用於變電所的具有集成按鈕的智能電子裝置的製作方法

2023-05-13 08:17:11

專利名稱：用於變電所的具有集成按鈕的智能電子裝置的製作方法
技術領域：
本公開一般涉及變電所，更尤微及併入用於變電所控制系統的改進智能
電#置('TED")的新型g結構中的新型按鈕。
背景技術：
變電所包括諸如，器、電容器組和發電機的初級設備；和諸如電纜、開 關、繼電器、微設備和控制設備的次級設備。初級設被於變電戶形湯院內並 M (光纖禾P/^^屬)電 制。為控制設^l^^^候保護和防護的變電所 控制室包含配電盤面板、蓄電池、蓄電池充電器、管理控制設備、電力線運輸 工具、儀表和繼電器。位於控制室內的配電鵬制面板包含用於控制變電站設 備、從一個電路向另一個電路傳輸電力或在需要BW開或閉合電路的儀表、控 制開關和記錄器。
過去，為了監控和管理單一變電所的初級設備的運行，需要幾百個分離的 機電和域固，制裝置。近年來，不僅由於單一 正D可以編程並設置皿控 和管理多種變電站設備，而且由於^頓IED構建的新型變秒/f的費用低於《頓 機電禾tV或固，制裝置構建的變電所，稱為智能電子裝置('TED")的基於微 處理器的^fi己經變得流行。被適當 置和酉遣後，正D可以接 自初級 設備的狀紘號並將^^到位於控制室內的主計郷。另外，ED可以接收
來自主計^m的指令信號並將其^到初級設備。變電所功能的大多數已經合
併到IED中。然而，變電站設備的局部控制憾是有問題的。這是由於這樣的 事實，ED必然更加S^並因此其可靠性低於被其取代的簡易W^鈕。
由於從其相關初級設備的狀,號的傳輸和/Ai計Ml到相關初級設備的
控制信號的傳輸停止，當ED失效時，出現問題。由^恪成閈於中斷大功率 負載，,按鵬於笨重腿大。已經知道的是，已鄉殖接地將繊按鈕在外 部連接到IED的輸A/輸出端。這種布置在幾個層7處是有問題的。不僅在於 機械按鈕是正D其本身尺寸的錢部分，而且豐/l^鈕倉辦中斷30鞭高安 培的電流。這種按鈕太大而Si^重，不易於併入IED中。需要的是易於集成到正D中的、僅處理少量電流(例如，小於1安培)且 被設置成如果正D失效則控制變電站設備的新型輛幾鵬鈕。

發明內容
本公開描述了併入用於變電所控制系統的改進智能電子裝置('TED")的 新型電路結構中的新型按鈕。在實施例中，該按鈕是故障自動保險的。還可以 將其設置成防止其意外^授權激活。該新型按鈕是非^1械的並且設置成在與 電路斷路器關聯的ED ^它類型的變電站設備發生故障時，控制^j 各斷路器 或其它類型的變電站設備。在實施例中，新型,可以是低育鵬型按鈕。在正 常運行期間，為了控制變電站設備的運行，ED中的微處理器操作固態縫。 當1ED發生故障時，可以手動操作該新型按鈕，以便^Jf通常由IED微處理 ，制的繼電器。以這種方式，可以手動操作與發生故障ED有關的變電站設 備。由於該新型按鈕艦固態輸出體並且處理少量電流，因此如果它僅與傳 統正D的輸出端簡單連接則不是可行的。在實施例中，固態開，固態CT的 非限制性實例。
該新型按鈕的實施例，的優點是其小於W^鈕；其易於作為DED的 一部^K，而不是衫卜部附著到ED上；其麟高的可用性(意贈即使其 併入到的ED失效，仍可以激職鄉)以及其承載小於1安培的電流。由 於該新型按鈕不需要直接中斷大量流到變電站設備的電流，因此可以Mttk制 造和獲得該按鈕。
在實施例中，用於控制變電所設備的改進的智能電^S包括微處理器、
按鈕，和固態^a。固態^a和微處理器、ra和智能電^a的輸出端耦合。
固態^S還設置成當微處理^i行失效時由M^作。
在另一個實施例中，設備包括微處理器、輸入端、輸出端、 一對間隔開的 按鈕觸點(其中一個與輸入端耦合)、固態裝置、第一繼電器、第二繼電器和
按鈕。固態^S與第一和第二繼電器及輸出端電耦合。第一繼電，輸A^和
固態體的柵fet間耦合。另外，第一繼電器體成打開的，除非由微處理器
閉合。第二繼電器耦合在固態裝置的柵極和iM間隔開的按MM點中的第二個
之間。另外，第二繼電器設置成閉合的，除非由微處理器打開。按鈕設置成與 m間隔開的按,點電,。
參考下面的結合附圖的描述，本公開的其它特徵和優點將JiM而易見的。


為了更加完整地理解併入改進的智能電子裝置(4CIED")的新型電路結構中的新型按皿其優點，現在結合附圖給出下面的描述，在圖中圖1是描述智能電子驢('TED")的內部鵬的實施例的示意圖；圖2是圖1的新型IED電路的另一個示意圖，描述當手動激活兩個按鈕中 的一個時的,運行；圖3是圖1的新型IED電珞的另一個示意圖，描述當手動激活兩個按鈕中 的另一個時的電路運行以及圖4是圖1、 2和3中示出的新型,的放大視圖。在這幾個視圖中，相似的參考f祝標相同翻應的部件和單元。
具體實施方式
圖1是改進的智能電子裝置(「IED") 100的實施例的示意圖，其具有至少 一賴成到其中的新型鄉509禾P/或609。小的離且低能的新型鄉509、 609 僅承載少量電流，提供高的可用性，可靠而且易於操作。新型按鈕509、 609 及其連接至啲電路500、 600翻於當IED 100中的微處理器101發生故障時手動操作電力設備的裝置。集成了新型按鈕509、 609的艦的IED100可以用於樹可適當鵬，期一限制性實例是電力變電所。示範性地，設置成監控和/或控制變電所初級和域 次級設備的改進的ED可以安裝在變電所控制室內。可以由IED 監控和/或控制的變電站設備的剕艮制性實例是鵬斷路器。當然，艦的ED的實施例可 以設置雌控禾P/鵬制其它鄉的電力設備，並且可以安驗其它類型的室內 和/或室外位置。參考圖1，艦的BED100的實施例包括微處理器101，第一電路500，第 二電路600,輸鴻501、 601和輸出端502、 602。微處理器設置成控制第一電路 500中和第二電路600中的電流流量和,電平。第一電路500控制, 斷路器、馬達操作的開關戱它鄉的變電站設備的打開。第二鵬600控制 電路斷路器、馬，作的開^^它類型的變電站設備的閉合。在圖1中(而 且也在圖2和3中)，相對平行線一般表示正常打開開關。劃有斜線的相對平 《豫一般表示正常閉合開關。再次參考圖1，連接到正D輸入端501、 601的電源400 Jl^運行IED所需的電流。電源400可以是一個或多個變^0f電池， 一個或多^M料電池、發 電機等，它們倉辦產生在大約125伏到大約250伏DC的示範範圍內的電力。 將由艦的正D 100鵬和/鵬制的變電站設備200連接到IED輸出端502、 602。變電站設備200包,接到IED輸出端501的第一開關201 。第一開關201 在變電站設備200閉合時閉合，並且在變電站設備200打開Wtr開。當從IED 100 接收的在輸出端501和第一開關201兩端的電壓艦予跪閥值跳閘腿時，連 接在第一開關和電源400之間的跳閘線圈202使電路斷路器(未示出)跳閘(例 如，突然打開)。變電站設備200還包^3I接到IED輸出端602的第二開關203。第二開關 203在變電站設備打開時閉合，並且在變電站設備閉合時打開。當從ED 100 接收的在輸出端602和第二開關203兩端的4E^i預定閥值合閘電壓時，連 接，二開關203和電源400之間的合閘線圈204閉合電路斷路器(未示出)。 在4封可特定時間，第一開關201和第二開關203中的至少一個將是打開的。如上戶腿，IED100包括兩個鵬500、 600。這些電路500、 600可以具有 相同的部件和結構。示範性地，鵬500包括輸A^ 501、輸出端502、間隔 開的按棚蟲點對503、 LED 504、第一繼電器505、固態^fi柵極506、固態裝 置507、第二繼電器508、新型鄉509、第一電阻器Rl、第二電阻器R2和 在電阻器Rl和R2之間的與第一和第二繼電器505、 508電耦合的節點510。 選擇Rl和R2的值使得0點510處產，當的預定柵極電壓Vg,並將其施 加至l涸態體507的柵極506。相1^t也，電路600包括輸入端601、輸出端602、間隔開的M^點對603、 LED 604、第一繼電器605、固態^S柵極606、固態,607、第二繼電器608、 新型按鈕609、第一電阻器R3、第二電阻器R4和在電阻器R3和R4之間的與 第一和第二繼電器605、 608電耦合的節點610。選擇R3和R4的值使ff^節 點610處產頓當的預定柵極電壓Vg，並將其施加到固態體607的柵極606。正D微處理器101與鵬500中的繼電器505和508齢，並與鵬600 中的繼電器605和608耦合。當新型按鈕509和新型按鈕609均處於第一未按 下位置時，微處理器101 ^i電器505、 605閉合^^1電器508、 608打 開。如果微處理器失效，貝U繼電器505、 605默認在打開位置，以鵬電器508、 608默認在閉合位置。另外，在正常運行期間，微處理器通過分別打開和閉合繼電器505、 605來操作固態裝置507、 607。在實施例中，固^g 507、 607 中的每一個可以^H端雙向可控矽開^^件。參考圖l，描述了,500中的示範電,徑。電源400,電流z',其通 過輸入端501駄電路500。從輸A^ 501，電流艦並照明LED 504，假設 繼電器505是打開的。在離開LED 504後，電流艇串聯的電阻器Rl和R2， 然後Ma輸出端502離開^ 500。當微處理器101閉激電器505時，出現不同的電路路徑。在該情況中， 在時間T1，電^Mil輸入端501 itA電路500。從輸入端501,電流M閉合 的繼電器505並流至贓串聯電阻器Rl和R2之間體的節點。典型地，Rl比 R2大500到1000倍，允許LED鵬旨示但防止LED電流開啟體。本領域 普通技術人員應該理解，Rl和R2的實際電阻值取決於所用固態裝置507的類 型而變化。因此，應織擇Rl和R2的電阻值以產頓行固態驢507所需 的柵極電壓Vg的特定值。 一些電流^1電阻器R2並il3^出端502離開電 路500。流過電阻器R2的電流在位於串聯電阻器Rl和R2之間的節點510處 產生柵極電壓Vg。在時間T2，施加的柵極M激活固態裝置507，以便開關 的電阻^^基本為零。這使此後MMA^ 501駄輸500的大量電流M 固態體507。由電阻器Rl、 R2構成的^j^f共處於允許鄉509開啟固態 開關並允許LED504鵬設備200的狀凝際所需的水平的信號。實際上，該 電路產頓於控制LED 504和固態開關507的低電源，劍氏電源源自控制設備 200的相同電源400。該TO的其它實施例是可以的。雖然固態，507的內部電阻小於電阻器R1、 R2的單3蟲的和/或組合的電 阻，但是 ia固態體507的增加的電流明顯增加在輸出端502處接收的腿。 當該增加的電壓到湖夂閘線圈202時，跳閘線圈釋放(de4atch)變電站設備200 的機構，導致變電站設備200狀態的改變。這又打皿電器201。在一個實施 例中，變電站設備是當瑕M司線圈202響應接ifci^增加的腿而激活時跳閘的 電路斷路器。參考圖1和3，描述了電路600中的示範電 徑。電源400,電流z', 其通過輸入端601 ^A電路600。從輸入端601,電流皿並照明LED 604， 假定繼電器605是打開的。在離開LED 604之後，電流流過串聯電阻器R3和 R4，然後MMIr出端602離開電路600。當微處理器101閉激電器605時，出現不同的電路路徑。在該瞎況中， 在時間T1，電iWi輸入端601 、^A, 600。從輸入端601，電流流過閉合 的繼電器605並流到在串聯電阻器R3和R4之間設置的節點。典型地，R3比 R4大500到1000倍，允許LED掛財旨示但防止LED電流開啟體。本領域 普通技術人員應該M， R3和R4的實際電阻值取決於所用固態^g 607的類 型而變化。因此，應繊擇R3和R4的電P且值以產頓行固態體607所需 的柵極電壓Vg的特定值。 一些電流M;電阻器R3並M輸出端602流出電 路600。流過電阻器R2的電流在位於串聯電阻器R3和R4之間的節點610處 產生柵極電壓Vg。在時間T2，施加的柵極M激活固態裝置607,以便{， 後S31輸入端601 jftA電路600的大量電流 固態^ 607。由於固態^g 607的內部電阻小於電阻器R3和R4的 的禾0/或組合的電阻，流過固態裝 置607的電流明顯增加在輸出端602處接收的電壓。當該增加的電壓到達合閘 線圈604時，合閘線圈打開繼電器603，導致變電站設備200的運行中的改變。 在一個實施例中，變電站設備是當合閘線圈604響應接tBOJS增加的電壓而激 活時閉閘的電路斷路器。圖2再現了圖1的示意圖，但示出了^二 (按入)，的新型,509， 在該OTf頓型按鈕509的1分與一對間隔開的按繊點503電,。當新 型按鈕509佔據如圖2所示的第二位置時，產生了繞開微處理器為了控制固態 ，而操作的繼電器的電流路徑。示範性地，繼電器505是被繞開的由微處理 ，制的繼電器。再次參考圖2， iM間隔開的按,點503中的至^一個與 輸入端501耦合。如果微處理器101發生故障，為了操作鵬500中的繼電器 505以便在變電站設備200的運行中發生改變，可以手動按下新型M509。參考,500，當按下新型按鈕509以,該對間隔開的按^M點503時， 從電源400汲取的電^^il輸入端501、 ！^i 型,509,並Jif越閉合的 繼電器508 (每當微處理器101發生故障時微認為處於閉合腿)，至躂在電 阻器Rl和R2之間的節點510。此後，為了操作固皿置507並使跳閘線圈202 跳閘，在節點510處產生柵極腿Vg，如J^艦。圖3再現了圖1和2的示意圖，ffi^出了在第二 (按入)^g的新型按鈕 609，在該，{，型按鈕609的一部分與一對間隔開的按,點603電接觸。 當新型按鈕609佔據如圖2戶標的第二腿時，產生了繞開微處理器為了控制固態 而操作的繼電器的電 徑。示範性地，繼電器505是被繞開的由微 處理^^制的繼電器。再次參考圖3，劍間隔開的按繊點603中的M^" 個與輸鴻601耦合。如果微處理器101發生故障，為了操作鵬600中的繼 電器605以便在變電站設備200的運行中發生改變，可以手動按下新型按鈕 609。參考鵬600，當按下新型按鈕609以撤蟲劍間隔開的^MM點603時， 從電源400汲取的電流鄉^輸入端601、 g^型按鈕609,並Jif越閉合的 繼電器608 (每當微處理器101發生故障時^^認為處於閉合隨)，至躂在電 阻器R3和R4之間的節點610。此後，為了操作固態,607並激活合閘線圈 204，在節點610,生柵極電按Vg，如i^M。圖4是示範性的新型低會麒鄉300的實施例的放大視圖。在圖4中，按 鈕300的膜309是在圖底部的氣泡靴。注意，圖1 、 2和3所示的新型按鈕509 和609可以具有與新型按鈕300相同或相似的結構稱或功能。因此，可以將緊湊、低能、低財按TO^到正D中。如圖1、 2和3示 範性描述的，,509、 609和300可以^型的。在#(戈實施例中，可以使 用簡易的、可靠的且具有良好環,性的其它類型的按鈕509、 609和300。除了是非常簡易的裝置，新型M509、 609和300的，例還可以構皿 包括鎖定機構。在實施例中，鎖定機構是肖嫩扣鎖的集成鍵開關或蓋。新型按 鈕300可以是具有岡勝、半剛性^m',和封纖按鈕並容納活塞組件302的 岡勝管301的低會鵬鄉。活塞組件302可以包括圓柱狀頂部303、圓柱鵬 部304皿接頂部303和底部304的圓柱狀軸305。新型按鈕300還可以包括 用於在將新型按鈕300按至傑二^a並釋^Ct後使活塞組件302恢復到其第一 (未按下)OT的彈簧306。在實施例中，為了將來自輸竭501、 601的電流 跨越iM按M點503、 603分別j錢到位於串聯電阻器Rl、 R2; R3、 R4之 間的節點510、 610，第二^S4M部304與膜309物理,。可選地，新型按鈕300可以設置成防止,型按鈕300移動到第二位置。 例如，剛性管301可以包括穿過其延伸的孔307。定位孔307以便當物糊入 到孔307中時防止活塞組件至lj鄉二健。例如，孔307可以定位在彈簧304 的上端和新型鄉300的圓柱肚部302之間。因此，鎖308的搭扣鵬它物 體可以MM L307插入以便防止按下新型按鈕300，直到需要時為止。這裡示出並描述的集成到改進的智能電子裝置('6^^)的新型電路結構 中的新型按鈕的部件和設置僅是示範性的。雖然僅詳細描述了本發明的少量實 施例，閱讀本公開的本領域技術人員將易於認識到，可以在設計中對雌和其 它示範實施例的操作^#和設置進行替換、修改、改變和省略，而不偏離如所 附權利要求所鋭的實施例的精神。因此，所附權利要求的範圍趨於包括全部 這樣的替換、修改、改變和省略。部件列表100 智能電^fi101 微處理器200 變電站設備201 第一開關202 跳閘線圈203 第二開關204 合閘線圈300 按鈕301 管302 活塞組件303 圓柱狀頂部304 底部306 彈簧307 孔308 鎖309 膜 400 電源500 第一電路501 輸入端502 輸出端503 按M點504 LED505 第一繼電器506 固態體柵極507 固態體508 第二繼電器509 按鈕510 節點600 第二電路601 輸入端602 輸出端603 按繊點604 LED605 第一繼電器606 固態體柵極607 固態縫608 第二繼電器609 按鈕610 節點 / 電流Rl第一電阻器R2 第二電阻器R3 第一電阻器 R4第二電阻器
權利要求
1.一種用於控制設備(200)的智能電子裝置(100)，該智能電子裝置包括微處理器(101)；按鈕(509、300)；與微處理器、按鈕和智能電子裝置的輸出端耦合的固態裝置(507)，其中固態裝置被設置成當微處理器運行失效時由按鈕操作。
2. 如權利要求1所述的智能電子裝置(100)，其中用於從按鈕操作固態裝 置的控制電力源自也控制所述設備的源(400)。
3. 如權利要求1所述的智能電子裝置 (100)，其中戶脫設備是變電所設備。
4. 如權利要求1所述的智能電子裝置(100)，其中鄉(509、 300)可以 在第一位置和第二位置之間移動，為了控制固態裝置，第二位置產生繞開微處 理器操作的繼電器(505、 508)的電流路徑。
5. 如權利要求1所述的智能電子裝置，其中按鈕(509、 300)包括 活塞組件(302);容納活塞組件的剛性管(301);以及設置鵬將活塞組件從第二位置釋放後使活塞組件恢復到第一健的彈 簧(306)。
6. 如權利要求5所述的智能電子裝置(100)，其中按鈕(509、 300)還包括與活塞組件耦合的膜(309)。
7. 如權利要求6所述的智能電子裝置(100)，其中按鈕(509、 300)還包 括穿過其形成的孔(307)，其中定位該孔以便當物體插入至孔中時防止活塞組 件到達第二位置。
8. 如權利要求7所述的智能電子裝置 (100)，其中按鈕(509、 300)設置成承載小於1安培的電流。
9. 如權利要求1所述的智能電子裝置(100),其中該件設備(200)是電 路斷路器或馬達操作的開關(201)。200710305156.0權利要求書第2/2頁
10. 如權禾傻求1所述的智能電子裝置(100)，其中按鈕(509、 300)是 低肖麒按鈕。
11. —種體，包括 微處理器(101); 輸入端(501、 601);輸出端(502、 602);一對間隔開的^M點(503、 603),其中按,點之一與輸A^合；耦合在輸入端和固態裝置的柵極之間的第一繼電器(505、 605)，其中第 一繼電器設置成打開的，除非由微處理器閉合；耦合在固態裝置的柵極和iM間隔開的按MM點中的第二個之間的第二繼 電器(508、 608)，其中第二繼電器體成閉合的，除非由微處理器打開與第一和第二繼電器以及輸出端電船的固態體(507、 607);以及設置成與劍間隔開的MM點電,的按鈕(509、 609)。
12. 如權利要求11戶;M的裝置，其中,(509、 609)可以在第一位置和 第二位置之間移動，第二位置導致按鈕與該對間隔開的按鈕觸點電接觸並且產生繞開第一繼電器的電、m徑，並導致來自輸入端的電、m越固態^s流到輸出端。
13.如權利要求U戶誠的^g，還包括 第一電阻器(Rl、 R3);耦合在輸入端和第一電阻器之間的發光二極體(504、 604);與第一電阻器串聯的第二電阻器(R2、 R4)，其中第二電阻器與輸出端 (502、 602)耦合，並且其中固態,的柵極(506、 606)、第一繼電器和第二 繼電器中的每一，合到，一和第二電阻器之間的節點(510、 610)。
14.如權利要求11戶脫的體，其中鄉(509、 609)體成防止將鄉 移動到第二位置。
全文摘要
本公開涉及用於變電所的具有集成按鈕的智能電子裝置。本公開描述集成到用於變電所控制系統的改進的智能電子裝置(100)(「LED」)的新型電路(500、600)結構中的新型按鈕(509、609、300)。新型按鈕是非機械的，並且設置成在與電路斷路器關聯的IED或其它類型的變電站設備運行失效之後控制電路斷路器或其它類型的變電站設備(200)。在一個實施例中，新型按鈕可以是低能膜型按鈕。在正常運行期間，為了控制變電站設備的運行，IED中的微處理器(101)操作固態裝置(507、607)。當IED失效時，手動壓下新型按鈕繞開IED微處理器(101)並且手動控制與失效IED相關的變電站設備(200)。
文檔編號H02B1/00GK101227063SQ20071030515
公開日2008年7月23日 申請日期2007年12月28日 優先權日2006年12月28日
發明者D·芬尼 申請人:通用電氣公司