CN113140998A - 具有与温度相关的总电流监控的电气保护开关系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电气保护开关系统，包括用于联接电气电源的输入接头和多个输出接头，所述输出接头相应地用于联接电气用电器。每个输出接头具有用于中断电流输送的电气开关和用于测量单电流强度的电流测量装置。此外电气保护开关系统包括电流检测单元，其用于检测在多个输出接头处所测量的单电流强度并且用于确定相应于单电流强度的总和的总电流强度。电气保护开关系统的温度检测装置检测温度且计算单元构造成根据所检测的温度来确定总电流极限。此外电气保护开关系统包括控制单元，其构造成依据输出接头的优先次序来选择多个输出接头中的一个，并且在总电流强度超过总电流极限时，借助于相应的电气开关来中断在所选择的输出接头处的电流输送。

Description

具有与温度相关的总电流监控的电气保护开关系统
技术领域
本发明涉及一种具有与温度相关的总电流监控的电气保护开关系统。
背景技术
在现有技术中，已知用于断开和保护直流电压网的保护开关。这些保护开关例如可以直接被夹在汇流排上并且经由电气开关向要保护的用电器馈电，对此尤其是半导体开关、优选金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)已经被证明是有效的。然而，在正常运行中流经保护开关的电流导致了损耗功率和保护开关、尤其是电气开关的相应的自加热。
此外，可能的影响还有环境温度，即在保护开关的紧邻的环境中的温度，该温度尤其可以由与其他装置的距离影响。这在保护开关系统中尤其重要，在所述保护开关系统中多个保护开关并排运行并且因此彼此紧邻地相应产生自热。这些保护开关系统通常模块化地构建，从而任意多的保护开关可以并排地布置和运行在汇流排上。文献DE 10 2012 001615 B4描述了这种模块以行的方式的布置，在所述行中，汇流排经由作为头模块(Kopfmodul)的第一行模块被加载以供应电压。
这种自加热和环境温度的组合可能导致不允许的高温并且因此导致保护开关的损坏。
为了避免这些不允许的高温，制造商在市场上常见地为运行保护开关给出极限参数，如最大持续电流、最大环境温度或至相邻设备的最小距离。然而，这种做法具有显著的缺点。如此一来，保护开关必须对于大多数应用来说尺寸过大，以针对所有可能的情况进行设计，或者需要所谓的电流温度降额(Derating)，也就是说，用户必须注意，保护开关在较高的温度下或者直接顺序排列时仅被使用于具有较小负载(例如每通道6 A)的用途，并且因此仅仅有条件地满足最大声明(例如每通道10 A)。因此，用户必须始终自己确保在运行中不超过所给出的极限参数。
此外，在保护开关系统中不仅存在要监控的电路。而且，例如具有在40 A数量级的最大电流强度的输入电流分配到多个保护开关上，以能够给相应多个用电器供应以电流。在此，并排运行的保护开关的数量具有重要意义，尤其，因为用户通常能够模块化地在汇流排上安置和运行任意数量的保护开关。
发明内容
因此，本发明的目的在于给出一种电气保护开关系统，在其中保护开关系统不遭受持续的、有害的加热。
该目的利用独立权利要求的特征来实现。本发明的有利的设计方案和有利的改进方案在从属权利要求中给出。
下面部分地参照附图描述本发明的实施例。
根据第一方面，提供了一种电气保护开关系统。电气保护开关系统包括构造成联接电气电源的输入接头以及相应构造成联接电气用电器的多个输出接头。每个输出接头具有用于中断电流输送的电气开关和用于测量单电流强度的电流测量装置。此外，电气保护开关系统包括电流检测单元、温度检测装置、计算单元和控制单元。电流检测单元构造成检测在多个输出接头处所测量的单电流强度，并且确定相应于单电流强度的总和的总电流强度。温度检测装置构造成检测温度。计算单元构造成根据所检测的温度来确定总电流极限。控制单元构造成借助于输出接头的优先次序选择多个输出接头中的一个，并且当总电流强度超过所确定的总电流极限时，借助于相应的电气开关来中断在所选择的输出接头处的电流输送。
中断电流输送可以包括通过相应的输出接头中断电流输送。测量单电流强度可以包括通过相应的输出接头测量单电流强度。
总电流强度可以相应于在电气保护开关系统的输入接头处流过的电流强度值。可选地，保护开关系统可以在输入接头处包括另一个电流测量装置，其构造成直接在输入接头处测量总电流强度。
总电流极限的温度相关性可以以不同的方式来实现。在计算单元中可以存储总电流极限与所检测的温度相关的函数。计算单元例如可以借助于函数计算总电流极限。备选地或补充地，可存储离散的总电流极限或者阶跃函数作为总电流极限与所检测的温度相关的函数。计算单元可构造成，当所检测的温度达到预定义的温度或处于与此离散的总电流极限相关联的温度范围中时，确定离散的总电流极限之一。备选地或补充地，计算单元可以构造成(优选仅)追踪所检测的温度的温度曲线。在超过预定义的温度阈值的情况下(例如与所检测的温度无关地)能够确认超过总电流极限。换言之，总电流极限在所检测到的温度大于或等于温度阈值的情况下可以为零。
可以根据优先次序来中断在输出接头处的电流输送，并且因此将用电器与电路分离，例如由此总电流强度又落到总电流极限之下。因此，实施例可以确保，保护电气保护开关系统免受持续的过载，其中，在这样的过载的情况下也考虑温度相关性。
输出接头也可以被称为通道。
单电流强度可以相应于由电流测量单元在相应的输出接头处所测量的电流强度值。
在电气保护开关系统的模块化结构中，电气保护开关系统的控制模块(也称为头模块)可包括输入接头和/或控制单元和/或计算单元和/或检测单元。电气保护开关系统的保护开关模块能够相应地包括多个输出接头中的至少一个。
控制单元可以与每个开关处于信号连接，优选用于发送控制指令(例如电报)以中断相应输出接头处的电流输送。备选地或补充地，电流检测单元可以与每个电流测量装置处于信号连接，优选用于接收所测量的单电流强度。信号连接可以经由信号总线实现，例如串行总线，所有开关和/或所有电流检测单元都联接在该串行总线处。
计算单元此外可以构造成根据所检测的温度确定单电流极限(例如对于一个或每个输出接头的单电流强度)。单电流极限可以以各种方式类似于总电流极限来实现，例如如先前对于总电流极限所提到的那样。优选地，在计算单元中(例如对于一个或每个输出接头的单电流强度)可以存储单电流极限与所检测的温度相关的函数。
此外，控制单元可构造成借助于相应的电气开关中断在多个输出接头之一处的电流输送，当在该输出接头处的单电流强度超过单电流极限时。例如可以为输出接头中的每个输出接头确定单电流极限。与单电流极限相关的温度可以相应于在相应的输出接头处的温度。
因此，实施例可以在两个层面上执行对电气保护开关系统的监控和/或保护。一方面，可以保护整个保护开关系统免受过载，例如其方式是，当由电气电源提供的电流超过最大电流强度、在此即总电流极限时，监控并且必要时采取措施(如中断)。另一方面，也可以保护每个输出接头(也被称为通道)和/或相应输出接头的电气开关免受过载。为此，当输出给相应的用电器的电流超过最大电流强度、在此即单电流极限时，则可以监控并且必要时中断相应的输出接头。
可以以各种方式来确定输出接头的优先次序(简称：优先次序)。优先次序可以相应于多个输出接头的预定优先级，例如，电气保护开关系统的用户可以自己选择该优先级。例如，用户可以为相应的输出接头分配优先级，以确保在过载的情况下继续供应最重要的用电器以电流。预定优先级可以相应于输出接头(或对应的模块)的(例如线性或空间的)布置，例如沿着承载轨道的布置。
在此，递减顺序或递增顺序可以相应于降序的顺序或升序的顺序。
备选地或者补充地，优先次序可以相应于输出接头的所检测到的单电流强度的(优选递减的)顺序。这可以意味着，在过载时首先分离具有最高单电流强度的输出接头，即具有最大电流消耗的用电器所联接的输出接头。因此，尤其可以确保，对尽可能大数量的用电器继续供应以电流。
此外，备选地或补充地，优先次序可以相应于控制单元和/或输入接头与相应输出接头之间的输出接头的距离的(例如递增或递减的)顺序。换句话说，优先次序可以通过输出接头相对于控制单元和/或输入接头的距离来确定。在电气保护开关系统的模块化结构中，控制模块可以(例如在电流方向上)布置(例如安装)在汇流排的开端处，随后是输出接头的相应的保护开关模块。根据优先次序，首先可将距离输入接头和/或控制单元最远的输出接头与电流断开，例如最后安装到汇流排上的输出接头。由此，实施例可以防止例如当用户在汇流排上已安置了过大数量的输出接头并且已投入运行时电气保护开关系统持续过载的危险。
由温度检测装置检测到的温度可以相应于不同的温度。在一个实施形式中，温度可相应于控制单元或控制模块的温度。这可以在控制单元中或在控制单元的紧邻的环境中或在控制模块中或在控制模块的紧邻的环境中确定。为此，可以在控制单元或控制模块中集成温度传感器，该温度传感器测量相应的温度。备选地或补充地，温度检测装置能够构造成(优选仅)间接地根据所检测的总电流强度来确定温度，例如借助于焦耳热定律，焦耳热定律规定了，发热的增加或热功率关联于电流强度的平方。
备选地或补充地，所检测的温度可以相应于电气保护开关系统的环境温度或者包括环境温度的相应值。这例如可以借助于在电气保护开关系统之外的传感器来测量或者借助于将关于环境温度的温度信息传递到电气保护开关系统处的外部单元来测量。
备选地或补充地，所检测到的温度可以相应于在输出接头中的每个输出接头处的各个温度的平均值和/或最大值或者包括平均值和/或最大值。在此，在每个输出接头处的温度能够相应通过各自的温度传感器来测量并且将所测量的温度进一步传递到可控性部处。备选地或补充地，在检测平均值和/或最大值时可行的是(例如类似于控制单元或控制模块的温度)，(优选仅)间接地经由相应的测得的单电流强度来确定各个温度，例如根据焦耳热定律。
电气开关可以是半导体开关，优选是金属氧化物半导体场效应晶体管。备选地或补充地，开关也可以是其他的(例如市场上常见的)开关。
此外，控制单元可构造成当存在超过总电流极限和/或单电流极限时，发出警报信号。警报信号可以优选是光学信号。电气保护开关系统可具有至少一个警报信号单元，所述警报信号单元构造成发出(例如显示)警报信号。警报信号单元可以是在其上展示警报的显示单元和/或激活以发出警报信号的警报灯。也可行的是，控制单元向外部装置(例如有线连接的或无线的)发送警报信号，以便通知用户关于超过总电流极限和/或单电流极限。此外，每个输出接头可以具有警报信号单元，该警报信号单元例如构造成单独地发出(例如显示)在相应的输出接头处超过单电流极限。
此外，控制单元可以构造成以周期性的时间间隔实施检验：是否存在超过总电流极限和/或单电流极限。因此，实施例可以保证对电气保护开关系统的负载的持续的或定期的监控。
在以周期性的时间间隔进行检验的情况下，控制单元此外可以构造为，如果在一定数量相继的检验中存在超过总电流极限和/或单电流极限，则中断多个输出接头中的一个的电流输送。所述数量可以相应于预定阈值。在总电流超过的情况下的相继的检验的数量也能够称作为总电流计数。
备选地或附加地，控制单元此外可以构造成，如果总电流极限和/或单电流极限的超过的数量减去在过去的检验中未超过的数量超过了预定阈值，则中断多个输出接头中的一个输出接头的电流输送。在将未超过计算在内的情况下，在总电流超过的情况下的检验的数量减去未超过的数量也可以称为总电流计数。
此外，备选地或补充地，控制单元还可以构造成，在每次超过总电流极限和/或单电流极限时将超过值提高值1并且在每次未超过总电流极限和/或单电流极限时将超过值降低值1，优选地其中，超过值大于或等于0(例如通过仅仅在正超过值的情况下才降低的方法)。控制单元构造成如果超过值超过预定阈值，则中断来自(即通过)多个输出接头中的一个输出接头的电流输送。在这种情况下，超过值可以被称为总电流计数。
因此，实施例可以在以周期性的时间间隔检验的情况下，在超过总电流极限和/或单电流极限的情况下不是立即实施中断输出接头的电流输送，而是仅当多次确认该超过时才中断。由此可以确保，它实际上涉及电气保护开关系统的持续的过载(例如持续电流超过)，而不涉及例如通过短暂干扰和/或短暂的温度升高引起的短暂的过载(例如电流冲击)。
如果基于检验而使多个输出接头中的任一个的或在多个输出接头中的任一个处的电流输送(例如当前的或至今的)都没有中断，则预定阈值可以是第一阈值。如果基于超过了总电流极限和/或单电流极限(例如当前或已经)而中断了多个输出接头中的一个的电流输送，则所述预定阈值可以是第二阈值。第一阈值可大于第二阈值。
如果在一个实施例中已经中断了在输出接头处或到输出接头的电流输送，则清楚的是，这涉及持续的过载，所述过载尽管(例如已经进行了)电流输送的中断仍然继续保持。相应地，在较短的时间间隔之后，通过小于第一阈值的第二阈值来实现地中断另一输出接头的电流输送。
根据本发明的另一方面，电气保护开关系统可以模块化地构建。保护开关系统可以包括至少两个保护开关模块，所述保护开关模块包括多个输出接头中的至少一个。保护开关系统此外可以包括控制模块，该控制模块包括电流检测单元和/或计算单元和/或控制单元和输入接头。温度可以包括在控制模块中测量的环境温度。
控制模块和保护开关模块可以统称为模块。可选地，每个保护开关模块能够构造成从汇流排处或从汇流排截取电流。
模块可以(例如，如开始所描述的那样)被固定或能够被固定到汇流排。控制模块可以是在模块的串联布置结构中的第一模块，例如布置在串联布置结构的侧面的模块或最外面的模块。控制模块可以包括输入接头或者布置在输入接头和保护开关模块之间。备选地或补充地，控制模块(例如在电流方向上)可以安置在汇流排的开端，并且相应的保护开关模块(例如根据电流方向或电流强度的负梯度或能量流方向)安置在控制模块之后。这对于用户来说可实现组合用于保护开关系统的任意多个保护开关模块。
在一个实施形式中，保护开关模块能够相应包括多个输出接头中的一个、优选至少两个和模块电流检测单元，该模块电流检测单元构造成检测在相应的至少一个输出接头处所测量的单电流强度并且可选地构造成确定模块总电流强度，该模块总电流强度相应于相应的保护开关模块的单电流强度的总和。可选地，保护开关模块此外能够相应包括用于检测相应的保护开关模块的温度的模块温度检测装置和模块计算单元，所述模块计算单元构造成根据所检测的模块温度确定模块总电流极限。此外，保护开关模块可以相应包括模块控制单元，其构造成按照控制单元的指示-可选地借助相应的保护开关模块的输出接头的一种或某种优先次序-选择相应的保护开关模块的多个输出接头中的某一个或之一并且当总电流强度超过确定的总电流极限和/或模块总电流强度超过确定的模块总电流极限时借助相应的电气开关中断在所选择的输出接头处的电流输送。
在该实施形式的变型方案中，保护开关模块可以相应地包括多个输出接头中的至少两个、模块电流检测单元、模块温度检测装置、模块计算单元和/或模块控制单元。模块电流检测单元可以构造成检测在相应的至少两个输出接头处所测量的单电流强度并且确定模块总电流强度，其相应于相应的保护开关模块的单电流强度的总和。模块温度检测装置可以构造成检测相应的保护开关模块的温度。模块计算单元可构造成根据所确定的模块温度来确定模块总电流极限。模块控制单元可以构造成借助于相应的保护开关模块的输出接头的优先次序来选择相应的保护开关模块的多个输出接头中的一个，并且当模块总电流强度超过模块总电流极限时，借助相应的电气开关中断在所选择的输出接头处的电流输送。
因此可行的是，保护开关模块的实施例可以自主地决定是否存在过载以及是否须中断至输出接头中的至少一个输出接头的电流输送。
在该实施形式中，控制单元可监控总电流强度是否超过总电流极限。如果超过了总电流极限，则控制单元选择多个保护开关模块中的一个并且指示所选择的保护开关模块的模块控制单元，借助于相应的电气开关中断在所选择的保护开关模块的单个或所有输出接头处的电流输送。
保护开关模块的选择能够根据保护开关模块的优先次序来进行，其中保护开关模块的优先次序能够根据输出接头的优先次序来进行。因此，保护开关模块的优先次序可相应于多个保护开关模块中的多个的预定优先级、保护开关模块的所检测到的模块总电流强度的(例如，递增或递减的)顺序、和/或控制单元和/或输入接头与相应的保护开关模块之间的保护开关模块的距离的(例如，递增或递减的)顺序。
例如，控制单元可以与每个模块控制单元处于信号连接，优选地用于发送控制指令(例如电报)以中断在相应的输出接头或相应的保护开关模块处的电流输送。备选地或补充地，电流检测单元可以与每个模块电流检测单元处于信号连接，优选地用于接收所测量的模块总电流强度。信号连接可以经由信号总线实现，例如串行总线，所有的保护开关模块可以联接在该串行总线处。
附图说明
下面参照附图借助于优选的实施形式更详细地解释本发明。
其中：
图1示出了根据第一实施例的电气保护开关系统的示意图；
图2示出了根据第一实施例的控制单元或者根据第二实施例的模块控制单元的示意图；
图3示出了根据第二实施例的电气保护开关系统的示意图；
图4示出用于与温度相关的总电流监控的示例性方法或与温度相关的总电流监控的示例性过程的流程图，所述方法或所述过程在第一和/或第二实施例中能够是可实施的；
图5示出用于与温度相关的总电流监控的示例性方法或与温度相关的总电流监控的示例性过程的流程图，当整个保护开关模块要被断开时，所述方法或所述过程在第二实施例中能够是可实施的。
具体实施方式
图1示出了根据第一实施例的电气保护开关系统的示意图。电气保护开关系统在此总体上用附图标记100来表示。
电路保护器系统100包括输入接头102和也被称为通道的多个输出接头104，其中，每个输出接头104具有电气开关106和电流测量装置108；以及包括控制单元110。此外，电气保护开关系统100模块化地构建，电气保护开关系统包括多个保护开关模块140和控制模块150，保护开关模块相应包括输出接头104，控制模块包括控制单元110。
图2示出了根据第一实施例的控制单元110的示意图。据此，控制单元110包括电流检测单元112、温度检测装置116和计算单元114。
备选地，电流检测单元112、温度检测装置116和计算单元114中的每个可以单独地或以彼此间的任何可能的组合构造为独立的单元。
如果现在如图1所示，在输入接头102处联接有电气电源120并且在多个输出接头104处相应联接有电气用电器130，则每个所联接的用电器130由电气电源120供应以电流。在此，相应在输出接头104中的每个输出接头处流动的单电流强度借助于电流测量装置108相应地测量。电流检测单元112检测所测量的单电流强度，并且此外确定相应于单电流强度的总和的总电流强度。
温度检测装置116检测温度，该温度在该实施例中相应于控制单元110的内部温度。计算单元114根据所检测的温度确定总电流极限。此外，计算单元114也可以根据所检测的温度确定单电流极限。
如果控制单元110确认总电流强度超过了总电流极限，则控制单元110依据输出接头104的优先次序来选择多个输出接头104中的一个，并且借助于相应的电气开关106中断在所选择的输出接头104处的电流输送。另外，控制单元110可以监控单电流强度，其中，控制单元110借助于相应的电气开关106中断在多个输出接头104中的一个处的电流输送，当在该输出接头104处的单电流强度超过单电流极限时。
存在计算单元114的不同的实施形式，用于根据所检测的温度确定总电流极限和/或单电流极限。
在计算单元114的一个实施形式中，总电流极限和/或单电流极限线性地与所检测的温度相关。对此，根据下式确定总电流极限和/或单电流极限Ilim
llim = lmax ∙ (Tu,max - Tu,ist) / Tu,max.
其中，Imax是在Tu,ist=0ºC时最大允许的电流强度，例如是绝对的总电流极限和/或绝对的单电流极限，其中Tu,max是最大允许的温度，并且其中Tu,ist是当前检测到的温度。因此例如在最大允许的电流强度为45 A、最大允许的温度为90ºC并且当前所检测的温度为60ºC的情况下得出总电流极限和/或单电流极限为
Ilim＝45 A·(90ºC-60ºC)/90ºC＝15 A.
在计算单元114的另一实施形式中，在超过预定义的温度阈值时改变总电流极限和/或单电流极限。
在所检测的温度低于80ºC的第一阈值时，该温度处于非临界范围中，从而保护开关系统能够以最大的电流强度运行。为了将温度保持在非临界范围内，保护开关系统可以布置于空调环境中，例如经冷却的配电箱中。
在超过第一阈值时，温度处于临界范围中。作为应对措施，每个输出接头或保护开关模块以有规律的时间间隔相继地切断，直至又低于第一温度阈值，其中，根据优先次序切断输出接头或保护开关模块。通过(优选预定的)优先次序例如可以确保重要的用电器即使在高温下也继续保持在运行中。
如果所检测到的温度现在还超过125ºC的第二温度阈值，则其处于不允许的范围内。不允许再发生另外的自加热，即所有过热的输出接头或保护开关模块被切断或不再次启动。这种情况可能相应于有故障的环境，例如在过载时或过高功率输出到用电器处时。
图3示出了根据第二实施例的电气保护开关系统的示意图。
与第1实施例相比，保护开关模块140相应具有多个输出接头104，在这种情况下相应具有正好四个输出接头104，并且具有附加的模块控制单元110'。
模块控制单元110'具有与控制单元110相同的示意性或功能性结构，优选地如图2中所示。因而，模块控制单元110'包括模块电流检测单元112'、模块温度检测装置116'和模块计算单元114'。备选地，在此也可以将模块电流检测单元112'、模块温度检测装置116'和模块计算单元114'中的每一个独自地或者以各种彼此间可能的组合方式构造为独立的单元。
在每个保护开关模块140中，相应的模块电流检测单元112'检测在保护开关模块140的相应的输出接头处的所测量的单电流强度，并且此外确定总电流强度，该总电流强度相应于保护开关模块140内的单电流强度的总和。
此外，模块温度检测装置116'中的每个检测在此实施例中相应于相应的模块控制单元110'的内部温度的温度。根据所检测的温度，相应的模块计算单元114'确定模块总电流极限。
如果在保护开关模块140中的一个中确认模块总电流强度超过模块总电流极限，则相应的模块控制单元110'依据优先次序选择相应的保护开关模块的多个输出接头104中的一个，并借助于相应的电气开关106中断在所选择的输出接头104处的电流输送。
如也在第一实施例中那样，控制单元110在第二实施例中监控，总电流强度是否超过总电流极限，其中温度检测装置116检测温度并且计算单元114根据所检测的温度确定总电流极限。如果总电流极限被超过，则控制单元110依据保护开关模块140的优先次序来选择多个保护开关模块140中的一个，并且指示所选择的保护开关模块140的模块控制单元110'借助于相应的电气开关106中断在所选择的保护开关模块140的所有输出接头处的电流输送。
图4示出根据第一和/或第二实施例的与温度相关的总电流监控的示例性方法(即过程)的流程图。
在第一实施例的情况下，图4中的所有步骤通过控制模块(也称为头模块)中的控制单元来实施，而在第二实施例中通过各个保护开关模块中的相应的控制单元来实施。所检测的温度TµC在此相应于控制单元110或模块控制单元110'的内部温度，所述控制单元或模块控制单元可以相应通过微控制器(象征性地缩写为“μC”)来实现。
在步骤402中首先检验，所检测的温度是否小于84ºC并且所检测的电流强度是否大于36 A。检测到的84ºC的温度和检测到的36 A的电流强度相应于约25ºC的环境温度。
如果不满足该条件，则在步骤404中检验，所检测的温度是否大于84ºC并且所检测的电流强度是否大于30 A。
检测到的84ºC的温度和检测到的30 A的电流强度相应于约45ºC的环境温度。
如果该条件也不满足，那么在下一个步骤406中检验，所检测的温度是否小于88ºC并且所检测的电流强度是否大于5 A。所检测到的88ºC的温度和检测到的5A的电流强度相应于约80ºC的环境温度。
如果在步骤402、404或406中的条件之一被满足，则将相应于一个时间分片(Zeitscheibe)的计数值加到总电流计数上(步骤408)，其中所述计数值通常具有值1。如果总电流计数大于0(步骤410)，则依据用于切断的优先次序来测定输出接头(也称为通道)(步骤412)。如果总电流计数不大于0，则在步骤402处再次开始监控。在步骤414中，保护开关系统然后激活用于所测定的通道的光学警报，例如具有消息“超过警报阈值总电流”。
在第二实施例中，在下一步骤416中将消息“超过警报阈值总电流”发送给头模块，在第一实施例中跳过该步骤，即在步骤414之后直接跟随步骤418。根据该步骤418检验，是否已经存在由于总电流超过而被切断的通道。如果这不是这种情况，则检验总电流计数是否大于阈值1(步骤420)。如果在步骤418之后在切断的通道中已经存在，则检验总电流计数是否大于阈值2(步骤422)。如果在步骤420或者步骤422之后不满足该条件，则在步骤402中再次开始监控。如果在步骤420或者步骤422之后的条件被满足，则切断所测定的通道(步骤424)并且激活用于通道的具有消息“通道由于总电流超过而被切断”的光学警报(步骤426)。在第二实施例中，在另一步骤428中，将消息“通道由于总电流超过而被切断”发送给头模块。接着从步骤402开始重新进行监控。
如果根据步骤402、404和406的三个条件都不满足，则检验总电流计数是否大于0，并且必要时从总电流计数中减去计数值，其中总电流计数不允许小于0(步骤432)。计数值通常相应于值1。如果在步骤432中不满足该条件，则在步骤402中再次开始监控。如果满足步骤432中的条件，则检验是否激活光学警报并且总计数等于0(步骤434)。如果这是这种情况，则该激活的光学警报被禁用(步骤436)。接着从步骤402开始重新进行监控。
图5示出了当整个保护开关模块要被切断时根据第二实施例的与温度相关的总电流监控的流程图。
如果控制模块150(也称为头模块)的控制单元110确认总电流强度超过总电流极限，则控制单元110依据保护开关模块140的优先次序选择多个保护开关模块140中的一个并且将例如呈电报的形式的控制信号(简称信号)发送给所选择的保护开关模块140的模块控制单元110'。该模块控制单元110'在步骤502中评估控制单元110的消息，并且在步骤504中确定是否光学警报“达到警报阈值过载”对于所有通道(即所有输出接头)要被激活(例如显示)。如果这是这种情况，则在步骤506激活对于所有通道的光学警报“达到警报阈值过载”并且在步骤502中再次开始监控。
如果光学警报在步骤504之后不应被激活，则在步骤508中检验是否要激活(即要实施)控制指令“超过总电流”。如果这不是这种情况，则在步骤502中再次开始监控。如果在步骤508中满足该条件，则切断所有通道，即在步骤510中借助于相应的电气开关106中断在所选择的保护开关模块140的所有输出接头处的电流输送。随后，在步骤512中激活(即发出)光学警报(也称作光学信号部)“超过总电流”并且在步骤502中再次开始监控。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可以进行各种改变并且可以使用等同物作为替代。此外，可以进行许多修改以便使特定情况、特定电流类型(例如，交流电流或三相电流)或特定的用途适配于本发明的教导。因此，本发明不限于所公开的实施例，而是包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
附图标记列表：
电气保护开关系统100
输入接头102
输出接头104
电气开关106
电流测量装置108
控制单元10
监控单元112
计算单元114
温度检测装置116
模块控制单元110'
模块监控单元112'
模块计算单元114'
模块温度检测装置116'
电气电源120
电气用电器130
保护开关模块140
控制模块150。

Claims (15)

1.一种电气保护开关系统(100)，包括：
-用于联接电气电源(120)的输入接头(102)；
-多个输出接头(104)，所述输出接头相应用于联接电气用电器(130)，其中，每个输出接头(104)具有用于中断电流输送的电气开关(106)和用于测量单电流强度的电流测量装置(108)；
-电流检测单元(112)，用于检测在所述多个输出接头(104)处所测量的单电流强度并且用于确定相应于所述单电流强度的总和的总电流强度；
-温度检测装置(116)，用于检测温度；
-计算单元(114)，所述计算单元构造成根据所检测的温度来确定总电流极限；和
-控制单元(110)，所述控制单元构造成依据所述输出接头(104)的优先次序来选择所述多个输出接头(104)中的一个，并且当所述总电流强度超过所确定的总电流极限时，借助于相应的电气开关(106)来中断在所选择的所述输出接头(104)处的电流输送。
2.根据权利要求1所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述计算单元(114)此外构造成根据所检测的温度来确定单电流极限，并且其中，所述控制单元(110)此外构造成，借助于相应的电气开关(106)中断在所述多个输出接头(104)中的一个处的电流输送，当在该输出接头(104)处的单电流强度超过所述单电流极限时。
3. 根据权利要求2所述的电气保护开关系统(100)，其中，对于所述输出接头(104)中的每一个相应地确定单电流极限，其中，所述单电流极限所取决于的温度相应于在相应的所述输出接头(104)处的温度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述输出接头(104)的优先次序相应于
(a)所述多个输出接头(104)的预定的优先级，
(b)所述输出接头(104)的所检测的单电流强度的递减的顺序，和/或
(c)在所述控制单元(110)和/或所述输入接头(102)与相应的所述输出接头(104)之间的输出接头的距离的递减顺序。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述温度相应于
(a)所述控制单元(110)的温度，
(b)所述电气保护开关系统(100)的环境温度，
(c)在所述每个输出接头(104)中的每个输出接头处的各个温度的平均值，和/或
(d)在所述输出接头(104)中的每个输出接头处的各个温度的最大值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述电气开关(106)是半导体开关、优选地金属氧化物半导体场效应晶体管。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述控制单元(110)此外构造成，当存在超过所述总电流极限和/或所述单电流极限时，发出警报信号、优选光学信号。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述控制单元(110)此外构造成，以周期性的时间间隔实施检验是否存在超过所述总电流极限和/或所述单电流极限。
9.根据权利要求8所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述控制单元(110)此外构造成，如果在一定数量相继的检验中存在超过所述总电流极限和/或所述单电流极限，中断所述多个输出接头(104)中的一个输出接头的电流输送，其中，所述数量相应于预定阈值。
10.根据权利要求8或9所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述控制单元(110)此外构造成，如果总电流极限和/或单电流极限的超过的数量减去在过去的检验中的未超过的数量超过预定阈值，中断所述多个输出接头(104)中的一个输出接头的电流输送。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述控制单元(110)此外构造成，在每次超过所述总电流极限和/或所述单电流极限时将超过值提高值1并且在每次未超过所述总电流极限和/或所述单电流极限时将超过值降低值1，其中，所述超过值大于或等于0，并且如果所述超过值超过预定阈值，中断所述多个输出接头(104)中的一个输出接头的电流输送。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，如果基于所述检验而使得所述多个输出接头(104)中的任一个输出接头的电流输送都没有中断，则所述预定阈值是第一阈值，并且其中，如果基于超过所述总电流极限和/或所述单电流极限而已经中断了所述多个输出接头(104)中的一个输出接头的电流输送，则所述预定阈值是第二阈值，其中，所述第一阈值大于所述第二阈值。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述电气保护开关(100)模块化地构建，包括：
至少两个保护开关模块(140)，所述保护开关模块相应地包括所述多个输出接头(104)中的至少一个，以及
控制模块(150)，所述控制模块包括电流检测单元(112)、计算单元(114)和控制单元(110)。
14.根据权利要求13所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述温度包括在所述控制模块(150)中所测量的环境温度。
15.根据权利要求13或14所述的电气保护开关系统(100)，其中，所述保护开关模块(140)相应地包括：
-所述多个输出接头(104)中的一个、优选地至少两个；
-模块电流检测单元(112')，用于检测在至少一个相应的所述输出接头(104)处测量的单电流强度，并且可选地用于确定模块总电流强度，所述模块总电流强度相应于相应的所述保护开关模块(140)的单电流强度的总和；
-可选地，用于检测相应的保护开关模块(140)的温度的模块温度检测装置(116')和模块计算单元(114')，所述模块计算单元构造成根据所检测的模块温度确定模块总电流极限；和
-模块控制单元(110')，所述模块控制单元构造成按照所述控制单元(110)的指示可选地依据相应的所述保护开关模块的输出接头(104)的一种或某种优先次序来选择相应的所述保护开关模块(140)的多个输出接头(104)中的某一个或任一个，并且当所述总电流强度超过所确定的总电流极限并且/或者所述模块总电流强度超过所确定的模块总电流极限时，借助于相应的所述电气开关(106)中断在所选择的输出接头(104)处的电流输送。
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