CN110729712A - 一种保护组合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保护组合装置，包括：断路器（CB）、浪涌保护器设备（SPD），其中，所述断路器（CB）和该浪涌保护器设备（SPD）具有输入/输出接口（I/O），其中所述浪涌保护器设备（SPD）设置有监控器（S1、S2），并且在所述监控设器（S1、S2）识别出故障状况时，所述断路器（CB）通过所述输入/输出接口（I/O）跳闸。

Description

一种保护组合装置
技术领域
本发明涉及一种保护组合装置。
背景技术
电气装置会受到电压浪涌的危害。因此，浪涌保护器设备被安装在电气装置中以便增大其安全性。
为了获得良好的保护效果，重要的是使浪涌保护器设备尽可能精确地适应被保护的装置或其系统的特性。
这里典型的参数是保护电平。另一个典型参数是放电容量。这些参数中的每一个单独可以代表要保护的任何给定装置和/或要保护的部件的保护目标。通常，威胁参数和/或装置的电强度形成确定保护目标的基础。
例如，如果电源、断路器和浪涌保护器设备布置在电气装置中，则为了保护（以及为了保护由其提供的消耗装置），必须适当地选择浪涌保护器设备，以便保护电源和/或断路器和/或所提供的消耗装置。特别地，浪涌保护器设备本身需要协调的过电流保护设备，以便在浪涌保护器设备本身发生故障的情况下将其与电网安全地断开。
特别是在直流电压领域，可以发现许多不同的系统，其电源尤其具有非常不同的特性。
作为说明，传统的直流电源在电流/电压特性方面具有相当线性的行为，例如光伏系统具有不同的特性。例如光伏系统中的电压浪涌保护的断开功率必须能够切换比其它直流电压应用中高得多的功率，因为在光伏特性的情况下需要在故障的情况下断开的功率比传统直流电源高得多。即，断开容量必须适于高动态直流电源特性。光伏装置中的电压浪涌保护的断开功率必须是具有传统直流电源的装置中的大约两倍高。此外，在许多非线性源中，工作电流通常仅无关紧要地小于指定的短路电流。即，有意义的选择仅可能在狭窄的限度内并且具有很小的公差。
对于浪涌保护器设备由于老化或故障而永久地采用低电阻状态的情况，已经开发了各种故障处理方法，例如断开设备。这些断开设备仅与浪涌保护设备协调。
用于低压电源系统中的浪涌保护设备（根据DIN EN 61643-11:2013-04；VDE0675-6-11:2013-04）总体上配备有集成的热断开设备或熔化熔断器，这些热断开设备或熔化熔断器在浪涌保护设备超过临界温度并且表现出危险之前在有源保护元件（例如变阻器）的负载相对老化的情况下提供浪涌保护设备与电压供应系统的电流断开。
到目前为止，这样的浪涌保护设备还没有对测量、控制和调节应用的高能系统产生很大影响（根据DIN EN 61643-21:2013-07；VDE 0845-3-1:2013-07）-尤其是在具有高工作电压和/或大短路功率的系统中。
在这些系统中，难以管理可能导致浪涌保护器设备的临界加热的故障电流。当电源的源特性未知时尤其如此。例如，如果不能可靠地预测可能的短路源，则不能选择合适的安全装置，因为安全装置通常被选择为使得故障电流仅稍微高于安全装置的最小触发电流。
发明内容
本发明提出一种保护组合装置，本发明在实现保护目标方面提供了改进。
其中：
一种保护组合装置，包括断路器，以及浪涌保护器设备，所述断路器和所述浪涌保护器设备分别具有输入/输出接口，所述浪涌保护器设备包括有监控器，并且在所述监控器识别出故障状况时，所述断路器通过所述输入/输出接口跳闸。
进一步：所述断路器设置在独立的断路器壳体中。
进一步：所述断路器包括用于安装导轨的紧固装置。
进一步：所述浪涌保护器设备每一次被更换之后重新激活所述断路器。
一种保护组合装置，包括：电源、热熔断器、浪涌保护器设备，所述电源和所述浪涌保护器设备分别具有输入/输出接口，所述浪涌保护器设备包括有监控器，并且在所述监控器识别出故障状况时，所述电源产生短电流浪涌通过所述输入/输出接口使所述熔断器断开。
一种保护组合装置，包括：电源、浪涌保护器设备，
所述电源和所述浪涌保护器设备分别具有输入/输出接口，其中，所述浪涌保护器设备包括有监控器，并且在所述监控器识别出故障状况时，该所述电源可以通过所述输入/输出接口断开。
进一步：所述电源被设置在独立的电源壳体中。
进一步：所述电源包括用于安装轨的紧固设备。
进一步：所述监控器包括热监控设备和/或故障电弧监控设备。
进一步：所述浪涌保护器设备设置在独立的浪涌保护器设备壳体中。
进一步：所述输入/输出接口是有线输入/输出接口或无线输入/输出接口。
进一步：通过所述输入/输出接口可以在所述保护组合装置中交换配置数据。
进一步：所述输入/输出接口向外部设备提供所述保护组合装置的状态数据和/或配置数据。
附图说明
下面将参照附图更详细地解释本发明。
图1示出了根据本发明的第一保护组合装置的示意图，
图2示出了根据本发明的第二保护组合装置的示意图，并且
图3示出了根据本发明的第三保护组合装置的示意图。
其中图示：
1 保护组合装置；
CB 断路器；
SPD 浪涌保护器设备；
I/O 输入/输出接口；
G_CB 断路器壳体；
M 安装轨；
PS 电源；
F 热熔断器；
G_F 热熔断器壳体；
G_PS 电源壳体；
S1、S2 监控器；
G_SPD 浪涌保护器设备壳体。
具体实施方式
下面将参照图1-3描述本发明。应注意，将描述不同方面，其每一实施例可单独或组合使用。即，任何方面可与本发明的不同实施例一起使用，除非明确地呈现为纯粹的替代方案。
此外，为了简单起见，在下文中通常仅提及一个实体。但是，除非特别说明，本发明也可以具有数个提到的实体。因此，词语“一”或“一个”的使用应当仅被认为是指在简单实施例中使用至少一个实体。
就下面描述的方法而言，方法的各个步骤可以以任何给定的顺序来安排和/或组合，只要上下文没有另外指出。此外，所述方法可彼此组合，只要未另外明确指示。
具有数值的指示通常不应视为精确值，而是还包含+/-1%至+/-10%的公差。
对标准或规范或规则的引用应被理解为是对在本申请日和/或如果要求优先权则在优先权申请日有效的标准或规范或规则的引用。然而，这通常不排除对后续或替换标准或规范或规则的适用性。
“相邻”在下文中明确地包括直接相邻关系，但不限于此。“在……之间”在下文中明确地包括中间部分与周围部分直接相邻的位置。
作为初步说明，应当注意，先前的方法已经应用于单个元件的级别。
另一方面，本发明遵循系统的方法管理故障或失灵。
结合图1解释的本发明的第一实施例中，保护组合装置1包括断路器CB和浪涌保护器设备SPD。
断路器CB和浪涌保护器设备SPD各自具有输入/输出接口I/O。输入/输出接口I/O在图中表示为实线，以便指示通信设备的可能扩展（不是结论性的）。
在所有实施例中，浪涌保护器设备SPD可以包括有监控器S1、S2，其中当监控器S1、S2识别出故障状况时，断路器CB可以通过输入/输出接口I/O被驱动跳闸。
即，与基于独立断开的先前方法不同，作为替代或互补，现在通过上游连接的断路器CB进行的协调断开，使得保护浪涌保护器设备SPD和/或电源PS和/或下游连接的消耗装置免受短路的影响。例如，由于浪涌保护器设备SPD的失灵和/或由于浪涌保护器设备SPD的合成电流。
现在，如果监控器S1、S2检测到浪涌保护器设备SPD的故障，则可以通过经由输入/输出接口I/O指示该故障的输入/输出接口I/O来提供数字或模拟信号。
断路器CB然后可以基于经由输入/输出接口I/O报告的故障触发断开（本身）。
根据设计，断路器可以以命令的方式响应和/或在评估从输入/输出接口I/O接收的数字或模拟信号之后自身产生断开。例如，监控设备器故障也可以是超过或达到阈值。
在一个实施例中，如图3所示，断路器CB布置在独立的断路器壳体G_CB中。或者，断路器CB也可以集成在电源PS中。当然，也可以提供独立的断路器CB，即使电源PS已经具有断路器。在不限制一般性的情况下，断路器CB也可以布置在另一浪涌保护器设备壳体G_SPD中。
在本发明的实施例中，还可以进一步提供的是，断路器（CB）仅可以在识别出（有缺陷的）浪涌保护器设备SPD被替换之后被重新激活。
这可能是有利的，例如，如果浪涌保护器设备SPD被不可逆地损坏和/或例如在一定次数的浪涌阻止事件之后不再给出或不再预期预定的保护动作。
例如，通过监控输入/输出接口I/O，可以检测浪涌保护器设备SPD的机械移除和复位。然而，可替换地或附加地，也可以经由输入/输出接口I/O从浪涌保护器设备SPD读出不同的数据或由该浪涌保护器设备SPD提供不同的数据，使得保护组合装置1的其他元件可以识别替换，然后使得保护组合装置1的重新激活成为可能。
在结合图2解释的本发明的另一实施例中，保护组合装置1包括电源PS、热熔断器F和浪涌保护器设备SPD。
电源PS和浪涌保护器设备SPD可以分别具有输入/输出接口I/O。
浪涌保护器设备SPD包括监控器S1、S2，其中当监控器S1、S2识别出故障状况时，电源（PS）产生短暂的电流浪涌可以通过输入/输出接口I/O使得热熔断器F断开。可以主动地选择电流浪涌，使得电流浪涌安全地断开热熔断器F。
在本发明的另一实施例中，保护组合装置1包括电源PS和浪涌保护器设备SPD，该实施例同样将结合图2进行说明。
电源PS和浪涌保护器设备SPD也可以具有输入/输出接口I/O。
浪涌保护器设备SPD包括监控器S1、S2，其中当监控器S1、S2识别出故障状况时，电源PS可以通过输入/输出接口I/O被驱动断开。
即，与基于独立断开的先前方法不同，作为替代方案或另外方案，现在存在通过电源PS和上游连接的热熔断器F的协调断开，使得保护浪涌保护器设备SPD和/或电源PS和/或下游连接的消耗装置免受短路的后果。例如，由于浪涌保护器设备SPD的故障和/或由于浪涌保护器设备SPD的结果电流。故障电流的后果是例如火灾危险，其可能对诸如电源PS和/或消耗装置的相邻设备、和/或消耗装置的可用性损失有影响，因为在短路的情况下不再确保消耗装置的电源。
现在，如果监控器S1、S2检测到浪涌保护器设备SPD的故障，则可以通过输入/输出接口I/O提供数字或模拟信号，经由输入/输出接口I/O指示该故障。
然后电源PS可以通过增加基于经由输入/输出接口I/O报告的故障而提供的电流来间接地触发断开。取决于其大小，该增加的电流导致热熔断器F的（快速）触发。即，热熔断器F被特定地触发。
根据设计，电源PS可以以命令的方式响应和/或在评估从输入/输出接口I/O接收的数字或模拟信号之后自身触发断开。例如，监控设备S1、S2可以识别不同的故障并通过输入/输出接口I/O不同地报告它们。
在一个实施例中，如图3所示，电源PS布置在独立的电源壳体G_PS中。或者，电源PS还可以包括集成电路断路器CB和/或热熔断器F。
在本发明的所有实施例中，监控器可以包括是热监控设备S1和/或故障电弧监控设备S2。热监控设备S1可以包括热传感器，例如PT100、红外传感器、热可变电阻器或半导体等，及其评估电路（测量桥、差分放大器、比较器等），或具有报告元件的基于焊料的断开设备。故障电弧监控设备S2可以包括例如光敏元件，诸如光敏电阻器或光半导体等，及其评估电路（测量桥、差分放大器、比较器等）。
在一个实施例中，如图3所示，浪涌保护器设备SPD布置在独立的浪涌保护器设备壳体G_SPD中。或者，浪涌保护器设备SPD也可以集成在断路器CB和/或热熔断器F和/或电源PS中。
在本发明的所有实施例中，输入/输出接口I/O可以是有线输入/输出接口或无线输入/输出接口。有线输入/输出接口应理解为导电连接，其中电连接可例如通过侧面上或底板上的触点（例如，到总线板）在单个元件之间产生。可替代地或另外地，还可以提供的是，可以通过电线或跳线来产生电连接，如在模块终端系统中。无线输入/输出接口优选来自近场通信领域，例如蓝牙、蓝牙-低耗能、WLAN、ZigBee和光学系统，但不限于这些。
应当注意，在最一般的形式中，也可以提供机械输入/输出接口I/O作为操作连接。
特别地，可以在本发明的所有实施例中提供输入/输出接口I/O，通过输入/输出接口I/O能够在保护组合装置中交换配置数据。因此，例如，可以交换电力数据，使得在故障的情况下协调断开成为可能。例如，状态数据也可以由断路器CB经由输入/输出接口I/O提供，诸如关于已经断开的浪涌保护器设备SPD和/或断路器CB部分的断开和/或用于断开热熔断器F的电流/触发电流脉冲的信息。还可以将所有数据向外提供给其它设备用于进一步处理。
例如，在这种保护组合装置1中，电源PS可以识别备用熔断器F是否存在和/或断路器CB是否存在。根据发现的情况，断路器CB和/或电源PS然后可以以适合于环境的方式产生必要的断开。例如，如果存在热熔断器F，则电源PS可以提供必要的电流浪涌以触发热熔断器F。例如，如果存在断路器CB，则断路器CB可以产生断开。如果断路器CB和热熔断器F以及根据本发明的电源PS都存在，则例如可能使用电源PS和/或断路器CB和/或热熔断器F的功率数据以及浪涌保护器设备SPD的功率数据来进行协调的过程。
这个协调的过程可以例如由这些元件之一来控制。例如，可以由浪涌保护器设备SPD执行协调。
不限制一般性，输入/输出接口I/O还可以向外部设备提供保护组合装置的元件的状态数据和/或配置数据。因此，例如可以实现远程监控。
可替换地或附加地，还可能建立特定行为，包括通过用户干预-无论是在保护组合装置的一个元件上，还是经由输入/输出接口I/O。
所提出的保护组合装置的元件可以通过相应的紧固设备安装在传送轨道上。紧固设备也可以设计用于壁安装和/或交叉板电流分配系统。
特别地，所提出的保护组合装置的元件可以包括布置在各个壳体中的侧面上的电输入/输出接口I/O，当安装在传送轨道上时，所述电输入/输出接口I/O可以在各个相邻元件之间产生电接触连接，从而可以构造保护总线系统。
总之，本发明的思想可以表征为系统方法。这使得保护组合装置的已安装元件可能彼此通信并且利用另一元件的相应功能来实现保护目标，从而最小化故障和/或尽可能地避免故障行为和/或故障配置。
即，例如，断路器CB以及浪涌保护器设备SPD可以形成系统单元（图1）。两个元件都可以经由输入/输出接口I/O（单向通信/双向通信）进行通信。
现在，例如，如果达到或超过预定温度，和/或如果超过预定泄漏电流，和/或检测到随后的电流，和/或检测到断开设备的触发和/或故障电弧放电，则浪涌保护器设备SPD可以通过输入/输出接口I/O向断路器CB发送/提供相应的信息/命令。断路器CB将通过将电源PS与有缺陷的系统分离来中断电流，并将保护组合装置1置于安全状态。在某些情况下，这种方法能够完全消除集成在浪涌保护器设备SPD中的断开设备，因为断路器CB能够作为热激活的断开设备或由故障电流触发的断开设备工作。
同样地，能够通过浪涌保护器设备SPD中的监控器来检测热断开设备的触发。为此可以提供各种装置，例如机械和/或光学和/或电学监控。关于检测到的热断开设备的触发的信息可以经由输入/输出接口中继到断路器CB。然后，断路器CB可以通过将电源PS从有缺陷的系统断开来（附加地）断开电流。这种冗余提供了这样的益处：在超过集成在浪涌保护器设备SPD中的断开设备的切换能力的情况下，断路器CB可以产生安全条件。
同样地，例如，电源PS以及浪涌保护器设备SPD可以形成系统单元（图2）。两个元件都可以经由输入/输出接口I/O进行通信（单向通信/双向通信）。
现在，如果达到或超过预定温度，例如，和/或如果超过预定泄漏电流和/或检测到随后的电流和/或检测到断开设备的触发和/或故障电弧放电，则浪涌保护器设备SPD可以通过输入/输出接口I/O向电源PS发送/提供相应的信息/命令。电源PS将通过命令热熔断器F的切换（通过电流脉冲）间接地中断电流，从而导致电源PS与有缺陷的系统分离并且将保护组合装置1置于安全状态。在某些情况下，这种方法能够完全消除集成在浪涌保护器设备SPD中的断开设备，因为断路器CB或电源PS可以作为热激活的断开设备或由故障电流触发的断开设备工作。

Claims (13)

1.一种保护组合装置，包括断路器（CB），以及浪涌保护器设备（SPD），其特征在于，所述断路器（CB）和所述浪涌保护器设备（SPD）分别具有输入/输出接口（I/O），所述浪涌保护器设备（SPD）包括有监控器（S1、S2），并且在所述监控器（S1、S2）识别出故障状况时，所述断路器（CB）通过所述输入/输出接口（I/O）跳闸。
2.根据权利要求1所述的保护组合装置，其特征在于，所述断路器（CB）设置在独立的断路器壳体（G_CB）中。
3.根据权利要求1或2所述的保护组合装置，其特征在于，所述断路器（CB）包括用于安装导轨（M）的紧固装置。
4.根据以上权利要求之一所述的保护组合装置，其特征在于，所述浪涌保护器设备（SPD）每一次被更换之后重新激活所述断路器（CB）。
5.一种保护组合装置，包括：电源（PS）、热熔断器（F）、浪涌保护器设备（SPD），其特征在于，所述电源（PS）和所述浪涌保护器设备（SPD）分别具有输入/输出接口（I/O），所述浪涌保护器设备（SPD）包括有监控器（S1、S2），并且在所述监控器（S1、S2）识别出故障状况时，所述电源（PS）产生短电流浪涌通过所述输入/输出接口（I/O）使所述熔断器（F）断开。
6.一种保护组合装置，包括：电源（PS）、浪涌保护器设备（SPD），
其特征在于，所述电源（PS）和所述浪涌保护器设备（SPD）分别具有输入/输出接口（I/O），其中，所述浪涌保护器设备（SPD）包括有监控器（S1、S2），并且在所述监控器（S1、S2）识别出故障状况时，该所述电源（PS）可以通过所述输入/输出接口（I/O）断开。
7.根据权利要求5或6所述的保护组合装置，其特征在于，所述电源（PS）被设置在独立的电源壳体（G_PS）中。
8.根据权利要求4至7之一所述的保护组合装置，其特征在于，所述电源（PS）包括用于安装轨（M）的紧固设备。
9.根据以上权利要求之一所述的保护组合装置，其特征在于，所述监控器（S1、S2）包括热监控设备和/或故障电弧监控设备。
10.根据以上权利要求之一所述的保护组合装置，其特征在于，所述浪涌保护器设备（SPD）设置在独立的浪涌保护器设备壳体（G_SPD）中。
11.根据以上权利要求之一所述的保护组合装置，其特征在于，所述输入/输出接口（I/O）是有线输入/输出接口或无线输入/输出接口。
12.根据以上权利要求之一所述的保护组合装置，其特征在于，通过所述输入/输出接口（I/O）可以在所述保护组合装置中交换配置数据。
13.根据以上权利要求之一所述的保护组合装置，其特征在于，所述输入/输出接口（I/O）向外部设备提供所述保护组合装置的状态数据和/或配置数据。
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