智能断路器真正有效值电流的检测

来源:未知 时间:2009-08-11 10:52
现今的配电系统,智能断路器使用越来越广泛,其电流检测方法至关重要。电流有效值的检测方法,影响到智能断路器的可靠性及精度。
??通常,认为配电系统是以正弦电流电路工作的,智能断路器中的微处理器对正弦电流采样数据的处理方法一般有两种:其一,用一个周期内采用数据的最大值(如果采用点足够多,可以认为最大值为峰值)乘0.707得到有效值;其二,以半周期内采样数据的平均值乘1.11得到有效值。这对现今长远的微处理器来说,是易于实现的。
??随着现代科技的发展,电力电子器件日新月异,用电负载发生了很大的变化。大量的四用电动机起动(调速)控制器、变频空调、不间断电源、节能灯等器件,使得电网发生了不容忽视的变化,从而导致电源质量开始变坏、波形畸变、谐波分量增大。随即带来了设备故障率提高,停电事故增加,通讯及控制系统受到干扰……。配电系统不再是纯正弦电路了。
??上述问题在国际上已得到充分的重视。IEEE519《电力系统谐波控制推荐的方法和要求》规定了谐波畸变的限额。随之,符合UL1520标准的消除谐波的电力变压器产生并广泛应用。作为最重要的保护装置——智能断路器,在IEC60947-2《低压开关设备和控制设备,第二部分断路器》中,提出了均方根值(RMS)检测。要求电子过电流整定装置应标志为“均方根值”,或在控制厂资料中给出。RMS检测提供了更可靠的系统保护,在波形中含有高的谐波分量时RMS检测不会导致误脱扣。
??交流电流有效值I定义为:通过某电阻在一段较长时间内,与数值也为I的直流电流在同一时间内通过同一电阻所产生的热量相同。由热量相等原则推导出:
?? I=sqrt(1/T*对电流平方取[0,T]的定积分)
??上式即为均方根值(均方根值即为真有效值),它对任何周期交变电流电路均试用。
??在正弦电路中,有效值I=.707Im或I=1.11Ip (Im为电流峰值;Ip为电流平均值),因此,以平均值求得有效值及以最大值求得有效值都是正确的。
??然而,对波形畸变、谐波分量增大的非正弦电流,情况就不同了。例如,基波电流迭加了比例为K的三次谐波分量I=sinwt+Ksin3wt,这种情况是较多的。在IEC60947-2中规定的谐波抗扰试验,就要求叠加72%-88%的三次谐波分量。
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