CN1331178C - 具有集成电流和/或电压传感器的断路器 - Google Patents

具有集成电流和/或电压传感器的断路器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有集成在其上的电流(20)和/或电压测量装置(30)的断路器(100)，特别是中压断路器。集成可以是功能集成和/或物理集成。功能集成的电流和/或电压测量装置将一次电流和电压表示信号送到板上电子装置(50)，以整体实现测量、处理以及保护功能。

Description

具有集成电流和/或电压传感器的断路器
技术领域
本发明涉及一种断路器，本发明尤其涉及一种至少具有集成在其上的电流和/或电压传感器的中压断路器。
背景技术
用于进行电压和电流测量的一次配电开关设备的实际解决方案众所周知，而且图1所示的单线图示出该解决方案。根据传统建立过程，特别是为了满足保护要求，利用变流器或电流传感器，在每个安装板上进行电流测量。当要求利用变压器或电压传感器时，进行电压测量是集成到底板上的任选特性。通常，主要需要在CB两端和/或在输入馈线上进行母线电压测量。
凡是进行电流和电压测量所需的技术，都要将所需的装置安装在安装板上，并将一次电流和/或电压的信号表示连接到保护/控制装置，以实现必要的保护、控制和测量功能。图2示出传统建立过程的例子。
特别是对于二次配电，在市场上可以获得采用集成到断路器的板上的电流传感器的不同解决方案。在这些产品上，用物理方法，将变流器，即通常所说的电流传感器作为实物安装在断路器的接触臂上，实现了一种功能集成。
然而，需要根据特定安装特征和保护/控制装置的数量和类型，用户定制电流和电压测量装置。这使得开关板工程的时间特别长而且特别困难。
尤其需要规定下面的特性和参数：
●测量装置的类型和数量
●它们的额定值(额定电流、额定电压、绝缘等级等)
●数量、额定值、额定功率、输出精度
●安装板和安装板间敷设电缆以将测量输出传送到所有保护/控制装置。
还需要考虑安装板上各测量装置的位置。尽管通常根据典型配置，预定位置，但是如果测量装置的数量和特性特殊，则对于特定安装，需要对它进行研究。
发明内容
本发明的目的是将电流和/或电压传感器物理集成和功能集成到断路器的板上，它们二者均可以是固定方法和可抽出方法实现。
本发明提供一种开关，包括对电源线进行操作的一次开关装置和电子装置单元，所述电子装置单元从电流测量装置和电压测量装置获取表示所述电源线的一次电流和一次电压值的信号，并向所述一次开关装置发送控制和操作命令，其中，所述电流和电压测量装置被集成在所述开关内，使得所述电压测量装置通过一种电容耦合配置来执行所述一次电压的测量，该电容耦合配置采用所述电流测量装置作为浮动电位电极。
利用板上电子装置，该解决方案可以实现高集成度，从而减少工程工作和用户定制工作。
本发明的断路器的特征在于，至少物理集成和功能集成电流和/或电压传感器。
如果电子装置(ED)需要测量并处理信息，则在断路器的板上功能集成电流和/或电压传感器。正如图3详细示出的那样，利用3个功能块，即测量装置模块、电子装置模块以及断路器模块，可以整体实现一次设备的全部功能测量、处理、保护判定、控制以及一次功率转换。
通过作为整体实现这些功能，可以优化该系统，从而实现唯一硬件解决方案，因此利用电子装置的软件配置，可以实现适合特定安装所需的所有用户定制工作。该步骤可以实现要求的功能性，而与物理集成无关。
通过将电流和/或电压传感器集成到断路器的连接臂上或者断路器电极的铸件中，可以将电流和/或电压传感器物理集成到CB上。
这种物理集成可以保持物理尺寸与现有开关可比，以致为了改型可以与现有安装互换。此外，因为紧凑，而将对ED的布线减少到最少，从而获得更好的信噪比，并减少了EMI问题。此外，物理集成可以总体降低成本。
根据本发明的断路器具有几个优点。从功能的观点出发，可以预定整个系统的硬件，即测量、电子装置以及断路器，而无需用户定制硬件。
此外，测量传感器的硬件同样覆盖所有期望的电流和电压范围。不需要说明各额定值，因此简化了说明、工程以及采购过程。
除此之外，电子装置可以获得电流和/或电压表示信号，并将它们用于所有期望的保护和控制功能，而无需附加或专用测量装置。
从物理的观点出发，因为集成到CB的板上，所以尺寸更小，并缩短了电缆长度。此外，电缆长度和布置始终不变，而且可以预制电缆长度和布置。还可以仅具有用于两个部件的一个铸件。
具体实施方式
参考图3，详细说明本发明断路器的特性。
利用一次电源开关40，集成开关100保护和/或操作电源线10。可以选择以可抽出执行60实现的开关的特征在于，将电流20和/或电压30测量装置集成到开关100本身的功能单元内。
这种电流和电压测量装置将一次电流和电压表示信号300和200送到板上开关电子装置单元50。电子装置单元50获取并处理这些信号，以通过将控制和操作命令400发送到一次开关40，在本机级进行保护、控制、测量、联锁、安全以及其它功能。作为一种选择，还可以将所需信息转发到其它智能控制与保护单元。
通过将电压和电流传感器物理集成和功能集成板上，将测量-处理-保护功能回路集成到一个功能单元内。这样，初始分立的功能块，即块20-30和块50之间的所有接口成为预定、工业化预制产品内的内部接口。这样，可以根据信号的类型和物理连接优化该接口，从而使所需的用户定制通过软件设置满足客户要求，而无需定制硬件。
为了将测量装置功能集成到开关的板上，优先采用罗高夫斯基线圈解决方案，因为与传统的铁心仪表变压器相比，它可以实现更小的电流传感器。作为一种选择，可以采用其它电流检测技术实现霍尔电流传感器阵列。
这种电流测量技术优先用于开关内的物理集成测量装置。因为它们非常紧凑，所以通过将电流测量装置作为插件引入电极铸件中，它们可以实现将电流传感器集成到开关本身的功能部件，例如电极中的解决方案。作为一种选择，通过将测量装置集成到接触臂上，可以在开关内实现同样的物理集成，该接触臂用于将开关本身连接到配电系统。在这种情况下，例如，通过将测量装置浇铸到臂上，或者使用绝缘套管，可以将测量装置集成到接触臂上。
关于将电压测量装置物理集成到开关内，优先采用将电流测量装置本身用作浮动电位电极的解决方案。这样，可以连接一次电压，而且可以提供一次电压的信号表示。电子装置专用输入与通过实现足够电容式分压器提供的电压信号匹配。
通过将测量装置功能集成到开关的板上，可以优化电子装置的输入，从而与位于其期望范围内的信号的特性，例如振幅、动态、时间常数、频率等匹配。
此外，这种集成可以对所有一次量，即电流和电压、范围使用同样的物理测量装置，而且仅利用电子装置的软件配置，就可以对特定安装实现用户定制。

Claims (6)

1、一种开关，包括对电源线进行操作的一次开关装置和电子装置单元，所述电子装置单元从电流测量装置和电压测量装置获取表示所述电源线的一次电流和一次电压值的信号，并向所述一次开关装置发送控制和操作命令，其特征在于，所述电流和电压测量装置被集成在所述开关内，使得所述电压测量装置通过一种电容耦合配置来执行所述一次电压的测量，该电容耦合配置采用所述电流测量装置作为浮动电位电极。
2、根据权利要求1所述的开关，其特征在于，通过将所述电流和/或电压测量装置集成到所述开关的电极本身中，来实现所述电流和/或电压测量装置的物理集成。
3、根据权利要求1所述的开关，其特征在于，通过将所述电流和/或电压测量装置集成到所述开关的电极接触臂上，来实现电流和/或电压测量装置的物理集成。
4、根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述电流测量装置包括罗高夫斯基线圈。
5、根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述电流测量装置包括霍尔效应电流传感器阵列。
6、根据上述权利要求之任一所述的开关，其特征在于，所述电流测量装置包括电容分压器。
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