用于電流分配的方法和用于執(zhí)行該方法的開關(guān)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種借助開關(guān)設(shè)備進(jìn)行能量分配的方法和一種執(zhí)行該方法的開關(guān)設(shè)備，在該開關(guān)設(shè)備中兩個(gè)保護(hù)開關(guān)彼此直接一個(gè)接一個(gè)地串聯(lián)，其中當(dāng)滿足預(yù)先給定的能量條件時(shí)保護(hù)開關(guān)自動(dòng)斷開，并且其中在滿足能量條件時(shí)一個(gè)保護(hù)開關(guān)向另一個(gè)保護(hù)開關(guān)發(fā)送信號(hào)，另一個(gè)保護(hù)開關(guān)接收該信號(hào)，并且在接收該信號(hào)后分別將斷開延遲預(yù)先給定的時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)開關(guān)間技術(shù)上簡單的通信連接，其中要考慮能流方向，建議：保護(hù)開關(guān)分別接收信號(hào)，通過該保護(hù)開關(guān)電能在另一個(gè)保護(hù)開關(guān)的方向上流動(dòng)，其中在能流方向反轉(zhuǎn)時(shí)該保護(hù)開關(guān)自動(dòng)地從“接收”向“發(fā)送”或者從“發(fā)送”向“接收”換接。
【專利說明】用于電流分配的方法和用于執(zhí)行該方法的開關(guān)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和2前序部分的用于電流分配的方法和用于執(zhí)行該方法的開關(guān)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]已知在電流分配系統(tǒng)中借助開關(guān)設(shè)備通過開關(guān)、特別是低壓功率開關(guān)向單個(gè)設(shè)備支路(例如耗電器)分配電流。這些開關(guān)分別為額定電流設(shè)計(jì)并且在故障情況下中斷流過開關(guān)的電流，例如在短路時(shí)出現(xiàn)的電流。在此應(yīng)該分別僅切斷出現(xiàn)故障的或者最接近故障的設(shè)備支路。這種行為被稱為選擇地切斷。至少在每一個(gè)從供電看在前面設(shè)置的開關(guān)內(nèi)都存在一個(gè)變換器裝置和一個(gè)脫扣單元。變化器裝置借助變換器分別采集流過開關(guān)的電流，其中脫扣單元驗(yàn)證是否滿足預(yù)先給定的電流條件。
[0003]已知這樣的開關(guān)設(shè)備，其中開關(guān)為選擇地切斷而彼此通信。于是一個(gè)例如特別因?yàn)榇嬖诙搪范鴿M足電流條件的(后面設(shè)置的)開關(guān)通過信號(hào)將此通知前面設(shè)置的開關(guān)。作為結(jié)果前面設(shè)置的開關(guān)自身不立即斷開，而是在規(guī)定的時(shí)間(預(yù)先規(guī)定的延遲時(shí)間)內(nèi)等待后面設(shè)置的開關(guān)是否脫扣。如果后面設(shè)置的開關(guān)在經(jīng)過上述延遲時(shí)間后未脫扣，則前面設(shè)置的開關(guān)中斷電流流動(dòng)。
[0004]該通信分別在供電的方向進(jìn)行。人們稱這種選擇方式為縮短時(shí)間的選擇性控制ZSS,它也被稱為ZSI (Zone Selective Interlocking,區(qū)域選擇性聯(lián)鎖)。
[0005]這里的缺點(diǎn)是，電流方向例如在形式為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載的情況下不確定，而是可以變化。另外，在多個(gè)供電的情況下一個(gè)供電的切斷或者接通即使在正常運(yùn)行中無干擾的情況下也可能導(dǎo)致能流方向的反轉(zhuǎn)。能流方向的反轉(zhuǎn)有時(shí)與不清楚全貌的許多彼此連接開關(guān)的線連接聯(lián)系。每一方向分別需要一個(gè)輸入和一個(gè)輸出，亦即為一個(gè)開關(guān)的ZSI連接(ZSI通信)總計(jì)需要4條連接線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)在于給出一種方法和一種用于執(zhí)行該方法的開關(guān)設(shè)備,其具有在開關(guān)之間技術(shù)上簡單的通信連接，其中考慮能流方向。
[0007]關(guān)于方法的任務(wù)和關(guān)于開關(guān)設(shè)備的任務(wù)的解決方案通過權(quán)利要求1和3的特征給出。
[0008]關(guān)于方法的解決方案規(guī)定，分別在通過一個(gè)保護(hù)開關(guān)的能流方向反轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)換該保護(hù)開關(guān)的兩個(gè)接口的功能。
[0009]關(guān)于開關(guān)設(shè)備的解決方案規(guī)定，每一個(gè)保護(hù)開關(guān)具有檢測(cè)裝置，它分別采集通過該保護(hù)開關(guān)的能流方向，并且每一個(gè)保護(hù)開關(guān)具有換接裝置，其在通過一個(gè)保護(hù)開關(guān)的能流方向反轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)換該保護(hù)開關(guān)的兩個(gè)接口的功能。
[0010]也就是說，每一個(gè)開關(guān)總是僅具有兩個(gè)接口(每個(gè)開關(guān)方向一個(gè))。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面根據(jù)一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中，
[0012]圖1示出了具有一個(gè)前面設(shè)置的開關(guān)和兩個(gè)后面設(shè)置的開關(guān)的開關(guān)設(shè)備，
[0013]圖2示出了在根據(jù)圖1的開關(guān)之間的通信連接，
[0014]圖3示出了根據(jù)圖1的開關(guān)設(shè)備，在供電和前面設(shè)置的開關(guān)之間具有短路，
[0015]圖4示出了根據(jù)圖3的開關(guān)設(shè)備的簡化的示意圖，
[0016]圖5示出了具有兩個(gè)供電和一個(gè)在一條橋支路中的開關(guān)的開關(guān)設(shè)備的簡化的示意圖，
[0017]圖6示出了根據(jù)圖5的開關(guān)設(shè)備，直接在一個(gè)供電后面具有短路，
[0018]圖7示出了直接在一個(gè)供電和緊隨其后的開關(guān)后具有短路，
[0019]圖8示出了根據(jù)圖5的開關(guān)設(shè)備，用于說明具有可換接的接口的開關(guān)設(shè)備中的總線連接的基本原理。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1示出了用于能量分配的開關(guān)設(shè)備10，具有三個(gè)保護(hù)開關(guān)2、3、4，它們作為低壓功率開關(guān)構(gòu)造，并且在供電5上連接。每一個(gè)開關(guān)都有所屬的機(jī)械式開關(guān)觸點(diǎn)，通過這些開關(guān)觸點(diǎn)能量通過開關(guān)2、3、4流動(dòng)。開關(guān)2和3以及2和4串聯(lián)，也就是說在這些開關(guān)對(duì)之間沒有設(shè)置另外的開關(guān)。在開關(guān)3、4上連接形式為電動(dòng)機(jī)Ml、M2的耗電器。借助箭頭表示的能流方向RDl、RD2、RD3相應(yīng)于無干擾的(參考)情況(RD代表Reference EnergyDirection,參考能量方向)，其中電能從供電5通過開關(guān)2、3、4朝向耗電器(電動(dòng)機(jī)Ml、M2)流動(dòng)。
[0021]從供電5出發(fā)并且在能流方向RD1、RD2、RD3上看，開關(guān)2直接在兩個(gè)開關(guān)3、4之前設(shè)置，而兩個(gè)開關(guān)3、4直接在開關(guān)2之后設(shè)置。
[0022]流過直接在后面設(shè)置的開關(guān)3、4的電能也流過前面設(shè)置的開關(guān)2。每一個(gè)開關(guān)2、
3、4當(dāng)一般地說滿足一個(gè)預(yù)先給定的條件(脫扣條件)時(shí)分別自動(dòng)地?cái)嚅_開關(guān)觸點(diǎn)，這里的條件是當(dāng)超過能量閾值時(shí)，更確切說在規(guī)定的條件下立即或者在一個(gè)預(yù)先給定的延遲時(shí)間后。能量閾值通常在短路S時(shí)(參見圖3)被超過。
[0023]開關(guān)2、3、4按照層次級(jí)(分級(jí)地)設(shè)置，其中開關(guān)2建立一個(gè)層次級(jí)(等級(jí))，直接在后面設(shè)置的開關(guān)3、4建立在其下設(shè)置的層次級(jí)(等級(jí))。然后直接在開關(guān)3、4后面設(shè)置的開關(guān)(這里不存在)建立位于其下的層次級(jí)，等等。
[0024]開關(guān)2、3和2、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(shí)現(xiàn)。
[0025]圖2中示意性示出了 ZSI系統(tǒng)(通過總線連接6a、7a的開關(guān)2、3、4的ZSI連接)的基本結(jié)構(gòu)?？梢钥吹剑恳粋€(gè)開關(guān)2、3、4都具有正好兩個(gè)接口(一個(gè)接口對(duì))A1和B1、A2和B2、A3和B3，它們作為通信輸入ZSI_IN1、ZSI_IN2、ZSI_IN3 (接收器的功能)和作為通信輸出ZSI_0UT1、ZSI_0UT2、ZSI_0UT3 (發(fā)送器的功能)起作用(接通)，它們又分別屬于一個(gè) ETU/ZSI 模塊 ETU/ZSI1、ETU/ZSI2、ETU/ZSI3。ZSI 是 Zone Selective Interlocking的縮寫，而ETU是電子脫扣單元(Electronic Trip Unit)的縮寫。
[0026]接口對(duì)的哪些接口Al、B1、A2、B2、A3、B3 作為通信輸入 ZSI_IN1、ZSI_IN2、ZSI_IN3和哪些作為通信輸出ZSI_0UT1、ZSI_0UT2、ZSI_0UT3接通，取決于在無故障情況或者正常情況下的各能流方向RD1、RD2、RD3。
[0027]給一個(gè)級(jí)的每一個(gè)開關(guān)2和3、4預(yù)先給定同一個(gè)延遲時(shí)間。也就是說該延遲時(shí)間對(duì)于所有的開關(guān)2 (這里僅一個(gè)開關(guān))和所有的開關(guān)3、4(同一級(jí))分別都相同，其朝向供電5增加。
[0028]因?yàn)殚_關(guān)3、4構(gòu)成最下面的紀(jì)，所以它們優(yōu)選不延遲地脫扣，也就是說它們的延遲時(shí)間是0ms。
[0029]例如如果開關(guān)3識(shí)別到短路，則它通過它的接口 A3 (因?yàn)樗谶@里作為通信輸出ZSI_0UT3接通)向前面設(shè)置的開關(guān)2發(fā)送一個(gè)信號(hào)，即延遲信號(hào)，開關(guān)2同樣識(shí)別到該短路并且此外通過它的接口 BI接收該延遲信號(hào)，因?yàn)榻涌?BI作為通信輸入ZSI_IN1接通。通過延遲信號(hào)的接收，前面設(shè)置的開關(guān)2不立即脫扣，而是等待預(yù)先給它規(guī)定的50ms的延遲時(shí)間，也就是說(自身的)脫扣以這種方式至少延遲50ms。如果開關(guān)3在經(jīng)過50ms后始終還不脫扣，則前面設(shè)置的開關(guān)2脫扣。
[0030]這里開關(guān)2的延遲時(shí)間例如是50ms。(在按照?qǐng)D1的能量分配的情況下，如果在開關(guān)3、4之下還存在另一個(gè)唯一的級(jí)并且它的開關(guān)構(gòu)成最下面的級(jí)并且因此相應(yīng)地不延遲地脫扣，則開關(guān)2的延遲時(shí)間例如是100ms，而開關(guān)3、4的延遲時(shí)間是50ms。)
[0031]圖3示出了圖1的開關(guān)設(shè)備10，但是其中在供電5和開關(guān)2之間存在短路S。實(shí)際的能流方向FD1、FD2、FD3 (FD代表Fault Energy Direction,故障能量方向，亦即代表故障情況下的能流方向，這里是短路情況)分別由所屬開關(guān)2、3、4中的檢測(cè)裝置ED1、ED2、ED3米集。
[0032]在圖3中借助箭頭示出了(短路決定的)實(shí)際的能流方向FD1、FD2、FD3。可以看出，電動(dòng)機(jī)Ml、M2在這里在該短路情況下(至少暫時(shí))作為能量發(fā)生器起作用，這導(dǎo)致在短路S的方向上(朝向短路位置)的能流，也就是說，所有三個(gè)能流方向FD1、FD2、FD3相對(duì)于能流方向RD1、RD2、RD3反轉(zhuǎn)(對(duì)于它們反過來取向)。
[0033]為實(shí)現(xiàn)正確的工作方式，必須同樣反轉(zhuǎn)通知方向(Melderichtung),亦即延遲信號(hào)的發(fā)送進(jìn)行的方向。關(guān)于接口對(duì)Al和B1、A2和B2、A3和B3，調(diào)換兩個(gè)接口 Al和B1、A2和B2、A3和B3的兩種功能(發(fā)送器、接收器)，這里在所有三個(gè)保護(hù)開關(guān)2、3、4中。
[0034]為此，檢測(cè)裝置ED1、ED2、ED3分別向開關(guān)2、3、4的換接裝置UD1、UD2、UD3遞交能流方向FD1、FD2、FD3，換接裝置UD1、UD2、UD3在相對(duì)于各能流方向RD1、RD2、RD3方向改變時(shí)分別換接或者調(diào)換接口對(duì)Al和B1、A2和B2、A3和B3的功能。圖2中FED1、FED2、FED3、FUD1、FUD2、FUD3代表檢測(cè)裝置ED1、ED2、ED3和換接裝置UD1、UD2、UD3的相應(yīng)的功能。
[0035]于是，圖3中接口 A1、A2、A3由于換接相對(duì)于圖1作為通信輸入ZSI_IN1、ZSI_IN2、ZSI_IN3 起作用，而接口 B1、B2、B3 作為通信輸出 ZSI_0UT1、ZSI_0UT、ZSI_0UT3 起作用。
[0036]相應(yīng)地開關(guān)2的脫扣單元ETU/ZSI1在能量條件滿足的情況下向開關(guān)3、4發(fā)送一個(gè)延遲信號(hào)，開關(guān)3、4因此不首先斷開，而是在換接后同樣等待50ms的延遲時(shí)間。相應(yīng)地開關(guān)2的延遲時(shí)間現(xiàn)在是0ms，也就是說開關(guān)2立即脫扣。
[0037]S卩，一般地來說接口對(duì)Al和B1、A2和B2、A3和B3的功能“接收”和“發(fā)送”取決于能流方向FD1、FD2、FD3相對(duì)于能流方向RD1、RD2、RD3方向是否發(fā)生改變而換接(調(diào)換)。
[0038]圖4示出了圖3的開關(guān)設(shè)備的簡略圖。檢測(cè)裝置ED1、ED2、ED3和換接裝置UD1、UD2、UD3在該簡略圖中未再示出。[0039]圖5中不出了開關(guān)設(shè)備20的一個(gè)簡化的不意圖，開關(guān)設(shè)備20具有兩個(gè)供電51和52和具有一個(gè)開關(guān)5的橋支路5，其相應(yīng)于圖4的簡略圖。電流分別在能流方向RD1、RD2、RD3、RD4、RD5的方向(箭頭)上流動(dòng)，也就是說，從供電51通過開關(guān)I和2朝向電動(dòng)機(jī)I以及從供電52通過開關(guān)3和4和通過開關(guān)5朝向電動(dòng)機(jī)2流動(dòng)。S卩，電動(dòng)機(jī)2在這里由兩個(gè)供電51和52供給能量。這是正常情況，也就是說當(dāng)不存在干擾如短路等時(shí)。
[0040]在圖6中在圖5的開關(guān)設(shè)備20內(nèi)短路S直接位于供電51后開關(guān)I前。兩個(gè)電動(dòng)機(jī)M1、M2由于短路S再次作為能量發(fā)生器起作用，使得三個(gè)能流在短路S的方向上反轉(zhuǎn)，這通過能流方向FD1、FD2和FD3示出，它們相對(duì)于能流方向RD1、RD2和RD3(參見圖5)反轉(zhuǎn)。橋支路中的開關(guān)5在這里不經(jīng)歷它的能流方向FD5相對(duì)于圖5中的能流方向RD5反轉(zhuǎn)；這對(duì)于開關(guān)4相應(yīng)成立。通過能流方向FD1、FD2和FD3的反轉(zhuǎn)，接口 A1、B1、A2、B2、A3、B3的功能分別換接。于是，圖6中的接口 Al、A2、A3由于換接(調(diào)換)相對(duì)于圖5作為通信輸入 ZSI_IN1、ZSI_IN2、ZSI_IN3 起作用，而接口 B1、B2、B3 作為通信輸出 ZSI_0UT1、ZSI_0UT、ZSI_0UT3起作用。相應(yīng)地開關(guān)I在能量條件滿足時(shí)向等待開關(guān)I的信號(hào)的開關(guān)2和5(通信輸入ZSI_IN1、ZSI_IN2、ZSI_IN3分別等待信號(hào))發(fā)送一個(gè)延遲信號(hào)，開關(guān)2和5因此不首先斷開，而是等待在換接后同樣重新分配的延遲時(shí)間，而開關(guān)I立即脫扣。開關(guān)5又通知開關(guān)3和4，它首先斷開，但是這只有在開關(guān)I在開關(guān)2的延遲時(shí)間結(jié)束后未斷開時(shí)才進(jìn)行。相應(yīng)地開關(guān)3和4只有在它們的延遲時(shí)間結(jié)束后才斷開。
[0041]圖7示出了圖5的開關(guān)設(shè)備20，其具有直接在開關(guān)I后面的短路S。兩個(gè)電動(dòng)機(jī)M1、M2再次作為能量發(fā)生器起作用，使得兩個(gè)能量流按照短路S的方向反轉(zhuǎn)，這通過能流方向FD2和FD3示出，它們相對(duì)于能流方向RD2和RD3反轉(zhuǎn)。橋支路中的開關(guān)5再次不經(jīng)歷它的能流方向FD5相對(duì)于圖5中的能流方向RD5的反轉(zhuǎn)；相應(yīng)地這再次對(duì)于開關(guān)4成立。通過能流方向FD2和FD3的反轉(zhuǎn)，接口 A2、B2、A3、B3的功能分別換接。于是，圖7中的開關(guān)接口 A2、A3由于換接相對(duì)于圖5作為通信輸入ZSI_IN2、ZSI_IN3起作用，而開關(guān)接口 B2、B3作為通信輸出ZSI_0UT2、ZSI_0UT3起作用。相應(yīng)地開關(guān)I在滿足能量條件的情況下立即脫扣。這同樣對(duì)于開關(guān)2成立。開關(guān)5再次通知開關(guān)3和4它首先斷開。相應(yīng)地開關(guān)3和4在開關(guān)5尚未脫扣的條件下只有它們的(通過換接新分配的)延遲時(shí)間結(jié)束后才斷開。
[0042]圖8中用總線連接再次示出了圖5的開關(guān)設(shè)備20，這些總線連接在這里作為BV1、BV2表示。可以看到，這里三個(gè)開關(guān)1、2、5的接口 B1、A2、B5通過總線連接BVl彼此通信連接，而三個(gè)開關(guān)5、3、4的接口 A5、A3、B4通過總線連接BV2彼此通信連接。在此，總線連接BV1、BV2分別連接開關(guān)5、3、4和1、2、5，它們也關(guān)于能量流彼此直接連接。該基本原理在所有更復(fù)雜的開關(guān)設(shè)備10、20中也遵守。因此這里總線連接BV1、BV2分別僅彼此連接開關(guān)接口 B1、A2、B5以及A5、A3、B4，它們等待彼此的信號(hào)(延遲信號(hào))或者向彼此發(fā)送信號(hào)。取決于能流方向FD1、FD5、FD4、FD3和FD2、FD5、FD3、FD4，接口 B1、B5、B4、A3相應(yīng)地作為通信輸入 ZSI_IN1、ZSI_IN5、ZSI_IN4、ZSI_IN3 接通，而接 口 A2、A5、B3、B4 作為通信輸出 ZSI_0UT2、ZSI_0UT5、ZSI_0UT3、ZSI_0UT4 接通。
【權(quán)利要求】
1.一種借助開關(guān)設(shè)備分配能量的方法，在該開關(guān)設(shè)備中至少兩個(gè)保護(hù)開關(guān)彼此直接一個(gè)接一個(gè)地串聯(lián)，它們中在能流方向上看一個(gè)在另一個(gè)之后設(shè)置，其中每一個(gè)保護(hù)開關(guān)具有兩個(gè)接口，兩個(gè)接口中在互相通信時(shí)一個(gè)執(zhí)行發(fā)送器的功能，而另一個(gè)執(zhí)行接收器的功倉泛， 其中，當(dāng)滿足預(yù)先給定的脫扣條件時(shí)保護(hù)開關(guān)自動(dòng)斷開，并且 其中，后面設(shè)置的保護(hù)開關(guān)在脫扣條件滿足時(shí)向前面設(shè)置的保護(hù)開關(guān)通過它的作為發(fā)送器起作用的接口發(fā)送一個(gè)信號(hào)，并且前面設(shè)置的開關(guān)通過它的作為接收器起作用的接口接收該信號(hào)，并且其中前面設(shè)置的保護(hù)開關(guān)的斷開在接收上述信號(hào)后分別延遲給定的時(shí)間， 其特征在于 如果保護(hù)開關(guān)的能流方向反轉(zhuǎn)，則將保護(hù)開關(guān)的兩個(gè)接口的功能分別調(diào)換。
2.一種用于能量分配的保護(hù)開關(guān)設(shè)備，其具有兩個(gè)彼此直接一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)的保護(hù)開關(guān)，它們當(dāng)滿足預(yù)先給定的脫扣條件時(shí)分別自動(dòng)斷開，并且具有兩個(gè)接口，兩個(gè)接口中在互相通信時(shí)一個(gè)執(zhí)行通信輸入的功能，而另一個(gè)執(zhí)行通信輸出的功能， 具有給定的能流方向， 具有通信連接，其連接在能流方向看后面設(shè)置的保護(hù)開關(guān)的通信輸出與在能流方向看前面設(shè)置的保護(hù)開關(guān)的通信輸入，其中后面設(shè)置的保護(hù)開關(guān)在滿足脫扣條件時(shí)通過通信輸出向前面設(shè)置的保護(hù)開關(guān)的通信輸入發(fā)送信號(hào)，前面設(shè)置的開關(guān)在接收該信號(hào)后分別將斷開延遲預(yù)先給定的時(shí)間區(qū)間， 其特征在于， 每一個(gè)保護(hù)開關(guān)具有一個(gè)檢測(cè)裝置，其分別采集通過保護(hù)開關(guān)的能流方向，并且 每一個(gè)保護(hù)開關(guān)具有一個(gè)換接裝置，其在通過保護(hù)開關(guān)的能流方向反轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)換該保護(hù)開關(guān)的兩個(gè)接口的功能。
【文檔編號(hào)】H02H7/085GK103683201SQ201210419514
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日
【發(fā)明者】陳維剛, M·丹克特, 杜峰, 卓越 申請(qǐng)人:西門子公司