断路器系统的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的通用部分的断路器系统。


背景技术：

2.照惯例，具有处理器和不同的脱扣曲线的可编程断路器用在不同的断路器系统中。常见做法是配电网包括位于其它断路器下游的断路器。
3.在有缺陷的断路器例如微型断路器(mcb)、混合断路器(hcb)或固态断路器(sscb)的情况下，能使用不同的方法例如经由立即脱扣或经由故障通信通知系统操作员。然而，由于此单一故障，系统的一个部分会脱机或者安全级别会降低。也可能发生脱扣不再可能。在第二次故障例如过电流或残余电流的情况下，用于使上游断路器脱扣所需要的故障级别高于原始故障级别。
4.例如，如果mcb检测到脱扣条件，但是由于它在已发起脱扣之后沿着线路检测到的内部故障状态而不能完全执行脱扣，则系统的部分可能在器件仍然设法使用它们来中断电流的情况下损坏。例如在以下情况下可能发生此类内部损坏：切断半导体不能够中断并且串联隔离继电器没有固态断路器或混合断路器中的此脱扣电流的分断能力额定值。其它系统组件也可能损坏。例如，下游电线可能由于较高的电流而过热，因为上游断路器仅在达到其脱扣阈值之后才会脱扣。


技术实现要素：

5.本发明的目的是通过提供用来实现安全操作的断路器系统来克服现有技术的缺点。
6.根据本发明，前述目的通过权利要求1的特征解决。
7.结果，断路器系统实现了该目的并且具有实现安全操作的优点。结果第一控制单元经由用于通信的装置监测在第二断路器中是否存在内部器件故障，其中第一控制单元被适配成当检测到第二断路器的内部器件故障时将其标准脱扣特性改变为紧急脱扣特性，能够以有效且快速的方式检测内部器件故障，并且能够避免完全系统故障。能够防止有缺陷的断路器有害地爆炸并损坏闭合件中的周围组件。因此，断路器系统的安全级别不会降低，并且能够延长总的系统正常运行时间。
8.本发明的另一个目的是通过提供一种用于操作用来实现安全操作的断路器系统的方法来克服现有技术的缺点。
9.根据本发明，所述目的通过权利要求8的特征解决。
10.该方法的优点与设备的优点一致。
11.从属权利要求描述了本发明的另外的优选实施例。
附图说明
12.参考附图描述本发明。附图仅示出了本发明的示例性实施例。
13.图1在示意图中示出了断路器系统的优选实施例。
具体实施方式
14.图1示出了断路器系统3的优选实施例的至少一部分，所述断路器系统包括第一断路器1和第二断路器2，所述第一断路器1具有第一脱扣单元、第一控制单元和第一电传感器，所述第一控制单元控制所述第一脱扣单元，所述第二断路器2具有第二脱扣单元、第二控制单元和第二电传感器，所述第二控制单元控制所述第二脱扣单元，所述断路器系统3还包括用于所述第一控制单元与所述第二控制单元的通信的装置，其中，所述第一控制单元经由所述用于通信的装置监测在所述第二断路器2中是否存在内部器件故障，其中所述第一控制单元被适配成当检测到所述第二断路器2的内部器件故障时将其标准脱扣特性改变为紧急脱扣特性。
15.此外，提供了一种用于操作断路器系统3的方法，断路器系统3包括第一断路器1和第二断路器2，第一断路器1具有第一脱扣单元、第一控制单元和第一电传感器，第一控制单元控制第一脱扣单元，第二断路器2具有第二脱扣单元、第二控制单元和第二电传感器，第二控制单元控制第二脱扣单元，其中第一控制单元与第二控制单元进行通信，其中第一控制单元监测在第二断路器2中是否存在内部器件故障，其中当检测到第二断路器2的内部器件故障时，第一控制单元将其标准脱扣特性改变为紧急脱扣特性。
16.此外，提供了包括断路器系统3的配电网，其中第一断路器位于第二断路器2上游。
17.结果，断路器系统3实现了该目的并且具有实现安全操作的优点。结果第一控制单元经由用于通信的装置监测在第二断路器2中是否存在内部器件故障，其中第一控制单元被适配成当检测到第二断路器2的内部器件故障时将其标准脱扣特性改变为紧急脱扣特性。能够以有效且快速的方式检测内部器件故障，并且能够避免完全系统故障。能够防止有缺陷的断路器2有害地爆炸并且损坏闭合件中的周围组件。因此，断路器系统3的安全级别不会降低，并且能够延长总的系统正常运行时间。
18.断路器系统3是包括至少两个断路器1、2的系统。脱扣单元是断路器1、2的部分，其在热过载、短路、接地故障或其它原因的情况下断开电路。脱扣单元可以是机电或电子脱扣单元。第一控制单元控制第一脱扣单元，而第二控制单元控制第二脱扣单元。传感器可以是热传感器或电传感器。
19.断路器系统3包括用于第一控制单元与第二控制单元的通信的装置。所述装置可以是通讯协议(modbus rtu)、现场总线、无线通信或硬连线通信。由此能够将脱扣使能信号连接到脱扣电子装置。
20.第一控制单元经由所述用于通信的装置监测在第二断路器2中是否存在内部器件故障。此外，第一控制单元被适配成当检测到第二断路器2的内部器件故障时将其标准脱扣特性改变为紧急脱扣特性。
21.内部器件故障尤其是断路器内部故障，并且特别可能发生的是，第二控制单元故障或损坏，开关可能发生故障，微控制器可能发生故障，传感器可能发生故障或者一个或多个组件的温度太高而不能确保断路器的安全操作。
22.通常，断路器1、2是自动地操作的电器件，其被设计来保护电路免受由来自过载或短路的过电流造成的损坏。
23.可以在所有常见的断路器系统中实现本发明。因此，在以下描述中，术语断路器1、2可以统称为微型断路器(mcb)、混合断路器(hcb)或固态断路器(sscb)或残余电流器件(rcd)或带有过流保护(rcbo)或电弧故障检测器件(afdd)的残余电流操作断路器。残余电流器件可以是残余电流断路器(rccb)。
24.特别地，第一控制单元包括至少两种预定义脱扣特性。所述脱扣特性被保存在第一控制单元中。所述第一控制单元总是使用所述脱扣特性之一，其中所述脱扣特性之一是在没有内部器件故障的情况下使用的标准脱扣特性。所述脱扣特性中的另一脱扣特性是在内部器件故障的情况下用来代替所述标准脱扣特性的紧急脱扣特性。
25.优选地，第一控制单元还包括用于第三断路器的紧急脱扣特性，其表现出与第二断路器2不同的脱扣特性。所述第三断路器可以具有与第二断路器2不同的电流额定值。
26.根据优选实施例，第二控制单元具有用于检测第二断路器2中的内部器件故障的装置，并且如果第二控制单元检测到内部器件故障，则所述第二控制单元将第二断路器2的内部器件故障传送到第一控制单元。优选地，第一控制单元被适配成当第二断路器2的内部故障被传送时将其标准脱扣特性改变为紧急脱扣特性。
27.可以优选的是，仅当器件本身有故障或失灵并且故障可能发生在断路器2内的任何地方时才传送所述内部器件故障。此外，内部器件故障优选地为第二断路器2中的下游内部器件故障。
28.第一断路器1和第二断路器2能够优选地包括一个或多个微型计算机。
29.第一断路器1和第二断路器2优选地可以是远程可编程断路器1、2。
30.根据另一优选实施例，第一控制单元被适配成连续地轮询第二断路器2以检测第二断路器2的内部器件故障。这种系统能够被称为看门狗系统。优选地，第一断路器1发出由第二断路器2回复的信号，并且如果第二断路器2没有回复该信号，则第二断路器2的失灵或更确切地说是内部器件故障被第一断路器1识别。
31.优选地，如果第二断路器2的内部器件故障正被第二控制单元或第一控制单元检测到，则第二断路器2不脱扣。可以优选的是，第二断路器2进入第二断路器2的脱扣单元被禁用的紧急模式。通过这样做，防止了有缺陷的第二断路器2有害地爆炸并损坏其周围组件。
32.根据另一优选实施例，第二断路器2至少具有半导体功率开关。优选地，至少一个半导体开关由第一控制单元和/或第二控制单元监测是否有失灵，特别是内部器件故障。
33.根据另一优选实施例，标准脱扣特性和紧急脱扣特性包括有关过电流或短路电流阈值和/或残余电流阈值的脱扣电流。所述脱扣电流和/或残余电流阈值是优选地预定义的。
34.根据另一优选实施例，第一控制单元的紧急脱扣特性特别遵守第二控制单元的脱扣特性。因此，能够以容易的方式委托脱扣特性。
35.如前所述，提供了包括断路器系统3的配电网，其中第一断路器位于第二断路器2上游。所述配电网具有至少一条电力线4，所述电力线由第一断路器1和第二断路器2串联监测。因此，第一断路器1优选地是上游断路器并且第二断路器2优选地是下游断路器。上游断路器更靠近发电厂，并且下游断路器更靠近消费者。上游断路器通常具有更高的电流额定值和脱扣时间以在下游层次中实现选择性。
36.参考图1所示的优选实施例，第一断路器1连接到多个第二断路器2。电力线4可以包括分支。
37.此外，为了增加由用户进行故障检测的机会，能够优选地，在检测到内部器件故障时，第一控制单元或第二控制单元输出故障消息以通知用户故障。故障消息可以是在屏幕上输出的文本消息，或者可以经由像闪光灯一样的光学装置输出故障消息。
38.如前所述，在图1示出了优选断路器系统3的示例性实施例。它包括第一断路器1，特别是连接到多个第二断路器2特别是下游断路器的上游断路器。具有下游和上游断路器的这种系统通常被称为分层断路器系统或结构。
39.例如，如果第一断路器1的控制单元检测到第二断路器2中的一个的内部器件故障，则第一控制单元将其标准脱扣特性改变为紧急脱扣特性。
40.在优选实施例中，脱扣能够从第二断路器2委托给第一断路器1，因此从下游断路器委托给上游断路器。能够使用直接连接到上游脱扣机制的硬线或使用像现场总线或无线通信一样的一些高级通信接口来实现这种委托。
41.或者，如果第二断路器2，特别是下游断路器，在附加系统故障发生之前检测到内部器件故障，则它优选地将它自已的脱扣特性委托给第一断路器1，特别是上游断路器。例如，如果下游断路器的脱扣阈值为16a，而上游断路器的脱扣阈值为40a，则上游断路器能够接管16a的脱扣阈值并且更换下游断路器。此外，优选地通知系统操作员并且确保安全且正常运行的系统。
42.根据另一优选实施例，能够通过附加地实现救生系统更加提高断路器系统3的安全级别。优选地，第一断路器1周期性地轮询至少一个第二断路器2的状态。如果一个第二断路器2不响应，第一断路器1优选地进入紧急模式并且根据预定义应急计划或一般紧急特性接管无响应的第二断路器2的脱扣特性。
43.替代实施方案能够优选地使用从至少一个第二断路器2特别是下游器件自动地发送的救生消息。如果第一断路器1，特别是上游断路器，在预定义次数内没有从其至少一个第二断路器2接收到所述消息，则它也能够进入前述紧急模式。
44.可以优选的是，断路器系统3以及因此配电网包括至少一个，优选地多个第一断路器1和多个第二断路器2。
45.虽然已经参考本发明的示例性实施例特别示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。示例性实施例应该被认为仅是描述性的，而不是出于限制的目的。因此，本发明的范围不是由详细描述而是由所附权利要求限定。
46.在下文中是用于理解和解释实际公开内容的原理。
47.通常用不定冠词“一种、一、一个”来介绍特征。除非在上下文中另外陈述，否则“一种、一、一个”不应被理解为数词。
48.除非上下文另外规定，否则连词“或”必须被解释为包含性而非排他性。“a或b”还包括“a和b”，其中“a”和“b”表示随机特征。
49.除非本发明的公开内容另外限定，否则在几个实施例中，借助于例如“第一”、“第二”或“第三”的排序数字词，区分特别是特征x或对象y。特别地，在权利要求书中具有排序数字词的特征x或对象y并不意味着由此权利要求涵盖的本发明的实施例必须具有另一个
特征x或另一对象y。