CN104459368A - 用于确定电压中断的原因的方法,辅助单元及电力系统 - Google Patents

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Abstract

在用于确定断路器负载端的电压中断的原因的方法中，负载端的电压中断对应于断路器的断开或对应于在断路器输入端处的电压降低于第一参考电压值，断路器在断开位置能够截断电流的流动。辅助单元包括能够测量在电导体中流动的电流的强度的至少一个电流传感器以及能够检测断路器负载端的电压中断的第一检测装置。所述方法包括以下步骤：通过电流传感器测量在电导体中流动的电流的强度(102)，经由第一检测装置检测断路器负载端的电压中断(117)。所述方法还包括以下步骤：通过辅助单元并根据用电流传感器测量的强度来确定断路器负载端检测的电压中断的原因(120，122，124，126，128，130)，所述原因优选地选自这样的组：电过载，短路和电压降。

Description

用于确定电压中断的原因的方法,辅助单元及电力系统
技术领域
本发明涉及一种用于借助于辅助单元来确定断路器负载端的电压中断(voltage outage)的原因的方法，通过断路器下游的电压缺乏对应于断路器的断开或对应于断路器输入端处的电压降低于第一参考电压值。
本发明还涉及用于断路器的辅助单元，所述断路器在断开位置能够截断电流在包括至少一个导体的电连接件中的流动。
本发明还涉及包括断路器和与该断路器耦连的这样的辅助单元的电力系统。
背景技术
在断路器领域中的持续的挑战是要随着断路器的断开来识别引起该断开的故障的类型。
用于一断路器的辅助信号模块由此从EP-A1-1065691中是已知的，其中所述断路器包括指示断路器的触头的闭合或断开状态的第一开关和指示断路器的待命或触发状态的第二开关。由此，一旦辅助模块与所述断路器耦连，开关能够干扰断路器的机构以及能够依靠断路器的状态进行运动。这样的辅助模块因此给出这样的可能性：即知道，随着断路器的断开的手动致动是否断路器是断开的，断路器的该状态然后还被称为断开状态，要不就随着出现故障，例如电连接件上的电过载，已经引起断路器的触发，断路器的该状态还被称为故障触发状态。当断路器处于闭合位置时，断路器的该状态还称为闭合状态。
然而，这样的用于断路器的辅助模块给出这样的可能性：即仅知道断路器从断开、闭合或故障触发状态中的状态，并没有给出确切地知道断路器的触发的原因，即断路器的触发状态的原因。本发明的目的因此是要建议一种用于断路器的辅助单元以及允许最佳监控断路器并且特别地确定与所述辅助单元耦连的断路器的断开的原因的有关方法。
发明内容
为了这个目的，本发明的目的是一种用于借助于辅助单元来确定断路器负载端的电压中断的原因的方法，所述断路器负载端的电压中断对应于断路器的断开或对应于断路器的输入端的电压降低于第一参考电压值，断路器在所述断开位置能够截断电流在包括至少一个电导体的电连接件中的电流，辅助单元包括能够测量在相应的电导体中流动的电流的强度的至少一个电流传感器以及能够检测断路器负载端的电压中断的第一检测装置，所述方法包括以下步骤：
-a)通过所述或每个电流传感器测量在所述或每个电导体中流动的电流的强度，
-b)经由第一检测装置检测断路器下游的电压降。
根据本发明，所述方法进一步包括以下步骤：
-c)通过所述辅助单元并根据由所述或每个电流传感器测量的强度来确定检测的电压降的原因，所述原因优选地选自包括电过载，短路，和电压降的组。
借助于本发明，辅助单元能够根据在所述或每个相应的电导体中流动的电流的测量值来确切地诊断断路器下游的电压降的原因。由此，通过测量所述电流，确定装置例如能够确定是否断路器下游的电压降是由于电压降或由于短路或者进一步地由于过载电流。
根据本发明的不同的方面，用于确定断路器下游的电压降的原因的方法包括单独或根据所有技术上可接受的组合获得的一个或多个以下特征：
-在测量步骤a)之后且在检测步骤b)之前，辅助单元执行以下步骤：
-a2)根据在步骤a)中测量的强度值来计算用于检测电过载的一个或第二装置的升温(heating-up)，所述第二检测装置包括在所述断路器中；
-在步骤a2)之后，辅助单元执行以下步骤：
-a3)比较计算的升温值与第一阈值，以及
-a4)当计算的升温值大于第一阈值时产生警报信号；
-在步骤a2)之后，辅助单元执行以下步骤：
-a3’)比较计算的升温值与第一阈值以及与小于第一阈值的第二阈值，以及
-a4’)从当计算的升温值大于第一阈值时且只要计算的升温值大于第二阈值的时刻产生警报信号；
-在检测步骤b)之后，如果断路器负载端的电压降被第一检测装置检测到，辅助单元在所述确定步骤c)期间执行以下步骤：
-c1)比较计算的升温值与第三阈值以便检测断路器负载端的电压中断的第一原因，第三阈值大于第一阈值；
-在测量步骤a)之后且在检测步骤b)之前，辅助单元执行以下步骤：
-a5)计算在预定经过时间期间测量的强度的最大值；
-在检测步骤b)之后，如果断路器负载端的电压中断被第一检测装置检测到，那么辅助单元在确定步骤c)期间执行以下步骤：
-c2)比较电流的最大值与第四阈值，以便检测断路器负载端的电压中断的第二原因；
-在确定步骤c)之后，辅助单元执行以下步骤：
-d)将包含与断路器负载端的电压的存在相对应的第一数据和与断路器负载端的电压中断的原因相对应的第二数据的消息传送到集中器。
本发明的目的还是一种用于断路器的辅助单元，所述断路器在所述断开位置能够截断电流在包括至少一个电导体的电连接件中的流动，辅助单元包括能够测量在相应的电导体中流动的电流的强度的至少一个电流传感器和能够检测断路器负载端的电压中断的第一检测装置，断路器负载端的电压中断对应于断路器的断开或对应于在断路器输入端的电压降低于第一参考电压值。根据本发明，辅助单元包括用于根据由所述或每个电流传感器测量的强度来确定断路器负载端的电压中断的原因的装置，所述原因优选地选自包括电过载，短路和电压降的组。
根据本发明的其他有利的方面，辅助单元包括单独地或根据所有技术上可接受的组合获得的一个或若干以下特征：
-断路器包括用于每个电导体的用于电流的输入端子和用于电流的输出端子，而第一检测装置包括能够测量传送到断路器的各个输出端子的电压的至少一个电压传感器，如果由电压传感器测量的电压小于在预定时间间隔期间的第二参考电压值，那么第一检测装置能够检测断路器负载端的电压中断；
-断路器包括用于每个电导体的用于电流的输入端子和用于电流的输出端子，而第一检测装置包括能够测量传送到断路器的各个输出端子的电压的至少一个电压传感器，以及如果由第一检测装置计算的导数(derivative)小于预定参考时间内的参考值，那么第一检测装置能够计算测量的电压的导数以及能够检测断路器负载端的电压中断。
-断路器包括能够检测电过载的至少一个第二检测装置，而辅助单元包括能够根据由所述或每个电流传感器测量的强度来计算所述或每个第二检测装置的升温的第一计算装置，所述确定装置能够根据所述计算的升温来确定断路器负载端的电压中断的原因；
-辅助单元包括能够计算在预定经过时间期间所测量的强度的最大值的第二计算装置，确定装置能够根据测量的强度的最大值来确定断路器负载端的电压中断的原因；
-辅助单元包括能够从由所述或每个电流传感器和所述或每个电压传感器分别测量的强度值和电压值来计算穿过每个相应导体的电功率和电能的第三计算装置，而辅助单元包括能够传送测量的强度和电压值以及计算的能量和功率值到集中器的通信构件。
本发明的目的还是一种电气系统，该电气系统包括断路器和与该断路器电耦连的辅助单元，断路器在断开位置能够截断电流在包括至少一个电导体的电连接件中的流动。根据本发明，辅助单元是以上所示的辅助单元。
附图说明
根据以下仅作为非限制性例子给出的并且参照附图的描述，本发明将被更好地理解并且本发明的其他优点将变得更加清楚明显，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的包括断路器和与所述断路器电耦连的辅助单元的电力系统的示意图；
图2是图1的辅助单元的非常示意性的示意图；
图3是根据本发明的用于确定图1的断路器的负载端的电压中断的原因的方法的流程图；
图4是用于穿过连接到图1的断路器的电导体的电流强度的两个不同值的一组两条曲线，该两条曲线示出由辅助单元计算的升温与时间的对比；
图5是一组两条曲线，该两条曲线一方面示出在图1的断路器的断开期间穿过连接到断路器的电导体的电流与时间的对比，另一方面示出在断路器的输出端处测量的在电导体上的电压与时间的对比；
图6是一组三条曲线，该三条曲线示出在图1的断路器负载端的电压中断时刻的时间与在图2的辅助单元内部的三个不同测量点测得的电压的对比；以及
图7是根据本发明的第二实施例的包括四极断路器和与所述断路器电耦连的辅助单元的电力系统的示意图。
具体实施方式
在图1中，电气系统10被连接到第一电导体12和第二电导体14，导体12，14属于配电网络16并且用于给电负载18供电。
电气系统10能够通过无线连接与数据集中器20通信。
电气系统10包括断路器22，例如机电断路器，优选地磁热断路器，以及与该断路器22电耦连的辅助单元24。辅助单元24例如被附连在断路器22之下。
电气系统10包括轨道25，其上是机械附连的断路器22。
第一导体12例如是相导体或进一步的正直流电势导体。
第二导体14例如是中性导体或进一步的参考直流电势导体。
第一导体12和第二导体14形成电连接件16。
数据集中器20，经由数据连接，例如无线电链接，被链接到观察装置27，以便特别地显示由辅助单元24传送的与断路器22的操作有关的信息。集中器20包括第一通信构件28和第一无线电天线30。
断路器22本身是已知的，并且能够特别地在第一导体12第二导体14上出现电气故障时截断穿过第一导体12和/或第二导体14的电流的流动。
断路器22包括机械输出构件32，在图1中可见，机械输出构件32在工作位置和停止位置之间是可动的，所述停止位置对应于在断开断路器22之后电流在导体12和14中的流动的截断。机械输出构件32在第一或第二导体12，14过载的情况下或者在手动地断开断路器22时朝向停止位置可动地安装。
断路器22包括至少一个检测装置，未示出，例如双金属开关，能够检测第一导体12或第二导体14上的电过载，以及还称为用于检测过载的装置。
断路器22例如是磁热断路器，其能够在过载的情况下通过热效应，以及在短路情况下通过磁效应，截断电流在第一和/或第二导体12，14中的流动。
断路器22包括用于电流的第一和第二输入端子34，36以及用于电流的第一和第二输出端子38，40，第一输入和输出端子34，38与第一电导体12连接，第二输入和输出端子36，40与第二电导体14连接。
断路器22在断开位置能够截断电流I通过电连接件16的流动。一般地说，断路器22负载端的电压中断发生，当它在断开位置时或由于断路器22的输入端处的电压降低于第一参考电压值。第一参考电压值例如包含在0伏和50伏之间。断路器22负载端的电压的存在由断路器的闭合位置引起，即所述断路器能够允许电流流过电连接件16，在断路器的输入端处的电压大于所述第一参考电压。
辅助单元24包括电流传感器44，电压传感器46，处理单元48，供电构件50，电压调节器51，电能存储构件52，第二通信构件53和第二无线电天线54。
另外，在交流电的情况下，辅助单元24包括差动电流传感器，未示出，能够测量第一导体12和第二导体14之间的差动电流。
观察装置27特别地包括显示屏，未示出，以及装置，未示出，用于将从数据集中器20接收的数据显示在所述屏上。
第一通信构件28能够经由第一天线30传送数据到辅助单元24以及与辅助单元24建立无线电链接。
机械输出构件32本身是已知的，并且还称为用于重置断路器22的杆32。
重置杆32在它的工作位置和它的停止位置之间是可动的，所述工作位置对应于断路器22的闭合状态，所述停止位置在手动地致动杆32的情况下对应于断路器22的断开状态，或者进一步的在第一和/或第二导体12，14过载或短路的情况下对应于所述断路器22的触发状态。
重置杆32给出这样的可能性：在触发之后重置断路器22，即使断路器22从它的断开或触发状态回到它的闭合状态，以便再次允许电流流入第一和第二导体12，14中。杆32还允许断路器22被手动断开。
电流传感器44，在图2中可见，本身是已知的，并且能够测量流入第一电导体12中的电流I的强度。电流传感器44例如是相电流传感器，并且然后包括例如Rogowski环面(torus)、分路或者甚至霍耳效应传感器。在下面的描述中，电流和该电流的强度具有同样的标记I。
另外，辅助单元24包括第二电流传感器，未示出，能够测量在第二电导体14中流动的电流强度。
电压传感器46本身是已知的，并且能够测量在第一输出端子38和第二输出端子40之间传送的第一电压V1。电压传感器46更准确地说允许在第一电导体12处断路器22的第一输出电压V1的测量。
处理单元48包括处理器58，能够检测断路器22负载端的电压中断的检测装置59，还称为用于检测断路器22负载端的电压中断的装置59，以及与所述处理器58连接的存储器60，如图2所示。
用于断路器22负载端的电压中断的检测装置59和用于检测过载的装置随后分别被称为第一检测装置59和第二检测装置。
供电构件50能够恢复在电导体12，14之上传送的一部分电能并且将电功率供给到辅助单元24。
电压调节器51给出这样的可能性：使由电源50输送的电压适于由处理单元48和通信构件53可接受的的电压值。调节器51例如是直流-直流变换器，其输送3.3V的直流电压。
电能存储构件52能够在当断路器闭合时储存由电源50输送的一部分电能，以及在断路器22负载端的电压中断之后送回储存的电能。
在图2中，存储构件52是电容器，其电容值尤其是取决于辅助单元24的平均电消耗以及取决于要被输送到第二通信构件53和到处理单元48的供电电压。
第二通信构件53能够从数据集中器20接收数据，更确切地从第一通信构件28和从第一天线30接收数据，以建立与集中器20的无线电链接。第二通信构件53能够产生包括来自于处理单元48的数据的消息M1，然后经由第二天线54传送，所述消息M1用于数据集中器20。
有利地，通信构件28，53和天线30，54顺从于ZIGBEE或ZIGBEEGREEN POWER通信协议，根据IEEE-802.15.4标准。
替代地，通信构件53能够经由有线链接，未示出，与数据集中器20通信。
第二无线电天线54能够传送信息到第一无线电天线30以及从第一无线电天线30接收信息。
处理器58包括用于根据由电流传感器44测量的电流I的强度来计算第二检测装置的升温值θ的第一软件包62。处理器58还包括用于计算预定时间段T1内的测量的强度的最大值Imax的第二软件包64，所述最大值Imax还称为最大强度Imax。
处理器58包括用于将升温值θ与第一阈值S1比较的第一软件包65。
另外，第一比较软件包65能够一方面比较升温值θ与第一阈值S1，另一方面比较升温值θ与低于第一阈值S1的第二阈值S2。第一阈值S1被参数化以便当第二检测装置由包括在断路器22的额定电流的60％和90％之间的电流穿过时对应于第二检测装置的升温θ，而第二阈值S2被包括在第一阈值S1的80％和95％之间。
如果在预定经过时间T2内由电压传感器46测量的第一电压V1小于第二参考电压值Vref，则第一检测装置59能够检测断路器22负载端的电压中断。第二参考电压值Vref例如小于主线(mains)16的额定电压的20％。
替代地，第一检测装置59能够测量由电压传感器46测量的电压的脉动。为了测量所述脉动，第一检测装置59能够计算测量的电压的导数(derivative)。由此，在预定参考期T3期间，如果由第一检测装置59计算的以伏特/毫秒(V/ms)表示的导数小于参考值，例如包括在断路器22的额定电压的1％和10％之间，即在230V的额定电压的2.3V/ms和23V/ms之间，第一检测装置能够检测断路器22的负载端的电压中断。参考期T3优选地包括在5ms和20ms之间。
存储器60能够储存应用装置66，用于根据由电流传感器44测量的强度检测来确定断路器负载端的电压中断的原因。存储器60还能够储存软件包68，用于取样由电流传感器44测量的电流I的强度和由电压传感器46测量的第一电压V1的强度。存储器60还能够储存由电流传感器44测量的电流I的强度和由电压传感器46测量的第一电压V1的强度的样本以及经由处理器58从测量的强度I和第一电压V1值计算的电功率和能量值。
确定应用装置66能够根据由电流传感器44测量的电流I的强度确定由第一检测装置59检测的断路器负载端的电压中断的原因。所述确定应用装置66包括用于比较计算的升温值θ与第三阈值S3的第二软件包74和用于比较测量的强度的最大值与第四阈值S4。第三阈值S3被设定到与包括在断路器22的额定电流的100％和120％之间的电流相对应的升温值θ，而第四阈值S4被包括在断路器22的额定电流的3倍和10倍之间。
替代地，确定应用装置66还包括第三软件包，未示出，用于计算一持续时间，在该持续时间期间，计算的升温值θ大于第三阈值S3。在该替代方案中，确定应用装置66包括第四比较软件包，未示出。第四比较软件包能够比较由第三计算软件包计算的持续时间与参考持续时间。
另外，确定应用装置66包括软件包，未示出，用于提供分别由升温值θ和测量的强度的最大值Imax超过第三阈值S3和第四阈值S4的日期与时间。
第二比较软件包74能够比较升温值θ与第三阈值S3以便确定断路器22负载端的电压中断的第一原因。更准确地说，断路器22负载端的电压中断的第一原因对应于电过载，并且如果升温值θ大于第三阈值S3则被检测。
第三比较软件包76能够比较计算的最大强度Imax与第四阈值S4以便确定断路器22负载端的电压中断的第二原因，该第二原因不同于负载端的电压中断的第一原因。更准确地说，断路器22负载端的电压中断的第二原因对应于在第一导体12上存在短路电流，并且如果最大强度Imax大于第四阈值S4则被检测。
如果在断路器22负载端的电压中断之后所述第三阈值S3和第四阈值S4还没有分别被升温值θ和最大强度Imax超过时，而不同于所述第一和第二原因的断路器负载端的电压中断的第三原因被检测。第三原因是电压降并且对应于断路器22的手动断开或对应于在输入端子34，36上来临的电压降或电压切断。
第三阈值S3大于第一阈值S1和第二阈值S2。第一阈值S1大于第二阈值S2。
消息M1包括第一数据，STATUS，对应于断路器22的这样的状态，即，断路器22负载端的电压缺乏或电压损失或断路器的电力闭合状态；以及第二DEFAULT数据，其对应于断路器负载端的电压中断的原因。断路器22负载端的电压中断的原因优选地选自包括电过载，短路和电压降的组。
第一STATUS数据能够呈现两个不同值，第一值ON和第二值OFF。第一值ON在此情况下对应于电力断路器22的闭合位置，第二值OFF对应于断路器22负载端的电压中断。
当断路器22负载端的电压中断的确定的原因是电压降时，负载端的电压中断的原因实际上相当于手动断开，或者相当于在输入端子34，36上来临的电压切断或电压降到低于第一参考电压值的值。
另外，消息M1包括电流I和第一电压V1的强度值，如测量和计算的，以及有关的能量和功率值。
现在将借助于图3解释根据本发明的电气系统10的操作。
在有关的例子中，辅助单元24包括在第一导体12周围的单个电流传感器44。由此，在以下所示的方法中，断路器22负载端的电压中断的原因取决于穿过第一导体12的电流和穿过第二导体14的电流没有被考虑。替代地，如这将随后描述的，附加的电流传感器位于第二导体14周围。
在初始步骤100期间，电气系统10被连接在给电的即由电流穿过的第一电导体12和第二电导体14上。
接下来，在下一步骤102期间，电流I和第一电压V1的强度由电流传感器44和电压传感器46定时地测量。
在随后的步骤104期间，辅助单元24，经由处理器58，从在步骤102中测量的电流I和第一电压V1的值计算穿过断路器22的电能和功率。在步骤106期间，第二通信构件53以预定周期P周期性地发送第二消息M2。第二消息M2包括电流I和第一电压V1的测量值，以及计算的能量和电功率，第一STATUS数据或者对应于断路器22负载端的电压中断，或者对应于断路器22的给定的闭合状态。接下来，在步骤108期间，第一计算软件包62，从电流I的测量的强度的值计算升温值θ。
在步骤108期间，为了计算升温值θ，第一计算软件包62计算电流I的测量的强度值的平方。然后，电流I的强度值的平方借助于RC型的低通滤波器被滤波。第一计算软件包62，应用以下根据测量的电流I的样本指数(sample index)N的滤波方程式:θN＝θN-1x A+IN x IN x B，A+B＝1并且A和B是包含在0和1之间的值系数。计算的升温θ的上次值θN然后用于计算步骤108之后的步骤。
系数A和B的选择取决于由电流传感器44测量的电流I的取样频率，以及取决于对应于经过时间的时间常数。经过时间是在检测装置59检测过载并触发断路器22的断开之前，预定强度的电流I流过电导体12所需要的时间。从而计算的升温值θ给出建模断路器22的热触发曲线的可能性。可以调节A和B的值以便模拟的触发曲线对应于以上示出的时间常数。系数A和B还取决于第二检测装置的物理特性。在图4中，第一曲线109示出用于由电流传感器44测量的电流的、与时间对比的、升温值θ随时间的变化，其值等于能够穿过断路器22的电流的额定值In的1.3倍。第二曲线110示出用于由电流传感器44测量的电流的、与时间对比的、升温值θ随时间的变化，其值等于电流In的额定值的两倍。由此注意到测量的电流越大，升温θ值增加得越快，它超过由水平线111示出的第三阈值S3的速度越快。
在步骤112期间，第一比较软件包65比较计算的升温值θ与第一阈值S1。
如果计算的升温值θ小于第一阈值S1，然后第二计算软件包64在步骤114期间计算在经过时间T1期间测量的强度的最大值Imax，即在计算步骤114之前在经过时间T1期间从电流I的测量值计算强度的最大值。经过时间T1优选地包括在60毫秒(ms)和160ms之间。
如果计算的升温值θ大于第一阈值S1，然后处理单元48进行步骤116，在此期间，它产生警报信号，该警报信号被传送到第二通构件53，其随后将警报信号传送到集中器20。
另外，如图3所示通过利用以下符号：
在步骤112期间，第一比较软件包65还比较计算的升温值θ与第二阈值S2。警报信号得以产生并从当升温值θ大于第一阈值S1时且只要升温值θ大于第二阈值S2的时刻就被发送。由此，通过使第二阈值S2优选地包括在第一阈值S1的80％和95％之间，我们具有在步骤112期间的滞后操作。接下来，在步骤116之后，处理单元48执行步骤114。
替代地，步骤112和116与用于确定断路器22的负载端的电压中断的原因的方法并行执行。更准确地说，在该替代方案中，在步骤108之后，一个直接地转到步骤114，步骤112和116根据预定重复周期重复地执行。
接下来，在步骤117期间，第一检测装置59从由电压传感器46测量的第一电压V1值检测断路器22负载端的电压中断。更准确地说，如果在时间间隔T2期间由电压传感器46测量的第一电压V1小于第二参考电压值Vref，那么第一检测装置59检测断路器负载端的电压中断。时间间隔T2优选地包括在5ms和10ms之间。
在未示出的替代方案中，在步骤117期间，第一检测装置59通过测量由电压传感器46测量的电压脉动来检测断路器负载端的电压中断。为了测量所述脉动，第一检测装置59计算测量的电压的导数，如果在预定参考时间T3期间由第一检测装置59计算的导数小于所述参考值，例如包括在断路器22的额定电压的1％和10％之间，那么第一检测装置59检测断路器22负载端的电压中断。
如果第一检测装置59检测到断路器22处于通电的闭合位置，那么第一STATUS数据在步骤118期间呈现第一值ON，并且处理单元48回到步骤102。
如果第一检测装置59检测到断路器22负载端的电压中断，那么处理单元48执行下面的步骤120，在该步骤期间，第三比较软件包76比较在步骤112期间计算的最大强度Imax与第四阈值S4以便检测断路器22负载端的电压中断的第二原因。
如果计算的最大强度Imax大于第四阈值S4，那么在步骤122期间，处理单元48将第二DEFAULT数据设定为短路值。检测到的断路器22负载端的电压中断的原因于是就是在第一导体12上存在短路电流。步骤122之后，处理单元48执行步骤124，在步骤期间，第二通信构件53将至少第一STATUS数据和第二DEFAULT数据传送到集中器20，以便操作器能够从观察装置27识别断路器22负载端的电压中断的原因。
如果在步骤120期间计算的最大强度Imax小于第四阈值S4，那么在步骤126期间，第二比较软件包74比较在步骤108中计算的升温值θ与第三阈值S3以便检测断路器22负载端的电压中断的第一原因。如果计算的升温值θ大于第三阈值S3，那么处理单元48在步骤128期间将第二DEFAULT数据设定为过载值，并且所识别的已经引起断路器负载端的电压中断的故障是第一导体12上的电过载。步骤128之后，处理单元48经由通信构件完成步骤124。
在当上次计算的升温值θ小于第三阈值S3时的情况下，然后处理单元48执行步骤130，在该步骤期间，它将第二DEFAULT数据设定为值0，其对应于第二机械构件32的手动断开或者对应于在第一和第二输入端子34，36上来临的电压切断。
接下来，步骤130之后，处理单元48执行步骤124。
另外，在装备有多个电气系统10以及因此装备有多个辅助单元24的电气设备的情况下，每个辅助单元24在步骤124中在三个不同的任意瞬间继续进行增加接收朝向集中器20发送的第一消息M1的概率。
时间间隔T2优选地包括在5ms和10ms之间，以便处理单元48具有足够的时间用于检测短路以及用于传送在步骤124中产生的消息M1。进一步地，通过具有短的时间间隔T2，可以检测干线16的微小削减(microcuts)从而可以测量由操纵干线16的配电器提供的电压的质量。
借助于本发明，操作器察觉到断路器负载端的电压中断的原因并根据该原因决定什么样的修理活动应当被执行。
所述警报信号给出通知操作器电负载18处于例如由断路器22可接受的最大负载的80％左右那样高的可能性，并且如果负载增加，断路器22冒险切换到断开位置。进一步地，通过使用两个不同的阈值S1，S2，可以避免警报信号的传送和该传送的停止之间的不合时宜的切换，反之亦然。
当电流传感器44是线性传感器时，例如Rogowski环面、分路或任何其他的装置，测量动力学较好，其允许检测的触发的原因的确定中的改进。
进一步地，根据本发明的辅助单元24与断路器22电力地和机械地耦连，而没有改变断路器。它由此更容易将辅助单元24安置在现有的断路器上。
经过时间T1，在此T1期间计算最大强度，被保持在60ms和160ms之间以便，在当电负载18是保持反向电动势的电机时的情况下，在断开断路器使得导体12，14上的电压切断之后，经过时间T1足够长以便测量的电流I的峰值由于短路而被检测到。
在图5中，第三曲线300被观察，对应于穿过断路器22的电流与时间的对比，以及第四曲线302示出断路器22的输出端子38，40之间的电压。在曲线300上，强度峰值被观察，对应于短路。
当电流I具有零强度时，那么断路器22是断开的。然而，在曲线302上出现：当断路器22断开时并且当电流是零时，即0.04秒时段内，电压不是零并且在断开断路器22之后逐渐减小。由于由电机类型的负载18产生的反向电动势，测量的电压不是零。因而，在由断路器22产生的切断期间，在输出端子38，40之间测量的第一电压V1没有瞬间消失。第一电压V1通过电机类型的负载18的反向电动势在60ms左右的一段时间内被保持到非零值。第一检测装置59因此在超过0.04秒的时间内检测断路器22的断开。为了计算在断开断路器22之后的最大强度Imax值，因此必需计算包括在60ms和160ms之间的期间内的最大强度Imax以便适当地检测与所述最大强度对应的在短路期间发生的电流峰值。如果经过时间T1具有太小的值，那么步骤117期间，主线的电压损失将被检测，在步骤112中计算的值Imax将不对应于短路电流。
此外，在步骤117期间，为了进行比较，第一相关的电压V1的值在第一导体12和第二导体14被测量。这允许电压降的类似立即的检测以及因此断路器22的负载端的电压中断的类似立即的检测。时间间隔T2因此被包括在5ms和10ms之间以便在断路器22负载端的电压降的检测速度之间具有最佳兼顾以及以便区分由主线16输送的电压的微小削减。
第一电压V1的形状在图6中由为短划线的第五曲线306示出。第一电压V1在断路器22断开时就呈现为零值，由以虚线示出的第一竖线311示出。
替代地，为了执行步骤117，第二参考电压与在如图2所示的存储构件52的端子上测量的第二电压V2进行比较。第二电压V2在图6中由第六曲线312示出。然而，在该替代方案中，另外的数字/模拟输入量是需要的，其在处理器58的选择中产生过多成本。
在另一替代方案中，为了执行步骤117，第二参考电压Vref与调节器51的输出端测量的并且给处理单元48供电的第三电压V3进行比较。第三电压V3在图6中由第七曲线314示出。意识到，辅助单元24包括存储构件52，用于检测电压V3的下降的时间是长的，例如在40到50ms左右，因为这取决于存储构件52的放电时间。
借助于本发明，可以借助于电流传感器44和借助于测量的电流I值的处理以可靠的方法来确定断路器22负载端的电压中断的原因。因而，通过测量电流I，确定应用装置66能够确定断路器22负载端的电压中断是否是由于穿过导体12的短路电流，或者由于穿过导体12的过载电流，或者进一步地由于断路器22的输入端子34，36上的电压切断或电压降。
在早前示出的替代方案中，其中辅助单元24包括能够测量穿过第二导体14的电流的另外的电流传感器，所述辅助单元能够根据每个都穿过电导体12，14的电流来确定断路器负载端的电压中断的原因。在该替代方案中，由每个电流传感器测量的电流值单独被处理，用于确定断路器22负载端的电压中断的方法与早前示出的方法整体上相同，差别在于该方法是对每个电导体12，14实施的。接下来，集中器20能够确定断路器负载端的电压中断的原因以及，在所述电导体12，14上，电气故障已经在当负载端的电压中断的原因是过载或短路的情况下发生的。
替代地，断路器与差动触发装置连接，差动电流传感器允许在差动触发装置的差动触发的风险的情况下所述断路器22的漏电率的测量和到数据集中器20的警报的传送。同样地，差动电流传感器给出确定是否所述触发是由差动触发器控制的可能性。
图7示出本发明的第二实施例，对于该第二实施例，类似于早前描述的第一实施例的元件用相同的标记标出并且不被再次描述。
根据第二实施例，在电连接件16中流动的电流是三相电流，以及电链接16包括三相电导体12和中性电导体14。
电气系统10于是包括四个断路器22，形成四极断路器，与所述辅助单元20耦连。
辅助单元20于是包括三相电流传感器44，每个相电流传感器44与各自的相导体12连接。
确定应用装置66于是能够确定断路器负载端的电压中断的原因，根据由相电流传感器44测量的每个强度在断路器22的四极之一上检测。
第二实施例的对于每个相导体12的操作类似于针对单个相导体12描述的第一实施例的操作，并且不被再次描述。
该第二实施例的优点与第一实施例的优点相同。
一般地说，本发明应用于以下二者：如第一实施例所示的能够被连接到相导体和中性导体的单相断路器以及如第二实施例所示的能够被连接到三相导体的三相断路器，或者甚至连接到三相导体和中性导体的四极断路器。对于单相和四极断路器，在断路器断开时，根据有关的应用装置，中性导体被切断并且穿过它的电流被截断，否则中性导体不被切断，穿过它的电流没有被截断。

Claims (15)

1.一种用于借助于辅助单元(24)确定断路器(22)负载端的电压中断的原因的方法，所述负载端的电压中断对应于断路器(22)的断开或对应于在断路器(22)的输入端处的电压降低于第一参考电压值，所述断路器(22)在断开位置能够截断电流(I)在包括至少一个电导体(12，14)的电连接件(16)中的流动，
所述辅助单元包括能够测量在相应的电导体(12，14)中流动的电流(I)的强度的至少一个电流传感器(44)和能够检测所述断路器负载端的电压中断的第一检测装置(59)，
所述方法包括以下步骤：
-a)通过所述或每个电流传感器(44)测量在所述或每个电导体(12，14)中流动的电流(I)的强度(102)，
-b)经由所述第一检测装置(59)检测所述断路器(22)负载端的电压中断(117)，
所述方法的特征在于，它进一步包括以下步骤∶
-c)通过所述辅助单元(24)并根据由所述或每个电流传感器(44)测量的强度来确定检测到的所述断路器负载端的电压中断的原因(120，122，126，128，130)，所述原因优选地选自包括电过载、短路和电压降的组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在测量步骤a)(102)之后且在检测步骤b)(117)之前，所述辅助单元执行以下步骤：
-a2)根据在步骤a)中测量的强度值来计算电过载的一个或第二装置的升温(θ)(108)，所述第二检测装置包括在所述断路器中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤a2)之后，所述辅助单元执行以下步骤：
-a3)比较计算的升温(θ)的值与第一阈值(S1)(112)，以及
-a4)当计算的升温(θ)的值大于所述第一阈值(S1)时产生警报信号(116)。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤a2)之后，所述辅助单元执行以下步骤：
-a3’)将计算的升温值(θ)与第一阈值(S1)以及与小于所述第一阈值(S1)的第二阈值(S2)进行比较(112)，以及
-a4’)从当计算的升温值(θ)大于所述第一阈值(S1)时且只要计算的升温值(θ)大于所述第二阈值(S2)的时刻就产生警报信号。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述检测步骤b)(117)之后，如果断路器(22)负载端的电压中断被所述第一检测装置(59)检测到，那么所述辅助单元在所述确定步骤c)期间执行以下步骤：
-c1)比较计算的升温值(θ)与第三阈值(S3)以便检测所述断路器负载端的电压中断的第一原因(126)，所述第三阈值(S3)大于所述第一阈值(S1)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述测量步骤a)(102)之后且在所述检测步骤b)(117)之前，所述辅助单元执行以下步骤：
-a5)在预定经过时间(T1)期间计算所测量的强度(I)的最大值(Imax)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述检测步骤b)(117)之后，如果所述断路器(22)负载端的电压中断已经被所述第一检测装置(59)检测到，所述辅助单元(24)在所述确定步骤c)期间执行以下步骤：
-c2)比较所述电流(Imax)的最大值与第四阈值(S4)，以便检测所述断路器负载端的电压中断的第二原因(120)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述确定步骤c)之后，所述辅助单元(24)执行以下步骤：
-d)将包含与所述断路器负载端的电压的存在相对应的第一数据(STATUS)和与所述断路器(22)负载端的电压中断的原因相对应的第二数据(DEFAULT)的消息传送到集中器(20)(124)。
9.一种用于断路器(22)的辅助单元(24)，所述断路器在断开位置能够截断电流(I)在包括至少一个电导体(12，14)的电连接件(16)中的流动，
所述辅助单元(24)包括能够测量在相应的电导体(12，14)中流动的电流(I)的强度的至少一个电流传感器(44)和能够检测所述断路器(22)负载端的电压中断的第一检测装置(59)，所述负载端的电压中断对应于所述断路器(22)的断开或对应于在所述断路器(22)的输入端处的电压降低于第一参考电压值，
其特征在于，所述辅助单元(24)包括用于根据由所述或每个电流传感器(44)测量的强度(I)来确定所述断路器(22)负载端的电压中断的原因的装置(66)，
所述原因优选地选自包括电过载、短路和电压降的组。
10.根据权利要求9所述的辅助单元，所述断路器(22)包括用于每个电导体(12，14)的用于电流的输入端子(34，36)和用于电流的输出端子(38，40)，其特征在于，所述第一检测装置(59)包括能够测量传送到所述断路器(22)的相应的输出端子(38，40)的电压(V1)的至少一个电压传感器(46)，以及在于，如果在预定时间间隔(T2)期间由所述电压传感器测量的电压(V1)小于第二参考电压值，所述第一检测装置(59)能够检测所述断路器(22)负载端的电压中断。
11.根据权利要求9所述的辅助单元，所述断路器(22)包括用于每个电导体(12，14)的用于电流的输入端子(34，36)和用于电流的输出端子(38，40)，其特征在于，所述第一检测装置(59)包括能够测量传送到所述断路器(22)的相应的输出端子(38，40)的电压(V1)的至少一个电压传感器(46)，以及在于，如果在预定参考时间(T3)期间由所述第一检测装置(59)计算的导数小于参考值，所述第一检测装置(59)能够计算所测量的电压和检测所述断路器(22)负载端的电压中断。
12.根据权利要求9所述的辅助单元，其特征在于，所述断路器(22)包括能够检测电过载的至少第二检测装置，以及在于，所述辅助单元(24)包括能够根据由所述或每个电流传感器(44)测量的强度(I)来计算所述或每个第二检测装置的升温值(θ)的第一计算装置(62)，所述确定装置(66)能够根据所计算的升温值(θ)来确定所述断路器(22)负载端的电压中断的原因。
13.根据权利要求9所述的辅助单元，其特征在于，所述辅助单元(24)包括能够计算在预定经过时间(T1)期间测量的强度(I)的最大值(Imax)的第二计算装置(64)，确定装置(66)能够根据所测量的强度的最大值(Imax)来确定所述断路器负载端的电压中断的原因。
14.根据权利要求10所述的辅助单元，其特征在于，所述辅助单元(24)包括第三计算装置，该第三计算装置能够从分别由所述或每个电流传感器(44)和所述或每个电压传感器(46)测量的强度(I)和电压(V1)值来计算穿过每个相应的导体(12，14)的电功率和电能，以及在于，所述辅助单元(24)包括通信构件(53)，该通信构件能够将所测量的强度(I)和电压(V1)值和所计算的能量和功率值传送到集中器(20)。
15.一种电气系统(10)，包括断路器(22)和与该断路器(22)电耦连的辅助单元(24)，所述断路器在断开位置能够截断电流在包括至少一个电导体(12，14)的电连接件(16)中的流动，其特征在于，所述辅助单元(24)是权利要求9到14中的任一项所述的。
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