CN109038477A - 包括电保护装置（完整性测试）的电链路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将DC高压电源链接到用户设备(250)的电链路，其包括由绝缘覆盖物包围的电导体(240)和电保护装置(200)，该电保护装置包括：‑导电套筒(280)，其被安排成围绕绝缘覆盖物；‑断路器(210)，其被安排在电导体(240)上、并且配置成切断通过导体传输的电流，该电保护装置(200)还包括：‑偏置模块(245)，其配置成用称为测试电压的DC电压(V_测试_PSS)对导电套筒(280)进行电压偏置；‑用于限制导电套筒的偏置电压的装置(250a)，其具有比测试电流(V_测试_PSS)更小的限制电压(Vlim)；‑检测模块(220)，其连接到导电套筒(280)、并且配置成检测限制装置(250a)对导电套筒的偏置电压的限制或限制缺失并基于该检测对断路器(210)施以命令。

Description

包括电保护装置(完整性测试)的电链路
技术领域
本发明涉及一种用于将DC高压传输到用户设备的电链路，该链路包括用于以安全方式供应电力的电保护装置。
背景技术
常规地，飞行器上的电气设施包括与用户设备链接的电气电源，该用户设备通过覆盖有绝缘覆盖物的电导体形成的电链路来供以电力。电链路包括断路器装置，该断路器装置用于监测通过电源与用户设备之间的链路传输的电信号的参数，以便中断导体中的过载电流或短路电流。
飞行器上消耗的电力在不断增大。这种趋势不可避免地导致飞行器上的电气电力供应系统的电压水平增大，所述电压水平通常为115伏AC(AC指代交流电)和28伏DC(DC指代直流电)。
现在设想量级为+/-270伏DC或540伏DC的电压。
这样的电压值在飞行器上引起新问题。例如，在电链路解除连接或破坏的事件中，必须保证维修人员的安全。
现有技术中的断路器装置不适用于检测电链路的电连续性的破坏。
发明内容
对于找到一种用于电链路的电保护的装置存在需求，该装置可以确保向交通工具中的用户设备供应高压电力、并且完全或部分克服上述现有技术的缺点。
为此，本发明涉及一种设计成将DC高压电源连接到用户设备的电链路，所述电链路包括由绝缘覆盖物包围的电导体，所述电链路包括电保护装置，所述电保护装置包括：
-导电套筒，所述导电套筒被安排成围绕所述绝缘覆盖物，
-断路器，所述断路器被安排在所述电导体上并且被配置成切断通过所述导体传输的电流，
其中所述保护装置还包括：
-偏置模块，所述偏置模块被配置成用被称为测试电压的DC电压(V_测试_PSS)对所述导电套筒进行电压偏置；
-用于限制所述导电套筒的偏置电压的装置，所述装置具有比所述测试电流更小的限制电压；
-检测模块，所述检测模块被连接到所述导电套筒、并且被配置成检测所述限制装置对所述导电套筒的偏置电压的限制或限制缺失并基于所述检测对所述断路器施以命令。
因此使得能够确保在交通工具中向用户设备供应高压电力的安全，并且在电链路解除连接或破坏的事件中保证维修人员的安全。
根据一个具体模式，所述偏置模块包括用于供应所述测试电压的DC电压源，所述DC电压源被连接到所述导电套筒。
根据一个具体模式，所述检测模块包括：
-比较器，所述比较器的第一输入端被连接到所述导电套筒并且其第二输入端被连接到供应所谓的参考电压的DC电压发生器；
-微控制器，所述微控制器被连接在所述比较器的输出端与所述断路器之间，所述微控制器被配置成基于从所述比较接收到的输出信号来向所述断路器发送命令信号。
根据一个具体模式，绝缘覆盖物包围所述导电套筒。
附图说明
在阅读以下对一个示例性实施例的描述之后，将更加清楚地显现上述本发明的特征以及其他特征，所述描述参照附图给出，其中：
-图1示出了包括电气设施的飞行器，所述电气设施具有经由电链路和电流返回线路连接到用户设备的电源和根据本发明的一个实施例的用于电链路的电保护的装置；
-图2示出了图1中所示的电气设施的框图、以及根据本发明的一个实施例的用于电链路的电保护的装置的描述；
-图3示出了被安排在电链路上并形成根据本发明的电保护装置的一部分的导电套筒的示意图；
-图4示出了图2中所示的电气设施的电路图；
-图5是展示出根据图3的导电套筒上的电压演变的图表。
具体实施方式
参照图1，飞行器10包括电气设施，该电气设施具有经由电链路290连接到用户设备250的高压电气电源270，该电链路包括与电链路290相关联的电保护装置200。
此外，电气电源270通过电流返回线路260链接到用户设备250。
高压电气电源270供应量级为+或-270伏DC的DC电压HV，或者供应540伏DC。
此外，飞行器10包括由飞行器的处于参考电势并形成大地的任何金属/导电元件形成的导电结构(未示出)。
参照图2至图4，并且根据本发明，电链路290包括由绝缘覆盖物320(例如，塑料套筒)包围的电导体240，并且被配置成测试导电套筒280的电连续性的电保护装置200包括被安排在导体240绝缘覆盖物320上的部分、以及由电子装置形成的部分。
被安排在绝缘覆盖物320上的部分包括由绝缘覆盖物310包围的导电套筒280，导电套筒280包围导体240的绝缘覆盖物320。
由电子装置形成的部分包括例如被安排在位于电链路290的上游(即，在电气电源270侧)的安全壳体12中电子装置210、245、220，以及被安排在位于电链路290的下游(即，在用户设备250侧)的安全壳体12a中的电子装置250a。本发明的目的是通过测试导电套筒280在被安排在安全壳体12中的电子装置210、245、220与被安排在安全壳体12a中的电子装置250a之间的限定测试距离上的电连续性来测试电链路290在用户设备250处的机械/物理完整性。术语“机械/物理完整性测试”应理解为是指检测电链路290的物理破坏或电链路290与安全壳体12a解除连接，特别是当电链路290由通过连接器(未示出)相互连接的多个部分形成时检测电链路290在连接器处的断开。
安全壳体12a优选地被集成到用户设备250中，因此使得能够检测电链路290与用户设备250解除连接。
被安排在壳体12(参见图2)中的电子装置包括：
●断路器210，该断路器连接到电气电源270并且当在这方面其收到命令时可以使得经由电导体240向用户设备250供应信号HV中断。以已知的方式，断路器210作为开关进行操作，当其被激活时断开并且因此使得电导体240断路；
●偏压模块245，用于对导电套筒280进行电压偏置；以及
●检测模块220，该检测模块用于通过测试导电套筒280的电连续性来测试电链路290的机械完整性。
参照图4，偏置模块245包括供应电压V_测试_PSS的DC电压源245a，该偏置模块使得能够用电压V_测试_PSS对导电套筒280进行偏置。
此外，偏置模块245包括保护电路245b，例如串联电阻或电流限制器(该限制器在图4中示出)，该串联电阻或电流限制器的作用是允许导电套筒280上的电压V_测试_PSS波动。
电压源245a被连接在电流返回线路260与保护电路245b的第一端子之间，所述电路的第二端子被连接到导电套筒280。
由电压源245a输送的电压V_测试_PSS是对人类是无害的(就绝对值而言<50伏)。
检测模块220包括比较器220a和微控制器220b，该微控制器将比较器220a的输出端链接到断路器210的输入端。微控制器220b接收比较器220a的输出信号VComp，并且所述微控制器被配置成向断路器210供应命令信号，以便激活该断路器。
导电套筒280被永久地偏置，并且对导电套筒280的连续性的监测永久有效。
比较器220a在第一输入端处连接到导电套管280，并且在第二输入端处连接到供应所谓的参考电压Vref的DC电压发生器(未示出)。
比较器220a将导电套筒280中的电压V280与参考电压Vref进行比较，以便测试电链路290的机械/物理完整性。比较器的输出信号VComp采取两个状态，表示电链路290不存在物理/机械完整性故障的第一状态(例如布尔逻辑中的0)，或者表示电链路290存在物理/机械完整性故障(电链路解除连接或破坏)的第二状态(例如1)。
取决于装置250a的电压Vlim的值、并且取决于电压V_测试_PSS来选定参考电压Vref。
被安排在安全壳体12a(参见图2)中的电子装置250a的作用是如果导电套筒280上存在的信号超出预定阈值则修改所述信号。例如，电子装置250a是具有限制电压Vlim的限压二极管，该限制电压被选定成使得电压限制器对由电压源245d供应的电压V_测试_PSS进行限制。Vlim因此小于电压V_测试_PSS。
该二极管的一个端子被连接到导电套筒280的第一终端，并且另一个端子被连接到电流返回线路260。
比较器220a的负输入端被链接到DC电压发生器上，该电压发生器供应被选定为低于所述电压V_测试_PSS的参考电压Vref，而比较器220a的负输入端接收信号V280。
根据该实例，对于45伏的V_测试_PSS和35伏的限制电压Vlim，电压Vref等于40伏。只要V280小于Vref(当套筒280没有完整性故障时)，比较器220a的输出信号VComp就处于第一状态(例如布尔逻辑中的0)，并且当V280大于Vref时(因而表示导电套筒280的完整性破坏，并且因此电链路290可能解除连接)，该输出信号变为第二状态(例如1)。
参照图5，所示出的是当从电链路290与用户设备250解除连接的时刻T1开始的一段时间上，信号Vref、V280、HV、以及VComp随时间的演变的实例，该用户设备包括安全壳体12a。
在该实例中，高压电源270产生正电压HV：
HV＝540伏，
Vref＝40伏，
V_测试_PSS＝45伏，
Vlim＝35伏。
在时刻T1之前，导电套筒280没有完整性故障。
从时刻T1开始，导电套筒280的连续性被破坏。
在时刻T1之前，导电套筒280上的信号V280等于Vlim。比较器220a的输出信号VComp因此处于其第一状态，例如处于布尔逻辑中的0。
T1后，导电套筒280上的信号V280等于45V的电压V_测试_PSS，该信号不再受电压限制器250a限制。信号V280大于Vref。比较器220a的输出信号VComp因此从其第一状体变为其第二状态。
微控制器220b向断路器210发送信号以使导体240短路。在持续时间T5b之后，电力的供应被中断。
通过本发明，一旦检测到导电套筒280的电连续性的破坏，就会在电子电路的短暂反应时间之中断电力的供应。经电压偏置的导电套筒280因此形成能够检测电链路290的解除连接或破坏的检测器。电力的快速切断(几毫秒)通过防止在电链路与用户设备250解除连接时出现电弧而确保维修人员的可能干预的安全。
在上面的描述中，电流返回线路260应理解为是指返回导体或电流返回网络。如果电流返回线路260是被设定为电压与飞行器的导电结构的电压不同的导体，则诸如上述的电气保护装置将不得不与电流返回线路260相关联以便确保电流返回。
出于保护飞行器10上的电气设施的经由电链路传输电力的目的而描述了本发明。然而，本发明可应用于任何其他类型的交通工具，例如船或汽车。

Claims (4)

1.一种设计成将DC高压电源(270)链接到用户设备(250)的电链路(290)，所述电链路包括由绝缘覆盖物(320)包围的电导体(240)，所述电链路(290)包括电保护装置(200)，所述电保护装置包括：
-导电套筒(280)，所述导电套筒被安排成围绕所述绝缘覆盖物(320)，
-断路器(210)，所述断路器被安排在所述电导体(240)上、并且被配置成切断通过所述导体传输的电流，
其特征在于，所述保护装置(200)还包括：
-偏置模块(245)，所述偏置模块被配置成用被称为测试电压的DC电压(V_测试_PSS)对所述导电套筒(280)进行电压偏置；
-用于限制所述导电套筒的偏置电压的装置(250a)，所述装置具有比所述测试电流(V_测试_PSS)更小的限制电压(Vlim)；
-检测模块(220)，所述检测模块被连接到所述导电套筒(280)、并且被配置成检测所述限制装置(250a)对所述导电套筒的偏置电压的限制或限制缺失并基于所述检测对所述断路器(210)施以命令。
2.根据权利要求1所述的链路，其特征在于，所述偏置模块包括用于供应所述测试电压(V_测试_PSS)的DC电压源(245a)，所述DC电压源被连接到所述导电套筒(280)。
3.根据权利要求2所述的链路(290)，其特征在于，所述检测模块(220)包括：
-比较器(220a)，所述比较器的第一输入端被连接到所述导电套筒(280)并且其第二输入端被连接到供应所谓的参考电压(Vref)的DC电压发生器；
-微控制器(220b)，所述微控制器被连接在所述比较器(220)的输出端与所述断路器(210)之间，所述微控制器被配置成基于从所述比较器(220a)接收到的输出信号来向所述断路器发送命令信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的链路(290)，其特征在于，绝缘覆盖物(310)包围所述导电套筒(280)。
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