CN115461637A - 用于检测熔断器失效的方法和装置 - Google Patents

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CN115461637A CN202280003589.3A CN202280003589A CN115461637A CN 115461637 A CN115461637 A CN 115461637A CN 202280003589 A CN202280003589 A CN 202280003589A CN 115461637 A CN115461637 A CN 115461637A
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Abstract

用于检测保护熔断器(5)的熔断器失效的方法和装置，所述保护熔断器(5)用于保护相关的负载(7)免受过电流和/或过载的影响，所述方法包括以下步骤：通过电流传感器元件(2)测量(SA)在到所述负载(7)的电流路径中流过保护熔断器(5)的电流Im；确定(SB)一个或多个失效指示器FI，每个失效指示器FI适于基于测量到的电流Im来指示保护熔断器(5)的可能失效；以及如果所确定的至少一个失效指示器FI指示保护熔断器(5)的可能失效并且如果由电流传感器元件(2)测量的电流Im已经停止(Im＝0)流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则自动检测(SC)保护熔断器(5)的失效。

Description

用于检测熔断器失效的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于检测保护熔断器的失效的方法和装置，所述保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响。
背景技术
熔断器广泛用作具有易熔部分的过电流保护器件，该易熔部分因流过熔断器的过电流的通过而被加热和断开。可以在配电系统中使用不同的熔断器。存在各种各样不同种类的电熔断器。
过电流包括大于负载在指定条件下承载的额定电流的任何电流。除非及时去除，否则即使低的过电流也会使分配系统的系统部件过热，这又可能损坏系统的绝缘材料、导体和其他设备。这样的过电流甚至可能使导体熔化并使所提供的绝缘材料蒸发。非常高的电流可产生磁力并且甚至可以使母线弯曲和扭曲。
通常，存在两种主要类型的过电流故障状况，即，过载故障状况和短路故障状况。在短路故障状况下，在电路中存在在其正常电流路径之外流动的过电流。短路故障可能例如由绝缘材料击穿或故障的电连接造成。当发生短路故障时，电流可能绕过正常的负载并且可能采用更短的路径，因此采用术语短路。过载故障状况可以被定义为被限于正常电流路径的过电流，然而，该过电流在被允许在电路中持续较长时间时可能对设备和/或所连接的布线造成损坏。
保护熔断器可以用于保护不同种类的负载，包括对抗过载和/或短路故障状况的电感性负载、电容性负载和电阻性负载。例如，保护熔断器可以用于保护与马达保护开关连接的电动马达。马达保护开关适于保护电动马达免受过载和/或外部导体的失效的影响。如果马达隔离失效，则马达保护可能仅将马达与电网断开以防止来自电网的进一步损坏。在这种情况下，马达是有缺陷的。另一个典型的使用情况是马达热保护，其在马达变得太热的情况下关闭马达。在这种情况下，马达保持可供使用并且可以在冷却时间之后再次被开启。马达保护可用于防止对电动马达的任何损坏，例如电动马达中的内部故障。三相马达保护开关可以与保护熔断器串联设置。因此，在许多使用情况下，有必要检测保护电熔断器因过电流而已经被损坏或断开。因此，在许多使用情况下，需要熔断器失效监视来提高分配系统的运行可靠性和运行安全性。对于由相关的保护熔断器保护的分配系统的关键负载，可实施用于保护熔断器的熔断器失效监视。其他例子包括应急电力系统或电池装载系统。在许多使用情况下，保护熔断器与附加保护开关串联连接，该附加保护开关可包括半导体保护开关或机电保护开关。
用于检测保护熔断器的失效的传统方法依赖于沿着保护熔断器测量的电压降，因此，这需要测量保护熔断器两侧的电势。为了了解保护熔断器处的电势差，需要两根电线并且必须将这两根电线连接在保护熔断器的两侧。这增加了必要的技术劳动和电路的复杂性。此外，在特殊情况下，保护熔断器两侧的连接电线可能断路，从而增加了未检测到保护熔断器失效的概率。在这种情况下，分配系统的运行安全性受到损害。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于检测保护熔断器的失效的方法和装置，其提高了失效检测的可靠性，而不显著增加检测电路的复杂性。
根据本发明的第一方面，通过包括权利要求1的特征的用于检测保护熔断器的失效的方法来实现上述目的。
根据第一方面，本发明提供了一种用于检测保护熔断器的熔断器失效的方法，该保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响，该方法包括以下步骤：
通过电流传感器元件测量在到达所述负载的电流路径中流过所述保护熔断器的电流Im；
确定一个或多个失效指示器，每个失效指示器适于基于测量到的电流Im指示保护熔断器的可能失效；以及
如果所确定的至少一个失效指示器指示保护熔断器的可能失效并且如果由电流传感器元件测量的电流Im已经停止(Im＝0)流过所述保护熔断器或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，自动检测保护熔断器的失效。
根据另一方面，本发明提供了一种用于检测保护熔断器的失效的方法，该保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响，
其中所述方法包括以下步骤：
通过电流传感器元件测量流过保护熔断器到达所述负载的电流；
根据测量到的电流确定在保护熔断器中生成的热能；以及
如果所确定的热能超过预定阈值并且如果由电流传感器元件测量的电流已经停止流过所述保护熔断器，自动检测保护熔断器的失效。
因此，在优选的实施方式中，所确定的热能超过预定阈值的失效指示器可以被评估为检测到保护熔断器已经失效。在替代的实施方式中，可以使用其他失效指示器或失效指示器的组合来检测保护熔断器的失效。
根据本发明的方法的优点在于，其即使在恶劣的环境中也可靠地工作。根据本发明的方法的另一优点在于，可以在小于1毫秒的短的检测时间内非常快地检测到保护熔断器的失效。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，第一失效指示器包括计算的安培平方秒(I2t)值，该计算的安培平方秒(I2t)值指示在保护熔断器中生成的热能超过预定阈值。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，第二失效指示器包括测量到的电流Im的幅值超过保护熔断器的预定的额定电流IR。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，第三失效指示器包括测量到的电流Im的电流增量或电流斜率(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dt max)。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，每个失效指示器包括失效指示器标志，响应于电流传感器元件在预定评估周期内测量到的电流Im，该失效指示器标志在该预定评估周期内被设置或重置。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，在评估周期中设置或重置的失效指示器的失效指示器标志的逻辑值被存储在用于下一个评估周期的寄存器中。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，对失效指示器的失效指示器标志的逻辑值进行处理以计算置信水平，该置信水平指示保护熔断器已经失效的总似然性。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，如果计算的置信水平超过预定的置信水平阈值并且如果由电流传感器元件测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，确定保护熔断器的失效。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，根据失效指示器标志的逻辑值和/或根据至少一个外部状态信号，计算指示保护熔断器已经失效的总似然性的置信水平。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，该开关状态信号(SWSS)指示相关的负载尚未被保护开关在外部关断。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，失效指示器包括多级失效指示器。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，根据与多个负载连接的并联电流路径的数量k来缩放第一失效指示器和第二失效指示器。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，基于测量到的通过并联电流路径流到负载的电流Im，计算平均电流Imavg，该平均电流Imavg被用作预定的电流阈值(Imth)。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，如果由计算的安培平方秒(I2t)值指示的所确定的热能未超过预定阈值，但测量到的电流Im的幅值高于预定的额定电流IR，确定由流动的电流引起的输入到所述保护熔断器中的能量。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，如果所确定的由电流输入到保护熔断器中的能量超过预定阈值，自动生成过载失效警告信号(OFWS)，该过载失效警告信号(OFWS)指示由于过载电流造成的保护熔断器的即将发生的失效。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，通过计算作为由流过保护熔断器的电流生成的热量与由保护熔断器耗散的热量之间的差的、用于保护熔断器的热传递平衡，来确定输入到保护熔断器中的能量。
根据另一方面，本发明提供了一种熔断器失效检测装置，其被设置为用于检测保护熔断器的失效，该保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响，
所述熔断器失效检测装置包括：
电流传感器元件，其适于测量在到所述负载的电流路径中流过保护熔断器的电流Im；
确定单元，其适于确定一个或多个失效指示器FI，该失效指示器FI适于基于由所述电流传感器元件测量的电流Im来指示保护熔断器的可能失效；以及
失效检测单元，其适于：如果所确定的至少一个失效指示器FI指示保护熔断器的可能失效并且如果由电流传感器元件测量的电流Im已经停止(Im＝0)流过所述保护熔断器或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则自动检测保护熔断器的失效。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，所述至少一个失效指示器包括：
第一失效指示器FI1，其包括计算的安培平方秒(I2t)值，该计算的安培平方秒(I2t)值指示在保护熔断器中生成的热能超过预定阈值，
第二失效指示器FI2，其包括测量到的电流Im超过保护熔断器的预定的额定电流IR；以及
第三失效指示器FI3，其包括测量到的电流Im的电流增量(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dtmax)。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，每个失效指示器FI包括失效指示器标志FIF，响应于电流传感器元件在预定评估周期内测量到的电流Im，该失效指示器标志FIF在该预定评估周期内被设置或重置。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，在评估周期EC中设置或重置的失效指示器FI的失效指示器标志FIF被存储在用于下一个评估周期的对应的寄存器中。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，还包括计算单元，该计算单元适于对存储的失效指示器的失效指示器标志FIF进行处理以计算置信水平，该置信水平指示保护熔断器已经失效的总似然性。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，如果计算的置信水平超过预定的置信水平阈值并且如果由电流传感器元件测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，确定保护熔断器的失效。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，通过计算单元根据失效指示器标志FIF的逻辑值以及根据至少一个外部状态信号，来计算指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性的所述置信水平。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，该开关状态信号(SWSS)指示相关的负载尚未被保护开关在外部关断。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，失效指示器包括多级失效指示器。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，根据与多个负载连接的并联电流路径的数量k，来缩放第一失效指示器FI1和第二失效指示器FI2。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，计算单元适于基于测量到的通过并联电流路径流到一个或多个负载的电流Im来计算平均电流Imavg，其中计算的平均电流Imavg被用作预定的电流阈值(Imth)。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，失效检测单元适于：如果至少一个失效指示器指示保护熔断器可能失效并且如果由电流传感器元件测量的电流Im停止流过保护熔断器(Im＝0)，或者如果由电流传感器元件测量的电流Im低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则自动生成熔断器失效检测信号(FFDS)，该熔断器失效检测信号(FFDS)指示由于短路电流造成的保护熔断器的可能失效。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，确定单元适于响应于由电流传感器元件测量的电流Im来计算表示在保护熔断器处生成的热能的安培平方秒(I2t)值，并且其中失效检测单元适于如果所确定的热能已经超过预定阈值并且由电流传感器元件测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器并且在如果所接收的开关状态信号(SWSS)指示至少一个相关的负载尚未被保护开关在外部关断，则将计算的安培平方秒(I2t)值与预定的安培平方秒(I2t)值进行比较以生成熔断器失效检测信号(FFDS)。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，确定单元还适于：如果所确定的热能未超过预定阈值，但测量到的电流Im的幅值高于预定的额定电流(IR)，则确定由流动的电流Im引起的输入到所述保护熔断器中的能量。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，失效检测单元还适于：在所确定的由电流I输入到保护熔断器中的能量超过预定阈值时，生成过载失效警告信号(OFWS)，其中所生成的过载失效警告信号(OFWS)指示由于过载电流造成的所述保护熔断器的即将发生的失效。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，确定单元适于：通过计算作为由流过保护熔断器的电流I生成的热量与由保护熔断器耗散的热量之间的差的、用于保护熔断器的热传递平衡，来确定输入到保护熔断器中的能量。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，电流传感器部件适于测量DC电流和/或适于测量流过对应的电流路径的AC电流。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，电流传感器元件在负载的电流供应路径或支路内与保护熔断器串联连接，或者附接于负载的电流供应路径或电流供应支路。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，失效检测单元包括接口以接收外部状态信号，特别是从保护开关接收外部状态信号，该保护开关沿着负载的电流供应路径与保护熔断器串联连接。
在根据本发明的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，包括用户接口，该用户接口适于输出失效警告信号、失效指示器的瞬时状态和状态信号的瞬时状态，并且输出由计算单元根据失效指示器的失效指示器标志的逻辑值以及根据至少一个外部状态信号计算的置信水平，所述置信水平指示保护熔断器已经失效的总似然性。
根据另一方面，本发明提供了一种适配器器件，其包括根据本发明的一个方面的熔断器失效检测装置。
在根据本发明的第一方面的方法的可能的实施方式中，如果所确定的热能已经超过预定阈值并且如果由电流传感器元件测量的电流已经停止流过所述保护熔断器，自动生成熔断器失效检测信号。所生成的熔断器失效检测信号指示由于短路电流造成的保护熔断器的可能失效。特别是如果选择通过采用若干I2t限制线路(limit line)的多级比较方法，通过比较I2t值来确定熔断器失效还可以覆盖过载事件。
这具有如下优点：熔断器失效检测信号可以被提供给本地或远程控制器，并且可以被考虑用于控制包括保护负载的分配系统的功能。
在根据本发明的第一方面的方法的另一个可能的实施方式中，热能被计算为安培平方秒值，并且与预定阈值进行比较。
这具有如下优点：用作阈值的安培平方秒值可以从保护熔断器的数据表中得到。
在根据本发明的第一方面的方法的另一个可能的实施方式中，作为另外的条件，如果所接收的开关状态信号指示相关的负载尚未被保护开关在外部关断，检测到保护熔断器的失效。
这具有如下优点：在与保护熔断器串联连接的保护开关已经通过外部控制信号跳闸，导致电流停止流过保护熔断器的情况下，不会导致产生可能被错误地解释为保护熔断器失效的熔断器失效检测信号。
在根据本发明的第一方面的方法的另一个可能的实施方式中，如果所确定的热能未超过预定阈值，但测量到的电流的幅值高于预定的额定电流，确定由流动的电流引起的输入到保护熔断器中的能量。
在根据本发明的第一方面的方法的另一个可能的实施方式中，如果所确定的由电流输入到保护熔断器中的能量确实超过预定阈值，自动生成过载失效警告信号，该过载失效警告信号指示由于过载电流造成的保护熔断器的即将发生的失效。
这提供了在实际发生保护熔断器的即将失效之前检测到保护熔断器的即将失效的显著优点。这允许例如进行包括保护熔断器的分配系统的抢先维护。例如，如果保护熔断器由于过载电流而已经被损坏，可以预测保护熔断器的可能失效，并且可以在保护熔断器完全失效之前启动对应的对策。
在根据本发明的第一方面的方法的另一个可能的实施方式中，通过计算作为由流过保护熔断器的电流生成的热量与由保护熔断器耗散的热量之间的差的、用于保护熔断器的热传递平衡，来确定输入到保护熔断器中的能量。
根据另一方面，本发明提供了一种包括权利要求8的特征的熔断器失效检测装置。
根据第二方面，本发明提供了一种熔断器失效检测装置，该熔断器失效检测装置被设置为用于检测保护熔断器的失效，该保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响，其中熔断器失效检测装置包括：
电流传感器元件，其适于测量流过保护熔断器到达所述负载的电流；
确定单元，其适于根据由所述电流传感器元件测量的电流来确定在保护熔断器处生成的热能；以及
失效检测单元，其适于：在所确定的热能超过预定阈值时并且在由所述电流传感器元件测量的电流已经停止流过所述保护熔断器时，自动检测保护熔断器的失效。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，失效检测单元适于：在所确定的热能已经超过预定阈值时并且在由电流传感器元件测量的电流已经停止流过所述保护熔断器时，自动生成熔断器失效检测信号，该熔断器失效检测信号指示由于短路电流造成的保护熔断器的可能失效。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的另一个可能的实施方式中，确定单元适于响应于由电流传感器元件测量的电流来计算表示在保护熔断器处生成的热能的安培平方秒值。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的另一个可能的实施方式中，失效检测单元适于在所确定的热能已经超过预定阈值并且由电流传感器元件测量的电流已停止流过所述保护熔断器时并且在所接收的开关状态信号指示相关的负载尚未被保护开关在外部关断时，将计算的安培平方秒值与预定的安培平方秒值进行比较以生成熔断器失效检测信号。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的另一个可能的实施方式中，确定单元还适于：在所确定的热能未超过预定阈值，但测量到的电流的幅值高于预定的额定电流时，确定由流动的电流引起的输入到所述保护熔断器中的能量。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的又一个可能的实施方式中，失效检测单元适于：在所确定的由电流输入到保护熔断器中的能量超过预定阈值时，生成过载失效警告信号，其中所生成的过载失效警告信号指示由于过载电流造成的保护熔断器的即将发生的失效。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的又一个可能的实施方式中，确定单元适于：通过计算作为由流过保护熔断器的电流生成的热量与由保护熔断器耗散的热量之间的差的、用于保护熔断器的热传递平衡，来确定输入到保护熔断器中的能量。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的可能的实施方式中，电流传感器部件适于测量DC电流。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的又一个可能的替代实施方式中，电流传感器部件适于测量AC电流。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的又一个可能的实施方式中，电流传感器元件在负载的电流供应路径内与保护熔断器串联连接，或者附接于负载的电流供应路径。
在可能的实现方式中，附接于负载的电流供应路径的电流传感器元件也可以沿着电流供应路径的电线或汇流条移动。
在根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置的又一个可能的实施方式中，失效检测单元包括接口以从保护开关接收开关状态信号，所述保护开关沿着负载的电流供应路径与保护熔断器串联连接。
根据另一方面，本发明提供了一种适配器器件，其包括根据本发明的第二方面的熔断器失效检测装置。
附图说明
在下文中，参照附图更详细地描述本发明的不同方面的可能的实施方式。
图1示出了用于说明根据本发明的一个方面的熔断器失效检测装置的可能的示例性实施方式的框图；
图2示出了根据本发明的另一个方面的用于检测保护熔断器的失效的方法的可能的示例性实施方式的主要步骤的流程图；
图3示出了用于说明根据本发明的一个方面的用于检测保护熔断器的失效的方法的可能的示例性实施方式的另一个流程图；
图4A、图4B示出了在短路状况下的保护熔断器的运行的信号图；
图5示出了用于说明安培平方秒值的定义的简单图，安培平方秒值用于通过根据本发明的方法和装置确定保护熔断器内的热能；
图6示出了用于说明用于提供防止过载和/或防止过电流的保护的保护熔断器的运行行为的图；
图7示出了根据本发明的用于检测保护熔断器的失效的方法的另一个可能的示例性实施方式的主要步骤的流程图；
图8示出了根据本发明的用于检测保护熔断器的失效的方法所采用的跳闸指示器子系统的可能实现方式；
图9示出了根据本发明的用于检测保护熔断器的失效的方法所采用的具有多级I2t诊断的跳闸指示器子系统的另一个可能的实施方式；
图10示出了根据本发明的用于检测保护熔断器的失效的方法所采用的外部信号子系统的可能的实施方式；
图11示出了根据本发明的用于检测保护熔断器的失效的方法的另一个可能的示例性实施方式的步骤的流程图；
图12示出了根据本发明的用于检测保护熔断器的失效的方法所采用的用于多支路评估的跳闸指示器子系统的可能的实施方式。
具体实施方式
从图1的示意性框图可以看出，根据本发明的熔断器失效检测装置1可以包括三个主要部件。在所示的实施方式中，熔断器失效检测装置1包括电流传感器元件2、确定单元3和失效检测单元4。如图1所示，熔断器失效检测装置1与保护熔断器5串联连接。在可能的实施方式中，如图1所示，熔断器失效检测装置1可以串联连接在电源6和电负载7之间的电流供应路径中。在可能的实施方式中，还如图1的框图所示，电流供应路径还可以包括可选的保护开关8。电负载7可包括电阻性负载、电容性负载或电感性负载。
在可能的实施方式中，电流传感器元件2可以在负载7的电流供应路径内与保护熔断器5串联连接。电流供应路径可以适于承载DC供应电流或AC供应电流。在可能的实施方式中，电流传感器元件2还可以附接于负载7的电流供应路径。在该实施方式中，电流传感器元件2可以例如夹在电线上，该电线输送流过保护熔断器5以及流过保护开关8到达负载7的电流。电流引起磁场，该磁场可以由附接于电流输送导线或电流输送母线的电流传感器元件2检测。该实施方式具有额外的优点，即，电流传感器元件2可沿着电源6与负载7之间的电流供应路径移动。因此，附接于电流供应路径的电流传感器元件2也可以在不同的位置处手动固定到电源6与负载7之间的电流输送电线上。当通过将根据本发明的熔断器失效检测装置1添加到相应的系统来扩展现有的配电系统时，这提供了更多的灵活性。换句话说，该实施方式不需要中断保护熔断器5与电负载7之间的现有的电流输送电线。
在图1所示的实施方式中，熔断器失效检测装置1设置在保护熔断器5后方，即在保护熔断器5的面向负载侧的输出侧上。在替代实施方式中，根据本发明的熔断器失效检测装置1还可以位于保护熔断器5的面向电源6的一侧上。
在可能的实施方式中，图1所示的电流传感器部件2可以适于测量由电源6提供并经由电流供应路径供应到电负载7的DC电流。在替代实施方式中，电流传感器元件2适于测量从AC电流源6经由电流供应路径流到电负载7的AC电流。
在可能的实施方式中，电流传感器元件2可以包括分流电阻器，该分流电阻器在负载7的电流供应路径内与保护熔断器5串联连接。沿着分流电阻器的电压与流过分流电阻器的电流成正比。
在替代实施方式中，电流传感器元件2可以包括线圈，特别是罗哥夫斯基(Rogowski)线圈，其适于测量交变电流或高速电流脉冲。由于其低电感，罗哥夫斯基线圈可以在几纳秒左右对快速变化的电流做出响应。
电流传感器元件2还可以包括其他类型的电流传感器元件，特别是霍尔效应电流传感器或巨磁阻GMR传感器。霍尔效应传感器适于测量可由沿着电流供应路径流动的电流引起的磁场的大小。因此，在可能的实施方式中，电流传感器元件2到电流供应路径上的附接不需要电流连接。在这样的实施方式中，熔断器失效检测装置1与电源6和负载7之间的电流供应路径电流隔离。这提高了熔断器失效检测装置1在发生高短路过电流情况下的运行可靠性。此外，由于在将熔断器失效检测装置1安装到保护熔断器5和负载7之间的电流输送电线上时，只是将电流传感器元件2机械地附接于电流供应路径来测量磁场，而不需要中断电流供应路径，因此可以便于现有配电系统的扩展。
从图1的框图可以看出，熔断器失效检测装置1不需要了解保护熔断器5两侧的电势。根据本发明的熔断器失效检测装置1设置在保护熔断器5的面向电源6的上游侧或保护熔断器5的面向电负载7的下游侧。
电流传感器元件2测量流过保护熔断器5的电流I，并将测量到的电流I通知给图1所示的熔断器失效检测装置1的确定单元3。确定单元3适于根据由电流传感器元件2测量的电流I来确定在保护熔断器5处生成的热能。在可能的实施方式中，确定单元3适于响应于由电流传感器元件2测量的电流I来计算表示在保护熔断器5处生成的热能的安培平方秒值。
熔断器失效检测装置1还包括失效检测单元4，其适于：在所确定的热能确实超过预定阈值时并且在由电流传感器元件2测量的电流已经停止流过保护熔断器5时，自动检测保护熔断器5的失效。
在可能的实施方式中，失效检测单元4适于：在所确定的热能已经超过预定阈值时并且在由电流传感器元件2测量的电流I已经停止流过保护熔断器5时，自动生成熔断器失效检测信号FFDS，该熔断器失效检测信号FFDS指示由于短路电流造成的保护熔断器5的可能失效。在可能的实施方式中，失效检测单元4适于：在所确定的热能已经超过预定阈值时并且在由电流传感器元件2测量的电流I已经停止流过保护熔断器5时，将计算的安培平方秒值与预定的安培平方秒值进行比较以生成熔断器失效检测信号FFDS。
I2t额定值与熔断器元件在其清除(clear)电故障时允许通过的能量的量有关。该术语通常用于短路状况，并且这些值可用于在电气网络中进行协调。I2t参数可以由用于不同熔断器类型的制造商数据表中的图表提供。为了协调与上游或下游器件的熔断器操作，规定了熔化的I2t和清除的I2t。熔化的I2t与开始使熔断器元件熔化所需的能量的量成比例。清除的I2t与清除故障时熔断器允许通过的总能量成比例。该能量主要取决于用于熔断器的电流和时间以及存在的故障水平和系统电压。由于熔断器的I2t额定值与它允许通过的能量成比例，因此它是由故障生成的热量和磁力造成的热损伤的量度。
在可能的实施方式中，只有在满足附加条件时，即，在所接收的开关状态信号SWSS指示相关的负载7尚未被设置在电流供应路径内的相关的保护开关8在外部关断时，失效检测单元4生成熔断器失效检测信号FFDS。在该实施方式中，失效检测单元4可以包括接口以从保护开关8接收开关状态信号SWSS，保护开关8沿着负载7的电流供应路径与保护熔断器5串联连接。保护开关8可以包括机电保护开关和/或半导体保护开关。
在可能的实施方式中，失效检测单元4还适于：在所确定的由沿着电流供应路径流动的电流输入到保护熔断器5中的能量确实超过预定阈值时，生成过载失效警告信号OFWS。所生成的过载失效警告信号OFWS可以指示由于过载电流造成的保护熔断器5的即将发生的(即未来的)失效。在可能的实施方式中，确定单元3可以通过计算作为由流过保护熔断器5的电流I生成的热量与由保护熔断器5耗散的热量之间的差的、用于保护熔断器5的热传递平衡来确定输入到保护熔断器5中的能量。因此，如果所确定的热能未超过预定阈值，但测量到的电流I的电流高于预定的额定电流，可以确定由流动的电流I引起的输入到保护熔断器5中的能量。如果该输入的能量确实超过预定阈值，失效检测单元4可以生成过载失效警告信号OFWS，并且该过载失效警告信号OFWS可以经由熔断器失效检测装置1的接口输出。在图1所示的实施方式中，熔断器失效检测装置1包括数据接口，该数据接口被提供用于输出所生成的熔断器失效检测信号FFDS和过载失效警告信号OFWS。熔断器失效检测信号FFDS指示由于短路电流造成的保护熔断器5的失效。在这种情况下，由于非常高的短路过电流，保护熔断器5已经断开或熔化。相反，过载失效警告信号OFWS指示由于沿着电流供应路径流动的过载电流造成的保护熔断器5的可能的未来的失效。
熔断器失效检测信号FFDS和过载警告信号OFWS都可以被提供给本地或远程控制器以自动触发对策。在本地或远程控制器接收到熔断器失效检测信号FFDS的情况下，必须更换由于短路电流而已经断开的保护熔断器5。在远程或本地控制器接收到过载失效警告信号OFWS的情况下，保护熔断器5仍然可工作，但可能被流动的过载电流损坏，从而在不久的将来需要由维护操作者更换。过载失效警告信号OFWS提供关于保护熔断器5的可能未来的功能失效的警告，并且在可能的实施方式中可以自动触发分配系统的抢先维护操作。
在所示的实施方式中，熔断器失效检测装置1可以包括控制接口，以从保护开关8接收开关状态信号SWSS，该保护开关8可以在电流供应路径内与保护熔断器5串联连接。保护开关8可以是单独的元件，特别是半导体器件，诸如绝缘栅双极晶体管IGBT、金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或其他半导体开关器件，例如双极结型晶体管BJT或结型栅场效应晶体管JFET。其他可能的实施方式包括晶闸管或集成门极换流晶闸管IGCT。一旦保护开关8已经关断电负载7，开关状态信号SWSS就可以被设置为逻辑高，该逻辑高指示相关的负载7已经被保护开关8关断。只要开关状态信号SWSS为逻辑低并且指示相关的负载尚未被保护开关8在外部关断，如果所确定的热能已经超过预定阈值并且失效检测单元4检测到由电流传感器元件2测量的电流已经停止流过保护熔断器5，失效检测单元4可以自动生成熔断器失效检测信号FFDS。在该实施方式中，失效检测单元4可以监测由电流传感器元件2测量的电流的幅值。如果电流的幅值下降到零，则失效检测单元4可以确定电流I已经停止流过保护熔断器5。因此，在优选的实施方式中，只有满足三个条件时，失效检测单元4才生成熔断器失效检测信号FFDS。第一个条件是，计算的安培平方秒值已经超过预定的安培平方秒值。第二个条件是，流过保护熔断器5并由电流传感器元件2测量的电流I已经停止流动。第三个条件是，所接收的开关状态信号SWSS确实指示保护开关8没有进行关断，例如，所接收的开关状态信号SWSS为逻辑低。
在熔断器失效检测装置1的可能的实现方式中，电流传感器元件2、确定单元3和失效检测单元4可以集成在对应的器件外壳中。在替代实施方式中，熔断器失效检测装置1的不同单元，特别是确定单元3和失效检测单元4，可以分布在配电系统内的不同位置。在又一个可能的实施方式中，熔断器失效检测装置1的外壳还可以包括图1的框图所示的保护开关8。
图2示出了用于说明用于检测保护熔断器(诸如图1的框图所示的保护熔断器5)的失效的方法的可能的示例性实施方式的流程图。在所示的实施方式中，该方法包括三个主要步骤SA、SB、SC。
根据一个方面，本发明提供了一种用于检测保护熔断器5的熔断器失效的方法，保护熔断器5用于保护至少一个相关的负载7免受过电流和/或过载的影响，所述方法包括以下步骤：
在步骤SA中，通过电流传感器元件2测量在到所述负载7的电流路径中流过保护熔断器5的电流Im；
在步骤SB中，确定一个或多个失效指示器FI，每个失效指示器FI适于基于测量到的电流Im指示保护熔断器5的可能失效；以及如果所确定的至少一个失效指示器FI指示保护熔断器5的可能失效并且如果由电流传感器元件2测量的电流Im已经停止(Im＝0)流过所述保护熔断器5或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，在步骤SC中自动检测保护熔断器5的失效。
根据本发明的方法的优点在于，即使在恶劣的环境中，其也可靠地工作。电流隔离的可能性在此提供了很大的优点。因此，电压电平和过电压事件可以安全地保持远离用户和逻辑设备。此外，评估电路可以保持远离极端环境条件。
根据本发明的方法的另一个优点在于，保护熔断器5的失效可以在小于1毫秒的短的检测时间内非常快地被检测到。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，第一失效指示器FI1包括计算的安培平方秒(I2t)值，该计算的安培平方秒(I2t)值指示在保护熔断器5中生成的热能超过预定阈值。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，第二失效指示器FI2包括测量到的电流Im超过保护熔断器5的预定的额定电流IR。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，第三失效指示器FI3包括测量到的电流Im的电流增量或电流斜率(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dt max)。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，每个失效指示器FI包括失效指示器标志FIF，响应于电流传感器元件2在预定评估周期EC内测量到的电流Im，该失效指示器标志FIF在该预定评估周期EC内被设置或重置。在根据本发明的方法的可能的实施方式中，在评估周期EC中设置或重置的失效指示器FI的失效指示器标志FIF的逻辑值被存储在用于下一个评估周期的寄存器中。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，通过熔断器失效检测装置1的计算单元对失效指示器FI的失效指示器标志FIF的逻辑值进行处理以计算置信水平CONF-LEV，该置信水平CONF-LEV指示保护熔断器5已经失效的总似然性。在根据本发明的方法的可能的实施方式中，如果计算的置信水平CONF-LEV超过预定的置信水平阈值并且如果由电流传感器元件2测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器5或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，熔断器失效检测装置1的确定单元3确定保护熔断器5的失效。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，根据失效指示器标志FIF的逻辑值和/或根据至少一个外部状态信号，计算指示保护熔断器5失效的总似然性的置信水平CONF-LEV。此外，输入电压的幅值是可以被监测的一个可能的外部信号。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，该开关状态信号(SWSS)指示相关的负载7尚未被保护开关8在外部关断。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，失效指示器FI包括多级失效指示器。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，根据与多个负载7连接的并联电流路径的数量k来缩放第一失效指示器FI1和第二失效指示器FI2。该想法是通过根据本发明的唯一一个监视单元1监测k个熔断支路，即电流供应路径。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，由计算单元基于测量到的通过并联电流路径流到负载7的电流Im来计算平均电流Imavg，该平均电流Imavg被用作预定的电流阈值(Imth)。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，如果由计算的安培平方秒(I2t)值指示的所确定的热能未超过预定阈值，但测量到的电流Im的幅值高于预定的额定电流IR，确定由流动的电流引起的输入到所述保护熔断器5中的能量。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，如果所确定的由电流输入到保护熔断器5中的能量超过预定阈值，自动生成过载失效警告信号(OFWS)，该过载失效警告信号(OFWS)指示由于过载电流造成的保护熔断器5的即将发生的失效。
在根据本发明的方法的可能的实施方式中，通过计算作为由流过保护熔断器5的电流生成的热量与由保护熔断器5耗散的热量之间的差的、用于保护熔断器5的热传递平衡，来确定输入到保护熔断器5中的能量。
根据另一方面，本发明提供了一种如图1的框图所示的熔断器失效检测装置1，该熔断器失效检测装置1被设置为用于检测保护熔断器5的失效，该保护熔断器5用于保护相关的负载7免受过电流和/或过载的影响。熔断器失效检测装置1包括电流传感器元件2，其适于测量在到所述负载7的电流路径中流过保护熔断器5的电流Im。熔断器失效检测装置1还包括确定单元3，其适于确定一个或多个失效指示器FI，所述失效指示器FI适于基于由所述电流传感器元件2测量的电流Im来指示保护熔断器5的可能失效。熔断器失效检测装置1还包括失效检测单元4，其适于：在所确定的至少一个失效指示器FI指示保护熔断器5的可能失效时并且在由电流传感器元件2测量的电流Im已经停止(Im＝0)流过保护熔断器5或低于预定的电流阈值(Im<Imth)时，自动检测保护熔断器5的失效。
在图1所示的根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，至少一个失效指示器FI包括第一失效指示器FI1、第二失效指示器FI2和第三失效指示器FI3，第一失效指示器FI1包括计算的安培平方秒(I2t)值，该计算的安培平方秒(I2t)值指示在保护熔断器5中生成的热能超过预定阈值，第二失效指示器FI2包括测量到的电流Im超过保护熔断器5的预定的额定电流IR，第三失效指示器FI3包括测量到的电流Im的电流增量(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dt max)。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，每个失效指示器FI包括失效指示器标志FIF，响应于电流传感器元件2在预定评估周期EC内测量到的电流Im，该失效指示器标志FIF在该预定评估周期EC内被设置或重置。最小评估周期包括来自ADC系统的两个样本。最大评估周期可包括多个电源周期(mains period)。例如，在可能的实施方式中每10ms进行一次评估(50Hz系统上的半个电源周期)。此外，在可能的实施方式中，可以进行评估周期的自适应。应力水平越高，评估周期EC可以被调节得越短。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，在评估周期EC中设置或重置的失效指示器FI的失效指示器标志FIF被存储在用于下一评估周期的对应的寄存器中。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，还包括计算单元，该计算单元适于对存储的失效指示器FI的失效指示器标志FIF进行处理以计算置信水平CONF-LEV，该置信水平CONF-LEV指示保护熔断器5已经失效的总似然性。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，如果计算的置信水平CONF-LEV超过预定的置信水平阈值并且如果由电流传感器元件2测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器5或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，确定保护熔断器5的失效。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，指示保护熔断器5已经失效的总似然性的置信水平CONF-LEV由计算单元根据失效指示器标志FIF的逻辑值以及根据至少一个外部状态信号来计算。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，该开关状态信号(SWSS)指示相关的负载7尚未被保护开关8在外部关断。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，失效指示器FI包括多级失效指示器。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，根据与多个负载7连接的并联电流路径的数量k来缩放第一失效指示器FI1和第二失效指示器FI2。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，计算单元适于基于测量到的通过并联电流路径流到负载7的电流Im来计算平均电流Tmavg，其中计算的平均电流Tmavg被用作预定的电流阈值(Imth)。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，失效检测单元4适于：在所述至少一个失效指示器FI指示保护熔断器5的可能失效时并且在由电流传感器元件2测量的电流Im停止流过保护熔断器5(Im＝0)时，或者在由电流传感器元件2测量的电流Im低于预定的电流阈值(Im<Imth)时，自动生成熔断器失效检测信号(FFDS)，该熔断器失效检测信号(FFDS)指示由于短路电流造成的保护熔断器5的可能失效。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，确定单元3适于响应于由电流传感器元件2测量的电流Im来计算表示在保护熔断器5处生成的热能的安培平方秒(I2t)值，并且其中失效检测单元4适于：在所确定的热能已经超过预定阈值并且由电流传感器元件2测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器5时并且在所接收的开关状态信号(SWSS)指示相关的负载7尚未被保护开关8在外部关断时，将计算的安培平方秒(I2t)值与预定的安培平方秒(I2t)值进行比较以生成熔断器失效检测信号(FFDS)。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，确定单元3还适于：在所确定的热能未超过预定阈值，但测量到的电流Im的幅值高于预定的额定电流(IR)时，确定由流动的电流Im引起的输入到保护熔断器5中的能量。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，失效检测单元4适于：在所确定的由电流I输入到保护熔断器5中的能量超过预定阈值时，生成过载失效警告信号(OFWS)，其中所生成的过载失效警告信号(OFWS)指示由于过载电流造成的保护熔断器5的即将发生的失效。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，确定单元3适于：通过计算作为由流过保护熔断器5的电流I生成的热量与由保护熔断器5耗散的热量之间的差的、用于保护熔断器5的热传递平衡，来确定输入到保护熔断器5中的能量。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，电流传感器部件2适于测量DC电流和/或适于测量流过对应的电流路径的AC电流。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，电流传感器元件2在负载7的电流供应路径内与保护熔断器5串联连接，或者附接于负载7的电流供应路径。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，失效检测单元4包括接口以接收外部状态信号，特别是从保护开关8接收外部状态信号，保护开关8沿着负载7的电流供应路径与保护熔断器5串联连接，如图1所示。
在根据本发明的熔断器失效检测装置1的可能的实施方式中，包括用户接口，该用户接口适于输出失效警告信号、失效指示器FI的瞬时状态和状态信号的瞬时状态，并且输出由计算单元根据失效指示器FI的失效指示器标志FIF的逻辑值以及根据至少一个外部状态信号计算的置信水平CONF-LEV，该置信水平CONF-LEV指示保护熔断器5已经失效的总似然性。
根据另一方面，本发明提供了一种适配器器件，其包括如图1的框图所示的根据本发明的一个方面的熔断器失效检测装置1。
根据另一方面，本发明提供了一种用于检测保护熔断器的失效的方法，该保护熔断器用于保护相关的负载7免受过电流和/或过载的影响，其中该方法包括以下步骤：
在步骤SA中，通过电流传感器元件2测量流过保护熔断器5到达所述负载7的电流；
在步骤SB中，根据测量到的电流确定在保护熔断器5中生成的热能，并且如果所确定的热能超过预定阈值并且如果由电流传感器元件2测量的电流已经停止流过所述保护熔断器5，在步骤SC中自动检测保护熔断器5的失效。
因此，所使用的失效指示器FI可以是所确定的热能超过预定阈值。
在第一步骤SA中，通过电流传感器元件2检测流过保护熔断器5到达负载7的电流。电流传感器元件2可以如图1的框图所示集成在熔断器失效检测装置1的外壳中。电流传感器元件2还可以包括与确定单元3连接的单独元件和与传感器信号线连接的失效检测单元4。测量的电流I可以包括DC电流和/或AC电流。
在另一步骤SB中，根据测量到的电流确定在保护熔断器5中生成的热能。在可能的实施方式中，热能可以被计算为安培平方秒值，然后与预定阈值进行比较。
在另一步骤SC中，如果在步骤SB中确定的热能接收到预定阈值并且作为第二条件，如果在步骤SA中由电流传感器元件2测量的电流I已经停止流过保护熔断器5，自动检测保护熔断器5的失效。如果检测到这样的失效，则可以生成熔断器失效检测信号FFDS，该熔断器失效检测信号FFDS指示由于短路电流造成的保护熔断器5的可能失效。
图3示出了保护熔断器5的失效的方法的可能的实施方式的流程图。
该过程以步骤S0开始。在另一步骤S1中，确定是否可检测到电流流动。如果在预定最小时间期间，由电流传感器部件2测量的流动电流I的幅值超过预定阈值，则检测到电流流动。如果在步骤S1中已经检测到电流流动，则可以在步骤S2中计算测量到的电流I的安培平方秒值并且可以将其与预定的安培平方秒阈值进行比较。该预定的安培平方秒阈值包括可以在确定单元3的配置存储器中在初始化期间设置的参数。在可能的实施方式中，存储在配置存储器中的安培平方秒阈值也可以由用户或操作者通过用户接口进行调整，或者由外部控制器通过熔断器失效检测装置1的数据接口进行调整。可在配置寄存器或配置存储器中设置的另外的参数可包括对于负载7可见的额定电流或使用的熔断器类型的额定电流。在可能的实现方式中，计算的安培平方秒值与预定的安培平方秒阈值的比较可以由失效检测单元4的比较器来进行。其可以是μController的程序代码内的硬件比较器或逻辑表示。在可能的实现方式中，安培平方秒值可以基于在可能的实施方式中每十毫秒的测量电流来计算。该时长可以根据使用情况而变化。在可能的实施方式中，用于计算安培平方秒值的时长是可调整的。如果安培平方秒值未超过预定阈值，则在步骤S3中如图3的流程图所示进行进一步的比较。在步骤S3中确定测量到的电流是否确实超过了可从熔断器失效检测装置1的配置存储器中读取的预定的额定电流。如果不是这种情况，则保护熔断器5仍然处于正常运行范围内并且没有出现临界情况。相反，如果测量到的电流超过预定的额定电流，则可以在步骤S4中计算或确定由流动的电流I引起的输入到保护熔断器5中的能量。在可能的实施方式中，确定单元3在步骤S4中通过计算用于保护熔断器5的热传递平衡，来确定输入到保护熔断器5中的能量。热传递平衡包括由流过保护熔断器5的电流I生成的热量与由保护熔断器5耗散的热量之间的差。如果由电流I输入到保护熔断器5中的能量确实超过预定阈值，则在优选的实施方式中，失效检测单元4可以在步骤S4中生成过载失效警告信号OFWS，该过载失效警告信号OFWS指示由于过载电流造成的保护熔断器5的可能即将发生的失效。
因此，在由计算的安培平方秒值表示的热能未超过预定阈值，但流过保护熔断器5的电流高于预定的额定电流的情况下(即，在过载电流的情况下)，生成过载失效警告信号OFWS。在优选的实施方式中，如果计算的热传递平衡指示的输入到保护熔断器5中的临界能量可能对保护熔断器5造成损坏，则自动生成过载失效警告信号OFWS。
在步骤S5中，确定流过保护熔断器5并由电流传感器元件2测量的电流I是否已经停止。如果电流I仍在流动，则过程循环回到步骤S2，如图3的流程图所示。相反，如果所监测的电流I已经停止流动，则在步骤S6中判定是否由外部保护开关(诸如图1的框图所示的保护开关8)引起了电流I的中断。在可能的实施方式中，评估所接收的开关状态信号SWSS以判定是否已经进行了外部关断。如果所接收的开关状态信号SWSS指示外部关断，则该过程循环回到步骤S1，如图3的流程图所示。然而，如果开关状态信号SWSS指示没有进行外部关断，则在步骤S7中得出保护熔断器5由于高短路电流而已经断开的结论。在这种情况下，失效检测单元4还可以在步骤S7中自动生成熔断器失效检测信号FFDS，该熔断器失效检测信号FFDS指示由于短路电流造成的保护熔断器5的可能失效。
从图3可以看出，存在可以在外部设置的两个参数，即预定的安培平方秒阈值I2tmax和额定电流IR。在可能的实现方式中，两个参数可以在初始化阶段中设置。在另一个实施方式中，这些参数还可以在熔断器失效检测装置1的操作期间经由用户或数据接口进行调整。数据接口可以将熔断器失效检测装置1与可以在分配电源系统的操作期间设置参数的远程或本地控制器连接起来。此外，可以根据要由保护熔断器5保护的负载7来调整额定电流IR。在可能的实现方式中，可以从数据库中或从集成在要保护的负载7中的本地存储器中读取允许的额定电流IR。
保护熔断器5包括易熔元件。保护熔断器5内的这些易熔元件可以熔化以保护与保护熔断器5连接的下游负载。保护熔断器也可以被称为电路中的牺牲器件。保护熔断器5内的易熔元件被特别设计为连续地承载特定量的电流而不断开。这被称为保护熔断器5的额定电流IR。如果电流I流过这些元件电桥或电熔断器5的限制部(restriction)，生成热量。直到在热传递中存在平衡，熔断器元件继续按预期承载电流。在所生成的热量等于所耗散的热量的情况下实现了热传递的平衡。
相反，如果由于过电流状况(诸如过载或发生短路)导致在热传递中存在不平衡，则所生成的热量的量大于所耗散的热量。这又引起通过限制部或弱点实现的保护熔断器5的易熔元件处的温度上升。如果温度上升确实达到了易熔元件的熔点(例如，铜的熔点1085℃或银的熔点962℃)，则保护熔断器5内的元件电桥确实开始熔化和断开，导致流过保护熔断器5到达被保护的负载7的电流I中断。在短路状况的情况下，保护熔断器5内的易熔元件开始熔化，然后在几毫秒内将保护负载7与电源6分离。在该时间段期间，可以在熔断器5内生成电弧，还如图4A、图4B的信号图中所示。
在通过保护熔断器5使故障电流中断期间生成的热能可以用焦耳表示，通常被称为安培平方秒。热能与运行时间t期间的电流I的平方成比例。
所生成的热能可以表示为熔化的安培平方秒值、电弧的安培平方秒值和清除的安培平方秒值。
熔化的安培平方秒值I2t是在过电流发生之后直到熔断器元件熔化由保护熔断器5传递的热能。
电弧的安培平方秒值是在保护熔断器5的电弧时间期间由保护熔断器5传递的热能。
清除的安培平方秒值是熔化的安培平方秒值加上电弧的安培平方秒值之和。
图5示出了安培平方秒值的计算。存在熔化时间和电弧时间。熔化时间包括从过电流状况开始到保护熔断器5内开始电弧的时刻的时间跨度。这之后是电弧时间，即，熔体(fuse link)的熔化到过电流被中断之间的时间跨度。如果已经达到了不能返回的点，则保护熔断器5熔化并中断电流供应路径。
图6示出了用于短路过电流保护和过载电流保护的保护熔断器5的操作。
过电流是大于所连接的负载、设备或器件在指定条件下承载的额定电流的任何电流。除非及时去除过电流，否则即使中等的过电流也会快速地使系统部件过热。
过载故障状况包括被限于正常电流路径的过电流。通常，小于被保护的负载7或应用的额定电流IR的600％的过电流被称为过载故障电流。当系统中持续存在临时浪涌电流时，例如由于机械阻塞或堵塞设备的状况，常常在应用或系统中出现过载状况。
通常，大于被保护的器件或负载的额定电流IR的600％的过电流被称为短路故障电流。短路状况可能是由于诸如事故、错误应用或绝缘材料击穿的发生而出现。
图6示出了表示保护熔断器5的特性曲线的图。保护熔断器5有三个主要操作区域。只要测量到的电流I低于额定电流IR，就存在正常的运行行为并且保护熔断器5不受影响。如果电流I超过预定的额定电流IR，在可能的实施方式中，在由铜制成的限制部或电桥处提供的铅可能扩散到电桥元件中，从而降低熔断元件电桥的熔化温度。降低的熔化温度可能例如是170℃。因此，导致物质扩散到连接电桥元件中的过载电流可能随着时间的推移导致熔化温度降低，并最终导致电桥元件的断开。在短路情形的情况下，非常高的电流几乎立即导致桥接铜制元件的断路，因为最终达到1083℃左右的铜的初始熔化温度。
熔断器失效检测装置1的确定单元3可以根据由电流传感器元件2测量的电流连续地确定在保护熔断器5中生成的热能。只要保护熔断器5处于正常运行范围内，就不生成检测或警告信号。可以通过连续地监测计算的热传递平衡来检测过载情形。
热传递平衡指示热量输入与由保护熔断器5耗散的热量之间的差。
热量输入可以被计算为ΔQ+＝R*I2*Δt。
耗散的热量可以被计算为ΔQ-＝λ(Tn-T0)*Δt。
其中，Δt是增量时间单位。
T0是例如35℃的环境温度，
Tn是推断温度，
R是熔断器元件处的电阻；并且
I是电流。
Tn+1＝Tn+ΔT
其中，ΔT是温度差，可以如下计算：
ΔT＝(ΔQ+-ΔQ-)*C*Δt
其中C是热容。
对于保护熔断器5的铅和受限的熔断器元件，可以单独地进行热量输入的计算。该计算可以由计算单元(即，处理器或微处理器)进行。
在可能的实施方式中，图1所示的熔断器失效检测装置1还可以包括适于测量保护熔断器5处的瞬时温度T的至少一个温度传感器元件。测量的温度可用于验证计算的推断温度或用于校准目的。
在可能的实施方式中，熔断器失效检测装置1可以被集成在其他器件中。在可能的实施方式中，熔断器失效检测装置1可以被集成在适配器器件中。该适配器器件可用于将电负载或电负载控制器件连接到电源系统的电线或母线。在可能的实施方式中，该适配器器件还可以包括保护开关8和保护熔断器5。
在另一个可能的实施方式中，熔断器失效保护装置1还可以包括具有图形显示单元的用户接口。在该实施方式中，熔断器失效检测信号FFDS和/或过载失效警告信号OFWS可以被显示给电源系统的操作者，以在熔断器失效检测信号FFDS或过载失效警告信号OFWS被显示给该电源系统的操作者时，帮助操作者进行必要的对策。用户接口的显示单元还可以显示针对熔断器失效检测装置1设置的参数，特别是额定电流IR和预定的安培平方秒阈值。在可能的实施方式中，在图2、图3的示例性流程图中所示的根据本发明的方法可以由集成在熔断器失效检测装置1中的处理器或FPGA执行。熔断器失效检测装置1可以是具有集成的电流传感器元件2的移动手持装置1，该电流传感器元件2可以被夹在负载7的电源路径的电线或母线上。
图7示出了根据本发明的一个方面的用于检测保护熔断器5的失效的方法的示例性实施方式的主要步骤的流程图。其示出了具有置信水平评估的图3所示的流程图的广义变型。如图7所示，该过程以步骤S0开始。在第一步骤S1中，通过电流传感器元件2获取在到至少一个负载7的电流路径中流过保护熔断器5的电流Im。在图7所示的流程图的另一步骤S2中，检查在前一个评估周期EC上是否有任何故障指示器标志FIF已经被设置为真。如果情况是这样并且在图7的流程图的步骤S3中发现测量到的电流Im的幅值为零，那么在可能的实施方式中，可以在步骤S5中评估外部状态信号，该外部状态信号预测测量到的电流Im为零。如果在前一个评估周期EC中不存在被设置为真的失效指示器标志FIF，那么可以在步骤S4中基于用于该评估周期EC的测量到的电流Im评估跳闸条件，并且可以将所得到的失效指示器标志FIF存储用于下一个评估周期EC。如果在步骤S3处没有发现测量到的电流Im为零，也重新评估失效指示器标志。这是重要的，使得只要电流Im连续流动，就始终更新用于下一个周期EC。
如在图7的流程图中所示，可以在步骤S6a中对失效指示器标志FIF进行处理以计算置信水平CONF-LEV，该置信水平CONF-LEV指示保护熔断器5已经失效的总似然性。所计算的置信水平可以向用户表明已经满足哪些条件，而不管实际熔断器是否跳闸。指示保护熔断器5已经失效的总似然性的置信水平可以根据失效指示器标志FIF的逻辑值(H/L)以及根据至少一个外部状态信号(也在图7中示出)来计算。在可能的实施方式中，外部状态信号可以包括开关状态信号SWSS，其指示相关的负载7尚未被保护开关8在外部关断。
置信水平CONF-LEV还可以反映特定标志在各种(可能是可调整的)评估周期EC中的历史。这提供了关于随时间看到的系统具有的电应力的信息。
在跳闸指示子系统内提供并列结构允许在不同的置信水平之间进行区分。以这种方式，关于断开的熔断器的指示变得更加可靠。已经设置的失效指示标志FIF越多，保护熔断器5已经断开或跳闸的可能性越大。
量化时间的选择(即，评估周期EC的长度)可取决于模拟数字转换器系统的实现方式。典型地，保护熔断器5在几毫秒的范围内起作用。选择比系统时间常数快10到100倍的ADC时钟是一种可行的方法。这仍然导致对ADC站点的需求相当低，从而允许容易地实现ADC系统。所提出的评估可以基于实际采样点或基于预计算的RMS值。
图8示出了在图7所示的流程图的步骤S4中进行的跳闸指示器子系统的可能的实现方式。如图8所示，可以使用若干个失效指示器。对于每个失效指示器FI，可以提供相关的失效指示器标志FIF。在图8所示的实施方式中，第一失效指示器包括计算的安培平方秒I2t值，该计算的安培平方秒I2t值指示或表示在保护熔断器5中生成的超过预定阈值的热能。如果计算的安培平方秒I2t值高于预定阈值，则如图8所示的那样设置对应的I2t标志FIF1。如果计算的安培平方秒I2t值低于预定阈值，则如图8所示的那样重置对应的I2t标志FIF1。
第二失效指示器FI2可以包括测量到的电流Im的幅值超过保护熔断器5的预定的额定电流IR。如果测量到的电流Im超过预定的额定电流IR，则如图8所示的那样设置对应的IR标志FIF2。相反，如果测量到的电流Im不超过保护熔断器5的预定的额定电流IR，则如图8所示的那样重置IR标志FIF2。
第三失效指示器FI3可以包括测量到的电流Im的电流增量或电流斜率dI/dt超过预定的电流增量。如果测量到的电流Im的电流斜率超过最大预定电流增量dI/dtmax，则如图8所示的那样设置对应的dI/dt失效指示标志FIF3。相反，如果测量到的电流的电流斜率未超过预定的电流增量，则如图8所示的那样重置对应的被重置的dI/dt失效指示器标志FIF3。
图9示出了具有多级I2t诊断的跳闸指示器子系统的另一变型。
图示的子系统考虑到典型的保护熔断器5可以具有取决于施加到保护熔断器5的电流Im的时间和幅值的非恒定的I2t值。测量到的电流Im的幅值越低，用于使保护熔断器5跳闸的I2t值将越高。如果电流Im的幅值下降到低于额定电流IR，则I2t值可能达到无穷大，并且保护熔断器5永不跳闸。因此，如果多个值I2t(I1，t1)；I2t(I2，t2)；I2t(In，tn)被提供给跳闸指示器子系统，可以实现更精确的预测。这多个值通常可以从保护熔断器5的制造商的数据表中选择。可以在可用的数据点之间应用插值，只要这些数据点彼此不相距太远。I2t评估块现在可以根据实际电流Im或在最后n个评估样本上计算的平均电流调整其比较值I2t(In，tn)。除了经典的熔化熔断器之外，机电/双金属断路器的特性也可以用图9的流程图中所示的技术来涵盖。
图10示出了在图7所示的流程图的步骤S5中应用的外部信号子系统的另一变型。在该实施方式中，还可以通过监测保护熔断器5的栅极侧的输入电压Uin来实现进一步的改进。该值通常相当容易获得，因为评估熔断器电流的测量器件可以连接到为多个熔断支路电路供电的配电系统的母线。因此，不能误解供电电网的潜在关闭，因为这也可能导致零负载电流。通过还监测保护熔断器5的供电电网侧的输入电压Uin，可以避免对熔断器失效的错误解释。如果保护熔断器5的供电电网侧的输入电压Uin低于预定的最小电压Umin，则如图10所示的那样设置表示输入电压Uin的对应的标志。还可以使用另外的外部状态信号，例如图10所示的供电开关状态。如果供电开关是打开的，可以如图10所示的那样设置对应的供电开关标志。
此外，指示保护熔断器5已经失效的总似然性的置信水平可以根据失效指示器标志的逻辑值来计算，而且还可以根据图10的流程图中所示的外部状态信号来计算，该外部状态信号包括表示保护熔断器5的供电电网侧的输入电压Uin的状态信号、负载开关状态和供电开关状态。而且，关于外部开关状态的任何知识都可以用于避免失效指示器标志FIF的逻辑值的任何种类的错误解释。
图11示出了用于说明用于多支路监视的改进的通用系统的另一流程图。
在步骤S1a中获取测量到的电流的幅值之后，可以在步骤S1b中计算平均电流并将其与所确定的负载开关状态相关联地存储，如图11所示。
如果在步骤S3中发现测量到的电流的幅值小于所计算的平均电流的值，并且在步骤S5中外部状态信号预测测量到的电流小于平均电流，则在步骤S6b中确定保护熔断器5已经断开，如图11所示。
如果负载7相当恒定或作为慢动态的基础，则图11所示的多支路评估效果最佳。此外，特别是如果每个支路的熔断器额定值都相等，可以进行多支路评估。而且，如果提供较少的电支路，则多支路评估更精确。如果负载由开关单元切换，则应将对应的开关单元的开关状态应用于评估单元。计算的安培平方秒I2t值和电流Im的测量幅值都表示整个系统的总和/积分值。然而，高电流斜率值dI/dt与支路的数量无关。因此，该失效指示器FI是用于多支路评估的最佳指示器。另外，实际跳闸的保护熔断器5的个别支路可能仍然未知。然而，可以通过打开所有负载开关并检查对应的电流Im来检测支路。
图12示出了用于在图7所示的流程图的步骤S4中进行的多支路评估的改进的跳闸指示器子系统的另一个可能的实施方式。在所示的实施方式中，第一失效FI1指示器(即，计算的安培平方秒I2t值)和第二失效指示器FI2(即，测量到的电流Im的幅值)可以根据与多个负载7连接的并联电流路径或支路的数量k来缩放。在多支路评估的情况下，可以监测若干个并联电流路径，即支路。因此，I2t评估和Im/IR比较通过并联支路的数量k进行缩放。相反，电流斜率(即，dI/dt值)与并联支路的数量无关。这可用于检测跳闸事件。添加多级I2t监视的想法也适用于在图12的流程图中示出的实施方式。

Claims (37)

1.一种用于检测保护熔断器(5)的熔断器失效的方法，所述保护熔断器(5)用于保护相关的负载(7)免受过电流和/或过载的影响，
所述方法包括以下步骤：
通过电流传感器元件(2)测量(SA)在到所述负载(7)的电流路径中流过所述保护熔断器(5)的电流Im；
确定(SB)一个或多个失效指示器FI，每个失效指示器FI适于基于测量到的电流Im来指示所述保护熔断器(5)的可能失效；以及
如果所确定的至少一个失效指示器FI指示所述保护熔断器(5)的可能失效并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的所述电流Im已经停止(Im＝0)流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则自动检测(SC)所述保护熔断器(5)的失效。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一失效指示器FI1包括计算的安培平方秒(I2t)值，所述计算的安培平方秒(I2t)值指示在所述保护熔断器(5)中生成的热能超过预定阈值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第二失效指示器FI2包括测量到的电流Im超过所述保护熔断器(5)的预定的额定电流IR。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，第三失效指示器Fi3包括测量到的电流Im的电流增量或电流斜率(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dt max)。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，每个失效指示器FI包括失效指示器标志FIF，响应于所述电流传感器元件(2)在预定评估周期内测量到的所述电流Im，所述失效指示器标志FIF在所述预定评估周期EC内被设置或重置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在评估周期EC中设置或重置的所述失效指示器FI的所述失效指示器标志FIF的逻辑值，被存储在用于下一个评估周期的寄存器中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述失效指示器FI的所述失效指示器标志FIF的瞬时和历史的逻辑值进行处理以计算置信水平，所述置信水平指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，如果计算的置信水平超过预定的置信水平阈值并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的所述电流Im已经停止流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则确定所述保护熔断器(5)的失效。
9.根据前述权利要求7和8中任一项所述的方法，其中，根据失效指示器标志的逻辑值和/或根据至少一个外部状态信号，计算指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性的所述置信水平，所述至少一个外部状态信号包括在所述保护熔断器(5)的输入侧的输入电压、负载开关状态和/或供电开关状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，所述开关状态信号(SWSS)指示相关的负载(7)尚未被保护开关(8)在外部关断。
11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述失效指示器FI包括多级失效指示器。
12.根据前述权利要求2至11中任一项所述的方法，其中，根据与多个负载(7)连接的并联电流路径的数量k，来缩放所述第一失效指示器FI1和所述第二失效指示器FI2。
13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，基于测量到的通过并联电流路径流到所述负载(7)的电流Im，计算平均电流Imavg，所述平均电流Imavg被用作预定的电流阈值(Imth)。
14.根据权利要求2所述的方法，其中，如果由所述计算的安培平方秒(I2t)值指示的所确定的热能未超过所述预定阈值，但测量到的电流Im的幅值高于预定的额定电流IR，确定由流动的电流引起的输入到所述保护熔断器(5)中的能量。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，如果所确定的由所述电流输入到所述保护熔断器(5)中的能量超过预定阈值，则自动生成过载失效警告信号(OFWS)，所述过载失效警告信号(OFWS)指示由于过载电流造成的所述保护熔断器(5)的即将发生的失效。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，通过计算作为由流过所述保护熔断器(5)的电流生成的热量与由所述保护熔断器(5)耗散的热量之间的差的、用于所述保护熔断器(5)的热传递平衡，来确定输入到所述保护熔断器(5)中的能量。
17.一种熔断器失效检测装置(1)，其被设置为用于检测保护熔断器(5)的失效，所述保护熔断器(5)用于保护相关的负载(7)免受过电流和/或过载的影响，
所述熔断器失效检测装置(1)包括：
电流传感器元件(2)，其适于测量在到所述负载(7)的电流路径中流过所述保护熔断器(5)的电流Im；
确定单元(3)，其适于确定一个或多个失效指示器，所述失效指示器适于基于由所述电流传感器元件(2)测量的电流Im来指示所述保护熔断器(5)的可能失效；以及
失效检测单元(4)，其适于：如果所确定的至少一个失效指示器指示所述保护熔断器(5)的可能失效并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的电流Im已经停止(Im＝0)流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则自动检测所述保护熔断器(5)的失效。
18.根据权利要求17所述的熔断器失效检测装置，其中，所述至少一个失效指示器FI包括：
第一失效指示器FI1，其包括计算的安培平方秒(I2t)值，所述计算的安培平方秒(I2t)值指示在所述保护熔断器(5)中生成的热能超过预定阈值，
第二失效指示器FI2，其包括测量到的电流Im超过所述保护熔断器(5)的预定的额定电流IR，以及
第三失效指示器FI3，其包括测量到的电流Im的电流增量(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dt max)。
19.根据权利要求17或18所述的熔断器失效检测装置，其中，每个失效指示器FI包括失效指示器标志FIF，响应于所述电流传感器元件(2)在预定评估周期内测量到的所述电流Im，所述失效指示器标志FIF在所述预定评估周期EC内被设置或重置。
20.根据权利要求19所述的熔断器失效检测装置，其中，在评估周期EC中设置或重置的所述失效指示器FI的所述失效指示器标志FIF，被存储在用于下一个评估周期的对应的寄存器中。
21.根据前述权利要求17至20中任一项所述的熔断器失效检测装置，其还包括计算单元，所述计算单元适于对存储的所述失效指示器FI的失效指示器标志FIF进行处理以计算置信水平，所述置信水平指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性。
22.根据权利要求21所述的熔断器失效检测装置，其中，如果计算的置信水平超过预定的置信水平阈值并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的所述电流Im已经停止流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则确定所述保护熔断器(5)的失效。
23.根据权利要求21或22所述的熔断器失效检测装置，其中，通过所述计算单元根据失效指示器标志FIF的逻辑值以及根据至少一个外部状态信号，来计算指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性的所述置信水平。
24.根据权利要求23所述的熔断器失效检测装置，其中，所述外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，所述开关状态信号(SWSS)指示相关的负载(7)尚未被保护开关(8)在外部关断。
25.根据前述权利要求17至24中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述失效指示器FI包括多级失效指示器。
26.根据权利要求18所述的熔断器失效检测装置，其中，根据与多个负载(7)连接的并联电流路径的数量k，来缩放所述第一失效指示器FI1和所述第二失效指示器FI2。
27.根据前述权利要求21至26中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述计算单元适于基于测量到的通过并联电流路径流到所述负载(7)的电流Im来计算平均电流Imavg，其中计算的平均电流Imavg被用作所述预定的电流阈值(Imth)。
28.根据权利要求17至27中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述失效检测单元(4)适于：如果所述至少一个失效指示器FI指示所述保护熔断器(5)的可能失效并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的电流Im停止流过所述保护熔断器(5)(Im＝0)，或者如果由所述电流传感器元件(2)测量的电流Im低于预定的电流阈值(Im<Imth)，则自动生成熔断器失效检测信号(FFDS)，所述熔断器失效检测信号(FFDS)指示由于短路电流造成的所述保护熔断器(5)的可能失效。
29.根据前述权利要求17至28中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述确定单元(3)适于响应于由所述电流传感器元件(2)测量的电流Im来计算表示在所述保护熔断器(5)处生成的热能的安培平方秒(I2t)值，并且其中所述失效检测单元(4)适于：如果所确定的热能已经超过预定阈值并且由所述电流传感器元件(2)测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器(5)，并且如果所接收的开关状态信号(SWSS)指示相关的负载(7)尚未被保护开关(8)在外部关断，则将计算的安培平方秒(I2t)值与预定的安培平方秒(I2t)值进行比较以生成熔断器失效检测信号(FFDS)。
30.根据权利要求29所述的熔断器失效检测装置，其中，所述确定单元(3)还适于：如果所确定的热能未超过所述预定阈值，但测量到的电流Im的幅值高于预定的额定电流(IR)，则确定由流动的电流Im引起的输入到所述保护熔断器(5)中的能量。
31.根据前述权利要求18至30中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述失效检测单元(4)适于：如果所确定的由所述电流I输入到所述保护熔断器(5)中的能量超过预定阈值，则生成过载失效警告信号(OFWS)，其中所生成的过载失效警告信号(OFWS)指示由于过载电流造成的所述保护熔断器(5)的即将发生的失效。
32.根据前述权利要求17至31中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述确定单元(3)适于：通过计算作为由流过所述保护熔断器(5)的电流I生成的热量与由所述保护熔断器(5)耗散的热量之间的差的、用于所述保护熔断器(5)的热传递平衡，来确定输入到所述保护熔断器(5)中的能量。
33.根据前述权利要求17至32中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述电流传感器部件(2)适于测量DC电流和/或适于测量流过对应的电流路径的AC电流。
34.根据前述权利要求17至33中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述电流传感器元件(2)在所述负载(7)的电流供应路径内与所述保护熔断器(5)串联连接，或者附接于所述负载(7)的所述电流供应路径。
35.根据前述权利要求17至34中任一项所述的熔断器失效检测装置，其中，所述失效检测单元(4)包括接口以接收外部状态信号，特别是从保护开关(8)接收外部状态信号，所述保护开关(8)沿着所述负载(7)的所述电流供应路径与所述保护熔断器(5)串联连接。
36.根据前述权利要求17至35中任一项所述的熔断器失效检测装置，其包括用户接口，所述用户接口适于输出失效警告信号、所述失效指示器FI的瞬时状态和所述状态信号的瞬时状态，并且输出由计算单元根据所述失效指示器FI的失效指示器标志FIF的逻辑值以及根据至少一个外部状态信号计算的置信水平，所述置信水平指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性。
37.一种适配器器件，其包括根据前述权利要求17至36中任一项所述的熔断器失效检测装置(1)。
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Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4858054A (en) * 1985-05-07 1989-08-15 Franklin Frederick F Protective circuits and devices for the prevention of fires
US5781095A (en) * 1997-04-25 1998-07-14 Littelfuse, Inc. Blown fuse indicator for electrical fuse
US8686596B2 (en) * 2007-01-05 2014-04-01 Roy Allen Huss Fuse box system and method
US8269597B2 (en) * 2007-10-29 2012-09-18 Cooper Technologies Company Fuse with fuse state indicator
US8762083B2 (en) * 2008-07-28 2014-06-24 Littelfuse, Inc. Intelligent fuse holder and circuit protection methods
ES2388163B2 (es) * 2010-11-26 2013-06-14 Aplicaciones De Control Y Automatización, S.A. Equipo y método de detección de fusión de fusibles en las salidas de baja tensión en centros de transformación urbanos.
CN104183439A (zh) * 2014-08-14 2014-12-03 苏州市南光电器有限公司 一种智能熔断器
CN105047501A (zh) * 2015-06-16 2015-11-11 国网安徽省电力公司阜阳供电公司 一种智能熔断器
US10348080B1 (en) * 2018-01-10 2019-07-09 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. System and method for monitoring fuses in a vehicle
CN108508321B (zh) * 2018-04-02 2020-11-27 义乌市泽宣科技有限公司 一种智能预警保险丝
US11289298B2 (en) * 2018-05-31 2022-03-29 Eaton Intelligent Power Limited Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
US11143718B2 (en) * 2018-05-31 2021-10-12 Eaton Intelligent Power Limited Monitoring systems and methods for estimating thermal-mechanical fatigue in an electrical fuse
US11515116B2 (en) * 2018-10-18 2022-11-29 Avista Corporation Monitoring and locating fuse cutouts

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