DE102008006693A1

DE102008006693A1 - Schaltungsschutz-Überwachungsbaugruppe und zugehöriges System und Verfahren

Info

Publication number: DE102008006693A1
Application number: DE102008006693A
Authority: DE
Inventors: Matthew R. Godfrey Darr
Original assignee: Cooper Technologies Co
Current assignee: Cooper Technologies Co
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-01-22
Also published as: GB2446279A; GB0801613D0; FR2912004A1; CA2619269A1; US20070194942A1

Abstract

Überwachungsbaugruppen und zugehörige Verfahren zum drahtlosen Kommunizieren eines Betriebszustands einer Schaltungsschutz-Vorrichtung in einer elektrischen Schaltung.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortsetzungsanmeldung der US-Anmeldung mit der Seriennummer 11/223385, eingereicht am 9. September 2005, mit dem Titel "Schaltungsschutz-Überwachungsbaugruppe, Bausatz und Verfahren, welche die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/608580 beansprucht, eingereicht am 10. September 2004, mit dem Titel "Verfahren und System für den Schutz von Schaltungen, wobei deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die US-Anmeldung mit der Seriennummer 11/223702, eingereicht am 9. September 2005, mit dem Titel System und Verfahren zur Schaltungsschutz-Überwachung und -Verwaltung; die US-Anmeldung mit der Seriennummer 11/224586, eingereicht am 12. September 2005 mit dem Titel Schaltungsschutz-Signalübertragung, Verfahren und System; die US-Anmeldung mit der Seriennummer 11/223618, eingereicht am 9. September 2005 mit dem Titel Schaltungsschutz-Überwachungs- und -Verwaltungssystem-Benutzerschnittstellenverfahren, System und Programm; die US-Anmeldung mit der Seriennummer 11/223484, eingereicht am 9. September 2005 mit dem Titel Mehrfunktions-Handheld-Reaktionswerkzeug, Verfahren und System zur Schaltungsschutz-Verwaltung; und die US-Anmeldung mit der Seriennummer 10/828048, eingereicht am 20. April 2004 mit dem Titel Drahtlos-Sicherungszustands-Anzeigesystem und zugehöriges Verfahren; und die US-Anmeldung mit der Seriennummer 10/973628, eingereicht am 26. Oktober 2004 mit dem Titel Sicherungszustandsanzeige- und Optikschaltung und zugehöriges System, deren gesamte Offenbarungen durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schaltungsschutz-Vorrichtungen, und spezieller Systeme zum Verwalten elektrischer Systeme, welche Schaltungsschutz-Vorrichtungen enthalten.
Elektrische Systeme weisen typischerweise eine Anzahl an Schaltungsschutz-Vorrichtungen auf, welche elektrische Schaltungen, Einrichtungen und Bauteile gegen Beschädigung schützen. Beispielsweise sind Überstromschutzvorrichtungen so ausgebildet, dass sie physisch einen Schaltungsweg öffnen oder unterbrechen, und elektrische Bauelemente gegen eine Beschädigung schützen, beim Auftreten festgelegter Überstrombedingungen in der Schaltung. Bekannte Schaltungsschutz-Vorrichtungen umfassen Vorrichtungen wie Sicherungen, Unterbrecher und Begrenzer, welche mit Überstrom-, Belastungs- und Kurzschlussbedingungen in einem elektrischen System fertig werden können, sowie andere Schaltvorrichtungen. Wenn die Abmessungen und die Komplexität elektrischer Systeme zunehmen, nimmt auch typischerweise die Anzahl zugehöriger Schaltungsschutzvorrichtungen zu. Die Verwaltung eines komplizierten elektrischen Systems, das eine große Anzahl an Unterbrechern aufweisen kann, von denen jeder zu irgendeinem Zeitpunkt so arbeiten kann, dass er Abschnitte der Schaltung in dem elektrischen System isoliert, stellt eine Herausforderung dar.
1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Beispiels für ein Schaltungsschutz-Verwaltungssystem, das an ein elektrisches System angeschlossen ist.
2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens für das in 1 dargestellte Schaltungsschutz-Verwaltungssystem.
3 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schaltungsschutz- und Feldbaugruppe für das in 1 dargestellte Schaltungsschutz-Verwaltungssystem.
4 ist ein schematisches Blockschaltbild der in 3 dargestellten Überwachungsbaugruppe.
5 ist eine Perspektivansicht, welche innere Teile eines Moduls zeigt, das in der Baugruppe der 3 und 4 eingesetzt werden kann.
6 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Netzwerk-Schaltungsschutz-Signalübertragungssystems, das in dem Schaltungsschutz-Verwaltungssystem von 1 eingesetzt werden kann.
7 zeigt schematisch das in 6 dargestellte Signalübertragungssystem.
8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens für das in den 6 und 7 gezeigte System.
9 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des in den 6 bis 8 dargestellten Systems.
10 ist ein Beispiel für ein schematisches Blockdiagramm eines Beispiels für ein Schaltungsschutz-Verwaltungssystem, welches das Signalübertragungssystem von 6 einsetzt, und an ein elektrisches System angeschlossen ist.
11 ist ein Beispiel für ein Diagramm des in 10 gezeigten elektrischen Systems.
12 ist ein schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Überwachungsbaugruppe für das in 1 dargestellte System.
13 ist ein schematisches Blockdiagramm eines alternativen Netzwerk-Schaltungsschutz-Signalübertragungssystems, das bei Überwachungsbaugruppen eingesetzt werden kann, beispielsweise jenen, die in 12 gezeigt sind.
14 ist ein schematisches Blockdiagramm der in 12 gezeigten Module, die an ein elektrisches System angeschlossen sind, und in Kommunikationsverbindung mit einem Verwaltungssystem stehen, unter Verwendung des in 13 gezeigten Signalübertragungssystems.
Nachstehend werden im Einzelnen beispielhafte Ausführungsformen von Systemen und Prozessen beschrieben, welche die Überwachung und die Verwaltung von Schaltungsschutz-Vorrichtungen in elektrischen Systemen erleichtern, hier bezeichnet als "Schaltungsschutz-Vorrichtungen", sowie Systeme und Prozesse, die eine schnelle Reaktion auf festgelegte Betriebsbedingungen der Schaltungsschutz-Vorrichtungen und zugehöriger Schaltungen erleichtern. Die Systeme und Prozesse erleichtern beispielsweise die Erfassung betätigter Schaltungsschutz-Vorrichtungen, die Benachrichtigung des verantwortlichen Perso nals in Bezug auf betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtungen und deren Ort in dem System, zur Reaktion und Beachtung durch beauftragtes Personal, die Diagnose und Fehlersuche in Bezug auf Schaltungsschutz-Vorrichtungen und elektrische Systeme, und Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Bestandssteuerung und zugehörige Verwaltung zur Anlagenverwaltung. Ein technischer Effekt der Systeme und Prozesse, die hier beschrieben werden, umfasst zumindest entweder die Organisation und Präsentation von Daten in Bezug auf Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Information und elektrische Systeme zur Anlagenverwaltung und zur Übersicht über das System, eine Echtzeit-Alarmzustandserfassung und Benachrichtigung zur Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Operation, eine automatische Alarmmitteilung und Benachrichtigung des Personals oder der Techniker vor Ort, um schnell abgeschaltete Schaltungen zurückzusetzen und erneut zu speichern, infolge der Betätigung einer oder mehrerer Schaltungsschutz-Vorrichtungen, das Archivieren von Installierungs- und Leistungsdaten der Schaltungsschutz-Vorrichtungen und zugehöriger elektrischer Systeme zur Diagnose und Fehlersuche in Bezug auf Störereignisse elektrischer Systeme, und eine proaktive Verwaltung elektrischer Systeme unter Vorwegnahme möglicher Schaltungsstörungen.
A. Einleitung
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Beispiels für ein elektrisches System 100, welches repräsentativ für die Art eines Systems ist, welches Schaltungsschutz-Vorrichtungen einsetzt. Bei verschiedenen Ausführungsformen anhand einiger weniger Beispiele kann das elektrische System 100 ausgebildet sein als batteriebetriebenes elektrisches System für ein Fahrzeug, ein Wechselspannungs- oder Gleichspannungs-Energieversorgungssystem für ein Gebäude, eine Industrie anlage und/oder ein Steuersystem, ein Kommunikationsnetzwerk, oder ein anderes System, wie dies Fachleute erkennen werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist das elektrische System 100 eine Stromversorgung oder Stromversorgungsschaltung 102 auf, ein Schaltungsschutz-Vorrichtungsfeld, einen Schaltungsschutz-Vorrichtungshalter, einen Schaltungsschutz-Vorrichtungsblock oder ein Schaltungsschutz-Vorrichtungsgehäuse (zusammengefasst hier als "das Feld 104" bezeichnet), das an die Stromversorgung 102 über eine Leitung L angeschlossen ist, sowie eine Anzahl elektrischer Verbraucher 106, die betriebsmäßig an das Feld 104 angeschlossen sind. Das Feld 104 weist eine oder mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 auf, welche für die gegenseitige Verbindung der Stromversorgung 102 mit den jeweiligen Verbrauchern 106 sorgen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Verbraucher 106 elektrische Bauelemente, wie beispielsweise Transformatoren, Induktivitäten, integrierte Schaltungen enthalten; Einrichtungen wie Maschinen, Elektromotoren und Antriebsbauelemente, Computer, programmierbare Logiksteuersysteme; und Unterschaltungen des größeren elektrischen Systems 100. Zusätzlich können die Verbraucher 106 als sekundäre Energieversorgungsquelle für zusätzliche Verbraucher derselben oder anderer elektrischer Systeme dienen.
Die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 bei einer beispielhaften Ausführungsform sind Überstrom-Schutzvorrichtungen, beispielsweise Sicherungen, Schaltungsunterbrecher und/oder Schalter. Jede Schaltungsschutzvorrichtung 108 ist so ausgebildet, dass sie physisch einen Schaltungsweg oder Stromweg zwischen einer Leitung und einer Verbraucherschaltung unter bricht, oder öffnet, und die Verbraucher 106 isoliert, beispielsweise gegenüber der Stromversorgungsschaltung 102, um eine Beschädigung der Verbraucher 106 beim Auftreten festgelegter Stromzustände in der Schaltung zu verhindern, beispielsweise bei Überstrom-Überlastungs- und -Kurzschlusszuständen. Wenn derartige Zustände auftreten, verhindern die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 einen Stromfluss zwischen der Stromversorgungsschaltung 102 und den jeweiligen Verbrauchern 106, und schützen sie gegen eine potentielle Beschädigung infolge des Stromflusses bei derartigen Bedingungen. Unter normalen Strombedingungen befinden sich die Schaltungsschutzvorrichtungen 108 in einem Stromtransportzustand oder nicht geöffneten Zustand, bei welchem eine elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung 102 und den Verbrauchern 106 hergestellt ist, wobei in Reaktion auf nicht normale oder nicht akzeptierbare Strombedingungen in der Schaltung die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 sich auf einen Stromunterbrechungszustand ändern oder in diesem arbeiten, der manchmal als geöffneter oder ausgelöster Zustand bezeichnet wird, bei welchem die elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung 102 und den Verbrauchern 106 unterbrochen ist.
Zwar ist nur ein Schaltungsschutz-Vorrichtungsfeld 104 in 1 dargestellt, jedoch wird darauf hingewiesen, dass das elektrische System 100 mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungsfelder 104 bei unterschiedlichen Ausführungsformen aufweisen kann. Die Felder können an demselben Ort oder an verschiedenen Orten angeordnet sein, und jede der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 ist bestimmten elektrischen Verbrauchern 106 des Systems zugeordnet. Zwar sind zur Vereinfachung der Darstellung vier Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 in dem Feld 104 dargestellt, jedoch können mehr oder weniger Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108, einschließlich einer einzigen Schaltungsschutz-Vorrichtung 108, in dem Feld 104 eingesetzt werden. Das Schaltungsschutz-Vorrichtungsfeld 104 kann daher so ausgebildet oder angepasst sein, dass eine einzige Schaltungsschutz-Vorrichtung 108 an das System 100 angeschlossen ist, oder kann alternativ so ausgebildet sein, dass mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 angeschlossen sind, wie dies Fachleute erkennen werden.
Bei komplexen elektrischen Systemen sind normalerweise zahlreiche Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 in unterschiedlichen Feldern 104 mit unterschiedlichen Größen und Konfigurationen erforderlich. Weiterhin weisen komplexe elektrische Systeme typischerweise verschiedene Arten und Konfigurationen von Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 auf, um spezielle Anforderungen der Verbraucher 106 zu erfüllen, und zugehöriger elektrischer Untersysteme. Die Kombination einer großen Anzahl an Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108, zugehöriger Anzahlen von Feldern 104 an unterschiedlichen Orten, und verschiedener Arten von Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 in dem elektrischen System 100 führt zu schwierigen Problemen in Bezug auf das Anordnen zu betreibender Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 und das Rücksetzen oder Wiederherstellen der Schaltung, wenn eine oder mehrere der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 in dem elektrischen System 100 so arbeiten, dass sie die zugehörigen Verbraucher 106 in dem System 100 schützen.
Wenn die Abmessungen und die Komplexität des elektrischen Systems 100 zunehmen, führt dies auch zu einer Zunahme möglicher Orte für die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 in dem System 100. Die Felder 104, welche die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 enthalten, können an unterschiedlichen Orten in dem elektrischen System 100 angeordnet sein, also in unterschiedlichen Gebäuden, Bereichen, Abteilen oder Abschnitten des Orts oder der Einrichtung des elektrischen Systems. Wenn eine oder mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 so arbeiten, dass sie einen Abschnitt der Schaltung in dem elektrischen System 100 unterbrechen, kann es daher schwierig sein, aufzufinden, welche der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 betätigt wurde, und eine Korrektur vorzunehmen, um betroffene Schaltungen und Verbraucher 106 zurückzusetzen oder wieder herzustellen.
Die Zeit, die zwischen der Betätigung einer oder mehrerer Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 und der erneuten Stromversorgung der zugehörigen Schaltung vergangen ist, um den normalen Betrieb des elektrischen Systems 100 wieder herzustellen, ist bei vielen Anwendungen signifikant. In einem Steuersystem für eine Industrieanlage oder einem Bürogebäude führt beispielsweise die Zeit, bei welcher betroffene Maschinen oder Computer nicht verfügbar sind, infolge betätigter Schaltungsschutz-Vorrichtungen, zu Produktionsverlusten und finanziellen Verlusten. Für praktisch jedes elektrische System, und insbesondere bei kritischen elektrischen Systemen, ist es wünschenswert, die Zeit und die Aufwendungen zu minimieren, die zum Auffinden betätigter Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 erforderlich sind, und um eine Korrektur durchzuführen.
Wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 Schaltungsunterbrecher sind, ist es dann, sobald der Ort eines betätigten Schaltungsunterbrechers festgestellt wurde, möglich, den Schaltungsunterbrecher oder die Schaltungsunterbrecher schnell zurückzusetzen. Das Auffinden der entsprechenden Schaltungsunterbrecher ist jedoch nicht immer schnell oder einfach möglich, wenn eine große Anzahl an Schaltungsunterbrechern an unterschiedlichen Orten oder Feldern 104 in dem elektrischen System 100 vorhanden ist. Um die betätigten Schaltungsunterbrecher schnell aufzufinden, wird normalerweise die abgeschaltete Schaltung oder Einrichtung mit den zugehörigen Schaltungsunterbrechern des Systems 100 abgeglichen, was Detailkenntnisse des elektrischen Systems 100 erfordert, welche Wartungspersonal zu einem bestimmten Zeitpunkt haben kann oder auch nicht. Alternativ, und in den meisten Fällen wahrscheinlicher, untersucht Wartungspersonal systematisch sämtliche Schaltungsschutz-Vorrichtungsunterbrecher in dem elektrischen System, um ausgelöste Unterbrecher aufzufinden. Eine derartige Vorgehensweise ist normalerweise ineffizient, mit Ausnahme möglicher derartiger Situationen, bei welchen das Personal mit der Untersuchung in dem Bereich der betätigten Unterbrecher beginnt. Weiterhin kann das Auffinden ausgelöster Unterbrecher kompliziert sein, wenn Unterbrecher an mehr als einem Ort ausgelöst wurden, und im Falle fehlerhafter oder nicht betriebsfähiger Unterbrecher, die nicht ausgelöst wurden, kann das Rückstellen der Schaltung des elektrischen Systems 100, wenn ein oder mehrere der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 ausgelöst wurden, extrem schwierig und zeitaufwändig sein.
Wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 Sicherungen aufweisen, müssen ausgelöste Sicherungen aufgefunden werden, müssen Ersatzsicherungen bereitgestellt werden, und müssen die betätigten Sicherungen ersetzt werden, um die Schaltung des elektrischen Systems 100 wieder herzustellen. Wenn eine Ersatzsicherung vorhanden ist, und der Ort der ausgelösten Sicherung bekannt ist, kann typischerweise die Sicherung schnell ersetzt werden, um die Schaltung wieder betriebsfähig zu machen. Das Auffinden, welche Sicherung oder welche Sicherungen ausgelöst wurden, und das Erhalten der geeigneten Ersatzsicherungen ist jedoch nicht immer einfach. Sicherungen unterschiedlicher Arten können an verschiedenen Orten in dem elektrischen System 100 angeordnet sein, und das Auffinden der geeigneten Ersatzsicherung aus einem großen Vorrat unterschiedlicher Sicherungsarten, vor Ort oder entfernt, kann zeitaufwändig sein. Wie bei Schaltungsunterbrechern kann das Auffinden fehlerhafter Sicherungen oder nicht ordnungsgemäß angebrachter Sicherungen in dem elektrischen System 100 extrem schwierig sein. Weiterhin kann die ordnungsgemäße Handhabung, Aufrechterhaltung, und das Ersetzen einer Austauschsicherung zur Erfüllung tatsächlicher und vorhergesehener Anforderungen in Bezug auf das elektrische System 100 schwierig sein.
Weiterhin neigen Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 dazu, mit geringer oder keiner Vorwarnung zu arbeiten. Daher ist eine Fehlersuche im elektrischen System 100 und/oder das Vorhersehen von Vorsorgemaßnahmen, bevor die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 arbeiten, schwierig, oder sogar unmöglich, bei zahlreichen elektrischen Systemen. Darüber hinaus kann eine Diagnose des elektrischen Systems 100 zur Feststellung, warum oder wie bestimmte Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 arbeiten, häufig eine Feststellung nach erfolgtem Anlass, und kann spekulativ sein.
B. Das Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem
Bei einer beispielhaften Ausführungsform, und um die geschilderten Schwierigkeiten und andere auszuschalten, ist jeder der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 ein Status-Element 110 zugeordnet, das innerhalb oder außerhalb der Schaltungsschutz-Vorrichtung 108 angeordnet ist. Das Status-Element 110 kann daher innerhalb der Schaltungsschutz-Vorrichtung 108 an geordnet sein, auf einer äußeren Oberfläche oder wo anders in Bezug auf die Schaltungsschutzvorrichtung 108, oder sogar an einem anderen Ort in einer Entfernung von der Schaltungsschutz-Vorrichtung 108 vorgesehen sein. Wie dies nachstehend genauer erläutert wird, können bei unterschiedlichen Ausführungsformen die Status-Elemente 110 in elektronischer Form vorgesehen sein, oder mechanisch betätigt werden, als Schnittstelle zu den Status-Elementen 110 zum Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112. Wenn eine Schaltungsschutz-Vorrichtung 108 arbeitet, um einen Schaltungsweg in dem elektrischen System 100 zu unterbrechen, hilft das zugehörige Status-Element 110 dabei, die Schaltungsschutz-Vorrichtung zu identifizieren, so dass die Schaltung erneut mit Strom mit minimaler Zeitverzögerung versorgt werden kann.
Jedes der Status-Elemente 110 der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 reagiert auf die Betätigung der jeweiligen Schaltungsschutz-Vorrichtung 108, und bei beispielhaften Ausführungsformen übertragen oder kommunizieren die Status-Elemente 110 Signale oder Daten an ein Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112. Bei einigen Ausführungsformen können die Status-Elemente 110 als Datensammler verwendet werden, in Bezug auf Betriebsbedingungen der Schaltung in dem elektrischen System 100, wie dies nachstehend genauer erläutert wird.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 insgesamt oder teilweise eine Kommunikationsvorrichtung 114 in Kommunikation mit den Status-Elementen 110 der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 aufweisen, eine Kommunikationsschnittstelle oder Kommunikationsverbindung 116, ein Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 in Kommunikationsverbindung mit der Verbindung 116, und ein Inventar-Verwaltungssystem 120 in Kommunikationsverbindung mit der Verbindung 116 und/oder dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118.
Während des Betriebs des elektrischen Systems 100 werden Signale von den Status-Elementen 110 der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 über die Kommunikationsvorrichtung 114 und die Kommunikationsverbindung 116 an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 ausgesandt. Die Kommunikationsvorrichtung 114 ermöglicht es, dass die Status-Elemente 110, die den Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 zugeordnet sind, mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 und dem Inventar-Verwaltungssystem 120 über die Kommunikationsschnittstelle 116 kommunizieren. Im Einzelnen wird, wenn irgendeine der Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 so arbeitet, dass sie einen Schaltungsweg zu einem oder mehreren der Verbraucher 106 abschaltet, unterbricht oder öffnet, ein Signal von dem jeweiligen Identifizierungs-Element 112 über die Kommunikationsvorrichtung 114 und die Kommunikationsverbindung 116 an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 und/oder das Inventar-Verwaltungssystem 120 übertragen.
Das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 und/oder das Inventar-Verwaltungssystem 120 ist wiederum einem Inventar 122 der Schaltungsschutz-Vorrichtungen und einem automatischen oder von Hand betätigten Verteilungssystem 124 zugeordnet, um das Inventar 122 zu versorgen oder aufzufüllen, wenn das Inventar eingesetzt wird. Das Inventar 122 kann am Ort des elektrischen Systems 100 oder an einem anderen Ort angeordnet sein.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Kommunikationsvorrichtung 114 in der Nähe der Schaltungsschutz-Vor richtungen 108 angeordnet, entweder eingebaut in die Konstruktion des Felds 104, oder an einem Ort in der Nähe des Felds 104. Die Kommunikationsschnittstelle oder Verbindung 116 kann eine fest verdrahtete Kommunikationsverbindung sein, eine optische Verbindung, eine Drahtlos-Kommunikationsverbindung, eine Satellitenverbindung, oder ein entsprechendes Äquivalent, wie dies nachstehend genauer erläutert wird. Weiterhin kann die Kommunikationsschnittstelle oder Verbindung 116 eine vorhandene Infrastruktur in dem elektrischen System 100 nutzen, und kann beispielsweise unter Verwendung bekannter Stromversorgungsfrequenzträger-Techniken oder äquivalenter Vorgehensweisen arbeiten, mit vorhandenen Drähten und Leitern in dem elektrischen System 100. Kombinationen derartiger Kommunikationsverbindungen können entsprechend bei unterschiedlichen Ausführungsformen des Verwaltungssystems 112 vorgesehen sein.
Die Kommunikationsverbindung 116 kann eine spezielle Schnittstelle oder Verbindung sein, die nur zum Zweck der Verwaltung von Schaltungsschutz-Vorrichtungen dient, durch das Verwaltungssystem 112, oder kann auch anderen, nicht dazugehörigen Zwecken dienen, und kann zur Übertragung anderer Signale, von Daten und von Kommunikation eingesetzt werden, je nach Wunsch. Die Kommunikation zwischen der Kommunikationsvorrichtung 114 und dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 kann unter Einsatz bekannter Datenübertragungsprotokolle und Netzwerkkommunikationstechniken durchgeführt werden, beispielsweise der Protokolle DeviceNet und Datahiway. Ethernet-Verbindungs-Multiplex-Kommunikationsverfahren, Drahtlos-Techniken, Satellitenübertragungsverfahren, deren Aquivalente, und dergleichen können ebenfalls eingesetzt werden, wie dies Fachleute auf dem Gebiet wissen.
Zwar ist in 1 eine Kommunikationsvorrichtung 114 dargestellt, jedoch lässt sich überlegen, dass mehr als eine Kommunikationsvorrichtung 114 in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 eingesetzt werden kann. Weiterhin können mehrere Kommunikationsvorrichtungen 114 in demselben Feld 104 eingesetzt werden, abhängig von der Anzahl an Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 in dem Feld 104 und der Komplexität des Verwaltungssystems 112. Bei beispielhaften Ausführungsformen, wie dies nachstehend genauer erläutert wird, kann eine Kommunikationsvorrichtung 114 dazu eingesetzt werden, mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 zu überwachen, und Information an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 zu übertragen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 ein System auf Netzwerkgrundlage sein, ein Personal Computer, eine Computer-Workstation, eine programmierbare Logiksteuerung oder eine andere Elektroniksteuerung, ein Handheld-Gerät auf Prozessorbasis, oder ein anderes elektronisches Gerät oder Äquivalent, welches Signale von der Verbindung 116 empfangen und verarbeiten oder interpretieren kann. Bei einer Ausführungsform kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 eine Benutzeranzeige 126 aufweisen, um eine Bedienungsperson oder Wartungspersonal in Bezug auf ein Ereignis bei dem elektrischen System 100 zu alarmieren, beispielsweise in Bezug auf eine betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtung 108, die einen Schaltungsweg in dem elektrischen System 100 unterbrochen hat.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist das Inventar-Verwaltungssystem 120 ein Computer-System auf Netzwerkgrundlage, ein Personal Computer, eine Computer-Workstation, ein Handheld-Gerät auf Prozessorgrundlage, eine programmierbare Logiksteuerung oder eine elektronische Steuerung oder eine andere elektrische Vorrichtung, welche Signale von der Verbindung 116 und/oder dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 empfängt, und geeignet reagieren kann. Das Inventar-Verwaltungssystem 120 kann je nach Wunsch in das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 eingebaut sein, oder kann eine getrennte Vorrichtung an demselben oder einem unterschiedlichen Ort in Bezug auf das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 sein. Das Inventar-Verwaltungssystem 120 ist, direkt oder indirekt, dem Inventar 122 zugeordnet, und steht in Verbindung mit dem automatischen Verteilungssystem 124. Das automatische Verteilungssystem 124 kann von bekannter Art sein, wie es momentan bei Industrie- und Büroeinrichtungen verwendet wird, um einen ununterbrochenen Zugriff zu Versorgungseinrichtungen zur Verfügung zu stellen. Derartige automatische Verteilungssysteme sind im Handel erhältlich, und werden manchmal als intelligente Inventarsysteme bezeichnet. Das automatische Verteilungssystem 124 empfängt und verarbeitet elektronisch Bestellungen in Bezug auf Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Erzeugnisse, so dass die Erzeugnisbestellungen ausgefüllt werden, und die Schaltungsschutz-Erzeugnisse mit minimaler Verzögerung an das Inventar 122 geliefert werden. Alternativ kann ein Inventarsystem von Hand dazu verwendet werden, die Schaltungsschutz-Vorrichtungen zu verteilen und zu ersetzen.
Zwar ist ein automatisches Verteilungssystem 124 in 1 dargestellt, jedoch wird darauf hingewiesen, dass das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 und das Inventar-Verwaltungssystem 120 mit mehr als einem automatisierten Verteilungssystem 124 kommunizieren können, um Inventar-Erzeugnisse von denselben oder unterschiedlichen Schaltungsschutz-Vorrichtungserzeugnis-Verkäufern, -Verteilern oder -Liefe ranten, je nach Wunsch, zu erhalten. Weiterhin kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem mit einem bekannten, auf Computer-Basis beruhenden Wartungsverwaltungssystem (CMMS), Überwachungssteuerungs- und Datenakquisitionssystemen (SCADA), Industriesteuerungs- und Automatisierungssystemen, Unternehmens-Resourcen-Planungssystemen (ERP), Elektronikdaten-Austauschsystemen (SDI), Herstellungs-Resourcen-Planungssystemen (MRP) und Versorgungsketten-Verwaltungssystemen kommunizieren, zusätzlich zum Inventar-Verwaltungssystem 120, oder anstelle von diesem.
Infolge der Status-Elemente 110, die den Sicherungen 108 zugeordnet sind, wie dies nachstehend genauer erläutert wird, kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 eine Bedienungsperson oder Wartungspersonal zu einem bestimmten Ort und zu einer oder mehreren speziellen Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 in dem elektrischen System 100 schicken, um die Schaltung zurückzusetzen oder wieder herzustellen. Alternativ kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 geeignete Austausch-Schaltungsschutz-Vorrichtungen in dem Inventar 122 auffinden, und das Personal an einen bestimmten Ort schicken, um die geeigneten Austausch-Schaltungsschutz-Vorrichtungen zu erhalten, während gleichzeitig zusätzliche Schaltungsschutz-Vorrichtungen über das automatische oder von Hand betriebene Verteilungssystem 124 geordert werden, um das Inventar 122 aufzufüllen, wie dieses verwendet wird. Das elektronische Verwaltungssystem 112 kann daher exakte Instruktionen an Personal zur Verfügung stellen, in Bezug auf die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108, um die Abschaltzeit des zugehörigen Verbrauchers 106 in Bezug auf die betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtung 112 zu minimieren. Mit den Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 kann daher so effizient wie möglich umgegangen werden, und die automatische Bestel lung von Ersatzteilen für das Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Inventar 122 stellt ein sofortiges Wiederauffüllen des Inventars sicher, und schaltet Fehler in Bezug auf die Inventar-Verwaltung aus. Betriebsautomationstechniken und deren Äquivalente können dazu verwendet werden, sicherzustellen, dass Austausch-Schaltungsschutz-Vorrichtungen zum Einsatz verfügbar sind, und können deren Ort in einer vorhandenen Anlage angeben, zum Auffinden durch Wartungspersonal, und es wird eine Inventar-Verwaltung automatisch ohne menschliche Einwirkung oder Einsatz von Wartungspersonal erzielt.
2 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren 130 zur Überwachung von Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108, das bei dem Schaltungsschutz-Verwaltungssystem 112 verwendet wird, das in 1 gezeigt ist. Das Verfahren 130 erleichtert die erneute Energieversorgung betroffener Schaltungen in einem elektrischen System 100, wenn eine oder mehrere der Schaltungsschutzvorrichtungen 108 so arbeiten, dass sie einen Abschnitt eines elektrischen Systems 100 von einem anderen Abschnitt des elektrischen Systems 100 trennen, um einen oder mehrere der Verbraucher 106 von der Stromversorgung 102 abzutrennen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren 130 die Bereitstellung (132) von Status-Elementen, von denen Ausführungsformen nachstehend beschrieben werden, in der Nähe der betroffenen Schaltungsschutz-Vorrichtungen in dem elektrischen System, und Bereitstellung (134) des elektronischen Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystems in Reaktion auf die Status-Elemente. Sobald die Status-Elemente installiert wurden (136), können sie dazu eingesetzt werden, einen Betriebszustand der Schaltungsschutz-Vorrichtungen zu überwachen (138).
Auf Grundlage des erfassten Zustands der Schaltungsschutz-Vorrichtungen kann ein Datensignal von zumindest einem der Status-Elemente an eine entfernte Vorrichtung oder einen entfernten Ort übertragen werden (140), wenn eine der Schaltungsschutz-Vorrichtungen so gearbeitet hat, dass sie einen Abschnitt des elektrischen Systems isoliert. Das Datensignal kann beispielsweise einen Identifizierungs-Code und einen Adress-Code enthalten, zum Identifizieren des Orts der betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtung, und detaillierte Information und Befehle für geeignetes Personal, um die Schaltung schnell und wirksam zurückzustellen oder wieder herzustellen. Wenn es an dem entfernten Ort durch das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem interpretiert wird, kann das Datensignal in eine Anweisung an eine Bedienungsperson oder einen Techniker umgewandelt werden, welche beispielsweise Information in Bezug auf den Ort betätigter Schaltungsschutz-Vorrichtungen enthält, Information, die dazu benötigt wird, ordnungsgemäß die von den betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtungen betroffenen Schaltungen zurückzusetzen oder wieder herzustellen, Inventar-Information zum Ersetzen von Schaltungsschutz-Vorrichtungen, die dazu benötigt werden, ordnungsgemäß die Schaltung wieder herzustellen, und Information in Bezug auf Betriebsbedingungen der Schaltung für Diagnose- und Fehlersuchzwecke. Die Anweisung an das Personal kann weiterhin spezielle Information in Bezug auf mögliche Gefahrenquellen an dem Ort der Schaltungsschutz-Vorrichtung enthalten, und Information in Bezug auf Vorkehrungen, die unternommen werden sollten, und Einrichtungen für den Eigenschutz, die eingesetzt werden sollten, wenn auf eine betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtung reagiert wird.
In Reaktion auf die Datensignale, die (140) an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem kommuniziert werden, erzeugt (142) das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem einen Alarm und Aufforderungen an das verantwortliche Personal, das in Bezug auf die betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtung und den Ort der betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtung informiert wird. Beispielsweise kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem direkt mit einer Bedienungsperson kommunizieren, mit Wartungspersonal, oder anderen Personen, über ein entferntes Gerät, wie beispielsweise einen Computer, einen Pager, einen Verteiler, ein Handheld-Gerät, beispielsweise einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einen Personen-Informationsverwalter (PIM), oder einen elektronischen Organizer, ein Zellulär-Telefon oder eine äquivalente Vorrichtung, die entweder in Netzwerkverbindung mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem steht, oder in Kommunikation mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem steht, und das betreffende Personal erreichen kann. Das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem kann daher aktiv anstatt nur passiv sein, und statt nur der Bereitstellung eines Alarms und Warten auf menschliche Reaktion kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem tatsächlich den Kontakt mit bestimmten Personen direkt auf mehrere verschiedene Arten und Weisen versuchen, und diese dazu auffordern, zu reagieren und einzugreifen, wie dies erforderlich ist, um ordnungsgemäß das elektrische System zu verwalten.
Der Alarm und die Aufforderung können beispielsweise mit einer email-Benachrichtigung durchgeführt werden, einer Telefax-Benachrichtigung, einer Pager-Benachrichtigung, einer Webseiten-Benachrichtigung, einer Sprachbenachrichtigung, oder auf andere Art und Weise. Das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem kann (144) auf die Bestätigung des Alarms und der Benachrichtigung durch ein oder mehrere Personen warten, und kann dann, wenn keine Bestätigung erzielt wird, einen weiteren Alarm und eine weitere Aufforderung aussenden. Wahlweise kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem (146) die Häufigkeit oder Intensität der Alarme und der Aufforderungen erhöhen, abhängig von der Reaktion des angegebenen Personals oder den tatsächlichen Betriebsbedingungen des elektrischen Systems. Wenn beispielsweise mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen etwa zum selben Zeitpunkt auslösen, kann daraus geschlossen werden, dass ein größeres Problem bei dem elektrischen System vorhanden ist, und kann das Verwaltungssystem dringender Alarme und Aufforderungen erzeugen, um mit potentiellen Problemen fertig zu werden.
Wahlweise kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem auch automatisch (148) andere gewünschte Aktionen unternehmen und einleiten, ohne menschliche Einwirkung, beispielsweise das Aktivieren von Hilfsenergie für die betroffenen Verbraucher entsprechend bestimmten Maschinen oder Einrichtungen, Abschalten unter Risiko von Systemen oder Verbrauchern entsprechend bestimmten Maschinen oder Einrichtungen, Speichern von Schlüsselschaltungsdaten zur Untersuchung, und dergleichen, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen 108 so arbeiten, dass sie Abschnitte des elektrischen Systems 100 unterbrechen, und kann derartige Vorgänge und Aktionen an bestimmtes Personal zur weiteren Bewertung und Reaktion kommunizieren.
Mehr als eine Person kann kontaktiert werden, von dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem, und dazu aufgefordert werden, dabei zu helfen, betroffene Schaltungen erneut mit Energie zu versorgen, beispielsweise durch den Austausch betätigter Sicherungen. Alarme und Anforderungen zur Einwir kung durch festgelegtes Personal können wiederholt von dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem innerhalb festgelegter Zeiträume ausgesandt werden, bis sie durch das betreffende Personal bestätigt werden, und erhöhte Alarme und Aufforderungen können erzeugt werden, und es können spezielle Prozeduren je nach Eignung implementiert werden, um mit unterschiedlichen Situationen fertig zu werden, abhängig von der Komplexität des Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystems 112.
Da der Alarm und die Mitteilungen mehr oder weniger gleichzeitig mit dem Betrieb der Schaltungsschutz-Vorrichtungen ausgesandt werden, und da das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem aktiv versucht, Personal aufzufinden, zu kontaktieren, und aufzufordern, und vollständige Information zur Verfügung stellt, die zur erneuten Stromversorgung betroffener Schaltungen erforderlich ist, einschließlich zumindest der Art und des Orts betätigter Schaltungsschutz-Vorrichtungen, kann eine abgeschaltete Schaltung schnell erneut mit Energie versorgt werden, und kann das gesamte elektrische System so schnell wie möglich wieder hergestellt werden. Automatische Alarme und Aufforderungen können über die gesamte Zeit ohne menschliche Einwirkung ausgesandt werden, wenn dies erforderlich ist. Die Information in Bezug auf betroffene Schaltungsschutz-Vorrichtungen kann dem Endbenutzer auf eine einfach einzusetzende tabellenförmige oder grafische Form in Echtzeit präsentiert werden, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen arbeiten, und der Endempfänger der Information muss nicht zusätzliche Information erlangen, um den Vorgang der erneuten Stromversorgung der Schaltung fertig zu stellen.
Durch aktives Aufsuchen und Kontaktieren des geeigneten Personals, im Gegensatz zu einem reagierenden System, das von menschlicher Antwort abhängt, ist das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem nicht von speziellen Personen und zugehörigem Personal abhängig, die sich an einem bestimmten Ort befinden, beispielsweise an einer Workstation, einem Endgerät oder in einem Arbeitsbereich, um eine Alarmmitteilung einer betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtung zu empfangen. Stattdessen sucht sich das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem direkt bestimmte Personen und Kontakte aus, wo immer sie auch aufgefunden werden können. Wenn daher die Personen oder das Personal sich nicht am Schreibtisch, einer Workstation, einem Endgerät oder einem Arbeitsbereich während der Arbeitszeit oder außerhalb von dieser befinden, kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem diese mit anderen Mitteln erreichen, und informiert sie sofort in Bezug auf betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtungen anstatt darauf zu warten, dass diese zurückkehren, um eine Alarmmitteilung an ihrem Schreibtisch, ihrer Workstation, ihrem Endgerät oder in ihrem Arbeitsbereich zu empfangen.
Beim Einsatz als Datensammler können die Status-Elemente das Überwachen, die Fehlersuche und die Diagnose des elektrischen Systems erleichtern, da die Schaltungsschutz-Vorrichtungen überwacht werden (138), und Signale an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem übertragen werden (140). Durch die Überwachung und Analyse derartiger Daten können mögliche Probleme in dem System exakter identifiziert und gelöst werden, und kann eine verlässlichere Betriebsweise des elektrischen Systems erzielt werden. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Alarm oder die Aufforderung, erzeugt (142) von dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem, eine Warnung oder einem Alarm an Betriebspersonen oder Personal des Systems enthalten, um potentielle Ereignisse der Unterbrechung der Schaltung und Schaltungsstörungen vorherzusehen, die andernfalls die Schaltungsschutz-Vorrichtungen zur Betätigung veranlassen könnten, wobei potentiell Zeit für vorsorgliche Maßnahmen bereitgestellt wird, die vorgenommen werden, bevor eine oder mehrere der Schaltungsschutz-Vorrichtungen so arbeiten, dass sie die zugehörigen Schaltungswege in dem elektrischen System unterbrechen. Die zugehörige Zeit, die zugehörigen Kosten, Ausgaben und Unannehmlichkeiten unterbrochener Schaltungen in dem elektrischen System und die zugehörige Zeit, die zugehörigen Kosten, Ausgaben und Unannehmlichkeiten, die beim Rücksetzen, Zurückstellen oder bei der erneuten Energieversorgung der Schaltung infolge betätigter Schaltungsschutz-Vorrichtungen vorhanden sind, können daher potentiell zunächst bei einer proaktiven Verwaltung des elektrischen Systems vermieden werden.
Das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem kann weiterhin (150) einen Befehl zum Austausch einleiten, um beispielsweise ein Sicherungs-Inventar nachzufüllen, wenn die betätigte Sicherung oder die betätigten Sicherungen in dem elektrischen System ausgetauscht wurden.
C. Status-Elemente und Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Überwachung
Es wird darauf hingewiesen, dass zahlreiche Status-Elemente und Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Überwachungsbaugruppen in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 vorgesehen sein können. Beispielhafte Ausführungsformen werden nunmehr nur zum Zwecke der Erläuterung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Überwachungsbaugruppen zusätzlich zu den nachstehend angegebenen Beispielen eingesetzt werden können, mit gleicher Auswirkung.
3 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels für eine Schaltungsschutz-Vorrichtung 108 und ein Feld 104, die in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 und bei dem Verfahren 130 verwendet werden können, bei welchen die Status-Elemente 110 in Form einer Überwachungs-Modul-Baugruppe vorgesehen sind. Die Überwachungs-Modul-Baugruppe 300 ist mehreren Schaltungsschutz-Vorrichtungen in Form von Sicherungen 302 zugeordnet, und die Baugruppe weist mehrere Überwachungs-Module 304 auf, die an den Körpern 304 der jeweiligen Sicherungen 302 angebracht sind. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Überwachungs-Module 304 einzeln an den Sicherungskörpern 306 über einen Clip 308 an einer äußeren Oberfläche der jeweiligen Sicherungskörper 306 angebracht, wodurch eine Nachrüstungsanbringung an den Sicherungen 302
in einem elektrischen System erleichtert wird. Wie voranstehend erläutert, können die Sicherungen 302 in dem Feld 104 in dem elektrischen System aufgenommen und angeordnet sein, zur gegenseitigen Verbindung der Stromversorgungsschaltung 102 und verschiedener Verbraucher 106 in dem elektrischen System.
Die Überwachungs-Module 304 können jeweils Kontaktarme 310 aufweisen, die sich von den Modulen 304 in einer Richtung im Wesentlichen parallel zum jeweiligen Sicherungskörper 306 nach außen erstrecken. Die Kontaktarme 310 der jeweiligen Module 304 stehen mechanisch und elektrisch im Eingriff mit den Klemmen-Elementen 312 der Sicherungen 302, so dass die Sicherungen 302 im Einsatz überwacht werden können. Ein primäres Sicherungselement 313 legt einen unterbrechbaren Stromweg zwischen den Klemmen-Elementen 312 jeder der Sicherungen 302 fest, und wenn der Stromweg bei einem Überstromzustand geöffnet oder unterbrochen wird, erfassen die Module 304 die Betätigung der Sicherungen 302 in Echtzeit.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die Überwachungs-Module 304 Sensor-Module 314, die einigen der Sicherungen 302 zugeordnet sind, und ein Kommunikations-Modul 316, das einer der Sicherungen 302 zugeordnet ist. Die Sensor-Module 314 und das Kommunikations-Modul 316 können miteinander über Schnittstellenstecker 318 und Verbindungen mit drei Leitungen verbunden sein, zum Beispiel, wie dies in 3 dargestellt ist.
Anhand von 4 wird nunmehr die Ausbildung der Sensor-Modul 314 und des Kommunikations-Moduls 316 beschrieben. Jedes Sensor-Modul 314 weist einen Sensor 330 auf, ein Eingabe-/Ausgabe-Element 332, das an den Sensor 330 angeschlossen ist, sowie einen Signal-Port 334. Der Sensor 330 ist an die Kontaktarme 310 angeschlossen, die an die Klemmenelemente T₁ und T₂ einer der Schaltungsschutz-Vorrichtungssicherungen 302a angeschlossen sind. Bei einer Ausführungsform ist der Sensor 330 eine Spannungserfassungs-Latch-Schaltung, die einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die optisch gegeneinander isoliert sind. Wenn das primäre Sicherungselement 313 der Sicherung 302A öffnet, um den Stromweg durch die Sicherung 302A zu unterbrechen, erfasst der Sensor 330 den Spannungsabfall über den Klemmenelementen T₁ und T₂ der Sicherung 302A. Der Spannungsabfall verursacht, dass beispielsweise einer der Schaltungsabschnitte eine Verriegelung auf Hoch durchführt, und ein Eingangssignal zum Eingabe-/Ausgabe-Element 332 zur Verfügung stellt. Akzeptierbare Sensortechnik für den Sensor 330 ist beispielsweise von SymComp, Inc. in Rapid City, South Dakota, erhältlich.
Zwar ist bei der beispielhaften Ausführungsform der Sensor 330 ein Spannungssensor, jedoch wird darauf hingewiesen, dass andere Arten der Erfassung bei alternativen Ausführungsformen dazu eingesetzt werden können, um den Betätigungszustand der Schaltungsschutz-Vorrichtung 302A zu überwachen und zu erfassen, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, Strom- und Temperatursensoren, die dazu eingesetzt werden können, festzustellen, ob das primäre Sicherungselement 313 in einem Überstromzustand unterbrochen wurde, um einen Abschnitt des zugehörigen elektrischen Systems zu isolieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform können ein oder mehrere zusätzliche Sensoren oder Wandler 331 vorgesehen sein, innerhalb oder außerhalb des Sensor-Moduls 314, um interessierende Daten in Bezug auf das elektrische System und den an die Sicherung 302A angeschlossenen Verbraucher zu sammeln. Sensoren oder Wandler 331 können beispielsweise dazu ausgebildet sein, Schwingungs- und Verschiebungsbedingungen zu erfassen, mechanische Belastungs- und Spannungsbedingungen, die Geräuschabgabe und Rauschbedingungen, Thermographie-Zustände, den elektrischen Widerstand, Druckbedingungen, und Feuchtebedingungen in der Nähe der Sicherung 302A und angeschlossener Verbraucher. Die Sensoren oder Wandler 331 können an die Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung 332 als Signaleingänge angeschlossen sein. Video-Abbildungs- und -Überwachungsvorrichtungen 333 können ebenfalls vorgesehen sein, um Video-Daten und Video-Eingaben den Eingabe-/Ausgabe-Elementen 332 zuzuführen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 eine Mikrosteuerung sein, die einen Mikroprozessor oder ein entsprechendes Elektronikbauteil aufweist, welcher bzw. welches das Eingangssignal von dem Sensor 330 empfängt, wenn die Sicherung 302A so gearbeitet hat, dass sie den Stromweg durch die Sicherung 302A unterbricht. Das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 erzeugt in Reaktion auf das Eingangssignal von dem Sensor 330 ein Datenpaket in einem vorbestimmten Nachrichtenprotokoll und gibt das Datenpaket an den Signal-Port 334 aus. Das Datenpaket kann in jedem gewünschten Protokoll formatiert sein, enthält jedoch bei einer beispielhaften Ausführungsform zumindest einen Identifizierungs-Code, einen Fehler-Code, und einen Orts- oder Adress-Code in dem Datenpaket, so dass die betätigte Sicherung einfach identifiziert oder ihr Zustand bestätigt werden kann, zusammen mit ihrem Ort in dem elektrischen System. Selbstverständlich könnte das Datenpaket andere Information und interessierende Codes aufweisen, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, Systemtest-Codes, Datensammel-Codes, Sicherheits-Codes und dergleichen, die in dem Kommunikationsprotokoll wünschenswert oder vorteilhaft sind.
Zusätzlich können Signaleingaben von dem Sensor oder Wandler 331 in das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 eingegeben werden, und kann das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 ein Datenpaket in einem vorbestimmten Nachrichtenprotokoll erzeugen, und das Datenpaket an den Signal-Port 334 ausgeben. Das Datenpaket kann beispielsweise Codes enthalten, welche Schwingungs- und Verstellungsbedingungen betreffen, Bedingungen in Bezug auf mechanische Spannung und Belastung, Bedingungen in Bezug auf Schallabgabe und Rauschen, Thermographie-Zustände, Zustände in Bezug auf den elektrischen Widerstand, den Druck und die Feuchte, in der Nähe der Sicherung 302A und angeschlossener Verbraucher. Video- und Abbildungsdaten, die von den Abbildungs- und Überwachungsvorrichtungen 333 geliefert werden, können ebenfalls in dem Datenpaket vorgesehen sein.
Das Kommunikations-Modul 316 kann bei einer beispielhaften Ausführungsform auch einen Sensor 330 aufweisen, ein Eingabe-/Ausgabe-Element 332, und einen Signal-Port 334. Wie das Sensor-Modul 314 ist das Sensor-Modul 330 des Kommunikations-Moduls 316 an die Kontaktarme 310 angeschlossen, die mit den Klemmen-Elementen T₁ und T₂ einer der Schaltungsschutz-Sicherungen 302B verbunden sind, und arbeitet der Sensor 330 des Kommunikations-Moduls 316 im Wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie voranstehend beschrieben, um einen Betriebszustand eines primären Sicherungs-Elements 313 in der Sicherung 302B zu erfassen. Wenn der Sensor 330 eine Betätigung der Sicherung 302B erfasst, erzeugt jedoch das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 ein entsprechendes Datenpaket an einen Sender 340 und gibt dieses aus, welcher in Kommunikationsverbindung mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 steht. Das übertragene Datenpaket von dem Kommunikations-Modul 316 weist auch, zusätzlich zu den voranstehend beschriebenen Datenpaket-Codes, einen eindeutigen Sender-Identifizierungs-Code auf, so dass das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem das entsprechende Kommunikations-Modul 316 identifizieren kann, welches ein Datenpaket sendet.
Bei einer Ausführungsform ist der Sender 340 ein Sender für ein Funkfrequenzsignal mit niedriger Leistung (RF-Signal), welcher das Datenpaket drahtlos sendet. Eine Verdrahtung von Punkt zu Punkt in dem elektrischen System für Sicherungs-Überwachungssysteme wird daher vermieden, obwohl darauf hingewiesen wird, dass eine Verdrahtung von Punkt zu Punkt bei einigen Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden könnte. Zwar wurde speziell ein Sender für ein digitales Funkfrequenzsignal mit niedriger Leistung beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass jedes der voranstehend geschil derten Kommunikationsschemata und entsprechende Äquivalente je nach Wunsch alternativ eingesetzt werden könnten.
Das Kommunikations-Modul 316 weist weiterhin eine Batteriestromversorgung 342 an Bord auf, welche den elektronischen Sensor 330 und/oder das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 und den Sender 340 des Kommunikations-Moduls 316 versorgt. Die Batterie 332 kann weiterhin Energie über die Schnittstellenstecker 318 an das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 und/oder den Sensor 330 des Kommunikations-Moduls 316 liefern. Daher können mehrere Sensor-Module 314 von einem einzigen Kommunikations-Modul 316 mit Strom versorgt werden, um mehrere Sicherungen 302 zu überwachen. Eine der drei Leitungsverbindungen, die in 3 gezeigt sind, kann eine Stromversorgungsleitung sein, welche die Batterie 342 mit einem oder mehreren Sensor-Modulen 314 verbindet. Die Batterie 342 kann austauschbar sein, je nach Erfordernis, um die Lebensdauer der Überwachungsbaugruppe 300 zu verlängern, und es kann beispielsweise ein Testknopf in dem Kommunikations-Modul 316 vorhanden sein, um sicherzustellen, dass die Batterie 342 versorgt wird, und die Modul-Elektronik in dem Kommunikations-Modul 316 und den angeschlossenen Sensor-Modulen 314 ordnungsgemäß arbeitet. Rücksetzknöpfe können auch in den Modulen zum Zwecke von Tests und der Diagnose vorgesehen sein. Eine Stromversorgungs-Vorrichtung 343, beispielsweise wieder aufladbare Batterien und dergleichen, die Energie speichern, wenn sie nicht in Gebrauch sind, können zusätzlich zur Batterie 342 oder anstelle von dieser vorgesehen sein. Eine Reservestromversorgung 345 oder andere Schaltungen des elektrischen Systems können ebenfalls dazu eingesetzt werden, die Sensor- und Kommunikations-Module 314, 316 zu versorgen. Energiespeicherbauelemente, wie Kondensatoren, können ebenfalls eingesetzt werden, und Schaltvorrichtungen können vorgesehen sein, um zwischen Energiespeicherelementen, Stromversorgungsvorrichtungen, Batterien, und Reservestromversorgungen umzuschalten, oder anderen Schaltungen, um die Kommunikation mit Strom zu versorgen, nachdem die Schaltungsschutz-Vorrichtung 302A gearbeitet hat.
Weiterhin kann der Signal-Port 334 des Sensor-Moduls 314 über den Schnittstellenstecker 318 mit dem Signal-Port 334 des Kommunikations-Moduls 316 kommunizieren. Daher erzeugt beispielsweise, unter Berücksichtigung der Ausführungsform von 4, wenn das primäre Sicherungselement 313 in der Sicherung 302A öffnet, die dem Sensor-Modul 314 zugeordnet ist, das Sensor-Modul-Eingabe-/Ausgabe-Element 332 ein Datenpaket, das zu dem Sensor-Modul-Signal-Port 334 über den Schnittstellenstecker 318 und an das Kommunikations-Modul-Eingabe-/Ausgabe-Element 332 geschickt wird, zur Übertragung über den Sender 340. Daher werden Signale einfach durch die jeweiligen Signal-Ports 334 über den Schnittstellenstecker 318 hindurchgeleitet, und können mehrere Sensor-Module 314 an ein einziges Kommunikations-Modul 316 über die Verbindung der Schnittstellenstecker 318 mit den Signal-Ports 334 angeschlossen sein. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl an Kommunikations-Modulen 316 und Sendern 340 in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem verringert werden, zusammen mit entsprechenden Kosten und Wartungsaufwändungen.
Weiterhin können Status-Anzeigen und dergleichen, beispielsweise Lichtemitterdioden (LEDs), in den Sensor- und Kommunikations-Modulen 314, 316 vorgesehen sein, um den Ort einer betätigten Sicherung 302 anzuzeigen. Wenn Wartungspersonal am Ort der betätigten Sicherung 302 ankommt, können daher die Status-Anzeigen für eine Lokalzustands-Identifizierung der Sicherungen sorgen, die den Modulen 314, 316 zugeordnet sind.
Die Überwachungs-Module 304 einschließlich der Sensor-Module 314 und der Kommunikations-Module 316 sind daher modular ausgebildet, wobei Montage-Clips 308 mit unterschiedlichen Abmessungen und Kontaktarme 310 mit verschiedenen Abmessungen vorgesehen sein können, um Sicherungen mit verschiedenen Abmessungen und Ausbildungen aufzunehmen. Durch Bereitstellung verschiedener Montage-Clips und Montage-Anordnungen, zusammen mit verschiedenen Kontaktarmen und Kontaktanordnungen, um einen elektrischen Kontakt mit den Sicherungen einzurichten, lassen sich daher die Module 304 einfach daran anpassen, die meisten, oder sogar sämtliche, Sicherungen aufzunehmen, und können die Module 304 nachgerüstet werden, bei komplizierten elektrischen Systemen mit einem Einschnappeingriff, um hierdurch die Installierungszeit und die Komplexität bei vorhandenen elektrischen Systemen zu minimieren.
5 zeigt als Beispiel eine Einzelphasen-Überwachungsbaugruppe 350, die ein Überwachungs-Modul 304 und eine Schaltungsschutz-Vorrichtung in Form einer Sicherung 352 aufweist. Das Modul 304 weist einen Körper oder ein Gehäuse 354 auf, eine Leiterplatte 356, eine Kommunikationsleiterplatte 358, und eine Batterie 360, die darin angebracht ist, und eine Schutzumhüllung zur Verfügung stellt. Die Sensorleiterplatte 356 weist beispielsweise eine Abtastschaltung 330 auf, zur Erfassung des Betriebs der Sicherung, beispielsweise die voranstehend geschilderte Spannungsabtastungs-, Stromabtastung-, oder Temperaturabtastungs-Schaltung, und die Kommunikationsleiterplatte weist beispielsweise das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 und den Sender 340 auf, um Daten, Nachrichten und Signale zu erzeugen, wenn die Sicherung 352 so arbeitet, dass sie die Schaltung unterbricht.
Der Signal-Port 334 steht durch eine äußere Oberfläche 362 des Moduls 304 frei, und bei einer beispielhaften Ausführungsform weist der Signal-Port 334 Kontakte 364 auf, die beispielsweise mit zugehörigen Verbindungssteckern in Verbindung stehen, beispielsweise den Steckern 318. Das Modul 304 kann daher mit einem anderen Überwachungs-Modul 304 in dem größeren elektrischen System verbunden werden.
Durch die Kommunikationsleiterplatine 358 und die Batterie 360 kann daher das Modul 304 als das voranstehend geschilderte Kommunikations-Modul 316 arbeiten. Ohne die Kommunikationsleiterplatine 358 und die Batterie 360 kann das Modul 304, wie voranstehend geschildert, als ein Sensor-Modul 314 arbeiten. Die Kommunikationsleiterplatine 358 kann einen Funkfrequenzsender mit niedriger Leistung, wie voranstehend geschildert, aufweisen, oder kann alternativ mit einem entfernten Gerät durch eines der voranstehend geschilderten Verfahren kommunizieren.
Ein Test-/Rücksetz-Knopf 366 erstreckt sich durch die äußere Oberfläche 362 des Gehäuses 354, und eine Status-Anzeigeöffnung 368 ist in der äußeren Oberfläche 362 vorgesehen. Es kann beispielsweise eine Lichtemitterdiode (LED) an die Sensorleiterplatte 356 angeschlossen sein, und leuchten, wenn die Sicherung 352 öffnet, um einen Abschnitt der an sie angeschlossenen elektrischen Schaltung zu isolieren, wodurch eine Sicht-Ortsanzeige in dem Gehäuse 354 zur Verfügung gestellt wird. Kontaktarme 370 sind an dem Gehäuse 354 angebracht, und sind elektrisch mit der Sensorleiterplatine 356 verbunden, zur Überwachung der Sicherung 352, wenn die Kontaktarme 370 in mechanischem Eingriff mit den Klemmenelementen der Sicherung 352 stehen.
Ein Montageelement 372 ist an der äußeren Oberfläche des Sicherungskörpers angebracht, wodurch eine Nachrüstungsanbringung an der Sicherung 352 ermöglicht wird, wenn die Sicherung 352 in einem elektrischen System vorgehen ist.
Verschiedene Ausbildungen der Überwachungs-Module 304 können vorgenommen werden, um die Module 304 bei verschiedenen Arten von Schaltungsschutz-Vorrichtungen und zugehörigen Systemen einzusetzen. Es können beispielsweise Module zur Verfügung gestellt werden, die für Einphasen-, Dreiphasen- und Mehrphasen-Schaltungsunterbrecher-Systeme geeignet sind. Module können als Sensor-Module oder als Kommunikations-Module zur Verfügung gestellt werden. Verschiedene Arten von Kontaktarmen und Montageanordnungen können zum Einsatz bei verschiedenen Arten von Schaltungsschutz-Vorrichtungen und für Schaltungsschutz-Vorrichtungen unterschiedlicher Abmessungen bereitgestellt werden, und die Module können in Form eines Bausatzes zur Verfügung gestellt sein, bei welchem verschiedene, austauschbare Bestandteile vorgesehen sind, die zusammengebaut werden können, zur Anpassung an die Anforderungen verschiedener Schaltungsschutz-Vorrichtungen. Derartige Bausätze können schnell von Hand und ohne Werkzeuge infolge von Schnappverbindungen zusammengebaut werden, wodurch bei diesen Bauteilen ein bequemer und kostengünstiger Zusammenbau für Schaltungsschutz-Vorrichtungen zur Verfügung gestellt wird. Die modulare Konstruktion und Ausbildung der Überwachungs-Module, Befestigungselemente und Kontaktarme ermöglicht einen Einsatz in weitem Ausmaß der Überwachungs-Module bei vorhandenen elektrischen Systemen, welche Sicherungen mit unterschiedlichen Abmessungen, Formen und Ausbildungen aufweisen. Beim Einsatz in einem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112, wie beispielsweise voranstehend geschildert, zur Übertragung von Signalen an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 stellen die Überwachungs-Module und Überwachungsbaugruppen ein wirksames Überwachungs-Status- und -Erfassungsschema für ein elektrisches System zur Verfügung, das verschiedene Arten von Schaltungsschutz-Vorrichtungen aufweist.
Daher wird ein vielseitiges, relativ kostengünstiges, erweiterbares und anpassbares Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Überwachungssystem zur Verfügung gestellt, das bei vorhandenen elektrischen Systemen nachgerüstet werden kann, ohne das elektrische System und die Infrastruktur abzuändern. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass bei zukünftigen Einrichtungen, oder eventuell bei kleineren elektrischen Systemen, die Überwachungs-, Kommunikations- und Verwaltungs-Bestandteile in das elektrische System und die Schaltungsvorrichtungs-Erzeugnisse selbst eingebaut sein können.
Zwar wurden die voranstehenden Ausführungsformen des Felds 104 und der Schaltungsschutz-Vorrichtung 108 im Zusammenhang mit Sicherungen beschrieben, jedoch können ähnliche Techniken und Vorgehensweisen bei anderen Arten von Schaltungsschutz-Vorrichtungen vorgesehen werden, beispielsweise bei Schaltungsunterbrechern und Schaltern, um die Betätigung der Vorrichtungen zu erfassen, damit wirksamer ausgelöste Unterbrechungsvorrichtungen und betätigte Schaltungswege aufgefunden werden können, und auch um das Überwachen, die Diagnose und Fehlersuche des elektrischen Systems zu erleichtern.
D. Das Signalübertragungssystem
6 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Signal-Übertragungssystem 580 beim Einsatz bei dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112, das in 1 gezeigt ist, und bei dem Verfahren 130, das in 2 angegeben ist. Mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungsfelder 104 sind über das elektrische System verteilt, und jedes Schaltungsschutzvorrichtungsfeld 104 in dem elektrischen System, das überwacht werden soll, weist beispielsweise eine Überwachungsbaugruppe auf, beispielsweise jene, die voranstehend beschrieben wurde, zur Übertragung von Datensignalen entsprechend dem Betriebszustand einer oder mehrerer Schaltungsschutz-Vorrichtungen, beispielsweise Sicherungen, in dem Feld 104. Auf die voranstehend geschilderte Art und Weise erzeugt das Kommunikations-Modul 316 ein drahtloses Datensignal oder Datenpaket, wenn eine der Sicherungen öffnet, welche den Überwachungsbaugruppen zugeordnet ist. Bei einem Beispiel für den Einsatz enthalten die Überwachungsbaugruppen die voranstehend geschilderten Kommunikations-Module 316.
Die drahtlosen Datensignale von den Kommunikations-Modulen 316 können beispielsweise durch ein oder mehrere Übertrager-/Router-Elemente 582 empfangen werden, die sich innerhalb des Übertragungsbereichs des Kommunikations-Modulsenders 340 befinden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform können die Übertrager-/Router-Elemente 582 drahtlose Funkfrequenz-Sendervorrichtungen oder entsprechende Vorrichtungen sein, die beispielsweise ein digital übertragenes Funkfrequenz-Datensignal von dem Kommunikations-Modul 316 empfangen, und das Datensignal an eine Signalsammel- und Verarbeitungsvorrichtung weiterleiten, die hier als eine Gateway-Vorrichtung 584 dargestellt ist. Die Gateway-Vorrichtung steht wiederum in Kommunikation mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118. Alternativ können die Übertrager-/Router-Elemente 582 eine andere elektronische Vorrichtung sein, die so arbeitet, dass sie übertragene Daten von dem Kommunikations-Modul 316 der Gateway-Vorrichtung 584 zuführt. Beispielsweise können USB-serielle Port-Verbindungen oder andere Verbindungsvorrichtungen und deren Äquivalente dazu eingesetzt werden, die Übertrager-/Router-Elemente 582 und die Gateway-Vorrichtung 584 miteinander zu verbinden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind mehrere Übertrager-/Router-Elemente 582 um die verschiedenen Felder 104 herum vorgesehen, und bilden die Übertrager-/Router-Elemente 582 ein Maschennetzwerk, das mehrere Signalwege festlegt, zum Weiterleiten von Signalübertragungen von den Kommunikations-Modulen an eine einzelne Gateway-Vorrichtung 582 in Kommunikation mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118. Übertrager-/Router-Elemente 582 und Maschennetzwerkanordnungen sind im Handel beispielsweise von RF Monolithics, Inc. aus Dallas, Texas, erhältlich. Zahlreiche
verschiedene Maschentopologien sind bekannt und können eingesetzt werden, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, Ringkonfigurationen, Wolkenkonfigurationen, geradlinige Konfigurationen, usw. Das Maschennetzwerk kann auf Grundlage eines Algorithmus beruhen, und so ausgebildet sein, dass es spezielle Anforderungen für spezielle Installationen erfüllt.
Das Netzwerk der Übertrager-/Router-Elemente 582 bei einer Ausführungsform konfiguriert sich selbst, und heilt sich selbst, mit der Fähigkeit der selbständigen Streckenwahl und Änderung der Streckenwahl, wenn sich das Netzwerk ändert, und ist beträchtlich skalierbar, wobei Tausende von Schaltungsschutz-Vorrichtungen in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs- Verwaltungssystem 112 überwacht werden können. Wenn man sich überlegt, dass die verschiedenen Felder 104 an unterschiedlichen Orten angeordnet sind, und sogar in verschiedenen Gebäuden, ist das Verwaltungssystem 112 vielseitig und anpassbar an vorhandene elektrische Systeme 100, und kann zusätzliche elektrische Verbraucher und Schaltungsvorrichtungen in dem elektrischen System aufnehmen, oder davon abtrennen.
Zwar sind in 6 mehrere Übertrager-/Router-Elemente 582 dargestellt, jedoch wird darauf hingewiesen, dass auch nur ein Übertrager-/Router-Element 582 bei einer alternativen Ausführungsform vorgesehen sein kann. Entsprechend kann mehr als eine Gateway-Vorrichtung 584 vorgesehen sein, falls dies gewünscht wird.
Die Gateway-Vorrichtung 584 kann ein Netzwerk-basierendes Computerserver-System sein, ein Personal Computer, eine Computer-Workstation, eine programmierbare Logiksteuerung oder eine andere elektronische Steuerung, ein Prozessor-basierendes Handheld-Gerät oder eine andere elektronische Vorrichtung oder deren Äquivalent, welche Signale von Übertrager-/Router-Elementen 582 empfangen, bearbeiten, verarbeiten oder interpretieren kann, und die Signale an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 kommunizieren kann.
7 erläutert schematisch das Signalübertragungssystem 580, das für eine Datenkommunikation zwischen den Übertrager-/Router-Elementen 582 und dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 über die Gateway-Vorrichtung 584 sorgt.
Wie in 7 gezeigt, kann die Gateway-Vorrichtung 584 eine eingebaute Computervorrichtung sein, die einen Empfänger 588 enthält, um beispielsweise eine Drahtlos-Datenübertragung von den Übertrager-/Router-Elementen 582 zu empfangen, wenn eines oder mehrere der Status-Elemente, beispielsweise die voranstehend beschriebenen Überwachungs-Module 304, die Übertrager-/Router-Elemente 582 einer betätigten Schaltungsschutzvorrichtung angeben, welche isolierte Abschnitte der elektrischen Schaltung in einem elektrischen System aufweist. Der Empfänger 588 kann ein Teil der Gateway-Vorrichtung 584 sein, oder kann getrennt von der Gateway-Vorrichtung 584 und mit dieser verschaltet sein, um ankommende Signal-Übertragungen von den Übertrager-/Router-Elementen 582 zu empfangen.
Datenpakete können wiederholt von den Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Überwachungsbaugruppen und/oder den Übertrager-/Router-Elementen 582 in festgelegten Zeiträumen gesendet werden, um sicherzustellen, dass die Datenpakete vollständig empfangen, verarbeitet und wahlweise bestätigt werden, durch eine Gateway-Vorrichtung 584 und/oder das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118. Eine wiederholte Übertragung von Datensignalen vermeidet die gegenseitige Störung von Signalen, wenn eine oder mehrere der Schaltungsschutz-Vorrichtungen annähernd gleichzeitig arbeiten. Darüber hinaus können die Übertrager-/Router-Elemente 582 einen Routing-Code, einen Zeitstempel oder andere Information dem Datenpaket hinzufügen, so dass das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 das Kommunikationssystem und den Signalweg zwischen den Überwachungs-Modulen und dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 überwachen kann.
Wie in 7 gezeigt, weist die Gateway-Vorrichtung 584 Gateway-Anwendungs-Software 590 zur Verarbeitung ankommender Datensignale durch die Übertrager-/Router-Elemente 582 auf. Die Gateway-Anwendungs-Software kann beispielsweise bei einem Betriebssystem auf Grundlage von Linux, UNIX oder Windows und entsprechenden Äquivalenten implementiert sein, wie dies Fachleute auf diesem Gebiet wissen.
Die Anwendungs-Software 590 kann beispielsweise Konfigurations- und Überwachungs-Algorithmen 592 und interaktive Grafikbenutzeranzeigen umfassen, um die Überwachungsbaugruppen-Installierer und die System- oder Ort-Techniker 594 darin zu unterstützen, das Einstellen, Testen, und die Fehlersuche der Kommunikation zwischen den Status-Elementen, den Übertrager-/Router-Elementen 582 und der Gateway-Vorrichtung 584 zu erleichtern. Die Installierer oder Techniker 594 können sich auf die Gateway-Vorrichtung 584 an einem entfernten Ort von der Gateway-Vorrichtung einloggen, beispielsweise über einen Web-Server 596, der an die Gateway-Vorrichtung 584 angeschlossen ist, oder es können Installateure oder Techniker direkt mit einer Lokalbenutzer-Schnittstelle arbeiten, die der Gateway-Vorrichtung 584 selbst zugeordnet ist. Mehr als ein Installateur oder Techniker kann sich auf die Gateway-Vorrichtung 584 aufschalten, zum Zugriff auf die Anwendungs-Software 590, um erforderliche Information zu liefern und zu empfangen, die dazu benötigt wird, die Konfiguration der Überwachungs-Bauelemente und der Signalübertragungs-Bauelemente, welche den Schaltungsschutz-Vorrichtungen zugeordnet sind, zu installieren, aufrechtzuerhalten oder zu ändern.
Der Einsatz der Konfiguration und der Überwachung der Algorithmen 592 und der interaktiven Grafikbenutzeranzeigen, der Status-Elemente und der Übertrager-/Router-Elemente kann durch das System entsprechend seiner Betriebsart angenommen, berücksichtigt, festgelegt oder bestimmt werden. So können beispielsweise einsetzbare Überwachungs-Betriebsarten für die Status-Elemente einen "registrierten" Status umfassen, bei welchem die Status-Elemente autorisiert werden und mit der Gateway-Vorrichtung verträglich sind; einen "entdeckten" Status, bei welchem das Status-Element installiert ist, jedoch nicht dazu aktiviert ist, mit dem Verwaltungssystem zu kommunizieren; einen "aktivierten" Status, bei welchem die Status-Elemente einer bestimmten Schaltungsschutz-Vorrichtung zugeordnet sind und mit dem Verwaltungssystem kommunizieren; einem "unterbrochenen" Status, bei welchem das Status-Element dazu veranlasst wurde, nicht funktionsfähig zu sein; einen "deaktivierten" Status, bei welchem das Element nicht installiert ist, und nicht irgendeiner Schaltungsschutz-Vorrichtung zugeordnet ist; oder einen "Offline-Status", bei welchem das Status-Element aktiviert ist, jedoch nicht an das Verwaltungssystem 112 berichtet. Die Signalübertragungs-Bauelemente, einschließlich der Übertrager-/Router-Elemente 582, jedoch nicht hierauf beschränkt, können entsprechend durch das Verwaltungssystem festgelegt und identifiziert sein.
Zusätzliche Charakterisierungen, Gruppierungen oder Labels der Status-Elemente für die Schaltungsschutz-Vorrichtungen können zum Zwecke der Information bereitgestellt sein, um eine Übersicht des gesamten Verwaltungssystems und den Status der Überwachungs- und Signalübertragungs-Bauelemente zur Verfügung zu stellen, wenn das System erweitert, verkleinert oder im Gebrauch geändert wird, und wenn weitere elektrische Verbraucher oder die Ausbildung des elektrischen Systems geändert oder im Verlauf der Zeit angepasst werden. Die Betriebsarten können automatisch durch die Gateway-Vorrichtung 584 erfasst werden, oder können von Hand von Installateuren, Technikern und Service-Personal für die Status-Elemente eingegeben werden. Die Gateway-Vorrichtung 584 kann daher intelligent das Hinzufügen oder das Wegnehmen von Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Status-Elementen und Übertrager-/Router- Elementen 582 zum Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 bzw. von diesem verwalten.
Zeitmarkierungs-Alarm-Algorithmen 598 und zugeordnete Anzeigen können weiterhin in der Anwendungs-Software 590 zum Zwecke der Untersuchung und der Wartung vorgesehen sein, wobei die Kommunikationssysteme zwischen den Status-Elementen, den Übertrager-/Router-Elementen 582 und der Gateway-Vorrichtung 584 periodisch überprüft werden, um den Betrieb der Überwachungs- und Kommunikations-Bauelemente in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 sicherzustellen. Als ein Beispiel können die Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Status-Elemente und/oder die Übertrager-/Router-Elemente 582 so programmiert sein, dass sie mit der Gateway-Vorrichtung 584 in bestimmten Abständen oder Intervallen kommunizieren oder auf diese Art und Weise berichten, manchmal bezeichnet als ein Wachhund-Intervall, und kann die Gateway-Vorrichtung 584 über die Anwendungs-Software 590 den Betriebszustand oder die Unversehrtheit des Verwaltungssystems dadurch überwachen, dass Signale, die von den Status-Elementen und den Übertrager-/Router-Elementen empfangen werden, mit Information verglichen werden, die in das System eingegeben wird, über die Konfigurations- und Überwachungs-Algorithmen und zugehörigen Anzeigen 592, der Status-Elemente und der Übertrager-/Router-Elemente, von denen bekannt ist, dass sie in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 enthalten sind. Wenn beispielsweise eines der Übertrager-/Router-Elemente 582 auf eines der Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Status-Elemente nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens reagiert, kann eine Fehlermarkierung gesetzt werden, und kann ein Alarm an den Techniker 594 am Installationsort erzeugt werden, entweder direkt von der Gateway-Vorrichtung 584 oder indirekt über das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118. Die Zeitmarkierungs-Alarm-Algorithmen 598 und die Konfigurations- und Überwachungs-Algorithmen 592 können dann von den Technikern 594 vor Ort abgerufen werden, um eine Diagnose und eine Fehlersuche bei dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 durchzuführen.
Datenreduzier-Algorithmen 600 können in der Anwendungs-Software 590 vorgesehen sein, um Signalübertragungen von den Übertrager-/Router-Elementen 582 zu verarbeiten, bevor eine Kommunikation mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 erfolgt. Beispielsweise kann die Gateway-Vorrichtung 584 ankommende Datensignale filtern, und duplizierte Signalübertragungen identifizieren, die beispielsweise dann auftreten können, wenn mehr als eines der Übertrager-/Router-Elemente 582 dasselbe Signal an die Gateway-Vorrichtung überträgt, oder als weiteres Beispiel dann, wenn dasselbe Status-Element die Übertrager-/Router-Elemente 582 mehr als einmal anwählt, um beispielsweise die gegenseitige Störung von Datensignalen zu vermeiden. Doppelt vorhandene Signale können durch die Gateway-Vorrichtung 584 entsorgt oder gelöscht werden, vor der Übertragung der Signale an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118.
Datenerfassungs-Algorithmen 602 und zugeordnete Anzeigen können ebenfalls in der Gateway-Anwendungs-Software 590 vorgesehen sind, um Information und Daten zu liefern und zu empfangen, und Berichte über die Verwaltungssystem-Aktivität zu erzeugen. Derartige Information und derartige Berichte, wie voranstehend geschildert, können ein nützliches Werkzeug für eine proaktive Verwaltung eines elektrischen Systems darstellen, um Vorgänge in dem elektrischen System zu identifizieren, welche den Betrieb einer oder mehrerer Schaltungsschutz-Vorrichtungen veranlassen können, um Abschnitte der Schaltung zu isolieren, und können möglicherweise Technikern 594 ermöglichen, Schritte zu unternehmen, um das elektrische System zu steuern und zu verwalten, in einer solchen Art und Weise, dass das Öffnen der Schaltungsschutz-Vorrichtungen insgesamt vermieden wird, was besonders vorteilhaft bei kritischen Einsätzen ist, beispielsweise bei einem elektrischen System für ein Krankenhaus.
Die Datenerfassungs-Algorithmen 602 und die Anzeigen könnten auch dazu eingesetzt werden, spezielle Prozeduren einzuleiten, die auf den Echtzeitbetrieb des elektrischen Systems reagieren, beispielsweise Abschalten bestimmter Maschinen oder von Abschnitten der Schaltung mit hohem Risiko, wenn eine oder mehrere der Schaltungsschutz-Vorrichtungen arbeiten. Derartige Prozeduren können beispielsweise dann besonders geeignet sein, wenn eine Phase einer Dreiphasen-Stromversorgung isoliert oder unterbrochen wird, infolge einer betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtung, und eine Maschine oder ein Verbraucher zeitweilig nur mit zwei Phasen des elektrischen Stroms versorgt wird.
Sowohl die Konfigurations- und Überwachungs-Algorithmen 592, die Zeitmarkierungs-Alarm-Algorithmen 598, die Datenverringerungs-Algorithmen 600 und die Datenerfassungs-Algorithmen 602 sind mit einer Datenbank 604 oder einem Speichermedium verbunden, das dazu benötigt wird, eingegebene, gesammelte und empfangene Daten zu speichern, Betriebsparameter und Einstellungen, sowohl die maschinenlesbaren Betriebs-Software-Codes und Algorithmen, usw., welche die Gateway-Vorrichtung 584 benötigen könnte.
Eine Kommunikationsschnittstelle 606, ein Kommunikationstreiber 608 und Schnittstellentreiber 610 können weiterhin in der Gateway-Anwendungs-Software 590 vorgesehen sein, um Kommunikation zwischen Betätigungs-Bauelementen in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 zur Verfügung zu stellen.
Die Gateway-Vorrichtung 584 kann weiterhin eine Authentifizierung, Verifizierung oder Sicherheits-Algorithmen durchführen, um die Unversehrtheit der Verwaltungssystem-Kommunikationsvorgänge sicherzustellen, und auch um Diagnose-, Test- und Fehlersuchprozeduren zur Verfügung zu stellen, um eine ordnungsgemäße Installierung und einen ordnungsgemäßen Betrieb der Schaltungsschutz-Status-Elemente und Übertragungs-/Router-Elemente 582 in dem gesamten Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem 112 sicherzustellen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform können eine Protokoll-Überwachungs- und Kommunikations-Anwendung 612 darüber hinaus vorgesehen sein, zur Weiterverarbeitung von Datensignalen, um Information an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 zu übertragen. Die Kommunikations-Anwendungen 612 können Protokoll-Algorithmen 614 aufweisen, zur Umwandlung von Nachrichtendaten von dem ankommenden Funkfrequenzdaten-Übertragungsprotokoll, beispielsweise an ein bevorzugtes Netzwerk-Mitteilungsprotokoll, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, Protokolle der Art HTTPS, SOAP und XML und deren Äquivalente, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, und Internet-Protokoll-Algorithmen 616 zur Übertragung der Netzwerk-Nachrichtenprotokoll-Datenpakete an das entfernte Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118, beispielsweise als eine Ethernet-Verbindung 618.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das ankommende Funkfrequenz-Datenprotokoll ein Byte-orientiertes Protokoll, das mehrere Bits aufweist, welche die interessierende Information repräsentieren. Beispielsweise können die Status-Elemente Digitaldatensignale übertragen, welche Bits entsprechend einer eindeutigen Funk-Identifizierung enthalten, einer Hersteller-Seriennummer für das Status-Element, einem Gerättyp-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung, einem Orts- oder Adress-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung, einem Stromversorgungs-/Steuer-Code, einem Einrichtungs-Identifizierungs-Code, und Zustands-Parameter-Codes, beispielsweise Test-Codes, Fehler-Codes, und Codes, welche Betriebsbedingungen der Schaltungsschutz-Vorrichtung und/oder von Schaltungen betreffen, welche den Status-Elementen zugeordnet sind. Die Datensignale können auch Codes enthalten, welche der Umgebung der Schaltungsschutz-Vorrichtung oder des zugeordneten elektrischen Systems und der Verbraucher zugeordnet sind, beispielsweise Temperatur-Codes, Schwingungs-Codes, Verschiebungs-Codes, Codes in Bezug auf mechanische Belastung, Codes in Bezug auf mechanische Einwirkung, Codes in Bezug auf Schallaussendungen, Rausch-Codes, Thermographie-Codes, Codes in Bezug auf den elektrischen Widerstand, Druck-Codes, Feuchte-Codes, und Videoüberwachungs-Codes.
Die Übertrager-/Router-Elemente 582 können Bits dem Signalprotokoll entsprechend einer Seriennummer des jeweiligen Übertrager-/Router-Elements hinzufügen, einen Gerätetyp-Code für den Übertrager-/Router, eine Drahtlos-Adresse für den Übertrager-/Router, eine Datenpaket-Sequenznummer, einen Orts-Code für den Übertrager-/Router, und Zustands-Parameter, welche Betriebsbedingungen der Übertrager-/Router-Elemente betreffen.
Die Gateway-Vorrichtung 584 wandelt das Funkfrequenz-Übertragungsprotokoll auf ein zweites und unterschiedliches Benach richtigungsprotokoll zur Übertragung an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 um. Das zweite Nachrichtenprotokoll kann ebenfalls Byte-orientiert sein, und Bits enthalten, welche der eindeutigen Funkfrequenz-Identifizierung entsprechen, einer Seriennummer einer betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtung, einem Vorrichtungstyp-Code für die betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtung, einem Orts-Code für die betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtung, einer Drahtlos-Adresse, einer IP-Adresse für die Gateway-Vorrichtung, einer Zeit-/Datums-Markierung, einem Software-Überprüfungs-Code für die Gateway-Anwendungs-Software und/oder die Kommunikations-Anwendung, die bei der Gateway-Vorrichtung geladen ist, einem Hardware-Überprüfungs-Code für die Gateway-Vorrichtung, einem Paketzählwert, einem Fehlerzählwert, und einer vorbestimmten Anzahl an Fehler-Codes. Beim Empfang durch das Ubersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 kann die Gateway-Datennachricht dazu verwendet werden, den Betrieb der Schaltungsschutz-Vorrichtungen schnell festzulegen, betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtungen in dem elektrischen System zu lokalisieren, und verantwortliches Personal und Techniker zu benachrichtigen, um schnell eine erneute Stromversorgung abgeschalteter Schaltungen zu bewirken. Weiterhin werden sämtliche Codes und Daten in Bezug auf Signal-Ereignisse in dem System zum Einsatz in der Zukunft gespeichert, zur Rückgewinnung, zur Untersuchung und zur Analyse, um die Leistung des gesamten Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystems 112 zu bewerten.
Zwar wurden einige beispielhafte Nachrichten-Codes beschrieben, jedoch wird darauf hingewiesen, dass andere Arten von Codes, von Information und Daten, welche Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Erzeugnisse und deren Betriebs-Status repräsentieren, bei alternativen Ausführungsformen vorhanden sein können, und weiterhin wird darauf hingewiesen, dass weniger als sämtliche beispielhafte Protokoll-Bits und -Codes bei anderen Ausführungsformen des Signalübertragungssystems 580 eingesetzt werden können. Die Implementierung der Nachrichtenprotokolle kann herkömmlich erfolgen, und wird hier nicht mit weiteren Einzelheiten beschrieben.
Die Gateway-Anwendungs-Software 590 und die Kommunikations-Anwendung 612 können auf einem bekannten Betriebssystem 620 ablaufen, das bei der Gateway-Vorrichtung 584 geladen ist, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, Betriebssysteme des Typs Windows, PocketPC, und Linux, und deren Äquivalente, die in der Industrie bekannt sind. Nachdem nunmehr die verschiedenen Betriebs-Algorithmen in Bezug auf ihre Funktion beschrieben wurden, kann die Programmierung der Module zur Arbeitsweise auf die geschilderte Art und Weise herkömmlich so vorgesehen werden, wie dies Programmierern auf diesem Gebiet bekannt ist, ohne weitere Erläuterung.
Bei einer beispielhaften Ausbildung kann die Gateway-Vorrichtung 584 an dem Ort des elektrischen Systems angeordnet sein, und kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 entfernt angeordnet sein, obwohl das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 auch am Ort des elektrischen Systems vorhanden sein kann.
8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 630, das von der Gateway-Vorrichtung 584 als beispielhafte Ausführungsform ausgeführt werden kann. Die Gateway-Vorrichtung 584 wartet auf Signale von den Übertrager-/Router-Elementen, und empfängt die Signale 632 auf jede voranstehend angegebene Art und Weise. Eine Datenreduzierung wird (634) bei den ankommenden Signalen auf die voranstehend geschilderte Art und Weise durchgeführt, und das ankommende Nachrichtenprotokoll wird (636) in ein zweites Nachrichtenprotokoll umgewandelt, das sich von dem ankommenden Nachrichtenprotokoll unterscheidet. Sobald das Nachrichtenprotokoll umgewandelt wurde (636), kommuniziert die Gateway-Vorrichtung die umgewandelte Datennachricht (638) an das entfernte Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 zur Aktion oder Beachtung auf die voranstehend geschilderte Art und Weise.
Je nach Eignung oder Erfordernis lässt die Gateway-Vorrichtung den Konfigurations- und Überwachungs-Algorithmus ablaufen (640), und lässt (642) die Zeitmarkierungs-Algorithmen ablaufen, wie voranstehend geschildert wurde. Wenn ein Fehler festgestellt wird (644), kann die Gateway-Vorrichtung (646) einen Techniker benachrichtigen, und Datenreduzierungsprozeduren (634) durchführen, um ein Fehlersignal an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem zu senden. Wenn kein Fehler festgestellt wird (644), während der Zeitmarkierungs-Algorithmen und -Prozeduren, kehren die Gateway-Vorrichtungen zu einem Ruhezustand zurück, bis eine andere Nachricht von den Übertrager-/Router-Elementen empfangen wird (632).
Wahlweise können ankommende Nachrichten authentifiziert werden (648) oder können andere Überprüfungs- und Sicherheits-Algorithmen und entsprechende Prozeduren implementiert sein, um die Integrität der Systemkommunikationsvorgänge sicherzustellen. Datenerfassungs-Prozeduren laufen je nach Erfordernis (650) ab, während des Betriebs der Gateway-Vorrichtung 584, und auf Daten kann zugegriffen werden, oder die Daten können auf das getrennte Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem übertragen werden, je nach Wunsch.
9 zeigt schematisch das Signalübertragungssystem 580, das an ein elektrisches System 100 und das Verwaltungssystem 112 angeschlossen ist. Das elektrische System 100 weist eine Stromversorgung oder eine Stromversorgungsschaltung 102 auf, die an mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen, wie beispielsweise Sicherungen 302, in einem Schaltungsschutz-Vorrichtungsfeld 104 angeschlossen ist. Jede der Sicherungen 302 ist einem Sensor-Modul 314 oder einem Kommunikations-Modul 316 zugeordnet, und jede der Sicherungen 302 ist an einen elektrischen Verbraucher 106 angeschlossen. Die Schnittstellenstecker 318 verbinden gegenseitig die Sensor-Module 314 miteinander sowie mit dem Kommunikations-Modul 316, auf die voranstehend geschilderte Art und Weise. Infolge der gegenseitigen Verbindung der Module 314, 316 wird, wenn irgendeine der Sicherungen 302 so arbeitet, dass sie einen der Verbraucher 106 isoliert, ein Datenpaket dem Sender 340 des Kommunikations-Moduls 316 präsentiert, und wird ein Drahtlos-Signal 660 durch das Kommunikations-Modul 316 übertragen. Das Drahtlos-Signal 660 wird durch zumindest eines der Übertrager-/Router-Elemente 582 empfangen und an die Gateway-Vorrichtung 584 gesendet. Die Gateway-Vorrichtung 584, die durch eine Firewall 586 geschützt ist, kommuniziert dann die Information an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118.
Das Verwaltungssystem 112 enthält das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118, eine Benutzerschnittstelle oder Anzeige 662, die an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 angeschlossen ist, und in Kommunikationsverbindung mit dem Bestandsverwaltungssystem 120 zum automatischen Anfordern für Ersatzsicherungen stehen kann. Ein Speicher oder eine Datenbank 664 kann ebenfalls dazu vorgesehen sein, die Aktivität des Systems zu dokumentieren, und erforderliche Information für das Übersichts- und Reaktionsvertei lungssystem zu speichern. Beispielsweise kann die Datenbank 664 dazu eingesetzt werden, ankommende Datenpaket-Übertragungen von der Gateway-Vorrichtung 584 zu decodieren, und kann die Benutzerschnittstelle 662 dazu eingesetzt werden, Information dem verantwortlichen Personal in Tabellen- und Grafikform zu präsentieren, mit Menü-betriebenen Anzeigen, wie dies voranstehend erläutert wird. Die Datenbank 664 kann ebenfalls dazu eingesetzt werden, ein Speichern und Zurückholen von Kontakt-Information zu erzielen, zur Ermittlung des Orts und zum Auffordern von Wartungspersonal.
10 zeigt beispielhaft den Ort einer elektrischen Einrichtung 680, die ein elektrisches System aufnimmt, das zahlreiche Schaltungsschutz-Vorrichtungen 302 aufweist, die von verschiedenen Feldern 104 in der Einrichtung 680 überwacht werden sollen. Überwachungs-Module 304, von denen einige Kommunikations-Module 316 sind, und einige Sensor-Module 314 sind, sind den Schaltungsschutz-Vorrichtungen zugeordnet, beispielsweise Sicherungen 302, die verstreut durch die Einrichtung 680 vorgesehen sind. Eine Anzahl an Übertrager-/Router-Elementen 302 ist ebenfalls strategisch an unterschiedlichen Orten in der Einrichtung 680 innerhalb des Betriebsbereichs der Überwachungs-Module 304 angeordnet, und speziell in Bezug auf die Kommunikations-Module 316. Die Übertragungs-/Router-Elemente 582 stehen wiederum in Kommunikation mit einer zentralen Gateway-Vorrichtung 584, die mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 an einem entfernten Ort kommuniziert, beispielsweise über das Internet.
Wie 10 zeigt, kann das Verwaltungssystem effizient eine große Anzahl an Sicherungen 302 überwachen, und lässt sich, wenn die Abmessungen und die Komplexität der Einrichtung 680 zunehmen, das System einfach anpassen, durch Hinzufügung zusätzlicher Überwachungs-Module 304 und Übertrager-/Router-Elemente 582. Das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 steht in direkter Wechselwirkung mit einer Anlagenverwaltung, um Echtzeit-Systemleistungsdaten und sofortige Information zur Verfügung zu stellen, so dass abgeschaltete Schaltungen so schnell wie möglich erneut mit Energie versorgt werden können.
11 erläutert zusätzliche Merkmale des in den 9 und 10 gezeigten Verwaltungssystems bei einer Ausführungsform von diesem. Die Sicherungsüberwachungs-Module 304 sind verbunden mit einem Netzwerk 690 von Übertrager-/Router-Elementen 582, die wiederum in Verbindung mit der Gateway-Vorrichtung 584 stehen. Die Gateway-Vorrichtung 584 kann an lokale Netzwerk-Schnittstellen und Prozessüberwachungs-Schnittstellen angeschlossen sein, beispielsweise der Anlage 680. Die Portal-Kommunikationsanwendung 612 der Gateway-Vorrichtung 584, implementiert mittels Software oder durch einen maschinenlesbaren Code, verarbeitet ankommende Signale von dem Übertrager-/Router-Netzwerk 690. Nach der Verarbeitung durch die Portal-Kommunikationsanwendung 612 kommuniziert die Gateway-Vorrichtung 584 mit dem Internet über eine Ethernet-Verbindung 618, und schließlich mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118. In Reaktion auf Kommunikation von der Gateway-Vorrichtung 584 kommuniziert das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 mit verantwortlichem Personal für das elektrische System über das Internet und beispielsweise Kommunikationstürme 692, um in Kontakt mit dem ausgewählten Personal zu gelangen, mittels Telefon 694, Personensuchruf 696, Telefax 698, Email 700, oder über eine Kunden-Website, um Richtung und Information in Bezug auf betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtungen und Schaltungen für die erneute Energieversorgung zur Verfügung zu stellen.
E. Ein alternatives Überwachungs-Modul- und Signalübertragungssystem
Zwar können die Ausführungsformen der Überwachungs-Module und Signalübertragungssysteme, die voranstehend geschildert wurden, in der Hinsicht wirksam sein, schwierige Probleme bei elektrischen Systemen zu lösen, welche effizient identifizierte, betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtungen betreffen, um die betroffenen Schaltungen wieder herzustellen, jedoch wird darauf hingewiesen, dass die voranstehenden Annehmlichkeiten und Vorteile getrennt von den Überwachungs-Modulen und dem Signalübertragungssystem erzielt werden können, die voranstehend im Einzelnen beschrieben wurden.
Ein möglicher Nachteil bei dem voranstehend geschilderten System liegt daran, dass es das Installieren eines Signalübertragungssystems erfordert, beispielsweise des in 6 gezeigten Systems 580, in dem elektrischen System und um dieses herum, das überwacht werden soll. Insbesondere bei Systemen, die eine große Anzahl an zu überwachenden Schaltungsschutz-Vorrichtungen aufweisen, können die Hardware- und Software-Kosten für die erforderlichen Übertrager-/Router-Elemente 582 und Gateway-Vorrichtungen 584 für Verwaltung von Signalübertragungen schnell zunehmen.
Eine Art und Weise zur Verringerung der Kosten beim Implementieren des Verwaltungssystems bestände darin, ein vorhandenes Kommunikationsnetzwerk einzusetzen, das bereits an dem Ort des elektrischen Systems arbeitet, um Daten und Information in Bezug auf die Betriebszustände von Schaltungsschutz-Vor richtungen zu übertragen, ob diese geöffnet oder unterbrochen sind und keinen Strom leiten, oder in einem normalen Stromleitungszustand ungeöffnet sind. Zellulär-Kommunikationsnetzwerke werden beispielsweise intensiv in sich immer weiter ausdehnenden geographischen Bereichen auf der Welt eingesetzt, und zahlreiche elektrische Systeme sind in Gegenwart eines arbeitenden Zellulär-Netzwerks angeordnet. Wenn sich Schaltungsschutz-Vorrichtungen in einem elektrischen System innerhalb des Signalbereichs eines Zellulär-Kommunikationsstroms befinden, kann die Übertragung von Schaltungsschutz-Vorrichtungsdaten und zugehöriger Information über vorhandene Zellulär-Kommunikationsnetzwerke eine attraktive Option sein.
Ein Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ist ein Funknetzwerk, das eine Anzahl an Funkzellen enthält, die jeweils von einem festen Sender bedient werden, der sich häufig auf einem Sendeturm befindet, und manchmal als ein Zellenort oder eine Basisstation bezeichnet wird. Die Zellen sorgen für Abdeckung von unterschiedlichen geographischen Bereichen, so dass in Kombination die Zellen eine Funkabdeckung zur Verfügung stellen, die größer ist als irgendeine der Zellen. Die Zellen weisen typischerweise Abmessungen von etwa 10 Quadratmeilen auf, und werden häufig als Sechsecke auf einem Sechseckgitter dargestellt. Derartige Zellulär-Kommunikationsnetzwerke werden hauptsächlich von Benutzern von Zellulär-Telefonen und Benutzern anderer Mobilvorrichtungen verwendet, die körperlich an einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Positionen innerhalb der Zellen angeordnet sein können, wobei die Kommunikationsnetzwerke so ausgelegt sind, dass die Benutzer zwischen Zellulär-Kommunikationsnetzwerken unterschiedlicher Provider ohne Unterbrechung der Kommunikationsdienste wechseln können.
Anders als das Signalübertragungssystem 580 (6), bei welchem die Kommunikation bei einer vorgegebenen und normalerweise festen Frequenz stattfindet, arbeitet ein Zellulär-Kommunikationsnetzwerk mit einer großen Anzahl an Frequenzen, beispielsweise 832 möglichen Frequenzen, die typischerweise zum Einsatz lizenziert wurden, wobei 395 der Frequenzen für Vollduplex-Sprachkanäle reserviert sind, und 42 Frequenzen für Daten- und Steuerkanäle eingesetzt werden. Insbesondere können die Frequenzen in einem Zellulär-Übertragungsnetzwerk in nicht benachbarten Zellen in dem Netzwerk erneut eingesetzt werden, was eine gleichzeitige Nutzung des Netzwerks durch eine große Anzahl an Benutzern ermöglicht. In stark bevölkerten Gegenden können Hunderte von Zellulär-Übertragungstürmen vorhanden sein, aber können infolge der großen Anzahl an Benutzern die Kosten pro Benutzer relativ niedrig sein. Jeder Zellenstandort weist typischerweise einen Bereich von 0,25 bis 20 oder mehr Meilen auf, und die Zellen sind typischerweise so angeordnet, dass sie sich gegenseitig überlappen.
12 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Überwachungsbaugruppe 800 für das in 1 gezeigte System. Die Überwachungsbaugruppe 800 kann anstelle der Überwachungsbaugruppe 300, die in den 3 und 4 gezeigt ist, oder zusätzlich zu dieser eingesetzt werden. Da die Überwachungsbaugruppe 800 bezüglich einiger Aspekte ähnlich der Überwachungsbaugruppe 300 ist, werden gleiche Bezugszeichen wie bei der Baugruppe 300 in 12 dazu verwendet, gleiche Bauelemente zu bezeichnen.
Die Überwachungsbaugruppe 800 weist ein Sensor-Modul 314 und ein Kommunikations-Modul 802 auf. Wie die Baugruppe 300 weist jedes Sensor-Modul 314 einen Sensor 330 auf, ein Eingabe-/ Ausgabe-Element 332, das an den Sensor 330 angeschlossen ist, und einen Signal-Port 334. Der Sensor 330 ist mit den Kontaktarmen 310 verbunden, die an die Klemmen T₁ und T₂ beispielsweise einer Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Sicherung 302A angeschlossen sind, etwa einer Überstrom-Schutzsicherung. Der Sensor 330 kann beispielsweise eine Spannungserfassungs-Latch-Schaltung sein, die einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die optisch gegeneinander isoliert sind. Wenn das primäre Sicherungselement 313 der Sicherung 302A öffnet, um den Stromweg durch die Sicherung 302A zu unterbrechen, erfasst der Sensor 330 den Spannungsabfall über den Klemmenelementen T₁ und T₂ der Sicherung 302A. Der Spannungsabfall führt dazu, dass einer der Schaltungsabschnitte beispielsweise auf Hoch schaltet, und ein Eingangssignal für das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 zur Verfügung stellt.
Einer oder mehrere zusätzliche Sensoren oder Wandler 331 können vorgesehen sein, innerhalb oder außerhalb des Sensor-Moduls 314, um interessierende Daten in Bezug auf das elektrische System und den Verbraucher zu sammeln, der an die Sicherung 302A angeschlossen ist. So können beispielsweise Sensoren oder Wandler 331 dazu ausgebildet sein, Schwingungs- und Verschiebungsbedingungen zu überwachen und zu erfassen, Bedingungen in Bezug auf mechanische Spannung und Belastung, Schallaussendebedingungen und Geräuschbedingungen, Thermographiezustände, elektrischen Widerstand, Druckbedingungen, und Feuchtebedingungen, in der Nähe der Sicherungen 302A und angeschlossener Verbraucher. Die Sensoren oder Wandler 331 können an die Eingabe-/Ausgabe-Vorrichtung 332 als Signaleingänge angeschlossen sein. Video-Bilderzeugungs- und -Überwachungs-Vorrichtungen 333 können ebenfalls vorgesehen sein, um Video-Daten und -Eingaben für das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 zur Verfügung zu stellen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 eine Mikrosteuerung sein, die einen Mikroprozessor oder ein entsprechendes elektronisches Gerät aufweist, welches das Eingangssignal von dem Sensor 330 empfängt, wenn die Sicherung 302A so gearbeitet hat, dass der Stromweg durch die Sicherung 302A unterbrochen wurde. Das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 erzeugt in Reaktion auf das Eingangssignal von dem Sensor 330 ein Datenpaket, und gibt das Datenpaket an den Signal-Port 334 aus. Das Datenpaket kann gemäß jedem gewünschten Protokoll formatiert sein, aber enthält bei einer beispielhaften Ausführungsform zumindest einen Identifizierungs-Code, einen Fehler-Code, und einen Orts- oder Adress-Code in dem Datenpaket, so dass die betätigte Sicherung leicht identifiziert und ihr Status bestätigt werden kann, zusammen mit ihrem Ort in dem elektrischen System. Selbstverständlich kann das Datenpaket andere Information und andere interessierende Codes enthalten, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, Systemtest-Codes, Datensammel-Codes, Sicherheits-Codes und dergleichen, die in dem Kommunikationsprotokoll wünschenswert oder vorteilhaft sind.
Zusätzlich können Signaleingaben von dem Sensor oder Wandler 331 in das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 eingegeben werden, und kann das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 ein Datenpaket in einem vorbestimmten Nachrichtenprotokoll erzeugen, und das Datenpaket an den Signal-Port 334 ausgeben. Das Datenpaket kann beispielsweise Codes in Bezug auf Schwingungs- und Verschiebungszustände enthalten, in Bezug auf mechanische Spannungen und Belastungen, Schallemissionen und Geräuschbedingungen, Thermographiezustände, elektrischen Widerstand, Druckbedingungen und Feuchtebedingungen in der Nähe der Sicherung 302A und angeschlossener Verbraucher. Video- und Ab bildungsdaten, die von den Abbildungs- und Überwachungs-Vorrichtungen 330 geliefert werden, können ebenfalls in dem Datenpaket vorhanden sein.
Das Kommunikations-Modul 802 kann bei einer beispielhaften Ausführungsform auch einen Sensor 330 aufweisen, ein Eingabe-/Ausgabe-Element 332, beispielsweise einen Mikroprozessor, und einen Signal-Port 334. Wie das Sensor-Modul 314 ist der Sensor 330 des Kommunikations-Moduls 802 an die Kontaktarme 310 angeschlossen, die mit den Klemmen-Elementen T₁ und T₂ einer Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Sicherung 302B verbunden sind, und der Sensor 330 des Kommunikations-Moduls 316 arbeitet im Wesentlichen auf dieselbe Art und Weise wie voranstehend geschildert, um einen Betätigungszustand eines primären Sicherungselements 313 in der Sicherung 302B zu erfassen. Wenn der Sensor 330 eine Betätigung der Sicherung 302B feststellt, erzeugt jedoch das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 ein entsprechendes Datensignal und gibt dieses an einen Sender 804 aus, der mit dem Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 über ein Zellulär-Kommunikationsnetzwerk kommuniziert, wie dies voranstehend beschrieben wurde.
Bei einer Ausführungsform ist der Sender 804 ein Funksender mit niedriger Energie, typischerweise ein Sender mit 0,6 bis 3 Watt, der drahtlos mit dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk kommuniziert. Eine Verdrahtung von Punkt zu Punkt in dem elektrischen System für Sicherungsüberwachungssysteme wird daher vermieden.
Wie ein Zellulär-Telefon kann das Kommunikations-Modul 802 einen Signalprozessor 805 aufweisen, der an den Sender 804 angeschlossen ist, einen oder mehrere Verstärker 806, und eine Antenne 808, zum Senden von Signalen an das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk. Entsprechend können Signale von dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk über die Antenne 808 empfangen werden, und durch einen oder mehrere Verstärker 808 an den Signalprozessor 805 weitergeleitet werden. Der Signalprozessor 805 kann Analog-/Digital-Wandler aufweisen, Digital-/Analog-Wandler, und dergleichen, zur Kommunikation mit verschiedenen Arten von Zellulär-Kommunikationsnetzwerken. Ein Lautsprecher 810 und ein Mikrofon 812 können in Kommunikationsverbindung mit dem Signalprozessor vorgesehen sein. Ein Speicher 814 kann an das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 angeschlossen sein, und der Speicher 814 kann beispielsweise ein Nur-Lese-Speicher-Chip (ROM-Chip) oder ein Flash-Speicher-Chip sein. Das Kommunikations-Modul 802 kann eine zugehörige Telefonnummer aufweisen, und kann dazu fähig sein, Anrufe über das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk durchzuführen und zu empfangen, um Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Status zu berichten, und Status-Abfragen zu empfangen.
Der Speicher 814 kann zusätzlich zu Betriebs-Algorithmen und Steuerfunktionen für das Modul 802 und Datenspeicher für Schaltungsbedingungen, die durch die Sensoren 330 und 331 erhalten werden, Telefonnummern und Kontakt-Information für ausgewählte Personen enthalten, sowie eine aufgezeichnete Sprachnachricht. Die Sprachnachricht kann in das Modul 802 einprogrammiert werden, oder in den Speicher 814 eingegeben werden, durch das Mikrofon 812 zum Zeitpunkt der Installierung. Die Sprachnachricht kann eine verbale Beschreibung oder eine Ansage enthalten, einschließlich Daten, die über das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk gesendet werden können, an verantwortliches Personal für den Betrieb eines elektrischen Systems. Das Modul 802 kann daher direkt mit verantwortlichem Personal kommunizieren, beispielsweise durch Anruf von Zellu lär-Telefonen bestimmter Personen. Sprachansagen und Audio-Alarme können ebenfalls über den Lautsprecher 810 für Identifizierungszwecke beim Auffinden bestimmter Module in einem elektrischen System abgespielt werden. Ein Techniker kann daher dazu fähig sein, schneller eine betätigte Schaltungsschutz-Vorrichtung in dem elektrischen System aufzufinden, durch Abhören der Ansage oder des Audio-Alarms.
Auch entsprechend der in 2 gezeigten Vorgehensweise kann das Kommunikations-Modul 802 auf Bestätigungen von Personen warten, die über Rückkehr-Telefonanrufe kontaktiert werden, Alarm-Mitteilungen ausweiten, wenn keine sofortige Bestätigung erfolgt, spezielle Prozeduren einleiten, und einen Austauschbefehl für einen Ersatz-Unterbrecher einleiten, falls dies gewünscht ist. Mehrere und unterschiedliche Sprachnachrichten können vorgesehen und von dem Kommunikations-Modul für bestimmte Zwecke eingesetzt werden. So kann beispielsweise eine ausgeweitete Alarm-Ankündigung mit unterschiedlichen Worten abgegeben werden als ein ursprünglicher Bericht, und kann das Einleiten spezieller Prozeduren und das Einleiten von Austauschbefehlen eine unterschiedliche Information und Beschreibung erfordern, als dies Alarm- und Mitteilungs-Ansagen erfordern. Eine Technik der interaktiven Sprachreaktion (IVR) kann in die Kommunikations-Module 802 und/oder das Verwaltungssystem eingebaut sein, um zu ermöglichen, dass Reaktionsmechanismen auf Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Betätigungsereignisse und Techniker und Wartungspersonen in Wechselwirkung mit dem Überwachungssystem treten, unter Verwendung einfacher Sprachbefehle und durch Sprache aktivierter Menü-Auswahlen, um einen Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Status zu erhalten, abgetastete Schaltungsbedingungen, Ortsbefehle, Austauschbefehle, Befehle in Bezug auf Schutzeinrichtungen für Personal, die dazu erforderlich sind, die Schaltungs schutz-Vorrichtung sicher zu warten, sowie andere interessierende Information.
Als Beispiel kann eine Ansage eine Rückrufnummer für das Kommunikations-Modul 802 enthalten, eine eindeutige Funk-Identifizierung, eine Hersteller-Seriennummer für das Kommunikations-Modul 802, einen Gerätetyp-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung 302B oder die Schaltungsschutz-Vorrichtung 302A für das angebrachte Sensor-Modul 314, einen Orts- oder Adress-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung 302A oder 302B, einen Leistungs-/Steuer-Code, einen Geräte-Identifizierungs-Code, einen Test-Code, einen Fehler-Code, einen Kunden-Code, einen Temperatur-Code, einen Schwingungs-Code, einen Verschiebungs-Code, einen Code für mechanische Belastung, einen Code für mechanische Spannung, einen Schallabgabe-Code, einen Rausch-Code, einen Thermographie-Code, einen Code für den elektrischen Widerstand, einen Druck-Code, einen Feuchte-Code und einen Video-Code.
Zusätzlich zu verbalen Sprachnachrichten einschließlich Daten und Information in Bezug auf die Schaltungsschutz-Vorrichtung und das Kommunikations-Modul 802 kann der Speicher 814 auch digitalisierte Daten und Information in Bezug auf das Kommunikations-Modul 802 und die zugehörige Schaltungsschutz-Vorrichtung 302B aufweisen, die auch elektronisch an das entfernte Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 über das zelluläre Kommunikationsnetzwerk kommuniziert werden. Weiterhin kann ein Array von Funktionsweisen, das für Zellulär-Telefonbenutzer eingerichtet wurde, eingesetzt werden, und von dem Kommunikations-Modul 802 dazu verwendet werden, verantwortliches Personal anzuweisen und aufzufordern, wenn eine Schaltungsschutz-Vorrichtung in einem elektrischen System betätigt wird, einschließlich Suchruf-Funktionen, Facsimile-Übertragung, Textnachrichten, Email, Web-Browsing, und Multimedia-Datenübertragung einschließlich Audio- und Video-Dateien. Das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 kann auch so programmiert sein, dass es Alarme und Mitteilungen an bestimmte Personen erzeugt, durch verschiedene Vorrichtungen unabhängig von dem Kommunikations-Modul 802, sowie elektronisch archivierte und durch Dokumente mitgeteilte Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Ereignisse und Vorgeschichten des elektrischen Systems, die für Zwecke der Diagnose und der Fehlersuche verwendet werden können.
Gemäß bekannter Zellulär-Techniken kann der Zugriff zu dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk für das Kommunikations-Modul 802 mit einer elektronischen Seriennummer (ESN) eingerichtet werden, die in das Modul 802 einprogrammiert ist, mit einer Mobil-Identifizierungsnummer (MIN), die eine eindeutige Zahl darstellt, die dem Kommunikations-Modul zugeordnet ist, und von einer Telefonnummer für das Modul 802 abgeleitet wird, und einem System-Identifizierungs-Code (SID), der einem autorisierten Zellulär-Netzwerkträger zugeordnet ist. Unter Verwendung von ESN, MIN und SID kann das Modul 802 mit einem Mobiltelefon-Vermittlungsamt (MTSO) kommunizieren, das die Zellulär-Basisstationen in dem Netzwerk steuert.
Verschiedene Kommunikations-Zugriffsverfahrens-Techniken sind bekannt, sowohl digital als auch analog, die dazu eingesetzt werden können, die Kommunikation zwischen dem Modul 802 und dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk zu erleichtern, einschließlich Frequenzunterteilungs-Mehrfachzugriff (FDMA), Zeitunterteilungs-Mehrfachzugriff (TDMA), Code-Unterteilungs-Mehrfachzugriff (CDMA), und persönliche Kommunikationsdienste (PCS), die teilweise auf dem TDMA-System beruhen. Auch die Globalsystemtechnik für Mobilkommunikation (GSM) ist in weitem Ausmaß verfügbar, und stellt die Grundlage für ein beliebtes Zugriffssystem dar, das als das integrierte digitale erweiterte Netzwerk (IDEN) bekannt ist. Auch ein analoger Zellulär-Dienst ist verfügbar, und ist bekannt als das fortgeschrittene Mobiltelefonsystem (AMPS), und das fortgeschrittene Schmalband-Mobiltelefon-Servicesystem (NAMPS) setzt gewisse Digitaltechnik in dem AMPS-System ein. So genannte Smartphone-Technik, welche eine erhöhte Bandbreite und erhöhte Übertragungsraten für Multimedien-Zellulär-Telefone ermöglicht, befindet sich in der Entwicklung, und taucht auf dem Markt auf. Jede dieser Zugriffstechniken, sowie äquivalente Techniken, können dazu verwendet werden, Kommunikation über ein Zellulär-Netzwerk zu erleichtern. Alle voranstehenden Arten von Diensten sind momentan an unterschiedlichen geographischen Orten um die Welt herum im Einsatz, und die spezielle Art der Zugriffstechnologie, die bei einer vorgegebenen Installierung des Kommunikations-Moduls 802 eingesetzt wird, hängt von dem lokalen Zellulär-Netzwerk ab, und davon, welche Art oder welche Arten von Dienst es unterstützt.
Bei einer Ausführungsform kann das Kommunikations-Modul 802 Mehrfachbandfähigkeit aufweisen, welche Kommunikation beispielsweise bei 800 MHz oder 1900 MHz in einem TDMA-System ermöglicht. Das Kommunikations-Modul 802 kann auch Mehrfachbetriebsarten-Technologie aufweisen, und kann dazu fähig sein, unterschiedliche Arten von Zugriffstechnologien zu erfassen und selbst dazwischen umzuschalten, beispielsweise ein AMPS-System und ein TDMA-System. Wenn es mit Mehrfachband- und Mehrfachbetriebsarten-Fähigkeiten ausgerüstet ist, kann das Kommunikations-Modul 802 die geeignete Betriebsart und die Art des Zellulär-Netzwerks bestimmen, und automatisch das Band und die Betriebsart für im Wesentlichen universellen Einsatz bei unterschiedlichen Arten von Systemen auswählen. Bei anderen Ausführungsformen können jedoch die Überwachungs-Module 802 so vorgesehen sein, dass sie mit speziellen Bändern und Betriebsarten kommunizieren, die von dem betreffenden lokalen Zellulär-Netzwerk am Ort der Installierung eingesetzt werden.
Das Kommunikations-Modul 316 kann weiterhin eine Bordbatterie-Stromversorgung 342 aufweisen, welche den elektronischen Sensor 330 und/oder das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 und zugeordnete Bauelemente in dem Kommunikations-Modul 802 mit Energie versorgt. Die Batterie 342 kann darüber hinaus auch Energie, über die Schnittstellenstecker 318, an das Eingabe-/Ausgabe-Element 332 und/oder den Sensor 330 des Kommunikations-Moduls 316 liefern. Mehrere Sensor-Module 314 können daher durch ein einziges Kommunikations-Modul 802 mit Energie versorgt werden, um mehrere Sicherungen 302 zu überwachen.
Die Batterie 342 kann austauschbar sein, je nach Erfordernis, um die Lebensdauer der Überwachungsbaugruppe 800 zu verlängern. Ein Testknopf (nicht in 12 gezeigt) kann in dem Kommunikations-Modul 316 vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass die Batterie 342 versorgt wird, und die Modul-Elektronik in dem Kommunikations-Modul 802 und den angeschlossenen Sensor-Modulen 314 ordnungsgemäß arbeitet. Rücksetzknöpfe können ebenfalls in den Modulen für Test- und Diagnosezwecke vorgesehen sein. Eine Stromspeichervorrichtung, beispielsweise wieder aufladbare Akkumulatoren und dergleichen, welche Energie speichern, wenn sie nicht in Gebrauch sind, können zusätzlich zur Batterie 342 oder anstelle von dieser vorgesehen sein. Eine Reservestromversorgung 345, oder andere Schaltungen des elektrischen Systems, können ebenfalls dazu verwendet werden, die Sensor- und Kommunikations-Module 314, 802 mit Energie zu versorgen. Energiespeicherbauelemente, wie beispielsweise Kondensatoren, können ebenfalls eingesetzt werden, und Schaltvorrichtungen können vorhanden sein, um zwischen Energiespeicherelementen, Stromspeichervorrichtungen, Batterien, und Reservestromversorgungen umzuschalten, oder anderen Schaltungen, um die Kommunikationsvorgänge mit Energie zu versorgen, nachdem die Schaltungsschutz-Vorrichtung 302A betätigt wurde.
Weiterhin kann der Signal-Port 334 des Sensor-Moduls 314 über den Schnittstellenstecker 318 mit dem Signal-Port 334 des Kommunikations-Moduls 802 kommunizieren. Das Sensor-Modul-Eingabe-/Ausgabe-Element 332 kann daher ein Datenpaket erzeugen, das an den Sensor-Modul-Signal-Port 334 über den Schnittstellenstecker 318 und das Kommunikations-Modul-Eingabe-/Ausgabe-Element 332 zur Übertragung über den Sender 804 geschickt wird. Signale werden daher einfach durch die jeweiligen Signal-Ports 384 über den Schnittstellenstecker 318 hindurchgeleitet, und mehrere Sensor-Module 314 können an ein einzelnes Kommunikations-Modul 802 über gegenseitige Verbindung der Schnittstellenstecker 318 mit den Signal-Ports 334 angeschlossen sein. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl an Kommunikations-Modulen 802 und Sendern 804 in dem Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Verwaltungssystem verringert werden, mit entsprechenden Auswirkungen auf die Kosten und die Wartung.
Weiterhin können Status-Anzeigen und dergleichen, wie beispielsweise Lichtemitterdioden (LEDs), in den Sensor- und Kommunikations-Modulen 314, 802 vorgesehen sein, um lokal eine betätigte Sicherung 302 anzuzeigen. Wenn Wartungspersonal am Ort der betätigten Sicherung 302 ankommt, können daher die Status-Anzeigen visuell eine betätigte Sicherung 302 identifizieren, und Lokalzustands-Identifizierung der Sicherungen zur Verfügung stellen, die den Modulen 314, 802 zugeordnet sind.
Wie die voranstehend geschilderte Baugruppe 300 können die Module 314 und 802 in Modulform vorgesehen sein, wobei Montage-Clips mit unterschiedlichen Abmessungen und Kontaktarme 310 mit unterschiedlichen Dimensionen vorgenommen sind, um Sicherungen unterschiedlicher Größen und Ausbildungen aufzunehmen. Durch Bereitstellung verschiedener Montage-Clips und Montage-Anordnungen, zusammen mit verschiedenen Kontaktarmen und Kontaktanordnungen, um einen elektrischen Kontakt mit den Sicherungen einzurichten, lassen sich die Module 314 und 802 an die meisten, falls nicht sämtliche, Arten von Sicherungen anpassen, und können die Module 314 und 802 nachgerüstet werden, bei komplizierten elektrischen Systemen, mit einem Einschnappeingriff, wodurch Installationszeit und Komplexität in vorhandenen elektrischen Systemen miniert werden.
13 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Netzwerk-Schaltungsschutz-Signalübertragungssystems 850, das bei Überwachungsbaugruppen 800 eingesetzt werden kann, beispielsweise jenen, die in 12 gezeigt sind. Mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungsfelder 104 sind über das elektrische System verteilt, und jedes Schaltungsschutz-Vorrichtungsfeld 104 in dem elektrischen System, das überwacht werden soll, umfasst beispielsweise eine Überwachungsbaugruppe 800 zum Übertragen, sei es in Sprachnachrichten oder digitalisierten Datennachrichten, von Information und Daten entsprechend dem Betriebszustand einer oder mehrerer Schaltungsschutz-Vorrichtungen, beispielsweise Sicherungen, in dem Feld 104. Auf die voranstehend geschilderte Art und Weise stehen die Kommunikations- Module 802 drahtlos in Verbindung mit einem Sendemast 852 des Zellulär-Kommunikationsnetzwerks und kommunizieren mit diesem, wenn eine der Sicherungen ausgelöst wird, welche den Überwachungsbaugruppen 800 zugeordnet sind.
Die Kommunikations-Module 802 sind innerhalb des Signalbereichs des Sendemastes 852 angeordnet. Der Mast 852 ist typischerweise ein Mast aus Stahl oder eine Gitterkonstruktion, der bzw. die sich einige Hundert Fuß in die Luft hinauf erstrecken kann, für unbehindertes Senden, so dass der Sendemast 852 normalerweise nicht vor Ort bei vielen elektrischen Systemen eingesetzt wurde. Der Mast 852 wird typischerweise von einem oder mehreren lizenzierten Betreibern von Zellulär-Diensten betrieben und gesteuert, und wurde typischerweise nicht von den Bedienungspersonen des zu überwachenden elektrischen Systems verwaltet. Mehr als ein Mast 852 kann im Signalbereich der Kommunikations-Module 802 angeordnet sein, und der Sendemast 852 kann Schalteinrichtungen und andere Bauelemente aufweisen, die den Mast 852 als Zellulär-Basisstation ausbilden. Unter Verwendung irgendeiner der voranstehend geschilderten Zugriffstechniken können die Kommunikations-Module 802 mit dem Mast 852 kommunizieren, und schließlich beispielsweise mit einer Zellulär-Kommunikationsvorrichtung 854 einer Person, mit der Kontakt aufgenommen werden soll, wenn Sicherungen ausgelöst werden, und mit dem elektronischen Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118, welches ein Zellulär-Modem und dergleichen aufweisen kann, um Kommunikationsvorgänge über das Zellulär-Netzwerk zu erleichtern.
Abhängig von der Leistung des Senders und der Signalstärke des Mastes 852 am Ort der Installation einer Überwachungsbaugruppe 800 können die Kommunikations-Module 802 mit dem Mast durch Wände und Baumaterialien hindurch kommunizieren, und durch andere Hindernisse, die normalerweise eine Sichtverbindungs-Kommunikation zwischen den Modulen 802 und dem Mast 852 verhindern können. Insbesondere bei elektrischen Anlagen, die sich im Innenbereich einer Industrieanlage befinden, wird beispielsweise die Fähigkeit der Module 802 zum Kommunizieren mit dem Mast 852 außerhalb der Anlage teilweise durch die Art des verfügbaren Zellulär-Dienstes und die Leistung der Sender in den Kommunikations-Modulen 802 beeinflusst. Eine ordnungsgemäße Berücksichtigung von Rausch- und Störeinflüssen in der Umgebung sollte ebenfalls berücksichtigt werden, wenn eine optimale Konfiguration der Kommunikations-Module 802 für eine bestimmte Art oder Betriebsweise eines Zellulär-Dienstes festgelegt wird. Wenn mehr als ein Zellulär-Dienst-Provider verfügbar ist, können derartige Überlegungen dazu führen, dass der Dienst eines Providers wünschenswerter ist als jener der anderen.
Es lässt sich ebenfalls überlegen, dass die Kosten für die Teilnahme an einem Zellulär-Dienst durch einen bestimmten Provider einflussreich sein können, insbesondere wenn die Anzahl an Kommunikations-Modulen 802 in dem elektrischen System zunimmt, das überwacht wird. Bei einer Ausführungsform können die Kommunikations-Module 802 so programmiert sein, dass sie in unregelmäßigen Abständen über das Kommunikationsnetzwerk kommunizieren, und wäre die erwartete Nutzungszeit des Netzwerks relativ niedrig für jedes Kommunikations-Modul, was zu möglichen Kosteneinsparungen führen kann. Einige Schaltungsschutz-Vorrichtungen können über Jahre oder sogar Jahrzehnte nicht ausgelöst werden, nachdem sie installiert wurden, und wenn die Kommunikations-Module 802 nur dann kommunizieren, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen so arbeiten, dass sie Abschnitte der Schaltung unterbrechen, nutzen die Module kei ne Sendezeit in regelmäßigen Abständen. Ein Vorbezahlungs-Kommunikations-Paket, das eine vorbestimmte Nutzungszeit ermöglicht, beispielsweise 10 Minuten, kann bei einer derartigen Ausführungsform geeignet sein. Bei anderen Ausführungsformen können die Kommunikations-Module 802 so programmiert sein, dass sie in regelmäßigeren Abständen berichten, unabhängig davon, ob die Schaltungsschutz-Vorrichtungen ausgelöst wurden oder nicht, aber es lässt sich immer noch überlegen, dass Kommunikationsvorgänge schnell durchgeführt werden können, und eine kostengünstige Zellulär-Dienst-Anordnung entsprechend ausgebildet sein kann.
14 ist ein schematisches Blockdiagramm der Überwachungsbaugruppe 800, die an ein elektrisches System angeschlossen ist, und in Kommunikation mit einem Verwaltungssystem 112 steht, welches das Signalübertragungssystem 850 in 13 einsetzt.
Das elektrische System 100 weist eine Stromversorgung oder Stromversorgungsschaltung 102 auf, die an mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen, wie beispielsweise Sicherungen 302, in einem Schaltungsschutz-Vorrichtungsfeld 104 angeschlossen ist. Jeder der Sicherungen 302 ist ein Sensor-Modul 314 oder ein Kommunikations-Modul 802 zugeordnet, und jede der Sicherungen 302 ist an einen elektrischen Verbraucher 106 angeschlossen. Die Schnittstellenstecker 318 verbinden die Sensor-Module 314 miteinander und mit dem Kommunikations-Modul 802 auf die voranstehend geschilderte Art und Weise. Infolge der gegenseitigen Verbindung der Module 314 und 802 wird, wenn eine der Sicherungen 302 so arbeitet, dass sie irgendeinen der Verbraucher 106 abtrennt, das Kommunikations-Modul 802 an das Zellulär-Netzwerk 850 angeschlossen, und gibt eine Sprachnachricht oder digitalisierte Datennachricht an das Verwaltungssystem 112 aus, und speziell an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118.
Das Zellulär-Netzwerk 850 kann einen oder mehrere Sendemasten 852 im Signalbereich zueinander enthalten, von denen einer typischerweise eine Basisstation ist, und ein Mobiltelefon-Vermittlungsamt (MTSO) 858, das unter anderem die Fähigkeit zur Verfügung stellt, eine Verbindung mit öffentlichen Telefonnetzwerken und Landleitungen herzustellen, oder zu einer anderen Vermittlung der Telefongesellschaft, um Anrufe an geeignete Orte zu übertragen, einschließlich eines entfernt angeordneten Verwaltungssystems 112.
Das Verwaltungssystem 112 kann das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 aufweisen, eine Benutzerschnittstelle oder Anzeige 662, die an das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem 118 angeschlossen ist, und kann in Kommunikationsverbindung mit dem Inventar-Verwaltungssystem 120 zum automatischen Bestellen von Ersatzsicherungen stehen. Ein Speicher oder eine Datenbank 860 kann ebenfalls vorgesehen sein, um die Systemaktivität zu protokollieren, und erforderliche Information für das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem zu speichern. Daten und Information in Bezug auf Schaltungsbedingungen und Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Unterbrechungsereignisse können dem verantwortlichen Personal in Tabellen- oder Grafikform mit Menü-betriebenen Anzeigen präsentiert werden. Die Datenbank 860 kann auch dazu eingesetzt werden, um Kontakt-Information zum Speichern und Zurückgewinnen, zum Auffinden und Alarmieren von Wartungspersonal einzusetzen.
Die Vorteile und vorteilhaften Auswirkungen des Implementierens eines derartigen Sicherungs-Überwachungssystems, das vorhandene Zellulär-Kommunikationssysteme einsetzt, sind zahlreich. Mögliche Kosteneinsparungen, die mit Hardware und Software zusammenhängen, zum Einrichten eines getrennten Kommunikations-Netzwerks am Ort des zu überwachenden elektrischen Systems werden erzielt, und schließen beispielsweise die Kosten für Repeater-/Router-Elemente und Gateway-Vorrichtungen ein, zur Handhabung von Signalübertragungen, die nicht dazu erforderlich sind, Daten und Information an andere Orte zu übertragen. Ein vollständiger Bereich von Funktionalität und Merkmalen, die in Zellulär-Telefonvorrichtungen verfügbar sind, kann einfach in den Kommunikations-Modulen 802 unter Verwendung von Zellulär-Kommunikationsnetzwerken verwirklicht werden, von denen zahlreiche anders schwierig und teuerer zur Verfügung gestellt werden können, um nicht-zelluläre Kommunikationsnetzwerke zur Verfügung zu stellen. Software-Aktualisierungen und entsprechende Revisionen können einfach über das Zellulär-Netzwerk auf ähnliche Weise wie bei bekannten Zellulär-Vorrichtungen herunter geladen werden. Es ist die Fähigkeit vorhanden, ein bestimmtes Kommunikations-Modul anzurufen, und den Status einer einzelnen Schaltungsschutz-Vorrichtung abzufragen. Eine weitere Investition in die Zellulär-Vorrichtungstechnik kann zusätzliche Merkmale und Vorteile zur Verfügung stellen, die in dem Sicherungs-Überwachungssystem wünschenswert sein können.
F. Schlussfolgerungen
Die voranstehend geschilderten Systeme und Prozesse sind nicht auf die hier geschilderten, speziellen Ausführungsformen beschränkt. Bestandteile jedes Systems und jeder Prozess können unabhängig und getrennt von anderen Bestandteilen und Prozessen in die Praxis umgesetzt werden, die hier beschrieben wurden. Jeder Bestandteil und jeder Prozess kann auch in Kombination mit anderen Bestandteilen, Systemen und Prozessen eingesetzt werden.
Beispielsweise werden zwar die Kommunikations-Module 802 so beschrieben, dass sie für eine Nachrüst-Installation bei vorhandenen Schaltungsschutz-Vorrichtungen angepasst sind, jedoch kann die Funktionalität der Kommunikations-Module 802 alternativ auch in Schaltungsschutz-Vorrichtungsfelder oder eine andere Infrastruktur eingebaut sein, oder bei anderen Ausführungsformen in die Schaltungsschutz-Vorrichtungen selbst. Weiterhin werden zwar die Sensor- und Kommunikations-Module zum Einsatz bei Sicherungen beschrieben und dargestellt, jedoch können auch andere Arten von Schaltungsschutz-Vorrichtungen, die beispielsweise Überspannungs-, Überstrom-, Überlastungs- und Kurzschlussschutz zur Verfügung stellen, bei geeigneten Abänderungen der Module überwacht werden.
Weiterhin können die voranstehenden Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Kommunikations-Module 802 und das Überwachungs- und Verwaltungssystem 112 insgesamt oder teilweise implementiert werden, um den Anforderungen eines bestimmten elektrischen Systems 100 zu genügen, oder aus Gründen der Kostenersparnis. Anders ausgedrückt, müssen die Kommunikations-Module 802 und das Verwaltungssystem 112 nicht sämtliche geschilderten Bauelemente enthalten, oder sämtliche geschilderten Funktionen durchführen, die voranstehend beschrieben wurden.
Als noch ein weiteres Beispiel können die Kommunikations-Module 802 und das Verwaltungssystem 112 den Betriebs-Status und Daten in Bezug auf die Schaltungsschutz-Vorrichtung identifizieren und bestimmen, und Daten an das Übersichts- und Reaktions-Verwaltungssystem 118 kommunizieren und übertragen, aber nicht mit einem Lagerverwaltungssystem kommunizieren.
Es sollte nunmehr deutlich geworden sein, dass die Systembestandteile gemischt und angepasst werden können, um unterschiedliche Systeme zu erzeugen, welche die Vorteile der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichem Ausmaß erzielen.
Eine Ausführungsform eines Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Signalübertragungssystems für zumindest eine Schaltungsschutz-Vorrichtung, die einen unterbrechbaren Stromweg dort hindurch beim Auftreten eines festgelegten Betriebszustands in einer Schaltung festlegt, wird hier beschrieben. Das System weist ein Status-Element auf, das der Schaltungsschutz-Vorrichtung zugeordnet ist, und dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand des Stromweges zu überwachen; sowie einen Sender, der dazu ausgebildet ist, den Betriebszustand des Stromweges über ein Zellulär-Kommunikationsnetzwerk zu kommunizieren.
Wahlweise kann das Status-Element eine Sprachnachricht über das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk übertragen, wobei die Sprachnachricht Betriebszustands-Information für die Schaltungsschutz-Vorrichtung enthält. Das Status-Element kann ein Datensignal über das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk übertragen, wobei das Datensignal dem Betriebszustand des Stromweges entspricht, und das Datensignal zumindest entweder eine eindeutige Funk-Identifizierung enthält, eine Hersteller-Seriennummer für das Status-Element, einen Gerätetyp-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung, einen Orts- oder Adress-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung, einen Energieversorgungs-/Steuer-Code, einen Einrichtungs-Identifizierungs-Code, einen Test-Code, einen Fehler-Code, einen Kunden-Code, einen Temperatur-Code, einen Schwingungs-Code, einen Verschiebungs-Code, einen Code für mechanische Belastung, einen Code für mechanische Spannung, einen Code für Schallabgabe, einen Rausch-Code, einen Thermographie-Code, einen Code für den elektrischen Widerstand, einen Druck-Code, einen Feuchte-Code, und einen Video-Code.
Ebenfalls wahlweise kann das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ein digitales Zellulär-Kommunikationsnetzwerk umfassen. Ein elektronisches Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem kann in Kommunikation mit dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk stehen, wobei das Reaktions-Verteilungssystem auf Kommunikation von dem Status-Element reagiert, um automatisch verantwortliches Personal zu alarmieren und herbeizurufen, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtung so gearbeitet hat, dass der Stromweg unterbrochen wird. Das elektronische Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem kann so ausgelegt sein, dass der Ort der betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtung für das verantwortliche Personal identifiziert wird. Das Status-Element kann ein Überwachungs-Modul aufweisen, das bei einer Schaltungsschutz-Vorrichtung nachgerüstet werden kann. Das Status-Element kann auch einen Lautsprecher aufweisen, wobei der Lautsprecher einen Audio-Alarm zur Verfügung stellt, wenn der Stromweg unterbrochen wurde. Weiterhin kann das Status-Element ein Mikrofon zum Aufzeichnen einer Sprachnachricht einschließlich eines Identifizierers für die Schaltungsschutz-Vorrichtung und des Orts der Schaltungsschutz-Vorrichtung aufweisen. Das Status-Element kann für Mehrfachband- und Mehrfachbetriebsart-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgelegt sein.
Es wird auch eine andere Ausführungsform eines Signalübertragungssystems für mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen beschrieben. Jede der Schaltungsschutz-Vorrichtungen legt durch sich einen unterbrechbaren Stromweg fest, beim Auftre ten einer vorgegebenen Strombedingung des Stroms durch den unterbrechbaren Stromweg. Das System weist ein Status-Element auf, das zumindest einer der Schaltungsschutz-Vorrichtungen zugeordnet ist, wobei das Status-Element dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand zumindest eines der jeweiligen Stromwege zu überwachen, und das Status-Element dazu ausgebildet ist, mit einem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk verbunden zu werden und über dieses zu kommunizieren, wenn einer oder mehrere der Stromwege unterbrochen werden, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen arbeiten.
Wahlweise können die mehreren Schaltungsschutz-Vorrichtungen Sicherungen sein, wobei das Status-Element Daten in Bezug auf die Betätigung der Sicherungen überträgt, und die Daten einen eindeutigen Identifizierungs-Code und einen eindeutigen Adress-Code umfassen. Das Status-Element kann eine Sprachnachricht einschließlich der Daten übertragen, oder kann ein digitales Datenpaket senden, welches die Daten enthält. Ein elektronisches Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem kann in Kommunikation mit dem Status-Element stehen, wobei das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem auf das Status-Element reagiert, um automatisch verantwortliches Personal zu alarmieren und aufzufordern, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen so arbeiten, dass sie einen oder mehrere der Stromwege unterbrechen. Das Status-Element kann ein Überwachungs-Modul aufweisen, das bei einer Schaltungsschutz-Vorrichtung nachgerüstet werden kann. Das Status-Element kann einen Lautsprecher aufweisen, wobei der Lautsprecher einen Audio-Alarm zur Verfügung stellt, wenn der Schaltungsweg unterbrochen wurde. Das Status-Element kann für Mehrfachband- und Mehrfachbetriebsart-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgebildet sein.
Eine noch andere Ausführungsform eines Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Signalübertragungssystems wird hier für mehrere Überstrom-Schutzsicherungen beschrieben. Jede der Überstrom-Schutzsicherungen weist ein primäres Sicherungselement auf, das sich zwischen einem ersten und einem zweiten Klemmen-Element erstreckt, wobei das primäre Sicherungselement einen unterbrechbaren Stromweg durch es beim Auftreten vorgegebener Strombedingungen durch das primäre Sicherungselement festlegt. Das Signalübertragungssystem weist auf: ein Status-Element entsprechend jeder der Überstrom-Schutzsicherungen, wobei die Status-Elemente zumindest ein Überwachungs-Modul aufweisen, das dazu ausgebildet ist, einen Betätigungszustand der jeweiligen Sicherungen zu erfassen, und zumindest ein Kommunikations-Modul, das so ausgebildet ist, dass es mit einem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk verbunden wird, und den Betriebszustand der Sicherungen hierüber kommuniziert, wenn eine Betätigung des Stromweges in den Sicherungen erfasst wird; und ein elektronisches Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem in Kommunikation mit den Status-Elementen, wobei das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem dazu ausgebildet ist, verantwortliches Personal in Bezug auf eine oder mehrere betätigte Sicherungen zu alarmieren und anzurufen, und den Ort der betätigten Sicherungen zu identifizieren, damit diese ausgetauscht werden, um effizient zugehörige Schaltungen erneut mit Energie zu versorgen.
Wahlweise können die Überwachungs-Module mechanisch und elektrisch mit den ersten und zweiten Klemmen-Elementen der jeweiligen Sicherungen an einem Ort außerhalb eines Körpers der Sicherung verbunden sein, wodurch eine Nachrüst-Installierung einer installierten Sicherung zur Verfügung gestellt wird. Das Datensignal kann einen eindeutigen Identifizierungs-Code und einen Adress-Code enthalten. Das Status-Element kann so ausgebildet sein, dass eine Mehrfachband-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ermöglicht wird, oder eine Mehrfachbetriebsart-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk. Die Status-Elemente können eine Sprachnachricht einschließlich des Betriebszustands übertragen, oder ein digitales Datenpaket, welches den Betriebszustand der Sicherungen enthält.
Zwar wurde die Erfindung anhand verschiedener, spezieller Ausführungsformen beschrieben, jedoch werden Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass die Erfindung abgeändert verwirklicht werden kann, innerhalb des Wesens und Umfangs der Erfindung.

Claims

Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Signalübertragungssystem für zumindest eine Schaltungsschutz-Vorrichtung, die einen unterbrechbaren Stromweg durch sich beim Auftreten festgelegter Betriebsbedingungen in einer Schaltung festlegt, wobei das System aufweist: ein Status-Element, das der Schaltungsschutz-Vorrichtung zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand des Stromweges zu überwachen; und einen Sender, der dazu ausgebildet ist, den Betriebszustand des Stromweges über ein Zellulär-Kommunikationsnetzwerk zu kommunizieren.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element eine Sprachnachricht über das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk sendet, wobei die Sprachnachricht Betriebszustands-Information für die Schaltungsschutz-Vorrichtung enthält.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element ein Datensignal über das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk sendet, wobei das Datensignal dem Betriebszustand des Stromweges entspricht, und das Datensignal zumindest entweder einen eindeutigen Funk-Identifizierer aufweist, eine Hersteller-Seriennummer für das Status-Element, einen Devicetyp-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung, einen Orts- oder Adress-Code für die Schaltungsschutz-Vorrichtung, einen Energieversorgungs-/Steuer-Code, einen Einrichtungs-Identifizierungs-Code, einen Test-Code, einen Fehler-Code, einen Kunden-Code, einen Temperatur-Code, einen Schwingungs-Code, einen Verschiebungs-Code, einen Code für mechanische Belastung, einen Code für mechanische Spannung, einen Code für ausgesandte Schallsignale, einen Rausch-Code, einen Thermographie-Code, einen Code für elektrischen Widerstand, einen Druck-Code, einen Feuchte-Code, oder einen Video-Code.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ein digitales zelluläres Kommunikationsnetzwerk ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein elektronisches Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem in Kombination mit dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk vorgesehen ist, wobei das Reaktions-Verteilungssystem auf Kommunikation von den Status-Elementen reagiert, um automatisch verantwortliches Personal zu alarmieren und herbeizurufen, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtung so gearbeitet hat, dass der Stromweg unterbrochen wurde.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem so ausgebildet ist, dass es den Ort der betätigten Schaltungsschutz-Vorrichtung für das verantwortliche Personal identifiziert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal Daten enthält, die in Beziehung zur Betätigung einer Sicherung stehen, wobei die Daten einen eindeutigen Identifizierungs-Code für die Sicherung und einen Orts-Code für die Sicherung enthalten.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element ein Überwachungs-Modul aufweist, das bei einer Schaltungsschutz-Vorrichtung nachgerüstet werden kann.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element einen Lautsprecher aufweist, der einen Audio-Alarm zur Verfügung stellt, wenn der Schaltungsweg unterbrochen wurde.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element ein Mikrofon zur Aufzeichnung einer Sprachnachricht aufweist, die einen Identifizierer für die Schaltungsschutz-Vorrichtung und den Ort der Schaltungsschutz-Vorrichtung enthält.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element zur Mehrfachband-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element zur Mehrfachbetriebsart-Kommunikation über das Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
Signalübertragungssystem für mehrere Schaltungsschutz-Vorrichtungen, von denen jede einen unterbrechbaren Stromweg durch sie beim Auftreten festgelegter Strombedingungen durch den unterbrechbaren Stromweg festlegt, wobei das System aufweist: ein Status-Element, das zumindest einer der Schaltungsschutz-Vorrichtungen zugeordnet ist, wobei das Status-Element dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand zumindest eines der jeweiligen Stromwege zu überwachen, und das Status-Element dazu ausgebildet ist, mit einem Zellulär-Kommunika tionsnetzwerk verbunden zu werden, und über dieses zu kommunizieren, wenn einer oder mehrere der Stromwege unterbrochen werden, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen arbeiten.
Signalübertragungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Schaltungsschutz-Vorrichtungen Sicherungen sind, die Status-Elemente-Daten in Bezug auf Betätigung der Sicherungen übertragen, und die Daten einen eindeutigen Identifizierungs-Code und einen eindeutigen Adress-Code umfassen.
Signalübertragungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element eine die Daten enthaltende Sprachnachricht überträgt.
Signalübertragungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element ein Digitaldatenpaket überträgt, welches die Daten enthält.
Signalübertragungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein elektronisches Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem in Kommunikation mit dem Status-Element vorgesehen ist, wobei das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem auf das Status-Element reagiert, um automatisch verantwortliches Personal zu alarmieren und herbeizurufen, wenn die Schaltungsschutz-Vorrichtungen so arbeiten, dass sie einen oder mehrere der Stromwege unterbrechen.
Signalübertragungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element ein Überwachungs-Modul aufweist, das bei einer Schaltungsschutz-Vorrichtung nachgerüstet werden kann.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element einen Lautsprecher aufweist, welcher einen Audio-Alarm zur Verfügung stellt, wenn der Schaltungsweg unterbrochen wurde.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element zur Mehrfachband-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element zur Mehrfachbetriebsart-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
Schaltungsschutz-Vorrichtungs-Signalübertragungssystem für mehrere Überstrom-Schutzsicherungen, wobei jede der Überstrom-Schutzsicherungen ein primäres Sicherungselement aufweist, das sich zwischen einem ersten und einem zweiten Klemmen-Element erstreckt, und die primären Sicherungselemente einen unterbrechbaren Stromweg durch sie hindurch beim Auftreten vorgegebener Strombedingungen durch das primäre Sicherungselement festlegen, wobei das Signalübertragungssystem aufweist: ein Status-Element entsprechend jeder der Überstrom-Schutzsicherungen, wobei die Status-Elemente ein Überwachungs-Modul aufweisen, das dazu ausgebildet ist, einen Betriebszustand der jeweiligen Sicherungen zu erfassen, und zumindest ein Kommunikations-Modul, das dazu ausgebildet ist, mit einem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk verbunden zu werden, und über dieses den Betriebszustand der Sicherungen zu kommunizieren, wenn das Öffnen des Stromweges in den Sicherungen erfasst wird; und ein elektronisches Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem in Kommunikation mit den Status-Elementen, wobei das Übersichts- und Reaktions-Verteilungssystem dazu ausgebildet ist, verantwortliches Personal zu alarmieren und herbeizurufen, für eine oder mehrere betätigte Sicherungen, und die Orte der betätigten Sicherungen zu identifizieren, damit diese ersetzt werden, um effizient zugehörige Schaltungen erneut mit Energie zu versorgen.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungs-Module mechanisch und elektrisch mit den ersten und zweiten Klemmen-Elementen der jeweiligen Sicherungen an einem Ort außerhalb eines Körpers der Sicherung verbunden sind, wodurch eine Nachrüst-Installierung einer angebrachten Sicherung zur Verfügung gestellt wird.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Datensignal einen eindeutigen Identifizierungs-Code sowie einen Adress-Code aufweist.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element für Mehrfachband-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element zur Mehrfachbetriebsart-Kommunikation in dem Zellulär-Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Status-Element eine Sprachnachricht überträgt, welche den Betriebszustand enthält.
System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Status-Elemente ein Digitaldatenpaket übertragen, welches den Betriebszustand der Sicherungen enthält.