識別和標(biāo)示故障的通信連接的方法及電流分配裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于識別和標(biāo)示開關(guān)設(shè)備中的故障的通信連接(6，7)的方法，所述開關(guān)設(shè)備為分配電流(1)從供電(5)看具有一個前面設(shè)置的開關(guān)(2)和至少兩個直接在其后設(shè)置的開關(guān)(3，4)，其中開關(guān)(2，3，4)之間的通信通過通信連接(6，7)借助數(shù)字信號(M，IL)進(jìn)行，并且其中信號(M，IL)的時間上重疊的發(fā)送與信號(M，IL)的電壓上的重疊在進(jìn)行接收的前面設(shè)置的開關(guān)(2，3，4)處連接。為使在任何時間保證保護(hù)功能，建議：作為驗證信號由一個后面設(shè)置的開關(guān)(3，4)分別通過通信連接(6，7)發(fā)送信號(M)，并如果該驗證信號在預(yù)先給定的持續(xù)時間內(nèi)消失則其余的開關(guān)(2)分別標(biāo)示故障的通信連接(6，7)。
【專利說明】識別和標(biāo)示故障的通信連接的方法及電流分配裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和9前序部分的用于識別和標(biāo)示開關(guān)設(shè)備中的故障的通信連接的方法及用于執(zhí)行該方法的電流分配裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知在電流分配裝置中通過開關(guān)，特別是低壓功率開關(guān)，在單個設(shè)備支路(或者耗電器)上分配電流。這些開關(guān)分別為額定電流設(shè)計并且在故障情況下中斷流過開關(guān)的電流，例如在短路時出現(xiàn)的電流。在此應(yīng)該分別僅切斷出現(xiàn)故障的或者最接近故障的設(shè)備支路。這種行為被稱為選擇地切斷。至少在每一個從供電看在前面設(shè)置的開關(guān)內(nèi)都存在一個檢測裝置和一個脫扣單元。檢測裝置借助變換器分別采集流過開關(guān)的電流，其中脫扣單元驗證是否滿足預(yù)先給定的電流條件。如果是，則脫扣單元使開關(guān)脫扣。
[0003]已知這樣的開關(guān)設(shè)備，其中用于選擇地切斷的開關(guān)通過通信連接彼此通信。于是一個其中例如特別因為存在短路而滿足電流條件的(后面設(shè)置的)開關(guān)通過相應(yīng)的信號將此通知前面設(shè)置的開關(guān)。作為結(jié)果前面設(shè)置的開關(guān)自身不立即斷開，而是在規(guī)定的時間(預(yù)先規(guī)定的延遲時間)等待后面設(shè)置的開關(guān)是否脫扣。如果后面設(shè)置的開關(guān)在經(jīng)過上述延遲時間后未脫扣，則前面設(shè)置的開關(guān)中斷電流流動。該通信途徑分別由供電方向上后面設(shè)置的開關(guān)進(jìn)行。人們稱這種選擇方式為縮短時間的選擇性控制ZSS，它也被稱為區(qū)域選擇性 ZSI (Zone Selective Interlocking,區(qū)域選擇性聯(lián)鎖)。
[0004]信號可以作為數(shù)字信號構(gòu)建，如從US7058482所知。
[0005]如果在一個開關(guān)后面直接設(shè)置多個開關(guān)，則它們通常通過總線與前面設(shè)置的開關(guān)連接，其中這些開關(guān)分別具有相應(yīng)的接口。
[0006]由故障所決定可能出現(xiàn)發(fā)送的信號在時間上重疊的情況，其中這些信號在進(jìn)行接收的開關(guān)上在電壓上重疊。這特別在兩個在后面設(shè)置的開關(guān)同時或者幾乎同時向直接在前面設(shè)置的開關(guān)發(fā)送信號時發(fā)生。
[0007]這里的缺點是，通過該重疊可能出現(xiàn)不確定的狀態(tài)，這可能導(dǎo)致影響保護(hù)功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的任務(wù)是避免不確定的狀態(tài)，以便在任何時間都保證保護(hù)功能。
[0009]該任務(wù)關(guān)于方法通過權(quán)利要求1的特征解決，并且關(guān)于電流分配裝置通過權(quán)利要求10的特征解決；從屬權(quán)利要求表示有利的設(shè)計方案。
[0010]關(guān)于方法的解決方案規(guī)定，由一個(優(yōu)選后面設(shè)置的)開關(guān)分別通過通信連接發(fā)送一個信號作為驗證信號，并且當(dāng)在預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)該驗證信號未到來時，其余的開關(guān)分別標(biāo)示故障的通信連接。
[0011]為避免干擾建議，信號從低狀態(tài)構(gòu)建，并且為區(qū)分起見具有不同的信號時間長度。
[0012]一個在開關(guān)上設(shè)置的信號元件被用于標(biāo)示故障的通信連接。
[0013]適宜地，驗證信號分別在預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)重復(fù)尤其周期地重復(fù)。[0014]如果使(較不重要的)驗證信號的信號長度比其余的(分別較重要的)信號小，使得能夠在與(較不重要的)驗證信號在時間上重疊的情況下可靠地識別其余的(較重要的)信號，則能夠提高可靠性。
[0015]當(dāng)滿足預(yù)先規(guī)定的電流條件時，分別自動地觸發(fā)開關(guān)斷開。
[0016]如果所述信號包括一個延遲信號，其由后面設(shè)置的開關(guān)分別通過通信連接發(fā)送，以便通知前面設(shè)置的開關(guān)電流條件滿足并且它中斷該電流，則能夠改進(jìn)所述方法。
[0017]為實現(xiàn)時間縮短的選擇性控制而建議:提供一個預(yù)先規(guī)定的延遲時間，前面設(shè)置的開關(guān)在接收延遲信號后分別將脫扣延遲該延遲時間。
[0018]如果所述信號包括一個撤銷信號，它由前面設(shè)置的開關(guān)的接收分別結(jié)束由延遲信號觸發(fā)的延遲，則能夠減小短路負(fù)荷，其中該(較重要的)撤銷信號的信號長度大于其余的(較不重要的)信號的信號長度。
[0019]關(guān)于電流分配裝置的解決方案規(guī)定，一個(優(yōu)選后面設(shè)置的)開關(guān)分別通過通信連接發(fā)送一個信號作為驗證信號，并且如果該驗證信號在預(yù)先給定的持續(xù)時間內(nèi)消失則其余的開關(guān)分別標(biāo)示故障的通信連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面根據(jù)一個實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中:
[0021]圖1示出了具有一個前面設(shè)置的和兩個后面設(shè)置的開關(guān)的電流分配裝置，
[0022]圖2示出了根據(jù)圖1的開關(guān)的通信連接，用于傳輸形式為數(shù)字信號的信息，
[0023]圖3示出了根據(jù)圖2的信號的例子，
[0024]圖4示出了根據(jù)圖3的驗證信號的周期的重復(fù)。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出了具有三個開關(guān)2、3、4的電流分配裝置1，這些開關(guān)作為低壓功率開關(guān)制造，并且在供電5上連接。從供電5看開關(guān)2直接在兩個開關(guān)3、4前設(shè)置，而兩個開關(guān)3、4直接在開關(guān)2后設(shè)置。
[0026]流過直接在后面設(shè)置的開關(guān)3、4的電流也流過前面設(shè)置的開關(guān)2。每個開關(guān)2、3、4分別當(dāng)一般說滿足一個預(yù)先給定的電流條件時自動斷開，這里是當(dāng)超過一個電流閾值時。電流閾值例如在短路時被超過。
[0027]開關(guān)2、3、4按照層次級(分級地)設(shè)置，其中開關(guān)2建立一個層次級(等級)，直接在后面設(shè)置的開關(guān)3、4建立在其下設(shè)置的層次級(等級)。然后直接在開關(guān)3、4后面設(shè)置的開關(guān)(這里不存在)建立位于其下的層次級，等等。
[0028]開關(guān)2、3、4通過通信連接6、7彼此連接。連接6、7作為總線連接6a、7a實現(xiàn)并且在前面設(shè)置的開關(guān)2的一個公共的總線接口 8處匯合。
[0029]在圖2中示意性示出了開關(guān)2、3、4的通信連接6、7。可以看到，每一個開關(guān)2、3、4 既具有通信輸入 ZSI_IN2、ZSI_IN3、ZSI_IN4,還具有通信輸出 ZSI_0UT2、ZSI_0UT3、ZSI_0UT4，它們分別屬于一個 ETU/ZSI 模塊:ETU/ZSI2、ETU/ZSI3、ETU/ZSI4，其中，ZSI 是 ZoneSelective Interlocking( MeldeselektivitSt，信號選擇性)的簡稱，ETU是電子脫扣單元(Electronic Trip Unit)的簡稱。公共的總線接口 8位于前面設(shè)置的開關(guān)2的輸入ZSI_IN2處。通過總線連接6a、7a，前面設(shè)置的開關(guān)2和兩個后面設(shè)置的開關(guān)3、4交換信息，也就是說，總線連接6a、7a在這里是雙向連接，但是也可以構(gòu)造為從后面設(shè)置的開關(guān)3、4朝向前面設(shè)置的開關(guān)2的單向連接。
[0030]圖3在這里舉例示出了兩個用于信息交換的信號M、IL,它們構(gòu)成一個驗證信號M (Monitor,監(jiān)視)和一個延遲信號IL (Interlock,聯(lián)鎖)。
[0031]信號M、IL具有數(shù)字形式，并且分別由兩個狀態(tài)組成，它們的電壓電平在這里要么位于O伏特(低狀態(tài))，要么位于+5伏特(高狀態(tài))。當(dāng)具有低狀態(tài)時信號M、IL被置位(即邏輯I)，當(dāng)具有高狀態(tài)時不被置位(即邏輯O)。
[0032]電壓電平在所有的信號M、IL中必須在各信號M、IL的開始前亦即在它的起始邊緣前在高狀態(tài)下保持預(yù)先規(guī)定的60 μ s (微秒)的最小時間。
[0033]圖3中不出了信號M、IL,其中信號M的時間長度是10 μ s (微秒)，信號IL是100 μ S，也就是說它們在時間長度上不同。
[0034]給一個級的每一個開關(guān)2或者3、4預(yù)先規(guī)定一個延遲時間，在接收延遲信號IL后以該延遲時間延遲開關(guān)2、3、4的脫扣或者自動斷開以及由此的電流中斷。
[0035]后面設(shè)置的開關(guān)3、4分別向前面設(shè)置的開關(guān)2發(fā)送延遲信號IL，以便通知后者:電流條件滿足并且由它將中斷電流。延遲信號IL用于，通過后面設(shè)置的開關(guān)3 (或者4)啟動前面設(shè)置的開關(guān)2的延遲時間，也就是說在該時間內(nèi)封鎖它。
[0036]延遲時間對于同一級的所有開關(guān)2或者3、4分別都相同，它朝向供電5增加。
[0037]因為開關(guān)3、4構(gòu)成最下面的級，所以它們(優(yōu)選)不延遲地脫扣，也就是說它們的延遲時間是0ms。開關(guān)2的延遲時間在這里例如是50ms。(在按照圖1的電流分配的情況下，如果在開關(guān)3、4下面存在另外一個唯一的級并且它的開關(guān)構(gòu)成最下面的級并且因此相應(yīng)地不延遲地脫扣，則開關(guān)2的延遲時間例如是100ms，而開關(guān)3、4的延遲時間是50ms。)
[0038]例如，如果開關(guān)3在發(fā)送延遲信號IL后并且在經(jīng)過開關(guān)2的50ms的延遲時間后還不脫扣，則開關(guān)2立即脫扣。
[0039]特別并且換句話說:如果開關(guān)3識別到短路，則它通過總線連接6a、7a向前面設(shè)置的開關(guān)2發(fā)送延遲信號IL，開關(guān)2同樣識別到該短路，但是不脫扣，而是等待預(yù)先給它規(guī)定的、由延遲信號IL的接收觸發(fā)的50ms的延遲時間。在經(jīng)過50ms后，如果短路始終還存在則開關(guān)2脫扣。
[0040]當(dāng)兩個信號M和IL同時發(fā)生時，延遲信號IL總是起主導(dǎo)作用，因為它的長度通過重疊在最不利的情況下也僅僅延長。也就是說不存在如下危險，即，在重疊時產(chǎn)生(形成)一個信號，例如信號M，其不使或者太晚使開關(guān)2脫扣。
[0041]驗證信號M由后面設(shè)置的開關(guān)3或者4之一分別通過通信連接6、7發(fā)送。(但是原則上也可以由前面設(shè)置的開關(guān)2發(fā)送。)其多次重復(fù)，確切說分別在預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)多次重復(fù)。
[0042]圖4舉例示出了驗證信號M每隔IOs的周期重復(fù)。
[0043]如果開關(guān)3是發(fā)送的開關(guān)而開關(guān)2和4未接收到驗證信號M，則通信連接6、7有故障，這在這里例如借助分別在開關(guān)2、4上設(shè)置的信號元件標(biāo)示。
[0044]驗證信號M的信號長度如此小于其余的信號IL，使得信號IL在由故障決定的與驗證信號M的時間上重疊時可靠地被識別。只有當(dāng)兩個信號M和IL同時或者幾乎同時發(fā)送時才會出現(xiàn)重疊，這里的幾乎同時指在另一個信號IL的信號長度之內(nèi)。
[0045]需要注意的是，每一個開關(guān)2、3、4分別具有一個由結(jié)構(gòu)決定的本征延遲時間，其不可能被低于，并且在此例如是35ms。它必須分別與上面提到的對于所有開關(guān)2、3、4的延遲時間相加。
【權(quán)利要求】
1.一種用于識別和標(biāo)示開關(guān)設(shè)備中的故障的通信連接(6，7)的方法，所述開關(guān)設(shè)備為分配電流從供電(5)看具有一個前面設(shè)置的開關(guān)(2)和至少兩個直接在其后設(shè)置的開關(guān)(3，4)，其中流過直接在后面設(shè)置的開關(guān)(3，4)的電流也流過前面設(shè)置的開關(guān)(2)，其中，開關(guān)(2，3，4)之間的通信通過通信連接(6，7)借助數(shù)字信號(M，IL)進(jìn)行，并且 其中，信號(M，IL)的時間上重疊的發(fā)送與信號(M，IL)的電壓上的重疊在進(jìn)行接收的前面設(shè)置的開關(guān)(2，3，4)處連接， 其特征在于， 作為驗證信號由開關(guān)(3)分別通過通信連接(6，7)發(fā)送信號(M)，并且如果該驗證信號在預(yù)先給定的持續(xù)時間內(nèi)消失，則其余的開關(guān)(2，4)分別標(biāo)示故障的通信連接(6，7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述信號(M，IL)由低狀態(tài)構(gòu)建，并且為區(qū)分起見具有不同的信號時間長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于， 借助在開關(guān)(2，3，4)上設(shè)置的信號元件標(biāo)示故障的通信連接出，7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于， 所述驗證信號分別在預(yù)先規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)重復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述驗證信號周期地重復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于， 所述驗證信號的信號長度比其余的信號(IL)小，使得其余的信號(IL)在時間上與該驗證信號重疊時可靠地被識別。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于， 所述信號(M，IL)包括一個延遲信號，其由后面設(shè)置的開關(guān)(3，4)分別通過通信連接(6,7)發(fā)送，以便通知前面設(shè)置的開關(guān)(2)，電流條件被滿足并且它將中斷電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 提供一個預(yù)先規(guī)定的延遲時間，前面設(shè)置的開關(guān)(2)在接收延遲信號(IL)后分別將脫扣延遲該延遲時間。
9.一種電流分配裝置，該電流分配裝置(I)從供電(5)看具有一個前面設(shè)置的開關(guān)(2)和至少兩個直接在其后設(shè)置的開關(guān)(3，4)，其中流過直接在后面設(shè)置的開關(guān)(3，4)的電流也流過前面設(shè)置的開關(guān)(2)，具有用于在開關(guān)(2，3，4)之間通信的通信連接(6，7)，該通信借助數(shù)字信號(M，IL)進(jìn)行，并且 具有在進(jìn)行接收的前面設(shè)置的開關(guān)(2)上信號(M，IL)的電壓上的重疊，如果出現(xiàn)信號(M，IL)的時間上重疊的發(fā)送出現(xiàn)的話， 其特征在于， 開關(guān)(3)作為驗證信號分別通過通信連接(6，7)發(fā)送信號(M)，并且如果該驗證信號在預(yù)先給定的持續(xù)時間內(nèi)消失，則其余的開關(guān)(2，4)分別標(biāo)示故障的通信連接(6，7)。
【文檔編號】H02H3/08GK103683173SQ201210419476
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】陳維剛, M·丹克特, 杜峰, 閔應(yīng)宗, 卓越 申請人:西門子公司