本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的上位部分的斷路器。

背景技術(shù)：

通過斷路器來保護(hù)電力系統(tǒng)或子系統(tǒng)是已知的過程,并且在很多國家由法律規(guī)定。這些斷路器在所討論的電力系統(tǒng)的常規(guī)操作期間幾乎不被開關(guān)。電力系統(tǒng)內(nèi)的耗電裝置通常通過布置在斷路器和耗電裝置之間的另一個(gè)開關(guān)設(shè)備啟動。這種方法的缺點(diǎn)是存在兩個(gè)串聯(lián)布置的開關(guān)設(shè)備。

此外，現(xiàn)在明顯趨向于開關(guān)操作的自動或遠(yuǎn)程控制執(zhí)行。然而，這種方式通常具有更大復(fù)雜性的缺點(diǎn)，并且它們在稍后的時(shí)間點(diǎn)幾乎不能被修改，特別是擴(kuò)展。

另外，目前正不斷努力以更好地利用電力系統(tǒng)，由此提供所謂的智能負(fù)載管理，以便減少各個(gè)子系統(tǒng)中的負(fù)載峰值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在該背景之前，本發(fā)明的目的是提出一種上述類型的斷路器，利用該斷路器可以避免所述缺點(diǎn)，并且可以簡化安裝裝置的結(jié)構(gòu)，并且還可以提高其安全性。

根據(jù)本發(fā)明，這通過權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)果，可以在沒有附加開關(guān)設(shè)備的情況下執(zhí)行用于耗電裝置的通常操作或常規(guī)啟動和關(guān)閉的開關(guān)任務(wù)。這意味著電氣安裝裝置的結(jié)構(gòu)可以被簡化。因此，可以增加電氣安裝裝置內(nèi)的靈活性。因此，斷路器也可以用于電氣裝置中的通常提供的開關(guān)操作，由此可以遠(yuǎn)程控制所考慮的斷路器。這意味著可以節(jié)省電氣安裝裝置中的開關(guān)設(shè)備的數(shù)量，由此通過使用用于常規(guī)操作的開關(guān)操作的斷路器，可以提高整個(gè)安裝裝置的安全性。由于將這種斷路器與所謂的智能儀表結(jié)合使用，產(chǎn)生了特別的優(yōu)勢。這還允許在耗電裝置的各個(gè)分支的斷開能力方面的更好的負(fù)載管理。

本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的斷路器的電氣安裝裝置。

本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求16的經(jīng)由斷路器操作連接至電力系統(tǒng)的耗電裝置的方法。

在該背景之前，本發(fā)明的目的是提出一種上述類型的方法，利用該方法可以避免上述缺點(diǎn)，并且可以簡化安裝裝置的結(jié)構(gòu)，并且還可以提高其安全性，并且可以簡化負(fù)載管理。

根據(jù)本發(fā)明，這通過權(quán)利要求16的特征來實(shí)現(xiàn)。

以這種方式，可以實(shí)現(xiàn)上述有益效果。

從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的附加的有利實(shí)施例。

在此對專利權(quán)利要求的措辭作出參考，其結(jié)果是，權(quán)利要求書通過引用被包括在本說明書中，并且被認(rèn)為是逐字地引用。

附圖說明

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中僅通過示例描述優(yōu)選實(shí)施例。其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的安裝裝置的示例性實(shí)施例的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備的第一實(shí)施例的框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備的第二實(shí)施例的框圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備的第三實(shí)施例的框圖。

具體實(shí)施方式

圖2、圖3和圖4分別示出了具有至少一個(gè)斷路器間隙20的斷路器1的實(shí)施例，其中，至少一個(gè)線路中斷設(shè)備21被布置在斷路器間隙20中，斷路器1具有斷開單元22，其連接到線路中斷設(shè)備21以用于以規(guī)定的方式打開所述至少一個(gè)斷路器間隙20，斷路器1具有導(dǎo)通單元23，其連接到線路中斷裝置21以用于以規(guī)定的方式閉合所述至少一個(gè)斷路器間隙20，斷路器1具有至少一個(gè)測量裝置7以測量在所述至少一個(gè)斷路器間隙20處的至少一個(gè)電氣量，其中，斷開單元22還具有連接到測量裝置7以及線路中斷設(shè)備21的比較和判定單元24，斷路器1具有第一數(shù)據(jù)接口6，其被配置為接收至少一個(gè)導(dǎo)通命令和/或至少一個(gè)斷開命令，并且第一數(shù)據(jù)接口6連接至斷開單元22和導(dǎo)通單元23。

因此，可以在沒有附加開關(guān)設(shè)備的情況下執(zhí)行用于耗電裝置10的操作和常規(guī)啟動和關(guān)閉的開關(guān)任務(wù)。這意味著電氣安裝裝置8的結(jié)構(gòu)可以被簡化。因此，可以增加電氣安裝裝置8內(nèi)的靈活性。因此，斷路器1也可以用于電氣設(shè)備中通常提供的開關(guān)操作，由此可以遠(yuǎn)程控制所考慮的斷路器1。這意味著可以節(jié)省電氣安裝裝置8中的開關(guān)設(shè)備的數(shù)量，由此通過使用用于可操作的開關(guān)操作的斷路器1，可以提高整個(gè)安裝裝置8的安全性。將這種斷路器1與所謂的智能儀表結(jié)合使用產(chǎn)生了特殊的優(yōu)勢。這還允許在耗電裝置的各個(gè)分支的斷開能力方面的更好的負(fù)載管理。

斷路器1可以被配置為任意類型的斷路器1，因此作為被配置為監(jiān)測電力系統(tǒng)9的一部分中的物理狀態(tài)(特別是電氣狀態(tài))的開關(guān)設(shè)備，從而在超過某些極限值時(shí)可以斷開電力系統(tǒng)9的有關(guān)部分。優(yōu)選地，斷路器1被配置為線路斷路器和/或功率斷路器。

斷路器1具有至少一個(gè)斷路器間隙20，特別地為斷路器1提供兩個(gè)斷路器間隙20，第一斷路器間隙用于電力系統(tǒng)9的相而第二斷路器間隙用于電力系統(tǒng)9的中性導(dǎo)體。

斷路器1還具有布置在至少一個(gè)斷路器間隙20中的線路中斷設(shè)備21，特別地在每個(gè)斷路器間隙20中設(shè)置線路中斷設(shè)備21。下面將描述在線路中斷設(shè)備21的結(jié)構(gòu)方面特別不同的斷路器1的兩個(gè)不同實(shí)施例。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)設(shè)備的第一實(shí)施例，其中，線路中斷設(shè)備21被配置為常規(guī)開關(guān)觸頭2、3的形式。應(yīng)當(dāng)指出，所討論的開關(guān)觸頭2、3優(yōu)選地被配置為相比純斷路器1更能滿足更大數(shù)量的開關(guān)周期的要求，換句話說，大約類似于用于所設(shè)想的電氣性能等級的接觸器。

根據(jù)圖2的斷路器1具有至少第一開關(guān)觸頭2和第二開關(guān)觸頭3，兩個(gè)開關(guān)觸頭2、3中的至少一個(gè)被配置為移動的開關(guān)觸頭。在圖2所示的符號表示中，第一開關(guān)觸頭2被配置為移動的開關(guān)觸頭。優(yōu)選地，斷路器1具有控制移動的開關(guān)觸頭2的移動的斷路器閂鎖機(jī)構(gòu)14。

因此，在開關(guān)觸頭2、3的閉合位置中，也就是說，在開關(guān)觸頭2、3彼此接觸的位置中，它們形成導(dǎo)電電流路徑或斷路器間隙20的一部分，其通過斷路器1從斷路器1的第一連接端子16到第二連接端子17。

斷路器1具有至少一個(gè)以跳變元件4的形式的斷開單元22，其用于以規(guī)定的方式打開開關(guān)觸頭2、3。當(dāng)斷路器1被配置為線路斷路器時(shí)，斷路器1具有兩個(gè)跳變元件，電磁短路跳變元件以及電熱過壓跳變元件4。這種跳變元件是公知的。在圖2中僅示出一個(gè)跳變元件4。所述至少一個(gè)跳變元件4作用在優(yōu)選提供的斷路器閂鎖機(jī)構(gòu)14上。

此外，斷路器1具有被配置為導(dǎo)通設(shè)備5的導(dǎo)通單元23，用于以規(guī)定的方式閉合開關(guān)觸頭2、3。在優(yōu)選實(shí)施例中，沿著電磁設(shè)備的線路配置的導(dǎo)通設(shè)備5可操作地連接到斷路器閂鎖機(jī)構(gòu)14，以便閉合開關(guān)觸頭2、3。

此外，斷路器1具有手-腿元件15，其優(yōu)選同樣作用在斷路器閂鎖機(jī)構(gòu)14上。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的斷路器1的特別優(yōu)選的第二實(shí)施例的框圖。在該實(shí)施例中，線路中斷設(shè)備21特別地被配置為包括用于每個(gè)斷路器間隙20的半導(dǎo)體中斷器裝置25，優(yōu)選地包含至少一個(gè)IGBT。優(yōu)選地，開關(guān)設(shè)備也具有用于電流地中斷至少一個(gè)斷路器間隙20的開關(guān)觸頭2、3。半導(dǎo)體中斷器裝置25以及開關(guān)觸頭2、3在圖3中未示出，但是在圖4中示出。以這種方式配置的斷路器1也被稱為混合開關(guān)設(shè)備。

圖4示出了這種斷路器1的放大的詳細(xì)框圖。由于線路中斷設(shè)備21被配置為包括半導(dǎo)體中斷器裝置25，所以可以在沒有任何可察覺的磨損跡象的情況下執(zhí)行許多開關(guān)循環(huán)。這種斷路器1也很容易被遠(yuǎn)程控制。

在根據(jù)圖3和圖4的斷路器1中，斷開單元22和導(dǎo)通單元23控制圖4中所示的繼電器驅(qū)動器。

斷路器1還具有測量裝置7，用于測量在至少一個(gè)斷路器間隙20處的至少一個(gè)電氣量，其中，特別地，測量裝置7被配置為至少測量至少一個(gè)斷路器間隙20處的電流。根據(jù)圖4的斷路器1相應(yīng)地具有分流器R1。

特別優(yōu)選地，測量裝置7還被配置為測量經(jīng)由斷路器1獲取的電功率，特別是視在功率和/或有效功率。有效功率的測量僅在具有多極配置并且外部導(dǎo)體和中性導(dǎo)體通過其中的斷路器1的實(shí)施例中是可能的。

在這一背景下，當(dāng)涉及僅開關(guān)一相并且因此不能確定電力系統(tǒng)的電壓或電壓和電流之間的相位角的斷路器1時(shí)，也可以認(rèn)為其足以僅檢測流過斷路器1的電流，然后基于近似的系統(tǒng)電壓可以得出關(guān)于視在功率并且因此關(guān)于負(fù)載的結(jié)論。如果要開關(guān)的耗電裝置的類型或者其是已知的，那么還可以基于測量的電流得出關(guān)于有效功率的結(jié)論。

測量裝置7連接至作為斷開單元22的一部分的比較和判定單元24。比較和判定單元24還連接至線路中斷設(shè)備21。所記錄的測量值在比較和判定單元24中與至少一個(gè)極限值進(jìn)行比較，從而使得如果該值已經(jīng)超過或低于極限值，則可以啟動線路中斷設(shè)備21并打開斷路器間隙20。

特別地，測量裝置7被配置為檢測所檢測的電氣量的邊緣陡度。這允許非常早地檢測電氣量的任何過度上升，特別是電流的任何過度上升，從而使得在臨界狀態(tài)發(fā)生之前已經(jīng)打開相關(guān)的斷路器間隙20。

應(yīng)當(dāng)指出的是，斷路器1的常規(guī)配置的跳變元件4(例如根據(jù)圖2的)優(yōu)選地被認(rèn)為是測量裝置7與比較和判定單元24的組合，只要將瞬時(shí)電流值與極限值進(jìn)行比較可以在某個(gè)電流值下以相關(guān)的跳變元件4的機(jī)械變化的形式進(jìn)行跳變即可。

斷路器1還具有用于接收至少一個(gè)導(dǎo)通命令和/或至少一個(gè)斷開命令的第一數(shù)據(jù)接口6。第一數(shù)據(jù)接口6至少連接至斷開單元22和導(dǎo)通單元23，或者連接至跳變元件4和導(dǎo)通設(shè)備5。在這種情況下，響應(yīng)于這種導(dǎo)通命令，斷路器間隙20從中斷狀態(tài)開始被閉合，以及響應(yīng)于斷開命令，導(dǎo)電的斷路器間隙20被打開或中斷，每次都借助于線路中斷設(shè)備21的參與。

優(yōu)選地，第一數(shù)據(jù)接口6被配置為雙向無線電接口，因此不需要布置額外的線路，從而最小化創(chuàng)建根據(jù)本發(fā)明的安裝裝置8所需的資源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高度的靈活性。

為了系統(tǒng)地啟動斷路器1，優(yōu)選地，第一數(shù)據(jù)接口6具有第一唯一標(biāo)識符或UID，即明確的設(shè)備標(biāo)識。

特別地，在根據(jù)本發(fā)明的可以通過開關(guān)柜內(nèi)的附加部件來擴(kuò)充的多個(gè)斷路器1的布置的情況下，專用UID和作為無線電接口的第一數(shù)據(jù)接口6的配置的組合用于積極支持“智能”電氣安裝裝置8的構(gòu)建，因?yàn)闊o需單個(gè)斷路器1到安裝裝置8的單獨(dú)的硬連線結(jié)合。

優(yōu)選地，測量裝置7被連接至第一數(shù)據(jù)接口6，從而中繼所確定的測量結(jié)果。特別地，將這些測量結(jié)果傳送到智能電網(wǎng)，并因此允許更好地控制電力系統(tǒng)。

作為示例，圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)斷路器1的電氣安裝裝置8的實(shí)施例。電氣安裝裝置8也可以被稱為能量分配和/或電氣安全系統(tǒng)。該裝置連接到電力系統(tǒng)9，因此能量分配系統(tǒng)連接到電力系統(tǒng)9，特別是低壓供電系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)9優(yōu)選地將發(fā)電廠或變電站連接到最終耗電裝置。在這種情況下，所謂的最終耗電裝置本身也可以是例如借由光伏裝置的發(fā)電機(jī)，并且自身產(chǎn)生電力并且將其饋送到電力系統(tǒng)9中。

根據(jù)本發(fā)明的安裝裝置8在此是電能的最終購買者或小電能供應(yīng)者的結(jié)構(gòu)和/或領(lǐng)域的一部分。以這種方式，安裝裝置8還可以包括分散的能量源，例如太陽能發(fā)電系統(tǒng)。類似于圖1中的其它電連接件，電力系統(tǒng)9僅用單線描繪，然而優(yōu)選地提供多個(gè)電導(dǎo)體。

斷路器1至少間接地連接至電力系統(tǒng)9，由此在斷路器1和電力系統(tǒng)9之間存在與能源購買者和/或能源供應(yīng)者相關(guān)聯(lián)的電表。優(yōu)選地，這種電表被配置為智能電表12。這種智能電表12也被稱為智能儀表。

優(yōu)選地，智能電表12具有帶有第三唯一標(biāo)識符的第三數(shù)據(jù)接口。在這種情況下應(yīng)當(dāng)指出，各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)接口優(yōu)選地被配置成無線的，并且還在所使用的傳輸協(xié)議方面被同樣地配置以允許設(shè)備之間的通信。

特別地，各個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和/或單獨(dú)設(shè)備的控制通過SCADA系統(tǒng)執(zhí)行或被集成到SCADA系統(tǒng)中。SACDA表示管理控制和數(shù)據(jù)采集。

至少一個(gè)耗電裝置10連接到至少一個(gè)斷路器1。這里，優(yōu)選地僅將斷路器1設(shè)置在通向耗電裝置10的饋線中。如圖1所示，斷路器1下游可以進(jìn)一步劃分為幾個(gè)分支，其中包含根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)斷路器1和至少一個(gè)耗電裝置10的每個(gè)分支連接至每個(gè)斷路器1的下游。

因此，斷路器1與耗電裝置10的電連接沒有任何用于導(dǎo)通或斷開耗電裝置10的傳統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備。僅斷路器1或者在多個(gè)這種斷路器1的布置的情況下斷路器1中的一個(gè)被提供用于可操作地導(dǎo)通或斷開耗電裝置10。因此，在電力系統(tǒng)9和耗電裝置10之間僅布置有至少一個(gè)斷路器1作為開關(guān)設(shè)備。即使可以在電力系統(tǒng)9和耗電裝置10之間布置諸如電表或傳感設(shè)備11的附加部件，它們并不開關(guān)耗電裝置10，僅在斷路器1中的一個(gè)被適當(dāng)?shù)亻_關(guān)時(shí)發(fā)生耗電裝置10的開關(guān)。

圖1示出了具有七個(gè)斷路器1的電氣安裝裝置8。耗電裝置10連接至其中三個(gè)斷路器1。兩個(gè)耗電裝置在這里被配置為燈。當(dāng)然，可以通過一個(gè)斷路器1來開關(guān)多個(gè)耗電裝置10。

如已經(jīng)闡述的，附加的斷路器并聯(lián)地布置在斷路器1中的一個(gè)的下游。這種布置允許各個(gè)耗電裝置10的更精細(xì)的選擇性開關(guān)，單獨(dú)一個(gè)斷路器1可以同時(shí)導(dǎo)通或斷開連接在相關(guān)斷路器1下游的所有耗電裝置10。由于斷路器1的下游的附加分支和同樣通過根據(jù)本發(fā)明的斷路器1的各個(gè)分支的安全保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)額外的選擇性，這是因?yàn)樗袛嗦菲?具有第一數(shù)據(jù)接口6，并且這些也可以單獨(dú)或選擇性地被啟動和開關(guān)。

優(yōu)選地，如圖1所示，電氣安裝裝置8具有至少一個(gè)調(diào)節(jié)和/或控制單元13。調(diào)節(jié)和/或控制單元13具有第四數(shù)據(jù)接口，用于與至少一個(gè)斷路器1和/或與至少一個(gè)傳感器設(shè)備11和/或與智能電表12通信。調(diào)節(jié)和/或控制單元13用于輸入和發(fā)送開關(guān)命令到斷路器1，可以存在幾個(gè)調(diào)節(jié)和/或控制單元13，還可以將調(diào)節(jié)和/或控制單元13與優(yōu)選提供的智能電表12配置在一起。

優(yōu)選地，電氣安裝裝置8還具有至少一個(gè)傳感器設(shè)備11，用于檢測至少一個(gè)非電氣量，特別是溫度。這樣的傳感器設(shè)備11也可以物理地直接布置在電氣安裝裝置8的部件上，例如電氣安裝裝置8的線路上，或者布置在電氣安裝裝置8區(qū)域的其他位置。檢測溫度、照明狀態(tài)或(如果適用)火災(zāi)會影響電氣安裝裝置8的其他開關(guān)行為。

傳感器設(shè)備11優(yōu)選具有帶有第二唯一標(biāo)識符的第二數(shù)據(jù)接口，由此可以將所確定的測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)和/或控制單元13。

此外，電氣安裝裝置8優(yōu)選地具有主單元26，其包括具有第五唯一標(biāo)識符的第五數(shù)據(jù)接口，所述第五數(shù)據(jù)接口至少被配置為與至少一個(gè)調(diào)節(jié)和/或控制單元13通信。在此，優(yōu)選地，主單元26和調(diào)節(jié)和/或控制單元13之間通過電纜進(jìn)行通信。

由于電氣安裝裝置8的發(fā)明結(jié)構(gòu)，可以在特別是關(guān)于裝置狀態(tài)和各個(gè)分支狀態(tài)的集中或分散的位置獲得所討論的裝置內(nèi)部的過程的良好概覽。

由于電氣安裝裝置8的這種良好概覽，單個(gè)斷路器的系統(tǒng)斷開可以對電力系統(tǒng)負(fù)載具有平衡效果。

優(yōu)選地，將優(yōu)先級分配給各個(gè)斷路器。以這種方式，例如可以將較高的優(yōu)先級分配給連接至安全關(guān)鍵耗電裝置的斷路器，由此該斷路器不被斷開以減少了電力系統(tǒng)負(fù)載。相反，如果電力系統(tǒng)負(fù)載需要的話，僅連接至不重要的耗電裝置上游的斷路器1可以通過主單元26斷開。這使得無需斷開整個(gè)子系統(tǒng)或整個(gè)智能電表下游的耗電裝置。

對于經(jīng)由斷路器1連接至電力系統(tǒng)9的耗電裝置10的操作，為了啟動耗電裝置10，調(diào)節(jié)和/或控制單元13經(jīng)由各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)接口6將導(dǎo)通命令傳送至斷路器1。隨后，響應(yīng)于接收到的導(dǎo)通命令，在根據(jù)圖2的斷路器的構(gòu)造中，斷路器1的開關(guān)觸頭2、3通過斷路器1的導(dǎo)通設(shè)備5閉合，并且以這種方式，耗電裝置10被投入運(yùn)行。

為了關(guān)閉耗電裝置10，通過調(diào)節(jié)和/或控制單元13經(jīng)由各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)接口6將斷開命令傳送至斷路器1。隨后，斷路器1的跳變元件4使斷路器1的開關(guān)觸頭2、3打開，并且以這種方式，耗電裝置10被關(guān)閉。

在根據(jù)圖3的斷路器的構(gòu)造中，斷路器1的電斷路器間隙20被斷路器1的導(dǎo)通單元23閉合，其中，為了關(guān)閉耗電裝置120，通過調(diào)節(jié)和/或控制單元13經(jīng)由數(shù)據(jù)接口6將斷開命令傳送至斷路器1，由此，斷路器1的電斷路器間隙20隨后由斷路器1的斷開單元22打開，并且以這種方式，耗電裝置10被關(guān)閉。