用於封鎖開關的方法

2023-10-04 07:38:09 3

專利名稱：用於封鎖開關的方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求I的前序部分用於封鎖從電流供電(Stromeinspeisung)看出來在前設置的開關的方法。
背景技術：
具有電流供電的電流分配系統(在該電流供電上連接開關裝置)是公知的。在此，將電流經由開關分配到各個設備分支上。這些開關特別是用於低壓範圍的功率開關，該功率開關分別關於額定電流實施並且在故障情況下將流過開關的電流中斷。在此，應該僅分別斷開故障所涉及的設備分支，即應當僅斷開距離故障最近的開關。該特性被稱為選擇性的斷開特性。開關被分級地安排在開關設備的開關裝置中，其中至少兩個開關串聯連接。至少每個從供電看出來在前設置的開關具有採集裝置和觸發單元，其中採集裝置藉助轉換器 採集流過開關的電流以及必要時在所屬設備分支上降落的電壓。為了採集過載電流以及短路電流採用電子觸發單元，該電子觸發單元模擬地整理藉助轉換器採集的電流並且隨後將其數位化。觸發單元具有微控制器，該微控制器通過相應的計算算法分析數位化的電流值(採樣值)並且在已知過載電流和短路電流在的情況下例如激活磁執行機構並且斷開開關。在具有限制電流的特徵的開關中由於在各個觸點臂(Kontaktarme)上起作用的磁場應力(Stronikrafte )在超過特定的電流值的情況下短時地斷開通過電流的極的觸點。在此會出現電弧，該電弧使觸點產生磨損，由此又降低開關的使用壽命。出於這個原因儘可能快地採集和斷開短路是必要的。區域選擇性，也稱為區域選擇性的鎖定(Verr i e ge I ung )允許實現功率開關的彼此選擇性的特性。在此，在後設置的開關信號技術地與直接在前設置的開關相連。在在後設置的開關中斷電流之前和期間，經由該連接在後設置的開關分別向在前設置的開關發送封鎖信號，以便向在前設置的開關通知這點。基於所發送的封鎖信號，在前設置的開關至少關於預定的延遲時間保持閉合。如果在後設置的功率開關在規定的持續時間內沒有接收到由另一個在後設置的開關發送的封鎖信號，則該在後設置的功率開關執行觸發。為了根據電流變化在電網中快速識別短路公知的是，對電流值進行小波變換(Wavelet-Transformation)並且計算多個分解級(Zerlegungslevel)的小波係數(Wavelet-Koeffizient)並彼此比較。然後根據比較判斷是否存在短路。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，建議結合區域選擇性的鎖定以較小的開銷快速地識別短路。上述技術問題通過本發明的方法來解決；從屬權利要求表示優選的實施方式。解決方案在於，對電流以固定預定的採樣頻率進行採樣、數位化並且對於固定預定數量的直接相繼跟隨的數位化的電流值藉助小波變換分別計算至少一個分解級的直接相繼跟隨的小波係數，並且與預定的取決於分解級的小波閾值相比較以及在電網中識別短路，並且如果預定數量的直接相繼跟隨的小波係數超過了同一分解級的所屬的小波閾值，則將封鎖信號發送到在前設置的開關。根據所使用的小波基，可以通過觀察小波係數來識別電流變化的不同特性。


下面結合電流分配系統以開關設備I的形式示例性地對本發明作進一步的說明，其中圖I示出了具有開關2、2a的開關設備I的示意圖。
具體實施例方式在開關設備I中階梯地布置了多個開關2、2a，其中將電流從供電3出發經由開關2、2a分配到各個設備分支(沒有進一步示出)。開關2、2a是用於低壓範圍的功率開關，這些功率開關分別關於額定電流實施並且擁有具有過載保護和短路保護的電子觸發單元。穿過每個開關2、2a對於每相引導導線。在閉合的開關2、2a中每相的開關觸點彼此相鄰。為了斷開開關2、2a通過開關機構彼此分離其開關觸點。開關2直接在供電3下方在這裡構成開關設備I的階梯層(Staffelebene)IV,也就是第IV階梯層或最高階梯層。在階梯層IV之下的三個開關2、2a構成階梯層III，在階梯層III之下的三個開關2、2a構成階梯層II並且在階梯層II之下的三個開關2、2a構成階梯層
1。所有作為終端分支開關(Endabzweig-Schalter)的開關在圖I中以附圖標記2a表示。例如，在附圖右側示出的階梯層III的兩個開關2a是終端分支開關，在這些終端分支開關上各個設備分支作為終端分支並且在其後不再設置開關2。由此也就是在圖I中在每個開關2a之前設置至少一個開關2並且在其後不設置開關2、2a。可以在開關2之前設置開關2並且在其後設置開關2、2a。箭頭4分別示出了設備方向或設備分支方向。從供電3看出來電流流過階梯層IV的開關2並且然後流過在該開關2之後設置的階梯層III的開關2、2a。在圖I中階梯層III左側示出的開關2與階梯層II的三個開關2、2a相連，其中在圖I中階梯層II左側示出的兩個開關2a同樣是終端分支開關。階梯層II右側示出的開關2再次與階梯層I的三個開關2a相連，這三個開關都是終端分支開關。流過階梯層I的開關2a的電流也流過階梯層II的右側開關2，並且流過階梯層III的左側開關2的電流也流過階梯層IV的開關2。該開關2在一定程度上是串聯連接的。SP，在連接到階梯層I的其中一個開關2a的設備分支中的短路電流流過三個串聯連接的開關2。從供電3看出來階梯層IV的開關2設置在階梯層III的開關2、2a之前，反之階梯層III的開關2、2a設置在階梯層IV的開關2之後。每個開關2、2a具有電子觸發單元，後者帶有用於流過(所屬)開關2、2a的電流的採集裝置。將電流以固定預定的採樣頻率l/T (T是時間上的採樣間隔)進行採樣並且然後
數位化。每個開關2、2a的電子觸發單元還具有微控制器。開關2、2a受到電流限制，也就是這些開關由於在其觸點臂上起作用的磁場應力在超過特定的電流值的情況下短時地斷開其觸點。在此分別形成電弧。
每個電子觸發單元的微控制器以計算算法構造，該計算算法對於固定預定數量的直接相繼跟隨的數位化的電流值藉助小波變換分別計算至少一個分解級的小波係數。作為小波基(Mother-Wavelet)在此使用哈爾小波(Haar-Wavelet);不過,多貝西小波(Daubechies-Wavelet)或其它合適的小波基也是合適的。從哈爾小波分別計算例如兩個分解級(分解級I和2)的小波係數，即計算分解級I的小波係數dlk dlk={i, -4-ι)/λ/2 和分解級2的小波係數d2k d2k= ((W1) - (ik-2+ik_3)) /2在此，ik或ik-1表示對於時間點kXT或(k-l)XT的電流採樣值，其中T是時間上的採樣間隔。dlk表示對於時間點kXT的分解級I的小波係數，並且d2k表示對於時間點kXT的分解級2的小波係數。原則上，也可以計算唯一的分解級或多於兩個分解級的小波係數。根據所使用的小波基，可以通過觀察小波係數來識別電流信號的不同特性。小波係數與對應於分解級的閾值相比較，即其中對於每個分解級規定特有的閾值。為了實現一定的平均，連續地檢查觸發單元例如在此是否10個(通常為N，其中N為大於(等於)I的整數)相繼跟隨的分解級的小波係數超過其閾值。如果是這種情況，則識別為短路，也就是對於觸發單元出現短路。與之並行地，附加地可以將電流值與電流閾值相比較，並且如果預定數量的電流值已經超過了電流閾值，則觸發單元也識別短路(附加獨立的條件)。每個在後設置的開關2、2a信號技術地與直接在前設置的開關2相連接。如果觸發單元根據小波係數或電流值確定了出現短路，則經由該連接在後設置的開關2、2a至少分別向在前設置的開關2發送封鎖信號。基於所發送的封鎖信號，在前設置的開關至少對於預定的延遲時間保持閉合(受阻)。如果識別出短路並且在前設置的開關2在特定(預定)的持續時間內沒有接收到由在後設置的開關2、2a發送的封鎖信號，則觸發單元通過磁執行機構觸發開關2。S卩，通過算法與電子觸發單元的信號技術連接的結合能夠儘早識別，在後設置的開關2、2a是否已經確定短路電流並且是否剛剛進行了觸發。如果在後設置的開關2、2a失效或者對於斷開時間過長，並且由此需要消除電弧，則對於在前設置的開關2來說，可以快速地識別這點並且在後備保護的意義下代替在後設置的開關2、2a而進行觸發。
權利要求
1.一種用於封鎖從電流供電(3)看出來在前設置的開關(2)的方法，在所述開關(2)之後在用於電流分配的開關裝置(I)中設置至少一個開關(2，2a)， 其中流過在後設置的開關(2，2a)的電流也流過在前設置的開關(2)， 其中在前設置的和在後設置的開關(2，2a)信號技術地彼此連接， 其中在後設置的開關(2，2a)經由所述連接分別向在前設置的開關(2)發送封鎖信號，以便向在前設置的開關(2)通知其或再次在其後設置的開關中斷了電流，其中基於所發送的封鎖信號，在前設置的開關(2)至少對於預定的延遲時間保持閉合， 其特徵在於， 對電流以固定預定的採樣頻率進行採樣、數位化，並且對於固定預定數量的直接相繼跟隨的數位化的電流值藉助小波變換分別計算至少一個分解級的直接相繼跟隨的小波係數，並且與預定的取決於分解級的小波閾值進行比較，以及 如果預定數量的直接相繼跟隨的小波係數分別超過了所屬的小波閾值，則將所述封鎖信號發送到在前設置的開關(2 )。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述小波變換藉助作為小波基的哈爾小波來進行， 分別計算第一分解級的小波係數(dlk)c^ik= (4 — 4-1V 辦 和第二分解級的小波係數(d2k) d2k=((ik+ik-i)-(ik-2+ik-3))/2 並且與屬於各個分解級的小波閾值進行比較，在此，ik和ik-1表示對於時間點kXT和(k-1) XT的電流採樣值，以及dlk和d2k表示對於時間點kXT的第一分解級和第二分解級的小波係數，並且T是時間上的採樣間隔。
全文摘要
本發明涉及一種用於封鎖從電流供電(3)看出來在前設置的開關(2)的方法，其中在前設置的和在後設置的開關(2，2a)信號技術地彼此連接，其中在後設置的開關(2，2a)經由所述連接分別向在前設置的開關(2)發送封鎖信號，其中基於所發送的封鎖信號，在前設置的開關(2)保持閉合。為了實現以較小的開銷在電網中快速採集短路建議，對電流以固定預定的採樣頻率進行採樣、數位化並且對於固定預定數量的直接相繼跟隨的數位化的電流值藉助小波變換分別計算至少一個分解級的小波係數，並與小波閾值相比較，以及如果預定數量的直接相繼跟隨的小波係數分別超過了所屬的小波閾值，則將所述封鎖信號發送到在前設置的開關(2)。
文檔編號H02H7/30GK102891479SQ20121025608
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月23日 優先權日2011年7月22日
發明者J.戈茨, T.基恩德爾, C.納爾 申請人:西門子公司