電流分配系統中的開關設備的製作方法

2023-06-01 17:13:46

電流分配系統中的開關設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種開關設備，特別具有低壓功率開關，其分別當滿足預先給定的電流條件時自動斷開，具有與前面設置的開關(2)上的一個公共的接口(8)連接的數字式通信連接(6，7)和具有形式為串行的位序列(VBF，BF)的數位訊號(S8，SI)，其由高狀態和低狀態構成，並且當滿足電流條件時通過通信連接(6，7)向前面設置的開關(2)發送，其中前面設置的開關(2)分別在接收信號(S8)後至少在一個預先給定的延遲時間內不斷開。為分別能夠保證保護功能，建議：每一個被置位的位(B3-B7)通過低狀態構建，並且位序列(VBF)的各多個彼此直接相繼的位(B3，B3以及B6，B7)或者位序列(BF)的末尾處的最後的時間區域(H)的預先給定的位(B5，B6)被置位。
【專利說明】電流分配系統中的開關設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1和7前序部分的電流分配系統中的開關設備。
【背景技術】
[0002]已知在電流分配系統中通過開關特別是低壓功率開關向單個設備支路(或者耗電器)分配電流。這些開關分別為額定電流設計並且在故障情況下中斷流過開關的電流，例如在短路時出現的電流。在此應該分別僅切斷出現故障的或者最接近故障的設備支路。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置的開關內存在一個檢測裝置和一個脫扣單元。檢測裝置藉助變換器分別採集流過開關的電流，其中脫扣單元驗證是否滿足預先給定的電流條件。如果是，則脫扣單元使開關脫扣。
[0003]已知這樣的開關設備，其中開關為選擇地切斷而彼此通信。於是一個例如特別因為存在短路而滿足電流條件的(後面設置的)開關通過相應的信號將此通知前面設置的開關。作為結果前面設置的開關自身不立即斷開，而是在規定的時間(預先規定的延遲時間)內等待後面設置的開關是否脫扣。如果後面設置的開關在經過上述延遲時間後未脫扣，則前面設置的開關中斷電流流動。該通信途徑分別由供電方向上後面設置的開關進行。人們稱這種選擇性為縮短時間的選擇性控制ZSS，它也被稱為ZSI(Zone SelectiveInterlocking,區域選擇性聯鎖)。
[0004]信號可以作為數位訊號構建，如從US7058482所知。
[0005]如果在一個開關後面直接設置多個開關，則它們通常通過一個公共的接口例如通過一條總線與前面設置的開關連接。
[0006]缺點是，在已知的藉助數位訊號的通信中，如果兩個開關同時向前面設置的開關發送信號，則可能在公共的接口上出現不確定的狀態，這可能會影響保護功能。

【發明內容】

[0007]本發明的任務是避免不確定的狀態，以便在任何時間都能夠保證保護功能。
[0008]該任務通過權利要求1和8的特徵解決；從屬權利要求表示有利的設計方案。
[0009]第一方案規定，通過低狀態構建信號的第一位序列(Bitfolge)的被置位的位和通過高狀態構建不被置位的位，該信號為同步分別用一個被置位的位開始，並且第一位序列分別具有多個彼此直接相繼的被置位的位。
[0010]為縮短延遲時間，建議:提供一個數位訊號，它包括第二位序列，它的位由高狀態和低狀態構成，並且它由在後面設置的開關分別通過通信連接向前面設置的開關發送，其中，前面設置的開關分別在接收該信號後斷開，其中，第二位序列分別具有多個彼此直接相繼的被置位的位，並且在至少一個位置通過被置位的位與第一位序列不同。
[0011]如果第二位序列的彼此直接相繼的被置位的位的數目大於第一位序列的彼此直接相繼的被置位的位的數目，則能夠改善保護功能。
[0012]如果在存在其它位序列的情況下第一位序列的各彼此直接相繼的被置位的位的數目大於其它位序列的彼此直接相繼的被置位的位的數目，則能夠得到保護功能的進一步改善。
[0013]如果第一位序列多重具有彼此直接相繼的被置位的位，則還能實現更好地保護。
[0014]單個位的時間上的位長度分別相同是適宜的。
[0015]第二解決方案規定，位序列的被置位的位通過低狀態構建，該位序列由彼此相繼的時間區域構建，第一時間區域在位序列的開始處具有一個被置位的位，當一個預先給定的位或者多個預先給定的位被置位時最後的時間區域包含延遲信息，最後的時間區域在時間上比其餘的時間區域長，並且當在位序列的末尾處的最後的時間區域的預先給定的一個或者多個位被置位時，該信號觸發延遲時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面根據一個實施例詳細描述本發明。附圖中:
[0017]圖1示出了一個電流分配系統，具有一個前面設置的和兩個後面設置的開關，
[0018]圖2示出了根據圖1的開關的通信連接，用於傳輸形式為數位訊號的信息，
[0019]圖3不出了根據圖2的信號的例子，
[0020]圖4示出了根據圖3的信號的例子，它包含延遲信息，
[0021]圖5示出了根據圖3的信號的例子，它包含撤銷信息，和
[0022]圖6示出了根據圖2的信號的例子，它由三個時間區域構成。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出了一種電流分配1，具有三個開關2、3、4，它們作為低壓功率開關構造，並且在供電5上連接。從供電5看，開關2直接在兩個開關3、4前面設置，而兩個開關3、4直接在開關2後面設置。
[0024]流過直接在後面設置的開關3、4的電流也流過前面設置的開關2。每一個開關2、
3、4當一般說滿足預先給定的電流條件時分別自動地斷開，這裡是當超過電流閾值時。電流閾值例如在短路時被超過。
[0025]開關2、3、4按照層次級(分級地)設置，其中開關2建立一個層次級(等級)，直接在後面設置的開關3、4建立在其下設置的層次級(等級)。然後直接在開關3、4後面設置的開關(這裡不存在)建立位於其下的層次級，等等。
[0026]給一個級的每一開關2和3、4預先規定一個延遲時間，它在超過電流閾值後將開關2、3、4的脫扣以及由此的電流的中斷延遲該延遲時間。該延遲時間對於同一級的所有開關2和3、4分別都相同,它在朝向供電5的方向上增加。
[0027]因為開關3、4構成最下面的級，所以它們(優選)不延遲地脫扣，也就是說它們的延遲時間是0ms。開關2的延遲時間在這裡例如是50ms。(在按照圖1的電流分配的情況下，如果在開關3、4下面存在另外一個唯一的級並且它的開關構成最下面的級並且因此相應地(優選)不延遲地脫扣，則開關2的延遲時間例如是100ms，而開關3、4的延遲時間是50ms。)
[0028]如果開關3在超過電流閾值並且在經過開關2的50ms的延遲時間後還不脫扣，則(前面設置的)開關2脫扣。[0029]為減少前面設置的開關的延遲時間，這裡僅是開關2的延遲時間，開關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，並且在前面設置的開關2的一個公共的總線接口 8處匯合。
[0030]在圖2中示意性示出了 ZSI系統(或者通過總線連接6a、7a的開關2、3、4的ZSI連接)的基本結構。可以看出，每一個開關2、3、4既具有通信輸入ZSI_IN2、ZSI_IN3、ZSI_IN4,也具有通信輸出 ZSI_0UT2、ZSI_0UT3、ZSI_0UT4,它們分別屬於一個 ETU/ZSI 模塊:ETU/ZSI2、ETU/ZSI3、ETU/ZSI4,其中，ZSI 是 Zone SelectiveInterlocking( Meldeselektivitat,信號選擇性)的縮寫，ETU 是 Electronic TripUnit (電子脫扣單元)的縮寫。公共的總線接口 8位於前面設置的開關2的輸入ZSI_IN2處。通過總線連接6a、7a，前面設置的開關2和兩個後面設置的開關3、4交換信息，也就是說，總線連接6a、7a在這裡是雙向連接，但是也可以構造為後面設置的3、4與前面設置的開關2之間的單向連接。通過總線連接6a、7a的信息交換例如藉助發送的和接收的信號S1-S9進行。
[0031]圖3示出了例如九個不同的信號S1-S9，它們以數字的位編碼的形式構建。信號S1-S9由時間上彼此相繼的位B1-B20 (binary digits，二進位數字)組成，它們的電壓電平在這裡要麼位於O伏特(低狀態)要麼位於+5伏特(高狀態)。一個位的時間長度在這裡分別規定為10 μ s (微秒)。一個位當其具有低狀態時被置位(亦即邏輯I)，當其具有高狀態時不被置位(亦即邏輯O)，也就是說取決於在位序列的相應的位置存在的是低狀態還是高狀態。電壓電平在所有信號S1-S9中必須在20個位Β1-Β20的開始前在高狀態下存在預先規定的至少60 μ S。
[0032]每一個信號S1-S9以一個被置位的同步位BI開始，其後跟隨位Β2，它分別不被置位。這兩個位Β1、Β2(邏輯二進位數「10」，亦即一個二進位數I和一個二進位數O)在信號S1-S9的開始分別用於同步，它們在圖3中作為同步位序列SBF表示。
[0033]在兩個位B1、Β2後首先跟隨五個位Β3-Β7，它們構成一個包含要傳輸的信息的位序列，下面稱為信息位序列IBF。理論上說信息位序列IBF的所有五個位Β3-Β7都可以被置位；在在圖3中信號S1-S9的情況下位序列IBF的最多四個位Β3-Β7被置位。
[0034]無同步的信息位序列IBF出於冗餘的原因一個接一個重複，其中，在每三個信息位序列IBF之間設置一個不被置位的位Β8、Β14、Β20作為分割位TB。
[0035]圖4中示出了信號S8(延遲信號VS)連同它的二進位邏輯對應10110110110110110110。延遲信號VS用於，由後面設置的開關3或4起動前面設置的開關2的延遲時間，這裡是在超過開關3或4的電流閾值後。信號S8的三個信息位序列IBF的每一個(邏輯二進位數11011)，下面稱延遲位序列VBF，分別由兩個彼此直接相繼的被置位的位(邏輯11)組成，它們通過一個不被置位的位(邏輯O)分開。兩個彼此直接相繼的被置位的位對於第一個延遲位序列VBF是位B3、B4以及B6、B7，也就是說兩個位對B3、B4和B6、B7(分別為邏輯11)，它們在這裡存在兩次。
[0036]也就是說，一般地信號S8具有一個(第一)位序列，即延遲位序列VBF，多次帶有多個彼此直接相繼的被置位的位(B3、B4和B6、B7 ;...)。彼此直接相繼的位(B3、B4和B6、B7 ；...)在延遲位序列VBF (邏輯二進位數10110110110110110110)內多次(這裡是兩次)存在。[0037]如果開關3識別到短路，則它向前面設置的開關2發送信號S8，開關2同樣識別到短路，但是不脫扣，而是等待給它預先規定的、由信號S8的接收觸發的50ms的延遲時間，也就是說延遲(自己的)脫扣。如果開關3在經過50ms後還未脫扣，則前面設置的開關2脫扣。
[0038]如果通過開關3的電流的中斷由於某種原因不可能，則開關3通過信號S9(撤銷信號AS)重新撤銷(結束)通過信號S8觸發的前面設置的開關2的延遲。
[0039]信號S9在圖5中被示出，並且作為信息位序列IBF包括撤銷位序列ABF(邏輯二進位數00111)。對於第一撤銷位序列ABF是位B3、B4、B5、B6、B7，它具有兩個彼此直接相繼的不被置位的位B3、B4(邏輯二進位數00)和三個彼此直接相繼的被置位的位B5、B6、B7 (邏輯二進位數111)，其中延遲位序列VBF和撤銷位序列ABF在一個位置即位B5彼此不同。這裡撤銷位序列ABF的彼此直接相繼的位的數目大於進行觸發的延遲位序列VBF的數目。
[0040]一般地信號S9包括一個(第二)位序列，即撤銷位序列ABF，它像信號S8 —樣，具有多個彼此直接相繼的位。兩個位序列，即延遲位序列VBF和撤銷位序列ABF，在至少一個位置(位B5、B11、B17)彼此不同。這裡該(第二)位序列(撤銷位序列ABF)的彼此直接相繼的被置位的位的數目大於進行觸發的(第一)位序列(延遲位序列VBF)的被置位的位。
[0041]如果開關3由於出現的技術問題不斷開，則它向前面設置的開關2發送信號S9，該信號重新撤銷由信號S8觸發的開關2的延遲，而開關2立即脫扣。
[0042]在信號S8、S9之外存在的信號S1-S7不具有彼此直接相繼的被置位的位。
[0043]一般地說，信號S8、S9的兩個位序列VBF、ABF的彼此直接相繼的位的數目大於信號S1-S7的位序列IBF的彼此直接相繼的位的數目，後者的數目這裡例如是一。
[0044]圖6不出了，信號S1-S9的信息替換地也可以包含在一個信號SI內，該信號SI由帶有三個時間區域SYN、IL、H的位序列BF構成，其中時間區域SYN、IL、H分別一個接一個設置，並且分別具有預先規定的固定的數目的被置位的位(這裡是則42、83、84、85、86)。每一個時間區域SYN、IL、H包含至少一個信息SYN、ESCD、S、G、V。第一時間區域SYN包含同步化信息SYN，這裡是一個被置位的同步位BI。具有三個(可被置位的)位B2、B3、B4的第二時間區域IL，即聯鎖時間區域，在這裡包含三個信息:早期短路檢測(ES⑶)、短時間延遲(S)、接地故障電流(接地故障電流G)，其中每一位B2、B3、B4相應於一個信息:ES⑶、S、G。圖6中為更加直觀所有三個位B2、B3、B4都被置位，實際上分別僅三個位中的唯一的一個位B2或B3或B4被置位。延遲信息V包含在第三個即最後的時間區域H內，也就是說在位序列BF的末尾設置。其可以由一個或者多個位構成，這裡由兩個位B5、B6構成。
[0045]也就是說，信息SYN、ES⑶、S、G、V 一個接一個以固定的順序包含在信號SI中，其中，為了置位信息SYN、ES⑶、S、G、V分別必須置位所屬的位B2、B3、B4、B5、B6。
[0046]—般地延遲信息V被至少設置在位序列BF的一個遠在後面的時間區域H內。
[0047]位序列BF ( —般地)由彼此相繼的時間區域SYN、IL、H構成，並且位序列BF的第一時間區域(帶有同步化信息SYN)具有一個分別被置位的位。如果位序列BF的最後的時間區域(這裡是H)的預先給定的一個或者多個位(這裡是B5、B6)被置位，則信號SI解除延遲時間。[0048]這裡在該實施例中位B1、B2、B3、B4、B5、B6的不同在於它們的長度。原因是，位B2、B3、B4實際上由兩個具有位BI的長度的「基本位」構成，位B5、B6則由三個構成。可以說位BI僅由一個「基本位」構成。僅從該原因出發具有延遲信息V的時間區域H在時間上比其餘的時間區域SYN、IL長，優選它如圖6所示比另外兩個時間區域SYN、IL長。
[0049]應該注意，每一個開關2、3、4分別具有一個由結構決定的本徵延遲時間，其不可能被低於，並且在此例如是35ms。它必須分別與上面提到的對於所有開關2、3、4的延遲時間相加。
【權利要求】
1.一種用於電流分配的開關設備，具有一個從供電(5)看在前面設置的開關(2)和至少兩個直接在其後設置的開關(3，4)， 其中當滿足預先給定的電流條件時開關(2，3，4)的開關觸點分別自動斷開，並且 其中流過直接在後面設置的開關(3或4)的電流也流過前面設置的開關， 具有在前面設置的和直接在後面設置的開關(2和3，4)之間的數字式通信連接出，7)，它們通過一個公共的接口(8)與前面設置的開關(2)連接，並且 具有數位訊號(S8)，它包含一個第一串行的位序列(VBF)，它的位(B3，B4，B5，B6，B7)由高狀態和低狀態構成，並且它分別由一個後面設置的開關(3或4)通過通信連接(6，7)向前面設置的開關(2)發送，其中，前面設置的開關(2)分別在接收信號(S8)後至少在一個預先給定的延遲時間內不斷開， 其特徵在於， 所述信號(S8)的第一位序列(VBF)的被置位的位(B3-B7)通過低狀態構建，而不被置位的位(B3-B7)通過高狀態構建， 該信號為了同步分別用一個被置位的位(BI)開始，以及 第一位序列(VBF)分別具有多個彼此直接相繼的被置位的位(B3，B4以及B6，B7)。
2.根據權利要求1所述的開關設備，其特徵在於， 提供一個數位訊號(9)，它包括第二位序列(ABF)，它的位(B3，B4, B5, B6, B7)由高狀態和低狀態構成，並且它由一個在後面設置的開關(3或4)分別通過通信連接(6，7)向前面設置的開關(2)發送，其`中前面設置的開關(2)分別在接收該信號(S9)後斷開，其中該第二位序列(ABF)分別具有多個彼此直接相繼的被置位的位(B5-B7)，並且在至少一個位置通過一個被置位的位(B5)與第一位序列(VBF)不同。
3.根據權利要求2所述的開關設備，其特徵在於， 第二位序列(ABF)的彼此直接相繼的被置位的位(B5，B6，B7)的數目大於第一位序列(VBF)的彼此直接相繼的被置位的位(B3和B4 ；B6和B7)的數目。
4.根據權利要求2-3之一所述的開關設備，其特徵在於， 在存在其它位序列(IBF)的情況下第一位序列(VBF)的各彼此直接相繼的被置位的位的數目大於該其它位序列(IBF)的彼此直接相繼的被置位的位的數目。
5.根據權利要求1-4之一所述的開關設備，其特徵在於， 第一位序列(VBF)多重具有彼此直接相繼的被置位的位(B3和B4以及B6和B7)。
6.根據權利要求1-5之一所述的開關設備,其特徵在於， 位(B1-B7)的時間上的位長度分別相同。
7.一種電流分配系統的開關設備，具有一個從供電(5)看在前面設置的開關(2)和至少兩個直接在其後設置的開關(3，4)， 其中當滿足預先給定的電流條件時分別自動斷開，並且 其中流過直接在後面設置的開關(3或4)的電流也流過前面設置的開關(2)， 具有在前面設置的和直接在後面設置的開關(2，3，4)之間的數字式通信連接出，7)，它們通過一個公共的接口(8)與前面設置的開關(2)連接，並且 具有形式為串行的位序列(BF)的數位訊號(SI)，它由高狀態和低狀態構成，並且由一個後面設置的開關(3或4)分別通過通信連接出，7)向前面設置的開關(2)發送，其中前面設置的開關(2)分別在接收信號(SI)後至少在一個預先給定的延遲時間內不斷開， 其特徵在於， 位序列(BF)的被置位的位(B1-B6)通過低狀態構建， 位序列(BF)由彼此相繼的時間區域(SYN，IL, H)構建， 第一時間區域(SYN)在位序列(BF)的開始處具有以一個被置位的位(BI)的同步，如果一個預先給定的位或者多個預先給定的位(B5，B6)被置位，則最後的時間區域(H)包含延遲信息(V)，並且 如果位序列(BF)的末尾處的最後的時間區域(H)的預先給定的一個或者預先給定的多個位(B5，B6)被置位，則該信號(SI)觸發延遲時間。
【文檔編號】H02H3/08GK103683179SQ201210419507
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月30日 優先權日:2012年8月30日
【發明者】M·丹克特, 閔應宗 申請人:西門子公司