專利名稱：改進的電路監(jiān)視設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對電路監(jiān)視設(shè)備的改進，尤其涉及用于監(jiān)視跳閘電路的完整性和電路電源存在性的改進設(shè)備。該設(shè)備尤其適用于監(jiān)視防止未通電電路通電的狀態(tài)，例如電路電源故障。
眾所周知，斷路器對連接到低壓電路的觸點(跳閘觸點)的閉合作出響應，斷開高壓(相對高)電路部分。跳閘觸點和電源電壓形成跳閘電路的一部分。因此，斷路器包括跳閘線圈和斷路器觸點。閉合跳閘觸點導致電流在斷路器的跳閘線圈中流動，這導致斷路器斷開以及高壓電路斷開。當高壓電路中出現(xiàn)故障時，重要的是斷路器能斷開電路使造成的損壞最小。
一般實際操作中將監(jiān)視電路或監(jiān)督電路跨接在打開的跳閘觸點兩端，以便在跳閘觸點閉合時提供可以用電源為跳閘線圈通電的指示。通過這種最簡單的方式，該電路(下文稱作跳閘電路監(jiān)督電路)包括燈泡和

圖1所示的跨接在跳閘線圈兩端的其他可視或可聽的指示器。當跳閘觸點斷開和存在電源電壓時點亮燈泡。
改進的監(jiān)視電路用繼電器代替燈泡。當跳閘觸點保持斷開和存在跳閘電源時，該繼電器的觸點保持斷開。跳閘電源故障導致繼電器觸點閉合，起動可聽或可視設(shè)備報警。
如果跳閘電源電壓大范圍變化，則這兩個跳閘監(jiān)督電路都會出問題。
當電壓在其最低值時，監(jiān)督電路中的電流必須足以點亮燈泡，或者保持繼電器觸點斷開。當電壓在其最高值時，監(jiān)督電路中的電路一定不足以斷開斷路器。在最高電壓處，特別是如果將電路并入操作跳閘觸點的保護性繼電器設(shè)備，則監(jiān)督電路可能消耗過多的功率。
要求跨接在跳閘觸點兩端的監(jiān)督電路的任何元件故障必須不導致充分的電流流過將使斷路器斷開的電路。
本發(fā)明至少一個方面的目的是改善與電阻性元件兩端大功率消耗有關(guān)的問題。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種適于與受監(jiān)督電路組合使用的監(jiān)督電路，監(jiān)督電路包括至少一個串聯(lián)在從電源電壓引出的電源線中的電氣元件，監(jiān)督電路跨接在電氣元件兩端并包括電流檢測設(shè)備，其中，在受監(jiān)督電路正常工作期間，監(jiān)督電路從電源線引出充分的恒定電流而不受電源電壓波動的制約，以及其中電流檢測設(shè)備根據(jù)監(jiān)督電路引出的電流產(chǎn)生輸出信號。
電氣元件例如可以包括開關(guān)，該開關(guān)用于將電路中負載與電源電壓連接或與電源電壓斷開。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種與跳閘電路組合使用的跳閘電路監(jiān)督電路，跳閘電路包括串聯(lián)連接在從電源電壓引出的電源線中的斷路器跳閘線圈和在電源線中與斷路器跳閘線圈串聯(lián)的跳閘繼電器觸點，跳閘電路監(jiān)督電路跨接在繼電器跳閘觸點兩端且包括電流檢測設(shè)備，其中，在監(jiān)督電路正常工作期間，當繼電器跳閘觸點斷開時，監(jiān)督電路從電源線引出充分的恒定電流而不受電源電壓波動的制約，其中電流檢測設(shè)備根據(jù)監(jiān)督電路引出的電流產(chǎn)生輸出信號。
優(yōu)選地，監(jiān)督電路包括與電流檢測設(shè)備串聯(lián)的恒流源。
因此，根據(jù)本發(fā)明，除去現(xiàn)有技術(shù)中電阻性負載和燈泡，代之以恒流電路和電流檢測設(shè)備。當然，仍可額外設(shè)置燈泡或其他發(fā)光設(shè)備作為簡單檢查設(shè)備，或許與電流檢測設(shè)備串聯(lián)。
本發(fā)明的優(yōu)點是電流電路引出電流不象電阻性負載情況下隨電源電壓中的小變化而變化。這使得電流更穩(wěn)定，易于通過電流檢測設(shè)備進行監(jiān)視。它耗電也少。消耗在跳閘保護電路中的功率不再象電阻性負載那樣取決于電源電壓的平方。
從電流檢測設(shè)備輸出的輸出信號可用于驅(qū)動可視或可聽報警設(shè)備，例如燈泡或報警器。可以通過計算機或其他設(shè)備進行記錄。
在改進中，恒流源可以包括相互串聯(lián)的第一和第二恒流源。
第二恒流電路的作用是在第一恒流源出現(xiàn)故障時充當安全備用。如果第一恒流源出現(xiàn)故障并在繼電器跳閘觸點兩端產(chǎn)生短路，充分的電流就可能流過，從而激勵斷路器跳閘線圈。第二恒流源的設(shè)置通過限制電流防止了這種故障模式的發(fā)生。
電流檢測設(shè)備包括與照亮光電二極管的恒流源串聯(lián)的發(fā)光二極管。光電二極管連接到直流電源，當由二極管照亮時允許電流流過以產(chǎn)生輸出信號。這也提供了高度的隔離，從而防止形成不期望的接地回路。
開關(guān)裝置與恒流源串聯(lián)設(shè)置。通過斷開/閉合開關(guān)裝置，有可能通過切換監(jiān)督電路ON/OFF來充分降低恒流源消耗的功率。這樣，可以通過適當?shù)拿}沖序列操縱開關(guān)。作為一個例子，利用方波可以使功率消耗減半。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種包括跳閘電路監(jiān)督電路的跳閘電路，其中，跳閘電路包括至少一個斷路器跳閘線圈和與該跳閘線圈串聯(lián)的繼電器跳閘觸點，跳閘線圈在線圈中的電流超過閾值時斷開電源線上的斷路器，跳閘電路監(jiān)督電路包括串聯(lián)跨接在繼電器跳閘觸點兩端的電流檢測設(shè)備，當跳閘觸點斷開時，監(jiān)督電路從電源線提取恒定電流而不受電源電壓的制約，電流檢測設(shè)備產(chǎn)生表示監(jiān)督電路提取的電流的輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面，監(jiān)督電路包括恒流源和電流檢測設(shè)備。
跳閘電路還包括跳閘線圈串聯(lián)的斷路器輔助觸點和保護性繼電器跳閘觸點。根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面的跳閘電路監(jiān)督電路(例如電路包括電流檢測設(shè)備，電流檢測設(shè)備提取恒定電流而不受電源電壓波動的制約)與輔助觸點并聯(lián)。可以跨過第一輔助觸點兩端設(shè)置另一斷路器輔助觸點。所述另一觸點與跳閘電路保護電路的恒流電路串聯(lián)。
下面僅以舉例的方式結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的一個實施例，附圖中圖1是在現(xiàn)有技術(shù)的跳閘電路監(jiān)督電路中使用的基本跳閘電路監(jiān)督電路的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的合并了跳閘保護監(jiān)督電路的跳閘電路第一實施例的示意圖；圖3是圖2電路的修改例；以及圖4是圖2和3的實施例中所示基本跳閘電路監(jiān)督電路的電路圖；圖5是另一跳閘電路監(jiān)督電路的電路圖；以及圖6(a)至(d)是跳閘電路的不同工作模式；圖7是根據(jù)本發(fā)明的跳閘電路第二實施例的電路圖；圖8是跳閘電路第三實施例的電路圖；圖9是跳閘的電路第四實施例的電路圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的合并了跳閘電路監(jiān)督電路的跳閘保護電路的示意圖。
跳閘電路包括在正負直流電源104、105之間的線路103中與斷路器的跳閘線圈102串聯(lián)的常開保護繼電器跳閘觸點101。跳閘線圈斷開斷路器觸點(觸點是常閉的)的。在斷路器保護的線路上出現(xiàn)故障的情況下，保護繼電器閉合跳閘觸點101，將跳閘線圈102連接到正極電源。線路103中的電流流過跳閘線圈102，操作斷路器斷開其觸點。
為了使電路正確工作，重要的是當繼電器跳閘觸點閉合時有充分的電流流過跳閘線圈。這依賴于直流電源電壓及其與跳閘線圈的連接。
跳閘電路必須正確工作，因此設(shè)置跳閘電路監(jiān)督電路。這包括相互串聯(lián)跨接在繼電器跳閘觸點兩端的單獨恒流電路106和電流檢測器107。
圖4詳細示出了串聯(lián)跨接在保護性元件(例如繼電器跳閘觸點)兩端的恒流電路106和電流監(jiān)測器107。
恒流電路106包括高壓MOSFET108、晶體管109、電阻器113和電阻器110。隨著保護性元件的兩端(即跳閘觸點)電壓的增加，流過電阻器113的電流增加，電阻器113兩端電壓的升高使晶體管109導通、晶體管108截止，從而保持流過電阻器的電流恒定。這使得能保持恒定的低電平電流流過跳閘電路而不受電源電壓制約。
電流檢測設(shè)備107包括發(fā)光二極管111，發(fā)光二極管由于流過電路106的電流而發(fā)光。發(fā)出的光亮落到所示的光電二極管或光電晶體管112上。從而在跳閘電路和電流檢測設(shè)備的輸出之間提供了良好的電隔離。
圖5對圖4的跳閘保護監(jiān)督電路120進行了改進。
在該圖中，設(shè)置與第一恒流電路串聯(lián)的輔助恒流電路120。
考慮如果只提供一個恒流源(如圖4)，一個元件發(fā)生短路故障(比方說晶體管108)的情況。這會使得提取過大電流通過跳閘電路。在這種特例中，這足以操作跳閘線圈。
設(shè)置兩個串聯(lián)的恒流電路106、120確保了如果一個元件發(fā)生短路故障，則通過另一電路的限流特性來防止提取過量電流。
改進的跳閘電路如圖6所示。在該實施例中，在跳閘觸點101和跳閘線圈102之間的直流線路上設(shè)置輔助斷路器觸點130。該輔助觸點130由斷路器機械驅(qū)動且是常閉的，僅在斷路器斷開時輔助觸點才斷開，從而斷開電路。
為了在輔助觸點130斷開時提供監(jiān)督，通過恒流源/電流檢測設(shè)備150設(shè)置監(jiān)督電路(如圖4或5所示)，恒流源/電流檢測設(shè)備150跨接設(shè)置在輔助觸點130的兩端(如圖6所示)。
跨接在觸點130的兩端設(shè)置與電流檢測設(shè)備串聯(lián)的第二輔助觸點140。該第二觸點140與觸點130的動作相反，當觸點130斷開時觸點140是閉合的。這使得即使在斷路器處于斷開狀態(tài)時仍能進行跳閘電路監(jiān)督。
通過舉例，下面說明圖6的跳閘電路不同狀態(tài)時監(jiān)督電路的操作。在圖6(a)至(d)中示出了四種狀態(tài)。
a)斷路器閉合當斷路器閉合時(正常安全電源系統(tǒng)狀態(tài))，則130閉合(140斷開)，保護跳閘觸點斷開，電流流過跳閘線圈和跳閘保護電路。該電流低于使斷路器斷開所需的電流，但足以為電流檢測設(shè)備產(chǎn)生可測量的輸出電流。如果電流降到低電平(表示跳閘電路中的開路)，電流檢測設(shè)備的輸出則改變狀態(tài)并起動報警。
b)跳閘觸點閉合當保護繼電器檢測到電源系統(tǒng)的故障狀態(tài)時，保護繼電器跳閘觸點閉合，130是閉合的。在這種狀態(tài)下，由于第一跳閘電路監(jiān)督電路的端子被短路，因此電流不流過該電路。這是斷開斷路器的一種真實狀態(tài)，它僅存在短時間，通過利用在監(jiān)視兩個電流檢測設(shè)備輸出過程中的延遲，不起動報警。
c)斷路器斷開(跳閘觸點仍閉合)當斷路器工作時(斷開)，130觸點斷開，140閉合，電流流過跳閘線圈和第二跳閘電路監(jiān)督電路。該電路低于使斷路器斷開所需的電流，但足以產(chǎn)生可測量的恒定輸出電流。如果電流降為低電平(表示跳閘電路中的開路)，則利用第二跳閘電路保護電路中電流監(jiān)測器的輸出起動報警。
d)斷路器斷開且跳閘觸點斷開保護繼電器觸點斷開，電流流過跳閘線圈和兩個電流檢測設(shè)備。該電流低于斷開斷路器所需的電流。如果電流降為低電平(表示跳閘電路中的開路)，則利用兩個電流檢測設(shè)備的輸出起動報警。
結(jié)合附圖，圖7、8和9以電路圖的形式示出了本發(fā)明的另外幾種實施例。
圖7中，設(shè)置開關(guān)設(shè)備200，開關(guān)設(shè)備與圖3實施例的兩個恒流源106、120和電流檢測器107串聯(lián)。通過ON/OFF脈沖201序列操縱開關(guān)，可以減小耗用電流。由于散發(fā)的熱量減小了，因此能在給定空間內(nèi)對更多電路進行監(jiān)視。當然，開關(guān)也可以與圖2所示電路結(jié)合，其中，僅設(shè)置唯一的一個恒流源。盡管所示為方波，但也可以采用其他脈沖序列(占空可能不等)。
圖8中，“跌落延遲電路”包括一個電容器C1與電阻器R1并聯(lián)的R-C電路。這提供了可控時間延遲(通過適當選擇C1和R1的值)，使得電路能夠提供其自己的時間延遲。這使電路能在沒有電流流動時的短期內(nèi)起作用。
最后，示出了一修改例，其中，本發(fā)明的恒流源/電流檢測器與現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的并聯(lián)電阻器組合，產(chǎn)生混合系統(tǒng)。在該實施例中，盡管保留了電阻器，電流源仍起限制提取電流的作用，因此，功率消耗是V的函數(shù)而不是V2的函數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種適于與受監(jiān)督電路組合使用的監(jiān)督電路，所述監(jiān)督電路包括至少一個串聯(lián)在從電源電壓引出的電源線中的電氣元件(1)，所述監(jiān)督電路跨接在電氣元件(1)兩端并包括電流檢測設(shè)備(107)，其特征在于，在受監(jiān)督電路正常工作期間，監(jiān)督電路從電源線引出充分的恒定電流而不受電源電壓波動制約，以及其中電流檢測設(shè)備(107)根據(jù)監(jiān)督電路引出的電流產(chǎn)生輸出信號。
2.一種與跳閘電路組合使用的跳閘電路監(jiān)督電路，跳閘電路包括串聯(lián)在從電源電壓引出的電源線中的斷路器跳閘線圈(102)和與電源線中斷路器跳閘線圈(102)串聯(lián)的跳閘繼電器觸點，跳閘電路監(jiān)督電路跨接在繼電器跳閘觸點(101)兩端且包括電流檢測設(shè)備(107)，其特征在于，在正常工作期間，當繼電器跳閘觸點(101)斷開時，監(jiān)督電路從電源線提取充分恒定的電流而不受電源電壓波動的制約，其中電流檢測設(shè)備(107)根據(jù)監(jiān)督電路提取的電流產(chǎn)生輸出信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跳閘電路監(jiān)督電路，其中，監(jiān)督電路包括與電流檢測設(shè)備(107)串聯(lián)的恒流源(106)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的跳閘電路監(jiān)督電路，其中，電流檢測設(shè)備(107)的輸出信號驅(qū)動可視或可聽報警設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的跳閘電路監(jiān)督電路，其中，恒流源包括相互串聯(lián)的第一(106)和第二(120)電流源。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的跳閘電路監(jiān)督電路，其中，電流檢測設(shè)備(107)包括發(fā)光二極管(111)。
7.一種包括跳閘電路監(jiān)督電路的跳閘電路，其中，跳閘電路包括至少一個斷路器跳閘線圈(102)和與該跳閘線圈(102)串聯(lián)的繼電器跳閘觸點(101)，所述跳閘線圈在線圈(102)中的電流超過閾值時斷開電源線上的斷路器，所述跳閘電路監(jiān)督電路包括跨接在繼電器跳閘觸點(101)兩端的電流檢測設(shè)備(107)，其特征在于，當跳閘觸點斷開時，監(jiān)督電路從電源線提取恒定電流而不受電源電壓的制約，電流檢測設(shè)備(107)產(chǎn)生表示監(jiān)督電路所提取的電流的輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的包括跳閘監(jiān)督電路的跳閘電路，其中，監(jiān)督電路包括恒流源(106)和電流檢測設(shè)備(107)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的包括跳閘監(jiān)督電路的跳閘電路，其中，跳閘電路包括與跳閘線圈(102)和保護繼電器跳閘線圈(101)串聯(lián)的斷路器輔助觸點(130)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包括跳閘監(jiān)督電路的跳閘電路，其中，與輔助觸點并聯(lián)設(shè)置包括電流檢測設(shè)備的第二跳閘電路監(jiān)督電路(150)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的包括跳閘監(jiān)督電路的跳閘電路，其中，跨過第一輔助觸點(130)的兩端設(shè)置另一斷路器輔助觸點(140)。
全文摘要
一種與跳閘電路組合使用的跳閘電路監(jiān)督電路,跳閘電路包括串聯(lián)在從電源電壓引出的電源線中的斷路器跳閘線圈(102)和與電源線中斷路器跳閘線圈(102)串聯(lián)的跳閘繼電器觸點,跳閘電路監(jiān)督電路跨接在繼電器跳閘觸點(101)兩端且包括電流檢測設(shè)備(107),其特征在于,在正常工作期間,當繼電器跳閘觸點(101)斷開時,監(jiān)督電路從電源線提取充分恒定的電流而不受電源電壓波動的制約,其中電流檢測設(shè)備(107)根據(jù)監(jiān)督電路提取的電流產(chǎn)生輸出信號。
文檔編號H02H3/04GK1262444SQ9912503
公開日2000年8月9日 申請日期1999年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月16日
發(fā)明者B·I·愛德華斯 申請人:阿爾斯托姆英國有限公司