CN104937801A - 一种电保护装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电力负载的电保护装置，具有外部导电表面，两个输入端与有效导线和中性导线电连接；两个输出端与负载13电连接；所述负载引出负载电流；第一监测单元对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应以产生第一故障信号；第二监测单元对来自导电表面的电流，和所述导电表面和所述中线导线和/或地间的电压中的一个或两个进行响应，以产生第二故障信号，以及保护单元，所述保护单元在正常状态下分别将所述输入端与所述输出端进行连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置进行加载，且对所述第一故障信号和所述第二故障信号任一进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

Description

一种电保护装置

技术领域

本发明涉及一种电保护装置，及一种包括所述装置的电保护***。本发明的实施例特别适用于低压电气配电***(EDS),特别是住宅、商业楼宇和工业用的电源电压的应用。然而本文说明的特别提及这些应用的一些实施例，并不用于限制本发明的适用领域，本发明具有广阔的应用范围。

背景技术

贯穿全文的关于背景技术的任何讨论不应被认为是众所周知的，或被认为是本领域公知常识的一部分。

低压电气配电***在世界上有许多变换形式。例如，在澳大利亚的标准是完全接地(如TN-C-S配置)。相应地，在一些特定的应用中和世界其他地区，则更喜欢完全隔离的接地***，这种类型的接地***被称为IT***，在没有任何伤害直接威胁或服务丢失的情况下，可用于支持电导体和地之间的单一故障。第二故障必须要在对生命的伤害或危险产生以前产生。

在世界其他地区使用不同的接地***，如日本，使用的是TT***。此配置的故障电流接地路径采用真实地面传导故障电流，这些接地地面的阻抗在它们的生命周期内可从高度导电变化至几乎绝缘，因而这种配置是部分接地或是不安全接地。

EDS不仅需要在电源和负载之间设置电力保护，而且还需包括至少两个可以使负载从电源获得负载电流的导体。这两个必要的导体通常被称为有效导线(或简称“有效”)和中性导线(或简称“中性”)，他们分别用于从电源流通至负载的负载电流及从负载流回电源的返回电流，这两种电流都会流经位于电源和负载之间的电力保护。

在接地EDS的传统电源电压设置中，电力保护通常由剩余电流装置(称为RCD)提供。作为为EDS提供二级保护的方法，这种技术在上世纪中后期发展起来。这种保护形式是基于输入或负载电流(指有效导线中流动的电流)和返回电流(中性导线中动的电流)的差值测量进行的。通常与EDS相连的电力负载具有防护金属-通常为防护箱。在接地EDS中，如TN-C-S***，防护箱与单独设置的接地连接，该地也与电源相关。如果允许故障电流经过防护金属流至地面的电路或负载中出现故障时，所述故障电流将不再通过RCD返回，作为不平衡的故障电流会在RCD负载和返回电流中被检测到，一旦这种不平衡超出阈值，RCD就会启动保护动作。

作为二级安全保护的主要形式，RCD保护在许多国家都被普遍利用。即便如此，依然存在有效导线和中性导线间电流不平衡安全指标低的配电***配置和情况，包括：与绝缘或高阻抗地面接地的电力***，直到第二故障出现时只有很少或没有电流流过(从而将用户暴露于不必要的伤害风险中)；同等故障电流流至有效导体和中性导体的发电故障；故障电流矢量在RCD点取消但在故障点流动的配置。

只有在接地***中才能有效的利用RCD,但并不是所有的EDS都会接地，在这些没有接地的EDS中使用了其他的保护***。例如，被称为“iFS技术”的一种独立保护技术在过去二十年被发展起来，并由国际申请PCT/AU2009/001679、PCT/AU2009/001678公开，上述两篇申请的内容都通过交叉引用的方式包含于本文中。概括来说，iFS技术就是通过电子负载直接监测防护金属部件，从而感应从金属部件流至相应导体的任何故障电流。任何由所述防护金属部件电势升高引起的电流都是负载和防护金属部件间电绝缘故障的结果。如果从负载流至防护金属部件的故障电流达到一定的阈值级别，那么iFS技术将会启动保护动作。

如上文所述，RCD技术只在适当的接地环境(具有有效接地配置的配电***，如澳洲普遍利用的TN-C-S***)中提供有效保护。通过依靠接地配置的电连接，RCD在故障期间允许充分的电流流动从而引起可测量的电流不平衡。相比而言，iFS技术不依靠有效的接地配置和任何绝缘故障来引出保护响应。但是在接地条件好的环境中iFS技术是不利和/或不敏感的，所述故障不会显著影响防护金属部件的电势，因此显著的电流将不会流经相应的导线引起保护响应。

所有现存的***都存在一定的限制，因而本领域依然需要一种改进的电保护装置来提高安全性并减少电力故障引起的财产损失。

发明内容

本发明的目的在于克服或改善在先技术中的至少一个缺点，或者提供有用的替代方式。

至少一个实施例的目的是为了提供一种改进的电保护装置，从而更好的促进公共安全、减少电力故障引起的财产损失。

根据本发明第一特征提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

第一监测单元，用于选择性产生第一故障信号对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应；

第二监测单元，用于选择性产生第二故障信号对下列任一或两个都进行响应：来自所述导电表面的电流、导电表面和中性导线和/或地之间的电压；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号和所述第二故障信号任一进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

在实施例中，所述导电表面是防护金属部件。

在实施例中，所述防护金属部件确定了所述负载的外部壳体。

在实施例中，所述第一监测单元对所述有效导线和所述中性导线中的负载电流的不平衡进行响应，以选择性产生第一故障信号。

在实施例中，所述第一监测单元产生第一故障信号对超出第一预设阈值的电流不平衡进行响应。

在实施例中，所述第二监控单元产生所述第二故障信号对导电表面和中性导线之间的电流进行响应。

在实施例中，所述第二监测信号产生第二故障信号对从导电表面流至中性导线的超出第二预设阈值的电流进行响应。

在实施例中，所述第二监测单元产生第二故障信号对从导电表面流至地的电流进行响应。

在实施例中，所述第二监测单元产生第二故障信号以对从导电表面流至地的超出第三预设阈值的电流进行响应。

在实施例中，所述第二监测单元产生第二故障信号对导电表面和中性导线之间的电压进行响应。

在实施例中，所述第二监测信号产生第二故障信号以对导电表面和中性导线之间流动的超出第四预设阈值的电压进行响应。

在实施例中，所述第二监测单元产生第二故障信号以对导电表面和地之间的电压进行响应。

在实施例中，所述第二监测信号产生第二故障信号以对导电表面和地之间流动的超出第五预设阈值的电压进行响应。

在实施例中，所述电保护装置包括位于所述导电表面和电气地之间的限流器单元，所述限流器单元选择性地将所述导电表面与地进行电隔离以响应从所述导电表面流至地的电流。也就是说，限流器阻止电流从导电表面流至地。

在实施例中，所述保护单元在保护状态运行将输入端与输出端电绝缘并阻止负载电流的流动，从而对导电表面流至地的电流进行响应。

在实施例中，所述第一监测单元包括第一电路，第二监测单元包括第二电路，所述第二电路与所述第一电路具有至少一个公共电气元件。

在实施例中，所述第一电路和所述第二电路具有多个公共电气元件。

在实施例中，至少一个所述电气元件是处理器。

在实施例中，至少一个所述电气元件是一对镜像处理器。

在实施例中，所述第一监测单元和所述第二监测单元由单电路确定。

在实施例中，所述第一监测单元、所述第二监测单元和所述保护单元中的两个或三个由单电路确定。

在实施例中，所述第一监测单元、所述第二监测单元、所述限流器和所述保护单元中的两个或多个由单电路确定。

在实施例中，所述单电路被容纳于单个壳体内。

在实施例中，所述单电路被安装于单电路板上。

在实施例中，所述的电保护装置包括若干个电气元件，其特征在于，几乎所有电气元件都是固态元件。

在实施例中，所述的电保护装置包括若干个电气元件，其特征在于，所有电气元件都是固态元件。

在实施例中，所述固态元件被包含在一个或多个集成电路内。

在实施例中，所述固态元件被包含在一个集成电路内。

在实施例中，至少一个所述固态元件是由如下技术之一形成：Si技术，GaN技术，SiC技术，及MEMS技术。

在实施例中，至少一个所述固态元件选自如下元件：变压器及电源电压转换装置。

在实施例中，所述电保护装置包括一个或多个处理器。

在实施例中，所述一个或多个处理器包括一个或多个微处理器。

在实施例中，所述处理器允许对所述装置进行一项或多项功能检测。

在实施例中，所述检测由所述处理器启动。

在实施例中，所述检测在所述装置外部启动。

在实施例中，所述电保护装置包括指示所述装置一个或多个状态的报警器。

在实施例中，所述报警器指示是否有一个或多个故障信号产生。

在实施例中，所述报警器是电子式报警器，可视式报警器，及可听式报警器中的一个或多个。

在实施例中，所述电保护装置包括允许与远程装置通信的通信接口。

在实施例中，所述远程装置是控制器，且所述保护装置受控于所述控制器。

根据本发明第二方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

至少一个：

第一监测单元，对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

第二监测单元，用于选择性产生第二故障信号对下列任一或两个都进行响应：所述导电表面流至中性导线的电流、导电表面和中性导线之间的电压；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元包括至少一个处理器并对所述故障信号进行响应，从而将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

在实施例中，所述电保护装置包括位于所述导电表面和电气地之间的限流器单元，所述限流器单元响应从所述导电表面流至地的电流，以选择性地将所述导电表面与地进行电隔离。

根据本发明第三方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

第一监测单元，具有第一电路，所述第一电路对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

第二监测单元，具有第二电路所述第二电路用于选择性产生第二故障信号对下列一个或两个进行响应：从导电表面流至中性导线的电流、导电表面和中性导线之间的电压；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号和所述第二故障信号任一进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。其中，第一电路和第二电路包括至少一个公共电气元件。

在实施例中，所述第一电路和所述第二电路包括多个公共电气元件。

在实施例中，所述至少一个公共电气元件包括处理器。

在实施例中，所述第一电路和所述第二电路包括一个公共电路板。

在实施例中，所述保护装置包括位于导电表面和电气地之间的限流器单元，所述限流器单元对从所述导电表面流至地的电流进行响应，以选择性地将所述导电表面与地进行电隔离。

根据本发明第四方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

至少一个：

第一监测单元，用于选择性产生第一故障信号；

位于所述导电表面和电气地之间的限流器单元，所述限流器单元对从所述导电表面流至地的电流进行响应，以选择性地将所述导电表面与地进行电隔离；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

在实施例中，所述第一监测单元对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

在实施例中，所述保护单装置包括第二监测单元用于选择性产生第二故障信号，其中，所述保护单元对所述第二故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动；产生第二故障信号对下列任一或两个都进行响应：所述导电表面流至中性导线的电流、导电表面和中性导线之间的电压。

根据本发明第五方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游；

监测单元，对流经至少一个输入端和/或至少一个输出端的电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

限流器单元，对第一故障信号进行响应，将从电源流至负载或从负载流至地的电流限制于预设的阈值内；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第二故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时断开所述输入端与所述输出端的连接并阻止电流流动；

故障检测单元，用于选择性产生第二故障信号对有效导线和中性导线之间的至少一个电流不平衡进行响应；

下游检测单元，对装置下游的电流进行响应，以选择性产生第二故障单元。

在实施例中，所述第一故障信号会在第二故障信号之前产生。

在实施例中，所述监测单元包括微处理器。

在实施例中，所述负载包括底盘。

在实施例中，所述有效导线和中性导线之间的电流不平衡约小于30mA。

在实施例中，所述有效导线和中性导线之间的电流不平衡约小于20mA。

在实施例中，所述有效导线和中性导线之间的电流不平衡约小于10mA。

在实施例中，所述装置将会在约小于10ms的时间内感应到电流不平衡、产生故障信号并限制电流。

在实施例中，所述装置将会在约小于8ms的时间内感应到电流不平衡、产生故障信号并限制电流。

在实施例中，所述装置将会在约小于10ms的时间内感应到电流不平衡、产生故障信号并将输入端与输出端断开。

在实施例中，所述装置将会在约小于8ms的时间内感应到电流不平衡、产生故障信号并将输入端与输出端断开。

在实施例中，所述预设电流阈值约为5mA.

在实施例中，所述预设电流阈值约为8mA.

在实施例中，所述预设电流阈值约为10mA.

根据本发明第六方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

第一监测单元，对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

第二监测单元，用于选择性产生第二故障信号对下列两个都进行响应：来自所述导电表面的电流、导电表面和中性导线和/或地之间的电压；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号和所述第二故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

根据本发明第七方面提出的一种电保护***包括本发明描述的一个或多个上述特征中的一个或多个电保护装置。

根据本发明第八方面提出的一种电保护***包括上述第一至第六方面中任何一个或多个确定的一个或多个电保护装置。

根据本发明第九方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护方法，所述方法包括：

将至少两个输入端与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

将至少两个输出端与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

选择性产生第一故障信号对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应；

选择性产生第二故障信号对下列任一或两个进行响应：来自所述导电表面的电流、导电表面和中性导线和/或地之间的电压；

提供保护单元用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号和所述第二故障信号任一进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

根据本发明第十方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护方法，所述方法包括：

将至少两个输入端与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

将至少两个输出端与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

提供至少一个：

第一监测单元，用于选择性产生第一故障信号对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应；

第二监测单元，用于选择性产生第二故障信号对下列任一或两个都进行响应：所述导电表面流至中性导线的电流、导电表面和中性导线之间的电压；

提供保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元包括至少一个处理器并对所述故障信号任一进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

根据本发明第十一方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护方法，所述方法包括：

将至少两个输入端与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

将至少两个输出端与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

提供具有第一电路的第一监测单元，所述第一电路对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

提供具有第二电路的第二监测单元，所述第二电路对下列任一或两个都进行响应：从导电表面流至中性导线的电流、导电表面和中性导线之间的电压，以选择性产生第二故障信号；

提供保护单元用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号和所述第二故障信号任一进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。其中，第一电路和第二电路包括至少一个公共电器元件。

根据本发明第十二方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护方法，所述方法包括：

将至少两个输入端与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

将至少两个输出端与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

选择性产生第一故障信号；

提供位于所述导电表面和电气地之间的限流器单元，所述限流器单元对从所述导电表面流至地的电流进行响应，以选择性地将所述导电表面与地进行电隔离；

提供保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

根据本发明第十三方面提出的一种电保护方法，所述方法包括：

将至少两个输入端与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

将至少两个输出端与所述输出端下游的负载电连接；

对流经至少一个输入端和/或至少一个输出端的电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

对第一故障信号进行响应，将从电源流至负载或从负载流至地的电流限制于预设的阈值内；

提供保护单元用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元所述第二故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离并阻止电流流动；

对有效导线和中性导线之间的至少一个电流不平衡进行响应，以选择性产生第二故障信号；

对输出端下游的电流进行响应，以选择性产生第二故障单元。

根据本发明第十四方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护方法，所述方法包括：

将至少两个输入端与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

将至少两个输出端与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

选择性产生第二故障信号对下列两个都进行响应：来自所述导电表面的电流、导电表面和中性导线和/或地之间的电压；

提供保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述第一故障信号和所述第二故障信号任一进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

根据本发明第十五方面提出的电保护方法，所述方法包括：选择一个或多个由本发明上述的一个或多个特征确定的电保护装置；将所述电保护装置电设置于电源和至少一个电负载之间。

根据本发明第十六方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

第一监测单元，对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

第二监测单元，用于选择性产生第二故障信号对下列任一或两个都进行响应：来自所述导电表面的电流、导电表面和中性导线和/或地之间的电压；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对所述故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动，其中，所述保护单元、第一监控单元的一个或多个及第二监控单元集成在一起。

在实施例中，将所述保护单元及第一检测单元和第二监测单元集成在一起。

根据本发明第十七方面提出的一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护方法，所述方法包括：

将至少两个输入端与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

将至少两个输出端与所述负载电连接；所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应，以选择性产生第一故障信号；

选择性产生第二故障信号对下列任一或两个都进行响应：来自所述导电表面的电流、导电表面和中性导线和/或地之间的电压；

提供保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动，其中，所述保护单元、第一监控单元的一个或多个及第二监控单元集成在一起。

贯穿说明书全文的“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”指本发明的至少一个实施例包含的特殊的与实施例相关的特征、结构或是特点，因此，说明书中不同位置出现的短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”并不一定但有可能涉及相同的实施例。此外，特殊的特征、结构或特点可以在一个或多个实施例中以适当的形式结合，这种公开是本领域的一种常规技术手段。

除非另有说明，否则在本文中使用的描述共同对象的序列词“第一”、“第二”、“第三”等，只是用来表明涉及相似主体的不同例子，并没有暗示这样描述的主体必须有给定的顺序、时间、空间或者是成队列，或任何其他形式。

在本文权利要求书和说明书中，“包括”、“包含”或“含有”只是用来表示“至少由该词其后的元素/特征组成，但并不排除其它元素/特征”的开放词语。因此，权利要求书中的所用的词语“包括”不应看作是对其后所列的方法或元素或步骤的限制。例如，“装置包括A和B”的表达范围不应该被限制为装置只由A和B组成。本文所用的词语“包含”或“含有”或“具有”也是开放词语，表示“至少由该词其后的元素/特征组成，但不并排除其他元素/特征”，因此，“由…组成”与“包括”是同义词。

相较于表明质量而言，本文所用的词语“示例性的”只从举例的意义上讲。也就是说，与必要的高质量示例相比，“实施例”只是举例。

附图说明

下文对本发明的实施例进行说明，仅为举例参考如下附图：

图1是一个实施例的受保护状态电保护装置示意图；

图2是正常状态图1装置的示意图；

图3是另一个实施例的保护装置示意图，其中，负载与电源被电隔离；

图4是图3装置的示意图，其中，负载与电源电连接；

图5是图3保护装置中电气元件的电路图，其中，圈定区域为共享元件。

图6是图5省略圈定区域的电路图；

图7是说明图3装置的工作流程图。

具体实施方式

如如图1所示的实施例1，包括电保护装置1。申请人把装置1作为一种超级剩余电流装置(超级RCD)，装置1包括两个分别与其上游的电源6的有效导线4和中性导线5电连接的输入端2和3，也包括与其下游的负载13电连接的输出端11和12。

微处理器20形式的监测单元对流经输入端2和输出端11的电流进行响应,以选择性产生第一故障信号。在另一个实施例中，微处理器20对流经输入端3和输出端12的电流进行响应。在其它实施例中，微处理器20对流经输入终端3和输出终端11的电流进行响应。

装置1包括限流器30，用于响应第一故障信号，从而将从电源6流到负载13的电流限制于预设的电流阈值内。保护单元40将输入端2和3与输出端11和12连接，从而允许电流通过装置1从电源6流至负载13，使装置1在正常状态(如图2所示)运行。保护单元40响应第二故障信号通过继电器41断开输入端2和3与输出端11和12的连接并阻止电流流动，使装置在保护状态(如图1所示)运行。

装置1还包括故障检测单元50，对有效导线4和中性导线5之间产生的至少一个电流不平衡做出响应以选择性产生第二故障信号。单元50提供的这种功能被称为RCD功能。

此外，装置1还包括下游检测单元55，对装置1下行电流进行响应以选择性地产生第二故障信号

第一故障信号响应的预设电流阈值约为5mA。在另一个实施例中，预设电流阈值约为8mA。在又一个实施例中，预设电流阈值约为10mA。

负载13包括底盘(图中未显示)，所述底盘实质上是负载的一个部件，用户可与之接触且通过所述接触有可能发生触电。在不同实施例中，所述底盘包括：框机、壳体和支架等。所述底盘也被称为负载的防护金属，在装置1(图1和2未显示)中作为底盘和导线2和3中一个或多个和/或至接地点电压和/或电流测量值的参考点，允许iFS型功能(本说明书中简称为“iFS功能”)和接地隔离功能的实现。这两种功能由图5所示电路提供，下文将根据图3和4的实施例进行详细说明。

通常，第一故障信号以第二故障信号之前产生。相应地，在故障时，限流动作将会在断开电源和负载连接的动作之前发生。这可以使得在安全的条件下持续向负载供电。

在其它实施例中，第二故障信号在第一故障信号之前产生，这种实施例强调了限流器的备用安全机制。当装置故障时，产生了第二故障信号但故障检测单元50和下游检测单元55并没有断开负载和电源的电连接，那么就会产生第一故障信号且限流器会限制电流。

在另一些实施例中，第一故障信号和第二故障信号相互独立产生，因而它们没有固定的产生顺序。

在优选实施例中，引起第二故障信号产生的有效导线和中性导线间的电流不平衡约为30mA，导线4和导线5之间电流不平衡约小于30mA。优选地，导线4和导线5之间的电流不平衡约小于20mA。更优选地，导线4和导线5之间的电流不平衡约小于10mA。

微处理器20对上行流经终端2和下行流经终端11的电流不平衡进行响应。产生第一故障信号的上行电流和下行电流的不平衡约小于30mA。优选地，产生第一故障信号的上行电流和下行电流之间的电流不平衡约小于20mA。更优选地，产生第一故障信号的上行电流和下行电流之间的电流不平衡约小于10mA。

装置1用于检测上行或下行电流超出预设阈值的电流，并产生第一故障信号在约小于10ms的时间内将电流限制在预设阈值内。优选地，装置1将会在约小于8ms的时间内执行限制电流的一系列动作。

装置1也用来检测电流不平衡(导线4和5或装置1下行电流之间任一)，产生第二故障信号并在约小于10ms的时间内断开输入端2和3和输出端11和12的连接。优选地，装置1将会在约小于8ms的时间内执行这一系列操作，从而断开输入端2和3与输出端11和12的连接。

在实施例中，超级RCD也用于同时监测两个以上参考点，也能够同时监测多个点。例如，同一超级RCD可同时监测来自若干电源的有效导线、中性导线和地线，以及监测在不同参考点的若干负载。这给超级RCD提供了可用于提供电气环境和不同部件状态信息的附加信息。超级RCD会利用这些信息记录危险状况，以及在通常情况下提供关于优化环境操作的情报，这将有助于优化一个或若干电源向一个或若干负载进行电力供电。

如图3-6所示，超级RCD的进一步的实施例可以更好的说明iFS功能及其它功能。所述进一步的实施例设计的主要目标如下：

在可能具有接地体系的“iFS”隔离设计技术中加入改进的RCD功能。

在名义上的接地体系对中性导线有高接地阻抗处安全持续供电。

利用的iFS型的限流能力(小于10mA)进一步加强人身安全和设备防护。

通过接地电流的测量进一步明确泄漏电流的起点和方向，从而采取关闭电源或是限流的动作达到全面安全的防护。

通过自动定期检测所有功能，提供电路冗余并避免微处理器参与关键的“关闭”或“限流”指令，以尽可能实现一种故障安全的***。

通过选用最合适的元件、设计和制造程序达到最低成本目标。

所有上述特征在或能够在装置1的不同实施例中实现。

优选实施例，特别是改进实施例的功能的广泛原则是：

通过向被保护装置的底盘提供快速的5mA触发灵敏度以及小于10mA的限流从而维持iFS操作功能和限流。触发灵敏度校准和电路的小幅改进可提高相容性并减少成本。

RCD功能使用传统的电感线圈加载负载有效导线和中性导线间的差动电流，所述差动电流的检测通过运算放大器进行精确的放大和触发实现。本实施例中此元件选用标准电感线圈。RCD功能通常设置于30mA，尽管所述电流值将取决于MCB所选功率。

接地电流测量功能首先利用“常开”大电流晶体管开关建立，在常规操作模式中供给底盘阻抗一个近地面。当接地电流达到待定等级时，所述大电流开关将会“关闭”，当接地电流达到30mA时MCB电源将会“关闭”。当晶体管开关“关闭”时，所述超级RCD将会限流，在5mA时iFS触发并在触发时及触发后限制电流。

接地电流测量使用与RCD相似的电感线圈、放大器及触发电流。MCB触发电流是30mA，且其晶体管接地开关的可选自动低级“断开”的附加功能可用于限流。

微处理器检测RCD的差动电流及接地电流，所述接地电流用于匹配机器至地的简单泄露电流(或操作者受到机器有效导线和机器底盘之间电击电流)。由于机器漏电(或更可能的电击)到不同底盘(小接地电流)或者由于接地电流引起电击，所述电流在不同底盘和机器地(小RCD电流)之间不匹配时，微处理器提前执行“断电”或晶体管开关“切换至限流”指令从而保护操作者及减少设备损害。值得注意的是在“故障安全”模式下运行的微处理器会提前执行电源断电或限流功能，而不是在达到“机器设定值”之前处于等待状态。

被测***中瞬态相关强度的附加效果使上述所有测量和MCB触发***都比传统RCD的触发***快很多。

iFS功能中一系列测试体系需要使用两组三段双向可控硅开关、微处理器和电路，每半个周期采用一组三段双向可控硅开关、微处理器和电路。

每个RCD、地至中性导线的电流和接地电阻的测量只有一个运算放大器，但当发现可能故障需要关闭***之前可被利用的RCD功能、接地电流功能和“切换至IFS”功能之间有重复部分。由于对微处理器测试和监测不断增长的“需求”，因此选用了具有更多插脚引线的低功耗微处理器。

iFS功能保留了测试功能。

每半个周期运行经过iFS检测线圈过零点附近的30mA的瞬态电流并观察三段双向可控硅开关的触发从而对RCD功能进行检测。

接地电流触发的检测也同样是通过在接地电流检测线圈中接入30mA的电流脉冲并观察三端双向可控硅开关触发MCB来实现的。

地至中性导线阻抗监测器每半个周期检测一次，从而确认接地“切换至限流”功能处于工作状态，也确认接地阻抗监测和切换至iFS在规范内。

改进实施例的设计有许多性能及安全性特征，所述特征为在安全开关中提出了一种新的基准。此外，所述设计潜能与灵活性使其在性能上有了进一步的加强，从而在不放弃安全开关保护的前提下满足特定的工业需求。

为了提高安全性并对设备进行防护，优选实施例提供了具有接地体系RCD技术特征的安全开关，也提供了iFS安全开关的限速和限制底盘(接地脚)电流的功能。

超级RCD的基本功能为基于三种测量和触发功能：

差动电流测量(RCD型)，其中，断路器关闭值设定为30mA。

底盘到地电流测量，其中，断路器关闭值设定为30mA，底盘到中性导线开关、限流和断路器关闭值设定为10mA。

当存在故障才能进行自动断路器触发的双重微处理器进行自监测及自测试功能时，双重测量和断路器触发元件提供冗余电路。断路器应该关闭限流功能从而允许操作者“放行”电线或底盘的电流。

超级RCD的一些性能和安全特性非常重要，它们可以减少故障时人身伤害的风险及减少相应设备和财产的损害风险。这些安全特性包括，例如：

在5ms至10ms时间内触发断路器。

将触电和泄露电流限制于10mA内。

在高阻抗地至中性导线(故障或位置)环境中检测并保证安全。

识别并作用于三种可能触电(或泄露故障)状况，这些状况包括：

在同一断路器回路内中性导线至底盘的触电或漏电(RCD测量加底盘电流测量和限流)；

不同断路器回路的有效导线至同一回路底盘的触电或漏电(底盘电流测量和限流，RCD不作用)；

相同断路器回路有效导线至不同断路器回路底盘的触电或漏电(RCD测量)。

所有包括有效导线和中性导线的电路，电流都由从有效导线流至中性导线的。在许多国家和地区，地或地面的引入以及中性导线与地面的连接在规则上有很多不同之处。从安全性的角度来看，对“地”的依赖很大程度上都被误解了，比如，管道***逐渐由铜管变为塑料管(成本原因)，由于对公共地依赖的不确定性，家用电气安全性就下降了。

引入隔离***(从地)从而提供最大限度的安全性。

只有在地与中性导线的连接被很好维护的前提下，调整RCD安全开关才能提升安全性。在澳大利亚和世界上一些其他地区，没有很好的地与中性导线的连接，所以利用RCD进行安全保护是存在问题的。当然，这不是回路接线问题，通常是取决于地点和世界各地规则的“接线到极”和/或“干”接地柱的问题。

最终泄露电流在电源处流至中性导线(配电板、电机或是变电站)。

对于使用超级RCD的应用，当检测到大接地电流时，电气开关会从地面释放接地线，并引向具有快速响应时间的电流测量和限流电路中的中性导线。10mA的小限流会使人在经历触电时释放电线/底盘/与底盘相连的物体。底盘电压会根据底盘触电或漏电的阻抗升高，从而限制电流，引起10mA电流的小于40V的电压的触电或大皮肤阻抗触电使电源电压足够使有效导线对地短路。

多数此类电子开关经济有效的形式是包括有快速额定电源电压的电子元件以及高瞬时电流开关。开关转换会在由接地电流传感器检测的10mA的限流等级处发生，非常大的电流只有瞬变需求。

具有这种最经济有效解决方案的电气开关“常闭”意味着需要供电电压(低电流处)将它们“开启”，并建立地至底盘的连接。因此，任何底盘接地的测试都需要超级RCD在恰当的位置并将有效电源与之相连。

当有效导线/中性导线电流差超出30mA时，超级RCD通过RCD技术关闭电源进行保护，同时也通过将电流限制于10mA内(如果满足RCD差动电流则关闭电源)以保护底盘漏电。在接地电流引起的触电状况内，这有非常大的作用。

澳大利亚2012年8月22日递交的临时专利申请2012903629中表1公开的超级RCD的高级功能列表，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

为了说明iFS技术与RCD技术及超级RCD整合带来的基本独特的运行特征，2012年8月22日递交的澳洲临时专利申请2012903629的表2公开了其示范性能标准，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

对超级RCD的实际发展而言，遵守隔离的国际标准以响应RCD确定的所有故障状态。2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629的表3公开了超级RCD的保护性能的本质，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

在实际操作中，电路安装、设备和环境都带来了一连串的挑战。一系列设备和安装配置及连续操作的需求都要求与标准和规则相兼容。2012年8月22日公开的澳大利亚临时申请2012903629表4公开了超级RCD实施例的运行性能连续性，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

在另一些实施例中，RCD的功能可由如下一个或多个的功能替代：RCCG和RCBO。也就是说，iFS功能-在一些例子中具有可选的一个或多个其他功能，譬如接地隔离功能、测试功能以及上述实施例的其他功能-可应用于其它保护装置，不单指RCD型保护装置。本发明申请人指定的实施例中具有类似“超级RCCB”的RCCG功能，实施例中还有类似“超级RCBO”的RCBO功能。

在三种国际接地体系中，大多数国家混合使用TN和TT体系。在所有主流国际市场，很少在工业建筑中利用三种体系进行安装。因此除了在每个国际接地体系中的强制性RCD安装，在没有改变安装程序的条件下，超级RCD/超级RCCG/超级RCBO从一开始进行配置就使之可以“即插即用”或适于与当前RCD配置配合使用。2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629中表5公开了超级RCD与不同接地体系的兼容性，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

超级RCD已经被设计为用于许多不同装置中，这些装置的目前被配置为针对不同的RCD，2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629中表5公开了其实施例，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629中表7公开了超级RCD的其他装置需求及设计要点，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629中表8公开了超级RCD的其他优选实施例的可选期望特征，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629中表9公开了超级RCD的其他优选实施例的可选性能、等级及特征要求，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629中表10公开了超级RCD与标准及规则的兼容能力(如Cenelec标准和ICE标准)，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629的图3详细说明了装置1中使用的电气元件以及这些电气元件的布局与连接，其主体通过交叉引用的方式整体含于本文。此外，2012年8月22日递交的澳大利亚临时专利申请2012903629的表11-15列举了具体的元件，其结合主体通过交叉引用的方式整体含于本文。

图3和4中详细举例说明了超级RCD的进一步的实施例，特别示出了一种用于电力负载12的电保护装置100，所述电力负载具有外部导电表面，所述外部导电表面为防护金属部件102。装置100包括一对分别与所述装置上游电源6的有效导线4和中性导线5电连接的输入端2和3，还包括与负载13电连接的一对输出端11和12，所述负载与所述保护装置100电连接，并位于其下游，且在使用中引出负载电流。第一监测单元105对有效导线4和中性导线5中流动的负载电流进行响应以选择性地产生第一故障信号。第二监测单元106对防护金属流至导线5的电流进行响应以选择性产生第二故障信号。限流器单元107对从防护金属部件102流至110的电流进行响应以选择性将防护金属与地110电隔离。保护单元112用于正常状态运行时分别将所述输入端2和3与所述输出端11和12进行电连接(如图4所示)，从而允许所述负载电流从所述电源6通过所述保护装置1流至负载13。保护单元112对所述第一故障信号和所述第二故障信号任一进行响应(如图3所示)，从而在受保护状态运行时将所述输入端2和3与所述输出端11和12进行电隔离，并阻止所述负载电流流动，该动作会在保护单元112将单头双极开关113由图4所示的关闭状态调整至图3所示的开启状态时发生。

对于装置100：单元105与单元112结合提供RCD功能；单元106与单元112结合提供iFS功能；单元107与单元112结合提供接地隔离功能。

在实施例中，负载13是零售超市使用的冰箱，防护金属部件102是超市顾客从冰箱取东西时可以接触到的冰箱的外壳。在其他实施例中，负载13除了是电器，还可以是其他形式的电气负载。

监测单元105包括差动变压器115，并对装置下游导线4和5中流动的负载电流不平进行响应，以选择性地产生第一故障信号。特别地，本实施例中，单元105产生第一故障信号对超出第一预设阈值30mA的电流不平衡进行响应。然而在其它实施例中，阈值可为除30mA以外的其他数值。在其它实施例中，阈值为下列之一：50mA,15mA,20mA；或是另一特殊应用中的所选值。

监测单元106产生第二故障信号对防护金属102流至导线5的超出第二预设阈值30mA的电流进行响应。然而在其它实施例中，阈值可为除30mA以外的其他数值。在其它实施例中，阈值为下列之一：50mA,15mA,20mA；或是另一特殊应用中的所选值。

在另一些实施例中，单元106产生第二故障信号对导电表面和中性导线间超出第三预设阈值5V的电压进行响应。在其它实施例中使用不同的电压阈值。

在进一步实施例中，单元106产生第二故障信号对下列两个进行响应：防护金属部件102流至导线5的电流和金属部分102和导线5间的电压。也就是说，如果这两种条件存在任一种，都会导致第二故障信号产生。在早前所述实施例中只监测这两种条件中的其中一种。

电源112包括变压器116，用于提供防护金属部件102至地110的电流指示信号。单元112通过在控制线117提供控制信号响应所述电流指示信号，所述控制线将防护金属部件102与地110进行电隔离。单元112用于响应指示电流超出第四预设阈值的信号，在此特定实施例中预设阈值为5mA。但在其它实施例可使用不同的电流阈值。

如图5所示，单元105包括第一电路(包括通常由矩形121圈定的电气元件)，单元106包括第二电路(包括通常由两个矩形122圈定的电气元件)。这两个电路还包括由通常虚线123圈定的附加的公共电气元件。如图5所示，这些公共电气元件主要包括PIC 16F684(两装置都有)。也就是说，公共元件包括两个互相作用提供冗余的处理器，用于自测试及实现装置100的其他高级功能。重要的是，这些公共元件使附加功能能够经济有效的执行，所述附加功能不能由独立的物理包装或RCD和iFS功能的设计实际或经济地实现。

如图5所示，单元112包括第三电路，所述第三电路包括由矩形124圈定的元件。

如图3和图5结合所示，装置100可通过基本包括上述电路所有元件的单电路125确定的单元105和单元106来实现。也就是说，所述单电路也包括限流单元107和保护单元112。此外，图5的单电路作为单一的电子电路可使实施例完全实现(小例外是两个差动变压器和隔离开关113)，这是因为集成电路有助于降低成本及优化工艺。可替代的实施例利用相似或相同的电气技术带来相似的功能。另外，在进一步实施例中，差动变压器和开关(即由单元112激励电子隔离器)利用特定应用(特别是低电流低电压)的高压硅、GAN、SiC和/或MEMS技术实现。换言之，其它实施例能够实现全固态安装。

可以理解的是单电路和单电路板的使用有助于将装置100封装于单个壳体内。在这些实施例中对配电板内或ECS内其他位置的装置100的标准化封装进一步提高了翻新，但对用户而言依然是熟悉的形状。

如图3和4所示，电路125(所述单电路)与开关113下游的有效导线4和中性导线5通过电线129和130电连接。这就使得电路125(和电路的不同部分，如单元106)把这些导线作为参考点。

图5中的单电路125除了变压器和开关113(图5标记为S1和S2)外完全由硅制成。然而，在其它一些实施例中，这些例外可用于实现所有元件集成。下文附录1列举了电路125中使用的电气元件。

在使用中，单元105监测从输入端2和3分别流至输出端11和12(因此位于负载13上)的差动电流，该电流由差动电流传感器115测量。如果差动信号超出预选等级-表明由于故障负载13泄露的不能接受的高电流-那么单元105会产生第一故障信号。单元112对所述信号进行响应从而执行保护功能断开负载13与电源的连接，上述动作可通过将开关113切换至保护状态实现。

单元106监测“iFS电流”-即通过电线129和130从防护金属部件102流至电源供电引线(通常指中性导线)的电流。如果该电流超出了预选等级(表明电源***到防护金属部件102间的故障)，那么单元106就会产生第二故障信号。单元112对第二故障信号做出响应，通过将开关113切换至保护状态从而断开-即电隔离-负载13。

此外，限流单元107的连接使电流可从防护金属部件102流至地110。单元112以这种方式通过电流互感器116监测从防护金属部件102流至地110的电流。如果电流超出预设阈值，那么单元117将防护金属部件102与地110进行电隔离。在其它实施例中，防护金属部件102和地110之间电流通过单元107被监测。

可以理解的是单元107隔离防护金属部件与地110、单元112把开关113从正常运行状态切换至保护状态能够同时实现。换言之，负载13可以与电源和地110同时完全隔离。

在这个实施例中，电路115中包含的处理器通过编程执行测试功能。该功能包括测试电路125电路***运行的自测功能。

在电路125的改进实施例中使用的闹钟或警报用以显示装置100的运行状态，特别是显示是否检测到有一个或多个故障。这些闹钟或警报选自：电子通信、可见指示及可听指示。

所述保护装置(未显示)的改进实施例包括远程监测功能，当该装置是智能电网的一部分、SNMP节点或其它远程监测***的集成节点(是否有权)时也可被监测。

图5是作为电路125和进而作为具有最低成本及最终可制造性的集成电路来被执行的实施例的图示说明(除了两个变压器和隔离开关S1和S2)。对本领域的技术人员而言可以预料具有相似功能并使用相似或相同电子技术的其它实施例。此外，在另一些实施例中，电流互感器和开关S1和S2在特定应用中(特别是低电流低电压)由高压硅、GAN或SiC和MEMS技术实施也是可以预料的。换言之，发明人可以想到的是实施例可通过使用全固体电路实现。

装置100按图7流程图所示进行运作。

不同实施例的主要优势包括：

●使用单电路提供多重保护功能；

●将RCD功能、iFS功能和接地隔离功能整合于单个装置中；

●所述实施例适用于任何EDS，例如，一些实施例可用于任何没有调整的EDS提供保护；

●不论EDS是什么类型，保护装置都会自动配置提供高级保护；

●所述保护装置具有适于随时间改变EDS条件的能力,例如，如果安装伊始有很好地接地连接，但随时间推移所述连接会变差，所述保护装置仍然能够运行并对人身和设备进行保护；

●各功能间的公共元件在没有降低保护质量的前提下减少了安装成本；

●具有使用高压硅、GAN、SIC或MEMS技术实现本发明全固态实施例以及集成电流互感器和/或断路器的能力；

●自测和用户通过使用微处理器进行功能测试的规则。

可以理解的是上述内容可提出多种重要的电保护装置。

除非有特别规定，否则显然有如下论述，可以理解的是说明书全文中使用了“处理”、“运算”、“计算”“确定”“分析”等词语的论述涉及计算机或处理***或类似电子计算装置的动作和/或处理过程，所述计算机或处理***或类似电子计算装置将物理数据进行处理和/或转换，例如，将电子数据,质量数据转换成其他类似的物理量数据。

同样的，词语“处理器”涉及到了任何装置或处理电子数据的设备的部分，如，从寄存器和/或存储器将电子数据转变成其他的数据，如可以存储在寄存器和/或存储器上的电子数据。“电脑”或“计算机”或“计算平台”都包括一个或多个处理器。

应该理解的是，上文对本发明实施例的说明中，为了简化说明及帮助大家更好的理解多种发明特征中的一个或多个，本发明的不同特征有时会被组合在单个实施例、图或其说明中。然而，这种公开方法不应被看做是反映专利主张发明比每个权利要求中清楚列举的特征更多。当然，如权利要求书所示，发明的特征少于前述单个公开实施例的所有特征。因此，权利要求显然含于具体实施方式内，每个权利要求都可作为本发明的一个单独实施例独立支持。

此外，本文描述的一些实施例包括一些其它实施例不具备的特征，不同实施例特征的组合都处于本发明的范围内，因而对本领域技术人员而言，另一些不同的实施例是显而易见的。例如，在权利要求书中，任何要求权利的实施例都可以任何组合形式使用。

此外，本文中作为一种方法或方法要素的组合描述的一些实施例可以通过计算机***或其他方式执行所述功能。因而执行所述方法或方法中某部分的具有必要指令的处理器形成了一种执行所述方法或所述方法要素的一种手段。此外，此处说明的装置实施例的要素是执行所述功能的一种手段的举例，所述功能是由能实施本发明的要素执行的。

在本文说明书中陈述了许多具体细节。然而，应该理解，本发明的实施例可以再没有这些细节的条件下实施。在其它例子中，为了不混淆对本发明的理解，对大家熟知的方法、结构和技术没有进行详细说明。

因此，本发明描述的优选实施例，本领域技术人员应该承认没有脱离本发明主体的对本发明的进一步调整都是基于本发明进行的，所有类似的改变或者调整都处于本发明的权利要求范围内。例如，上文给出的任何公式都只表示可能使用的程序。框形图中的功能可以添加或删除，功能模块的操作都可以进行互换。本发明范围内描述的方法可以添加或删除步骤。

附件一

Claims (20)

1.一种用于具有外部导电表面的电力负载的电保护装置，所述装置包括：

至少两个输入端，与所述保护装置上游的电源的有效导线和中性导线电连接；

至少两个输出端，与所述负载电连接；

其特征在于，

所述负载与所述保护装置电连接，并位于所述保护装置的下游，且在使用中引出负载电流；

第一监测单元，用于选择性产生第一故障信号对有效导线和中性导线中流动的负载电流进行响应；

第二监测单元，用于选择性产生第二故障信号对下列任一或两个都进行响应：来自所述导电表面的电流、导电表面和中性导线和/或地之间的电压；

保护单元，用于正常状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电连接，从而允许所述负载电流从所述电源通过所述保护装置流至负载；所述保护单元对任一所述第一故障信号和所述第二故障信号进行响应，从而在受保护状态运行时将所述输入端与所述输出端进行电隔离，并阻止所述负载电流流动。

2.根据权利要求1所述的电保护装置，其特征在于，所述导电表面是防护金属部件。

3.根据权利要求1或2所述的电保护装置，其特征在于，所述第一监测单元对所述有效导线和所述中性导线中的负载电流的不平衡进行响应，以选择性产生第一故障信号。

4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，所述第二监控单元产生第二故障信号对从所述导电表面流至中性导线的电流进行响应。

5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，所述第二监控单元产生第二故障信号以对从所述导电表面流至地的电流进行响应。

6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，所述第二监控单元产生所述第二故障信号以对导电表面和中性导线之间的电压进行响应。

7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，所述第二监控单元产生所述第二故障信号以对导电表面和地之间的电压进行响应。

8.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，包括位于所述导电表面和电气地之间的限流器单元，所述限流器单元响应从所述导电表面流至地的电流，以选择性地将所述导电表面与地进行电隔离。

9.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，所述第一监测单元包括第一电路，第二监测单元包括第二电路，所述第二电路与所述第一电路具有至少一个公共电气元件。

10.根据权利要求9所述的电保护装置，其特征在于，所述第一电路和所述第二电路具有多个公共电气元件。

11.根据权利要求9中所述的电保护装置，其特征在于，至少一个所述电气元件是处理器。

12.根据权利要求9中所述的电保护装置，其特征在于，至少一个所述电气元件是一对镜像处理器。

13.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，所述第一监测单元和所述第二监测单元由单电路确定。

14.根据权利要求1-8中任一所述权利要求的电保护装置，其特征在于，所述第一监测单元、所述第二监测单元和所述保护单元中的两个或三个由单电路确定。

15.根据权利要求14所述的电保护装置，其特征在于，所述单电路被容纳于单个外壳内。

16.根据权利要求14所述的电保护装置，其特征在于，所述单电路被安装于单电路板上。

17.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的电保护装置，包括若干个电气元件，其特征在于，所有电气元件都是固态元件。

18.根据权利要求17所述的电保护装置，其特征在于，所述固态元件被包含在一个或多个集成电路内。

19.根据权利要求18所述的电保护装置，其特征在于，所述固态元件被包含在单一集成电路中。

20.根据上述权利要求中任一权利要求所述的电保护装置，其特征在于，包括一个或多个处理器。