CN102419418A

CN102419418A - 计量装置

Info

Publication number: CN102419418A
Application number: CN2011101895227A
Authority: CN
Inventors: J·P·西斯莉; J·L·拉格雷; P·J·伍德姆; K·R·郝斯塔德; T·M·沙克; D·A·霍斯科
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-04-18
Also published as: CA2741932A1; US20110298625A1; US8643501B2; EP2393101A2; EP2393101A3

Abstract

一种计量装置(4)，其能够连接至断路器(8)的端子(10，12)，并包括检测装置(50)，检测装置被配置为检测断路器的状态和断路器的一个或多于一个运行参数。计量装置可以进一步包括通信装置(54)，其配置为将断路器的状态和/或断路器的一个或多于一个运行参数传递至另一个设备。计量装置可以附加地包括独立于断路器的电源输入(24)。可替换地或附加地，计量装置可被配置为经由多种既定协议中的任何协议与另一设备通信，计量装置能够改装以改变其与另一设备通信所使用的通信协议。

Description

计量装置

技术领域

本发明公开并要求权利的概念一般涉及电路断流器，特别涉及能够与电路断流器一起使用的计量装置。

背景技术

现有技术中已知多种类型的电路断流器，例如可以包括断路器。断路器典型地用于在多种预定的过流条件、欠压条件和/或其他条件期间中断到电路的电流。

如通常所理解的，断路器可以处于导通(ON)条件、关断(OFF)条件或跳闸(TRIPPED)条件下。尽管可以典型地通过断路器的视觉检查而辨别这样的断路器的条件，但是这样的视觉检查通常是不切实际的。此外，断路器的某些运行参数——例如电流等等——可能难以确定。因此，希望提供一种克服已知断路器的这些以及其他缺点的方法。

发明内容

这些和其他要求通过改进的计量装置而满足，该计量装置能够连接至断路器的端子。计量装置有利地包括检测装置，其配置为检测断路器的状态和断路器的一个或多于一个的运行参数。计量装置可进一步有利地包括通信装置，其配置为将断路器的状态和/或断路器的一个或多于一个运行参数传递至另一个设备。计量装置可以附加地包括独立于断路器的电源输入。可替换地或附加地，计量装置可以配置为经由多种既定协议中的任何协议而与其他设备通信，并且计量装置能够改装，以改变其与其他设备通信所使用的通信协议。

因此，本发明公开并要求权利的概念的一个方面提供一种改进的计量装置，其能够传递计量装置所连接到的断路器的至少第一参数。

本发明公开并要求权利的概念的另一个方面提供一种改进的计量装置，其具有独立于计量装置所连接到的断路器的电源输入。

本发明公开并要求权利的概念的另一个方面提供一种计量装置，其能够将断路器的多种运行参数传递至另一个设备，并且这样的通信是在多种既定通信协议中的任何协议下进行的。

因此，本发明的一个方面提供一种改进的计量装置，其一般性质可以表述为包括：支座；连接装置，其配置在支座上并且构成为与电路断流器电连接；检测装置，其配置在支座上并且构成为检测电路断流器的至少第一运行方面；通信装置，其与检测装置通信，其中，通信装置配置在支座上，并且构成为将至少部分地基于至少第一运行方面的、电路断流器的至少第一参数传递至另一个设备，并且，检测装置和通信装置中的至少一个包括电源输入，其构成为与电路断流器外部的电源电连接，从而使得电流可用于检测装置和通信装置中的所述至少一个。

本发明的另一个方面提供一种改进的计量装置，其一般性质可以表述为包括：支座；连接装置，其配置在支座上并且构成为与电路断流器电连接；检测装置，其配置在支座上并且构成为检测电路断流器的至少第一运行方面；通信装置，其与检测装置通信，其中，通信装置配置在支座上，并且构成为将电路断流器的多个参数传递至另一个设备，所述多个参数至少部分地基于至少第一运行方面，包含电路断流器的导通状态、关断状态和跳闸状态中的至少一个，并进一步包含若干附加的参数，所述附加的参数包括电路断流器的电流、电压、功率因数、反向能量、总能量、总谐波失真、谐波百分比含量、波形捕获和均方根电压、高峰需量和当前需量中的一个或多于一个。

本发明的另一个方面提供一种改进的计量装置，其一般性质可以陈述为包括：支座；连接装置，其配置在支座上并且包括若干第一端子和若干第二端子，所述若干第一端子构成为与电路断流器的若干端子耦接，并且在电路断流器的所述若干端子与检测装置的所述若干第二端子之间导通电流；检测装置，其配置在支座上并且构成为检测电路断流器的至少第一运行方面；通信装置，其与检测装置通信，其中，通信装置配置在支座上，并且构成为将电路断流器的至少第一参数传递至另一个设备，所述至少第一参数至少部分地基于至少第一运行方面，并且包括电路断流器的导通状态、关断状态和跳闸状态中的至少一个。

附图说明

结合附图阅读下面对优选实施方式的描述能够获得对本发明所公开并要求权利的概念的进一步理解，在附图中：

图1是根据本发明公开并要求权利的概念的改进计量装置的顶部平面图；

图2是图1的计量装置与断路器可操作地连接的示意图；

图3、4和5描述了与断路器电连接的图1的计量装置；以及

图6是图1的计量装置的示意图。

在整个说明书中，类似的数字表示类似的部件。

具体实施方式

在图1和6中总地示出根据本发明公开并要求权利的概念的改进计量装置4。如图2-5中总地显示的，计量装置4构成为与断路器8电连接。更具体地，如相关现有技术中通常理解的，断路器8包括若干线路端子10和若干负载端子12。如这里所使用的，词语“若干”及其变形广义地表示任意非零的数量，包括一个的数量。计量装置4可以有利地与断路器8的线路端子10或负载端子12连接，但是在这里描述的实施方式中，计量装置4被描述为与负载端子12电连接。

从图2可以理解，计量装置4包括与断路器8的铃声警报输出连接的铃声警报输入16，并且进一步包括与断路器8的辅助开关输出连接的辅助开关输入20。铃声警报输入16和辅助开关输入20使得计量装置4能够确定断路器8具有处于导通条件、关断条件还是跳闸条件的运行状态。

计量装置4进一步包括辅助电源输入24，其可以独立于断路器8，并且即使在断路器8处于关断或跳闸条件下时，使得计量装置4能被供电。在这里描述的典型实施方式中，辅助电源输入24接收24伏直流电，但是，在不背离本发明的概念的情况下，也可以使用其他电源。

计量装置4附加地包括协议输出28，其可以使用多种既定通信协议中的任何协议提供与另一个设备的通信。作为例子，计量装置4可以配置为使用INCOM通信协议与其他设备通信，INCOM协议是在所描述实施方式中使用的示例性协议。可替换地，计量装置4可以配置为使用其他通信协议，例如但不限于ModBus、Ethernet、Wireless、DeviceNet RS-485、PROFIBUS DP、QCPort和DNP3，然而，可在不背离本发明的概念的情况下，使用其他通信协议。有利地，可以仅通过将计量装置4的印刷电路板移除并使用另一个电路板代替而将计量装置4改装为在与另一个设备通信时使用不同的协议，如将在下面更详细描述的那样。

从图3-5可以理解，通过使用连接器30和被容纳在形成在断路器8中的孔34中的若干紧固件32，可以使计量装置4与断路器8的线路端子10或负载端子12电连接。计量装置4包括形成有若干突出肋38的壳体36，这些突出肋38能够被容纳在形成在断路器8上的槽40中。当紧固件32被容纳在孔34中并且与连接器30的对应部分可螺旋地连接时，计量装置4附着于断路器8，并且与断路器的线路端子10或负载端子12电连接。

从图6可以理解，计量装置4可以被认为包括连接装置44，其在这里描述的示例性实施方式中包括多个输入端子46和多个输出端子48。输入端子46可以与断路器8的线路端子10或负载端子12连接，但是，如这里在其他地方所提出的那样，输入端子46在这里的示例性实施方式中被示为与负载端子12连接。输出端子48可以包括可在断路器8上提供的多种类型的端子接线片和布线结构。计量装置4的连接装置44配置为在输入端子46与输出端子48之间导通电流，由此，计量装置4可以被认为用作断路器8的扩展。

计量装置4可以被认为进一步包括配置在壳体36上的检测装置50，和类似地配置在壳体36上的通信装置54。在这点上，壳体36用作连接装置34、检测装置50和通信装置54的支座，并且进一步可以被认为整体地或部分地包围这些组件。

检测装置50可以被认为包括测量印刷电路板(PCB)52，其包括可操作地连接在一起的模拟与数字采样系统58和测量微处理器60。模拟与数字采样系统58包括对于计量装置4所连接到的断路器8的每个极的电压输入。检测装置50进一步包括对于断路器8的每个极的Rogowski线圈64，每个Rogowski线圈64向模拟与数字采样系统58提供电流输入。

模拟与数字采样系统58向测量微处理器60提供信号，测量微处理器60可以具有来自辅助电源输入24的、其自身的电源输入。测量微处理器60可以使用从模拟与数字采样系统58接收的电压和电流数据，以得出断路器8的多种运行参数。在下面的表A中描述了断路器8的一组示例性的运行参数，注意，在不背离本发明的概念下，可以由测量微处理器60提供其他运行参数或附加运行参数或其二者。

表A

通信装置54可以被认为包括通信印刷电路板(PCB)56。在这里描述的示例性实施方式中，通信PCB 56包括通信微处理器68和通信收发器80。有利地，通信PCB56配置为使用如这里在别处所提及的既定协议而与另一个设备通信。更有利地的是，可以将通信PCB 56从壳体36移除，并用可使用不同的协议与其他设备通信的替代性通信PCB(在这里没有特别地描述)替换。因此，可以仅通过将另一个通信PCB与通信PCB 56交换将计量装置4更新为使用不同的通信协议进行通信。

通信微处理器68具有作为输入的上述铃声警报输入16和辅助开关输入20，它们与断路器8连接。通信微处理器68进一步包括来自若干可设置开关72和COM地址存储器76的输入端，可设置开关72和COM地址存储器76都在通信PCB56上。通信微处理器68可以附加地包括来自辅助电源24的电源输入。通信微处理器68进一步包括STATUS输出78，其包括壳体36上的状态灯并且将断路器8的状态——即断路器处于导通条件、关断条件还是跳闸条件——传递至另一个设备。

基于来自铃声警报输入16和辅助开关输入20的输入，使用已知的真值表，通信微处理器68得出断路器8的状态。更具体地，铃声警报输入16指示断路器8的手柄位置，这指示出断路器8是否处在跳闸条件下。辅助输入开关20指示断路器8的触点处于断开还是闭合条件。通过分析来自铃声警报输入16和辅助开关输入20的输入，通信微处理器68可以得出断路器处于导通条件、关断条件还是跳闸条件。于是，通信微处理器60可以使用STATUS输出78将断路器8的状态传递至另一个设备，也可以通过点亮配置在壳体36上的状态灯而在视觉上提供该状态。

通信微处理器68进一步向通信收发器80提供信号，使用协议输出28，通信收发器80利用既定协议以与另一设备通信。协议输出28与另一设备(在这里没有特别地示出)连接，并且使用若干中规定协议——其中示例性的若干种在这里的其他地方提到——中的一个。协议输出28所连接到的另一设备可以是与为止提供STATUS输出78的设备相同的另一设备，或者可以是又一个设备。附加地，通信收发器80与发送(Tx)状态灯86以及接收(Rx)状态灯92连接，这两个灯在视觉上指示通信收发器80何时分别将信号发送至另一设备以及从另一设备接收信号。

通信收发器80从通信微处理器68接收信号，这些信号代表在表A中描述的一个或多于一个的运行参数，并且依次从测量微处理器60被接收以及从模拟与数字采样系统58的输入得出。照此，使用STATUS输出78从微处理器68传递的断路器8的状态以及使用协议输出28从通信收发器80发送的断路器8的运行参数(例如在表A中提及的)是从电压、电流和到模拟与数字采样系统58的其他输入得出的。

计量装置4可以进一步有利地根据其与断路器8的连接环境而配置。例如，计量装置的输入端子46可以与断路器8的线路端子10或负载端子12连接。在输入端子46与断路器8的线路端子10连接的情况下，通信收发器80可将反向能量值传递至另一设备。因此作为例子，计量装置4可以配置为作为替代地报告正向能量而不是反向能量，从而保持与其他计量装置4以及断路器8的一致性。

此外，可以取决于应用需要而重新配置计量装置4的极。默认地，当根据图1和图6的透视图从左向右看时，计量装置4的由图1和6中的三个输入端子46表示的极被示为A、B和C。如果需要，当根据图1和图6的透视图从左向右移动时，极可以被重新配置为示为C、B和A。极的这样的重新指示可能在各种应用中的任意应用中有用，例如如果给定开关柜(在这里没有特别地示出)的断路器8和计量装置4以两个不同的定向被安装。这是典型的应用，因为开关柜的线路端子典型地在开关柜上位于中心，并且负载端子在开关柜上配置在外围。在这样的方案下，计量装置4可以与断路器8的外围负载端连接。然而，计量装置4在开关柜的一侧上的垂直方向最上部的极可能具有A的默认指示，而计量装置4在开关柜的相对侧上的垂直方向最上部的极可能具有C的默认指示。因此，可能希望将这样的最上部的极的指示由C改为A，从而使得所有最上部的极为A，并将最下部的极由A重新指示为C，从而使得所有最下部的极被指示为C。这一特征的其他应用将会是显而易见的。

因此，可以看出，改进的计量装置4可以与断路器8的极连接，并可提供断路器8的多种运行参数和运行条件的计量。可以使用多种已知协议中的任何协议将这些运行参数和条件传递至另一个设备，该协议可仅通过将另一个通信PCB与通信PCB 56进行交换而改变。附加地，计量装置4可以包括独立于断路器8的电源输入，从而即使断路器8处于关断或跳闸条件下，也能使计量装置4保持被供电。

尽管已经详细描述了本发明的具体实施方式，本领域技术人员将会明了，按照本公开的整体教导，能够开发对那些细节的多种改进和替换。因此，所公开的具体布置仅仅用于说明，而不对本发明的范围进行限制，本发明的范围由所附权利要求的完整宽度及其任意和全部等同内容给出。

参考标号

Style number 型号

Status 状态

Settings 设置

Network Address网络地址

Shield 屏蔽

V Neutral V中性

4 计量装置

8 断路器

10 CB端子(线路)

12 CB端子(负载)

16 铃声警报输入

20 辅助开关输入

24 辅助电源输入

28 协议输出

30 连接器

32 紧固件

34 孔

36 壳体

38 肋

40 槽

44 连接装置

46 输入端子(PM3)

48 输出端子(PM3)

50 检测装置

52 测量PCB

54 通信装置

56 通信PCB

58 模拟与数字采样系统

60 测量微处理器

64 Rogowski线圈输入

68 通信微处理器

72 开关

76 COM地址存储器

78 STATUS输出

80 通信收发器

86 发送(Tx)状态灯

92 接收(Rx)状态灯

Claims

1.一种计量装置(4)，包括：

支座(36)；

连接装置(44)，其配置在支座上并且构成为与电路断流器(8)电连接；

检测装置(50)，其配置在支座上并且构成为检测电路断流器的至少第一运行方面；

通信装置(54)，其与检测装置通信，通信装置配置在支座上，并且构成为将电路断流器的至少第一参数传递至另一设备，所述至少第一参数至少部分地基于所述至少第一运行方面；并且

检测装置和通信装置中的至少一个包括电源输入(24)，其构成为与电路断流器外部的电源电连接，从而使得电流可用于检测装置和通信装置中的所述至少一个。

2.根据权利要求1所述的计量装置，其中，检测装置构成为将电路断流器的铃声警报条件和电路断流器的辅助开关条件中的至少一个检测为所述至少第一运行方面，且其中，通信装置构成为将电路断流器的导通状态、关断状态和跳闸状态中的至少一个作为电路断流器的所述至少第一参数传递至所述另一设备。

3.根据权利要求2所述的计量装置，其中，检测装置构成为附加地将对于电路断流器的若干极中的每一个的电压和电流检测为所述至少第一运行方面，且其中，通信装置构成为进一步将电路断流器的多个附加参数作为电路断流器的所述至少第一参数传递至所述另一设备，所述多个附加参数包括电路断流器的功率因数、反向能量、总能量、总谐波失真、谐波百分比含量、波形捕获和均方根电压、高峰需量和当前需量中的一个或多于一个。

4.根据权利要求1所述的计量装置，其中，通信装置使用预定的通信协议来将电路断流器的所述至少第一参数传递至所述另一设备，通信装置可以从计量装置移除并由另一个通信装置代替，所述另一个通信装置使用另一种预定通信协议将电路断流器的所述至少第一参数传递至所述另一设备。

5.根据权利要求1所述的计量装置，其中，连接装置包括若干第一端子(46)和若干第二端子(48)，所述若干第一端子构成为与电路断流器的若干端子(10，12)耦接，并且在电路断流器的所述若干端子与检测装置的所述若干第二端子之间导通电流。

6.一种计量装置(4)，其包括：

支座(36)；

检测装置(50)，其配置在支座上并且构成为检测电路断流器的至少第一运行方面；以及

通信装置(54)，其与检测装置通信，通信装置配置在支座上，并且构成为将电路断流器的多个参数传递至另一设备，所述多个参数至少部分地基于所述至少第一运行方面，包含电路断流器的导通状态、关断状态和跳闸状态中的至少一个，并且进一步包含若干附加参数，所述若干附加参数包括电路断流器的电流、电压、功率因数、反向能量、总能量、总谐波失真、谐波百分比含量、波形捕获和均方根电压、高峰需量和当前需量中的一个或多于一个。

7.根据权利要求6所述的计量装置，其中，检测装置和通信装置中的至少一个包括电源输入(24)，其构成为与电路断流器外部的电源电连接，从而使得电流可用于检测装置和通信装置中的所述至少一个。

8.根据权利要求1所述的计量装置，其中，检测装置构成为将电路断流器的铃声警报条件和电路断流器的辅助开关条件中的至少一个检测为所述至少第一运行方面，并且构成为将对于电路断流器的若干极中的每一个的电压和电流附加地检测为所述至少第一运行方面，其中，通信装置构成为将电路断流器的导通状态、关断状态和跳闸状态中的至少一个传递至另一设备，这些状态至少部分地基于铃声警报条件和辅助开关条件中的至少一个，且其中通信装置构成为将若干附加参数传递至另一设备，所述若干附加参数至少部分地基于电压和电流中的至少一个。

9.根据权利要求6所述的计量装置，其中，通信装置使用预定的通信协议来将电路断流器的多个参数传递至另一设备，通信装置可以从计量装置移除并由另一通信装置代替，所述另一通信装置使用另一种预定通信协议将电路断流器的所述多个参数传递至所述另一设备。

10.根据权利要求6所述的计量装置，其中，连接装置包括若干第一端子(46)和若干第二端子(48)，所述若干第一端子构成为与电路断流器的若干端子(10，12)耦接，并在电路断流器的所述若干端子与检测装置的所述若干第二端子之间导通电流。

11.一种计量装置(4)，其包括：

支座(36)；

连接装置(44)，其配置在支座上并且包括若干第一端子(46)和若干第二端子(48)，所述若干第一端子构成为与电路断流器(8)的若干端子(10，12)耦接，并且在电路断流器的所述若干端子与检测装置的所述若干第二端子之间导通电流；

通信装置(54)，其与检测装置通信，通信装置配置在支座上，并且构成为将电路断流器的至少第一参数传递至另一设备，所述至少第一参数至少部分地基于所述至少第一运行方面，并且包括电路断流器的导通状态、关断状态和跳闸状态中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的计量装置，其中，检测装置和通信装置中的至少一个包括电源输入(24)，其构成为与电路断流器外部的电源电连接，从而使得电流可用于检测装置和通信装置中的所述至少一个。

13.根据权利要求11所述的计量装置，其中，检测装置构成为将电路断流器的铃声警报条件和电路断流器的辅助开关条件中的至少一个检测为所述至少第一运行方面，且其中，通信装置构成为将电路断流器的导通状态、关断状态和跳闸状态中的所述至少一个传递至另一设备，这些状态至少部分地基于铃声警报条件和辅助开关条件中的所述至少一个。

14.根据权利要求13所述的计量装置，其中，检测装置构成为将对于电路断流器的若干极中的每一个的电压和电流附加地检测为所述至少第一运行方面，且其中，通信装置构成为进一步将电路断流器的多个附加参数作为电路断流器的所述至少第一参数传递至另一设备，所述多个附加参数包括电路断流器的功率因数、反向能量、总能量、总谐波失真、谐波百分比含量、波形捕获和均方根电压、高峰需量和当前需量中的一个或多于一个。

15.根据权利要求11所述的计量装置，其中，通信装置使用预定的通信协议将电路断流器的所述至少第一参数传递至所述另一设备，通信装置可以从计量装置移除并由另一个通信装置代替，所述另一个通信装置使用另一种预定通信协议将电路断流器的所述至少第一参数传递至所述另一设备。