CN106571686A - 具有自动负荷中心位置识别的通信断路器结构 - Google Patents

Abstract

具有自动负荷中心位置识别的通信断路器结构链接具有用于报告包括操作数据和位置标识符的自身状态信号的电子器件的断路器。每个断路器具有光导管及在其侧面处的光学端口用于与其近邻通信，并且优选地包括机械操作的光分流器在发生跳闸时提供通过断路器的光路径。每个断路器具有用于光导管的光数据收发器，其通过光导管传输自身状态信息并且接收相邻断路器状态信号且将其中继到其近邻。断路器经由它们对准的光学端口形成网络，其向负荷中心中的已知位置中的聚合器设备报告，其将断路器状态报告传输到负荷中心外。每个断路器具有逻辑单元用于基于邻近设备的接收的位置，确定它在负荷中心中的位置。

Description

具有自动负荷中心位置识别的通信断路器结构

背景

发明领域

本发明涉及用于配电板的能够将来自分支电路的操作数据传递到配电板外的系统；并且更具体地涉及用电子断路器填充的负荷中心，其通过断路器中的光网络传递到聚合器，所述聚合器将数据发送到负荷中心外。

相关技术的讨论

随着小型断路器的功能的增加以及对智能电网技术越来越重视，存在对于有关分支电路的更多数据从负荷中心可用的期望。几种类型的信息可被收集，包括分支电路的操作数据或造成断路器跳闸的电气故障的类型。在许多的实例中，这种信息被期望从负荷中心中输出。具体地，期望的特征是将来自限定分支电路的单个断路器的数据传递到系统外，从而向终端用户或其他实体提供感兴趣的信息。

因此，已经提出了用于管理来自负荷中心的数据的几种方案。然而，以往的方案已经负担了实现这样的系统中的复杂性。从每个单独的断路器到主通信单元的数据传输(通常被称为聚合器)应该在没有对这样的系统的设备或安装增加显著的复杂性的情况下实现。

概述

本发明的系统通过允许直接在每个断路器及其近邻之间的通信来进行操作。作为典型，面板中的断路器被安装，使得存在面向其左壁、右壁和前壁中的至少两个的邻近的断路器。本发明的每个断路器包括多个光通信接口，该光通信接口与相同的光通信接口(即，邻近的断路器上的光学端口)对准。光接口的布置允许数据从每个断路器传递并且通过每个断路器传递到聚合器，其中单独的断路器用作网状网上的节点。聚合器收集来自断路器的所有数据并且将其传递到负荷中心外。由于断路器之间的通信使用光学方法，因此断路器被安装并且被操作而无需任何附加的连接、面板修改或对断路器安装过程的改变。

根据本发明的一些方面，通过在负荷中心内完全在断路器内包含通信装置来最小化系统的复杂性。每个断路器被设计为使用光学装置来将其分支的操作状态传递给它的近邻，因此并不要求断路器之间的连接或面板修改。断路器在面板中的位置通过每个单独的断路器根据其近邻的位置自动地确定，而无需另外的设置程序。

因此，因为本系统的改进是集中在对断路器设备本身的改进，所以本发明的各方面可以适合于使用已经在现场安装的现有的配电板的改装应用。

根据本发明的一些方面，每个断路器具有左侧光导管和右侧光导管(即，光纤链路)，其在一端处通过断路器侧壁终止在光学端口处，且在另一端处终止在断路器内的光收发器处，其中光收发器包括一个或多个光收发器以使得信息能够通过网状网来传递，其中每个活动的断路器用作节点。根据电子器件开销和其他设计约束，网络消息可能使用泛洪技术或路由技术中的任一个来进行中继。每个断路器具有自身状态报告生成器以对其分支的信息进行编码，该自身状态报告生成器被连接到收发器。该收发器还接收相邻断路器状态报告并且将其中继到它的光导管，直到所有的断路器信息均已到达聚合器。在断路器由于跳闸事件或被关闭而不对其收发器供电的情况下，光分流器可以被机械地放置在至少左侧光导管和右侧光导管之间以允许光数据流的通过。

根据本发明的一些方面，具有箱、可分离电触头和电子传感/数据装置的电子断路器具有光数据收发器；用于编码并且向光数据收发器报告自身状态信息的电子器件，该自身状态信号包括断路器的操作数据和位置标识符；在箱中的左侧光学端口和右侧光学端口以及优选的前侧光学端口，每个光学端口通向相应的光导管，每个光导管被连接到用于通过光导管中的一个传输自身状态信号的光数据收发器；光数据收发器还能够通过光导管接收邻近的断路器状态信号并且将其进行中继；逻辑单元，用于基于邻近设备位置的所接收的位置标识符来识别负荷中心中的断路器的位置；以及优选地机械操作的光分流器，用于作为分离电触头的结果在无电力时提供通过断路器的光通信路径。

在本发明的其他方面中，具有多个这样的电子断路器的负荷中心将被放置有对准的光学端口并且包括聚合器，该聚合器将用于传输装置的状态报告进行格式化，该传输装置用于通过任何合适的装置(例如，有线或无线)将断路器的状态报告移动到负荷中心外壳的外面。

附图简述

根据本文公开的一个或多个实施例，在阅读下面详细的描述后并且参考示例性附图后，所公开的实施例的上述优点和其他优点将变得明显，其中：

图1是用电子小型断路器填充的负荷中心面板的正视图。

图2A是示例性断路器的正视图，且图2B是负荷中心中的一组示例性断路器的正视图。

图3是示例性断路器的左视图。

图4是示例性断路器的右视图。

图5是示例性断路器的前侧视图。

图6是用于无电力断路器的示例性光分流器的示意性侧视图图示。

图7是用于无电力断路器的示例性光分流器的示意性端视图图示。

公开的实施方案的详细描述

首先，将认识到，包含所公开的实施例的多个方面的实际、真实的商业应用的发展将需要许多的实施特定决定来实现开发者的商业实施例的最终目标。这样的实施特定决定可以包括但可能不限于遵循系统相关约束、商业相关约束、政府相关约束和其他约束，这些约束可以因具体实施、位置和时间而变化。虽然在绝对意义上开发者的努力可能是复杂的并且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域的技术人员，这样的努力将仍然是常规工作。

还应该理解到，本文公开和教导的实施例容易受到许多和各种修改和可选形式的影响。因此，诸如但不限于“一”等的单数术语的使用并不旨在作为对项目数量的限制。同样地，在书面描述中使用的诸如但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上面”、“下面”、“向下”、“向上”、“侧面”等的任何关系术语是在具体参考附图中为了清楚起见，并且并不旨在限制本发明的范围。

通过研究附图并且特别参考图1，本领域技术人员将理解到他们正在看由负荷中心21代表的配电板，该负荷中心21的各个槽位置由统称为23的小型断路器(有时只被称为“断路器”)填充。如已知的，槽位置通常由统称为25的数字来提及，如所示，其可以被冲压到负荷中心21的外壳27的面板中。断路器23被布置在两个紧密间隔的列29a、29b中。偶数位置是在一列中而奇数位置是在相邻的列中。在这样的布置中，将注意到，诸如示例性断路器23a的大多数断路器具有在主体断路器23a的右侧的相邻断路器23b、左侧的相邻断路器23c和前侧的相邻断路器23d。虽然在住宅负荷中心的背景中说明和描述，但是将理解的是，本发明适用于商业负荷中心和工业负荷中心以及配电板、OEM断路器面板应用以及在其中使用通信的包含多个断路器的任何外壳。

尤其如图6所示，如本领域中众所周知的，每个电子断路器23将在其线路侧端子39和负载侧端子41之间具有箱31、作为固定触头33和活动触头35的可分离电触头，以及传感/数据收集装置37(诸如在电流路径38及相关联的电子器件上的电流互感器等等)。本发明的各方面特别感兴趣的是每个示例性断路器23可以配备有光数据收发器43(图2A)。箱31的左壁45、右壁47和前壁49中分别定位了光学端口51、53、55。光学端口被放置在固定位置中用于允许光信号通过箱壁，并且如果需要可以包括透镜。每个光学端口分别通向相应的光导管57、59、61，其中每个光导管被包含在箱31中并且被连接到光数据收发器43或者其单独的操作部分，如硬件和设计可指定。将认识到，例如，两极断路器可以具有两个正向光学端口以与两个前壁近邻进行通信。应该注意到，不是所有的配电板都是两列设计，并且前光学端口55和光导管61可能不会被严格要求在其中主体断路器缺少前面邻近的断路器的一列设计中。

用于每个断路器23的电子器件63(图6)或其子设备能够编码和向光数据收发器43报告包括断路器的操作数据和位置标识符的自身状态信号。每个断路器的收发器能够通过其光导管中的一个或多个(特别是面向朝着聚合器的位置的光导管)将断路器的自身状态信号传输到光学端口；并且能够接收邻近的断路器状态信号和用作中继器，该中继器将邻近的断路器状态信号通过光导管并且从光学端口离开中继到邻近的断路器，使得每个断路器可以用作断路器的安装的阵列的网状网中的节点。

特别参照图2B，在负荷中心的位置1-8中的一组断路器69与位置1中的聚合器单元71一起示出。聚合器可以被包括在功能断路器单元中或者可以是对于断路器槽设计大小但只专用于聚合器功能的单元。如所示，聚合器71配备有三个规律定位的光学端口51、53、55中的每一个，即，前壁和侧壁以及其自身光数据收发器43和光导管57、59、61。如所示，聚合器的输出是通过左壁光学端口51，其然后可由用于在负荷中心上将数据转发到远程位置的任何期望的传输装置所接收，例如，有线或无线RF等等。聚合器的输出还可以由聚合器内的自包含RF收发器或聚合器上的有线网络连接产生。

每个断路器可以通过与其近邻进行通信来识别它们的位置，即，接收近邻的位置信息。当负荷中心被启动或接通电源时，只有聚合器知道它的位置，该位置可以是默认情况下的位置编号1或者位置信息可以是可设置的。然后，通过每个断路器中的逻辑单元73(例如，作为断路器的电子器件包63的一部分)的使用，标识自动地沿面板向下传播。逻辑上，具有在位置编号1中的前侧近邻的断路器知道它是在位置编号2中，具有编号2的断路器知道它右面是编号4，具有编号4的断路器知道在它前面是编号3，具有编号3的断路器知道在其左面是编号5，等等。

特别参照图6和图7，为了防止无电力的断路器中断数据流，断路器配有链接到活动触头35的机械操作的光分流器65，用于作为分离电触头的结果来提供通过断路器的光通信路径。当断路器触头33、35由于跳闸或被切断而断开时，机械连杆67驱动断路器23的左侧光学端口51和右侧光学端口53之间的光分流器65。这允许通过通信。

虽然已经说明且描述了本公开的具体方面、实施和应用，但是应该理解的是，本公开并不限于本文公开的精确构造和组成，并且从上述描述中各种修改、变化和变型可以是明显的而不脱离如所附权利要求中定义的所公开的实施例的范围。

Claims (10)

1.一种电子断路器，其具有箱、可分离电触头和电子传感/数据装置，所述电子断路器具有：

a)光数据收发器；

b)电子器件，其用于编码包括所述断路器的操作数据和位置标识符的自身状态信号和向所述光数据收发器报告所述自身状态信号，

c)在所述箱中的左侧光学端口和右侧光学端口，每个光学端口通向相应的光导管，每个光导管被连接到所述光数据收发器用于通过所述光导管中的一个将所述自身状态信号传输到光学端口，所述光数据收发器还能够通过所述光管接收邻近的断路器状态信号并且将所述邻近的断路器状态信号中继到所述光学端口中的一个；以及

d)逻辑单元，其用于基于邻近设备位置的所接收的位置标识符来识别所述断路器在负荷中心中的位置。

2.根据权利要求1所述的电子断路器，还包括：机械操作的光分流器，用于作为分离所述电触头的结果而提供通过所述断路器的光通信路径。

3.根据权利要求1所述的电子断路器，其中，所述光数据收发器包括用于每个光导管的收发器部分。

4.根据权利要求1所述的电子断路器，其中，所述前壁具有光学端口和对应的光导管用于传输所述自身状态，所述光数据收发器还能够通过所述光导管接收邻近的断路器状态信号并且将所述邻近的断路器状态信号中继到所述光学端口中的一个。

5.根据权利要求4所述的电子断路器，其中，所述光数据收发器包括用于每个光导管的收发器部分。

6.一种负荷中心，包括：

多个电子断路器，每个断路器具有：

光数据收发器；

电子器件，其用于编码包括所述断路器的操作数据和位置标识符的自身状态信号和向所述光数据收发器报告所述自身状态信号，

在箱中的左侧光学端口和右侧光学端口，每个光学端口通向相应的光导管，每个光导管被连接到所述光数据收发器，用于通过所述光导管中的一个将所述自身状态信号传输到光学端口，所述光数据收发器还能够通过所述光导管接收邻近的断路器状态信号并且将邻近的断路器状态信号中继到所述光学端口中的一个，以及

逻辑单元，其用于在相邻断路器的所述光学端口对准的情况下基于邻近设备位置的所接收的位置标识符来识别所述断路器在所述负荷中心中的位置；

外壳；以及

聚合器，其接收状态报告并且将所述状态报告传输到远程通信装置，用于将所述状态报告移动到所述负荷中心的外壳外面。

7.根据权利要求1所述的电子断路器，还包括：机械操作的光分流器，用于作为分离电触头的结果而提供通过所述断路器的光通信路径。

8.根据权利要求1所述的电子断路器，其中，所述光数据收发器包括用于每个光导管的收发器部分。

9.根据权利要求1所述的电子断路器，其中，所述前壁具有光学端口和对应的光导管用于通过所述光导管中的一个将所述自身状态信号传输到光学端口，所述光数据收发器还能够通过所述光导管接收邻近的断路器状态信号并且将所述邻近的断路器状态信号中继到所述光学端口中的一个。

10.根据权利要求9所述的电子断路器，其中，所述光数据收发器包括用于每个光导管的收发器部分。