CN105744771B - 用于电力质量监控和测量设备的用户接口 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于电力质量监控和测量设备的用户接口，该接口用于例如转换开关之类的电元件，该接口呈现为具有安装到电气外壳的第一部分，以及不需要接触所述电气外壳或断开来自所述外壳内的所述电元件的电力而可从所述第一部分移除的第二部分。采用本公开的方案，允许对用于电力质量测量和监控系统(特别是转换开关系统)的用户接口进行维护或更换，而不需要断开或中断AC电力或打开容纳转换开关的电气外壳。

Description

用于电力质量监控和测量设备的用户接口

相关申请的交叉引用

本申请是于2015年7月17日递交的申请号为14/741,486的美国专利申请的继续申请，该美国专利申请要求于2014年8月18日提交的申请号为62/038,676的美国临时专利申请的优先权，并且还要求于2014年12月30日提交的申请号为62/097,642的美国临时专利申请的优先权，它们的全部内容以引用的方式并入于此。

技术领域

本公开大致涉及用于通过使用操作者计算机控制接口来进行电力监控、控制和测量来防止电力中断或改进电力质量的装置和系统。更具体地，本申请涉及不需要断开电力而允许安全维修和/或更换电力设备(例如，转换开关接口)的装置和方法。

背景技术

除非在本文中另有说明，否则在该部分描述的内容不是本申请权利要求的现有技术，并且也没有因为包括在该部分而被承认为现有技术。

电力质量测量和监控是电力工业中的重要概念，一般涉及确保AC电力系统一致、免受谐波含量影响和/或保持不中断的装置、方法和系统。例如，电力质量仪表是一种能给出某种形式的谐波含量指示的装置。电力质量和监控装置的另一个例子是用来在两个独立电源之间切换电负荷从而防止服务中断的电力转换开关。电力转换开关系统的首要目标是确保电负荷由可接受的电源以高可用率供应并使负荷损坏最小。

上述装置和系统通常位于壳体中用于封闭和保护电气设备免受不利环境的影响，例如雨、雪、昆虫破坏、动物破坏、人为干预等。典型地，这些电气外壳具有前面板，并且前面板带有具有切口的部分来露出一个或多个电流表、电压表、断路器、切断器(disconnects)、开关、按钮等，它们必须安装在平坦面板背侧的内侧并在各种转换开关元件之间硬接线。为了更换或维护这些固定安装的接口，训练过的维护操作者必须典型地经由维护入口打开电气外壳并从外壳的内部执行维护工作。由于电击和闪弧的风险，尤其是如果电气设备包括中压或高压转换开关，那么所有电源必须与容纳在电气外壳内部的设备断开连接。在现代转换开关系统中，例如，用户接口典型地与通过电气外壳中的切口展现给用户的电组件集成，并且通过硬接线互连到容纳有转换开关的电气外壳内的其他装置。在这种系统中，为了减小电击或电弧的危险，用户接口的维护要求供给转换开关的电力断开。电力的这种断开能导致没有电力的时间延长。不管维护工作是在高压开关机构还是在开关接口本身的低压控制电路上执行，都是如此。

因此，在电力质量测量和监控技术领域存在对于避免这些危险的用户或操作者接口的需求。接口必须可维护或能更换或扩展而不会造成现有服务的损失或中断。本公开尽管一般应用在多个电力质量和监控系统，但是通过避免需要断开供给转换开关的电力连接同时允许对用户接口的维护，发现本公开对于转换开关系统具有特定应用。另外，本公开提供了一种用于更换用户接口而不需要断开转换开关的电力负荷的连接的方法。通过阅读下列描述并查看附图，本文公开的系统和方法的这些和其他优点将变得清楚。

发明内容

本公开的系统和方法的优点在于，它们允许对用于电力质量测量和监控系统(特别是转换开关系统)的用户接口进行维护或更换，而不需要断开或中断AC电力或打开容纳所述转换开关的电气外壳。要求操作者打开并进入电气外壳会使操作者面临电击或电弧的危险。在我们公开的系统和方法以前，为了维护或更换用户接口，典型地必须中断电力并打开电气外壳。这导致了系统产生停机时间并且费用增加。本公开的系统和方法通过使用模块化的或多部分的接口系统来减少现有技术存在的问题，在该系统中一个部分容易与所述接口系统的第二固定或安装部分在电气上和机械上都断开，而不需要断开或中断AC电力或使操作者面临电击。在许多情形中，接口的更换可以只需要花费几分钟。

因此，一个公开的实施例针对用于电力质量测量或监控装置的用户接口，该装置具有至少两部分，其中一个部分容易从固定地紧固在电气外壳前面板的另一部分在电气上和结构上移除。该接口的固定的紧固第一部分可以包括箱体部，其向后突出到电气外壳内。优选地，该第一部分由通过连接器配合在一起的两个部分组成。该第一部分具有限定箱体部的后侧和侧壁。前面板形成所述第一部分的第二部件并且具有允许连接器将所述第一部分紧固或安装到所述电气外壳的所述前面板的所述背侧的一个或以上的凸缘表面。所述第一部分还具有一个或一个以上的支架槽，其容纳附接到所述接口的所述第二部分的一个或一个以上悬吊支架的远端。所述第一部分的所述箱体部分的优选尺寸不超过12英寸×8英寸×5英寸。

所述第一部分的所述箱体部分容纳对于测量、监控、控制和/或操作容纳在所述电气外壳中的电气设备和对所述接口供电来说所必需的电气元件。在转换开关系统的具体情形中，优选的是，所述接口箱体容纳电路板、包括中央处理单元的(CPU)以及存储器，它们彼此电通信。所述用户接口的所述第二部分可移除地连接到所述第一部分。该可移除的第二部分具有支撑一个或多个悬吊支架的背侧和前侧，每个支架具有远端和末端。所述近端优选的是可移除地与所述第二部分的所述背侧上的支架连接件接合，使得悬吊支架可以不需要使用例如为螺丝刀、钳子、扳手或电力辅助手工工具之类的手工工具而被移除。优选地，所述悬吊支架的近端通过脱开搭扣或压缩配合连接来与所述接口的所述第二部分背侧的所述支架连接件断开连接。相对所述第二部分背侧横向向内弯折或弯曲所述支架来将它从所述支架连接器解开或脱开可以实现连接的断开。

所述悬吊支架的末端被配置用于插入到并配合在所述第一部分前面板上的所述支架槽的内侧，使得所述接口的所述第二部分可以向下远离所述前面板、从垂直关闭位置到打开位置而摇摆或旋转，同时保持连接到所述第一部分。优选地，所述悬吊支架允许所述第二部分向下旋转至少为90度的角度。所述支架槽被配置为具有扩大的上开口部，其允许所述支架的末端插入到所述槽。所述槽的下段的尺寸是具有允许所述悬吊支架的中部自由摆动的开口。所述支架的所述末端具有大于所述槽中的所述下开口的扩大部，使得所述支架不能被从所述槽中拉出。为了从所述第一部分移除所述第二部分，所述第二部分从所述垂直关闭位置移动并相对所述第一部分垂直提升，使得所述悬吊支架的所述末端与所述槽的所述扩大部或增宽部对准。一旦对准，然后所述第二部分远离所述第一部分的所述前面板移动，直到所述悬吊支架的所述末端不再位于所述支架槽内。为了完全将所述第一部分从所述第二部分移除，如下面描述的可移除电缆必须断开连接。

所述第一部分和所述第二部分之间的可移除电连接件提供了一种电气接口，该电气接口被设计为在所述用户接口的两个部分之间提供电力和电信号，并且在未来对所述接口的所述第一部分或者所述第二部分进行适配时该可移除电连接件可以被重复使用。该电气接口提供低电压电力给所述第二部分来为位于所述第二部分的前侧并且用户可从电气外壳的外部接触到的显示器、按钮、以太网端口和USB连接件供电并与其电通信。优选地，该低电压电力处于大约12到32Vdc的范围并消耗为30W或更小的最大功率。优选的可移除电连接器包括带状电缆，其端部是一个或多个插头或端子块，其可以由操作者拔出而不需要使用如上面限定的手工工具。当所述第二部分从所述关闭垂直位置移动或打开时，可以接触到电连接器以断开连接。关于特定的接口显示器，优选的显示器为对角测量达至少7英寸并与CPU电通信的彩色触摸屏。所述显示器优选利用五线电阻式触摸屏。

当所述第二部分处于关闭位置时，优选的是使用一个或多个锁定件来可释放地将所述第二部分紧固到所述第一部分。这样的锁定件可以使用手工工具锁定或解锁，或设计有不需要使用手工工具的连接器。所述锁定件可以被端盖覆盖，所述端盖可移除地通过搭扣或压缩配合附接在所述第二部分的所述前侧的边缘上。当需要维护或更换所述接口时，这些端盖可以被操作者移除或撑起，以露出这些锁定件并使锁定件可被接触到。

位于所述接口的所述第一部分的所述箱体部中的电元件通过硬接线连接到低DC电压电力源，并且连接到位于所述电气外壳内的某些电气设备，例如，一个或多个转换开关组件。所述箱体中的所述电元件还可以包括一个或多个以太网连接件、Wi-Fi元件、USB连接件和/或蓝牙元件。所述第二部分同样可以通过可移除电气连接件与所述以太网和USB元件连接，使得所述第二部分与所述CPU电通信。所述USB端口应该能从所述接口下载文件、上传新的或修订的软件给所述接口，并提供键盘和鼠标的使用。所述USB端口优选能接口到标准的USB连接设备，例如以太网、Wi-Fi或蜂窝适配器。所述第二部分的前侧优选具有一个或多个按钮，其中这些按钮中的一个为复位开关，其可以被用来使得所述CPU可以从所述用户接口的前侧复位。所述复位按钮可以凹进来防止偶然情况。

优选地，所述用户接口可以被位于所述电气外壳外部的操作者接触到。更优选地，所述第二部分和所附接的显示器被定位为使得它们基本上与所述电气外壳的平坦前面板的所述前表面齐平。所述接口还可以具有实时时钟和当外部DC电力被断开连接时维持所述实时时钟的锂电池。包括允许用户接口产生警告信号的电路也是有利的，警告信号或者为可见的、可听的、通过电子邮件发出、通过短信发出或者为这些方式的组合，以便通知操作者存在问题。

这些和其他实施例将从下面展现的详细描述中变得更加明显。

附图说明

图1是转换开关系统的简化框图，其中提出的两部分用户接口方法和系统可以被实现；

图2示出一个实施例的透视前视图，其显示在安装在电气外壳中之前并且其中第二部分处于垂直关闭位置的用户接口的两个部分；

图3示出图2实施例的透视前视图，其中第二部分处于打开位置并且由悬吊支架支撑；

图4示出图2实施例的透视前视图，其中用户接口安装到电气外壳的平坦前面板，并且接口的第二部分处于垂直关闭位置；

图5示出图2实施例的透视前视图，其中用户接口安装到电气外壳的平坦前面板，并且接口的第二部分处于打开位置；

图6示出图2实施例的透视后视图，其中用户接口被显示为安装到电气外壳的平坦前面板的背侧；

图7示出图2实施例的透视前视图，其中用户接口的第一部分的箱体部没有被显示，而电元件露出；

图8示出图2实施例的透视前视图，显示用于覆盖将处于垂直关闭位置的第二部分紧固的锁定件的端盖被移除；以及

图9示出图2实施例的透视后视图，其中用户接口的第一部分的箱体部分显示为被移除，露出容纳在其中的电元件。

具体实施方式

下文的具体详细描述参照附图，附图形成本文的一部分。在附图中，除非上下文中另有说明，否则相似的标记通常表示相似的部件。在详细描述、附图、以及权利要求书中描述的示例性实施例并非旨在限制。在不脱离本文的主题的精神或范围的前提下可采用其它实施例，或可做出其它变化。应当容易理解，如本文大致描述并在附图中示意的，本公开的这些方案可以以多种不同的配置被布置、替换、组合、分离以及设计，且所有这些均在本文被明确地考虑。

图1是转换开关系统的简化框图，其中提出的两部分用户接口方法和系统可以被实现。然而，应该理解，可以对示出的设置和功能进行许多变化，并且这些变化仍然保持在权利要求的范围和精神之内。例如，可以增加、移除、组合、分布、替代、重定位、重排序或者改变元件。进一步地，当该说明提到由诸如用户接口或转换开关控制器之类的实体执行功能时，应该理解，该实体可以由其本身或借助其他实体的协助、通过硬件、固件和/或软件逻辑的应用来实现该功能。例如，实体可以包括用指令编程的处理器以实施描述的功能。此外，应该理解，上面所有的讨论应当被认为是该详细公开的部分。

转换开关系统100包括转换开关102，该转换开关102例如作为开关在其主电源和后备、备用电源之间切换。转换开关102包括机械切换机构112。机械切换机构112可以被配置来进行自动或手动操作或以自动和手动操作的组合进行操作。机械切换机构112的开关模式可以为开路转接(OT)或闭路转接(CT)。

转换开关102还包括用户接口114、后备存储装置104以及转换开关控制器106。用户接口114、机械切换机构112、存储装置104和开关控制器106可以通过系统总线或其他机构110被耦接在一起。在一种这样的可替代机构中，可以设置无线数据通道。如在下文将更详细描述的，用户接口114允许转换开关系统100的操作者直接从容纳转换开关100的外壳的前面板操作、监控和/或取得操作数据和其他相关的系统信息。

现在将参考附图进行进一步描述目前公开的用户接口。多个可能实施例中的一个将被描述，然而，具体为转换开关系统的该实施例应该不意味着被解释为对我们的发明中每个元件设计上的许多可能的变化进行限制。

首先转到图2，其显示被安装到电气外壳的前面板的背侧之前的用户接口114。该接口包括第一部分1和第二部分2。第二部分2具有前侧40(该前侧40具有显示器3)、USB连接件5、以太网端口6以及按钮4，当位于电气外壳的外侧时，它们都可以被操作者接触到。该第一部分包括箱体部41，其保持有各种电元件，例如CPU、电路板和存储器(参见图9)。图2显示处于垂直关闭位置的用户接口的第二部分。

图3显示用户接口114，其中第二部分2处于打开位置，其中悬吊支架14将第二部分2支撑并保持在相对第一部分1成大约为90度的角度位置。换句话说，操作者已经脱开锁定件10和15，并且随后第二部分2已经从垂直关闭位置被向下拉，使得悬吊支架14从支架槽11内向外枢转。支架槽11在槽的上部具有扩大开口12，并且在槽11的下部具有窄开口13。悬吊支架14具有末端部23和近端部26(参见图7)。末端部被配置为尺寸适于配合到槽11的扩大部12，但是被阻止从下部13的槽中脱离，从而当处于如图3所示的打开位置时提供对第二部分2的支撑。悬吊支架14的末端可以包括销或其他突出部38，它们可以被配置为从末端部向外突出大于槽11的下部13的开口的距离。如所提到的，第一部分1具有至少两个可移除部7和8。部件7为用于保持通过可移除连接器22电连接的电元件的箱体，可移除连接器22在图7中示出为带状线或线束。该带状连接器可释放地连接到端子块16，端子块16被安装在电路板9上，电路板9被固定到第一部分1的部件8。

图4和5显示安装到电气外壳200的平坦前面板20、处于关闭位置和打开位置(图5)的用户接口114。优选地，电气外壳200包括用于容纳转换开关的外壳。如所示，前面板33被露出并且可通过电气外壳200的前面板20的切口210接触到。如图4所示，当接口的第二部分2处于关闭位置时，第二部分2包括显示器3的前侧与电气外壳的前面板20大致齐平，并且可由操作者使用接口100接触到。图5显示第一部分1齐平安装到电气外壳的平坦前面板20的背侧，使得箱体部7向后突出或延伸进入外壳。图6示出箱体部7的向后突出部。第一部分1的部件7通过连接器21附接到面板20的背侧。箱体部7还包括USB连接器30和以太网端口40，它们允许与容纳在电气外壳200内的电元件(例如转换开关220的典型元件)电连接和通信。

图7示出处于断开连接状态的第一部分1和第二部分2。悬吊支架14连接到支架连接件24，并且端子块35和带状连接器22从固定到电路板9的端子块16断开连接。电路板9附接到第一部分1的部件8。箱体部7没有示出，因为它从部件8移除，从而露出电元件25。图8示出处于关闭位置的用户接口，其中端盖90从第二部分的前侧上的前表面31移除。端盖90被配置为可移除盖部，它们通过搭扣(snap)或压缩连接器附接到凸缘表面31，使得锁定件10被覆盖。图9示出箱体部7从用户接口的第一部分的部件8移除，从而露出电元件25和38。箱体部7通过连接器32和33附接到部件8。图9也示出悬吊支架14的突出部通过部件8的槽11，并且进入箱体部7。

虽然本文公开了多个方面和实施例，但是其它方面和实施例对本领域技术人员也是显而易见的。本文公开的多个方面和实施例仅作为示例而非旨在限制，实际范围应由所附权利要求及权利要求具有的全部等效范围指明。同样应理解的是，本文中使用的术语仅用于描述特定实施例，而非旨在限定。

Claims (15)

1.一种用于电力质量测量或监控装置的用户接口，包括：

第一部分，其包括箱体部和前面板，

其中所述前面板包括支架槽和凸缘表面，所述凸缘表面包含被配置为允许所述第一部分固定到电气外壳的安装连接器；以及

第二部分，其可移除地连接到所述第一部分，

其中所述第二部分包括前侧和背侧，所述背侧包括具有近端和末端的悬吊支架，所述近端与所述背侧上的支架连接件可移除地接合，所述末端位于所述前面板上的所述支架槽中，使得所述第二部分能从垂直关闭位置旋转到打开位置，同时保持连接到所述第一部分，

所述用户接口还包括：

彼此电通信并安装在所述第一部分的所述箱体部内的电路板、CPU以及存储器；

可移除电连接件，其位于所述第一部分与所述第二部分之间并提供电力给所述第二部分。

2.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述可移除电连接件包括带状连接器。

3.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述箱体部还包括以太网连接件，并且所述第二部分包括USB连接件，其中所述以太网连接件和所述USB连接件与所述CPU电通信。

4.根据权利要求1所述的用户接口，还包括：

显示器，其连接到所述第二部分的所述前侧并且可由操作者接触到。

5.根据权利要求4所述的用户接口，其中所述显示器包括触摸屏。

6.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述支架连接件包括搭扣配合、压缩配合或摩擦配合连接器，其允许所述悬吊支架的所述近端从所述第二部分的所述背侧脱开，而不需要使用手工工具。

7.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述支架槽包括下窄开口部和上宽开口部，其允许当所述第二部分相对所述第一部分垂直提升时所述悬吊支架的所述末端从所述槽移除。

8.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述箱体部可移除地连接到所述第一部分的所述前面板。

9.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述第一部分和第二部分通过一个或一个以上的锁定件连接，所述锁定件保持所述第二部分处于关闭位置。

10.根据权利要求9所述的用户接口，其中所述第二部分包括两个可移除端盖，所述可移除端盖覆盖所述一个或一个以上的锁定件。

11.根据权利要求1所述的用户接口，其中所述末端位于所述前面板上的所述支架槽中，使得所述第二部分能够从所述垂直关闭位置到所述打开位置旋转至少90度同时保持连接到所述第一部分。

12.一种电气外壳和用户接口的组合件，包括：

转换开关，其容置在所述电气外壳内，其中所述电气外壳包括具有前表面、背表面以及切口的平坦前面板；

用户接口，其安装到所述平坦前面板的所述背表面并与所述切口对准，其中所述用户接口与所述转换开关电通信并由DC电压供电，所述用户接口包括，

第一部分，具有由后侧、前面板和四个侧限定的箱体，其中所述前面板具有支架槽和凸缘表面，所述凸缘表面包含安装连接器，所述安装连接器与所述电气外壳的所述平坦前面板接合，使得仅所述第一部分的所述前面板被所述用户接口的操作者可见和可接触；

第二部分，可移除地连接到所述第一部分，其中所述第二部分具有前侧和背侧，所述背侧具有悬吊支架，所述悬吊支架具有近端和末端，所述近端通过支架连接件可移除地接合到所述背侧，并且所述末端位于所述前面板上的所述支架槽中，使得所述第二部分能从垂直关闭位置旋转到打开位置，同时保持连接所述第一部分，

所述组合件，还包括彼此电通信并位于所述箱体内的电路板、CPU以及存储器，

所述组合件，还包括可移除电连接件，其位于所述第一部分与所述第二部分之间并提供电力给所述第二部分。

13.根据权利要求12所述的组合件，其中所述末端位于所述前面板上的所述支架槽中，使得所述第二部分能从所述垂直关闭位置到所述打开位置旋转至少90度同时保持连接到所述第一部分。

14.根据权利要求12所述的组合件，还包括显示器，其可操作地连接到所述第二部分的所述前侧并且可由操作者接触到。

15.根据权利要求14所述的组合件，其中位于所述用户接口上的所述显示器可以被更换而不需要打开所述电气外壳或断开供应给所述转换开关的电力。