监测和报告区域选择性联锁电缆的线路状态的装置、系统和方法与流程

1.本文所述的各种实施方案涉及用于配电系统的装置、系统和方法，并且更具体地涉及监测和报告区域选择性联锁电缆的线路状态。


背景技术：

2.区域选择性联锁(zsi)，也称为区域联锁或区域抑制，是例如与脱扣器或保护继电器一起使用的通信方案，以在短路或接地故障状况下增强配电系统中的保护。增强的保护可通过跨不同区域的脱扣器或保护继电器之间的通信来实现。脱扣器可使断路器跳闸，以便在短路或接地故障状况下防止过流。然而，不同于短路或接地故障的区域中的脱扣器可能会受到不必要的影响，或其受影响的时间段比zsi布置中的电缆中的断开或松动的线所保证的更长，从而降低配电系统的性能。


技术实现要素：

3.本发明的各种实施方案涉及第一脱扣器，该第一脱扣器被配置为与设置在区域选择性联锁(zsi)布置中的配电系统耦接。该第一脱扣器包括具有zsi输入端子和zsi输出端子的输入/输出电路。响应于包括该配电系统中的短路或接地故障的故障状况，zsi输入端子被配置为输入模式，并且响应于在该配电系统中没有短路或接地故障的正常状况，zsi输入端子被配置为输出模式。响应于故障状况，zsi输出端子被配置为输出模式，并且响应于正常状况，zsi输出端子被配置为输入模式。该第一脱扣器包括心跳信令模块，响应于正常状况，该心跳信令模块被配置为将第二信号传输到比该第一脱扣器更低层级的区域中的第二脱扣器；第一监测模块，响应于正常状况，该第一监测模块被配置为监测由该第一脱扣器从更高层级区域中的第三脱扣器接收的第一信号；和第二监测模块，该第二监测模块被配置为检测故障状况。
4.根据各种实施方案，响应于在预定持续时间内接收到该第一信号，该第一监测模块可被配置为提供良好zsi电缆指示。在检测到由于第一脱扣器和第三脱扣器之间的松动或断开的zsi电缆而未接收到第一信号时，该第一监测模块可被配置为提供不良zsi电缆指示。响应于故障状况，该第一脱扣器可被配置为由该第一脱扣器从该第二脱扣器接收第三信号。该第三信号可包括具有非零电压的阻塞信号。该阻塞信号向该第一脱扣器指示在经过延迟时间之前避免跳闸。
5.根据各种实施方案，该zsi输入端子可包括具有上拉电阻器的开路漏极输出模式，该上拉电阻器响应于正常状况而提供非零直流(dc)电压。该zsi输出端子可包括响应于正常状况的基于上拉电阻器的输入模式。
6.根据各种实施方案，该第二脱扣器可包括自联锁跳线，该自联锁跳线被配置为将第二脱扣器的zsi输入端子与第二脱扣器的zsi输出端子耦接。当该第二脱扣器具有位于第二脱扣器下游的第四脱扣器时，该第二脱扣器可包括自联锁跳线，并且该第四脱扣器不包
括在zsi布置中。可以在该第二脱扣器和该第四脱扣器之间提供基于时间的协调。
7.该第一信号可以是第一心跳信号，并且该第二信号可以是第二心跳信号。该第二脱扣器可被配置为在安装自联锁跳线时将第三心跳信号从该第二脱扣器的zsi输入端子发送到该第二脱扣器的zsi输出端子。该第二心跳信号可被广播到包括该第二脱扣器的一个或多个更低层级区域脱扣器。该第一监测模块可被配置为能够在等待时间段之后检测松动或断开的zsi电缆。可周期性地重置该第一脱扣器的zsi输入端子和zsi输出端子。可周期性地重置该第一脱扣器、第二脱扣器和第三脱扣器的相应zsi输入端子和zsi输出端子，以协调zsi布置中的信令和/或检测。
8.本发明的各种实施方案涉及操作与配电系统耦接的第一脱扣器的方法。该方法包括将第二心跳信号传输到比该第一脱扣器更低层级的区域中的第二脱扣器，监测由该第一脱扣器从比该第一脱扣器更高层级的区域中的第三脱扣器接收的第一心跳信号，以及检测包括该配电系统中的短路或接地故障的故障状况。
9.根据各种实施方案，该方法可包括响应于故障状况而将输入/输出电路的zsi输入端子配置为输入模式并且响应于在该配电系统中没有短路或接地故障的正常状况而将其配置为输出模式，以及响应于故障状况而将该输入/输出电路的zsi输出端子配置为输出模式并且响应于正常状况而将其配置为输入模式。该方法可包括响应于在预定持续时间内接收到该第一心跳信号而选择性地提供良好zsi电缆指示，并且在检测到由于该第一脱扣器和该第三脱扣器之间的松动或断开的zsi电缆而未接收到该第一心跳信号时选择性地提供不良zsi电缆指示。
10.根据各种实施方案，该方法可包括响应于故障状况，由该第一脱扣器从该第二脱扣器接收阻塞信号。该阻塞信号向该第一脱扣器指示在经过延迟时间之前避免跳闸。
11.本发明的各种实施方案涉及第一电子装置，该第一电子装置被配置为与设置在区域选择性联锁(zsi)布置中的配电系统中的电缆耦接。该第一电子装置可包括控制器，该控制器被配置为控制该第一电子装置以将第二信号传输到比该第一电子装置更低层级的区域中的第二电子装置。该控制器还可被配置为监测由该第一电子装置从更高层级区域中的第三电子装置接收的第一信号。该控制器还可被配置为检测该配电系统中包括短路或接地故障的故障状况。
12.根据各种实施方案，该第一电子装置可包括输入/输出电路，该输入/输出电路包括zsi输入端子和zsi输出端子。响应于故障状况，该zsi输入端子可被配置为输入模式，并且响应于在配电系统中没有短路或接地故障的正常状况，该zsi输入端子可被配置为输出模式。响应于故障状况，该zsi输出端子可被配置为输出模式，并且响应于正常状况，该zsi输出端子可被配置为输入模式。响应于在预定持续时间内接收到该第一信号，该控制器还可被配置为选择性地提供良好zsi电缆指示，并且在检测到由于该第一电子装置和该第三电子装置之间的松动或断开的zsi电缆而未接收到该第一信号时，该控制器还可被配置为选择性地提供不良zsi电缆指示。
13.通过阅读以下附图和优选实施方案的详细描述，本领域普通技术人员将会理解本发明的其他特征、优点和细节，这样的描述对于本发明仅是示例性的。
14.应当注意，关于一个实施方案描述的发明构思的各方面可以结合在不同的实施方案中，尽管未对其具体描述。即，所有实施方案和/或任何实施方案的特征可以以任何方式
和/或组合进行组合。还可以执行根据本文描述的任何实施方案的其他操作。在下文阐述的说明书中详细描述了本发明构思的这些和其他方面。
附图说明
15.图1示出了根据本文所描述的各种实施方案的示例性配电系统。
16.图2示出了根据本文所描述的各种实施方案的用于图1的该配电系统的示例性区域选择性联锁(zsi)线路方案。
17.图3a示出了根据本文所描述的各种实施方案的示例性zsi端子和在正常运行中具有心跳信号的输入/输出模式。
18.图3b示出了根据本文所描述的各种实施方案的示例性zsi端子和响应于短路或接地故障状况的输入/输出模式。
19.图4是示出根据本文所描述的各种实施方案的示例性zo端子和zi端子的输入/输出模式的电路图。
20.图5a至图5d示出了根据本文所描述的各种实施方案的在各种运行条件下脱扣器的zo端子和zi端子处的示例性波形。
21.图6示出了根据本文所描述的各种实施方案的用于配电系统的示例性区域选择性联锁(zsi)线路方案。
22.图7是根据本文所描述的各种实施方案的脱扣器的框图。
具体实施方式
23.在下文中将参考附图更全面地描述各种实施方案。其他实施方案可以采取许多不同的形式，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方案。在全文中相同的数字表示相同的元件。
24.在附图中，为清楚起见，可放大区域或特征的相对尺寸。然而，本发明可具体体现为许多不同形式，并且不应解释为限于本文所阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开将是周密且完整的，并且将向本领域技术人员完全传达本发明的范围。
25.配电系统可以使用区域选择性联锁(zsi)线路方案，该方案利用zsi电缆。断路器及其相关联的脱扣器可以彼此通信，使得最靠近故障的断路器可在最短时间内清除短路或接地故障。在典型的zsi系统中，每个断路器可以经由zsi输入端子和zsi输出端子有线连接到其他断路器。如果发生短路或接地故障，断路器进行通信以确定并隔离故障的位置并尝试使最近的断路器跳闸或断开。可在逻辑上将与以zsi方案布置的断路器相关联的线路划分为多个区域。各种断路器之间的通信可允许激活最靠近故障的断路器(即，跳闸使得电力中断)，同时向上游断路器提供关于故障事件的通信。上游断路器可避免不必要地针对在更下游(即，在更低层级区域中)隔离的故障而跳闸，从而减少跨更高层级区域的断电。
26.可部署线路和/或电缆，如具有16、18或20号(美国线缆规格(american wire gauge))导线的双绞线仪器电缆。双绞线仪器电缆可用于在配电系统中连接来自不同区域的脱扣器或保护继电器。例如，具有16、18或20号导线的双绞线仪器电缆通常用于本文所述的zsi线路方案中。这些电缆可与其他控制电路一起安装在金属导管中，并且可与载流电源电路物理分离。然而，电缆可能断开或松动。如果未检测到，则这些断开或松动的电缆可能
导致无法快速地局部化和清除故障。通过由技术人员进行欧姆表线路连续性检查的手动检查和检测可能需要断路器和/或脱扣器的停机时间。
27.本文所描述的各种实施方案可源于以下认知：可能需要监测zsi电缆以检测配电系统中的zsi布置的电缆中的断开或松动的线。期望使用现有的zsi线路方案以最少的新硬件和/或线路对电缆进行监测。根据本文所述的各种实施方案，可在不引入大量新的硬件和/或线路的情况下使用心跳信令和检测。尽管将关于作为非限制性示例的脱扣器描述各种实施方案，但是这些实施方案的概念可以应用于与配电系统一起使用的保护继电器和/或任何电子装置。
28.i.配电系统中的zsi电缆线路方案
29.图1示出了配电系统示例。参考图1，该配电系统可包括配电变压器100、在区域1中的具有其相关联的脱扣器的主断路器cb1.1、在区域2中的具有其相关联的脱扣器的馈电断路器cb2.1、cb2.2和cb2.3，以及在区域3中的具有其相应的脱扣器的分支断路器cb3.1、cb3.2和cb3.3。zsi线路方案可用于连接不同区域内和跨不同区域的各种断路器。
30.常用的zsi线路方案是3线方案。图2示出了用于图1的该配电系统的示例性区域选择性联锁(zsi)线路方案。与断路器相关联的每个脱扣器可具有zsi公共端子、zsi输入端子和zsi输出端子。现参见图2，该zsi公共端子、zsi输入端子和zsi输出端子可分别被称为zc端子、zi端子和zo端子。该zc端子可以是未接地的。zo和zi可以是可基于线路状况被配置为输入端子或输出端子的端子。例如，在短路或接地故障状况下，该zo端子可被配置为将信号输出到更高层级区域中的脱扣器，并且该zi端子可被配置为从更低层级区域接收信号。
31.仍然参见图2，在一些实施方案中，配电系统中的所有zc端子可以连接在一起。在该非限制性示例中，区域3中的断路器cb3.1、cb3.2和cb3.3的zo端子可连接到区域2中的断路器cb2.3的zi端子。区域2中的断路器cb2.3的zo端子可以连接到区域1中的断路器cb1.1的zi端子。如本文所用，“更高层级区域”是指更靠近或包括主断路器的区域，而“更低层级区域”是指离主断路器更远的区域。例如，如图1和图2所示，区域3相对于区域2是更低层级区域，并且区域1相对于区域2是更高层级区域。
32.再次参见图1，当区域3中发生短路或接地故障状况时，故障电流可超过cb3.3、cb2.3和/或cb1.1的预定拾取电平或电流阈值。如果超过预定拾取电平或电流阈值，则在检测时，cb3.3可例如在cb3.3的zo端子处输出非常不同于0v(如5.0v)的非零直流电压信号。同时，cb3.3可跳闸以中断该故障电流，并且随后清除故障。在zsi方案中，该非零直流电压信号可被称为阻塞信号或抑制信号。可将阻塞信号从cb3.3传输到cb2.3，以确认cb3.3已识别出故障。该阻塞信号可向cb2.3指示避免跳闸，以在cb2.3的短路或接地故障时间延迟过去之前清除故障。因此，短路或接地故障被隔离在cb3.3周围，从而防止cb2.3处以及比cb2.3更低层级的区域中的其他断路器(如由cb3.1和/或cb3.2服务的那些断路器)处的电力中断。
33.如果故障电流超过cb2.3的预定拾取电平或阈值，则cb2.3还可在cb2.3的zo端子处输出阻塞信号。该阻塞信号被传输到cb1.1以确认cb2.3已识别出故障。由于该阻塞信号，cb1.1不会跳闸以在cb1.1的短路或接地故障时间延迟过去之前清除故障。因此，由cb1.1接收的阻塞信号防止区域1、区域2和区域3上的大范围电力中断。不同区域的各个脱扣器之间的协调改善了该配电系统的功能，并且在该系统存在故障的情况下减少了电力中断。因此，
如该非限制性示例所示，zsi方案有利于快速清除故障，而不会中断该配电系统的其余部分的电力供应。此外，各个脱扣器的协调不受影响。
34.仍然参见图1和/或图2，在区域3的断路器中，仅cb3.3可具有下游断路器。cb3.3下游的断路器可能不提供zsi特征，但可能仍然需要与cb3.3的基于时间的协调。自联锁跳线可用于实现与cb3.3的这种协调。在图2中，该自联锁跳线由cb3.3的zo端子和zi端子之间的虚线表示。如果安装了该自联锁跳线，则当短路或接地故障状况发生在配电系统中位于cb3.3下游的位置处时，cb3.3将在zi端子处检测到其自身的阻塞信号(即，自阻塞信号)。该自阻塞信号阻止cb3.3跳闸，直到单独的下游断路器清除故障，或者cb3.3的短路或接地故障时间延迟已过去。在该非限制性示例中，由于这些断路器不具有下游断路器，因此cb3.1和cb3.2中不存在自联锁跳线。
35.在相对于图1和图2所讨论的示例中，cb3.3和cb2.3之间的双绞线仪器电缆中的一根或两根线可能变得松动或甚至断开，而没有被该配电系统的用户或操作者检测到。如果前述短路或接地故障状况发生在区域3中，则由于zsi电缆受损，由cb3.3传输的阻塞信号可能不会到达cb2.3。因此，cb3.3可能跳闸以清除故障。然而，由于没有来自cb3.3的阻塞信号(由于松动或断开的电缆)，cb2.3也可能跳闸以清除该故障。因此，即使该配电系统使用了所描述的zsi方案，区域2的电力供应也可能被中断。换句话讲，由于在靠近cb3.3的区域3中的zsi电缆松动或断开，没有实现在不中断区域2和其他负载的电力供应的情况下快速地局部化和清除区域3中的故障的目标。在传统配电系统中，在日常运行期间，zsi电缆的状态可能是未知的或未被监测的。
36.ii.zsi电缆线路状态监测
37.本文所述的各种实施方案提供了用于自动监测和报告zsi电缆的线路状态的系统、装置和方法。自动和连续的监测和报告可及时提供诊断信息以进行正确维护配电系统，并且可保护现场的人员和装置。可使用心跳信令和检测方案来实现连续监测zsi电缆的线路状态，以及在没有短路或接地故障状况的正常运行期间检测zsi电缆中的松动或断开的线。此外，该心跳信令和检测方案可允许具有自联锁跳线的脱扣器确定在与另一脱扣器连接的zsi电缆中是否存在松动或断开的线。此外，可检测自联锁跳线中的松动连接。
38.ii
‑
1.正常状况下zsi端子的输入/输出模式
39.图3a示出了示例性zsi端子和在正常运行中具有心跳信号的输入/输出模式。参见图3a，示出了断路器cb1.1、cb2.3和cb3.3。断路器cb1.1可在区域1中，断路器cb2.3可在区域2中，并且断路器cb3.3可在区域3中，如图1和/或图2中相关联的断路器cb1.1、cb2.2和cb3.3所示。如本文所述，涉及断路器的操作可包括与相应断路器相关联的脱扣器。相应的脱扣器可以嵌入到对应的断路器中。默认情况下，针对多个脱扣器中的每个脱扣器，zo端子被设置为输入模式，并且zi端子被设置为输出模式。
40.在没有短路或接地故障状况(即，正常状况)的配电系统的正常运行期间，断路器cb1.1、cb2.3和cb3.3的zi端子被设置为具有上拉电阻器的开路漏极输出模式。在正常运行期间，更高层级区域中的脱扣器可以从其zi端子发送交替的vss和vdd信号的脉冲序列。如本文所述，交替的vss和vdd的脉冲序列可被称为心跳信号。该心跳信号可向下游广播到在更低层级区域中的脱扣器。
41.仍然参见图3a，断路器cb1.1可通过其zi端子向断路器cb2.3的zo端子发送心跳信
号。断路器cb2.3可通过断路器cb2.3的zi端子向断路器cb3.3的zo端子发送另一心跳信号。断路器cb3.3可以通过其zi端子发送另一单独的心跳信号。当自联锁跳线安装在断路器cb3.3的zi端子和zo端子之间时，断路器cb3.3的zo端子还从其自身的zi端子接收心跳信号。自联锁跳线的目的和/或功能将在下文部分ii
‑
2中进一步详细描述。
42.仍然参考图3a，cb2.3的zi端子(断路器cb2.3上的)、cb3.3的zi端子和cb3.3的zo端子可连接到信号总线。当断路器cb2.3的zi端子浮动时，断路器cb3.3的zi端子可驱动该信号总线。当断路器cb2.3和断路器cb3.3的zi端子浮动时，信号总线上的上拉电阻器可以变得有效。当断路器cb2.3和断路器cb3.3的zi端子都浮动时，上拉电阻器将信号总线拉到vdd。输入/输出电路结构以及vss和vdd信号将结合图4进一步详细讨论。
43.ii
‑
2.故障状况下的zsi端子的输入/输出模式
44.图3b示出了示例性zsi端子和响应于短路或接地故障状况的输入/输出模式。配电系统的短路或接地故障状况可发生在给定脱扣器的下游，例如在图1的区域3中的脱扣器处。故障电流可以超过与图1的断路器cb1.1、cb2.3和cb3.3相关联的脱扣器的预定拾取电平(即阈值电流)。在检测到故障电流超过预定拾取电平时，断路器cb1.1、cb2.3和cb3.3可将其相应的zo端子切换到输出模式，并且将其zi端子切换到输入模式。
45.如果短路或接地故障状况仍然存在于区域3中，则断路器cb3.3可在断路器cb3.3的zo端子处输出阻塞信号。该阻塞信号可通过良好的zsi电缆传输到断路器cb2.3，以确认断路器cb3.3已识别出故障。类似地，断路器cb2.3可在断路器cb2.3的zo端子处输出阻塞信号。该阻塞信号可通过良好的zsi电缆传输到断路器cb1.1，以确认断路器cb2.3已识别出故障。然后断路器cb3.3跳闸以中断故障电流，并且在局部断电的情况下清除故障。因为断路器cb1.1和断路器cb2.3受到所接收的阻塞信号的阻止而不会跳闸，所以该配电系统中的断电受到限制。
46.在该zsi方案中，自联锁跳线的目的是提供与下游断路器的协调，该下游断路器在故障状况下不提供zsi特征。当将自联锁跳线安装到cb3.3时，并且当在cb3.3下游的位置处发生短路或接地故障状况时，cb3.3在zi端子处检测到其自身的阻塞信号。该自阻塞信号阻止cb3.3跳闸，直到单独的下游断路器清除故障，或者cb3.3的短路或接地故障时间延迟已过去。cb3.1和cb3.2中不存在自联锁跳线，因为它们不具有下游断路器。此外，在图3a中，cb3.3已具有zsi特征，并且已通过zsi电缆有线连接到cb2.3。因此，自联锁跳线安装在断路器cb3.3的zi端子和zo端子之间，但不安装在断路器cb2.3的zi端子和zo端子之间。
47.ii
‑
3.zsi端子的电路图
48.图4是示出图3a和/或图3b的脱扣器的示例性输入/输出模式的电路图。为了提供默认设置，每个脱扣器可具有设置为具有上拉的输入模式的zo端子。该脱扣器还可以具有将zi端子设置为具有上拉的开路漏极输出模式的默认设置。参见图4，对于zo端子，输入部分430可被设置为导通状态，并且输出部分440可同时被设置为断开状态。对于zi端子，输入部分430可被设置为断开状态，并且输出部分440可同时被设置为导通状态。该输入的上拉功能可通过连接到vdd的上拉电阻器r来实现。vdd为非常不同于0v的非零直流电压。
49.仍然参见图4，处于开路漏极输出模式的zi端子由金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)420驱动。当mosfet 420接通时，该zi端子被拉到vss，该vss是非常接近0v的参考电压。当mosfet 420断开时，该zi端子可保持浮动。输入部分430可使用具有滞后的施密
特(schmitt)触发器来提供信号调节。
50.ii
‑
4.心跳信令和检测
51.图5a至图5d示出了在各种运行条件下图3a中的脱扣器的zo端子和zi端子处的示例性波形。图3a中的每个脱扣器监测zo端子并在zi端子处输出对应的心跳信号。参见图5a至图5d，该心跳信号在预定的低持续时间tss内保持在vss低电压值，然后在预定的高持续时间tdd内变为vdd高电压值。因此，该心跳信号具有周期thb＝tss tdd。该心跳信号的占空比为dt＝100％x(tdd/thb)。在一些实施方案中，对于有效心跳信令，占空比dt可大于50％。此外，为了允许更快的检测，thb可能需要非常小。例如，可根据经验将tss和tdd分别选择为1毫秒和3毫秒。因此，对于该非限制性示例，thb＝4毫秒，并且dt＝75％。参数ta可被定义为心跳信号周期的预定倍数，使得ta＝m
×
thb。参数tb可以被定义为tss的预定倍数，使得tb＝n
×
tss。对于有效的固件具体实施，可能有用的是使m和n均为整数。此外，1<n<(tdd/tss)。作为非限制性示例，m和n可根据经验分别选择为m＝250和n＝2。
52.仍然参考图5a至图5d，脱扣器可以在t＝t0时开始监测其自身的zo端子。如果该脱扣器在持续时间ta内在其zo端子处未检测到输入心跳信号，则脱扣器可以在t＝t0 ta tb时开始在其zi端子处脉冲发送输出心跳信号。如果该脱扣器在其zo端子处检测到输入心跳信号，并且如果该输入心跳信号的第一检测到的下降沿处于t＝t1，则该脱扣器重置其zi端子，并且在t＝t1 ta tb时开始在其zi端子处脉冲发送输出心跳信号。
53.脱扣器可以在t＝t0时开始监测其自身的zo端子。在非常长的等待周期之后，该脱扣器可以启用zsi电缆的断开或松动的线的检测。参考图5a至图5d，该脱扣器可以在t＝max(t0 3
×
(ta tb)、t1 3
×
(ta tb))之后启用检测，其中函数max(
·
,
·
)返回其参数的最大值。在实践中，该脱扣器可以在甚至更长的等待周期之后启用检测。该脱扣器可以通过用户界面和/或通信信道向用户或操作者提供检测结果。现在将讨论关于与图5a至图5d相关的实施方案的具体场景。
54.参见图5a，该脱扣器在其zo端子处未检测到输入心跳信号，即，在zo端子处检测到电压如vdd。在这种情况下，该脱扣器向操作者指示该脱扣器位于区域1中，如在图1的cb1.1处，或者连接到该脱扣器的zo端子的zsi电缆可能断开。此外，脱扣器不具有自联锁跳线，或者自联锁跳线是松动的。
55.参见图5b，脱扣器可在其zo端子处检测到输入心跳信号。该输入心跳信号可类似于同一脱扣器从其zi端子传输的输出心跳信号。在这种情况下，该脱扣器向操作者指示1)或2)为真：1)该脱扣器位于区域1中，如在图1的cb1.1处，并且具有良好的自联锁跳线，或者2)连接到zo端子的zsi电缆可能断开，并且该脱扣器具有良好的自联锁跳线。
56.参见图5c，该脱扣器可以在其zo端子处检测到输入心跳信号。该输入心跳信号可具有信号周期thb。此外，该输入心跳信号的下降沿可领先于或滞后于输出心跳信号的下降沿持续时间tb。在这种情况下，该脱扣器可以向操作者指示该脱扣器具有连接到其zo端子的良好的zsi电缆。此外，脱扣器不具有自联锁跳线，或者自联锁跳线是松动的。
57.参见图5d，该脱扣器可以在其zo端子处检测到输入心跳信号。该输入心跳信号可具有周期thb/2。在这种情况下，该脱扣器可以向操作者指示该脱扣器具有连接到其zo端子的良好的zsi电缆，并且脱扣器具有良好的自联锁跳线。
58.配电系统中的不同脱扣器可以在不同时间上通电，使得信令和检测可变得跨多个
区域不同步。因此，可能需要周期性重置信令和检测方案以改善不同区域之间的协调。例如，多个脱扣器中的每个脱扣器可被配置为每10分钟重置zo端子和zi端子，从而重新启动信令和检测方案。监测和报告zsi电缆的线路状态可及时提供诊断信息以进行正确维护，并最终帮助保护现场的人员和装置。因此，周期性或连续监测在配电系统的有效运行方面提供了显著优点。
59.图6示出了用于配电系统的示例性区域选择性联锁(zsi)线路方案。第一脱扣器610可在该配电系统的区域2中。第三脱扣器640可在区域1中，该区域被认为是该配电系统的布置中的更高层级区域。第二脱扣器620在区域3中，该区域被认为是该配电系统的布置中的低于区域1和区域2的更低层级区域。第四脱扣器630位于该第二脱扣器620的下游，并且不提供zsi特征。脱扣器610可以对应于图3a的断路器cb2.3。脱扣器620可以对应于图3a的断路器cb3.3。脱扣器640可以对应于图3a的断路器cb1.1。
60.脱扣器610可包括具有zsi输入端子和zsi输出端子的输入/输出电路。该zsi输入端子和zsi输出端子的模式可以动态地改变。响应于故障状况(如该配电系统中的短路或接地故障)，该zsi输入端子可被配置为输入模式。响应于在该配电系统中没有短路或接地故障的正常状况，该zsi输入端子可被配置为输出模式。响应于故障状况，该zsi输出端子可被配置为输出模式，并且响应于正常状况，该zsi输出端子可被配置为输入模式。
61.在一些实施方案中，在正常状况下，脱扣器640可以向脱扣器610发送第一信号，如第一心跳信号。脱扣器610可以将第二信号(如第二心跳信号)传输到脱扣器620和/或传输到比脱扣器610更低层级的区域中的脱扣器630。脱扣器610的第一监测模块可监测由脱扣器610从脱扣器640接收的第一信号。如果未检测到第一信号，或者第一信号关于第二信号具有预定关系，或者第一信号具有预定周期，则脱扣器610可确定zsi电缆的状态。在一些实施方案中，该zsi电缆的状态可指示已发生电缆断开或电缆松动。脱扣器610可以通过用户界面和/或通过有线或无线通信网络向用户或操作者提供指示，以指示电缆断开或电缆松动是否已发生。在一些实施方案中，脱扣器610可包括第二监测模块，以检测故障状况，如该配电系统中的短路或接地故障。
62.图7是根据本文所描述的各种实施方案的脱扣器的框图。电子装置(如脱扣器700)被配置为与设置在区域选择性联锁(zsi)布置中的配电系统中的电缆760耦接。该脱扣器700可包括、物理地或逻辑地连接到或嵌入断路器和/或其他装置中的模块，或者与断路器和/或其他装置中的模块共同定位，或者是断路器和/或其他装置中的模块。该脱扣器700包括控制器750和输入/输出电路740。控制器750可包括心跳信令模块710、第一监测模块720和/或第二监测模块730。控制器750可包括一个或多个处理器以执行本文所描述的操作。控制器750、心跳信令模块710、第一监测模块720和/或第二监测模块730可使用软件、硬件或它们的组合来实现。该脱扣器700可与用于连接实体(如配电系统中的断路器)的电缆760耦接。该脱扣器包括心跳信令模块710，该心跳信令模块被配置为将第二信号(如第二心跳信号)传输到比第一脱扣器更低层级的区域中的第二脱扣器。响应于在该配电系统中没有短路或接地故障的正常状况，第一监测模块720被配置为监测由第一脱扣器从更高层级区域中的第三脱扣器接收的第一信号，如第一心跳信号。第二监测模块730被配置为检测该配电系统中具有短路或接地故障的故障状况。输入/输出电路740可包括zsi输入端子和zsi输出端子。控制器750可被配置为控制该脱扣器700以将第二信号(如第二心跳信号)传输到在比
第一脱扣器更低层级的区域中的第二脱扣器。
63.根据本文所描述的各种实施方案，监测zsi电缆以检测配电系统中的断开或松动的zsi电缆改善了系统性能，同时减少了该配电系统内的电力中断。使用心跳信令和检测，而不引入大量新的硬件和/或线路。根据本文描述的各种实施方案，具有下游(即，更低层级区域)脱扣器以及没有更低层级区域脱扣器的脱扣器监测和检测断开或松动的zsi电缆。
64.进一步定义：
65.在本公开的各种实施方案的上述描述中，应当理解，本文所用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不旨在限制本发明。除非另有定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还应当理解，术语如常用词典中定义的那些术语应解释为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文中明确地定义，否则将不在理想化或过于形式化的意义上进行解释。
66.当元件被称为“连接”、“联接”、“响应(于)”或其变体到另一个元件时，该元件可以直接连接、耦接或响应于另一个元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”、“直接耦接”、“直接响应(于)”或其变体到另一个元件时，不存在中间元件。在全文中相同的数字表示相同的元件。此外，如本文所用的“耦接”、“连接”、“响应于”或其变型可包括无线耦接、连接或响应。除非上下文另有明确指示，否则如本文所用，单数形式“一”、“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。为简明和/或清楚起见，可以不详细描述公知的功能或构造。术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出的项目的任何组合和所有组合。元素列表之后的表述(如“......中的至少一个”)修饰整个元素列表并且不修饰列表中的各个元素。
67.应当理解，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可用于描述不同元件，并且这些元件不应受这些术语限制；相反，这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在不脱离本发明构思的范围的情况下，所讨论的第一元件可被称为第二元件。
68.如本文所用，术语“包含”、“包括”、“含”、“含有”、“具有”或它们的变体是开放式的，并且包括一个或多个所述的特征、整数、元件、步骤、部件或功能，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、元件、步骤、部件或它们的组。
69.本文参考计算机实现的方法、设备(系统和/或装置)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图图示来描述示例性实施方案。应当理解，框图和/或流程图图示中的框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可通过由一个或多个计算机电路执行的计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机电路、专用计算机电路和/或其他可编程数据处理电路的处理器电路以产生机器，使得计算机的处理器和/或其他可编程数据处理设备执行指令来变换和控制晶体管、存储在存储器位置中的值以及此类电路中的其他硬件部件，以实现框图和/或流程图框中指定的功能/动作，从而创建用于实现框图和/或流程图框中指定的功能/动作的手段(功能)和/或结构。
70.这些计算机程序指令也可存储在有形计算机可读介质中，该有形计算机可读介质可指示计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现框图和/或流程图框中指定的功能/动作的指令的制品。
71.有形非暂态计算机可读介质可包括电子、磁性、光学、电磁或半导体数据存储系
统、设备或装置。计算机可读介质的更具体示例将包括以下各项：便携式计算机磁盘、随机存取存储器(ram)电路、只读存储器(rom)电路、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)电路、便携式光盘只读存储器(cd
‑
rom)和便携式数字视频光盘只读存储器(dvd/bluray)。
72.还可将计算机程序指令加载到计算机和/或其他可编程数据处理设备上，以使得在计算机和/或其他可编程设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现框图和/或流程图框中指定的功能/动作的步骤。因此，本公开的实施方案可体现在运行于如数字信号处理器的处理器(其可统称为“电路”、“模块”或其变体)上的硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微代码等)中。
73.附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各个方面的系统、方法和计算机程序产品的可能具体实施的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可表示代码的模块、段或部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意，在一些替代具体实施中，框中指出的功能可不按附图中指出的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还应当注意，框图和/或流程图图示中的每个框、以及框图和/或流程图图示中的框的组合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统、或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
74.还应当注意，在一些替代具体实施中，框中指出的功能/动作可不按照流程图中指出的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。此外，流程图和/或框图的给定框的功能可被分成多个框，并且/或者可至少部分地集成流程图和/或框图的两个或更多个框的功能。最后，可在所示的框之间添加/插入其他框。此外，尽管一些图包括通信路径上的箭头以示出通信的主方向，但应当理解，通信可在与所描绘的箭头相反的方向上发生。
75.本文已结合以上描述和附图公开了许多不同的实施方案。应当理解，照字面意义描述和示出这些实施方案的每个组合和子组合是过度重复和混淆的。因此，本说明书(包括附图)应被理解为构成对实施方案的各种示例性组合和子组合以及制造和使用它们的方式和过程的完整书面描述，并且应支持对任何此类组合或子组合的权利要求。在基本上不脱离本发明原理的前提下，可以对实施方案进行许多变型和修改。所有这些变化和修改旨在落入本发明的范围内。