CN107887890B - 开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于保护电路的开关：具有释放装置，用于中断电路；总和电流互感器，以确定差电流，其具有第一绕组，在其上能够量取差电流；电流传感器，用于确定电路的电流值；电压传感器，用于确定电路的电压值；测试按钮；故障电弧仿真单元；微处理器，其与测试按钮、电流传感器、电压传感器、总和电流互感器的第一绕组、故障电弧仿真单元的输入端和释放装置连接，并且被构造为，在超过特定电流极限值时或者在存在故障电弧时，通过释放装置中断电路，其中，总和电流互感器具有第二绕组，其直接或者经由第一电阻与微处理器连接，其中，通过测试信号，代替电流或/和电压值，将故障电弧仿真单元的输出端的信号馈送到微处理器。

Description

开关
技术领域
本发明涉及一种用于保护电路的开关。
背景技术
电路特别地是指低压电路或电网。低压是指直至1000伏交流电压或者直至1500伏直流电压的电压。
开关特别地是指线路保护开关、例如微型断路器、故障电流保护开关或剩余电流断路器、电弧保护开关或电弧故障检测设备等。开关还指断路器、例如紧凑型断路器或塑壳断路器，空气断路器或空气开关等。
线路保护开关通常是指用于直至125安培、更具体地直至63安培的电流的低压线路保护开关。
线路保护开关针对过流和短路保护电路。也就是说，如果电路中的电流超过电流极限值，则可以中断电路。
故障电流保护开关、简称为FI开关一般是已知的。这里，通常使用所谓的总和电流互感器。在此，两个或更多个导线、通常是单相交流电网中的输出导线和返回导线或外部导线和中性导线或者三相交流电网中的所有三个外部导线和中性导线被引导通过总和电流互感器。然后，仅对导线中的差电流、即偏离输出电流和返回电流的电流进行转换。通常，电路中的电流总和或差电流等于零。如果其不等于零，则其是由于故障电流引起的，因此可以识别出故障电流。如果其超过差电流极限值，则可以中断电路。
故障电流保护开关或故障电流保护装置的工作性能可以经由测试按钮来控制。为此，串联电路是测试按钮与电路，其中，一方面在总和电流互感器之前对串联电路设置一个导线，另一方面在总和电流互感器之后对串联电路设置另一个导线。
电弧保护开关是相对新型的用于电路或电网的保护装置，用于识别故障电弧，例如并联或者串联电弧。这些故障电弧，有时也称为干扰电弧，可能由于接线盒或者插座中的夹紧不良的电连接或者由于不良绝缘和接触而形成。电弧保护开关特别地可以在房屋安装装置、例如保险丝盒中使用，用于识别这种故障并且在存在故障时中断电路。
故障电弧特别地是指由于电路中的故障而形成的串联以及并联电弧。这里，不指在电路中规则地或者由于希望的用电器的操作而形成的电弧。
电弧保护开关使用不同的原理来确定故障电弧。一种原理是测量电路中、即电线上的频谱。在此，例如确定电路中/电线上的高频信号或信号分量。
为了确定故障电弧，电弧保护开关具有电压和/或电流传感器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种具有不同的保护功能的用于保护电路的紧凑的开关，其中，可以对保护功能中的至少一部分进行检查。
上述技术问题通过具有本发明的特征的开关来解决。
根据本发明设置为，开关不仅执行对超过特定的电流极限值、特别是差电流极限值的识别，而且执行对存在故障电弧的识别，更确切地说，特别是借助微处理器实现这两个功能。
此外，不仅对通过根据本发明的故障电弧仿真单元进行的故障电弧识别进行检查，而且对根据本发明的具有新型连接的总和电流互感器进行的故障电流识别进行检查，该新型连接通过总和电流互感器的第二绕组例如经由第一电阻与微处理器的连接进行。
这具有如下特别的优点：给出了用于保护电路的紧凑的开关，其还提供对主要保护功能的检查。
给出本发明的有利构造。
在本发明的一个有利构造中，微处理器被构造为，在操作测试按钮时或者之后，微处理器改变为测试模式，从微处理器向故障电弧仿真单元输出测试信号，故障电弧仿真单元在其输出端处分别输出故障电弧仿真信号并持续第一持续时间，并且代替电流值或/和电压值，将故障电弧仿真信号馈送到微处理器，并且微处理器检查故障电弧的存在。
这具有如下特别的优点：对故障电弧识别的检查在微处理器中通过故障电弧仿真单元针对故障电弧情况通过产生一般的电流或/和电压信号进行，其中，在短的测试周期内向微处理器馈送信号，而不是电路的确定的电流或/和电压值。因此能够方便地执行测试。此外，例如通过专用集成电路或者在专用集成电路中，能够以非常紧凑的方式实现这种故障电弧仿真单元。
在本发明的一个有利构造中，微处理器被构造为，在操作测试按钮时或者之后，微处理器改变为测试模式，微处理器经由第一电阻向第二绕组输出测试电流并持续第二持续时间，并且微处理器检查超过差电流极限值的存在。
这具有如下特别的优点：给出了对故障电流功能的存在的简单并且优良的检查。微处理器的输出端、例如数字输出端直接将其电平、特别是高电平作为电流施加到总和电流互感器中，例如通过第一电阻定义。必须通过识别差电流的第一绕组来识别磁通，并且在没有故障的情况下，导致仿真的释放。
在本发明的一个有利构造中，微处理器被构造为，依次执行根据权利要求2的故障电弧检查和根据权利要求3的差电流检查，并且在两个检查肯定地结束之后，进行开关释放，否则不进行开关释放。其中，检查可以按照任意顺序进行。
这具有如下特别的优点：给出了组合的检查例程，从而通过一个检查信号来检查两个功能。
在本发明的一个有利构造中，在电流传感器和微处理器之间设置电流处理单元。
这具有如下特别的优点：能够以适合于微处理器的形式对电流值进行处理、滤波或/和转换。
在本发明的一个有利构造中，在电压传感器和微处理器之间设置电压处理单元。
这具有如下特别的优点：能够以适合于微处理器的形式对电压值进行处理、滤波或/和转换。
在本发明的一个有利构造中，在总和电流互感器的第一绕组和微处理器之间设置差电流处理单元。
这具有如下特别的优点：能够以适合于微处理器的形式对差电流值进行处理、滤波或/和转换。
在本发明的一个有利构造中，第一切换单元(SLF)在电流传感器之后，第一切换单元另一方面与故障电弧仿真单元的一个输出端连接。
这具有使得能够快速地切换到故障电弧仿真单元的特别的优点。
在本发明的一个有利构造中，第二切换单元(SHF)在电压传感器之后，第二切换单元另一方面与故障电弧仿真单元的一个输出端连接。
这具有使得能够快速地切换到故障电弧仿真单元的特别的优点。
在本发明的一个有利构造中，第一切换单元、第二切换单元、故障电弧仿真单元、电压处理单元和电流处理单元在ASIC中实现。
这具有使得能够以特别紧凑的方式实现开关的特别的优点。
在本发明的一个有利构造中，设置热电流监视单元。热电流监视单元是指针对导线保护开关设置的在过流时例如以时间延迟的方式释放的监视单元，其例如可以通过双金属断路器
Figure BDA0001425879470000041
实现。
这具有在开关中实现另一个功能的特别的优点。
在本发明的一个有利构造中，设置磁流监视单元。磁流监视单元是指针对导线保护开关设置的在过流时例如及时地释放的监视单元。这例如通过一种励磁线圈实现。
这具有在开关中实现另一个功能的特别的优点。
在本发明的一个有利构造中，电流传感器具有分流电阻。
这具有如下特别的优点：给出了一种电流传感器的特别简单的解决方案，利用其能够以紧凑的方式实现开关。
在本发明的一个有利构造中，第一或者第二切换单元具有数字开关或者能调节的滤波器。
这具有如下特别的优点：给出了一种能够在专用集成电路、缩写为ASIC中实现的解决方案，由此能够以紧凑的方式实现根据本发明的开关。
在本发明的一个有利构造中，在微处理器和第二绕组之间设置数字-模拟转换器。
这具有如下特别的优点：可以将微处理器的数字信号例如转换为模拟信号，从而能够对总和电流传感器例如施加正弦形状的测试电流，由此能够实现更接近现实的故障电流测试。
在本发明的一个有利构造中，第一持续时间或其测试模式的持续时间比定义的针对存在故障电弧的释放时间短。
这具有如下特别的优点：能够执行故障电弧测试，而不影响保护监视。也就是说，可以在监视期间执行测试，因为测试时间比针对对应的故障的释放时间短。
在本发明的一个有利构造中，第二持续时间或其测试模式的持续时间比定义的针对超过特定电流极限值的释放时间短。
这具有如下特别的优点：能够执行电流极限值测试、特别是差电流极限值测试或故障电流测试，而不影响例如对故障电流的保护监视。也就是说，可以在监视期间执行测试，因为测试时间比针对对应的故障的释放时间短。
仅与单个的特征相关或者与特征组合相关的所有构造产生对开关的改进。
附图说明
所描述的本发明的特性、特征和优点以及实现其的方式，结合下面对结合附图详细说明的实施例的描述变得更清楚并且更容易理解。
在此，图1示出了根据本发明的开关的基本电路图。
具体实施方式
图1示出了电路的两个导线N,L。这些导线相应地可以通过接触部MC分离。接触部MC可以通过热电流监视单元TR断开。接触部MC可以通过磁流监视单元MR断开。接触部MC可以通过释放装置AE、例如具有半导体模组SCRX以及第一和第二释放子单元AE1,AE2的电子释放装置断开，第一和第二释放子单元AE1,AE2例如可以包括释放机械装置AE2或者线圈AE1。例如可以通过导线N,L对释放单元AE供应电能，如所示出的。
两个导线N,L被引导通过总和电流互感器ZCT、例如总和电流互感器的铁芯。根据本发明，总和电流互感器ZCT例如在总和电流互感器的铁芯上具有第一绕组NZ和第二绕组NT。第一绕组NZ用于确定导线N,L的电路中的差电流或故障电流。在第一绕组NZ上，可以量取差电流。第二绕组NT用于测试或用于产生总和电流互感器ZCT中的面向测试的故障电流，其中，要通过第一绕组NZ识别测试电流。
两个导线中的一个或两个导线N,L具有电流传感器Shunt。其例如可以作为电阻、例如分流电阻、变换器/变压器或者罗氏线圈实现。此外，设置电压传感器，其例如仅可以通过两个导线N,L上的分接头实现。
设置了与电路的两个导线N,L连接的电源PS。其提供供电电压DClow,Gnd，例如为0至5伏范围内的直流电压。该供电电压的一个极、例如Gnd可以与开关的壳体接线端或地连接。
设置了微处理器MCU，其与电源PS连接并且获得供电电压DClow,Gnd。其具有多个输入端，尤其是用于差电流识别的输入端DI、用于电压分析的输入端RSSI、用于电流分析的输入端IARC和用于测试按钮T的输入端PTT。此外，其具有多个输出端，尤其是用于用来产生故障电弧仿真信号的测试信号的输出端ST、用于输出测试电流的输出端DT、用于向用于中断电路的释放装置AE输出释放信号的输出端SCR。
设置了专用电路或专用集成电路ASIC，其具有多个输入端，尤其是具有用于电路的电压的输入端EU、用于电路的电流的输入端EI、用于电路的差电流的输入端ED和用于用来产生至少一个故障电弧仿真信号的测试信号的输入端ETA。此外，设置了多个输出端，尤其是用于输出电压值的输出端AU、用于输出电流值的输出端AI和用于输出差电流值的输出端AD。
微处理器MCU的用于测试按钮T的输入端PTT与第二电阻R2和测试按钮T的串联电路连接，测试按钮T另一方面与电源PS的供电电压的一个接线端DClow或Gnd连接。与该串联电路并联地，在微处理器侧的接线端，第一电容器C1或/和第三电阻R3可以与电源的供电电压的另一个接线端连接Gnd或DClow。
微处理器MCU的用于测试电流的输出端DT直接或者经由第一电阻RT与总和电流互感器ZCT的第二绕组NT连接。如果微处理器在其输出端处例如通过改变电平输出测试电流，则测试电流流过第二绕组NT，由此仿真故障电流。
微处理器MCU的用于释放信号的输出端SCR与释放装置AE连接，从而释放信号借助释放装置AE和接触部MC中断电路。
微处理器MCU的输出端ST与ASIC的输入端ETA连接。
ASIC的输出端AU与微处理器MCU的输入端RSSI连接。
ASIC的输出端AI与微处理器MCU的输入端IARC连接。
输出差电流或故障电流的第一绕组NZ与ASIC的输入端ED连接，其中，ASIC的输出端AD与微处理器MCU的输入端DI连接。在ASIC中，可以在输入端ED和输出端AD之间设置第三信号处理单元或差电流处理单元DCC。这例如可以将第一绕组NZ的故障电流转换为定义的电压。此外，可以进行滤波、放大或/和偏移调整。
ASIC的输入端EI与电流传感器Shunt连接。输入端EU与电压传感器连接，例如输入端EU直接或者经由电容器或高通滤波器C与电路的导线L,N的电压分接头连接。电容器或高通滤波器具有特别是能够检测到高频的优点。
经由输入端EI向ASIC馈送电流传感器Shunt的确定的电流值。其经由第一切换单元SLF和输出端AI到达微处理器MCU的输入端IARC。在第一切换单元SLF和输出端AI之间可以设置第一信号处理单元或电流处理单元LFCC。这例如可以将电流传感器Shunt的电流值转换为定义的电压。此外，可以进行滤波、放大或/和偏移调整。
以类似的方式，ASIC的输入端EU在内部与第二切换单元SHF连接，第二切换单元SHF又直接或者经由第二信号处理单元或电压处理单元HFNC与输出端AU连接。其例如可以将电压值转换为定义的第二电压。此外，可以进行滤波、放大或/和偏移调整。
第一和第二切换单元SLF,SHF又分别与故障电弧仿真单元ATSG的一个输出端连接。其输入端与ASIC的输入端ETA连接。
第一和第二切换单元SLF,SHF例如可以作为接触切换装置，借助一个/多个继电器，通过半导体开关、数字开关，通过相应的并联连接的滤波器，控制其通过行为来实现。
微处理器MCU的输出端ST与ASIC的输入端ETA连接，从而微处理器MCU的测试信号使得ASIC通过故障电弧仿真单元ATSG产生故障电弧仿真信号，从而代替电路的电压或/和电流，例如在ASIC本身中，例如通过可以通过输入端ETA或故障电弧仿真单元ATSG控制的、第一或/和第二切换单元SLF,SHF的切换，例如还经由第一或/和第二信号处理单元LFCC,HFNC，馈送到微处理器MCU的输入端IARC,RSSI。
下面，详细说明工作方式。
开关具有接触部MC，其可以断开，以将负载与能量源分离。电源PS对开关或其单元供应电压，例如3.3伏的直流电压。
微处理器MCU执行不同的功能。尤其是故障电弧识别功能，其中，在微处理器中利用馈送的电压和电流值或其等效的/转换后或者处理后的值执行故障电弧识别。如果识别出故障电弧，则在输出端SCR处向释放装置AE输出释放信号，以中断电路。
微处理器的故障电弧功能，例如电流采集，例如可以在低频范围(<1kHz)内执行，以采集电弧和/或负载电流。作为电流传感器Shunt的电阻是优选的传感器，因为其需要非常有限的空间。例如可以在一个导线部分上测量电压降。经由该导线部分的电阻和电压降，可以计算电流。替换地，可以使用电流互感器或者霍尔传感器。
可以通过第一信号处理单元LFCC对电流传感器的信号进行处理，例如进行整流、滤波、校正或/和放大。然后，将其馈送到微处理器MCU的输入端IARC，微处理器MCU例如可以对其进行模拟/数字转换。
可以直接或者经由高通滤波器C、例如借助串联连接的电容器将电压值馈送到ASIC的输入端EU。可以通过第二信号处理单元HFNC以类似的方式对电压值进行整流、滤波、校正或/和放大。然后，将其馈送到微处理器MCU的输入端RSSI，微处理器MCU例如可以对其进行模拟/数字转换。
可以将不同的信号处理单元或电路布置在专用集成电路ASIC中，由此节省空间。
基于电压和电流值对故障或干扰电弧的识别是已知的。该功能在微处理器MCU中执行。
对开关的故障电流监视利用总和电流互感器ZCT来实现。在接地时，差电流在第一绕组NZ中感生电压。第一绕组的该故障电流或该信号被馈送到微处理器MCU的输入端DI。替换地，通过例如将第一绕组NZ与ASIC的输入端ED连接，将ASIC的输出端AD与微处理器MCU的输入端DI连接，可以预先通过例如布置在ASIC中的第三信号处理单元DCC对其进行处理，其中，对其进行滤波、校正或/和放大。微处理器MCU的输入端DI可以进行模拟/数字转换。
微处理器的故障电流功能监视所确定的故障电流，将其与(故障电流)极限值进行比较，并且在超过时，经由输出端SCR的释放信号通过释放单元AE或接触部MC中断电路。
通常，当差电流在标称故障电流的50％和100％之间时，进行释放。优选的值是75％。
对干扰电弧和差电流的识别通过微处理器MCU中的一个或更多个程序执行。
根据本发明的对开关的功能的检查可以如下进行：
使用测试按钮T，以通知微处理器MCU要开始测试过程。通过按下测试按钮T，将电压DClow例如借助第二和第三电阻R2,R3以及第一电容器C1的网络与输入端PTT连接，由此其获得高电平。当测试按钮T未按下时，迫使第三电阻R3或者微处理器内部的电阻处于低电平。
第一电容器C1可以避免接触反弹(Kontaktprellen)或其影响。
在按下测试按钮T或输入端PTT处于高电平之后，微处理器MCU开始测试过程。替换地，也可以使用低电平。该测试过程可以具有一个或者两个步骤。
为了产生故障电弧仿真信号，微处理器MCU经由其输出端ST向ASIC的输入端ETA输出测试信号，ASIC的故障电弧仿真单元ATSG产生故障电弧仿真信号，故障电弧仿真信号经由第一或/和第二切换单元SLF,SHF到达微处理器MCU。通过测试信号对应地一起控制切换单元。
在故障电弧仿真信号从ASIC的输出端AI,AU到达微处理器的输入端IARC,RSSI之前，故障电弧仿真信号也可以通过第一或/和第二信号处理单元LFCC,HFNC。
当不运行测试过程时，微处理器MCU在其输入端IARC,RSSI处获得电流或电压值或其处理后的等效值。
当运行测试过程时，电流和电压传感器被分离，并且例如信号处理单元LFCC,HFNC与故障电弧仿真单元ATSG连接。故障电弧仿真单元ATSG产生仿真在电路或负载电路中的故障电弧的存在的合成电压或电流值或信号。微处理器MCU必须识别该仿真的故障电弧。因为微处理器在这种情况下处于特殊的测试模式或测试过程中，因此在识别出故障电弧之后，对电路进行释放/中断。如果在测试模式下未实现识别，不进行释放/中断。替换地，也可以在故障电弧测试程序之后不进行释放/中断，而执行用于进行故障电流检查或者其它检查的第二测试程序。
为此，事先结束故障电弧测试程序。故障电流测试程序如下进行。微处理器MCU通过其(数字)输出端DT输出测试电流。该输出端DT(在需要时经由第一电阻RT)与第二绕组NT连接。输出端DT例如可以仅采取低电平或者高电平的状态，因此其例如可以产生方波信号。因此，例如可以产生具有与电路的频率对应的频率的方波信号。如果电路具有例如50Hz的频率，则产生同样50Hz的方波信号。
替换地，可以使用数字-模拟转换器，利用其可以产生具有对应的频率的正弦波信号。
在数字输出端具有0伏的低电平和VDC伏的高电平的情况下，测试电流具有如下的值：
Figure BDA0001425879470000101
NT-第二绕组的匝数
VDC-输出端DT的电压电平
RT-第一电阻RT的以欧姆为单位的电阻
方波信号的有效值iRMS为：
Figure BDA0001425879470000102
作为测试电流和电压的函数的比第一电阻RT为：
Figure BDA0001425879470000103
标准EN 61009-1要求在故障电流IΔn≤30mA的情况下，测试电流不超过最大故障电流IΔn的166％，以及对于IΔn>30mA，测试电流不超过最大故障电流IΔn的250％。对于根据本发明的开关中的30mA故障电流保护开关或故障电流功能，由此为5/3。由此，第一条件是：
Figure BDA0001425879470000104
此外，故障功能必须识别出大于检测阈值(例如75％IΔn)的测试电流。由此，作为第二条件得到：
Figure BDA0001425879470000105
必须考虑到，差电流的采集具有相对容差α。因此，比NT/RT的值必须乘以校正因数(1+α)。得到：
Figure BDA0001425879470000106
最后，测试绕组的匝数和第一电阻RT的值必须满足以下针对30mA故障电流保护功能的条件：
Figure BDA0001425879470000107
测试电流包含直流分量。必须在总和电流互感器ZCT中、特别是在铁芯材料中考虑该直流分量。该直流分量具有如下的值：
Figure BDA0001425879470000111
该电流产生附加的直流电压场强，其叠加在测试电流的交变场上。
当总和电流互感器包括具有类型R或者Z的磁滞的铁芯时，损耗可能非常明显，并且第一绕组NZ上的变换后的电压小。这些软磁材料一般具有超过0.6的(Br/Bsat)的剩磁和饱和极化之间的比。铁芯材料必须具有足够平的磁滞，以确保以小的损耗感生第二绕组NT的差电流。有利的是，使用具有类型F的磁滞的铁芯材料。因此，比Br/Bs应当尽可能小(一般<0.3)。
测试期间的功率损耗是：
Figure BDA0001425879470000112
第一电阻RT必须满足以下条件，以不被损坏：
Figure BDA0001425879470000113
对于VDC＝3.3V的电压供应，具有63mW的标称功率PRATED的0402电阻的最小电阻值例如是86.4Ω。在容差α＝10％的情况下，作为第二绕组NT的可能的匝数，得到：
0.92<NT<1.85→NT＝1
该小的匝数可以容易地缠绕在总和电流互感器的铁芯上。应当检查微处理器MCU的数字输出端上的电流不超过其规范。当是这种情况时，必须对应地增大RT和NT的值。
施加足够的持续时间的测试电流，足够的持续时间使得微处理器MCU能够确定合成故障电流的值并且与(故障电流)极限值或释放阈值进行比较。
当该故障电流测试成功地进行时，微处理器在其输出端SCR处输出释放信号，用于释放/中断电路。
用于故障电弧测试和故障电流测试的两个测试可以单独或者按照任意顺序依次执行。在执行两个测试时，仅当两个测试都成功结束时，在测试结束之后进行释放。
测试可能掩盖真正的故障情形，也就是说，在测试期间在电路中实际发生故障。
为了也针对这种情况建立安全性，将相应的测试持续时间选择为总是比用于正常情况的最大允许释放时间短。由此，在允许释放时间内给出释放。对于故障电弧测试，可以确定第一持续时间。有利的是，该第一持续时间或其测试模式的持续时间比定义的针对存在故障电弧的释放时间短。对于故障电流测试，可以确定第二持续时间。该第二持续时间或其测试模式的持续时间比定义的针对超过特定电流或差电流极限值的释放时间短。
如果开关中的保护功能损坏，则针对该部分的测试序列不成功。在这种情况下，不允许释放设备，以指出这种情况。然而，如果存在针对有效的保护功能的真正的故障，则还是要释放开关。这独立于有错误的保护功能的检查结果。
该测试过程使得能够针对开关、特别是电弧保护开关、故障电流开关或者组合的故障电流/电弧保护开关或开关的保护功能的故障电流或/和故障电弧检查进行单独或者依次运行的测试。可以利用单个测试按钮T发起测试。这直接利用微处理器MCU。针对故障电弧信号的测试信号产生可以在专用集成电路ASIC中进行。这能够实现空间和成本节省的实现。
测试故障电流产生可以简单地通过微处理器的输出端以及在需要时第一电阻进行。
这些功能的组合明显节省了空间，并且使得能够例如在宽度为18mm的模块中针对故障电流和故障电弧实现紧凑的(保护)开关。
本发明使得常见的测试电路对于故障电流开关的应用变得多于，在常见的测试电路中，通常使用检查开关，测试开关将电路的电压经由检查电阻施加到总和电流互感器的测试绕组上。通过闭合检查开关，交流电流流过检查电阻和检查绕组。因为直接使用电网电压，因此对应地设计电路，也就是说，检查开关和测试电阻必须承受电网电压(在断开状态下隔离)。此外，测试电阻必须具有对应的功率损耗。
此外，测试电阻必须在长得多的持续时间上承受功率损耗，因为许多用户在开关有故障的情况下尝试更长时间地按下检查按钮，以实现释放。
利用本发明，能够以紧凑的设计实现组合的开关、电弧保护、故障电流以及在需要时线路保护功能(过电流保护、短路保护)，这是新颖的。
虽然通过实施例进一步详细示出并描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，本领域技术人员可以从中得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。
附图标记列表
AD 输出端差电流值
AE 释放装置
AE1 第一释放子单元，线圈
AE2 第二释放子单元，释放机械装置
AI 输出端电流值
ASIC 专用电路
ATSG 故障电弧仿真单元
AU 输出端电压值
C 高通滤波器
C1 第一电容器
DCC 第三信号处理单元/差电流处理单元
DClow 供电电压
DI 输入端差电流识别
DT 输出端测试电流
ED 输入端差电流
EI 输入端电流电路
ETA 输入端测试信号产生
故障电弧仿真信号
EU 输入端电压电路
GND 供电电压
HFNC 第二信号处理单元/电压处理单元
IARC 输入端电流分析
L 导线L
LFCC 第一信号处理单元/电流处理单元
MC 接触部
MCU 微处理器
MR 磁流监视单元
N 导线N
NT 第二绕组，面向测试的故障电流
NZ 第一绕组，差电流，故障电流
PS 电源
PTT 输入端测试按钮
RSSI 输入端电压分析
RT 第一电阻
R2 第二电阻
R3 第三电阻
SCR 输出端释放信号
SCRX 半导体模组，Triac，晶闸管
SHF 第二切换单元
Shunt 电流传感器
SLF 第一切换单元
ST 输出端产生测试信号
T 测试按钮
TR 热电流监视单元
ZCT 总和电流互感器。

Claims (18)

1.一种用于保护电路的开关，
-具有释放装置(AE)，用于中断电路，
-具有总和电流互感器(ZCT)，电路的导线(N,L)被引导通过总和电流互感器(ZCT)，以确定差电流，总和电流互感器(ZCT)具有第一绕组(NZ)，在第一绕组上能够量取差电流，
-具有电流传感器(Shunt)，用于确定电路的电流值，
-具有电压传感器，用于确定电路的电压值，
-具有测试按钮(T)，
-具有故障电弧仿真单元(ATSG)，其具有至少一个输入端(ETA)和至少两个输出端，
-具有微处理器(MCU)，其与测试按钮(T)、电流传感器(Shunt)、电压传感器、总和电流互感器(ZCT)的第一绕组(NZ)、故障电弧仿真单元(ATSG)的输入端和释放装置(AE)连接，并且被构造为，在超过特定的电流极限值或者差电流极限值时或者在存在故障电弧时，通过释放装置(AE)中断电路，
其中，总和电流互感器(ZCT)具有第二绕组(NT)，其直接或者经由第一电阻(RT)与微处理器(MCU)连接，
其中，通过测试信号，能够代替电流或/和电压值，将故障电弧仿真单元(ATSG)的输出端的信号馈送到微处理器(MCU)。
2.根据权利要求1所述的开关，
其特征在于，
微处理器(MCU)被构造为，在操作测试按钮(T)时或者之后，微处理器(MCU)改变为测试模式，
从微处理器(MCU)向故障电弧仿真单元(ATSG)输出测试信号，
故障电弧仿真单元(ATSG)在其输出端处分别输出故障电弧仿真信号并持续第一持续时间，并且代替电流值或/和电压值，将故障电弧仿真信号馈送到微处理器(MCU)，并且微处理器(MCU)检查故障电弧的存在。
3.根据权利要求2所述的开关，
其特征在于，
微处理器(MCU)被构造为，在操作测试按钮(T)时或者之后，微处理器(MCU)改变为测试模式，
微处理器(MCU)直接或者经由第一电阻(RT)向第二绕组输出测试电流并持续第二持续时间，并且微处理器(MCU)检查超过差电流极限值的存在。
4.根据权利要求3所述的开关，
其特征在于，
微处理器(MCU)被构造为，依次执行根据权利要求2的故障电弧检查和根据权利要求3的差电流检查，使得在两个检查肯定地结束之后，进行开关释放，否则不进行开关释放。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的开关，
其特征在于，
在电流传感器(Shunt)和微处理器(MCU)之间设置第一信号处理单元(LFCC)。
6.根据权利要求5所述的开关，
其特征在于，
在电压传感器和微处理器(MCU)之间设置第二信号处理单元(HFNC)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的开关，
其特征在于，
在总和电流互感器(ZCT)的第一绕组(NZ)和微处理器(MCU)之间设置第三信号处理单元(DCC)。
8.根据权利要求6所述的开关，
其特征在于，
第一切换单元(SLF)在电流传感器(Shunt)之后，第一切换单元(SLF)另一方面与故障电弧仿真单元(ATSG)的一个输出端连接。
9.根据权利要求8所述的开关，
其特征在于，
第二切换单元(SHF)在电压传感器之后，第二切换单元(SHF)另一方面与故障电弧仿真单元(ATSG)的一个输出端连接。
10.根据权利要求9所述的开关，
其特征在于，
第一切换单元(SLF)、第二切换单元(SHF)、故障电弧仿真单元(ATSG)、第二信号处理单元(HFNC)和第一信号处理单(LFCC)在专用电路(ASIC)中实现。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的开关，
其特征在于，
设置热电流监视单元(TR)。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的开关，
其特征在于，
设置磁流监视单元(MR)。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的开关，
其特征在于，
电流传感器(Shunt)具有分流电阻。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的开关，
其特征在于，
电压传感器具有高通滤波器(C)。
15.根据权利要求9所述的开关，
其特征在于，
第一切换单元(SLF)或者第二切换单元(SHF)具有数字开关或者能调节的滤波器。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的开关，
其特征在于，
在微处理器(MCU)和第二绕组(NT)之间设置数字-模拟转换器。
17.根据权利要求2所述的开关，
其特征在于，
第一持续时间或其测试模式的持续时间比定义的针对存在故障电弧的释放时间短。
18.根据权利要求3所述的开关，
其特征在于，
第二持续时间或其测试模式的持续时间比定义的针对超过特定的电流极限值或差电流极限值的释放时间短。
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