CN103683220B - 电流分配系统中的开关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电流分配的开关设备，具有：一个从供电看在前面设置的开关和至少两个直接在其后设置的开关；一个脱扣单元，其分别自动触发开关断开；开关之间的数字式通信连接，它们通过一个公共的接口与前面设置的开关连接；和多个数字信号，包括一个延迟信号，它分别用信号通知前面设置的开关它将中断电流；并且具有预先给定的延迟时间，前面设置的开关在接收延迟信号后分别将脱扣延迟该延迟时间。为在任何时间都能够保证保护功能，建议：所述信号为区分而具有不同的信号长度，一个信号是撤销信号，该撤销信号的由前面设置的开关的接收分别结束由延迟信号所触发的延迟，并且撤销信号的信号长度大于其余的信号的信号长度。

Description

电流分配系统中的开关设备
技术领域
本发明涉及根据权利要求1前序部分的电流分配系统中的开关设备。
背景技术
已知在电流分配系统中通过开关特别是低压功率开关向单个设备支路(或者耗电器)分配电流。这些开关分别为额定电流设计并且在故障情况下中断流过开关的电流，例如在短路时出现的电流。在此应该分别仅切断出现故障的或者最接近故障的设备支路。这种行为被称为选择地切断。至少在每一个从供电看在前面设置的开关内存在一个检测装置和一个脱扣单元。检测装置借助变换器分别采集流过开关的电流，其中脱扣单元验证是否满足预先给定的电流条件。如果是，则脱扣单元使开关脱扣。
已知这样的开关设备，其中用于选择地切断的开关而彼此通信。于是一个例如特别因为存在短路而满足电流条件的(后面设置的)开关通过相应的信号将此通知前面设置的开关。作为结果前面设置的开关自身不立即断开，而是在规定的时间(预先规定的延迟时间)内等待后面设置的开关是否脱扣。如果后面设置的开关在经过上述延迟时间后未脱扣，则前面设置的开关中断电流流动。该通信途径分别由供电方向上后面设置的开关进行。人们称这种选择方式为缩短时间的选择性控制ZSS，它也被称为ZSI(Zone SelectiveInterlocking，区域选择性联锁)。
信号可以作为数字信号构建，如从US7058482所知。
如果在一个开关后面直接设置多个开关，则它们通常通过一个公共的接口例如通过一条总线与前面设置的开关连接。
缺点是，在已知的借助数字信号的通信中，如果两个开关同时向前面设置的开关发送信号，则可能在公共的接口上出现不确定的状态，这可能会影响保护功能。
发明内容
本发明的任务是避免不确定的状态，以便在任何时间都能够保证保护功能。
该任务通过权利要求1的特征解决；从属权利要求表示有利的设计方案。
该解决方案规定，信号由一个从高状态向低状态的转移和一个给每一个信号为区分而分配的(信号特定的)时间上的信号长度构成，一个信号是撤销信号，该撤销信号的由前面设置的开关的接收分别结束由延迟信号所触发的延迟，以及该撤销信号的信号长度大于其余的信号的信号长度。
附图说明
下面根据一个实施例详细描述本发明。附图中：
图1示出了一个电流分配系统，具有一个前面设置的和两个后面设置的开关，
图2示出了根据图1的开关的通信连接，用于传输形式为数字信号的信息，和
图3示出了根据图2的信号的例子。
具体实施方式
图1示出了电流分配1，具有三个开关2、3、4，它们作为低压功率开关构造，并且在供电5上连接。从供电5看，开关2直接在两个开关3、4前面设置，而两个开关3、4直接在开关2后面设置。
流过直接在后面设置的开关3、4的电流也流过前面设置的开关2。每一个开关2、3、4当一般说满足一个预先给定的电流条件时分别自动地断开，这里是当超过电流阈值时。电流阈值例如在短路时被超过。
开关2、3、4按照层次级(分级地)设置，其中开关2建立一个层次级(等级)，直接在后面设置的开关3、4建立在其下设置的层次级(等级)。然后直接在开关3、4后面设置的开关(这里不存在)建立位于其下的层次级，等等。
开关2、3、4通过通信连接6、7彼此连接。连接6、7作为总线连接6a、7a实现，并且在前面设置的开关2的一个公共的总线接口8处汇合。
在图2中示意性示出了ZSI系统(或者开关2、3、4通过总线连接6a、7a的ZSI连接)的基本结构。可以看出，每一个开关2、3、4既具有通信输入ZSI_IN2、ZSI_IN3、ZSI_IN4，也具有通信输出ZSI_OUT2、ZSI_OUT3、ZSI_OUT4，它们分别属于一个ETU/ZSI模块：ETU/ZSI2、ETU/ZSI3、ETU/ZSI4，其中，ZSI是Zone Selective Interlocking(信号选择性)的缩写，ETU是电子脱扣单元(Electronic Trip Unit)的缩写。公共的总线接口8位于前面设置的开关2的输入ZSI_IN2处。通过总线连接6a、7a，前面设置的开关2和两个后面设置的开关3、4交换信息，也就是说，总线连接6a、7a在这里是双向连接，但是也可以构造为从后面设置的开关3、4朝向前面设置的开关2的单向连接。
图3在此示例性地示出了为信息交换而使用的信号M(Monitor，监视)、U(Unlock，解锁)、G(Ground Fault Current或接地故障)、S(ShortTime Delay，短时间延迟)、ESCD(Early Short Circuit Detection或早期短路检测)和UL(Help，帮助)。信号G、S和ESCD都一般地属于延迟信号IL(Interlock，联锁)。
信号M相应于监视信息，它用于例如可能出现的断线的检查，信号U相应于例如对于短路重新消失的情况的用于撤销延迟信号IL的解锁信息，信号S相应于短时间延迟信息，信号ESCD相应于早期短路识别，信号G相应于对于已识别的接地故障的信息，信号UL相应于帮助信息。
信号M、U、G、S、ESCD和UL具有数字形式，并且分别由两个状态组成，它们的电压电平在这里要么是0伏特(低状态)要么是+5伏特(高状态)。信号M、U、G、S、ESCD、UL在具有低状态时被置位(亦即逻辑1)，在具有高状态时不被置位(亦即逻辑0)。
在所有信号M、U、G、S、ESCD、UL中电压电平必须从各信号M、U、G、S、ESCD、UL的开始、即它的起始边缘起在预先给定的最小60μs的时间内位于高状态。
图3中信号M的时间长度为10μs(微秒)，U为20μs，ESCD为50μs，S为40μs，G为30μs以及UL为60μs；也就是说，信号M、U、G、S、ESCD和UL的区别是时间长度不同。时间长度的不同或者信号M、U、G、S、ESCD、UL之间的时间差这里例如分别为10μs。
给一个级的每一开关2和3、4预先规定一个延迟时间，以便它们在接收延迟信号IL后延迟开关2、3、4的脱扣或者自动断开以及由此的电流中断。该延迟时间对于同一级的所有开关2和3、4分别都相同，它朝向供电5增加。
因为开关3、4构成最下面的级，所以它们不延迟地脱扣，也就是说它们的延迟时间是0ms。开关2的延迟时间在这里例如是50ms。(在按照图1的电流分配的情况下，如果在开关3、4下面存在另外一个唯一的级并且它的开关构成最下面的级并且因此相应地不延迟地脱扣，则开关2的延迟时间例如是100ms，而开关3、4的延迟时间是50ms。)
信号G、S。ESCD属于延迟信号IL，它们用于，通过一个后面设置的开关开始前面设置的开关的延迟时间，也就是说在该时间内封锁它。
例如，如果开关3在发送一个延迟信号IL后并且在经过开关2的50ms的延迟时间后还不脱扣，则开关2脱扣。
特别并且换句话说：如果开关3识别到短路，则它通过总线连接6a、7a向前面设置的开关2发送信号S作为延迟信号IL，开关2同样识别到该短路，但是不脱扣，而是等待预先给它规定的、由信号S的接收触发的50ms的延迟时间，也就是说延迟(自己的)脱扣。在经过50ms后，如果短路始终还存在则开关2脱扣。
如果由于某种原因例如由于出现的技术上的问题不可能由开关3中断电流，则开关3通过撤销信号UL重新撤销通过延迟信号IL触发的前面设置的开关2的延迟并且由此结束对于前面设置的开关2的封锁，后者于是立即脱扣。
撤销信号UL的信号长度总大于信号M、U、G、S、ESCD的信号长度，也就是说，一般也大于延迟信号IL的信号长度。
在两个信号M、U、G、S、ESCD同时发生时撤销信号UL总是起主导作用，因为它的长度通过重叠在最不利的情况下也仅仅延长。也就是说不存在这种危险，即，在重叠时产生(形成)一个较弱的(较不重要的)信号，例如信号M，其不使或者太晚使开关2脱扣。
需要注意，每一个开关2、3、4分别具有一个由结构决定的本征延迟时间，其不可能被低于，并且在此例如是35ms。它必须分别与上面提到的对于所有开关2、3、4的延迟时间相加。

Claims (2)

1.一种用于电流分配(1)的开关设备，具有一个从供电(5)看在前面设置的开关(2)和至少两个直接在其后设置的开关(3，4)，其中，流过直接在后面设置的开关(3，4)的电流也流过前面设置的开关(2)，
具有一个脱扣单元(ETU)，其当满足预先给定的电流条件时分别自动触发开关断开，
具有在前面设置的和后面设置的开关(2，3，4)之间的数字式通信连接(6，7)，后面设置的开关通过一个公共的接口(8)与前面设置的开关(2)连接，和
具有多个数字信号(M，U，IL，UL)，它们由至少一个高状态和一个低状态构成，其中，所述信号(M，U，IL，UL)包括一个延迟信号(IL)，其由一个后面设置的开关(3，4)分别通过通信连接(6，7)发送，以便用信号通知前面设置的开关(2)电流条件满足和它将中断电流，以及
具有预先给定的延迟时间，前面设置的开关(2)在接收延迟信号(IL)后分别将脱扣延迟该延迟时间，
其特征在于，
所述信号(M，U，IL，UL)由一个从高状态向低状态的转移和一个为每一个信号(M，U，IL，UL)为区分而分配的时间上的信号长度构成，
一个信号(M，U，IL，UL)是撤销信号(UL)，该撤销信号的由前面设置的开关(2)的接收分别结束由延迟信号(IL)所触发的延迟，以及
所述撤销信号(UL)的信号长度大于其余的信号(M，U，IL)的信号长度。
2.根据权利要求1所述的开关设备，其中，所述在前面设置的开关(2)和/或至少两个直接在其后设置的开关(2，3，4)构造为低压功率开关。
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