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1、(10)申请公布号 CN 102834992 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 4 9 9 2 A *CN102834992A* (21)申请号 201180016409.7 (22)申请日 2011.03.31 10158654.3 2010.03.31 EP H02H 3/16(2006.01) H02H 3/33(2006.01) (71)申请人艾思玛太阳能技术股份公司 地址德国尼斯特塔尔 (72)发明人 G贝滕沃特 S别涅克 L艾登米勒 O普罗夫 (74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司 72002 代理人陈松涛 韩宏 (54) 发明名称 差。
2、动电流的故障电流分量的确定 (57) 摘要 为了确定差动电流的故障电流分量，所述差 动电流作为在传送AC电流发生器的电流的多条 线路上的电流总和来测量，产生电信号，所述电信 号取决于AC电流发生器处存在的相对于地电位 的发生器电压，并与所述差动电流的漏电流分量 同相。通过将所述电信号乘以缩放系数来对其进 行缩放；以及从所述差动电流中减去经缩放的电 信号，以获得差数。重复更新所述缩放系数，以使 得在所述缩放系数的当前值下所述差数的有效值 达到最小值。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.27 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2011/054976 20。
3、11.03.31 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/121056 EN 2011.10.06 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页 1/2页 2 1.一种确定差动电流的故障电流分量的方法，所述差动电流被确定为传送AC电流发 生器的电流的多条线路上的电流总和，所述方法包括： -产生电信号， -所述电信号取决于所述AC电流发生器处存在的相对于地电位的发生器电压，并且 -所述电信号与所述差动电流的漏电流分量同相； -通过将所述电信号乘以缩放系数，对其进行缩放。
4、；以及 -从所述差动电流中减去经缩放的电信号，以获得差数； -其中，重复更新所述缩放系数，以使得在所述缩放系数的当前值下所述差数的有效值 达到最小值。 2.根据权利要求1所述的方法，其中，将其有效值达到最小值的所述差数作为所述差 动电流的所述故障电流分量输出。 3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述差数的所述有效值达到最小值时的所述 经缩放的电信号作为所述差动电流的所述漏电流分量输出。 4.根据权利要求1所述的方法，其中，将取决于所述发生器电压的所述电信号分接于 所述AC电流发生器。 5.根据权利要求4所述的方法，其中，由通过测量电容器流向地电位的漏电流导出所 述电信号，所述漏电流由所述发。
5、生器电压产生。 6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述电信号是与流动的漏电流成比例的电压。 7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电信号是通过测量电容器流向地电位的漏 电流，所述漏电流由所述发生器电压产生。 8.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于差动电流互感器从所述差动电流中减去 所述经缩放的电信号。 9.根据权利要求1所述的方法，其中，从差动电流互感器的电压信号中减去所述经缩 放的电信号。 10.根据权利要求1所述的方法，其中，在从所述差动电流中减去所述经缩放的电信号 之前，数字化所述电信号与所述差动电流。 11.根据权利要求10所述的方法，其中，在将所述电信号乘以所述缩放系数之前，。
6、数字 化所述电信号。 12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电信号被产生为具有所述发生器电压的至 少一个主频率的正弦信号。 13.根据权利要求12所述的方法，其中，对于所述发生器电压的每一个主频率，将所述 正弦信号的相位调整到所述差数的所述有效值达到最小值时的相位值。 14.根据权利要求1所述的方法，其中，根据追踪过程重复更新所述缩放系数。 15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发生器电压存在于所述AC电流发生器的逆 变器的上游，并且其中，在所述逆变器的下游确定所述差动电流。 16.一种用于确定差动电流的故障电流分量的设备，所述设备包括： -差动电流互感器，其测量作为传送AC电流发生器。
7、的电流的多条线路上的电流总和的 所述差动电流；以及 -补偿单元，其 权 利 要 求 书CN 102834992 A 2/2页 3 -产生电信号，所述电信号取决于所述AC电流发生器处存在的相对于地电位的发生器 电压，并且所述电信号与所述差动电流的漏电流分量同相， -通过将所述电信号乘以缩放系数来对所述电信号进行缩放，以及 -从所述差动电流中减去经缩放的电信号，以获得差数； -其中，所述补偿单元重复更新所述缩放系数，以使得在所述缩放系数的当前值下所述 差数的有效值达到最小值。 17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述补偿单元包括连接在所述AC电流发生器 与地电位之间的测量电容器。 18.根据权。
8、利要求17所述的设备，其中，所述补偿单元包括测量电阻器，通过所述测量 电容器的漏电流通过所述测量电阻器流向地电位；以及缩放单元，所述缩放单元对所述测 量电阻器上所降的电压进行缩放。 19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述补偿单元从所述差动电流互感器的电压 信号中减去经缩放的电压。 权 利 要 求 书CN 102834992 A 1/8页 4 差动电流的故障电流分量的确定 技术领域 0001 本发明涉及用于确定差动电流的故障电流分量的方法和设备，所述差动电流作为 在传送AC电流发生器的电流的多条线路上的电流总和来测量。 0002 具体地，AC电流发生器包括逆变器，该逆变器将由电流源提供的直。
9、流转换为由AC 电流发生器输出的交流。更具体地，电流源可以是光伏单元，该光伏单元仅由于其空间扩展 而包括相当大的相对于地电位的寄生电容。当在逆变器的操作中出现相对于地电位的电位 变化时，由这些寄生电容产生对地电位的漏电流。这些漏电流构成差动电流的漏电流分量， 其常常被监测用以迅速注意到任何故障电流的出现。然而，高漏电流导致借助监测差动电 流而检测故障电流时的灵敏度的降低。因此，所关注的是确定测量的差动电流的实际故障 电流分量。 0003 表述“传送AC电流发生器的电流的线路”指的是AC电流发生器的任意组或多条 线路，它们共同传送AC电流发生器的总电流，即流出AC电流发生器的电流和返回到AC电 。
10、流发生器的电流。这些线路可以是AC电流发生器的输出线路，但也可以是AC电流发生器 内的某些其他多条线路。 背景技术 0004 德国标准VDE 0126和VDE 0126-1-1要求逆变器在指定断开时段内与公共电网 分离，所述指定断开时段取决于在其电网连接上突然出现的差动电流的有效值。如已经提 及的，除了电阻性故障电流分量以外，差动电流还包括额外的电容性漏电流分量，这两个分 量矢量相加以给出差动电流。依据用于满足所述标准的标准化的测试装置和测试过程的要 求，必须获得仅仅是故障电流中的快速增大即使以占优势的高恒定漏电流必须导致逆 变器与电网的分离。通常，利用差动电流互感器来测量差动电流，差动电流互。
11、感器的电压信 号是在逆变器的各相与中性线之间的差动电流的度量。为了确保所述标准所要求的故障电 流分量的任何步长的检测，必须确定差动电流的故障电流分量。由于趋势朝着开发具有日 益增大的功率和更大尺寸的光伏单元而无需变压器的方向发展，增大了相对于地电位的电 容以及因此而出现的漏电流。由于将特定材料用于光伏单元，甚至进一步地增大了这一趋 势。为了足够灵敏地测量故障电流的任何步长，必须将漏电流与差动电流分离。此外，由于 差动电流互感器的灵敏度通常由于高漏电流而减小并且因此对于同时出现的故障电流的 灵敏度也急剧减少，所以故障电流的步长的检测变得日益困难。 0005 为了将漏电流与差动电流互感器的电压信号。
12、分离，已知是将由差动电流互感器测 量到的仅缓慢变化的全部电流定义为漏电流，并由评估软件补偿它们。随后可以矢量地计 算故障电流的出现步长，它们一直到差动电流互感器的电压信号的数字化的分辨率限制都 是可检测的。然而，在这个过程中，漏电流的任意步长将被错误地解释为故障电流。另外， 数字化的分辨率限制了最大漏电流，在其仍按要求检测故障电流的步长。 0006 由EP 1229629A2已知借助电子电路对连接到光伏单元的逆变器的输入线路之间 的差动电流进行滤波，以确定差动电流的故障电流分量。具体地，滤除逆变器的具有由逆变 说 明 书CN 102834992 A 2/8页 5 器的操作产生的漏电流的典型频率。
13、的频率分量，以便从差动电流去除漏电流分量。具体地， 由于对在此实现的仅两个主要频率的限制，该已知方法证明在实际上不足以有效地从差动 电流中去除基本漏电流分量。 0007 此外，由EP 1229629A2已知用于确定差动电流的故障电流分量的方法和设备，所 述差动电流作为在传送AC电流发生器的电流的多条线路上的电流总和来测量。通过测量 AC电流发生器的逆变器的输入线路与地电位之间的电压，更准确地，通过测量这些电压的 AC电压分量，来确定包括在差动电流中的漏电流的驱动力。由这个电压信号和固定寄生电 容，计算漏电流，并从差动电流中减去以获得故障电流。例如，使用作为AC电流发生器的DC 电流源的光伏单元。
14、，寄生电容却不是恒定的，而是尤其是由于光伏板上的降雨而变化的。因 此，当使用寄生电容的固定值时，由输入线路相对于地电位的电压不可能确定实际漏电流。 0008 由DE 19826410A1已知一种用于AC电流网中隔离和故障电流监视的方法和装置， 其中，在至少两个输电网线之间测量由矢量相加形成的差动电流，及其中，确定差动电流的 AC电流分量与指示AC电流分量的实际功率的相位角不仅如果差动电流超过特定操作 值，而且如果差动电流的AC电流分量的振幅与相位角的余弦的乘积超过预定操作值，则 断开负载。然而，该文献没有给出如何以简单的方式确定差动电流的整个故障电流分量的 切实可行的指示。 0009 仍然需要。
15、用于确定差动电流的故障电流分量的方法和设备，在其中确定差动电流 的故障电流分量，即，与故障电流的DC电流分量和AC电流分量有多高无关地，并与相关寄 生电容的变化程度无关地，与差动电流的漏电流分量分离。 发明内容 0010 以下提出简单概述，以便提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。该概述 不是本发明的详尽说明，并非旨在确定本发明的关键或至关重要的要素，也不是限定其范 围。相反，概述的主要目的是以简单的方式提出本发明的一些概念，作为稍后提出的更详细 说明的前序。 0011 本发明涉及一种确定差动电流的故障电流分量的方法，所述差动电流作为传送AC 电流发生器的电流的多条线路上的电流总和来测量。。
16、该方法包括产生电信号，所述电信号 取决于AC电流发生器处存在的相对于地电位的发生器电压，并且所述电信号与差动电流 的漏电流分量同相；通过将电信号乘以缩放系数来对其进行缩放；以及从所述差动电流中 减去经缩放的电信号，以获得差数。重复更新所述缩放系数，以使得在所述缩放系数的当前 值下所述差数的有效值达到最小值。 0012 此外，本发明涉及一种用于确定差动电流的故障电流分量的设备。该设备包括差 动电流互感器，其测量作为在传送AC电流发生器的电流的多条线路上的电流总和的所述 差动电流；以及补偿单元，其产生电信号，所述电信号取决于AC电流发生器处存在的相对 于地电位的发生器电压，并且所述电信号与差动电流。
17、的漏电流分量同相；通过将电信号乘 以缩放系数来对其进行缩放；以及从所述差动电流中减去经缩放的电信号，以获得差数。所 述补偿单元重复更新所述缩放系数，以使得在所述缩放系数的当前值下所述差数的有效值 达到最小值。 0013 本领域技术人员在研究了以下的附图和详细说明后，本发明的其他特点和优点会 说 明 书CN 102834992 A 3/8页 6 变得显而易见。其意图是，在此所有这些另外的特点和优点都包括在如权利要求所限定的 本发明的范围内。 附图说明 0014 参考以下附图，可以更好地理解本发明。附图中的组件不一定是按比例的，重点在 于清楚地说明本发明的原理。在附图中，相似的参考标记在附图中标明。
18、相应的部分。 0015 图1示出AC电流发生器，其具有光伏单元和逆变器，指示了差动电流出现在逆变 器的输出线路上的原因； 0016 图2示出故障电流和漏电流的差动电流的矢量合成； 0017 图3示出本发明的方法的第一实施例，其包括差动电流互感器内差动电流的漏电 流分量的直流补偿； 0018 图4示出本发明的方法的实施例，其包括差动电流互感器内由差动电流的漏电流 分量产生的电压的直接电压补偿； 0019 图5示出本发明的方法的实施例，其包括差动电流互感器中由差动电流的漏电流 分量产生的电压的基于软件的补偿； 0020 图6示出本发明的方法的实施例，其包括差动电流互感器中由差动电流的漏电流 分量产。
19、生的借助正弦信号的电压的补偿；以及 0021 图7描绘用于重复再调整用于电信号的缩放系数的追踪过程，用以执行根据本发 明的差动电流的漏电流分量的各种补偿。 具体实施方式 0022 在本发明中，由于电信号对出现在AC电流发生器的相对于地电位的发生器电压 的依赖性，并且由于其与差动电流的漏电流分量同相，所述电信号表示差动电流的漏电流 的驱动力的频率分布，在考虑寄生电容的实际大小的情况下，将所述电信号乘以缩放系数。 重复地再调整或更新该缩放系数，以反映当前的寄生电容。更新缩放系数，以使得差动电流 的有效值包括在缩放系数的当前值下减去经缩放的电信号之后的最小值。在减去经缩放的 电信号后，过补偿和欠补偿。
20、两者均导致差动电流的有效值被增大到超过其最小值，其中，所 述过补偿是使用对应于高于实际寄生电容的过高的缩放系数，所述欠补偿是使用对应于低 于实际寄生电容的过低的缩放系数，以恰好对应于实际寄生电容的缩放系数达到所述最小 值。换句话说，恰好在缩放系数以最佳方式反映当前寄生电容时减去已经缩放的电信号之 后，获得差动电流的有效值的最小值。这是由于以下事实：差动电流的故障电流分量具有与 漏电流分量不同的另一频率和/或相位，从而在减去经缩放的电信号中没有去除部分该故 障电流分量的危险。反而，故障电流分量在减去经缩放的信号之后一直保留，并且从差动电 流中减去经缩放的电信号的差数与差动电流的故障电流分量之间任。
21、何差异正好反映出由 经缩放的电信号补偿差动电流的漏电流分量的质量。 0023 电信号“乘以缩放系数”的表述具体包括它被-模拟地或数字地-线性放大，放大 系数对应于缩放系数。然而，该表述还包括在可变的预放大后，几次从差动电流减去电信号 的含义。在此情况下，缩放系数得自于预放大系数与减法的次数的乘积。 0024 “从差动电流中减去”电信号的表述包括差动电流或表示其的值减小乘以根据在 说 明 书CN 102834992 A 4/8页 7 前定义的缩放系数的电信号、或者减小对应于在（漏电流的）正确相位的电信号的值的任何 过程。 0025 在本发明中，电信号取决于出现在AC电流发生器的相对于地电位的电压。
22、，电信号 与差动电流的漏电流分量同相，且是补偿差动电流的漏电流分量的基础，所述电信号可以 直接分接于AC电流发生器。在此情况下，电信号不是任何取决于出现在AC电流发生器的 电压而人为产生的信号，而实际上直接得自于AC电流发生器。然而，为了从AC电流发生器 直接取得电信号，做一些准备是适当的。实际上，电信号可以得自于漏电流，该泄露电流由 在AC电流发生器的通过测量电容器相对于地电位的电压而产生。电信号甚至可以是作为 差动电流的整个漏电流分量的反映的漏电流，即其具有相同的相位和相同的频率分布。这 是由于以下的事实：当类似测量电容器的电容器和剩余寄生电容并联连接时，通过该并联 连接的AC电流在电容器。
23、上按照相对于其电容的比例而划分，并且全都具有相同的相位。通 过缩放系数来补偿测量电容器的小电容与大得多的总的寄生电容之间的差异。以缩放系数 来乘以电信号从而对应于测量电容器的电容的电子放大。当根据本发明确定用于电信号的 缩放系数时，通过测量电容器朝向地电位的乘以缩放系数的漏电流正好等于差动电流的漏 电流分量。 0026 如果出于其他原因，适合的漏电流通过其流向地电位的电容器已经存在于AC电 流发生器中，那么可以将它们用作测量电容器，以使得不必提供附加的测量电容器来实现 本发明。 0027 可以以简单的方式执行经缩放的电信号从差动电流的矢量减法，因为经缩放的电 信号作为反向流动的电流被引导通过测。
24、量差动电流的差动电流互感器。例如，反向流 动的电流可以是通过测量电容器的经缩放的漏电流。在此称为“直流补偿”的过程对应于 通过相同频率和相同振幅的移相180的信号补偿差动电流的漏电流分量。 0028 即使几次引导漏电流通过差动电流互感器以实现基本的缩放，将经缩放的漏电流 用于补偿差动电流的漏电流分量也意味着相当大的功率损耗。然而，该直流补偿的优点是 差动电流互感器总是在相同操作点操作，而无关于差动电流的漏电流分量的高度，因为差 动电流的漏电流分量被直接补偿。因此，即使差动电流的高漏电流分量也不影响差动电流 互感器。 0029 另一方面，如果将与流过测量电容器的漏电流成比例的电压用作电信号，本发。
25、明 的实施中仅发生小的功耗。在缩放后，例如，可以从测量差动电流的差动电流互感器的电压 信号中减去这个电压。在此称为“直接电压补偿”的该过程也对应于由相同频率和相同振 幅的移相180的信号补偿差动电流的漏电流分量。如果将通过测量电容器流向地电位的 漏电流在通过测量电阻器时在其上所下降的电压用作电信号，会理解，与测量电容器串联 连接的电阻器仅会较小，因为否则流过测量电容器的漏电流将会受到不希望出现的频率滤 波，在该滤波之后，将不再具有差动电流的漏电流分量的频率分布。然而，通过测量电容器 的漏电流的频率分布与要补偿的漏电流分量的频率分布的小偏差证实是无关的。 0030 差动电流的或者其故障电流分量的。
26、数字化之前的直接电压补偿的优点在于数字 化的分辨率可以完全调适于故障电流。然而，通常也可以在缩放后或者甚至在其之前数字 化电信号，并将数字化的经缩放的电信号从数字化的差动电流中减去。以此方式，可以减小 用于实现本发明的硬件工作。然而，相同的性能于是会需要使用的A/D转换器的更高分辨 说 明 书CN 102834992 A 5/8页 8 率。 0031 会理解，根据本发明的电信号不仅能够补偿差动电流的漏电流分量，而且直接证 实当前漏电流。 0032 在本发明的方法的简单实施例中，电信号被产生为具有发生器电压的至少一个主 频率的正弦信号。随后将这个正弦信号乘以缩放系数，以按照本发明的标准，即，差动。
27、电流 的有效值具有在缩放系数的当前值下减去经缩放的电信号后的最小值，将其振幅调整为在 此频率下的差动电流的漏电流分量的振幅。 0033 为了确保正弦信号不仅取决于在AC电流发生器的与其主频率有关的电压，而且 与差动电流的漏电流分量同相，AC电流发生器的电压的每一个主频率的正弦信号的相位也 可以调整为减去经缩放的电信号后的差动电流的有效值达到最小值的相位值。通常，这个 相位适应仅有必要出现一次，即无需重复，而缩放系数的更新是重复进行的。此外，在本发 明的方法的所有实施例中并非都需要电信号的这一相位适应，在所述方法中由在AC电流 发生器的通过测量电容器相对于地电位的电压产生的漏电流产生电信号。这一。
28、漏电流已经 是差动电流的漏电流分量的频率和相位的真实反映，所述差动电流仅需相关于其振幅进行 缩放，以完整地表示差动电流的漏电流分量，即在AC电流发生器产生的整个漏电流。 0034 可以借助于追踪过程来实现根据本发明的缩放系数的连续再调整或更新。在此， 以小步长来改变缩放系数，并监测已经从其减去了经缩放的电信号的差动电流的有效值的 所得到的变化。如果有效值降低，则在相同方向上再一次改变缩放系数，并再次检查对差动 电流的有效值的影响。追踪过程在相同方向上继续，直至已经从其减去经缩放的电信号的 差动电流的有效值开始增大。随后可以放弃缩放系数已经尝试的改变。至少，改变缩放系 数的变化的方向。一旦已经找。
29、出导致有效值的最小值的缩放系数，则该缩放系数就保持恒 定或仅最低限度地波动。会理解，该追踪过程相关于追踪步长在时间上的连贯和追踪步长 的宽度都是可调整的，并可以从而得到优化。证明了其优点在于，出现的故障电流使得差动 电流的有效值不取决于缩放系数的变化的方向而增大，并从而固定（freeze）缩放系数。追 踪过程从而不干扰故障电流的灵敏度检测。然而，可以容易地以快速且足够大的步长来实 现追踪过程，以便足够快速地映射AC电流发生器的寄生电容的全部真实变化，以避免错误 地假定故障电流的出现。 0035 在该新方法中，可以在AC电流发生器的逆变器的输出线路上，即逆变器的下游， 实施差动电流的测量。这在测。
30、量具有逆变器的AC电流发生器中是有用的方式。另一方面， 可以考虑发生器电压，其出现在输入线路上，即逆变器的上游。这意味着用于产生漏电流以 作为根据本发明的用于补偿差动电流的漏电流分量的电信号的基础的测量电容器优选连 接到逆变器的输入线路。 0036 本发明的设备具有补偿单元，该补偿单元在从差动电流减去电信号之前，将电信 号乘以缩放系数，以及重复再调整或更新用于电信号的所述缩放系数，以使得在缩放系数 的当前值下，差动电流的有效值包括减去经缩放的电信号后的最小值。此时，可以说，缩放 系数的值基本达到差动电流的有效值的相应最小值对于根据本发明的设备以及对于根据 本发明的方法是足够的。甚至用于重复更新。
31、缩放系数的追踪过程的一些步长的偏差是无关 紧要的，因为以足够小的追踪步长，剩余误差保持很小，尤其是因为对应于差动电流的有效 值的当前绝对最小值的缩放系数无论如何也是波动的。 说 明 书CN 102834992 A 6/8页 9 0037 关于根据本发明的设备的进一步的细节，参照本发明的方法的说明。 0038 现在更详细地参考附图，图1中示意性示出的AC电流发生器1包括作为DC电流 源的光伏单元2和将光伏单元2的直流转变为交流的逆变器3。在此，逆变器3是单相逆变 器，包括两个输出线路，即相线L和中性线N。AC电流发生器1经由逆变器3馈入AC电网 4。以差动电流互感器5测量出现在逆变器3的输出线路。
32、上的差动电流。可替换地，也可以 在逆变器3的输入线路29和30上测量差动电流，在输入线路29和30上存在光伏单元2 的输出电压U PV+ 和U PV- ，如借助由虚线所示的另外的差动电流互感器5所指示的。这样的 差动电流基本上可以具有两个起因。首先，存在由于光伏单元2的寄生电容的相对于地电 位的漏电流，其在图1中由连接在逆变器3的每一个输入线路29和30与地电位PE之间的 电容器6和7来指示。此外，存在差动电流的故障电流分量，其在图1中借助逆变器3的输 入线路29和30与地电位PE之间的电阻器8和9来指示。这些电阻器8和9可以表示这 些输入线路29和30的隔离电阻。在无故障的隔离的情况下，电阻。
33、器8和9的电阻非常高。 相应的，差动电流的故障电流分量仅很小。然而，故障缺陷与差动电流的故障电流分量的强 烈增大相关联。由于任何隔离故障都是危险源，要迅速检测到这样的增大。同样要必须可 靠地进行差动电流的故障电流分量的增大的检测，即使该增大在差动电流的高漏电流分量 存在的情况下出现，这并不指示故障状况。 0039 图2示出故障电流分量FI和漏电流分量AI的差动电流DI的合成，其中，故障电 流分量FI和漏电流分量AI对于差动电流DI是矢量相加，因为故障电流分量FI是电阻性 电流，漏电流分量AI是电容性电流。由图2明显的，随着增大漏电流分量AI，通过特定值 的故障电流分量FI的增大对差动电流DI，。
34、尤其是对差动电流DI的有效值，具有减小效果。 因此，所关注的是，将漏电流分量AI与差动电流DI分离，或者在差动电流DI中对其进行补 偿，用以直接监测故障电流分量FI。 0040 设备10的目的在于，用于图3中所示的测量差动电流的故障电流分量。测量电容 器11和12并联连接到根据图1的电容器6和7，使用电流测量单元13来测量通过这些电 容器11和12流向地电位PE的电流。在缩放单元14中，通过借助缩放系数的乘法来按缩 放电流测量值，以考虑测量电容器11和12仅表示根据图1的光伏单元2的总寄生电容的 一小部分（fraction），因此仅总漏电流分量AI的一小部分流过它们。随后反向地引导放大 的电流。
35、通过差动电流互感器5到导线L和N，以便将其从L导线与零或N导线之间的差动电 流中直接减去。传送放大的电流的导线15的围绕差动电流互感器5的几个绕组提供了放 大的电流的上升缩放，其对经缩放的电信号28的有效缩放系数做出贡献。最后，放大的电 流经由电阻器流向地电位PE。由差动电流互感器5测量的差动电流DI基本上没有漏电流 分量AI，从而对应于其故障电流分量FI。然而，这仅在如果适当地设定缩放单元14用于乘 以由电流测量单元13测量的漏电流的缩放系数的情况下，即如果其对应于寄生电容的当 前大小的情况下，才是适用的。借助缩放系数的适当确定，由差动电流互感器5测量的差动 电流达到其有效值的最小值。为了利。
36、用这些原理，逻辑16重复改变缩放系数以使得差动电 流的有效值实际达到其最小值。以此方式，自动地补偿了根据图1的光伏单元2的寄生电 容的任何变化，例如由于降雨、老化等造成的变化。 0041 在根据图3的设备10的可能的变型中，缩放单元14可以直接放大通过测量电容 器11和12流向地电位PE的漏电流，并随后将放大的漏电流提供给差动电流互感器5。 说 明 书CN 102834992 A 7/8页 10 0042 而在图3中，经由通过差动电流互感器5的电流来进行差动电流DI的泄漏分量AI 的直接补偿，借助电压的漏电流分量AI的补偿按照图4进行。这一实施在于使用电压测量 单元18来测量由于通过测量电容器。
37、11和12流向地电位PE的漏电流造成的测量电容器17 上所降的电压。由缩放单元14以缩放系数来乘以这个电压，随后在减法节点19中作为经 缩放的电信号28从差动电流互感器5的电压信号中减去。以最佳调整的缩放系数，在此情 况下，仅差动电流DI的故障电流分量FI也到达逻辑16；借助于使得已经从其减去经缩放 的电信号的差动电流DI的有效值最小，可以容易地优化缩放系数的调整。 0043 根据图5，电流测量单元13的信号直接提供给逻辑16，该逻辑16以适合的方式将 该信号数字化并进行缩放，以将其从差动电流互感器5的数字化信号中减去。在此，也以对 应于故障电流分量FI的剩余差动电流DI的有效值达到最小值的方。
38、式来选择缩放系数。 0044 根据图3至5的设备10的实施例的优点在于，借助通过测量电容器11和12流向 地电位的漏电流，或者由这个漏电流产生的电压，电信号是可变的，该电信号具有与差动电 流DI的漏电流分量AI相同的相位和频率分布。通过测量电容器11和12的漏电流与差动 电流DI的漏电流分量AI仅在其振幅方面有所不同。然而，这可以借助于缩放系数来调整， 所述缩放系数满足在减去经缩放的漏电流后，差动电流DI的有效值的最小化标准。其适用 与漏电流在根据图3的逆变器3的实际操作模式中，或者起因于其他影响因素会具有哪些 频率分量无关。 0045 图6示出通过在漏电流的主要频率下由正弦发生器20产生的正。
39、弦信号来补偿差 动电流DI的漏电流分量AI的仅仅一个主要分量。在此，逻辑16借助于调整正弦信号的振 幅和相位，实现了在减法节点19后剩余的差动电流DI的有效值的最小化。如果漏电流实 质上具有一个频率，则实质上可以以此方式去除差动电流DI的漏电流分量AI。 0046 图7示出用于调整最佳缩放系数的追踪过程，差动电流DI的有效值在最佳缩放系 数达到最小值。在此，以在缩放单元14与差动电流互感器5之间的实线指示直流补偿的情 况（根据图3），以到减法节点19的虚线指示直接电压补偿的情况（根据图4）。首先，逻辑16 包括有效值形成器21，采样与保持级22连接到有效值形成器21的输出端。采样与保持级 22。
40、将差动电流DI的当前有效值与前有效值比较。当有效值变化为负时，即如果观察到差动 电流的有效值的降低，则追踪过程向差动电流的最小有效值进行，并且确定反馈补偿信号 的幅度的积分器保持其方向。如果由比较器23确定的有效值的变化为正，即如果与在前有 效值相比，有效值增大，则追踪过程远离期望的最小值。为了抵消这一趋势，通过在JK触发 器24上改变来改变积分器25的积分方向。先前过高的缩放系数现在变低，先前过小的缩 放系数现在变高。在调谐状态，缩放系数在窄范围内摆动，以使得差动电流的有效值在其最 小值附近摆动。为了确定根据图7的追踪过程的时间行为，可以调整以下参数： 0047 a)有效值形成器21中的有效。
41、值形成的时间常数； 0048 b)提供给采样和保持级22和JK触发器24的时钟26；以及 0049 c)积分器25的积分时间常数， 0050 所有这些参数一起定义追踪过程的追踪步频和追踪步长。 0051 在实质上不脱离本发明的精神和原理的情况下，可以对本发明的优选实施例做出 许多改变和修改。所有这些改变和修改都旨在包括在由所附权利要求所定义的本发明的范 围内。 说 明 书CN 102834992 A 10 8/8页 11 0052 附图标记列表 0053 1 AC电流产生器 0054 2 光伏单元 0055 3 逆变器 0056 4 电网 0057 5 差动电流互感器 0058 6 电容器 0。
42、059 7 电容器 0060 8 电阻器 0061 9 电阻器 0062 10 设备 0063 11 测量电容器 0064 12 测量电容器 0065 13 电流测量单元 0066 14 缩放单元 0067 15 导线 0068 16 逻辑 0069 17 测量电阻器 0070 18 电压测量单元 0071 19 减法节点 0072 20 正弦发生器 0073 21 有效值形成器 0074 22 采样和保持级 0075 23 比较器 0076 24 JK触发器 0077 25 积分器 0078 26 时钟 0079 27 电信号 0080 28 经缩放的电信号 0081 29 输入线路 008。
43、2 30 输入线路 0083 DI 差动电流 0084 AI 漏电流分量 0085 FI 故障电流分量 0086 U PV+ 正输入电压 0087 U PV- 负输入电压 0088 PE 地电位 0089 L 相线 0090 N 中性线 说 明 书CN 102834992 A 11 1/4页 12 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102834992 A 12 2/4页 13 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102834992 A 13 3/4页 14 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102834992 A 14 4/4页 15 图7 说 明 书 附 图CN 102834992 A 15 。