户接口适配器和存储一组指令的至少一个 存储器设备互联。该组指令在被所述处理器执行时使得所述系统监控用 于接地故障指示的电路，并基于脱扣函数在检测到接地故障条件时中断 电流。该脱扣函数包括至少一个通过用户接口在处理器中设定的T4t 反时间函数选项。
图1是依据本发明的示范性实施例的包括IA4t接地故障脱扣函数 的脱扣器的示意图。
图2是示出依据本发明的示范性实施例设定用于脱扣器的T4t接 地故障脱扣函数的方法的流程图。
图3是示出在用于图1的脱扣器的对数标度上绘出的T4t接地故 障脱扣函数的图。
图4是示出在对数标度上绘出的T4t接地故障脱扣函数与典型保 险丝脱扣函数相比的图。以及
图5是示出在对数标度上绘出的IA4t接地故障脱扣函数与典型断 路器脱扣函数相比的图。
具体实施例方式
首先参照图1,用于监控用于接地故障的电路的系统通常由2标识。 接地故障(GF)监控系统2包括电路断流器脱扣器4,该电路断流器脱 扣器4包括脱扣装置6和具有相关存储器9的处理器或CPU 8。脱扣器4可操作地耦合到电路10和接地故障传感单元12。接地故障传感单元 12监控用于泄露电流到地的电路10。当;f企测到电流泄露时，传感单元 12发信号到处理器6以激活脱扣装置6,并中断在电路10中的电流流 动。如在下将更全面讨论的，脱扣装置6基于由接地故障脱扣函数建立 的脱扣特征中断到电路10的电流。所采用的特定接地故障脱扣函数可 由用户选择，以便匹配用于电路10的保护需求。即，脱扣器4耦合到 允许用户为脱扣装置6选择各种操作参数的用户接口适配器或输入/输 出装置14。操作参数建立期望的响应/脱扣时间，并提供与下游的保险 丝和/或断路器(未示出)的协调。如果发生电路中断，输入/输出装置 14也提供警报以通知人员电路10有问题。除了提供警报，脱扣器4在 事件记录(event log) 16中记录每次才企测到的泄漏和/或电路中断。
现在将参照图2和图3描述选择用于脱扣器4的监控算法的方法 20。首先，方框40示出了判定是否为脱扣器4激活接地故障保护。如 方框42所示，如果未激活接地故障保护，则不执行监控算法。然而， 如方框44所示，如果激活接地故障保护，则建立接地故障始动值级别 (pick up level)或阈值。接地故障始动值通常根据断路器传感器参 数而处于0. 1和1毫安之间。在选择接地故障始动值阈值之后，如方框 46所示建立接地故障带。
一旦在方框46中选择了接地故障带，如方框48中所示就选择了接 地故障脱扣函数或斜线。脱扣器4包括多个接地故障脱扣函数选项。所 选择的特定选项基于用于电路10的电路元件和/或断路器参数。如图3 所示，可以以通常由60示出的多个常数接地故障脱扣函数中的一个、 多个反时间函数之一编程处理器8,该多个反时间函数之一可以是例如 T2t函数80、以及依据本发明的示范性实施例IA4t (安培-四次方-秒)函数，两个IA4t函数都由100标识。当选择T4t时间或脱扣函数 时，始动值阈值由以下^^式确定
始动值阈值-P^lZ4
其中P^为接地故障始动值，而Iw为接地故障电流。 通过为脱扣器4提供IA4t脱扣函数，GF监控系统2提供给人员在 设计电路保护方案方面更高级别的灵活性。 一旦在方框48中选择了特 定脱扣函数，则如方框104所示执行监控算法，且激活GF监控系统2 以为电路10提供接地故障保护。在这点上，每半周期，例如50Hz每10ms 、60Hz每8.33ms,执行接地故障保护。在接地故障保护期间，蓄能器 (accumulator )按照被选择的接地故障脱扣函数产生热。当选择了 IA4t 函数时，蓄能器阈值可由以下公式确定 蓄能器阈值=2KfiF*f *始动值阈值 其中Kc脱扣函数IA4t;而f为频率。 一旦蓄能器超过蓄能器阈值，则会发生脱扣或电路中断。 在该点，应该理解的是本发明提供一种接地故障电路监控系统，其 具有比先前可能的现存的电路保护方案更大的灵活性。通过使得人员能 够在多个接地故障脱扣函数之间进行选择，该函数包括IA4t反时间函 数，本发明提供一种系统，其提供一种在期望时匹配过载和短路保护速 度的电路保护的级别。即，如图4和图5所示，提供具有诸如200所标 识的T4t反时间函数的接地故障脱扣器，诸如图4中210所示的下游 保险丝脱扣函数和图5中220所示的断路器脱扣函数之间的协调更紧 密。
通常，该书面说明书使用包括最佳方式的实例来公开本发明，并使 得本领域中的任何技术人员可实践本发明，包括制造和使用任何装置或 系统并执行任何并入的方法。本发明的可取得专利权的范围由权利要求 所限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果其它实例不 具有不同于权利要求的文字描述的结构乂分，或者如果它们包括与权利 要求的文字描迷没有实质不同的等价结构成分，则这种其它的实例将意 图落入本发明的示范性实施例的范围内。
附图文字
2监控用于密集故障的电路的系统
4脱扣器
6脱扣装置
8处理器(CPU)
9存储器
10电路
12接地故障传感单元 14 1/0设备 16事件记录20方法
40已激活GFI
42不执行
44建立GF始动值级别 46选择GF带 48选择GF脱扣函数 60常数GF脱扣函数 80反时间函数IA2t 100 IA4t
104执行监控算法 200反时间函数 210保险丝脱扣函数 220 CB脱扣函数。
权利要求
1.一种设定用于脱扣器(4)的接地故障脱扣函数的方法(20)，该方法包括激活用于脱扣器(4)的接地故障保护模式；设定用于脱扣器(4)的多个脱扣函数(60，80)中的一个，所述多个脱扣函数中的至少一个为I^4t反时间函数(100)，其建立脱扣特征以在检测到接地故障指示时中断电流；以及监控用于接地故障的电路(10)。
2. 如权利要求1所述的方法，其中设定用于脱扣器的多个脱扣函 数(60， 80)中的一个包括选择建立脱扣特征的多个T4t反时间函数(100)中的一个。
3. 如权利要求1所述的方法，其中设定多个脱扣函数中的一个包 括对设置在脱扣器(4 )中的处理器(8 )编程，以设定多个脱扣函数(60， 80)中的一个。
全文摘要
本发明涉及一种具有用于接地故障保护的定义的脱扣函数的脱扣器和方法。设定用于脱扣器(4)的脱扣接地故障脱扣函数的方法(20)包括激活用于脱扣器(4)的接地故障保护模式，以及设定用于脱扣器的多个脱扣函数(60，80)中的一个。所述多个脱扣函数(60，80)中的至少一个为I^4t反时间函数(100)，其建立脱扣特征以在检测到接地故障指示时中断电流。该方法进一步包括监控用于接地故障的电路(10)。
文档编号G06F17/00GK101562324SQ20091013317
公开日2009年10月21日 申请日期2009年4月15日 优先权日2008年4月15日
发明者B·小伦哈特, M·E·瓦尔德斯, M·卡勒, N·B·维森特, T·格林伍德 申请人:通用电气公司