CN107534284B - 用于能量分配的接线盒和网络 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，低成本地改进能量网的运行安全性和可操作性。尤其，在此要改进即使在复杂的拓扑内部的能量消耗的测量以及在负载下接通和关断时的安全性。所述目的通过用于运行具有多个接线盒(2、2’、……)的能量网的方法(2)实现，所述方法具有如下步骤：‑通过接线盒(2)的评估单元(26)断开接线盒(2)的电子开关(231)；‑等待限定的时长(Δt)；‑通过评估程序和相应的电压测量装置(232)测量在电子开关的输出端上的电位；将测量出的电位U与预设值(URef)进行比较；‑根据测量到的电位(U)低于预设值(URef)，设置释放参数；‑根据释放参数断开机械分离器(233)，并且尤其通过：‑产生用于设有的切断过程的优先级(Prio)；‑根据优先级执行切断过程；‑在进行切断过程且未设置释放参数时提高计数器(Z)的计数值。

Description

用于能量分配的接线盒和网络
技术领域
本发明涉及一种用于能量分配的接线盒。
本发明还涉及一种能量网。
本发明还涉及一种用于运行能量网的方法。
本发明还涉及一种用于切断接线盒的输出端的方法。
为了在工业领域中用电能供给机器，需要这种接线盒、能量网和方法。
背景技术
在现有技术中有许多方式和方法来高效且易于操作地设计能量分配。
这样，文献DE 10 2004 021 380 A1公开一种用于电流供给的设备，所述设备具有多个电流供给部件。电流供给部件分别设有通信接口并且经由所述通信接口和通信通道与共同的分析和控制单元连接。分析和控制单元控制电流供给部件的负载管理。
文献DE 101 55 189 A1公开一种用于调节多个现场设备的电流供给的方法，所述现场设备经由数据总线线路连接并且经由数据总线线路用电流供给。在此，确定各个现场设备的电流需求并且借助于相应的控制信号设定现场设备的电流消耗。由此，能够中央地设定各个现场设备的电流消耗并进而匹配过程条件。
文献US 7,058,482 B2公开一种用于能量分配系统的数据采样和传输模块。所述模块具有微处理器和网络端子。微处理器采用一个或多个第一信号作为用于在能量分配系统中的能量的特性的指示。通过网络接口，微处理器与数据网络通信。
文献WO 2009/127817 A1描述一种用于大面积的区域的自组织的能量分配网络。在此公开了，与能量分配网络并联连接通信网络并且经由开关和测量装置确定拓扑的至少一部分，其中能量分配网络被划分为多个区，于是所述多个区能够彼此分开地被切断。
文献EP 2 692 066 A2公开一种在工业领域中的具有用于分配电能的数据传输功能的能量网。所述能量网具有特殊的接线盒和所属的运行和评估方法，所述方法能够实现根据构造和布线自动地识别和仿真能量分配的拓扑。以此为基础，于是例如即使在树状或环状的网络结构的情况下也能够确定在特定的分支中的电流消耗。尤其，在此能够识别和定位与预期值的偏差，例如不相称的高电流消耗，使得因此会接通和切断特定的消耗器和/或整个能量网络区段。为了分析，能够连续地观测相关的电学变量的相应的值，将所述值存储在数据库中，维持任意的时长并且图形地显示。连接故障、线断裂和过载以及欠压能够通过分析相应的电学变量的值来识别和消除。尤其公开了集成到接线盒中的功率开关的应用。
此外，文献EP 0 886 878 A1公开一种开关装置，其具有可动的开关件并且具有在开关件中集成的开关元件，所述开关件用于建立绝缘距离，其中开关元件是半导体开关元件。
在现有技术中不利的是，前述能量网要么是非常耗费的要么是对于多种应用，例如工业使用而言太不灵活。此外，存在对运行安全性，尤其涉及接通和关断过程的运行安全性的高的要求。
发明内容
本发明的目的在于，低成本地改善能量网的运行安全性和可操作性。
尤其，在此要改进即使在复杂的拓扑内部的能量消耗的测量以及在负载下接通和关断时的安全性。
所述目的利用开头提到的类型的接线盒通过实施例的特征来实现。
此外，所述目的利用开头提到的类型的能量网通过实施例的特征部分的特征来实现。
此外，所述目的利用用于运行这种能量网的方法通过实施例的特征来实现。
此外，所述目的通过用于切断接线盒的输出端的方法通过实施例的特征来实现。
本发明的有利的设计方案在后续说明中给出。
特别有利的是，能够安全地且低成本地执行开关过程。
此外，特别有利的是，由接线盒本身，也就是说分散地执行网络的管理任务的至少一部分。例如，通过评估单元能够及早地识别出技术故障并且执行相应的动作，例如切断输出端。
用于能量分配的接线盒具有至少一个输入端和至少一个输出端以及电子开关和与其串联连接的机械分离器，例如继电器，输入端经由所述电子开关和所述机械分离器与用于能量传输的输出端连接，并且其特征在于，所述接线盒具有内部评估单元，所述评估单元具有至少一个处理器和数据存储器，其中在数据存储器中存储评估程序，所述评估程序设为用于由处理器执行。
内部评估单元能够是单独的组件，所述组件具有自己的处理器和自己的数据存储器。
然而，接线盒优选可以具有所谓的“数据交换器”，其经由数据总线与开关和分离器连接，并且所述数据交换器与评估单元组合成中央的评估和控制单元。
评估程序尤其能够具有下述特别有利的特征：
评估程序能够包括呈选择性的安全措施形式的可设定的选择性的安全特性。评估程序尤其包括可设定的过载特性。
此外，评估程序能够包括用于高起动电流的学习模块。
评估程序能够具有用于辨识所连接的设备的机构。
此外，评估程序能够具有用于与其他接线盒构建网络的机构。
能够分散地或中央地配置评估程序。
评估程序能够具有用于确定能量消耗数据的机构。
评估程序能够具有用于辨识所连接的设备的机构。
接线盒可以具有用于电流隔离的机械分离器。此外，特别有利的是，评估程序包括计数器，所述计数器用于对通过机械分离器进行的电流分离计数，所述电流分离尤其是在负载下进行分离。即，如果分离器不期望地偶尔要在负载下分离，那么这与分离器的磨损相联系。现在，通过计数器能够确定，分离器已经经历多少次所述分离。根据预设的分离次数，能够输出警报信号/相应的消息等，所述警报信号/消息等表明，分离器必须被更换。
由此，也能够使用低成本的分离器和尤其较小的构型的分离器，这能够实现接线盒2的特别有利的、扁平的结构，所述结构对于多种应用，例如轨道领域是特别有利的。尤其，所述分离器能够低成本地构成，因为分离几乎不在负载下进行，并且尤其通过使用计数器基本上避免通过同一分离器在负载下频繁的分离。
分离器能够是所谓的本领域技术人员已知的“继电器”，即机械的、电子控制的开关，所述开关因此与电子信号相关地引起电流分离。
接线盒可以具有多个分开的输出端，所述输出端优选可彼此独立地切断。尤其，每个输出端都可以具有电流隔离元件，尤其这种分离器。这具有的优点是，每个接线盒形成小的独立的单元，在所述单元上能够连接有多个消耗器并且所述单元由自己的评估程序分析和控制，其中每个消耗器能够被单独地且可靠地切断。
具有多个这种接线盒的能量网例如也能够进行能量消耗的评估，其中用于评估能量消耗的机构分散地设置在接线盒中，即设置在发生能量消耗的位置上。此外，能量网具有用于数据传输的机构，使得能够中央地检测结果。
设置在接线盒中的用于评估的机构例如可以包括电流、电压和/或电功率测量设备以及分散的评估软件。
如已经描述那样还设有用于切断各个输出端的机构。
分散的评估软件能够存储测量数据预设的时长，接着评估所述测量数据并且将评估例如与最新数据比较。这是特别有利于在能量分配的特定分支中定位异常高的能量消耗。
分散的评估软件可以根据所述比较的结果触发警报，即例如写入消息，让警报灯发红光和/或切断相关的输出端。
电子开关例如可以是晶体管电路。分离器是电流的、即机械的分离器，例如开关继电器。将断开/关断开关/分离器理解为，中断在开关/分离器的输入端和输出端之间的导电连接。将开关/分离器的闭合/接通理解为建立在所述开关/分离器的输入端和输出端之间的导电连接。
这种输出端的切断能够以如下方式进行：
-通过评估程序断开电子开关；
-等待限定的时长Δt；
-通过评估程序和电压测量设备测量在电子开关的输出端上的电位；
-将测量到的电位与预设值进行比较；
-根据测量到的电位低于预设值，设置释放参数；
-根据释放参数断开分离器。
释放参数优选可以具有两个值，例如正或负。根据在分离器上运行电压的施加来限定用于释放参数的值。如果释放参数为正，那么能够无问题地执行分离。如果释放参数为负，那么例如通过软件能够禁止分离。此外，也能够以相同的方式进行分离器的接通过程，即闭合，以便如此也防止在负载下的接通。
通过这种方法，执行针对特定的输出端/电压等的可能法律上规定的电流分离，并且同时对分离器，例如继电器保护以免在负载下进行开关，使得所述分离器的磨损是极其小的。
然而，电流分离器的仅根据之前进行的电子切断进行的切断会被视为相应的规定的至少值得怀疑的设计。
因此，所述方法能够为所设置的切断过程补充优先级的分配，即通过根据优先级执行切断过程。如果优先级高，那么无论如何必须进行切断。
因此，在进行切断过程中同时释放参数为负，对内部计数器的计数值进行提高。
如已经描述那样，在达到特定的计数器读数时能够进行报警，使得分离器根据由此引起的磨损被更换。尤其，分离器能够直至其被更换为止保持在断开状态中，以便迫使更换其例如由使用者更换或者至少阻止其运行。
此外，通过所述电路也能够避免“在负载下插接”。连接到相关的输出端上的插塞连接器的闭锁的释放于是根据切断过程进行。只有当通过释放参数进行相关的释放时，才可以插入和/或拔出插头。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下文中予以详细阐述。附图示出：
图1示出具有能量网的输送设施；
图2示出具有四个通道的接线盒；
图3示出接线盒的通道；
图4示出关断过程的流程图。
所述附图包含部分简化的、示意的示图。部分地，对于相同的但可能不是同样的元件使用同样的附图标记。相同元件的不同视图可以具有不同的比例尺。
具体实施方式
图1示出输送设施，其包括多个模块3、3’、3”、……，其具有能量网，该输送设施包括电能供给装置1以及接线盒2、2’、2”、……。
第一接线盒2供给第一模块3。第二接线盒2”供给两个另外的接线盒，即第三接线盒2”和第五接线盒2””。由此产生能量网的分支。
第三接线盒2”供给两个模块，即第二模块3’和第三模块3”和第四接线盒2”’。第四接线盒2”’供给第四模块3”’。
第五接线盒2””供给第五模块3””和第六接线盒2””’。
第六接线盒2””’供给第六模块3””’。
图2示例地示出接线盒2，所述接线盒具有输入端21、四个通道24、24’、……，所述通道分别具有开关单元23、23’、……并且分别具有输出端22、22’、……。
图3示例地示出各个通道24的结构。
开关单元23包含电子开关231，在所述电子开关上连接有电学测量装置232、尤其电压计，并且随后连接有电流分离器233、尤其继电器。所述开关单元在输入侧连接到输入端21上并且经由输出电阻27连接到通道的输出端22。电子开关具有控制输出端，所述控制输出端经由数据线路连接到延迟电路234(“Δt”)上并且从那里经由逻辑运算环节的输入端与分离器233连接。此外，电子开关231与评估单元26处于双向数据交换中，所述评估单元包括评估程序并且附加地可以包括交换器。此外，评估单元26具有外部的控制输入端25。电学测量装置232具有数据接口，所述数据接口连接到评估单元26上并进而为评估单元26供给相应的测量数据。评估单元26具有控制输出端261，所述控制输出端能够控制电子开关231。此外，评估单元26具有另一控制输出端262，所述另一控制输出端连接到逻辑运算环节235上并且还与电子开关231的经延迟的信号一起控制分离器233。
尤其，评估单元26具有计数器Z，所述计数器优选能够构成为软件部件。
借助于这种电路布置能实现下述切断过程：
-通过评估单元26断开电子开关231；
-等待限定的时长Δt；
-通过电学测量装置232测量在电子开关的输出端上的电位；
-通过评估单元26将测量到的电位与预设值进行比较；
-一旦测量到的电位低于预设值，就设置释放参数；
-根据释放参数断开机械分离器233。
根据在分离器233上运行电压的施加，释放参数优选可以具有两个值，例如正或负。如果释放参数为正，那么可以无问题地执行分离。如果释放参数为负，那么可以禁止分离。
以相同的方式也能够通过如下方式进行接通过程，即在闭合电开关231之前，在无负载的情况下闭合分离器233。
此外，尤其能够根据优先级进行切断过程。如果优先级高，那么无论如何必须进行切断。如果优先级低，那么还可以根据电子开关231的开关状态，尤其通过延迟环节234延迟地，和/或根据电子测量装置232的测量值进行切断。能够预设参考值PrioRef或者手动地设定参考值。因此，能够定义不同的优先级，例如保护人的生命、保护设备、运行安全性等。
因此，在进行切断过程中同时释放参数为负，对内部的计数器Z的计数值进行提高。所述计数器可以是评估程序的组成部分。
因此，得出图4中示出的流程图：
A)启动关断过程
B)通过评估单元26断开(关断)电子开关231；
-(未示出)等待所定义的时长△t；
C)通过电学测量装置232测量在电子输出装置的输出端上的电位；
D)通过评估单元26将测量到的电位U与预设值URef进行比较；
当U＜URef时，那么关断/断开分离器233；
当U＞URef时，那么
E)查询所述关断过程的优先级，当Prio＞PrioRef时，那么
F)计数器：＝计数器+1(递增)，并且
G)分离器233断开(关断)。
如已经描述那样，在特定的计数器读数时进行报警，使得分离器233根据由此引起的磨损被更换。尤其，分离器233能够直至其被更换为止保持在断开状态中，以便迫使更换其例如由使用者更换或者至少阻止其运行。
附图标记列表
1 电能供给装置
2、2’、…… 接线盒
21 输入端
22、22’、…… 输出端
23、23’、…… 开关单元
231 电子开关
232 电学测量装置
233 机械/电流分离器/继电器
234 延迟环节
235 逻辑运算
24、24’、…… 通道
25 外部的控制输入端
26 评估单元
27 输出电阻
3、3’、…… 输送设施的模块
A “启动关断过程”
B “关断电子开关”
C 测量电位“U”
D 查询U＞URef
E 查询Prio＞PrioRef
F 将计数器递增
G 关断分离器
Prio/PrioRef 关断过程的优先级/相关的阈值
Z 计数器

Claims (18)

1.一种用于切断接线盒的输出端的方法，其中所述接线盒具有输入端(21)和至少一个输出端(22)，以及电子开关(231)和与所述电子开关串联连接的机械分离器(233)，其中所述输入端(21)经由所述电子开关和机械分离器与所述输出端(22)连接以传输能量，其中所述接线盒(2)具有内部的评估单元(26)，所述评估单元具有至少一个处理器和数据存储器，所述方法包括如下步骤：
-通过所述评估单元断开所述电子开关(231)；
-等待限定的时长(Δt)；
-通过所述评估单元(26)和电学测量装置(232)测量在所述电子开关(231)的输出端上的电位(U)；
-将测量到的所述电位(U)与预设值(URef)进行比较；
-根据测量到的所述电位(U)低于所述预设值(URef)，设置释放参数；以及
-根据所述释放参数断开所述机械分离器(233)。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括如下步骤：
-产生用于所设置的切断过程的优先级(Prio)；
-根据所述优先级(Prio)执行所述切断过程；以及
-在进行切断过程且未设置释放参数的情况下提高计数器(Z)的计数值。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括如下步骤：
-根据切断过程释放连接到相关的所述输出端(22)上的插塞连接器的闭锁；以及
-将所述插塞连接器从切断的所述输出端拔出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中内部的所述评估单元(26)是单独的组件，所述组件具有自己的处理器和自己的数据存储器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，设定选择性的安全措施。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，设定过载特性。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，学习高起动电流。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，辨识所连接的设备。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，与其他接线盒建立网络。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，能够分散地或中央地配置评估。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，确定能量消耗数据。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述电子开关(231)和所述机械分离器(233)由所述评估单元进行断开和闭合。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，对通过所述机械分离器(233)的电流分离计数，所述电流分离在负载下进行的分离。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述接线盒具有多个分开的输出端(22)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述分开的输出端(22)能够彼此独立地被切断。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，每个输出端具有呈机械开关形式的电流隔离元件。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在预设的时长存储测量数据，接着评估所述测量数据并且将所述评估与最新数据进行比较。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，根据所述比较的结果触发警报和/或切断输出端。
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