許多電流互感器和電流傳感器越來越多地被測試并規(guī)定其帶寬。標(biāo)準(zhǔn)化也在定義更高頻率組件的精度等級。IEC61869系列的基礎(chǔ)在2023年進行了更新。高達150 kHz的精度等級主要用于電力質(zhì)量應(yīng)用。

圖1：電流互感器和電流傳感器的精度等級

150至500 kHz的范圍適用于基于行波的保護應(yīng)用。

只有少數(shù)實驗室提供這些精度測試。一般來說，測試裝置也不符合根據(jù)IEC 17025的測量參考系統(tǒng)，這意味著應(yīng)該選擇有良好聲譽的測試實驗室。

制造商和用戶也可以進行自己的測試。然而，目前市場上還沒有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。應(yīng)該提前仔細考慮設(shè)置。

增益相位測量

2012年的技術(shù)報告IEC TR 61869-103已經(jīng)提供了初步的幫助，其中發(fā)布了首個合適的測試裝置。

圖2：根據(jù)IEC TR 61869-103的CT頻率響應(yīng)測試電路圖

現(xiàn)在也有一些設(shè)備非常完善的網(wǎng)絡(luò)分析儀，它們提供了易于使用的軟件來進行這些測試?？梢栽趲酌腌妰?nèi)完成800個或更多的測量點的頻率掃描。一個例子是OMICRON Lab的Bode 100。其結(jié)構(gòu)在下面的示意圖中以圖解方式顯示。

圖3：帶有Bode 100和Danisense DS50UB-10V的測試裝置

建議使用輸出電壓為10伏的Danisense磁通門電流傳感器作為參考傳感器。這個輸出信號也與Bode 100的輸入通道兼容。在Bode Analyzer Suite中，你可以輕松選擇參考傳感器和被測試設(shè)備（DUT）的傳遞比。

分析不同的波形

網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出信號總是正弦波形。

通常也需要確定實際傳感器可以傳輸哪些信號形式。為此使用示波器。下面顯示了Danisense參考傳感器和測試傳感器的波形。

多個歐洲國家的幾項研究表明，建筑物內(nèi)外火災(zāi)常見的原因分為兩類：電力（30-35%）和人為錯誤（15-20%）。盡管有先進的電氣安全系統(tǒng)，但建筑物火災(zāi)的報告仍然不斷。電氣供應(yīng)系統(tǒng)中常見的故障是絕緣故障導(dǎo)致的導(dǎo)線與地之間的故障電流。本文探討了殘余電流監(jiān)測中可能的故障機制，并提供了一個概述。

建筑物中的電路由兩種不同的斷路器保護。

1. 過載保護裝置，也稱為電氣保險絲或過電流保護（OCP），如果電流超過特定電流值超過特定時間，則中斷電路。有各種類型的過載保護裝置，如保險絲或斷路器。房屋或公寓中的所有電氣保險絲通常與其他斷路器一起安裝在配電盤內(nèi)。

過載裝置保護電纜或其他設(shè)備免受過電流引起的過度加熱造成的損害，這種損害會因過電流持續(xù)較長時間而發(fā)生。過電流可能是由于過載或短路引起的。根據(jù)大多數(shù)國家的建筑法規(guī)和電氣安裝標(biāo)準(zhǔn)，過載保護是強制性的。

2. 殘余電流裝置（RCD）是一種救生裝置，旨在防止人們在直接接觸帶電導(dǎo)線（如裸露導(dǎo)線）時受傷。RCD提供了普通保險絲和斷路器無法提供的一種個人保護水平。

RCD是一種敏感的安全裝置，如果發(fā)生故障，會自動切斷電源。RCD旨在防止由接地故障引起的觸電和火災(zāi)風(fēng)險。例如，如果有人在浴室觸摸裸露的電線，而潮濕的地板與接地的散熱器有電氣連接。

在過去幾年中，RCD領(lǐng)域發(fā)生了重要的變化和發(fā)展。因此，下面描述了這一領(lǐng)域的重要創(chuàng)新。正確選擇已經(jīng)提供的設(shè)備可能最小化電氣系統(tǒng)中火災(zāi)的風(fēng)險。

RCD的原理

RCD的原理如下圖所示。如果一個人觸摸到一個未絕緣的導(dǎo)體，一部分電流可以通過人體流動，因為人體的電阻大約是800歐姆。在許多情況下，這種電阻對地來說是一個相當(dāng)?shù)偷碾娮?。這部分電流通過地面返回到電壓源（變壓器接地的二次側(cè)）。如果電流沒有通過總和電流互感器流回，就會發(fā)生殘余電流。如果這個值足夠高，RCD就會跳閘并中斷整個電路。

國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在額定殘余電流的50%到1之間跳閘。如果30毫安的RCD跳閘，必須有15到30毫安的殘余電流。30毫安的閾值旨在確保個人保護，這是在任何可以自由訪問的插座可用的地方都需要的。

在工業(yè)環(huán)境中，除了使用30毫安RCD保護的行政大樓外，我們通常還會發(fā)現(xiàn)用于生產(chǎn)的較大機器。即使這些機器沒有任何可以自由訪問的插座，使用RCD進行保護也是有意義的。機器中的絕緣故障也可能導(dǎo)致火災(zāi)或故障，這也代表了一種危險源。市場上有不同跳閘值的RCD，因此追求不同的保護目的。有三種不同類型的保護及其相應(yīng)的跳閘電流，如下表所示。

表1：殘余電流裝置（RCD）及其不同用途

在導(dǎo)體和地面之間流動并至少以60瓦的熱能發(fā)出的電流可能會引起火災(zāi)。在230伏的供電電壓下，這相當(dāng)于大約300毫安。因此，用于防火的RCD的最大跳閘值為300毫安。

不同信號波形的RCD

除了電流值之外，電流的信號形式現(xiàn)在對于RCD的正確運作也至關(guān)重要。如今，許多電氣負載必須被標(biāo)記為非線性負載，因為這些設(shè)備從主電源中吸取非正弦波電流。因此，RCD檢測到的殘余電流通常具有非正弦曲線形狀。為確保RCD正確運作，必須考慮連接的負載與將要使用的RCD的關(guān)系。

表2：RCD的類型

例如，如果購買了一臺新洗衣機，手冊指定使用B型個人電路斷路器（30毫安），而這一點沒有被考慮，可能會出現(xiàn)以下情況。

由于故障，洗衣機產(chǎn)生了8毫安的直流作為殘余電流。然而，配電柜中的各個電路只由A型RCD保護。A型RCD沒有指定直流電流。至少6毫安的直流電流會推動安裝在A型中的小型電流互感器進入磁飽和狀態(tài)。然后吹風(fēng)機掉入充滿水的浴缸中。在這里，差分電流現(xiàn)在通過浴水流入電氣接地，然后返回到公用事業(yè)公司的變壓器接地的二次繞組。這個殘余電流現(xiàn)在具有脈沖或正弦波形，實際上被A型RCD覆蓋。如果這個殘余電流現(xiàn)在是40毫安，例如，A型RCD應(yīng)該跳閘。然而，在這種情況下，RCD沒有跳閘，因為電流互感器的鐵芯已經(jīng)被8毫安的直流電流完全磁化，以至于電流互感器無法將40毫安轉(zhuǎn)換到次級側(cè)。如果在電氣配電系統(tǒng)中安裝了B型或B+型RCD，RCD肯定會跳閘，因為殘余電流值已經(jīng)超過了48毫安的跳閘閾值。

機器和RCD

如果在工業(yè)系統(tǒng)中沒有可以自由訪問的插座，操作員沒有義務(wù)用RCD保護系統(tǒng)。從安全角度來看，總是建議保護免受殘余電流的影響。然而，通常在電機或其他感性設(shè)備的啟動過程中出現(xiàn)的電流峰值可能導(dǎo)致誤跳閘，這可能對生產(chǎn)過程產(chǎn)生有害影響。

也可能存在與系統(tǒng)相關(guān)的殘余電流。電流信號中的高頻分量可以通過濾波器或電纜電容流向地面。在下圖中，使用變頻器的例子，以示意圖形式展示了這些與系統(tǒng)相關(guān)的殘余電流。

圖2：具有系統(tǒng)相關(guān)殘余電流和不同電路中的故障電流的變頻器

這些系統(tǒng)相關(guān)的殘余電流肯定會達到一定水平，以至于不能再使用RCD進行防火保護（300毫安）。

殘余電流監(jiān)測器可以為這種情況提供解決方案。下圖3顯示，與RCD不同，RCM不能獨立切斷供電線路。殘余電流只通過適當(dāng)?shù)慕涌谶M行測量和輸出。此外，RCM有一個或多個繼電器輸出，這些輸出反過來可以用來控制斷路器。

Danisense解決方案

Danisense的RCM解決方案具有繼電器輸出和一個TRMS值，該值被轉(zhuǎn)換成4-20毫安的直流標(biāo)準(zhǔn)機器信號，可以被可編程邏輯控制器（PLC）或通用測量設(shè)備輕松處理。為了進行更深入的分析，可以連接USB接口到裝有SRCM軟件工具的筆記本電腦。通過這種配置，可以更詳細地分析電流信號。該軟件提供了示波器視圖和FFT分析等功能。

通過PLC進行殘余電流監(jiān)測

在復(fù)雜的工業(yè)機器中，各種各樣的電氣組件形成一個通過PLC控制的系統(tǒng)。因此，這些工廠的殘余電流水平可能高于上文提到的表格中的值。例如，以下值來自一個額定電流為235安培的生產(chǎn)工廠。

圖5：一個額定電流為235安培的生產(chǎn)工廠的系統(tǒng)相關(guān)殘余電流（值由Danisense軟件工具為SRCM保存）

即使由于國際標(biāo)準(zhǔn)化，連續(xù)的殘余電流監(jiān)測可以取代絕緣測試，但通過上述測量值分析絕緣電阻并不簡單。在工廠中，各種各樣的單個消費者被控制，總體上產(chǎn)生不同的殘余電流水平。

因此，一些PLC制造商已經(jīng)在他們的產(chǎn)品組合中提供了可以連接到PLC的機器標(biāo)準(zhǔn)信號的殘余電流傳感器。通過在啟動后和成功的安全測試后將各種機器狀態(tài)與測量的殘余電流水平直接關(guān)聯(lián)，可以在PLC中保存一個“健康”的RC基線。有了這些數(shù)據(jù)，可以對生產(chǎn)工廠進行可靠和有意義的監(jiān)測。

結(jié)論

總的來說，RCM可以用作早期預(yù)警系統(tǒng)，因為許多絕緣故障會導(dǎo)致殘余電流緩慢增加。因此，這些設(shè)備被歸類為預(yù)測性維護措施。在許多情況下，可以避免進行許多監(jiān)管機構(gòu)要求的定期安全檢查中的絕緣測試。RCM設(shè)備已經(jīng)在關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的財產(chǎn)中成為強制性的，如數(shù)據(jù)中心和醫(yī)院。在工業(yè)應(yīng)用中，RCM也是提高絕緣故障情況下的安全性和系統(tǒng)可用性的解決方案，因為意外的機器故障是一個問題。

我需要什么樣的電流傳感器精度？選擇Danisense！

引言

基于寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)（如氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC））的功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品現(xiàn)在可以在顯著更高的開關(guān)頻率下運行，這可以產(chǎn)生幾乎W美的正弦波形。由于扼流圈的電感值和電容器的電容值與開關(guān)頻率成反比，因此可以制造更小、更輕的濾波元件，如扼流圈和電容器。未來，基于SiC和GaN的組件將繼續(xù)在更多應(yīng)用中獲得認可。

Danisense推出了新型號DW500UB-2V，它能夠處理現(xiàn)在所需的寬頻帶。

電力分析儀背景

電力分析儀通常使用以下基本公式來計算有功功率。

因此，電壓 v(t) 和電流 i(t) 的數(shù)字化瞬時值被相乘，并將結(jié)果在一個定義的時間窗口內(nèi)累加起來?；旧?，直流分量、所有諧波和非諧波分量，直到功率分析儀的帶寬限制或濾波器截止頻率，都被考慮在內(nèi)。高端市場的功率分析儀已經(jīng)可以運行到10 MHz的頻率。在大多數(shù)情況下，電壓信號由功率分析儀直接處理，以便可以使用功率分析儀的完整帶寬。

對于大于30 A的電流測量，通常使用電氣隔離的電流傳感器，這些傳感器必須以高精度將初級信號傳輸?shù)酱渭墏?cè)。這些電流傳感器的主要部件是銅線圈和鐵芯。此外，羅戈夫斯基線圈由繞有銅線的線圈體組成。這種構(gòu)造導(dǎo)致線圈電感，以及在各個線圈之間和各個線圈層之間總是形成的不想要的電容。因此，每個銅線圈都代表一個潛在的振蕩電路。通過湯姆森振蕩方程，可以計算出共振頻率。

這意味著電流傳感器通常具有有限的帶寬。為了相應(yīng)地減少功率計算的帶寬，激活了功率分析儀內(nèi)部的濾波器。否則，如下面的圖1所示，功率分析中的高頻分量有時會被電流傳感器強烈扭曲。

圖1：測量設(shè)備的截止頻率與電流傳感器的頻率響應(yīng)

在測量設(shè)備中，這些看起來混亂的誤差曲線只能進行有限的補償，因為振蕩特性強烈依賴于銅線圈的電容，因此隨著溫度變化，曲線會發(fā)生偏移。

下一代功率電子學(xué)的高開關(guān)頻率

特別是當(dāng)使用高開關(guān)頻率的變頻器控制電動機時，功率的有源分量也可以在三位數(shù)的千赫茲范圍內(nèi)找到，因為根據(jù)下面的公式，開關(guān)頻率的倍數(shù)會顯示在電流和電壓信號中。

開關(guān)頻率及其諧波由有功和無功功率分量組成。為了以足夠的精度測量這些分量，除了幅度誤差外，相位誤差也必須非常精確。

相位位移

特別是當(dāng)使用電動機等感性負載時，負載的感性分量隨著頻率的增加而增加。功率因數(shù)相應(yīng)地隨著頻率的增加而降低。這反過來又導(dǎo)致相位誤差對功率計算的影響越來越大。這種相關(guān)性在圖3中顯示。

圖3：在更高頻率下的有功功率和相位誤差的影響

相同的相位誤差會導(dǎo)致有功功率計算中的誤差更大（紅色標(biāo)記）。不同相位誤差的更精確值可以在下面的圖4中找到。

圖4：電流傳感器的相位位移及其對有功功率測量的影響，取決于系統(tǒng)功率因數(shù)角Θ

DW500UB-2V

DW500UB-2V在10 MHz以下沒有共振干擾。這是線性傳輸行為直到10 MHz的基本要求。相位誤差由固定的時延組成，主要是由2米同軸電纜引起的。測試協(xié)議中提到了這個時延。如果測量設(shè)備可以補償固定的時延，相位誤差可以顯著降低。這在下面的圖5中有所說明。

圖5：DW500UB-2V在2米RG58電纜下，有和沒有補償12.5納秒時延的頻率響應(yīng)

例如，在ZES ZIMMER的LMG671的選擇菜單中，有一個相應(yīng)的輸入模板，可以輸入時延。

除了精度之外，還必須考慮在較高頻率下主導(dǎo)體的電流承載能力。電流傳感器及其銅線圈也必須相應(yīng)地設(shè)計。DW500UB-2V能夠在25°C下處理高達100 kHz的整個額定電流。

在德國，直流分量可以在《低壓技術(shù)安裝指南》（TAR）低壓部分的5.4.4.9點“向低壓電網(wǎng)注入直流電流”中找到。這里特別指出：

5.4.4.9 向低壓網(wǎng)絡(luò)注入直流電流

轉(zhuǎn)換器注入的直流電流不得超過其額定電流的0.5%或最大20毫安（應(yīng)選擇較高值）。

注1：直流電流的測量基于DIN EN 61000-4-7（VDE 0847-4-7）標(biāo)準(zhǔn)，測量周期為10個基本振蕩周期。

注2：直流電流可能導(dǎo)致電纜腐蝕損壞，對其他設(shè)備造成損害，以及變壓器和其他電感器的飽和。

標(biāo)準(zhǔn)文本明確列出了轉(zhuǎn)換器作為不希望出現(xiàn)的直流電源。在其他國家也可以找到直流分量的最大值。以下表格列出了三個例子。

表1：國家標(biāo)準(zhǔn)中的直流限制

轉(zhuǎn)換器上的直流測量

2019年IEEE的一份出版物檢查了三種典型太陽能逆變器的直流分量。結(jié)果如下表所示。

表2：轉(zhuǎn)換器上的直流測量 - 參數(shù)

A型和B型超過了德國新低壓指令（TAR）規(guī)定的20毫安直流電流的限制。

轉(zhuǎn)換器中的直流源

轉(zhuǎn)換器中有多個直流源，如下圖所示的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)圖所示。

圖1：LCL型并網(wǎng)電壓源轉(zhuǎn)換器的拓撲結(jié)構(gòu)

單元證書與例行測試

通常，直流分量的測試已經(jīng)在當(dāng)前低壓電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備單元證書的標(biāo)準(zhǔn)中成為強制性要求。直流分量的測量在IEEE Std 1547.1-2020標(biāo)準(zhǔn)下的5.9.2項中有所描述。在德國預(yù)標(biāo)準(zhǔn)VDE V 0124-1005中，測試在5.2.6.1項下有所描述。

然而，一般來說，單元證書是一種類型測試，其中只測試整個系列中的一個單元作為示例。

輸出直流分量的根本原因可能來自多種來源，如制造質(zhì)量或安裝功率晶體管的不對稱性，這些可能會因設(shè)備而略有不同。為了了解真實的直流貢獻，應(yīng)由逆變器制造商重新建立對每個生產(chǎn)的逆變器進行例行測試。因此，即使擁有好的單元證書的逆變器也不能排除作為向電網(wǎng)輸出功率時的寄生直流源。

用于單元證書和電力質(zhì)量測量的測量設(shè)備

事實上，電網(wǎng)連接點的電壓質(zhì)量不僅因地點而異，而且隨時間變化。因此，在電網(wǎng)電壓條件較差的情況下，例如，已經(jīng)存在的直流分量可能會對轉(zhuǎn)換器的直流電流分量產(chǎn)生負面影響。在現(xiàn)場電力質(zhì)量測量中使用的羅戈夫斯基線圈只能檢測電流信號中的交流分量。帶有霍爾元件的電流鉗通常由于測量不確定性而不夠準(zhǔn)確。因此，在認證公司的測量實驗室中使用丹麥公司Danisense生產(chǎn)的高精度磁通門電流傳感器。這些傳感器在丹麥直接在公司自己的IEC 17025認證測量實驗室中校準(zhǔn)，并提供必要的校準(zhǔn)證書。

圖2：Danisense DS50UB-10V磁通門傳感器，帶有電壓輸出和低初級電流的精度數(shù)據(jù)。

在最初的試點項目中，這些磁通門傳感器也與高精度電力質(zhì)量分析儀一起使用。對于并網(wǎng)電廠中小直流分量的苛刻測量，電力質(zhì)量分析儀（PQA）應(yīng)具有非常好的信噪比，否則低于或高于額定頻率的較小水平將在噪聲中丟失。

圖3：具有不同信噪比的PQ分析儀

同時，PQA（電力質(zhì)量分析儀）應(yīng)該提供補償電流傳感器可能的直流偏移的可能性，以便即使是最小的水平也能非常準(zhǔn)確地測量。使用Neo Messtechnik的PQA8000H電力質(zhì)量分析儀，可以連接磁通門傳感器。除了非常好的信噪比外，F(xiàn)FT分析的頻率參數(shù)也可以自由選擇。通常按照IEC 61000-4-7進行的分組對于進一步分析來說往往太粗糙，特別是在低頻范圍內(nèi)。因此，PQA也可以在高壓電網(wǎng)中使用，以檢測從0到1赫茲范圍內(nèi)由地球磁場引起的準(zhǔn)直流電流。

使用高精度磁通門傳感器也可以直接在轉(zhuǎn)換器中進行直流測量。對于較小額定電流，磁通門傳感器可作為PCB安裝，以便變頻器可以自行檢查輸出電流。

圖4：Danisense DP50IP-B - 可編程磁通門傳感器，最高可達50安培

電廠證書

如果將多個經(jīng)過認證的光伏模塊和逆變器組合成一個大型發(fā)電廠，除了制造商的個別單元證書外，還需要一個電廠證書。在德國，所有大于135千瓦的電廠都需要電廠證書。連接點通常位于中壓級別，以最小化傳輸損失。變壓器之后不再需要直流測量。然而，低壓側(cè)的直流電流可以顯著縮短變壓器的壽命。因此，在低壓側(cè)進行直流測量絕對符合電廠運營商的利益，以在整個變壓器的使用壽命期間最小化停機時間和維護成本。

除了光伏轉(zhuǎn)換器外，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的強大轉(zhuǎn)換器也可能產(chǎn)生直流分量。由于在大多數(shù)情況下風(fēng)力發(fā)電廠包括中壓變壓器，因此這里不再需要進行直流測量以獲得電廠證書，如下圖所示。

圖5：帶有自有中壓變壓器的風(fēng)力渦輪機電廠證書

變壓器和直流注入

遭受單向飽和的磁芯的變壓器會產(chǎn)生更高的激勵電流，這可能導(dǎo)致磁芯過熱。此外，還可能發(fā)生振動、噪音和熱應(yīng)力，最終縮短變壓器的壽命。下圖顯示了由疊加的低頻振蕩引起的半波飽和。

圖6：變壓器的半波飽和

此外，在半波飽和期間，變壓器變成一個非線性運行設(shè)備。在這里，變壓器的磁操作范圍被推入飽和范圍。磁滯曲線的線性范圍變小。因此，中壓側(cè)電壓信號的畸變因子增加。

結(jié)論

在可再生能源應(yīng)用中的電力轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅受到諧波的潛在源的影響。近年來，越來越多的調(diào)查報告顯示，在許多情況下也發(fā)生了直流注入。除了逆變器，非線性負載也可以產(chǎn)生直流分量。感應(yīng)設(shè)備如電動機和變壓器并未設(shè)計來處理這些負載。盡管轉(zhuǎn)換器制造商方面做出了一些努力來最小化直流分量，但在使用交流/直流傳感器進行低壓網(wǎng)絡(luò)的電力質(zhì)量測量時，仍然經(jīng)常檢測到不可忽視的直流分量。

圖7：Danisense磁通門電流傳感器與Neo Messtechnik的PQA8000組合使用

可靠的高性能電流傳感器和非常好的PQA是這項要求苛刻的測量成功的基本要求。

當(dāng)測量頻率超過1MHz的電流時，測量設(shè)置對于測量精度變得格外重要。

為了獲得最高的測量精度，從電流傳感器的角度來看，電流場盡可能對稱是非常重要的。

1. 母線必須在電流傳感器中居中。

2. 電流返回路徑必須盡可能對稱。

理想情況下，可以說電流路徑應(yīng)該像同軸電纜一樣，中心母線作為核心，返回電流路徑作為圍繞中心母線的外屏蔽層。在高電流使用電流傳感器的情況下，這樣的設(shè)置并不實用，因此建議使用兩種更簡單的設(shè)置。

對于最高2MHz的設(shè)置，為了獲得好的精度，建議至少使用兩個對稱的返回路徑——參見圖1-1，使用Danisense DT系列。

圖1-1 兩個對稱的返回路徑（實心圓點表示電流進入視圖的方向，X標(biāo)記表示電流遠離視圖的方向）

對于最高10MHz的設(shè)置，為了獲得好的精度，建議至少使用四個對稱的返回路徑——參見圖1-2，使用Danisense DW系列。

圖1-2 四個對稱的返回路徑（實心圓點表示電流進入視圖的方向，X標(biāo)記表示電流遠離視圖的方向）

在許多質(zhì)量控制體系中，保持傳感器的校準(zhǔn)狀態(tài)是一個重要要求，但必要的校準(zhǔn)間隔取決于特定系統(tǒng)的要求。 

對于Danisense傳感器的一般校準(zhǔn)間隔建議是1-2年。 

必要的校準(zhǔn)間隔由用戶需求決定。考慮到測量儀器的穩(wěn)定性和允許的測量不確定性，可以選擇一個合適的校準(zhǔn)間隔。這可能因儀器而異。儀器的穩(wěn)定性可以從其校準(zhǔn)歷史中確定。如果一個儀器在校準(zhǔn)之間顯示出非常低的漂移，可能可以接受增加該儀器的校準(zhǔn)間隔。另一方面，如果有一個非常嚴(yán)格的不確定性預(yù)算，可能需要一個較短的校準(zhǔn)間隔。 

通常，磁通門傳感器本身非常穩(wěn)定，但如果傳感器包含測量電阻，電阻可能會導(dǎo)致顯著的漂移。這就是為什么建議對含有測量電阻的傳感器進行比純電流傳感器更頻繁的校準(zhǔn)。這種漂移還取決于儀器的使用方式。通常，電阻的負載越大，其值的漂移就越大。

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如今，速度可控的三相電機已成為所有自動化加工廠和商業(yè)建筑的標(biāo)準(zhǔn)配置。 高效異步電機，尤其是永磁電機、EC 電機和同步磁阻電機等電機技術(shù)，需要通過變頻器進行控制；對于許多電機類型而言，通過標(biāo)準(zhǔn)三相電源直接運行甚至已不再可能。

與這一發(fā)展形成鮮明對比的是數(shù)十年來的安全指令，這些指令旨在確保對人員、火災(zāi)和設(shè)備的保護。 例如，必須根據(jù) IEC 60364-6（2016-04 版 2.0）對低壓設(shè)備進行定期檢查。 第 6.5.1.2 點要求，除其他外，檢查絕緣電阻，在相應(yīng)導(dǎo)體和 PE 保護電位之間施加測試電壓。 許多變頻器制造商明確禁止在其設(shè)備上進行這種測試。 因此，在測量時必須斷開變頻器的連接，以免造成損壞。 IEC 60364-6 的第 6.5.1.2 點也為我們提供了一條出路。 標(biāo)準(zhǔn)在此作了解釋：

“如果電路由符合 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)的 RCM 長久監(jiān)控……如果……的功能，則沒有必要測量絕緣電阻…… RCM 是正確的”。

與 RCM（剩余 電流 監(jiān)控裝置）有關(guān)的 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)描述了剩余電流監(jiān)控裝置必須滿足的技術(shù)邊界條件，以完全替代傳統(tǒng)的絕緣電阻測量方法。 殘余電流監(jiān)控器測量到的電平升高可能表明設(shè)備的絕緣出現(xiàn)故障。 隨后可對設(shè)備進行定時檢查，以避免設(shè)備失控停機和不必要的生產(chǎn)流程中斷。 與傳統(tǒng)的絕緣測量相比，該系統(tǒng)通過剩余電流監(jiān)測對系統(tǒng)進行不間斷監(jiān)測，可立即發(fā)現(xiàn)絕緣故障。

如今，速度可控的三相電機已成為所有自動化加工廠和商業(yè)建筑的標(biāo)準(zhǔn)配置。 高效異步電機，尤其是永磁電機、EC 電機和同步磁阻電機等電機技術(shù)，需要通過變頻器進行控制；對于許多電機類型而言，通過標(biāo)準(zhǔn)三相電源直接運行甚至已不再可能。

與這一發(fā)展形成鮮明對比的是數(shù)十年來的安全指令，這些指令旨在確保對人員、火災(zāi)和設(shè)備的保護。 例如，必須根據(jù) IEC 60364-6（2016-04 版 2.0）對低壓設(shè)備進行定期檢查。 第 6.5.1.2 點要求，除其他外，檢查絕緣電阻，在相應(yīng)導(dǎo)體和 PE 保護電位之間施加測試電壓。 許多變頻器制造商明確禁止在其設(shè)備上進行這種測試。 因此，在測量時必須斷開變頻器的連接，以免造成損壞。 IEC 60364-6 的第 6.5.1.2 點也為我們提供了一條出路。 標(biāo)準(zhǔn)在此作了解釋：

“如果電路由符合 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)的 RCM 長久監(jiān)控……如果……的功能，則沒有必要測量絕緣電阻…… RCM 是正確的”。

與 RCM（剩余 電流 監(jiān)控裝置）有關(guān)的 IEC 62020 標(biāo)準(zhǔn)描述了剩余電流監(jiān)控裝置必須滿足的技術(shù)邊界條件，以完全替代傳統(tǒng)的絕緣電阻測量方法。 殘余電流監(jiān)控器測量到的電平升高可能表明設(shè)備的絕緣出現(xiàn)故障。 隨后可對設(shè)備進行定時檢查，以避免設(shè)備失控停機和不必要的生產(chǎn)流程中斷。 與傳統(tǒng)的絕緣測量相比，該系統(tǒng)通過剩余電流監(jiān)測對系統(tǒng)進行不間斷監(jiān)測，可立即發(fā)現(xiàn)絕緣故障。

因此，這是一種可歸類為預(yù)測性維護解決方案的程序。 在調(diào)試剩余電流監(jiān)控器時，通常必須遵守幾個邊界條件，以確保其正確運行。

由于在生產(chǎn)設(shè)備中使用變頻器，在大多數(shù)情況下都會產(chǎn)生與系統(tǒng)相關(guān)的漏電流，這可能會給傳統(tǒng)的變頻器帶來問題。 R個別 C電流保護 D設(shè)備 (RCD)。 故障電流大多由高電阻成分組成，而與系統(tǒng)相關(guān)的泄漏電流則主要是電容性的。 然而，RCD 無法區(qū)分不同的泄漏電流。 因此，如果所有漏電流之和高于跳閘閾值，它就會跳閘。 這在正常運行時也是可能的。

如圖所示，從直流到幾千赫茲的殘余電流中會出現(xiàn)不同的頻率成分。 在分析測量到的殘余電流時，必須始終考慮到與系統(tǒng)相關(guān)的殘余電流，因為盡管存在W美的絕緣，殘余電流在技術(shù)上是無法分離的。 此外，由于電感（如電機）的存在，在接通過程中可能會產(chǎn)生高電流峰值，從而導(dǎo)致 RCD 和 RCM 繼電器跳閘。

一般來說，頻率成分可作如下解釋。

安裝剩余電流監(jiān)控器時，必須了解與系統(tǒng)相關(guān)的實際泄漏電流。 只有這樣，才能設(shè)置適當(dāng)?shù)木骈撝岛屠^電器跳閘閾值。

丹尼森斯Danisense公司的剩余電流監(jiān)控器（SRCMH070IB+）可通過 USB 接口，使用專門為 Windows 系統(tǒng)開發(fā)的軟件進行讀取。 有了這樣的設(shè)置，我們現(xiàn)在就可以使用裝有各種機器人系統(tǒng)和速度可控電機的生產(chǎn)設(shè)備了。 由于安裝了變頻器，與系統(tǒng)相關(guān)的泄漏電流的不同頻率分量應(yīng)可檢測到。

軟件的用戶界面提供了以下概覽。

在 1000 毫秒的積分時間間隔內(nèi)檢測到 290.1 毫安的真實有效值。我們從 1000 mA 集成繼電器的最大觸發(fā)閾值開始，通過 FFT 標(biāo)簽查看差分電流信號。

信號在 0.1 秒的時間間隔內(nèi)繪制。 在 20 毫秒的時間間隔內(nèi)（一個 50 赫茲的正弦波），我們檢測到 3 次振蕩。 因此，150 赫茲的基本振蕩構(gòu)成了我們信號中的最大振幅。 FFT 分析證實了我們的假設(shè)。

應(yīng)該注意的是，繼電器不會對剩余電流的所有頻率分量進行同等加權(quán)，因此計算出的真實有效值（210.6 mA）較小。
用戶界面中的繼電器功能。 這是因為根據(jù) IEC 62020，RCD 的規(guī)范性規(guī)定也適用于 RCM。

上圖顯示的是 B+ 型 RCD，它可以檢測到直流和 20 kHz 之間的剩余電流。 如上圖所示，只有在……
50 赫茲和 100 赫茲以 1:1 的比例計入繼電器的相關(guān)電流值。 低頻和高頻成分的權(quán)重較弱。 30 mA 的跳閘值為
在 50 赫茲的主頻率范圍內(nèi)，故障電流的可能性最大。 允許跳閘值隨著頻率的增加而增加。 這意味著變頻器的高頻泄漏電流已被部分考慮在內(nèi)。 這種加權(quán)也適用于剩余電流監(jiān)控器的繼電器輸出。 因此，在繼電器輸出的相關(guān)波形中，高頻電流分量被明顯減弱，真實有效值小于傳統(tǒng)的真實有效值。

上圖顯示了繼電器輸出信號中較高頻率成分的明顯衰減。

為了實現(xiàn)穩(wěn)定的監(jiān)控，同時防止誤報，我們現(xiàn)在來看看機器在不同運行模式下產(chǎn)生的剩余電流的不同值。

這些數(shù)值由 Danisense 軟件以 .csv 文件格式生成。同時還提供了 4-20 mA 直流輸出的數(shù)值。該機器曾進行過絕緣測量。未發(fā)現(xiàn)缺陷。由于積分間隔超過 1000 毫秒，接通和斷開過程中的電流峰值被平滑化，因此通過 TRMS 計算無法識別明顯增加的數(shù)值。差分電流在 236.5 至 333.7 mA 之間擺動。通過 4-20 mA 接口，現(xiàn)在可以在 PLC 或通用測量設(shè)備中定義 450 或 550 mA 的兩個報警閾值。繼電器輸出可設(shè)置為 1000 mA。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這里定義了 50%至 1（500 至 1000 mA）之間的跳閘。因此，應(yīng)使用這些參數(shù)對系統(tǒng)進行合理監(jiān)控。

在兩個月的時間里，沒有發(fā)現(xiàn)任何誤報。

將積分間隔縮短至 400 毫秒也能提供可用的數(shù)值，從而對設(shè)備進行可靠的監(jiān)測。

為了快速調(diào)試 RCM，還可通過集成算法對差分電流進行自動分析。 這是通過操作終端上的特定組合鍵來實現(xiàn)的。

在許多關(guān)鍵設(shè)備中，如數(shù)據(jù)中心或成本密集型生產(chǎn)設(shè)施，已經(jīng)使用剩余電流監(jiān)測器來防止失控停機或節(jié)省耗時的絕緣測量。 同樣，殘余電流監(jiān)測器可與 RCD（300 mA）并行用于火災(zāi)危險作業(yè)場所，以提供殘余電流值增加的早期信息。