用于电子跳闸单元的能量降低钥匙的制作方法

1.本公开涉及配电设备，更具体地，涉及使用钥匙机构将配电设备置于受保护电弧能量模式以确保维护人员安全的系统和技术。


背景技术：

2.电气设备通常需要定期维护。例如，电气设备经常需要清洁、修理、测试和/或调整。此外，一些电气设备可能需要更换。因此，需要通过切断维修人员正在维修的设备的电源，为维修人员提供创造安全工作环境的手段。实现这种断电的一种方法是用断路器断开电源，在断路器中触头可以断开，操作机构可以挂锁在“断开”位置，以防止触头意外闭合。阻止触头闭合会阻止电路重新通电。一般而言，带有电气设备的设施具有特定的程序，该程序规定了对可能对维修人员造成伤害的能源进行锁定的最低要求。该程序通常被称为上锁挂牌程序。
3.断路器通常用作配电系统中组成部件。断路器除了提供过载电流保护外，还可以用作断开装置，根据需要切断下游配电电路的电源，以例如进行维护工作。然而，在某些情况下，可能会出现必须在电气系统通电的情况下进行维护或进入电气系统的情况，并且这种情况可能具有人身伤害或财产损失的重大风险。为了解决这种风险，最近的行业规则和实践已经发展到创建“较低能量维修模式”(本文中也称为保护模式)，这是通过特殊的硬件和程序来实现的，以降低上述风险。这些系统的一个缺点是，它们通常需要永久安装硬件，导致额外的成本来分别购买、维护或改造每个需要或希望降低风险的益处的电气系统。
附图说明
4.通过参考各种实施例，可以获得上面简要概述的本公开的更详细的描述，其中一些实施例在附图中示出。虽然附图图示了本公开的选择实施例，但是这些附图不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可以允许其他同等有效的实施例。
5.图1示出了根据本文描述的一个实施例的被配置为与能量降低维护设置(erms)钥匙一起使用的跳闸单元。
6.图2示出了根据本文描述的一个实施例的处于第一位置的能量降低维护设置钥匙。
7.图3示出了根据本文描述的一个实施例的处于第一位置的能量降低维护设置钥匙。
8.图4是示出根据本文描述的一个实施例的用于在目标装置中启用低能量模式的方法的流程图。
9.图5是示出根据本文描述的一个实施例的用于在目标装置中禁用低能量模式的方法的流程图。
10.图6是示出根据本文描述的一个实施例的配置有erms钥匙的系统的框图。
11.在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同元件。然而，在一
个实施例中公开的元件可以有益地用在其他实施例中，而无需具体叙述。
具体实施方式
12.上锁挂牌是职业安全与健康管理局(osha)制定的一项安全程序。一般而言，上锁挂牌用于防止在工业设备的维修、维护和/或安装过程中释放危险能量。典型的上锁挂牌程序包括维修人员在开始维修前，亲自拿一把带有唯一钥匙和识别标签的挂锁，并接合适当的安全闩锁来禁用设备。每个工作中的维修工人使用他们自己的挂锁，并且直到维修工人完成维修时挂锁才被移除。每个工人的唯一钥匙防止除了想要锁定设备的维修工人之外的任何人解锁(例如，意外解锁和/或故意解锁)。
13.在开关和电力行业，主要的危险能源是电力。但是，在某些情况下，在给定设备通电的情况下在其上进行工作可能会更安全，因为对单元进行断电的风险根据情况可能会更大。因此，配电设备可以提供减少其事故能量环境的能力。如今，降低配电设备的事故能量环境的能力例如nfpa 70e的行业标准所强制要求的。这一要求要求所有制造商提供这一特征。例如，这种功能可以通过将跳闸单元或保护继电器配置为在保护模式下具有较低的跳闸设置来提供。如今的一些系统包括特殊的跳闸单元变体，而其他系统包括特殊的外部继电器和开关来提供所需的功能。这些系统通常永久性地附接到特定的电气设备上，并且通常以显著的成本订购和配置。虽然有可能改造一些现有系统以包括这种功能，但是这种改造会带来显著的成本(例如，更换跳闸单元、增加额外的线路和开关等)。
14.就其本身而言，本文描述的实施例提供了用于将一件设备置于保护模式的装置和技术，而不需要昂贵的设备替换或改装，并且通过实现类似于“上锁、挂牌”(loto)的实践以安全的方式这样做，该“上锁、挂牌”(loto)是用于进入、维持和退出用于典型维护和接取需要的“电气安全工作条件”的行业标准，并且最常见的是导致断电条件。然而，在本公开中，根据需要实现较低电能条件(或保护模式)，以最小化风险并允许电气系统在维护或维修期间继续运行。
15.本文描述的一个实施例提供了一种能量降低维护设置(erms)钥匙，其可以(例如，由维护人员)用来使目标装置(例如，断路器的跳闸单元、开关等)进入或退出低能量模式。例如，这种装置可用作维护工具，并插入目标装置的端口，以将目标装置置于受保护(即较低)的电弧能量模式。在一个实施例中，erms钥匙是相对较小的便携式装置，并且容易经由装置前面的跳闸单元测试端口附接到目标装置。
16.该系统的功能可以通过遵循类似于“上锁、挂牌”(loto)的实践来调节，“上锁、挂牌”(loto)是用于进入、维护和退出用于典型维护和接取需要的“电气安全工作条件”的行业标准，并且最常见的是导致断电条件。然而，在这种情况下，需要实现较低的电能条件以最小化风险并允许电气系统继续运行，因此尽管进入、维护和退出维护模式的方法是相同的，但是导致的电能情况是不同的。
17.一旦erms钥匙被附接，可以指示erms钥匙将跳闸单元置于保护模式。例如，在一个实施例中，erms钥匙的一部分可以从第一位置旋转到第二位置，并且erms钥匙内的一个或多个电触头可以被配置为当erms钥匙的所述部分旋转到第二位置时闭合。响应于触头闭合，erms钥匙内的逻辑可以通过测试端口向目标装置发送指令，指示目标装置激活其保护模式。当通过测试端口从目标装置接收到确认时，erms钥匙内的逻辑可以向用户提供视觉
指示，指示目标装置已经成功地置于保护模式。然后可以采用上锁挂牌程序，其中用户可以使用挂锁或其他合适的锁定装置来将erms钥匙固定在第二位置，从而防止保护模式被停用，直到维修人员移除挂锁。因此，erms钥匙可作为电气维护操作员的工具箱的一部分，并可用于启用多件不同的兼容的电气设备的保护模式，无需对设备进行永久性修改，同时尊重loto的既定规则、实践和优势。
18.此外，当将跳闸单元置于保护模式时，erms钥匙可以给出跳闸单元状态的清晰视觉指示(例如，通过点亮erms钥匙内的一个或多个发光二极管(led))。在一个实施例中，erms钥匙被配置为仅在从跳闸单元接收到确认之后提供这样的视觉指示，指示跳闸单元已经成功地置于保护模式。这样做确保视觉指示不会过早提供，并且确保当视觉指示被提供时，设备对于维护人员来说处于安全状态。此外，这种钥匙可以集成到安全工作进程(例如，镜像或紧密跟随loto的进程)中，以确保目标装置的状态并控制进入和退出受保护状态。有利的是，这种erms钥匙不需要修改目标电气设备，仅被临时附接(如在所需的维护操作期间)，并且可以在任何兼容的跳闸单元中使用。
19.图1示出了根据本文描述的一个实施例的被配置为与erms钥匙一起使用的跳闸单元。如图所示，跳闸单元100包括数据端口110。在所描绘的实施例中，数据端口110代表圆形多极数据端口。然而，更一般地，可以使用任何合适类型的数据端口，包括(但不限于)通用串行总线(usb)数据端口、其他形状的数据端口(例如，矩形多极数据端口)等等。
20.一般而言，本文描述的实施例提供了erms钥匙，其可以插入跳闸单元100并被致动，以便将跳闸单元100置于保护运行模式。例如，技术人员可以将erms钥匙插入数据端口110，并且可以转动erms钥匙(例如，转动大约90度)以将erms钥匙置于低能量模式位置。在图2和图3中可以看到这样的示例，其中图2示出了处于第一位置的erms钥匙，代表目标装置的正常运行，而图3示出了处于第二位置的erms钥匙，代表处于低能量模式位置的erms钥匙。从图2和图3中可以看出，erms钥匙包含半透明的圆形部分，其可以被erms钥匙内的发光装置(例如，一个或多个发光二极管)照亮。在一个实施例中，erms钥匙被配置为当目标装置处于保护模式时发光以提供确认。因此，在图2中，由于erms钥匙处于基本位置，发光装置(以及半透明圆形部分)没有被点亮。然而，在图3中，erms钥匙已经旋转到第二位置，该第二位置用于将目标装置置于保护模式。在所描绘的实施例中，erms钥匙内的逻辑已经从目标装置内的逻辑接收到确认，指示目标装置已经成功转换到保护模式。作为响应，erms钥匙内的逻辑已经执行了使erms钥匙内的发光装置发光的操作，因此图3所示的erms钥匙的半透明圆形部分被照亮。
21.erms钥匙可以包括锁定机构(例如，一个或多个卡口连接器的一个或多个销)，一旦erms钥匙被转到低能量模式位置，该锁定机构可以固定erms钥匙。此外，可以使用额外的安全装置来确保erms钥匙保持在低能量模式位置。例如，许多不同的安全机构(例如挂锁)可以用作上锁/挂牌或类似程序的一部分，其中每个工人使用单独的安全机构来将erms钥匙固定到位。这样做进一步确保了工人的安全，因为每个工人将需要在erms钥匙可以被断开并且低能量模式可以被解除之前移除他自己的安全机构。
22.图4是示出根据本文描述的一个实施例的用于在目标装置中启用低能量模式的方法的流程图。如图所示，方法400开始于框410，其中维护技术人员识别目标装置并确定目标装置的能量降低模式是所期望的。技术人员确定目标装置与erms钥匙兼容(框415)。然后，
技术人员将erms钥匙插入目标装置，并固定erms钥匙(框420)。
23.通常，可以使用多种不同的方式来固定目标装置的erms钥匙。例如，erms钥匙可以包括卡口连接器或其他合适的紧固机构，其可以插入到目标装置上的对应插头中，然后旋转以固定连接。例如，erms钥匙可以包括具有一个或多个销的凸卡口连接器，并且目标装置可以包括具有一个或多个槽的凹卡口连接器。一旦erms钥匙被旋转到预定位置，弹簧可以将一个或多个销推入衬线(例如，在一个或多个槽中的每一个的端部的短凹部)，从而将erms钥匙锁定到位，直到销从衬线移除。
24.在所描述的示例中，技术人员然后将erms钥匙操纵到低能量模式位置(框425)。例如，技术人员可以转动erms钥匙(例如，转动大约90度)以将erms钥匙置于低能量模式位置。在图2和图3中可以看到这样的示例，其中图2示出了处于第一位置的erms钥匙，代表目标装置的正常运行，而图3示出了处于第二位置的erms钥匙，代表处于低能量模式位置的erms钥匙。如上所述，erms钥匙可以包括锁定机构(例如，一个或多个卡口连接器的一个或多个销)，一旦erms钥匙被转到低能量模式位置，该锁定机构可以固定erms钥匙。此外，可以使用额外的安全装置来确保erms钥匙保持在低能量模式位置。例如，许多不同的安全机构(例如挂锁)可以用作上锁/挂牌式程序的一部分，其中每个工人使用单独的安全机构来将erms钥匙固定到位。这样做进一步确保了工人的安全，因为每个工人将需要在erms钥匙可以被断开并且低能量模式可以被解除之前移除他自己的安全机构。
25.响应于erms钥匙被操纵到低能量模式位置，目标装置中的逻辑检测到erms钥匙处于低能量模式位置，并且作为响应，切换目标装置以开始在低能量模式下运行(框430)。例如，erms钥匙内的逻辑可以通过erms钥匙和目标装置之间的连接发送一个或多个数据消息，指示erms钥匙已经被转动到位，并且目标装置上的逻辑可以接收这些消息并相应地做出反应。更一般地，可以设想，根据本文描述的各种实施例，可以使用任何数量的不同通信模式，包括单向通信(例如，通过erms钥匙上的逻辑或者目标装置上的逻辑)、双向通信(由erms钥匙上的逻辑或者目标装置上的逻辑发起)等等。也可以验证erms钥匙。该逻辑还在目标装置上提供确认低能量模式被启用的指示(例如，通过激活光发射装置，诸如一个或多个发光二极管(led))，并且向erms钥匙发送信号，作为响应，erms钥匙提供指示低能量模式被启用的单独的视觉指示(框435)，并且方法400结束。
26.图5是示出根据本文描述的一个实施例的用于禁用目标装置中的低能量模式的方法的流程图。如图所示，方法500开始于框510，其中维护技术人员确定目标装置不再需要能量降低模式。技术人员操纵erms钥匙以切换到正常能量模式位置(框515)。作为响应，目标装置中的逻辑检测到erms钥匙处于正常能量模式位置，并且作为响应，解除目标装置的低能量运行模式(框520)。此外，该逻辑停用目标装置上确认低能量模式被启用的指示(例如，通过停用提供该指示的光发射装置)并向erms钥匙发送信号，指示erms钥匙还应当停用其低能量模式为活跃的视觉指示(框525)。技术人员解除对erms钥匙的固定，并从目标装置移除erms钥匙(框530)，方法500结束。
27.图6是示出根据本文描述的一个实施例的配置有erms钥匙的系统的框图。如图所示，系统600包括erms钥匙250和目标装置100。在所描绘的实施例中，erms钥匙250包括逻辑610、电源615、发光装置620、致动器机构625、致动器监控电路630、数据连接器635和锁附接机构640。通常，电源615可以是任何合适的电源，包括一次性电池和可充电电池。尽管所描
绘的实施例中的erms钥匙250具有其自己的电源615，但是在一个实施例中，erms钥匙250被配置为当数据连接器连接到目标装置100的数据端口660时，erms钥匙250通过数据连接器635接收电力。
28.发光装置620通常代表当由电源615供电时能够发光的一个或多个装置。在特定实施例中，发光装置620代表一个或多个发光二极管(led)。致动器机构625被配置为在基本位置状态和致动位置状态之间转换。例如，可以使用如图2和3所示的旋转致动器机构，其中致动器机构可以在基本位置状态和致动位置状态之间旋转。例如，当致动器机构625处于基本位置状态时，用户可以将致动器机构625旋转90度。
29.在特定实施例中，致动器机构625包括基于弹簧的机构，其通过按压致动器机构625而被致动。在这样的实施例中，每次通过按压基于弹簧的机构来致动基于弹簧的机构时，基于弹簧的机构在基本位置状态和致动位置状态之间转换。例如，如果致动器机构625处于基本位置状态，并且用户按压致动器机构625，则致动器机构625可以转换到致动位置状态。如果用户然后再次按压致动器机构625，致动器机构625可以转换回基本位置状态。当然，本示例仅被提供用于说明目的，并且更一般地，可以使用与本文描述的功能一致的任何合适的机构和/或致动该合适机构的方式。
30.致动器监控电路630通常被配置成监控致动器机构625，更具体地，确定致动器机构625何时在基本位置状态和致动位置状态之间转换。例如，致动器监控电路630可以包括一个或多个电触头，这些电触头定位成使得当致动器机构625处于致动位置状态时，一个或多个电触头闭合。
31.数据连接器635通常是用于插入目标装置100的数据端口660并与之通信地联接的任何合适的连接器。数据连接器635通常可以是任何数量的已知和未知的不同类型的连接器之一，包括多极(例如，7极)圆形数据连接器、通用串行总线(usb)数据连接器等等。当然，本示例仅被提供用于说明目的，并且更一般地，可以使用与本文描述的功能一致的任何合适的机构和/或致动该合适机构的方式。
32.锁附接机构640通常代表一种机构，通过该机构可以放置锁定机构(例如挂锁)以便限制致动器625的致动。锁附接机构640的一个示例可以在图2和图3中看到，其中当致动器机构625旋转到致动位置(如图3所示)时，两个板的相应孔对准。然后，锁定机构可以穿过对准的孔，从而将致动器625固定在位。这允许erms钥匙250支持由osha、其他监管机构和一般最佳实践所要求的上锁/挂牌实践和程序。
33.逻辑610通常表示对erms钥匙250执行控制操作的计算机逻辑(例如，在erms钥匙250内的处理器或微处理器上执行，未示出)。例如，在一个实施例中，逻辑610可以监控致动器监控电路630，以检测致动器机构625何时在基本位置状态和致动位置状态之间移动。在检测到致动器机构已经从基本位置状态移动到致动位置状态时，逻辑可以生成第一数据消息并通过数据连接器635将其发送到目标装置100，指示目标装置100进入保护模式(例如，较低电弧能量模式)。
34.在所描绘的实施例中，目标装置100包括逻辑650和数据端口660。逻辑650通常表示用于目标装置100的控制逻辑。当通过数据端口660接收到第一数据消息时，逻辑650可以执行操作以将跳闸单元置于保护模式。通常，该操作的细节可以在不同的目标装置100之间变化很大。设想到可以使用用于将目标装置100从正常运行状态(或其他运行状态)转换到
受保护运行状态的与本文描述功能一致的任何合适的操作。逻辑650可以确认目标装置100成功地执行了操作，并且现在正在保护模式下运行，并且作为响应，可以生成并通过数据端口660发送确认目标装置100正在保护模式下成功运行的第二数据消息。
35.逻辑610可以通过数据连接器635接收第二数据消息，并且在接收到确认目标装置已经成功进入保护模式的第二数据消息时，逻辑610可以执行操作以使发光装置620发光。这样做提供了向用户指示目标装置100正在保护模式下运行的视觉指示。
36.在稍后的某个时间点，逻辑610可以从致动器监控电路630确定致动器机构625已经从致动位置状态移动到基本位置状态。响应于该确定，逻辑610可以生成第三数据消息并通过数据连接器635将其发送到目标装置100，指示目标装置100退出保护模式。
37.逻辑650可以通过数据端口660接收第三数据消息，并且可以执行将目标装置100返回到正常运行模式的操作。通常，这种操作的细节可以在不同的目标装置100之间变化很大。设想到可以使用用于将目标装置100从受保护运行状态转换到正常运行状态(或其他运行状态)的与本文描述功能一致的任何合适的操作。在确认操作被成功执行并且目标装置100正在正常运行模式下运行时，逻辑650可以生成并通过数据端口660发送第四数据消息，该第四数据消息确认目标装置100已经成功退出保护模式并且现在正在正常运行模式下运行。
38.逻辑610可以通过数据连接器635从目标装置100接收第四数据消息，该第四数据消息确认目标装置100已经成功退出保护模式。作为响应，逻辑610可以执行使发光装置620停用的操作。
39.在前面，参考了各种实施例。然而，本公开的范围不限于具体描述的实施例。替代地，所描述的特征和元素的任何组合，无论是否与不同的实施例相关，都被预期来实施和实践预期的实施例。此外，尽管实施例可以实现优于其他可能的解决方案或现有技术的优点，但是特定的优点是否由给定的实施例实现并不限制本公开的范围。因此，前面的方面、特征、实施例和优点仅仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在权利要求中明确陈述。
40.本文公开的各种实施例可以实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例，这些实施例在本文中通常被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取包含在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质上包含有计算机可读程序代码。
41.可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或装置，或者前述的任何合适的组合。非暂时性计算机可读介质的更具体的示例(非穷举列表)可以包括以下：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。包含在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何适当的介质来传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、rf等，或前述的任何合适的组合。
42.用于执行本公开的各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言
的任意组合来编写。此外，这种计算机程序代码可以使用单个计算机系统或者通过相互通信的多个计算机系统(例如，使用局域网(lan)、广域网(wan)、互联网等)来执行。虽然参考流程图和/或框图描述了前面各种特征，但是本领域普通技术人员将理解，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机逻辑(例如，计算机程序指令、硬件逻辑、两者的组合等)来实现。通常，计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器。此外，使用处理器执行这种计算机程序指令产生了能够执行流程图和/或框图框中指定的功能或动作的机器。
43.附图中的流程图和框图示出了本公开的各种实施例的可能实施方式的架构、功能和/或操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以代表模块、代码段或代码部分，其包括用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意，在一些替代实施方式中，框中标注的功能可以不按照图中标注的顺序出现。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。还将注意到，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以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
44.应当理解，以上描述旨在说明而非限制。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施例是显而易见的。尽管本公开描述了具体示例，但是应当认识到，本公开的系统和方法不限于本文描述的示例，而是可以在所附权利要求的范围内进行修改来实践。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本公开的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。