CN101529547A - 断路器和用于触发断路器、特别是低压断路器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种断路器和一种用于触发断路器、特别是具有电子过载脱扣器(8)的低压断路器的方法，且特别用于短路保护，其中把电流与预定的极限电流(Ith)相比较来进行评估，且如果根据评估存在短路，则由过载脱扣器(8)来触发断路器。为了可靠地识别短路提出了：利用固定的预定的采样频率对电流(I(t))采样并数字化；对于固定预定的数量的依次紧随的多个数字电流值(In(t))，借助于小波变换来计算出至少两个分解等级(j＝1，j＝4)的小波系数(dj，k)；如果多个依次紧随的电流值的最后一个(In(t)其中n＝15)大于极限电流值(Ith)，则至少两个小波系数(d1，k和d4)，也就是说每个分解等级(j)的小波系数(dj，k)，在数值上相互比较；以及如果较高分解等级(j＝4)的小波系数(d4)大于较低分解等级(j＝1)的小波系数(d1，k)，则触发断路器。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1和6的前序部分的一种断路器和一种用于触发断路器、特别是低压断路器的方法。
背景技术
低压断路器或者简称断路器是已知的并且在低压配电装置中作为馈线断路器和分支断路器用于能量分配高达6300安培。断路器的概念是指这样的机械开关装置：其可以在电路中的运行条件下借助于电子过载脱扣器接通、引导以及断开电流。断路器还应用作用于电动机、电容器、发电机和变压器的开关和保护装置，但是也能用作紧急停机开关。
在断路器中电流总被与极限电流相比较如果超出了极限电流一个预定的值，则触发断路器，其中超出极限电流用作短路存在的标志。但是超出极限电流可以以其它方式来触发，例如通过开断过程(Schaltvorgang)，其类似于短路并与过载电流相联系。变频器也可以导致过载电流，该过载电流可视为短路且会导致触发断路器。
发明内容
本发明的目的是，可靠地识别短路，以避免错误地触发断路器。
本发明的解决方案基于通过权利要求1和6的特征部分所述的断路器和方法来给出。
基于该方法和该断路器提供了下述解决方案：利用固定的预定的采样频率对电流采样并数字化；对于固定的预定数量的多个依次紧随的数字电流值，借助于小波变换来计算出至少两个分解等级(Zerlegungslevel)的小波系数；如果多个依次紧随的电流值的最后一个大于极限电流值，则至少两个小波系数，也就是说，每个分解等级的小波系数，在数值上相互比较；以及如果较高分解等级的小波系数大于较低分解等级的小波系数，则触发该断路器。
提供了短路的有效确认：周期地进行电流值的测定和小波系数的计算，其中分别为了计算而提取出的多个依次紧随的电流值在新电流值的测定之后在重新计算小波系数之前来这样改变，即时间上最久远的电流值不再被考虑，取而代之的是考虑新测定的电流值。
实际上只计算用于两个分解等级的小波系数，并将这些小波系数的值相互比较，就已足够。
在最简单的情况下，计算出第一和第四分解等级的小波系数，且第四分解等级的唯一的小波系数的值至少与第一分解等级的k＝6和7的两个小波系数的值相比较，以及如果该唯一的小波系数大于该两个小波系数，则触发该断路器。
对于50Hz和60Hz，每过606.4μs就重新启动采样周期。
附图说明
下面参照附图进一步描述本发明。图中示出：
图1示出了具有电子过载脱扣器的低压断路器，用于相导体；
图2示出了用于小波系数的公式；
图3示出了小波变换的定义；和
图4示出了哈尔小波的定义。
具体实施方式
图1示出了低压断路器，其在下面被简称为断路器，其具有两个接线柱1，2，通过该接线柱可以将负载(接线柱2)连接到电网(连接夹1)上。这两个连接夹1，2通过可分开的接触部3彼此连接，该接触部具有固定的接触元件4和可活动的接触元件5。固定的接触元件4在图1的断路器中与电网侧的接线柱1相连接且可活动的接触元件5与负载侧的接线柱2相连接。可活动的接触元件5设置在可摆动的接触臂6的端部上，该接触臂可在箭头方向(箭头7)上摆动。接触臂6的摆动总是在由仅仅示意性地示出的触发单元8来触发之后进行，该触发单元在短路情况下通过接触臂6的摆动来触发两个接触元件4，5的分离。在接触元件4，5之间规律性地发生的电弧借助于灭弧室10的灭弧片9消除。借助于可手动操作的开关杆11，断路器在必要时可以手动地来触发或再次放置到预备位置上。
利用固定的预定的采样频率f以时间间隔tf对作为时间t的函数的流动电流I(t)采样，并以数字形式存储在未示出的存储器内，其中该存储这样进行：在存储器内分别有最后16个依次紧随的电流值In(t)，其中n＝0至n＝15，也就是说，在存储新电流值In(t)之前，分别位于存储器内的最老的电流值In(t)(其中n＝0)被删除。
如果最后采样的电流值In(t)(其中n＝15)大于预定的极限电流Ith，则对于固定预定的数量，在此是对于16个在存储器内的电流值In(t)，来计算小波系数dj，k(见图2)并相互比较其值。
一般j，k总是正整数，其中k从0开始而j从1开始且j被称为分解等级。分解等级j从j＝1开始：j＝1是第一分解等级(Zerlegungslevel)，j＝2是第二分解等级等等。图2中的正整数k说明了，为小波变换所选定的小波W在根据图3中小波变换的定义计算时经历多久被逐步(或者说分步)推移一次。为小波W选择k被这样进行：电流信号I(t)在所属时间段tab中(在该时间段内积分)经推移一次性完全被覆盖。电流信号I(t)在此由16个位于存储器内的电流值In(t)构成；时间段tab在此等于16倍于两个采样时间点之间的时间区间，也就是等于16倍的采样时间tf。
小波W最简单的例子是所谓的哈尔小波Wh，图4示出了其定义。
在此，应用该小波Wh借助于快速的小波变换来计算小波系数dj，k。
计算结果是图2所示的、用于两个分解等级j＝1和j＝4的小波系数dj，k的公式，即k＝0至7的小波系数d1，k和k＝0的d4，k。后者被简称为小波系数d4。
如果较高的分解等级j＝4的小波系数d4比较低分解等级1的小波系数d1，k(其中k＝0至7)的每个都大，则由触发单元8来触发断路器。实际上在大多数情况下这已足够：只提取出最后两个小波系数d1，k用于比较，也就是说，k＝6和7时的小波系数d1，6和d1，7。在此，k值从0变化至7，且提取出具有该两个最大的k值的小波系数d1，6和d1，7。
Claims (6)
1.一种用于触发断路器、特别是用于在短路的情况下触发低压断路器的方法，其中把在相导体中流动的电流与极限电流(Ith)相比较来进行评估，且如果根据评估存在短路，则触发所述断路器，
其特征在于：
利用固定的预定的采样频率对所述电流(I(t))进行采样并进行数字化；
对于固定的预定数量的多个依次紧随的数字电流值(In(t))，借助于小波变换来计算出至少两个分解等级(j＝1，j＝4)的小波系数(dj，k)；
如果所述多个依次紧随的电流值的最后一个(In(t)其中n＝15)大于所述极限电流(Ith)，则至少两个小波系数(d1，k和d4)，也就是说每个分解等级(j)的小波系数(dj，k)，在数值上相互比较；以及
如果较高分解等级(j＝4)的所述小波系数(d4)大于较低分解等级(j＝1)的所述小波系数(d1，k其中k＝0、1、...、7)，则触发所述断路器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：周期地进行所述电流值(In(t))的测定和所述小波系数(dj，k)的计算，其中分别为了计算而提取出的所述多个依次紧随的电流值(In(t))在新电流值的测定之后在重新计算所述小波系数(dj，k)之前来这样改变，即时间上最久远的所述电流值(In(t)其中n＝0)不再被考虑，取而代之的是考虑新测定的所述电流值(In(t))。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：只计算用于两个分解等级(j＝1和j＝4)的所述小波系数(dj，k)，并相互比较这些小波系数(d1，k和d4)的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：计算出所述第一和第四分解等级(j＝1和j＝4)的所述小波系数(dj，k)且所述第四分解等级(j＝4)的唯一的所述小波系数(d4)的值至少与所述第一分解等级(j＝1)的所述两个小波系数(d1，k其中k＝6和7)的值相比较，以及如果这个小波系数(d4)大于这两个小波系数(d1，k其中k＝6和7)，则触发所述断路器。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其特征在于：每过606.4μs就启动新的采样周期。
6.一种断路器、特别是低压断路器，用于载流的相导体，具有电子过载脱扣器(8)，特别是用于短路的保护，其中把电流与预定的极限电流(Ith)相比较来进行评估，且如果根据评估存在短路，则由所述过载脱扣器(8)来触发断路器，其特征在于：利用固定的预定的采样频率对所述电流(I(t))采样并数字化；对于固定的预定数量的多个依次紧随的数字电流值(In(t))，借助于小波变换来计算出至少两个分解等级(j＝1，j＝4)的小波系数(dj，k)；
如果所述多个依次紧随的电流值的最后一个(In(t)其中n＝15)大于所述极限电流(Ith)，则至少两个小波系数(d1，k和d4)，也就是说每个分解等级(j)的小波系数(dj，k)，在数值上相互比较；以及
如果较高分解等级(j＝4)的所述小波系数(d4)大于较低分解等级(j＝1)的所述小波系数(d1，k其中k＝0、1、2、3、4、5、6或7)，则触发所述断路器。
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