CN107408806B - 带无线单元的电路中断器、包括电路中断器的通信系统和关联方法 - Google Patents

带无线单元的电路中断器、包括电路中断器的通信系统和关联方法 Download PDF

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CN107408806B CN201680016115.7A CN201680016115A CN107408806B CN 107408806 B CN107408806 B CN 107408806B CN 201680016115 A CN201680016115 A CN 201680016115A CN 107408806 B CN107408806 B CN 107408806B
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Abstract

本申请公开了一种电路中断器(10，10’)。电路中断器(10，10’)包括：第一端子(11)，第一端子(11)被构造成电连接至电源(12)；第二端子(13)，第二端子(13)被构造成电连接至负载(14)；可分离触头(16)，可分离触头(16)电连接在第一端子和第二端子之间，并在闭合位置和打开位置之间可移动；操作机构(18)，操作机构(18)被构造成跳闸打开可分离触头；电子跳闸单元(20，20’)，电子跳闸单元(20，20’)被构造成基于在第一端子和第二端子之间流动的功率检测故障状况，并检索与电路中断器关联的诊断或设置信息；以及无线单元(22，22’)，无线单元(22，22’)被构造成将与电路中断器关联的设置或诊断信息经由无线通信协议提供至外部装置。

Description

带无线单元的电路中断器、包括电路中断器的通信系统和关 联方法
相关申请交叉引用
本申请要求于2015年3月30日申请的美国专利申请序号14/672,451的优先权并要求其权益，其通过引用被并入本文中。
技术领域
公开的构思一般涉及电路中断器，并且更具体地涉及具有关联的设置和诊断信息的电路中断器。公开的构思还涉及包括具有关联的设置和诊断信息的电路中断器的通信系统和关联方法。
背景技术
通常使用电路中断器(比方说例如但不限于断路器)保护电路不受到由于过流状况诸如过载状况、短路或另一故障状况诸如电弧故障或接地故障造成的损坏。断路器通常包括可分离触头。可分离触头可以通过操作员手柄手动地操作或者响应于检测的故障状况自动地操作。通常，这些断路器包括操作机构和跳闸机构(诸如跳闸单元)，操作机构设计成快速地打开可分离触头，跳闸机构感测许多个故障状况，以使断路器自动地跳闸。一旦感测故障状况，则跳闸单元使操作机构跳闸到跳闸状态，这将可分离触头移动到其打开位置。
众所周知，使用跳闸单元(其采用微处理器)检测各种类型的过流跳闸状况，并提供各种保护功能，比方说例如长延迟跳闸、短延迟跳闸、瞬时跳闸和/或接地故障跳闸。长延迟跳闸功能保护由受保护的电力系统所服务的负载不受过载和/或过流的影响。可以使用短延迟跳闸功能协调在断路器层级中的下游断路器的跳闸。瞬时跳闸功能保护与断路器连接的电导体不受破坏性过流状况诸如短路的影响。如暗示的，接地故障跳闸功能保护电力系统不受接地故障的影响。
最早的电子跳闸单元电路设计利用分立的部件，诸如晶体管、电阻器和电容器。最近，一些设计，诸如在美国专利号4,428,022和5,525,985中公开的设计已包括微处理器，其提供改进的性能和灵活性。这些数字系统周期性地对电流波形采样，以生成电流的数字表示。微处理器使用样本执行算法，算法实现一个或多个电流保护曲线。
电子跳闸单元具有各种设置，这些设置可以被调节以改变电子跳闸单元的行为。在几个已知类型的断路器中，使用接口板诸如图1中所示的接口板2调节电子跳闸单元的设置。接口板2包括五个旋转开关4，这些开关用来调节电子跳闸单元的不同设置。
使用接口板2改变断路器的设置，需要接近断路器，并物理地与接口板2上的旋转开关4交互。不过，技术人员接近断路器并不是理想的，原因是由于断路器周围的环境或通过断路器流动的功率的量，这可能将技术人员置于危险情况中。
而且，接口板2并不提供与断路器有关的任何诊断信息。在一些断路器中，在断路器上提供显示器，以便查看与断路器有关的诊断信息。在一些其它断路器中，不提供显示器，但外部模块必须物理连接至断路器以读与断路器有关的诊断信息。在任一种情况下，技术人员必须接近断路器，以获得诊断信息，因此可能将技术人员置于危险情况中。
成本也是断路器关心的。接口板2的每个部件增加了断路器的成本。此外，显示器或外部模块也增加成本。还期望降低与断路器关联的成本。
电路中断器以及包括电路中断器的通信系统有改进的空间。用于传送电路中断器信息的方法也有改进的空间。
发明内容
这些需求以及其它需求由公开的构思的实施例满足，公开的构思的实施例涉及包括无线单元的电路中断器，无线单元被构造成将与电路中断器关联的设置或诊断信息经由无线通信协议提供至外部装置。这些需求和其它需求还由公开的构思的实施例满足，公开的构思的实施例涉及用于传送电路中断器信息的方法，包括将与电路中断器关联的设置或诊断信息经由无线通信协议提供至外部装置。这些需求和其它需求还由公开的构思的实施例满足，公开的构思的实施例涉及包括电路中断器和外部装置的通信系统，电路中断器包括无线单元，无线单元被构造成将与电路中断器关联的设置或诊断信息经由无线通信协议提供至外部装置。
根据公开的构思的方面，一种电路中断器包括：第一端子，所述第一端子被构造成电连接至电源；第二端子，所述第二端子被构造成电连接至负载；可分离触头，所述可分离触头电连接在所述第一端子和所述第二端子之间，并在闭合位置和打开位置之间可移动；操作机构，所述操作机构被构造成跳闸打开所述可分离触头；电子跳闸单元，所述电子跳闸单元被构造成基于在所述第一端子和第二端子之间流动的功率检测故障状况，并检索与所述电路中断器关联的诊断或设置信息；以及无线单元，所述无线单元被构造成将与所述电路中断器关联的设置或诊断信息经由无线通信协议提供至外部装置。
根据公开的构思的其它方面，一种用于传送电路中断器信息的方法包括：经由无线通信协议建立与外部装置的通信；检索与所述电路中断器关联的设置或诊断信息；以及将所述设置或诊断信息经由所述无线通信协议提供至所述外部装置。
根据公开的构思的其它方面，一种通信系统包括：外部装置；以及被构造成经由无线通信协议与所述外部装置通信的电路中断器。所述电路中断器包括第一端子，所述第一端子被构造成电连接至电源；第二端子，所述第二端子被构造成电连接至负载；可分离触头，所述可分离触头电连接在所述第一端子和所述第二端子之间，并在闭合位置和打开位置之间可移动；操作机构，所述操作机构被构造成跳闸打开所述可分离触头；电子跳闸单元，所述电子跳闸单元被构造成基于在所述第一端子和第二端子之间流动的功率检测故障状况，并检索与所述电路中断器关联的诊断或设置信息；以及无线单元，所述无线单元被构造成将与所述电路中断器关联的设置或诊断信息经由无线通信协议提供至外部装置。
附图说明
当结合附图阅读时，从下面对优选实施例的描述可以获得对公开的构思的全面理解，图中：
图1是现有技术的断路器中使用的接口板的视图；
图2是根据公开的构思的示例性实施例的电路中断器的示意图；
图3和4是根据公开的构思的示例性实施例的通信系统的示意图，通信系统包括与外部装置无线通信的图1的电路中断器；
图5是根据公开的构思的示例性实施例的外部装置的示意图；
图6是根据公开的构思的示例性实施例包括电路中断器信息的网页的视图；
图7是根据公开的构思的示例性实施例传送电路中断器信息的方法的流程图；以及
图8是根据公开的构思的另一示例性实施例的电路中断器的示意图。
具体实施方式
如本文中使用的方向性词语，比方说例如左、右、前、后、顶、底和其派生词涉及图中所示的元件的方向，并不是对权利要求的限制，除非本文中明确指出。
如本文中使用的术语“紧固件”指任何适当的连接或紧固机构，明确地包括但不限于螺丝、螺栓以及螺栓与螺母(例如但不限于锁紧螺母)和螺栓、垫圈与螺母的组合。
如本文中使用的两个或更多个零件“耦合”在一起的陈述应表示零件或者直接地接合在一起，或者通过一个或多个中间零件接合。
如本文中使用的术语“数目”应表示一个或大于一个的整数(即多个)。
如本文中使用的术语“故障状况”应表示基于电流的故障，其产生火灾或人员电击的危险。故障状况可以包括但不限于过流状况、电弧故障状况和接地故障状况。故障状况不包括瞬态、断路、电压跌落、电压骤升、波形畸变、电压波动或频率变化。
如本文中使用的术语“处理器”应表示能够存储、检索和处理数据的可编程模拟和/或数字装置；控制器；控制电路；计算机；工作站；个人计算机；微处理器；微控制器；微型计算机；中央处理单元；主机计算机；小型计算机；服务器；联网处理器；或任何适当的处理装置或设备。
图2是根据公开的构思的示例性实施例的电路中断器10(例如但不限于断路器)的示意图。电路中断器10包括第一端子11和第二端子13，第一端子11被构造成电连接至电源12(例如但不限于LINE电)，第二端子13被构造成电连接至负载14。电路中断器还包括可分离触头16、操作机构18、电子跳闸单元20和无线单元22。
可分离触头16电连接在第一端子和第二端子11、13之间，并且在闭合位置和打开位置之间可移动。当可分离触头16闭合时，第一端子和第二端子11、13电连接。当可分离触头16打开时，第一端子和第二端子11、13电断开。操作机构18是被构造成跳闸打开可分离触头16的装置。
尽管公开了可分离触头16，但可以使用适当的固态可分离触头。例如，公开的电路中断器10包括适当的电路中断器机构，诸如由操作机构18打开和闭合的可分离触头16，不过，公开的构思适用于宽范围的电路中断机构(例如但不限于，像FET或IGBT器件的固态开关；接触器触头)和/或基于固态的控制/保护装置(例如但不限于驱动器；软启动器；DC/DC变换器)和/或操作机构(例如但不限于电、机电或机械机构)。
电子跳闸单元20被构造成基于来自传感器(诸如电流传感器21)或其它传感器的输入检测故障状况。故障状况可以包括但不限于过流、短路、接地故障或电弧故障。基于故障状况的检测，电子跳闸单元20控制操作机构18以跳闸打开可分离触头16。
电子跳闸单元20可以包括处理器和存储器。处理器可以是例如但不限于微处理器、微控制器或与存储器相接的一些其它适当的处理装置或电路。存储器可以是一个或多个各种类型的内部和/或外部存储介质中的任意一个，内部和/或外部存储介质诸如但不限于提供存储寄存器即机器可读介质，用于诸如以计算机的内部存储区的方式的数据存储的RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH等等，并且可以是易失性存储器或非易失性存储器。还考虑了可以不使用处理器或存储器以电路实现电子跳闸单元20。还考虑了其它类型的跳闸机构，诸如但不限于，除了电子跳闸单元20之外，可以使用热或磁跳闸机构。
电子跳闸单元20被配置成检索与电路中断器10关联的设置和诊断信息。设置信息可以包括但不限于电路中断器10的全负载安培设置(“Ir”)、长延迟时间(“LDT”)、短延迟拾取(“SDPU”)和短延迟时间(“SD时间”)。这些设置可以被调节以改变电子跳闸单元20的功能行为。与电路中断器10关联的诊断信息可以包括但不限于电流、电压、跳闸次数、跳闸的最不可能的原因和制造日期。
无线单元22被配置成经由无线通信协议与外部装置30(参见图3)通信。无线单元22可以被配置成经由任何适当的无线通信协议(诸如但不限于wi-fi、蓝牙、Zigbee或其它适当的无线通信协议)通信。
无线单元22可以包括无线模块以促进经由无线通信协议和处理器的通信。处理器可以是例如但不限于微处理器、微控制器或与存储器相接的一些其它适当的处理装置或电路。
无线单元22还与电子跳闸单元20电连接，并被构造成与电子跳闸单元20通信。在图2中所示的公开的构思的示例性实施例中，无线单元22被配置成经由有线连接而不是经由无线通信协议与电子跳闸单元20通信。
在公开的构思的一些示例性实施例中，无线单元22被构造成将与电路中断器10关联的设置或诊断信息提供至外部装置30。一些诊断信息可以是实时的(即在采集之后立即传送的数据)诊断信息，诸如但不限于实时电流或实时电压。在公开的构思的一些示例性实施例中，无线单元22被构造成将实时诊断信息经由无线通信协议实时地提供至外部装置30。
在公开的构思的一些示例性实施例中，无线单元22被构造成从外部装置30接收设置信息。无线单元22被构造成与电子跳闸单元20通信，以基于从外部装置30接收的设置信息调节电路中断器的设置。
在公开的构思的一些示例性实施例中，无线单元22被配置成生成网络服务器并驻存网页。网页能够通过任何适当的网络浏览器(例如但不限于互联网浏览器；火狐；Safari；Opera等等)查看。信息，诸如诊断信息可以通过网页查看。此外，无线单元22可以通过网页接收信息，诸如电子跳闸单元20的设置。因此，能够浏览由无线单元22驻存的网页的任何外部装置30可以与无线单元22通信。并不需要在外部装置30上安装专用软件。不过，考虑了在公开的构思的一些示例性实施例中，外部装置30可以被配置成生成用户界面，以显示从无线单元22接收的信息。
在公开的构思的一个示例性实施例中，无线单元22被配置成生成网络服务器并驻存网页。无线单元22还被配置成经由wi-fi无线通信协议无线地通信，使得外部装置30能够访问网页。在公开的构思的另一示例性实施例中，无线单元22被配置成经由蓝牙无线通信协议与外部装置30通信。外部装置30被配置成生成用户界面(例如经由外部装置30上安装的应用)以显示从无线单元22接收的信息。本领域普通技术人员会认识到这些不过是公开的构思的两个示例性实施例。在不偏离公开的构思的范围下，可以使用无线单元22和外部装置30之间的不同的无线通信方法。
尽管在图2中分开地图示无线单元22和电子跳闸单元20，但还考虑了无线单元22和电子跳闸单元20可以如图2中所示的作为相互电连接的分开的部件或者如图8中显示的集成到单个部件中提供。例如，参照图8，示出了根据公开的构思的示例性实施例的电路中断器10’的示意图。图8的电路中断器10’包括电子跳闸单元20’，电子跳闸单元20’包括集成于其中的无线单元22’。还考虑了电子跳闸单元20’和无线单元22’可以以其它适当的方式一起集成到单个部件中。例如但不限于，电子跳闸单元20’和无线单元22’可以一起集成在处理单元中。考虑了除了电子跳闸单元20’和无线单元22’之外，其它模块可以包括于处理单元中。
参照图3，示出根据公开的构思的示例性实施例的通信系统60的示意图，通信系统60包括与外部装置30无线通信的电路中断器10。无线单元22可以经由网络40(例如但不限于局域网、互联网或任何其它适当网络)与外部装置30无线通信。无线单元22与外部装置30经由无线单元22和网络40之间的第一连接41以及网络40和外部装置30之间的第二连接42通信。第一连接41是无线连接。第二连接42可以是如图3中所示的无线连接或有线连接(未示出)。
在图4中示出根据公开的构思的另一示例性实施例的通信系统60’的示意图，通信系统60’包括与外部装置30无线通信的电路中断器10。在图4的通信系统60’中，无线单元22经由直接无线连接43而不是经由网络40直接与外部装置30无线地通信。
图5是外部装置30的示意图。外部装置30可以是被配置成与无线单元22通信的电子装置，无线单元22诸如但不限于计算机、移动电话、平板电脑或任何其它适当的电子装置。外部装置30包括显示器32、输入装置34和通信接口36。
显示器32被配置成显示信息，诸如但不限于从无线单元22接收的诊断信息。可以使用像显示器32一样的任何适当类型的电子显示器。输入装置34被配置成从外部装置30的用户接收输入。输入装置34可以是适于输入信息的任何装置或装置的组合，诸如但不限于键盘、鼠标或触摸屏。通信接口36被配置成促进与网络(诸如图3中所示的网络40)和/或其它装置(诸如图3中所示的电路中断器10)的通信。
尽管图5中示出外部装置30的一个示例，但考虑了在不偏离公开的构思的范围下，可以与电路中断器10结合使用各种不同类型的外部装置30。
图6是由无线单元22驻存的网页的示例。图6中所示的网页可以在使用外部装置30浏览网页时显示在外部装置30上。如图6中所示的，与电路中断器10关联的各个设置和诊断信息可以显示在网页上。本领域普通技术人员会认识到，图6中的网页只是可以经由网页显示的各类型的信息的一个示例。要认识到，在不偏离公开的构思的范围下，可以在网页上显示与电路中断器10关联的许多不同类型的信息。还要认识到，图6中所示的网页只是网页的一个示例，并且在不偏离公开的构思的范围下，可以使用具有不同外观的网页。
在公开的构思的一些示例性实施例中，无线单元22或外部装置30被配置成生成针对外部装置30的用户界面，以显示从无线单元22接收的信息。考虑了用户界面可以看上去与图6中所示的网页相同或相似。不过，要认识到，在不偏离公开的构思的范围下，用户界面可以具有不同的外观。
图7是根据公开的构思的示例性实施例用于传送电路中断器信息的方法的流程图。本领域普通技术人员会认识到，所述方法可以由图2-4中所示的电路中断器10实现。
在50，电路中断器10经由无线通信协议建立与外部装置30的通信。在52，电路中断器10检索与电路中断器10关联的设置或诊断信息。设置或诊断信息可以由电子跳闸单元20检索并提供至无线单元22。在54，电路中断器10经由无线通信协议将设置或诊断信息提供至外部装置30。在公开的构思的一些示例性实施例中，设置和诊断信息通过驻存在由无线单元22生成的网络服务器上的网页提供至外部装置30。在56，电路中断器10从外部装置30经由无线通信协议接收设置信息。在公开的构思的一些示例性实施例中，电路中断器10从外部装置30经由驻存在由无线单元22生成的网络服务器上的网页接收设置信息。在58，电路中断器10基于从外部装置30接收的设置信息调节与其关联的设置。
根据公开的构思的示例性实施例，可以在外部装置30上查看与电路中断器10关联的诊断和设置信息，不用物理地接近电路中断器10。此外，与电路中断器10关联的设置可以用外部装置30调节，不用物理地接近电路中断器10。因此，减少技术人员物理地接近电路中断器10的必要。
尽管已经详细地描述了公开的构思的特定实施例，但本领域技术人员会认识到可以根据本公开的总体教导发展出对这些细节的各种修改和替代。因此，公开的具体布置旨在只是示意性的，不是针对公开的构思的范围的限制，公开的构思的范围将由所附权利要求和其任何和所有等同物的全部范围给予。

Claims (13)

1.一种电路中断器(10，10’)，包括：
第一端子(11)，所述第一端子(11)被构造成电连接至电源(12)；
第二端子(13)，所述第二端子(13)被构造成电连接至负载(14)；
可分离触头(16)，所述可分离触头(16)电连接在所述第一端子和所述第二端子之间，并在闭合位置和打开位置之间可移动；
操作机构(18)，所述操作机构(18)被构造成跳闸打开所述可分离触头；
电子跳闸单元(20，20’)，所述电子跳闸单元(20，20’)被构造成基于在所述第一端子和第二端子之间流动的功率检测故障状况，并检索与所述电路中断器关联的诊断或设置信息；以及
无线单元(22，22’)，所述无线单元(22，22’)被构造成将与所述电路中断器关联的设置或诊断信息经由无线通信协议提供至外部装置(30)；
其中，所述无线单元被构造成生成网络服务器并在所述网络服务器上驻存网页；并且其中，所述无线单元被构造成将与所述电路中断器关联的设置或诊断信息提供至所述网页。
2.根据权利要求1所述的电路中断器(10，10’)，其中，所述无线单元被构造成经由所述无线通信协议从所述外部装置接收设置信息；并且其中，所述无线单元被构造成与所述电子跳闸单元通信，以基于从所述外部装置接收的设置信息调节所述电路中断器的设置。
3.根据权利要求1所述的电路中断器(10，10’)，其中，所述诊断信息包括与所述电路中断器关联的实时诊断信息；并且其中，所述无线单元被构造成将与所述电路中断器关联的实时诊断信息持续地提供至所述外部装置。
4.根据权利要求1所述的电路中断器(10，10’)，其中，所述无线单元被构造成经由所述网页从所述外部装置接收设置信息；并且其中，所述无线单元被构造成与所述电子跳闸单元通信，以基于从所述外部装置接收的设置信息调节所述电路中断器的设置。
5.根据权利要求1所述的电路中断器(10，10’)，其中，所述外部装置经由网络浏览器可访问所述网页。
6.根据权利要求1所述的电路中断器(10，10’)，其中，所述无线单元被构造成经由与所述外部装置的直接无线连接(43)与所述外部装置通信。
7.根据权利要求1所述的电路中断器(10，10’)，其中，所述无线单元被构造成经由网络(40)与所述外部装置通信。
8.根据权利要求1所述的电路中断器(10’)，其中，所述电子跳闸单元(20’)和所述无线单元(22’)集成到单个部件中。
9.根据权利要求1所述的电路中断器(10)，其中，所述电子跳闸单元(20)和所述无线单元(22)是相互电连接的分开的部件。
10.一种用于传送根据权利要求1-9中任一项所述的电路中断器(10，10’)的电路中断器信息的方法，所述方法包括：
经由无线通信协议建立与外部装置(30)的通信；
检索与所述电路中断器关联的设置或诊断信息；以及
将所述设置或诊断信息经由所述无线通信协议提供至所述外部装置。
11.一种通信系统(60，60’)，包括：
外部装置(30)；以及
根据权利要求1-9中任一项所述的电路中断器(10，10’)，所述电路中断器(10，10’)被构造成经由无线通信协议与所述外部装置通信。
12.根据权利要求11所述的通信系统(60，60’)，其中，所述外部装置是计算机、移动电话和平板计算机中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的通信系统(60，60’)，其中，所述外部装置被构造成生成用户界面，以显示从所述无线单元接收的设置或诊断信息。
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