DE102018103997A1

DE102018103997A1 - Energieverteilungssysteme und Verfahren zum Betreiben von Energieverteiungssystemen mit einem Kommunikationsnetzwerk

Info

Publication number: DE102018103997A1
Application number: DE102018103997.2A
Authority: DE
Inventors: Lathom Alexander Louco; Jeffrey Marcel Kubascik; Shawn Alan Morgan; Lucas Ray Mallory; Craig Benjamin Williams
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Abb SpA It
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2018-08-23
Also published as: CN108462148B; CN108462148A; US10673226B2; US20180241193A1

Abstract

Ein beispielhaftes elektrisches Energieverteilungssystem (100) enthält mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen (106), die zwischen einer elektrischen Energiequelle (102) und mehreren elektrischen Lasten angeschlossen sind. Jede Schaltungsschutzvorrichtung (106) enthält eine Auslöseeinheit (132), eine Netzwerkschnittstelle (146), einen Prozessor (138) und einen Speicher (140). Die Auslöseeinheit (132) ist eingerichtet, um wahlweise auszulösen, um einen elektrischen Stromfluss durch die Schaltungsschutzvorrichtung zu verhindern. Die Netzwerkschnittstelle (146) ist mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) enthält. Der Speicher (140) speichert Instruktionen, die, wenn sie durch den Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle (146) Daten der Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu dem Netzwerk zu senden. Die Daten der Schaltungsschutzvorrichtung (106) sind entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Energieverteilungssysteme und insbesondere Verfahren zum Betreiben von Energieverteilungssystemen, die ein Kommunikationsnetzwerk enthalten.
Bekannte Energieverteilungssysteme enthalten mehrere Reihen von Schaltanlagen, die Schutzschalter enthalten, die jeweils mit einer oder mehreren Lasten gekoppelt sind. Die Schutzschalter enthalten gewöhnlich eine Auslöseeinheit, die die Schutzschalter basierend auf dem erfassten Strom, der durch den Schutzschalter fließt, steuert. Insbesondere bewirkt die Auslöseeinheit, dass ein durch den Schutzschalter fließender Strom unterbrochen wird, falls der Strom außerhalb von akzeptablen Bedingungen liegt.
Einige bekannte Schutzschalter sind mit einem oder mehreren Stromgrenzwerten (die auch als „Aufnahme“-Schwellen bezeichnet werden) programmiert, die unerwünschte Stromniveaus für den Schutzschalter identifizieren. Falls zum Beispiel ein Fehler einen Strom über einem oder mehreren Stromgrenzwerten für eine vorbestimmte Zeitdauer zieht, aktiviert die Auslöseeinheit gewöhnlich den zugehörigen Schutzschalter, um einen Stromfluss durch den Schutzschalter zu unterbinden. In Energieverteilungssystemen, die mehrere Schutzschalter enthalten, verwendet jedoch eine typische Einrichtung eine Hierarchie von Schutzschaltern. Große Schutzschalter (d.h. Schutzschalter mit einer hohen Strombelastbarkeit) sind näher an einer Energiequelle positioniert als für niedrigere Ströme ausgelegte Einspeiseschutzschalter, und sie versorgen die Einspeiseschutzschalter für niedrigere Ströme. Jeder Einspeiseschutzschalter kann mehrere weitere Schutzschalter speisen, die mit Lasten oder einer anderen Verteilungsausrüstung verbunden sind.
Ein Fehler kann an irgendeiner Stelle in der Schutzschalterhierarchie auftreten. Wenn ein Fehler auftritt, kann jeder Schutzschalter, der den gleichen durch ihn hindurchfließenden Fehlerstrom aufweist, in Folge variierender Sensorempfindlichkeiten und/oder Toleranzen unterschiedliche Fehlerstrommengen erfassen. Wenn der Fehler eintritt, sollte der dem Fehler nächste Schutzschalter auslösen, um einen Strom daran zu hindern, durch den Schutzschalter zu fließen. Falls ein in der Hierarchie höherer Schutzschalter auslöst, können mehrere Schaltkreise oder Lasten unnötigerweise ihren Einsatz verlieren.
Um die variierenden Toleranzen zu berücksichtigen und sicherzustellen, dass mehrere Schutzschalter basierend auf den gleichen Fehlerstrom nicht unnötigerweise auslösen, sind die Stromgrenzwerte wenigstens einiger bekannter Schutzschalter untereinander verschachtelt, um überlappende Fehlerstromgrenzwerte zu vermeiden. In einigen weiteren bekannten Systemen senden Schutzschalter in einer niedrigeren Ebene bei der Erfassung eines Fehlerstroms Koordinations- oder Blockierungssignale zu Schutzschaltern einer höheren Ebene, und der Betrieb der Schutzschalter der oberen Ebene wird als Reaktion auf das Blockierungssignal mit dem Betrieb des Schutzschalters der niedrigeren Ebene koordiniert. Die Signale werden gewöhnlich über eine dedizierte Verbindung zwischen einem Blockierungssignalausgang in dem Schutzschalter der niedrigeren Ebene und einem Blockierungssignaleingang in jedem Schutzschalter der oberen Ebene, mit dem der Schutzschalter der niedrigeren Ebene koordiniert werden muss, übertragen. Die Blockierungs-/Koordinationssignale sind gewöhnlich ein einfaches binäres (Ein/Aus)-Signal, bei dem die Gegenwart einer Spannung ein Blockierungssignal kennzeichnet und das Fehlen einer Spannung das Fehlen eines Blockierungssignals anzeigt. Einige bekannte Systeme enthalten ein drittes Signal, wie etwa einen periodischen Impuls, um eine zusätzliche Angabe hinzuzufügen, wie etwa um zu bestätigen, dass kein Blockierungssignal vorliegt, aber die Verbindung zwischen den Schutzschaltern weiterhin funktioniert. Derartige bekannte Systeme liefern keine zusätzlichen Informationen von dem Schutzschalter einer niedrigeren Ebene zu den Schutzschaltern einer oberen Ebene in Verbindung mit dem Blockierungssignal.
In bestimmten Systemtypologien können als Kupplungen bezeichnete Schutzschalter, die Verteilungsbusse in derselben Ebene eines Systems mit mehreren Quellen, die mehrere Busse versorgen, verbinden, keine Fehlerstromrichtung erfassen. Die Auslöseeinheit in dem Bindeglied weiß nicht, ob ein Strom durch die Kupplung von rechts nach links oder von links nach rechts fließt. Wenn ein Fehler auftritt, muss die Kupplung ein Blockierungssignal zu Vorrichtungen einer oberen Ebene an allen verbundenen Quellen senden. Dies hat den unerwünschten Betrieb zur Folge, dass alle Quellenvorrichtungen blockiert werden, wenn es ansonsten gewünscht sein kann, dass wenigstens eine von diesen nicht blockiert wird.
Wenigstens einige bekannte Energieverteilungssysteme enthalten Schaltungsschutzvorrichtungen, die in wenigstens zwei Schutzmodi betreibbar sind: einem normalen Schutzmodus und einem Instandhaltungsmodus. In dem normalen Schutzmodus sind Stromgrenzwerte (die auch als „Aufnahme“-Schwellen bezeichnet werden), die unerwünschte Stromniveaus identifizieren, festgelegt, um eine Ausrüstung, wie etwa eine Last oder andere Schutzvorrichtungen, zu schützen. Der Instandhaltungsmodus wird üblicherweise durch eine Person aktiviert, wenn die Person mit einer Last oder Schutzvorrichtung stromabwärts (in einer niedrigeren Ebene) von einer Schutzvorrichtung interagiert. In dem Instandhaltungsmodus werden die Einstellungen der Schutzvorrichtung angepasst, um sie für unerwünschte Stromniveaus empfindlicher zu machen und, sofern möglich, die Zeitdauer zu verringern, die die Schutzvorrichtung benötigt, um auf ein ungewünschtes Stromniveau zu reagieren. Somit kann eine Schutzvorrichtung leichter und/oder schneller ausgelöst werden, wenn der Instandhaltungsmodus eingeschaltet ist. Der Instandhaltungsmodus einer Schutzvorrichtung wird gewöhnlich durch eine Person von Hand aktiviert und deaktiviert. Ein Versäumnis einer Person, einen Instandhaltungsmodus in einer Schutzvorrichtung zu aktivieren, erhöht in einigen bekannten Systemen die Gefahr für eine Person, die stromabwärts von dem Schutz arbeitet. Ein Versäumnis, die Schutzvorrichtung von dem Instandhaltungsmodus wieder in den normalen Schutzmodus zurückzubringen, kann die Wahrscheinlichkeit, dass die Schutzvorrichtung unnötig auslösen wird, erhöhen.
Wenigstens einige bekannte Energieverteilungssysteme enthalten Schaltungsschutzvorrichtungen mit Erdschlussdetektionsfähigkeiten. Eine Schaltungsschutzvorrichtung, die einen Schaltkreis trennt, wenn sie erfasst, dass ein elektrischer Strom zwischen Leitern, z.B. zwischen einem Phasenleiter und einem Neutralleiter, nicht ausgeglichen ist, kann als eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (Residual Current Device RCD) bezeichnet werden. Zu RCDs gehören zum Beispiel Fehlerstromschutzschalter (Ground Fault Circuit Interrupters, GFCIs), Erdschlusstrenner (Ground Fault Interrupters, GFIs), Geräteleckstromunterbrecher (Appliance Leakage Current Interrupters, ALCIs), Fehlerstromschutzschalter mit Überlastschutz (RCBOs) und elektronische Fehlerstromschutzschalter mit Überlastschutz (eRCBOs). Erdschlussdetektionsfähigkeiten einer Schaltungsschutzvorrichtung werden häufig nur basierend auf Daten gesteuert, die durch die Schaltungsschutzvorrichtung unmittelbar gesammelt werden, ohne umfassende Kenntnisse über den Betrieb anderer Schaltungsschutzvorrichtungen oder anderer Teile des Energieverteilungssystems.
Einige bekannte Energiesysteme verwenden relativ einfache Schaltungsschutzvorrichtungen in Verbindung mit einer zentralisierten Steuereinrichtung. Die zentralisierte Steuereinrichtung empfängt Daten von Sensoren, die durch das Energieverteilungssystem hinweg angeordnet sind. Die zentralisierte Steuereinrichtung befiehlt und koordiniert einen Betrieb der verschiedenen Schaltungsschutzvorrichtungen in dem Energieverteilungssystem auf der Basis der erfassten Daten.
KURZBESCHREIBUNG
In einem Aspekt enthält ein elektrisches Energieverteilungssystem mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen, die zwischen einer elektrischen Energiequelle und mehreren elektrischen Lasten geschaltet sind. Jede Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine Auslöseeinheit, eine Netzwerkschnittstelle, einen Prozessor und einen Speicher. Die Auslöseeinheit ist eingerichtet, um wahlweise auszulösen, um einen elektrischen Stromfluss durch die Schaltungsschutzvorrichtung zu verhindern. Die Netzwerkschnittstelle ist mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält. Der Speicher speichert Instruktionen, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle Schaltungsschutzvorrichtungsdaten zu dem Netzwerk zu senden. Die Schaltungsschutzvorrichtungsdaten sind entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert.
In dem zuvor erwähnten elektrischen Energieverteilungssystem kann das Kommunikationsnetzwerk ein drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk aufweisen.
Zusätzlich kann die Netzwerkschnittstelle jeder Schaltungsschutzvorrichtung eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle aufweisen, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist.
Jedes beliebige vorstehend erwähnte elektrische Energieverteilungssystem, das ein drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk aufweist, kann ferner eine Netzwerkbrücke aufweisen, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, wobei die Netzwerkschnittstelle wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen eine drahtlose Netzwerkschnittstelle aufweisen kann, die in drahtloser Weise mit der Netzwerkbrücke verbunden ist.
Zusätzlich kann die Netzwerkbrücke eine andere Schaltungsschutzvorrichtung aufweisen, wobei die andere Schaltungsschutzvorrichtung eine Netzwerkschnittstelle enthält, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist und mit der wenigstens einen Schaltungsschutzvorrichtung in drahtloser Weise kommunikationsmäßig verbunden ist.
Jedes beliebige vorstehend erwähnte elektrische Energieverteilungssystem, das ein drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk aufweist, kann ferner einen drahtlosen Zugriffspunkt aufweisen, der mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist.
Insbesondere kann der drahtlose Zugriffspunkt eine einzelne Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen aufweisen.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann das Kommunikationsnetzwerk ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk aufweisen, und die Netzwerkschnittstelle jeder Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen kann eine drahtlose Netzwerkschnittstelle aufweisen.
Zusätzlich kann das drahtlose Kommunikationsnetzwerk ein Maschennetzwerk aufweisen, und jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen kann in drahtloser Weise mit jeder anderen Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen innerhalb einer Reichweite ihrer drahtlosen Netzwerkschnittstelle kommunikationsmäßig verbunden sein.
Weiter zusätzlich oder als eine Alternative kann das elektrische Energieverteilungssystem ferner einen Netzwerkschalter aufweisen, wobei die drahtlose Netzwerkschnittstelle jeder Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen mit dem Netzwerkschalter kommunikationsmäßig verbunden ist, um die Schaltungsschutzvorrichtungsdaten über den Netzwerkschalter zu dem Netzwerk zu senden.
Insbesondere kann der Netzwerkschalter eine einzelne Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen aufweisen.
In jedem beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystem kann das Netzwerkkommunikationsprotokoll vorzugsweise entweder ein Ethernet-Kommunikationsprotokoll oder ein auf IEEE 802.11 basierendes Kommunikationsprotokoll aufweisen.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann die Netzwerkschnittstelle wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen zur Kommunikationsverbindung mit einer externen Nicht-Schaltungsschutzvorrichtung betreibbar sein.
Ein weiterer Aspekt ist eine Schaltungsschutzvorrichtung, die eine Auslöseeinheit, eine Netzwerkschnittstelle, einen Prozessor und einen Speicher enthält. Die Auslöseeinheit ist eingerichtet, um wahlweise auszulösen, um einen elektrischen Stromfluss durch die Schaltungsschutzvorrichtung zu verhindern. Die Netzwerkschnittstelle ist mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält. Der Speicher speichert Instruktionen, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle Schaltungsschutzvorrichtungsdaten zu dem Netzwerk zu senden. Die Schaltungsschutzvorrichtungsdaten sind entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert.
In der zuvor erwähnten Schaltungsschutzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt kann die Netzwerkschnittstelle eine drahtlose Netzwerkschnittstelle aufweisen.
Zusätzlich kann die Schaltungsschutzvorrichtung ferner eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle aufweisen.
In jeder beliebigen vorstehend erwähnten Schaltungsschutzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt kann die Netzwerkschnittstelle eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle aufweisen.
In einem noch weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems, das mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen enthält, die zwischen einer elektrischen Energiequelle und mehreren elektrischen Lasten geschaltet sind, offenbart. Jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält eine Auslöseeinheit, eine Netzwerkschnittstelle, die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält, einen Prozessor und einen Speicher. Das Verfahren enthält ein Senden von Identifikationsdaten durch eine der Schaltungsschutzvorrichtungen zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen über das Kommunikationsnetzwerk. Die eine der Schaltungsschutzvorrichtungen empfängt Identifikationsdaten von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen über das Kommunikationsnetzwerk und speichert die Identifikationsdaten von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen in ihrem Speicher.
In dem zuvor erwähnten Verfahren kann das Senden von Identifikationsdaten durch eine der Schaltungsschutzvorrichtungen zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen ein Senden von Identifikationsdaten aufweisen, die wenigstens eines von einer eindeutigen Kennung der einen der Schaltungsschutzvorrichtungen, Funktionsfähigkeiten der einen der Schaltungsschutzvorrichtungen und Betriebseinstellungen der einen der Schaltungsschutzvorrichtungen aufweisen.
Jedes beliebige vorstehend erwähnte Verfahren kann ferner ein Bestimmen einer Schätzung ihrer räumlichen Nähe zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen durch die eine der Schaltungsschutzvorrichtungen und Speichern der Schätzung ihrer räumlichen Nähe zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen durch die eine der Schaltungsschutzvorrichtungen in dem Speicher der einen der Schaltungsschutzvorrichtungen aufweisen.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Energieverteilungssystems.
2 zeigt ein Diagramm einer drahtlosen Kommunikationskonfiguration des in 1 veranschaulichten Energieverteilungssystems.
3 zeigt ein Diagramm einer drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration des in 1 veranschaulichten Energieverteilungssystems, das auch einen drahtlosen Zugang zu einem Benutzer bietet.
4 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtlosen Kommunikationskonfiguration des in 1 veranschaulichten Energieverteilungssystems.
5 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtlosen Kommunikationskonfiguration des in 1 veranschaulichten Energieverteilungssystems.
6 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration des in 1 veranschaulichten Energieverteilungssystems, die auch einen drahtlosen Zugang zu einem Benutzer bietet.
7 zeigt ein Diagramm einer hybriden Kommunikationskonfiguration des in 1 veranschaulichten Energieverteilungssystems, die eine drahtgebundene und eine drahtlose Kommunikation innerhalb des Energieverteilungssystems umfasst.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems.
9 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems.
10 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Teils des in 1 veranschaulichten Energieverteilungssystems.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems in einem koordinierten Instandhaltungsmodus.
12 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems zur koordinierten Erdschlussfehlerdetektion.
13 zeigt ein Datenflussdiagramm eines beispielhaften Energieverteilungssystems, ähnlich dem in 1 veranschaulichten elektrischen Energieverteilungssystem, zum Überprüfen der Antwort des Systems auf verschiedene elektrische Bedingungen.
14 zeigt ein Datenflussdiagramm des in 13 veranschaulichten Energieverteilungssystems während einer beispielhaften Prüfung einer zonenselektiven Sperre (Zone Selective Interlock, ZSI).
15 zeigt ein Datenflussdiagramm des in 13 veranschaulichten Energieverteilungssystems während beispielhafter Prüf- und Instandhaltungsmodi für die Schaltungsschutzvorrichtungen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen wird auf etliche Begriffe Bezug genommen, die definiert sein sollen, um die folgenden Bedeutungen zu haben.
Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ bzw. „das“ enthalten auch mehrere Bezugnahmen, sofern aus dem Kontext nicht deutlich etwas anderes hervorgeht.
„Optional“ oder „wahlweise“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der nachfolgend beschriebene Umstand eintreten kann oder nicht und dass die Beschreibung Fälle umfasst, in denen das Ereignis eintritt, sowie Fälle, in denen es nicht eintritt.
Eine näherungsweise Formulierung, wie sie hierin in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, kann angewandt werden, um jede quantitative Darstellung zu modifizieren, die in zulässiger Weise variieren könnte, ohne zu einer Änderung der Grundfunktion, mit der sie in Beziehung steht, zu führen. Demgemäß soll ein Wert, der durch den Ausdruck oder die Ausdrücke, wie beispielsweise „etwa“, „ungefähr“ und „im Wesentlichen“ modifiziert ist, nicht auf den genauen angegebenen Wert beschränkt sein. In wenigstens einigen Fällen kann die näherungsweise Formulierung der Genauigkeit eines Instrumentes zur Messung des Wertes entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen können Bereichsgrenzen miteinander kombiniert und/oder gegeneinander ausgetauscht werden, wobei derartige Bereiche identifiziert sind und all die darin enthaltenen Teilbereiche umfassen, sofern aus dem Kontext oder der Formulierung nicht etwas anderes hervorgeht.
In dem hierin verwendeten Sinne sind die Begriffe „Prozessor“ und „Computer“ und verwandte Begriffe, z.B. „Verarbeitungsvorrichtung“, „Rechenvorrichtung“ und „Steuereinrichtung“ nicht nur auf diejenigen integrierten Schaltkreise beschränkt, die in der Technik als ein Computer bezeichnet werden, sondern beziehen sich im weiteren Sinne auf einen Mikrocontroller, einen Mikrocomputer, eine programmierbare Logiksteuerung (PLC), einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und andere programmierbare Schaltkreise, und diese Begriffe werden hierin in austauschbarer Weise verwendet. In den hierin beschriebenen Ausführungsformen kann ein Speicher einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, ein computerlesbares Medium, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM), und ein nicht flüchtiges computerlesbares Medium, wie etwa einen Flash-Speicher, enthalten. Alternativ kann auch eine CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory), eine magnetoptische Scheibe (MOD) und/oder eine DVD (Digital Versatile Disc) verwendet werden. Ferner können in den hierin beschriebenen Ausführungsformen zusätzliche Eingabekanäle Computerperipheriegeräte, die einer Bedienerschnittstelle zugeordnet sind, wie etwa eine Maus und eine Tastatur, sein, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Alternativ können auch andere Computerperipheriegeräte verwendet werden, zu denen z.B., jedoch nicht darauf beschränkt, ein Scanner gehören kann. Außerdem können zusätzliche Ausgabekanäle in der beispielhaften Ausführungsform einen Bedienerschnittstellenmonitor enthalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Ferner sind die Begriffe „Software“ und „Firmware“ in dem hierin verwendeten Sinne gegeneinander austauschbar, und sie umfassen ein beliebiges Computerprogramm, das in einem Speicher zur Ausführung durch Personalcomputer, Workstations, Clients und Server gespeichert ist.
In dem hierin verwendeten Sinne soll der Ausdruck „nicht transitorisches computerlesbares Medium“ eine beliebige greifbare computerbasierte Vorrichtung repräsentieren, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technologie zur Kurzzeit- und Langzeitspeicherung von Informationen, wie bspw. computerlesbarer Instruktionen, Datenstrukturen, Programmmodule und Submodule oder anderer Daten in einer beliebigen Vorrichtung implementiert ist. Folglich können die hierin beschriebenen Verfahren als ausführbare Instruktionen codiert sein, die in einem materiellen, nicht transitorischen computerlesbaren Medium, einschließlich, ohne Beschränkung, einer Speichervorrichtung und/oder einer Memory-Vorrichtung, enthalten sind. Wenn derartige Instruktionen durch einen Prozessor ausgeführt werden, veranlassen sie den Prozessor, wenigstens einen Teil der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Außerdem umfasst der Ausdruck „nicht transitorisches computerlesbares Medium“ in dem hierin verwendeten Sinne alle greifbaren computerlesbaren Medien, zu denen einschließlich, ohne Beschränkung, nicht transitorische Computerspeichervorrichtungen, einschließlich, ohne Beschränkung, flüchtiger und nicht flüchtiger Medien, und wechselbare sowie nicht wechselbare Medien, wie bspw. eine Firmware, ein physikalischer oder virtueller Speicher, CD-ROMs, DVDs und eine beliebige weitere digitale Quelle, wie etwa ein Netzwerk oder das Internet, sowie noch zu entwickelnde digitale Mittel gehören, wobei die einzige Ausnahme ein sich ausbreitendes vorübergehendes Signal ist.
Beispielhafte Ausführungsformen von Energieverteilungssystemen und Verfahren zum Betreiben von Energieverteilungssystemen sind hierin beschrieben. Die beispielhaften Energieverteilungssysteme enthalten Schaltungsschutzvorrichtungen, die in einem drahtgebundenen und/oder drahtlosen Kommunikationsnetzwerk organisiert sind. Die Schaltungsschutzvorrichtungen sind in der Lage, Schaltungsschutzvorrichtungsdaten, die in einem Kommunikationsprotokoll formatiert sind, zueinander über das Kommunikationsnetzwerk zu übertragen, um jeder Schaltungsschutzvorrichtung Details über die Konfiguration, den Betrieb und den momentanen Status des Energieverteilungssystems und der Schaltungsschutzvorrichtungen in dem System zu geben. Die gemeinsam genutzten Informationen ermöglichen eine Koordination des Betriebs der Schaltungsschutzvorrichtung basierend auf umfassenderen Informationen als einige bekannte Systeme.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines beispielhaften elektrischen Energieverteilungssystems 100, das Quellen 102 enthält, die Leistung zu Lasten 104 über Schaltungsschutzvorrichtungen 106 liefern. Die elektrischen Energiequellen 102 können z.B. ein oder mehrere Generatoren, elektrische Netze oder andere Vorrichtungen umfassen, die einen elektrischen Strom (und eine resultierende elektrische Leistung) zu den Lasten 104 liefern. Der elektrische Strom kann zu den Lasten 104 über Verteilungsbusse 108 übertragen werden. Die Lasten 104 können Maschinen, Motoren, Beleuchtung und/oder eine andere elektrische und mechanische Ausrüstung einer Herstellungs- oder Energieerzeugungs- oder Verteilungseinrichtung enthalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Obwohl Verbindungen zwischen Komponenten in dem System 100 der Einfachheit wegen mit einer einzigen Linie veranschaulicht sind, sollte verstanden werden, dass das System 100 mehrere elektrische Verbindungen zwischen Komponenten, wie beispielsweise eine Phasenverbindung, eine Neutralverbindung und eine Erdverbindung, enthalten wird. Außerdem sind einige Ausführungsformen Mehrphasen-Systeme, die eine gesonderte Leitungsverbindung für jede Stromphase enthalten.
In einigen Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in einer oder mehreren (in 1 nicht veranschaulichten) Schaltanlageneinheiten untergebracht. Die Schaltanlageneinheiten enthalten Rahmengestelle, an denen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 innerhalb eines Schaltschranks montiert sind. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die einander elektrisch nahe sind, können physisch nahe aneinander, wie etwa in derselben Schaltanlageneinheit, oder physisch voneinander entfernt, wie etwa in getrennten Schaltanlageneinheiten, in getrennten Räumen, etc., angeordnet sein. Ebenso können Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die einander elektrisch fern sind, physisch nahe aneinander oder physisch entfernt voneinander angeordnet sein.
In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in einer Hierarchie angeordnet, die eine erste Ebene 110 und eine zweite Ebene 112 enthält, um unterschiedliche Schutz- und Überwachungsniveaus für das Energieverteilungssystem 100 bereitzustellen. Zum Beispiel ist eine erste Schaltungsschutzvorrichtung 114 (die manchmal als eine Quellenschaltungsschutzvorrichtung bezeichnet wird) in einer ersten Ebene 110 angeordnet, um Strom von einer ersten elektrischen Energiequelle 116 zu empfangen und Strom zu einem ersten Bus 118 zu liefern. Eine zweite Schaltungsschutzvorrichtung 120 (die manchmal als eine Einspeiseschaltungsschutzvorrichtung bezeichnet wird) ist in der zweiten Ebene 112 stromabwärts der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 114 angeordnet und angeschlossen, um Strom von dem ersten Bus 118 zu empfangen. Die zweite Schaltungsschutzvorrichtung 120 liefert Strom zu einer ersten Last 122. In dem hierin verwendeten Sinne bezieht sich der Ausdruck „stromabwärts“ auf eine Richtung von der elektrischen Energiequelle 102 zu der Last 104 hin. Der Ausdruck „stromaufwärts“ bezieht sich auf eine zu der stromabwärtigen Richtung entgegengesetzte Richtung, z.B. von der Last 104 zu der elektrischen Energiequelle 102 hin. Während 1 die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 veranschaulicht, wie sie in zwei Ebenen 110 und 112 angeordnet sind, sollte erkannt werden, dass jede beliebige geeignete Anzahl von Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in einer beliebigen geeigneten Anzahl von Ebenen angeordnet sein können, um dem Energieverteilungssystem 104 zu ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Zum Beispiel sollte erkannt werden, dass eine oder mehrere weitere Ebenen und/oder Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in einigen Ausführungsformen zwischen der elektrischen Energiequelle 102 und der ersten Ebene 110 angeordnet sein können. Zusätzlich oder alternativ kann eine oder können mehrere zusätzliche Ebenen und/oder Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in einigen Ausführungsformen zwischen der Last 104 und den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 der zweiten Ebene 112 angeordnet sein.
Das beispielhafte System 100 enthält drei Verteilungsbusse 108, die über zwei Schaltungsschutzvorrichtungen 106 miteinander gekoppelt sind, die als Kupplungen bezeichnet werden. Ein erster Verteilungsbus 118 ist mit einem zweiten Verteilungsbus 124 über eine erste Kupplung 126 verbunden (die auch als eine Schaltungsschutzvorrichtung der ersten Kupplung bezeichnet wird). Eine zweite Kupplung 128 (die auch als eine Schaltungsschutzvorrichtung der zweiten Kupplung bezeichnet wird) verbindet den ersten Verteilungsbus 118 mit einem dritten Verteilungsbus 130. Obwohl drei Busse in 1 veranschaulicht sind, kann das Energiesystem 100 eine beliebige geeignete Anzahl von Bussen, einschließlich mehr oder weniger als drei Busse, enthalten. Die erste Kupplung 126 und die zweite Kupplung 128 werden hierin manchmal als Quellenschaltungsschutzvorrichtungen bezeichnet, die zwischen einer Quelle 102 (über den Verteilungsbus 124 oder 130) und dem ersten Verteilungsbus 118 angeschlossen sind.
In der beispielhaften Ausführungsform sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 Schutzschalter. Alternativ können die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 eine beliebige sonstige Vorrichtung sein, die dem Energieverteilungssystem 100 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 in der zweiten Kupplung 112 eine integrierte Auslöseeinheit. Details zu einer beispielhaften integrierten Auslöseeinheit sind für die zweite Schaltungsschutzvorrichtung 120 veranschaulicht und werden der Übersichtlichkeit wegen für weitere Schaltungsschutzvorrichtungen 106 vermieden. Die zweite Schaltungsschutzvorrichtung 120 enthält eine Auslöseeinheit 132, die mit einem Sensor 134 und einem Auslösemechanismus 136 betriebsmäßig gekoppelt ist. Die Auslöseeinheit 132 ist in einer beispielhaften Ausführungsform eine elektronische Auslöseeinheit (Electronic Trip Unit, ETU), die einen Prozessor 138, der mit einem Speicher 140 gekoppelt ist, eine Eingabevorrichtung 142, eine Anzeigevorrichtung 144 und eine Netzwerkschnittstelle enthält. In einigen Ausführungsformen enthält die Auslöseeinheit 132 keine Eingabevorrichtung 142 und/oder Anzeigevorrichtung 144. Die Auslöseeinheit 132 kann eine Rechenvorrichtung enthalten oder kann als eine Rechenvorrichtung betrachtet werden. In weiteren Ausführungsformen können die Auslöseeinheiten 132 beliebige sonstige geeignete Arten einer Auslöseeinheit sein.
In einigen Ausführungsformen enthält eine oder enthalten mehrere der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 eine andere Bauart der Auslöseeinheit 132, und/oder sie ist bzw. sind eine Schaltungsschutzvorrichtung von einer anderen Bauart als wenigstens eine andere Schaltungsschutzvorrichtung 106.
Der Sensor 134 ist in einer beispielhaften Ausführungsform ein Stromsensor, wie etwa ein Stromwandler, eine Rogowski-Spule, ein Hall-Sensor, ein faseroptischer Stromsensor und/oder ein Shunt, der einen Strom misst, der durch den Auslösemechanismus 136 und/oder die Schaltungsschutzvorrichtung 106 fließt. Alternativ kann der Sensor 134 einen beliebigen sonstigen Sensor enthalten, der dem Energieverteilungssystem 100 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Außerdem kann der Sensor 134 in einer Schaltungsschutzvorrichtung 106 integriert sein, oder er kann von der zugehörigen Schaltungsschutzvorrichtung 106 gesondert sein. Es können verschiedene Sensoren 134 für verschiedene Teile des Systems 100 verwendet werden. Zum Beispiel können Sensoren 134 in der ersten Kupplung 110 sich von den Sensoren 134 in der zweiten Kupplung 112 unterscheiden. Jeder Sensor 134 generiert ein Signal, das den gemessenen oder erfassten Strom repräsentiert (hier nachstehend als ein „Stromsignal“ bezeichnet), der durch einen zugehörigen Auslösemechanismus 136 und/oder eine zugehörige Schaltungsschutzvorrichtung 106 fließt. Zusätzlich überträgt jeder Sensor 134 das Stromsignal zu dem Prozessor 138, der dem Auslösemechanismus 136 zugeordnet oder mit diesem gekoppelt ist. Jeder Prozessor 138 ist programmiert, um den Auslösemechanismus 136 zu aktivieren, um einen Strom zu unterbrechen, der zu einer Last 104 oder einer elektrischen Verteilungsleitung oder einem elektrischen Verteilungsbus 108 geliefert wird, falls das Stromsignal und/oder der durch das Stromsignal repräsentierte Strom einen Stromgrenzwert überschreitet. Darüber hinaus wandelt der Prozessor 138 in einigen Ausführungsformen das Stromsignal in die Menge (z.B. die Amplitude) des durch das Stromsignal repräsentierten elektrischen Stroms um. Somit können die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 Kommunikationssignale zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 senden, die die erfasste Strommenge anstatt eines Wertes des Stromsignals umfassen. Die empfangenden Schaltungsschutzvorrichtungen 106 müssen nicht wissen, welche Art eines Stromsensors verwendet wurde, um den Strom zu messen, wodurch den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 mit unterschiedlichen Arten von Stromsensoren oder unterschiedlichen Modellen von Stromsensoren ermöglicht wird, in einem einzelnen System verwendet zu werden. In anderen Ausführungsformen senden die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 einen Wert des Stromsignals, und die empfangenden Schaltungsschutzvorrichtungen 106 bestimmen die durch das Stromsignal repräsentierte Strommenge basierend auf empfangenen Daten über die sendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 (einschließlich der Art des Stromsensors, die durch die sendendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 verwendet wird).
In der beispielhaften Ausführungsform ist der Auslösemechanismus 136 ein Schutzschalter. Es wird ein elektrisches Signal dem Auslösemechanismus 136 zugeführt, um den Schutzschalter zu veranlassen, auszulösen und den Stromfluss durch den Auslösemechanismus 136 zu unterbrechen. In weiteren Ausführungsformen enthält der Auslösemechanismus 136 z.B. eine oder mehrere weitere Schutzschaltervorrichtungen und/oder Lichtbogenaufnahmevorrichtungen. Zu beispielhaften Schutzschaltervorrichtungen gehören zum Beispiel Leistungsschalter, Kontaktarme und/oder Stromkreisunterbrecher, die einen Strom unterbrechen, der durch die Schutzschaltervorrichtung hindurch zu einer mit der Schutzschaltervorrichtung gekoppelten Last 104 fließt. Eine beispielhafte Lichtbogenaufnahmevorrichtung enthält zum Beispiel eine Einschließungsanordnung, mehrere Elektroden, eine Plasmakanone und eine Triggerschaltung, die die Plasmakanone veranlasst, ablatives Plasma in einen Spalt zwischen den Elektroden auszusenden, um Energie von einem Lichtbogen oder einem anderen elektrischen Fehler, der an der Schaltung erfasst wird, in die Einhausungsanordnung abzuleiten.
Jeder Prozessor 138 steuert den Betrieb einer Schaltungsschutzvorrichtung 106 und sammelt gemessene Betriebsbedingungsdaten, wie etwa Daten, die einen Strommesswert repräsentieren (hierin auch als „Stromdaten“ bezeichnet), von dem Sensor 134, der einem mit dem Prozessor 138 gekoppelten Auslösemechanismus 136 zugeordnet ist. Der Prozessor 138 speichert die Stromdaten in einem Speicher 140, der mit dem Prozessor 138 gekoppelt ist. Es sollte verstanden werden, dass der Begriff „Prozessor“ allgemein jedes beliebige programmierbare System bezeichnet, zu dem Systeme und Mikrocontroller, Schaltkreise mit reduzierten Befehlssatz (RISC), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC), programmierbare Logikschaltkreise und ein beliebiger sonstiger Schaltkreis oder Prozessor gehören, der in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die vorstehenden Beispiele sind lediglich beispielhaft und sollen folglich die Definition und/oder Bedeutung des Begriffs „Prozessor“ in keiner Weise beschränken. In den hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen steuert der Prozessor 138 ferner die Netzwerkkommunikation durch seine Schaltungsschutzvorrichtung. In anderen Ausführungsformen handhabt der Prozessor 138 Schutzbetriebsvorgänge, und ein gesonderter (nicht veranschaulichter) Prozessor handhabt die Netzwerkkommunikation.
Der Speicher 140 speichert einen Programmcode und Instruktionen, die durch den Prozessor 138 ausführbar sind, um die Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu steuern. Der Speicher 140 kann einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, ein nicht flüchtiges RAM (NVRAM), ein magnetisches RAM (MRAM), ein ferroelektrisches RAM (FeRAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher und/oder einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) enthalten. Es kann ein beliebiger sonstiger geeigneter magnetischer, optischer und/oder Halbleiterspeicher alleine oder in Kombination mit anderen Speicherformen in dem Speicher 140 enthalten sein. Der Speicher 140 kann ein lösbarer oder herausnehmbarer Speicher sein oder einen lösbaren oder herausnehmbaren Speicher enthalten, zu dem eine geeignete Kassette, Scheibe, CD-ROM, DVD oder ein USB-Speicher gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Die Eingabevorrichtung 142 empfängt eine Eingabe zum Beispiel von einem Benutzer. Die Eingabevorrichtung 142 kann z.B. eine Tastatur, einen Kartenleser (z.B. ein Smartcard-Lesegerät), eine Zeigevorrichtung, eine Maus, einen Antaststift, ein berührungsempfindliches Feld (z.B. ein Touchpad oder einen Berührungsbildschirm), ein Gyroskop, einen Beschleunigungsmesser, einen Positionsdetektor, ein Tastenfeld, einen Kommunikationsport, eine oder mehrere Tasten und/oder eine Audioeingabeschnittstelle enthalten. Eine einzige Komponente, wie beispielsweise ein Berührungsbildschirm, kann sowohl als eine Anzeigevorrichtung 144 als auch als eine Eingabevorrichtung 142 dienen. Obwohl eine einzige Eingabevorrichtung 142 veranschaulicht ist, kann die eine Auslöseeinheit 132 mehr als eine einzige Eingabevorrichtung 142 oder keine Eingabevorrichtung 142 enthalten.
Die Anzeigevorrichtung 144 präsentiert in visueller Weise Informationen über die Schaltungsschutzvorrichtung 106 und/oder den Auslösemechanismus 136. Die Anzeigevorrichtungen 144 können eine Vakuumfluoreszenzanzeige (VFD), eine oder mehrere lichtemittierende Dioden (LEDs), Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Kathodenstahlröhren (CRT), Plasmaanzeigen und/oder eine beliebige geeignete visuelle Ausgabevorrichtung enthalten, die in der Lage ist, Informationen einem Benutzer in visueller Weise zu vermitteln. Zum Beispiel kann der Prozessor 138 eine oder mehrere Komponenten der Anzeigevorrichtung 144 aktivieren, um anzuzeigen, dass die Schaltungsschutzvorrichtung 106 und/oder der Auslösemechanismus 136 aktiv ist und/oder normal arbeitet, gerade ein Blockierungssignal empfängt, ein Blockierungssignal sendet, dass ein Fehler oder Defekt aufgetreten ist, und/oder um einen beliebigen sonstigen Status des Auslösemechanismus 136 und/oder der Schaltungsschutzvorrichtung 106 anzuzeigen. In einigen Ausführungsformen präsentiert die Anzeigevorrichtung 144 eine graphische Benutzeroberfläche (GUI, Graphical User Interface) für einen Benutzer für eine Interaktion zwischen dem Benutzer und der Schaltungsschutzvorrichtung 106. Die GUI ermöglicht dem Benutzer zum Beispiel, die Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu steuern, den Betrieb/Status der Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu überwachen, einen Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu überprüfen und/oder Betriebsparameter der Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu modifizieren.
Die Netzwerkschnittstellen 146 ermöglichen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106, miteinander sowie mit entfernten Vorrichtungen und Systemen als ein Teil eines drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsnetzwerks zu kommunizieren. Zu drahtlosen Netzwerkschnittstellen können ein Hochfrequenz(RF)-Transceiver, ein Bluetooth®-Adapter, ein WiFi-Transceiver, ein ZigBee®-Transceiver, ein Nahbereichskommunikations(NFC, Near Field Communication)-Transceiver, ein Infrarot(IR)-Transceiver und/oder eine beliebige sonstige Vorrichtung und ein beliebiges sonstiges Kommunikationsprotokoll für eine drahtlose Kommunikation gehören (Bluetooth ist eine eingetragene Marke der Bluetooth Special Interest Group aus Kirkland, Washington; ZigBee ist eine eingetragene Marke der ZigBee Alliance aus San Ramon, Kalifornien.) Die drahtgebundenen Netzwerkschnittstellen können ein beliebiges geeignetes Protokoll zur drahtgebundenen Kommunikation für eine direkte Kommunikation verwenden, zu dem einschließlich, ohne Beschränkung, USB, RS232 I2C, SBI, analoge und proprietäre E/A-Protokolle gehören. Außerdem enthalten die drahtgebundenen Netzwerkschnittstellen in einigen Ausführungsformen einen drahtgebundenen Netzwerkadapter, der der Rechenvorrichtung ermöglicht, mit einem Netzwerk, wie etwa dem Internet, einem lokalen Netzwerk (LAN), einem Weitbereichsnetzwerk (WAN), einem vermaschten Netzwerk und/oder einem beliebigen sonstigen Netzwerk, gekoppelt zu sein, um mit entfernten Vorrichtungen und Systemen über das Netzwerk zu kommunizieren. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 senden und empfangen Mitteilungen über das Kommunikationsnetzwerk unter Verwendung von Meldungen, die entsprechend einem geeigneten Netzwerkkommunikationsprotokoll formatiert sind. In einigen Ausführungsformen ist das Netzwerkkommunikationsprotokoll ein Ethernet-Kommunikationsprotokoll oder ein Kommunikationsprotokoll auf der Basis von IEEE (Institut der Elektro- und Elektronik-Ingenieure) 802.11.
Indem die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in einem Kommunikationsnetzwerk gemeinsam kommunikationsmäßig gekoppelt sind, sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in der Lage, über einfache binäre Befehle hinausgehende detaillierte Daten zueinander zu übermitteln. Darüber hinaus ermöglicht das Kommunikationsnetzwerk den Schaltungsschutzvorrichtungen 106, mit allen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zu kommunizieren, die mit dem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden sind. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 eingerichtet, um verschiedene Arten von Schaltungsschutzvorrichtungsdaten, wie beispielsweise einen gemessenen elektrischen Strom, Betriebsparameter und Einstellungen, geplante Aktionen, Vorrichtungsidentifizierungsdaten, Instandhaltungsstatus, Fehlerdaten, andere Sensordaten, von anderen Schaltungsschutzvorrichtungen empfangene Daten und dergleichen, zu dem Kommunikationsnetzwerk zu übertragen, damit sie durch die andere Schaltungsschutzvorrichtung 106, die mit dem Netzwerk gekoppelt ist, empfangen werden. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 sind in der Lage, miteinander zusammenzuarbeiten, um einen Schutz basierend auf umfassenderen Daten über das gesamte System zu schaffen, als sie ansonsten in einem Energieverteilungssystem ohne eine zentralisierte Steuerung verfügbar sein könnten.
Außerdem sind die Schaltungsschutzvorrichtungen beispielsweise anhand von Instruktionen, die in dem Speicher 140 gespeichert sind und durch den Prozessor 138 ausgeführt werden, eingerichtet, um zur Kommunikation mit Vorrichtungen außerhalb des Energieverteilungssystems 100 in der Lage zu sein. Somit kann ein Benutzer eine Kommunikationsverbindung mit den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 unter Verwendung einer (in 1 nicht veranschaulichten) Fernzugriffsvorrichtung, wie etwa eines Computers, eines Laptop-Computers, eines Tablet-Computers, eines Smartphones, eines persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einer dedizierten Kommunikationsvorrichtung des Energieverteilungssystems oder dergleichen, herstellen. Die Fernzugriffsvorrichtung kann für einen beliebigen geeigneten Zweck, einschließlich zum Beispiel zur Durchsicht und/oder Veränderung von Einstellungen der Schaltungsschutzvorrichtung, zur Überwachung eines Betriebs der Schaltungsschutzvorrichtungen 106, zur Fernsteuerung der Einstellungen der Schaltungsschutzvorrichtung, zur Veranlassung von Tests der Schaltungsschutzvorrichtungen und dergleichen verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106, wie nachstehend in größeren Einzelheiten beschrieben, in einem Kommunikationsnetzwerk gemäß einer beliebigen geeigneten Netzwerkkommunikationskonfiguration eingerichtet. Das Kommunikationsnetzwerk kann ein drahtgebundenes Netzwerk, ein drahtloses Netzwerk oder eine Kombination aus einem drahtgebundenen und einem drahtlosen Netzwerk sein. In einigen Ausführungsformen kommunizieren die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 unmittelbar mit jeder anderen Schaltungsschutzvorrichtung 106 oder einer Fernzugriffsvorrichtung innerhalb der Reichweite ihrer Kommunikationssignale. In einigen Ausführungsformen kommunizieren die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 unmittelbar mit einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die als Netzwerkschalter dienen, um eine Kommunikation zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 und beliebigen Fernzugriffsvorrichtungen zu führen. In einigen Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 als ein vermaschtes Netzwerk eingerichtet, während in einigen Ausführungsformen ein Netzwerkschalter oder Router innerhalb der oder ohne die Schaltanlageneinheiten des Energieverteilungssystems 100 enthalten ist. Es können zwei oder mehrere der vorstehend beschriebenen Konfigurationen sowie beliebige sonstige geeignete Konfigurationen in einigen Ausführungsformen in dem Energieverteilungssystem 100 miteinander kombiniert sein.
2-7 zeigen Diagramme von verschiedenen beispielhaften Kommunikationskonfigurationen des Energieverteilungssystems 100. In den 2-7 beziehen sich gemeinsame Bezugszahlen auf ähnliche Komponenten, die ähnliche Funktionen erfüllen, sofern nichts anderes erwähnt ist. In jede Konfiguration ist das Energieverteilungssystem 100 innerhalb der Schaltanlageneinheit 202 angeordnet, die von einer Lichtbogenüberschlagssicherheitsbegrenzung 204 umgeben ist. Obwohl eine einzige Schaltanlageneinheit und vier Schaltungsschutzvorrichtungen 106 veranschaulicht sind, kann das Energieverteilungssystem 100 in verschiedenen Ausführungsformen jeder Kommunikationskonfiguration mehrere oder wenigere Schaltungsschutzvorrichtungen 106 enthalten und in mehr als einer einzigen Schaltanlageneinheit angeordnet sein. Die Netzwerkkommunikation zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen in getrennten Schaltanlageneinheiten kann eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation sein.
2 zeigt ein Diagramm einer drahtlosen Kommunikationskonfiguration 200 des Energieverteilungssystems 100. Diese Konfiguration verwendet eine einzige Vorrichtung, wie etwa den drahtlosen Systemzugriffspunkt. Die Netzwerkschnittstelle 146 jeder Schaltungsschutzvorrichtung ist eine drahtlose Netzwerkschnittstelle 146, die mit einer Antenne 206 verbunden ist. Eine erste Schaltungsschutzvorrichtung 208 ist eingerichtet, um als ein Zugriffspunkt für das Kommunikationsnetzwerk zu dienen. In einigen Ausführungsformen kann die erste Schaltungsschutzvorrichtung auch das Kommunikationsnetzwerk mit den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 kommunikationsmäßig koppeln, die in einer gesonderten Schaltanlageneinheit angeordnet sind. In der veranschaulichten Ausführungsform ist jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 mit der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 208 über drahtlose Signale 209 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig gekoppelt. Jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 kommuniziert mit anderen Vorrichtungen, die mit dem Kommunikationsnetzwerk verbunden sind, über die erste Schaltungsschutzvorrichtung 208. Ein Benutzer 210 kann auf das Kommunikationsnetzwerk und demgemäß die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 unter Verwendung einer Fernkommunikationsvorrichtung, wie etwa eines Laptop-Computers 212 oder eines Smartphones 214, zugreifen. Der Laptop 212 und das Smartphone 214 sind mit dem Kommunikationsnetzwerk über die erste Schaltungsschutzvorrichtung 208 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig verbunden.
3 zeigt ein Diagramm einer drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration 300, die ebenfalls einen drahtlosen Zugang für den Benutzer 210 bereitstellt. Diese Konfiguration ermöglicht einer Benutzervorrichtung, mit einem drahtgebundenem System unter Verwendung einer einzigen Vorrichtung in drahtloser Weise verbunden zu werden, wobei die Vorrichtung als ein Zugriffspunkt dient. Die Netzwerkschnittstelle 146 jeder Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle 146. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 sind durch Netzwerkkabel 302 mit einem Netzwerkschalter 304 verbunden, um das Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Die Netzwerkschnittstelle 146 der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 208 enthält ferner eine drahtlose Netzwerkschnittstelle 146. Obwohl sie als eine einzige Netzwerkschnittstelle 146 veranschaulicht ist, kann die erste Schaltungsschutzvorrichtung gesonderte drahtlose und drahtgebundene Netzwerkschnittstellen 146 enthalten. Die erste Schaltungsschutzvorrichtung 208 ist eingerichtet, um als eine Netzwerkbrücke (die hierin manchmal ebenfalls als ein Zugriffspunkt bezeichnet wird) zu funktionieren, um einen drahtlosen Zugriff auf das drahtgebundene Kommunikationsnetzwerk zu ermöglichen. Generell kommuniziert jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 mit anderen Vorrichtungen, die an das Kommunikationsnetzwerk angeschlossen sind, über den Netzwerkschalter 304. Eine zweite Schaltungsschutzvorrichtung 306 ist mit dem Netzwerkschalter 304 über eine dritte Schaltungsschutzvorrichtung 308 indirekt verbunden. Der Benutzer 210 kann auf das Kommunikationsnetzwerk und demgemäß die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 unter Verwendung einer Fernkommunikationsvorrichtung zugreifen, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk über die erste Schaltungsschutzvorrichtung 208 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig verbunden ist.
4 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtlosen Kommunikationskonfiguration 400 des Energieverteilungssystems 100. Diese Konfiguration ermöglicht dem Benutzer, mit jeder beliebigen gewählten Vorrichtung in einer Peer-to-Peer-Weise drahtlos verbunden zu werden. Die Netzwerkschnittstelle 146 jeder Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine drahtlose Netzwerkschnittstelle 146. In dieser Konfiguration dient keine der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 als ein Zugriffspunkt. Vielmehr kommuniziert jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 in drahtloser Weise unmittelbar mit dem geplanten Kommunikationsziel (z.B. einem Peer-to-Peer Netzwerk). Eine direkte drahtlose Kommunikation wird auch für eine Kommunikation zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 und den Fernkommunikationsvorrichtungen 212 und 214 verwendet.
5 zeigt ein Diagramm einer drahtlosen Kommunikationskonfiguration 500, in der ein drahtloser Zugriffspunkt 502 außerhalb einer Schaltanlageneinheit 202 angeordnet ist. Diese Konfiguration ermöglicht dem Benutzer, unter Verwendung einer externen Zugriffspunktvorrichtung in drahtloser Weise mit dem System verbunden zu werden. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 und die Fernkommunikationsvorrichtungen 212 und 214 sind mit dem drahtlosen Zugriffspunkt 502 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig verbunden. Eine Netzwerkmitteilung wird in drahtloser Weise zu dem drahtlosen Zugriffspunkt 502 übermittelt, der die Mitteilung zu dem geplanten Ziel übermittelt.
6 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration 600, die ebenfalls einen drahtlosen Zugriff für den Benutzer 210 bietet. Die Netzwerkschnittstelle 146 jeder Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle 146. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 sind über Netzwerkkabel 302 mit dem Netzwerkschalter 304 verbunden, um das Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Ein Zugriffspunkt 602 ist außerhalb der Schaltanlageneinheit 202 angeordnet. Der Zugriffspunkt 602 enthält eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle 604 und eine drahtlose Netzwerkschnittstelle 606. Der Zugriffspunkt 602 ist mit dem Netzwerkschalter 304 über ein Netzwerkkabel 302 verbunden. Die drahtlose Netzwerkschnittstelle 606 bietet drahtlose Konnektivität mit Fernkommunikationsvorrichtungen 212 und 214.
7 zeigt ein Diagramm einer hybriden Kommunikationskonfiguration 700 des Energieverteilungssystems 100, die eine drahtgebundene und drahtlose Kommunikation innerhalb des Energieverteilungssystems 100 enthält. Ein Zugriffspunkt 702 ist innerhalb der Schaltanlageneinheit 202 angeordnet. Der Zugriffspunkt 602 enthält eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle 704 für eine drahtgebundene Verbindung mit den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 und eine drahtlose Netzwerkschnittstelle 706 für eine drahtgebundene Verbindung mit den Schaltungsschutzvorrichtungen 708. Der Zugriffspunkt 602 ist mit dem Netzwerkschalter 304 über ein Netzwerkkabel 302 verbunden. Die drahtlose Netzwerkschnittstelle des Zugriffspunktes 602 bietet drahtlose Konnektivität mit Fernkommunikationsvorrichtungen 212 und 214.
Die beispielhaften Kommunikationskonfigurationen 200, 300, 400, 500, 600 und 700 können in jeder beliebigen geeigneten Kombination von drahtgebundener und drahtloser Konnektivität über eine beliebige Anzahl von Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die in einer oder mehreren Schaltanlageneinheit 202 angeordnet sind, kombiniert werden.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 800 zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems, wie etwa des Energieverteilungssystems 100, das mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen aufweist, die zwischen einer elektrischen Energiequelle und mehreren elektrischen Lasten angeschlossen sind. Jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält eine Auslöseeinheit, eine Netzwerkschnittstelle, die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält, einen Prozessor und einen Speicher.
Bei 802 sendet eine der Schaltungsschutzvorrichtungen Identifizierungsdaten zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen über das Kommunikationsnetzwerk. Die Identifizierungsdaten können Informationen, wie etwa eine eindeutige Kennung der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung, Funktionsfähigkeiten der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung, eine Identifikation einer an die sendende Schaltungsschutzvorrichtung angeschlossenen Last, eine elektrische Position (z.B. stromaufwärts/stromabwärts) der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung, von welcher Vorrichtungsbauart die sendende Schaltungsschutzvorrichtung ist und/oder Betriebseinstellungen der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung, enthalten. Die eine der Schaltungsschutzvorrichtungen empfängt bei 804 Identifizierungsdaten von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen über das Kommunikationsnetzwerk. Bei 806 speichert die eine der Schaltungsschutzvorrichtungen die Identifikationsdaten von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen in ihrem Speicher. In einigen Ausführungsformen bestimmt die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung eine Schätzung ihrer räumlichen Nähe zu der anderen Schaltungsschutzvorrichtung, und sie speichert die Schätzung in ihrem Speicher ab.
Der Anschluss der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in einem Kommunikationsnetzwerk in dem System 100 ermöglicht es, dass eine beträchtliche Menge an Informationen zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 übermittelt werden kann. Diese Informationen ermöglichen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106, basierend auf einem umfassenderen Bild des gesamten Betriebs und der gesamten Bedingungen des Energieverteilungssystems 100 zu arbeiten. In der bespielhaften Ausführungsform ist den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zum Beispiel ermöglicht, eine intelligente zonenselektive Sperre (ZSI, Zone Selective Interlocking) basierend auf Daten durchzuführen, die über ein einfaches ZSI-Haltesignal hinausgehen. In einigen Ausführungsformen geben die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 kein ZSI-Halte-/Blockiersignal aus.
Im Allgemeinen setzen Schaltungsschutzvorrichtungen, wie beispielsweise die Schaltungsschutzvorrichtung 106, die ZSI ein, um ein Auslösen einer stromaufwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 106 aufgrund eines Überstroms (oder einer anderen Fehlerbedingung) zu verhindern, wenn eine stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 den Strom erfasst hat und auslösen sollte, um den elektrischen Strom zu unterbrechen. Der ZSI-Grenzwert ist gewöhnlich kleiner als der Auslösegrenzwert, bei dem die stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 auslöst. Aus Reaktion auf den Empfang eines Blockierungssignals kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 von einem uneingeschränkten Betriebsmodus zu einem eingeschränkten Betriebsmodus wechseln, um die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 daran zu hindern, mit ähnlichen Auslösezeitablaufsequenzen zu arbeiten. Zusätzlich oder alternativ kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 umschalten, um als Reaktion auf den Empfang eines Blockierungssignals von einer stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 106 mit einer höheren Auslöseschwelle zu arbeiten oder eine höhere Auslöseschwelle zu verwenden, beispielsweise von einem Schutzgrenzwert zu einem Sicherheitsschwellenwert umzuschalten.
In einigen Ausführungsformen kann in einem uneingeschränkten Betriebsmodus eine uneingeschränkte Auslösezeitablaufsequenz ausgeführt werden, die akkumulierte Zeitwerte enthält, in denen der Strom den Schutzgrenzwert überschreitet, bis ein uneingeschränkter Zeitgrenzwert erreicht ist. In dem eingeschränkten Betriebsmodus kann eine eingeschränkte Auslösezeitablaufsequenz ausgeführt werden, die akkumulierte Zeitwerte enthält, in denen der Strom den Sicherheitsschwellenwert überschreitet, bis ein eingeschränkter Zeitgrenzwert erreicht ist. Falls der eingeschränkte Zeitgrenzwert oder der uneingeschränkte Zeitgrenzwert erreicht ist, löst die Schaltungsschutzvorrichtung 106 aus. Alternativ können die uneingeschränkte Auslösezeitablaufsequenz und die eingeschränkte Zeitablaufsequenz beliebige sonstige Aktionen oder Antworten umfassen, die den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Es sollte erkannt werden, dass die uneingeschränkte Auslösezeitablaufsequenz bewirkt, dass ein Auslösesignal in einem Zeitraum generiert wird, der kürzer als ein Zeitraum ist, in dem die eingeschränkte Auslösezeitablaufsequenz bewirkt, dass ein Auslösesignal generiert wird.
Der eingeschränkte Betriebsmodus kann das Risiko, dass eine stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 während eines stromabwärtigen Fehlers vor einer stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung auslöst, was auch als ein „lästiges Abschalten“ bezeichnet wird, reduzieren. Falls die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 vor der stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 106 auslöst, werden weitere stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die mit der stromaufwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 106 gekoppelt sind, abgetrennt, und ein Strom wird nicht zu jeglichen Lasten fließen, die mit derartigen stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 gekoppelt sind.
In der beispielhaften Ausführungsform sendet die Schaltungsschutzvorrichtung 106, wenn ein überwachtes elektrisches Signal einer Schaltungsschutzvorrichtung einen ZSI-Grenzwert (der manchmal auch als eine „Blockierungsschwelle“ bezeichnet wird) überschreitet, ZSI-Daten, die entsprechend dem geeigneten Kommunikationsprotokoll formatiert sind, zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 über das Kommunikationsnetzwerk. In einigen Ausführungsformen sendet die Schaltungsschutzvorrichtung 106 die ZSI-Daten zu allen anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in dem System 100. In anderen Ausführungsformen kennt jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 jede hierarchische Beziehung zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 und sendet die ZSI-Daten nur zu denjenigen Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die stromaufwärts von der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung 106 angeordnet sind.
In der beispielhaften Ausführungsform enthalten die ZSI-Daten wenigstens eine Identifikation derjenigen Schaltungsschutzvorrichtung 106, die die ZSI-Daten sendet, und eine Anzeige, dass die sendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 einen Strom erfasst hat, der ihren ZSI-Grenzwert überschreitet. In einigen Ausführungsformen enthalten die ZSI-Daten ferner eine Menge des elektrischen Stroms, der durch die sendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 erfasst wird. In anderen Ausführungsformen enthalten die ZSI-Daten einen durch den Stromsensor der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung gemessenen Wert des Stromsignals, den die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106 basierend auf Daten über die sendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 in eine Strommenge umwandelt. Die ZSI-Daten können ferner eine Angabe der Position der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung 106 innerhalb des Systems 100 enthalten. Zum Beispiel kann die Positionsangabe eine Stufe innerhalb der Hierarchie des Systems 100 und/oder eine Identifikation (wie beispielsweise einen Namen, einen Lasttyp, eine Identifikationsnummer, etc.) der Last 104 enthalten, die durch die sendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 bedient wird. In einigen Ausführungsformen enthalten die ZSI-Daten einen Betriebsmodus, in dem die sendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 momentan arbeitet. Der Betriebsmodus kann einer von mehreren Betriebsmodi sein, die in dem Speicher 140 abgespeichert sind. Jeder Betriebsmodus enthält gewöhnlich eine oder mehrere Einstellungen, wie beispielsweise Aufnahmeschwellen, Kalibrierungsfaktoren und dergleichen. Zu beispielhaften Betriebsmodi gehören ein Standardmodus, ein eingeschränkter Modus und ein Instandhaltungsmodus. In einigen Ausführungsformen enthalten die ZSI-Daten eine Identifikation einer oder mehrerer spezieller Einstellungen, die derzeit in der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung 106 aktiv sind. Die ZSI-Daten können ferner eine geplante Maßnahme enthalten, die durch die sendende Schaltungsschutzvorrichtung 106 ergriffen werden soll. Zum Beispiel können die ZSI-Daten eine Angabe enthalten, dass die Schaltungsschutzvorrichtung 106 beabsichtigt, sofort auszulösen, beabsichtigt, auszulösen, falls der aktuelle elektrische Strom für eine vorgegebene Zeitdauer gleich bleibt, beabsichtigt, gemäß einer bestimmten vordefinierten Einstellung auszulösen, beabsichtigt, sofort auszulösen, falls der elektrische Strom über den aktuellen Wert steigt, etc. In einigen Ausführungsformen enthalten die ZSI-Daten einen Prozentsatz des Auslösegrenzwertes der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung, einen erwarteten/vorhergesagten Zeitpunkt zum Auslösen oder zum Beseitigen eines erfassten Fehlers, eine Art der Erfassung (z.B. ein Erdschluss oder eine Kurzschlusszeit) oder beliebige sonstige Daten, die sich zur Verwendung in einem zonenselektiven Sperrsystem eignen.
In der beispielhaften Ausführungsform empfängt jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 Betriebsdaten (die manchmal hierin als „zusätzliche Daten“ bezeichnet werden) von allen oder einem Teil der anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in dem System 100. Die zusätzlichen Daten können elektrische Ströme, die durch die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 erfasst werden, den aktuellen Status und die aktuellen Betriebsmodi der anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die Position der anderen Schaltungsschutzvorrichtungen innerhalb der Hierarchie des Systems 100, Temperaturmesswerte von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106, etc. enthalten. Wenn eine Schaltungsschutzvorrichtung 106 ZSI-Daten von einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung 106 empfängt, ist die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106 demgemäß in der Lage, basierend auf den ZSI-Daten, ihren eigenen Betriebsdaten (z.B. ihren Sensordaten und dem aktuellen Betriebsmodus) und zusätzlichen Daten, die von einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung 106 empfangen werden, festzustellen, wie sie auf die ZSI-Daten reagieren soll, anstatt auf ein ZSI-Sperrsignal sklavisch zu antworten.
Falls somit zum Beispiel eine stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 ZSI-Daten von einer stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 106 empfängt, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 die ZSI-Daten, den Strom, den die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 gerade erfasst, die durch andere Schaltungsschutzvorrichtungen 106 erfassten Ströme, wie sie in den zusätzlichen Daten präsentiert werden, und jegliche weitere relevante zusätzliche Daten analysieren, um festzustellen, ob das durch die stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 erfasste potentielle Problem das einzige Problem in dem System 100 ist und ob die sendende stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 in der Lage ist, das potentielle Problem zufriedenstellend zu bewältigen, oder nicht. Falls die stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 feststellt, dass die stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 in der Lage ist, das Problem zu bewältigen, und keine weiteren Probleme vorliegen, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu einem eingeschränkten Betriebsmodus umschalten. Falls die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 alternativ feststellt, dass es ein anderes Problem bei dem System 100 geben kann, indem sie beispielsweise einen elektrischen Strom erfasst, der größer als derjenige ist, der basierend auf den ZSI-Daten und den zusätzlichen Daten gesehen werden sollte, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 es ablehnen, in den eingeschränkten Betriebsmodus umzuschalten. Stattdessen kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 in ihrem momentan Betriebsmodus bleiben, sofort auslösen, zu einem empfindlicheren (z.B. schneller auslösenden) Betriebsmodus wechseln oder eine beliebige sonstige geeignete Maßnahme ergreifen. Falls die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 ZSI-Daten von mehr als einer stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 106 innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums empfängt, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 es ebenfalls ablehnen, in den eingeschränkten Betriebsmodus zu wechseln, und in ihrem momentanen Betriebsmodus bleiben, sofort auslösen, zu einem empfindlicheren Betriebsmodus umschalten oder eine beliebige sonstige geeignete Maßnahme ergreifen. Darüber hinaus kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 die relativen Positionen der beiden ZSI-Daten sendenden Schaltungsschutzvorrichtungen 106 überprüfen, bevor sie auf die ZSI-Daten einwirkt. Falls z.B. die beiden ZSI-Daten sendenden Schaltungsschutzvorrichtungen 106 die gleiche Last bedienen, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 106 bestimmen, zu dem eingeschränkten Betriebsmodus zu wechseln, falls sie keine weiteren Probleme bei dem System 100 erfasst.
In einigen Ausführungsformen weist die Schaltungsschutzvorrichtung 106 mehr Optionen dafür auf, wie sie auf die empfangenen ZSI-Daten antworten soll, als sie typischerweise in vielen bekannten Systemen vorgefunden werden würden. Wie vorstehend erwähnt, kann die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106 in ihrem aktuellen Betriebsmodus bleiben, zu dem eingeschränkten Modus umschalten, sofort auslösen oder zu irgendeinem anderen Betriebsmodus wechseln. Zusätzlich kann es mehrere Stufen von Betriebsmodi geben, die allgemein unter dem Oberbegriff Standard oder eingeschränkt kategorisiert werden können. Zum Beispiel kann eine Schaltungsschutzvorrichtung 106 mehrere eingeschränkte Betriebsmodi aufweisen, von denen jeder mehr eingeschränkt ist als der Standardmodus, wobei jedoch jeder von diesen gegenüber jedem anderen eingeschränkten Modus etwas andere Eigenschaften aufweist. Somit kann die Schaltungsschutzvorrichtung 106 eine Antwort liefern, die auf die bestimmten Umstände und/oder die bestimmten Bedingungen des Systems 100 im Ganzen feiner abgestimmt ist, als sie in dem Fall, dass die einzigen Optionen standardmäßige und eingeschränkte Modi wären, zur Verfügung stehen würde. In Ausführungsformen, in denen die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 eine voraussichtliche Zeit bis zur Auslösung oder Beseitigung eines Fehlers als Teil der ZSI-Daten sendet, kann die Schaltungsschutzvorrichtung 106, die die ZSI-Daten empfängt, basierend auf der vorhergesagten Zeit bis zur Auslösung anpassen, wie lange sie in einem eingeschränkten Betriebsmodus verbleibt. Ebenso kann die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106, wenn die Art der Erfassung ein Teil der ZSI-Daten ist, bestimmen, nicht zu dem eingeschränkten Betriebsmodus zu wechseln, falls die erfassten Fehlerarten nicht übereinstimmen.
Nachdem eine Schaltungsschutzvorrichtung 106 ZSI-Daten von einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung 106 empfängt und feststellt, wie sie auf die empfangenen ZSI-Daten reagieren soll, sendet die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106 in einigen Ausführungsformen eine Kommunikationsnachricht zu einer oder mehreren der Schaltungsschutzvorrichtungen 106. Die Kommunikationsnachricht kann ihre geplante Maßnahme, ihren aktuellen Betriebsmodus, den elektrischen Strom, den sie momentan erfasst, oder jede beliebige sonstige relevante Information enthalten. Außerdem kann die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106 die ZSI-Daten zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 weitersenden, die die ZSI-Daten gegebenenfalls nicht von der ursprünglichen Quelle empfangen haben können.
9 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 900 zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems. Das Energieverteilungssystem enthält mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen, die zwischen einer elektrischen Energiequelle und mehreren elektrischen Lasten angeschlossen sind. Jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen weist eine Netzwerkschnittstelle auf, die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält, einen Prozessor und eine Speichervorrichtung auf. Der Einfachheit halber wird das Verfahren 900 unter Bezugnahme auf das System 100 und die Komponenten des Systems 100 (die alle in 1 veranschaulicht sind) erläutert. Es sollte jedoch verstanden werden, dass das Verfahren 900 mit jedem beliebigen sonstigen geeigneten elektrischen Energieverteilungssystem verwendet werden kann.
Das Verfahren 900 enthält ein Empfangen von zonenselektiven Sperr(ZSI)-Daten durch eine erste Schaltungsschutzvorrichtung 114 der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 106 von wenigstens einer zweiten Schaltungsschutzvorrichtung 120 stromabwärts von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 114. Die ZSI-Daten sind gemäß einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert.
Bei 904 stellt die erste Schaltungsschutzvorrichtung 114 basierend wenigstens zum Teil auf den empfangenen ZSI-Daten von der stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 120 fest, ob ein Betriebsmodus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 114 in einen eingeschränkten Betriebsmodus geändert werden soll.
In einigen Ausführungsformen stimmen sich die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 aufeinander ab, um einen Instandhaltungsmodusschutz in dem System 100 zu erzielen. Wenn eine Instandhaltungsmodus-Betriebseinstellung einer Schaltungsschutzvorrichtung 106 aktiviert wird (d.h. ihr Betriebsmodus von ihrem aktuellen Modus in den Instandhaltungsmodus umgeschaltet wird), schalten auch alle Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die physisch nahe an der Schaltungsschutzvorrichtung 106 mit dem aktivierten Instandhaltungsmodus angeordnet sind, ebenfalls in eine Instandhaltungsmodus-Betriebseinstellung um.
Um einen koordinierten Instandhaltungsmodusschutz zu bewerkstelligen, sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 beispielsweise durch in dem Speicher 140 abgespeicherte Instruktionen eingerichtet, um den räumlichen Abstand zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zu bestimmen. Der räumliche Abstand kennzeichnet, wie nahe die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 räumlich zueinander angeordnet sind und die elektrische Beziehung zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106. Während Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die einander elektrisch nahe sind, auch räumlich einander nahe sein können, ist dies nicht erforderlich. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die einander elektrisch fern (oder sogar ohne Beziehung) sind, können in der gleichen Schaltanlageneinheit untergebracht sein. Umgekehrt können Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die einander elektrisch nahe sind, wie beispielsweise die Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die durch die gleichen Einspeiseschaltungsschutzvorrichtungen 106 gespeist werden, in getrennten Schaltanlageneinheiten angeordnet sein.
In der beispielhaften Ausführungsform wird der räumliche Abstand einer Schaltungsschutzvorrichtung 106 von einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung basierend wenigstens zum Teil auf einer Eigenschaft eines Netzwerkkommunikationssignals bestimmt, das durch eine der beiden Schaltungsschutzvorrichtung 106 gesandt und durch die andere Schaltungsschutzvorrichtung 106 empfangen wird. Die Eigenschaft kann eine beliebige geeignete Charakteristik des Netzwerkkommunikationssignals sein, hinsichtlich derer es analysiert werden kann, um eine Schätzung der räumlichen Entfernung zu bestimmen, über die das Netzwerkkommunikationssignal gesandt worden ist. Der Schätzwert der Entfernung, über die das Signal gesandt worden ist, wird als ein Näherungswert des Abstandes zwischen der sendenden und der empfangenden Schaltungsschutzvorrichtung 106 verwendet.
Falls zum Beispiel ein Netzwerkkommunikationssignal in drahtloser Weise zwischen zwei Schaltungsschutzvorrichtungen 106 übertragen wird, kann die Drahtlossignalstärke des Netzwerkkommunikationssignals, das durch eine zweite der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 von einer ersten der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 empfangen wird, verwendet werden, um eine Schätzung des Abstands zwischen der ersten der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 und der zweiten der Schaltungsschutzvorrichtungen zu bestimmen. Durch einen Vergleich der Signalstärke des empfangenen Netzwerkkommunikationssignals mit der tatsächlichen oder vorhergesagten Signalstärke des Netzwerkkommunikationssignals, wenn es übertragen wird, kann der ungefähre Abstand zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 geschätzt werden. Die Signalstärke kann in einen ungefähren Abstandsmesswert umgewandelt werden, in einen Prozentsatz umgewandelt werden und/oder ohne Umwandlung verwendet werden. Ebenso kann in einer drahtgebundenen Netzwerkkonfiguration des Systems 100 die Dämpfung des Kommunikationssignals des drahtgebundenen Netzwerks verwendet werden, um eine Näherung des Abstands zwischen der sendenden und der empfangenden Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu bestimmen.
In der beispielhaften Ausführungsform werden die physischen Standorte der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 relativ zueinander durch die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zunächst einander zugeordnet, wenn das System 100 installiert wird. In einigen Ausführungsformen werden die physischen Standorte der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 relativ zueinander durch die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 periodisch (z.B. jedes Mal, wenn eine Netzwerkmitteilung empfangen wird, täglich, wöchentlich, monatlich, bei Bedarf, etc.) einander zugeordnet. In einigen Ausführungsformen werden die physischen Standorte der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 relativ zueinander durch die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 beim Auftreten eines Triggerereignisses, wie etwa bei Empfang einer Meldung, die anzeigt, dass ein Instandhaltungsmodus für eine Schaltungsschutzvorrichtung 106 aktiviert wird, einander zugeordnet.
Jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 speichert eine Angabe ihres ungefähren Abstands von jeder anderen Schaltungsschutzvorrichtung 106 in ihrem Speicher 140 ab. Die Angabe kann ein berechneter Abstand, ein Signaldämpfungspegel, eine oder mehrere Gruppierungen der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 anhand der relativen Grade der Nähe oder beliebige sonstige Daten sein, die zur Angabe eines Grades der Nähe der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zueinander geeignet sind. Zum Beispiel können alle Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die weniger als ein erster Schwellenabstand entfernt sind (oder die eine größere Signalstärke als ein Schwellenwert aufweisen) in einer ersten Gruppe identifiziert werden, und die restlichen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 können in einer zweiten Gruppe identifiziert werden. Die erste Gruppe sind Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die räumlich einander nahe sind, während die zweite Gruppe Schaltungsschutzvorrichtungen 106 enthält, die mehr entfernt voneinander sind. Natürlich können mehr als zwei Gruppen und mehr als eine einzige Schwelle verwendet werden, um die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zu gruppieren.
Wenn an oder in der Nähe einer Schaltungsschutzvorrichtung 106 eine Instandhaltungsmaßnahme durchgeführt werden soll, wird diese Schaltungsschutzvorrichtung gewöhnlich in einen Instandhaltungsmodus versetzt. In dem Instandhaltungsmodus werden die Einstellungen der Schaltungsschutzvorrichtung angepasst, um sie für unerwünschte Stromniveaus empfindlicher zu machen und möglichst die Zeitdauer zu verringern, die benötigt wird, um auf ein unerwünschtes Stromniveau zu reagieren. Somit kann die Schaltungsschutzvorrichtung 106 leichter und/oder schneller ausgelöst werden, wenn der Instandhaltungsmodus aktiviert ist. In einigen Ausführungsformen wird der Instandhaltungsmodus durch einen Benutzer eingeschaltet, der den Instandhaltungsmodus von Hand, wie beispielsweise unter Verwendung eines Schalters, einer Taste, einer Benutzerschnittstelle an oder in der Nähe einer Schaltungsschutzvorrichtung 106 oder unter Verwendung einer Fernkommunikationsvorrichtung, wie beispielsweise eines Laptop-Computers 212 oder eines Smartphones 214, aktiviert.
In anderen Ausführungsformen wird der Instandhaltungsmodus für eine oder mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen 106 automatisch aktiviert. Der Instandhaltungsmodus kann basierend darauf automatisch aktiviert werden, dass ein oder mehrere Sensoren einen menschlichen Körper innerhalb einer vordefinierten Nähe zu einer der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 detektiert.
10 zeigt ein vereinfachtes Diagramm eines Teils 1000 des Systems 100, das zur Verwendung mit einer manuellen und/oder automatischen Instandhaltungsmodusaktivierung in Kombination mit einem koordinierten Instandhaltungsmodusschutz eingerichtet ist. In dieser Ausführungsform sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in Schaltanlageneinheiten 1002, 1004 und 1006 in einem Raum 1007 angeordnet. Sensoren 1008, 1010 und 1012 sind eingerichtet, um die Lage eines Körpers relativ zu den Schaltanlageneinheiten 1002, 1004 und 1006 zu detektieren. Die Sensoren 1008 detektieren, wenn ein Bediener auf die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 und/oder einen Innenraum der Schaltanlageneinheit 1002, 1004 und 1006 zugreift. Die Sensoren 1008, 1010 und 1012 können Bewegungsdetektoren, Drucksensoren, Wärmesensoren, Türsensoren oder beliebige sonstige geeignete Sensoren zur Detektion, wenn ein Körper sich in der Nähe der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 befindet und/oder sich vorbereitet, um auf die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zuzugreifen, sein. Der Sensor 1008 kann z.B. durch Türsensoren gebildet sein, die erfassen, wenn (nicht veranschaulichte) Türen zu dem Innenraum der Schaltanlageneinheiten 1002, 1004 und 1006 geöffnet werden. Zusätzlich oder alternativ können die Sensoren 1008 Sensoren im Inneren der Schaltanlageneinheiten 1002, 1004 und 1006 sein, die einen Zugriff auf die oder eine Bewegung der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 erfassen. Der Sensor 1012 erfasst, wenn ein Körper in den Raum 1007 eintritt, und kann z.B. ein Türsensor sein, der an einer (nicht veranschaulichten) Tür angebracht ist, die einen Zugang zu dem Raum 1007 bietet. Der Sensor 1010 erfasst, wenn ein Körper im Innern einer Lichtbogenüberschlagszone 1014 angeordnet ist. Die Lichtbogenüberschlagszone 1014 ist um die Schaltanlageneinheit 1002 herum definiert. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Lichtbogenüberschlagszonen, die um die Schaltanlageneinheiten 1004 und 1006 herum definiert sein würden, nicht veranschaulicht. Im Allgemeinen sind die Lichtbogenüberschlagszonen 1014 Zonen, in denen ein Verletzungsrisiko für einen Körper, der sich in der Zone befindet, vorliegen kann, falls ein Lichtbogenüberschlag in der Schaltanlageneinheit, die die Zone definiert, auftritt. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen der Instandhaltungsmodus für eine Schaltungsschutzvorrichtung basierend auf einer Erfassung einer Fernkommunikationsvorrichtung eines Benutzers in der Nähe dieser Schaltungsschutzvorrichtung 106 automatisch aktiviert werden. Falls z.B. ein Laptop-Computer 212 eines Benutzers sich in drahtloser Weise mit einer Schaltungsschutzvorrichtung 106 unter Verwendung eines für relativ kurzen Bereich vorgesehenen Kommunikationsprotokolls verbindet, kann der Instandhaltungsmodus für diese Schaltungsschutzvorrichtung 106 aktiviert werden. Der Instandhaltungsmodus kann zusätzlich oder alternativ durch einen Bediener von Hand aktiviert werden.
Unabhängig davon, ob er automatisch oder manuell aktiviert wird, schalten die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106, wenn eine Schaltungsschutzvorrichtung 106, wie beispielsweise eine erste Schaltungsschutzvorrichtung 1016, in den Instandhaltungsmodus umgeschaltet wird, basierend wenigstens zum Teil auf der Nähe zu der Schaltungsschutzvorrichtung 106 mit dem aktivierten Instandhaltungsmodus und dem Instandhaltungsstatus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 wahlweise in den Instandhaltungsmodus um. In einigen Ausführungsformen erfassen die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 den Instandhaltungsstatus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung. In weiteren Ausführungsformen empfangen die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen eine Instandhaltungsstatusmeldung von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 über das Kommunikationsnetzwerk. Die Instandhaltungsstatusmeldung wird zu allen Schaltungsschutzvorrichtungen übertragen, die mit dem Kommunikationsnetzwerk des Systems 100 kommunikationsmäßig verbunden sind. Alternativ kann die Instandhaltungsstatusmeldung zu einem Teilsatz aller Schaltungsschutzvorrichtungen 106 übermittelt werden. Der Teilsatz enthält nur diejenigen Schaltungsschutzvorrichtungen, die sich um weniger als ein Schwellenabstand von der Schaltungsschutzvorrichtung 1016 entfernt befinden.
Wenn jedoch der Instandhaltungsstatus der Schaltungsschutzvorrichtung durch die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 detektiert wird, bestimmen diese, ob sie in den Instandhaltungsmodus umschalten sollen oder nicht, basierend zum Teil auf ihrem Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016. In Ausführungsformen, in denen die Instandhaltungsmeldung nur zu dem Teilsatz der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 übertragen wird, die sich um weniger als der Schwellenabstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 entfernt befinden, wissen alle Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die die Meldung empfangen, dass sie nahe an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 angeordnet sind, ohne dass irgendeine zusätzliche Analyse benötigt wäre. In Ausführungsformen, in denen die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 den Instandhaltungsstatus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 erfassen oder in denen alle Schaltungsschutzvorrichtungen 106 die Instandhaltungsmeldung empfangen, stellt jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 fest, wie nahe sie sich an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 befindet. Insbesondere bestimmt jede Schaltungsschutzvorrichtung 106, ob sie um weniger als den Schwellenabstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 beabstandet ist. Die Bestimmung kann basierend auf einer Eigenschaft der Instandhaltungsmeldung, einer Eigenschaft früherer Datenmeldungen, die von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 empfangen wurden, von früher gelieferten Abstandsdaten, von Daten, die in der Instandhaltungsmeldung enthalten sind, oder basierend auf einem beliebigen sonstigen geeigneten Verfahren vorgenommen werden.
In der beispielhaften Ausführungsform ist der Schwellenabstand ein Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 zu einer Begrenzung 118 der Lichtbogenüberschlagszone 114. Somit befindet sich jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 innerhalb der Lichtbogenüberschlagszone 114 auch innerhalb des Schwellenabstands von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016. In 10 befinden sich die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 innerhalb der Schaltanlageneinheiten 1002 und 1004 in der Lichtbogenüberschlagszone 1014 und in einem kleineren als dem Schwellenabstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in der Schaltanlageneinheit 1006 befinden sich außerhalb der Lichtbogenüberschlagszone 1018, und ihr Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 ist gleich oder größer als der Schwellenabstand. In weiteren Ausführungsformen kann der Schwellenabstand ein beliebiger sonstiger geeigneter Schwellenabstand sein. Zum Beispiel kann der Schwellenabstand auf einer Größe des Raums 1007 basieren, so dass alle Schaltungsschutzvorrichtungen 106 innerhalb des Raums 1007 um weniger als den Schwellenabstand von allen anderen Schaltungsschutzvorrichtungen in dem Raum 1007 beabstandet sind. In einer derartigen Ausführungsform würden Schaltungsschutzvorrichtungen 106 außerhalb des Raums 1007 nicht um weniger als den Schwellenabstand von den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 innerhalb des Raums 1007 beabstandet sein.
Bei einer Feststellung, durch welches Verfahren auch immer, dass der Instandhaltungsstatus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung umfasst, dass diese in den Instandhaltungsmodus geschaltet ist, aktivieren die bestimmten Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 um weniger als den Schwellenabstand beabstandet sind, wahlweise ihren eigenen Instandhaltungsmodus. In der beispielhaften Ausführungsform werden die Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die feststellen, dass sie von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 um weniger als den Schwellenabstand beabstandet sind, ihren Instandhaltungsmodus als Reaktion auf die Detektion aktivieren, dass die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1016 ihren Instandhaltungsmodus aktiviert hat. Weil die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 miteinander kommunikationsmäßig verbunden sind und Betriebsdaten von mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 106 empfangen, kann eine oder können mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen in einigen Ausführungsformen aufgrund irgendeines anderen Zustands in dem System 100, der Vorrang gegenüber dem Umschalten zu dem Instandhaltungsmodus hat, bestimmen, ihren Schutzmodus nicht zu aktivieren. Ebenso kann eine oder können mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen basierend auf einem Zustand, der in dem System 100 vorliegt, bestimmen, als Reaktion darauf auszulösen, anstatt in den Instandhaltungsmodus umzuschalten.
Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die sich von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 um mehr als den Schwellenabstand weiter entfernt befinden, arbeiten entsprechend ihrem aktuellen Betriebsmodus weiter, nachdem festgestellt wird, dass bei der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 ihr Instandhaltungsmodus aktiviert wurde. In einigen Ausführungsformen können derartige entfernte Schaltungsschutzvorrichtungen 106 ihre Einstellungen zu einer geringfügig empfindlicheren Einstellung verändern, ihre Instandhaltungsbetriebsmodi aktivieren oder eine beliebige sonstige geeignete Schutzmaßnahme basierend darauf ergreifen, dass sich die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1016 in dem Instandhaltungsbetriebsmodus befindet, und basierend z.B. auf einer Erfassung irgendeines anderen Zustands in dem System 100, der anzeigt, dass eine zusätzliche Vorsicht / ein zusätzlicher Schutz gewünscht sein kann.
Darüber hinaus kann eine oder können mehrere von einem Schutzschalter verschiedene (nicht veranschaulichte) Schaltungsschutzvorrichtungen in dem System 100 als Reaktion auf eine Aktivierung des Instandhaltungsmodus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 aktiviert werden. Zum Beispiel kann eine Lichtbogenaufnahmevorrichtung in der Nähe der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 als Reaktion auf einen Empfang einer Instandhaltungsmeldung von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 aktiviert werden. Alternativ kann eine andere der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 die Lichtbogenaufnahmevorrichtung anweisen, sich selbst zu aktivieren, wenn die Schaltungsschutzvorrichtung feststellt, dass die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1016 in dem Instandhaltungsmodus arbeitet.
In einigen Ausführungsformen können mehrere Schwellenabstände, die mehrere Näherungszonen zu der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 definieren, verwendet werden. Basierend wenigstens zum Teil darauf, in welcher Näherungszone zu der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 eine bestimmte Schaltungsschutzvorrichtung 106 angeordnet ist, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. In 10 kann z.B. der Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 zu der Begrenzung 1018 einen ersten Schwellenabstand definieren, während ein Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 zu einer Begrenzung 1020 (z.B. einer Wand) des Raums 1007 als ein zweiter Schwellenabstand verwendet werden kann. Der erste Schwellenabstand definiert die Lichtbogenüberschlagszone um die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1016 herum, und der zweite Schwellenabstand definiert näherungsweise eine Rauminnenzone um die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1016 herum. In Ausführungsformen mit mehreren Schwellen können die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 basierend darauf, in welche Zone jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 angeordnet ist, verschiedene Maßnahmen ergreifen. Zum Beispiel sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in den Schaltanlageneinheiten 1002 und 1004 näher als der erste Schwellenabstand (d.h. innerhalb der Lichtbogenüberschlagszone 1014) angeordnet, und sie wechseln in ihren Instandhaltungsmodus. Der Abstand zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in der Schaltanlageneinheit 1006 und der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 ist kleiner als der zweite Schwellenabstand, jedoch größer als oder gleich dem ersten Schwellenabstand (d.h., sie befinden sich im Innern des Raums 1007, jedoch nicht innerhalb der Lichtbogenüberschlagszone 1014). Demgemäß können die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in der Schaltanlageneinheit 1006 in einen Betriebsmodus wechseln, der empfindlicher/schneller als ihre standardmäßige Betriebseinstellung, jedoch weniger empfindlich/langsamer als der Instandhaltungsmodus ist, der an den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 in den Schaltanlageneinheiten 1002 und 1004 aktiviert ist.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 1100 zur Koordination der Instandhaltungsmodi in einem elektrischen Energieverteilungssystem, wie etwa dem System 100. Das elektrische Energieverteilungssystem enthält mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen. Jede Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine Netzwerkschnittstelle, die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält, einen Prozessor und eine Speichervorrichtung. Das Verfahren enthält bei 1102 ein Übertragen eines Netzwerkkommunikationssignals durch jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen zu dem Kommunikationsnetzwerk. Die ungefähren räumlichen Abstände zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen werden wenigstens zum Teil basierend auf einer Eigenschaft der durch jede Schaltungsschutzvorrichtung übertragenen Netzwerkkommunikationssignale bestimmt, 1104. Ein Instandhaltungsmodus jeder Schaltungsschutzvorrichtung eines Teilsatzes der Schaltungsschutzvorrichtungen wird als Reaktion auf die Aktivierung eines Instandhaltungsmodus einer einzelnen Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen aktiviert, 1106. Der Teilsatz der Schaltungsschutzvorrichtungen wird wenigstens zum Teil anhand des ungefähren räumlichen Abstandes der Schaltungsschutzvorrichtungen von der einzelnen Schaltungsschutzvorrichtung mit dem aktivierten Instandhaltungsmodus bestimmt.
In einigen Ausführungsformen wird durch das System 100 eine koordinierte Erdschlussfehlerdetektion geboten. In derartigen Ausführungsformen teilen die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 ihre erfassten Stromdaten mit einer oder mehreren anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die die aktuellen Daten empfangen, sind beispielsweise durch in der Speichervorrichtung 140 gespeicherte Instruktionen betreibbar, um die empfangenen Stromdaten zu verwenden, um festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem System 100 vorliegt oder nicht.
12 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 1200 zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems, wie etwa des Systems 100, mit koordinierter Erdschlussfehlerdetektion. Das Verfahren 1200 ist unter Bezugnahme auf das System 100 und die Komponenten des Systems 100 beschrieben. Jedoch kann das Verfahren 1200 mit jedem beliebigen geeigneten elektrischen Energieverteilungssystem verwendet werden.
Bei 1202 sendet jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 106 eine elektrische Strommitteilung zu einem Kommunikationsnetzwerk. Die elektrische Strommitteilung enthält eine Angabe eines elektrischen Stroms, der durch die Schaltungsschutzvorrichtung 106 unter Verwendung eines Stromsensors 134 gemessen wird. Die elektrische Strommitteilung ist entsprechend dem Netzwerkprotokoll des Kommunikationsnetzwerks, an den die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 gekoppelt sind, formatiert.
In der beispielhaften Ausführungsform sendet jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 ihre elektrische Strommitteilung nur zu einer einzigen Schaltungsschutzvorrichtung 106, die als ein Entscheidungsträger in Bezug auf die Erdschlussdetektion für die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 dient. In anderen Ausführungsformen sendet jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 ihre elektrische Strommitteilung zu allen anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106, und jede beliebige oder alle der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 kann/können die nachstehend erläuterten weiteren Schritte des Verfahrens 1200 durchführen.
Die in der elektrischen Strommitteilung enthaltene Angabe des elektrischen Stroms wird durch jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 aus einem von ihrem Stromsensor 134 empfangenen Stromsignal bestimmt. In einigen Ausführungsformen wandelt jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 das Stromsignal in eine Menge des erfassten Stroms um und nimmt die Menge des erfassten Stroms in die elektrische Strommitteilung auf. In weiteren Ausführungsformen wird der Wert des Stromsignals in die elektrische Strommitteilung aufgenommen, und die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106 wandelt den Wert des Stromsignals in die Menge des erfassten Stroms um.
Um festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung vorliegt oder nicht, sollte der elektrische Strom für jede Schaltungsschutzvorrichtung zur gleichen Zeit gemessen werden. In einigen Ausführungsformen basiert der Zeitpunkt für die Stromdetektion auf einem Taktsignal innerhalb jeder Schaltungsschutzvorrichtung 106. In anderen Ausführungsformen wird die Zeit basierend auf einem Synchronisationssignal bestimmt. Das Synchronisationssignal kann durch eine der Schaltungsschutzvorrichtungen 106 oder durch eine beliebige sonstige geeignete Komponente zu den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 übermittelt werden. In einigen Ausführungsformen sendet die spezielle Schaltungsschutzvorrichtung 106, die als ein Entscheidungsträger für die Erdschlussfehlerdetektion dienen wird, das Synchronisationssignal. In einigen Ausführungsformen sendet die spezielle Schaltungsschutzvorrichtung 106 eine Anforderung hinsichtlich der elektrischen Strommitteilung an die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106. Als Reaktion auf den Empfang der Anforderung erfasst jede empfangende Schaltungsschutzvorrichtung 106 ihren Strom zu dem Zeitpunkt des Empfangs, was somit ermöglicht, dass die Anforderung als ein Synchronisationssignal dient.
Bei 1204 empfängt eine zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 die elektrischen Strommitteilungen von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 106. Wie vorstehend erläutert, kann jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 als die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung dienen, oder eine einzelne Schaltungsschutzvorrichtung 106 kann bestimmt sein, um als die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu dienen.
Die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 bestimmt bei 1206 und basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt. Ein Erdschluss wird durch Summierung der Werte der Ströme identifiziert, die in den elektrischen Strommitteilungen empfangen werden. Falls die Summe der Werte Null ist, liegt kein Erdschlussfehler vor. Falls die Summe ungleich Null ist, liegt eine Erdschlussfehlerbedingung vor. In Mehrphasensystemen kann die Summierung eine Berechnung einer Vektorsumme des Stroms in jeder elektrischen Phase in dem System 100 umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein beliebiges geeignetes Verfahren zur Detektion eines Erdschlusses auf der Basis momentaner Messungen von den Schaltungsschutzvorrichtungen 106 verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen enthält das Verfahren 1200 ein Auslösen einer Auslöseeinheit, um einen elektrischen Strom in dem elektrischen Energieverteilungssystem 100 als Reaktion darauf zu unterbrechen, dass die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem System 100 vorliegt. Falls die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 sich elektrisch stromaufwärts von dem detektierten Erdschlusszustand befindet, kann die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 ihre eigene Schaltungsschutzvorrichtung auslösen. In einigen Ausführungsformen sendet die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 einen Auslösebefehl zu einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung 106, um diese zu veranlassen, ihre Auslöseeinheit auszulösen. Das Ziel des Auslösebefehls kann vorbestimmt sein, beispielsweise die am weitesten stromaufwärts befindliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 in dem System 100. In anderen Ausführungsformen kann das Ziel des Auslösebefehls zu dem Zeitpunkt der Detektion der Erdschlussfehlerbedingung bestimmt werden. Zum Beispiel kann das Ziel des Auslösebefehls auf dem Ort des Erdschlusszustands basieren. Die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung 106 bestimmt in einer derartigen Ausführungsform, welcher Teil des Systems 100 durch den Erdschlusszustand betroffen ist, bestimmt eine oder mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die den ermittelten Teil schützen und sendet einen Auslösebefehl zu jeder der Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die den ermittelten Teil schützen.
In wenigstens einigen Ausführungsformen sind die hierin beschriebenen Energieverteilungssysteme eingerichtet, um eine Prüfung und/oder Simulation der elektrischen Bedingungen innerhalb der Energieverteilungssysteme zu ermöglichen. Insbesondere empfängt jede Schaltungsschutzvorrichtung und/oder eine andere Komponente innerhalb des Energieverteilungssystems Prüfdaten, die einen elektrischen Zustand repräsentieren, und sie erzeugt Antwortdaten (z.B. Schaltungsschutzdaten), die eine simulierte Antwort der Vorrichtung repräsentieren. In dem hierin verwendeten Sinne bezieht sich eine „Simulation“ von elektrischen Bedingungen und Antworten auf derartige Bedingungen darauf, dass die Schaltungsschutzvorrichtungen die Prüfdaten, die dem elektrischen Zustand zugeordnet sind, unter Verwendung desselben oder eines im Wesentlichen ähnlichen Prozesses wie bei Messdaten analysieren. Anders als bei Messdaten verändern die Schaltungsschutzvorrichtungen jedoch nicht tatsächlich jeden Betriebsparameter (z.B. Auslösezeitfolge, Betriebsmodus, etc.) oder sie veranlassen eine Auslöseeinheit nicht, einen Strom zu unterbrechen, wenn sie eine Antwort simulieren. Vielmehr zeigen die Antwortdaten an, welche Tastdaten die Schaltungsschutzvorrichtung empfangen hat, und sie zeigen die Veränderungen an, die als Reaktion auf die Prüfdaten vorgenommen werden würden. Die Reaktionsdaten werden auf einer Systemebene unter Verwendung eines Kommunikationsnetzwerks aggregiert, um eine Analyse des Energieverteilungssystems hinsichtlich des geprüften elektrischen Zustands auf Systemebene zu ermöglichen. Die Analyse ist für mehrere elektrische Zustände wiederholbar.
Eine Analyse auf Systemebene für mehrere elektrische Zustände unterstützt eine reduzierte Prüfzeit im Vergleich zu früheren Prüfsystemen für Energieverteilungssysteme. In diesen Prüfsystemen wird jede Schaltungsschutzvorrichtung von Hand und individuell geprüft, was ein zeitaufwendiger Prozess sein kann, der möglicherweise den normalen Betrieb des Energieverteilungssystems verzögert.
In dem hierin verwendeten Sinne bezieht sich ein „elektrischer Zustand“ auf Parameter und Instruktionen, die die elektrische Antwort des Energieverteilungssystems beeinflussen. In einem Beispiel ist ein Fehler innerhalb des Energieverteilungssystems ein elektrischer Zustand. In einem anderen Beispiel ist ein Instandhaltungsmodus für Schaltungsschutzvorrichtungen, der die elektrische Antwort der Schaltungsschutzvorrichtungen anpasst, ein elektrischer Zustand. Der elektrische Zustand kann als ein Satz vorbestimmter Spannungs-, Strom- und/oder Leistungswerte dargestellt sein. Zusätzlich oder alternativ kann der elektrische Zustand als ein oder mehrere Befehle oder Instruktionen dargestellt sein, die durch die Schaltungsschutzvorrichtungen in dem Energieverteilungssystem empfangen werden. In wenigstens einigen Ausführungsformen wird das System während der Einrichtung des Energieverteilungssystems hinsichtlich mehrerer elektrischer Zustände getestet, um sicherzustellen, dass das System eingerichtet ist, um richtig zu arbeiten. Diese Tests können während des Betriebs periodisch wiederholt werden, um proaktiv Probleme zu detektieren, die innerhalb des Systems entstehen, so dass die Probleme angegangen werden können, bevor der tatsächliche elektrische Zustand auftritt.
13 zeigt ein Datenflussdiagramm eines beispielhaften Energieverteilungssystems 1300 zur Prüfung der Antwort des Systems 1300 hinsichtlich verschiedener elektrischer Zustände. In der beispielhaften Ausführungsform ist das System 1300 dem (in 1 veranschaulichten) Energieverteilungssystem 100 ähnlich, und bei Fehlen einer abweichenden Darstellung enthält das System 1300 ähnliche Komponenten. Das heißt, das System 1300 enthält mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen 1306, die über einen Verteilungsbus 1308 elektrisch miteinander gekoppelt sind. In anderen Ausführungsformen enthält das System 1300 eine andere Anzahl von Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 in einer anderen Konfiguration (z.B. der in 1 veranschaulichten Konfiguration). Die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 sind innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes 1350, wie hierin beschrieben, kommunikationsmäßig miteinander verbunden. Jede Schaltungsschutzvorrichtung 1306 enthält eine integrierte Auslöseeinheit 1332, einen Sensor 1334 und einen Auslösemechanismus 1336. Die Auslöseeinheit 1332 enthält einen Prozessor 1338, der mit einem Speicher 1340 gekoppelt ist, eine Eingabevorrichtung 1342, eine Anzeigevorrichtung 1344 und eine Netzwerkschnittstelle 1346. In anderen Ausführungsformen kann das System 1300 und/oder die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 zusätzliche, wenigere oder alternative Komponenten, einschließlich derjenigen, die hier an anderer Stelle beschrieben sind, enthalten.
Wenigstens eine der Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 ist mit einer Fernzugriffsvorrichtung 1352 kommunikationsmäßig verbunden. Die Fernzugriffsvorrichtung 1352 ist eine Rechenvorrichtung, die einem Benutzer ermöglicht, Daten von der Schaltungsschutzvorrichtung 1306 zu überwachen. In einigen Ausführungsformen ist die Fernzugriffsvorrichtung 1352 mit dem Kommunikationsnetzwerk 1350 kommunikationsmäßig verbunden. In anderen Ausführungsformen ist die Fernzugriffsvorrichtung 1352 mit einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 unter Verwendung eines anderen Kommunikationsnetzwerkes kommunikationsmäßig verbunden. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 sind eingerichtet, um Schaltungsschutzdaten 1354 (die manchmal auch als „Betriebsdaten“ bezeichnet werden) zu generieren, zu senden und zu empfangen. Die Schaltungsschutzdaten 1354 enthalten einen oder mehrere Parameter, Instruktionen, Benachrichtigungen und/oder andere Daten, die den Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 zugeordnet sind.
Um das System 1300 hinsichtlich eines bestimmten elektrischen Zustands zu überprüfen, ist die Fernzugriffsvorrichtung 1352 eingerichtet, um eine Prüfmeldung 1356 zu generieren und die Prüfmeldung 1356 zu einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 zu übertragen. Die Prüfmeldung 1356 enthält Prüfdaten 1358, die den elektrischen Zustand repräsentieren oder simulieren. Das heißt, die Prüfdaten 1358 enthalten einen oder mehrere elektrische Parameter oder Steuersignale, die den elektrischen Zustand simulieren. Um zum Beispiel einen Fehlerzustand in dem System 1300 zu simulieren, enthalten die Prüfdaten 1358 momentane Daten, die, wenn sie durch die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 in der Nähe des simulierten Fehlerzustands gemessen werden, die Auslöseeinheit 1332 veranlassen würden auszulösen. In wenigstens einigen Ausführungsformen enthält die Prüfmeldung 1356 ferner eine Prüfkennung 1360. Die Prüfkennung 1360 zeigt den Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 an, dass die Prüfdaten 1358 einer Überprüfung oder Simulation zugeordnet sind. Die Prüfkennung 1360 ermöglicht den Schaltungsschutzvorrichtungen 1306, zwischen Messdaten und Prüfdaten 1358 zu unterscheiden. In bestimmten Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 während eines standardmäßigen Betriebs des Systems 1300 eingerichtet, um parallel zu einer Überprüfung von Antworten auf elektrische Bedingungen zu arbeiten und auf Messdaten zu antworten, wodurch eine Überprüfung ohne Unterbrechung des Betriebs des Systems 1300 ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen wird die Prüfmeldung 1356 durch die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 generiert. Zum Beispiel kann die Fernzugriffsvorrichtung 1352 in einer Ausführungsform eine anfängliche Prüfmeldung 1356 zu den Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 für eine wiederkehrende Überprüfung übertragen, so dass die nachfolgenden Prüfmeldungen 1356 durch wenigstens eine Schaltungsschutzvorrichtung 1306 generiert werden.
Die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 sind eingerichtet, um auf Prüfdaten 1350 ähnlich den Messdaten (z.B. den gemessenen Stromdaten) von dem System 1300 zu reagieren. Das heißt, die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 empfangen die Prüfdaten 1358, analysieren die Prüfdaten 1358 hinsichtlich irgendeines elektrischen Zustands und/oder Befehlsinstruktionen und generieren Schaltungsschutzdaten 1354 basierend auf der Analyse. Die Schaltungsschutzdaten 1354 umfassen Metadaten ähnlich der Prüfkennung 1360, die die Schaltungsschutzdaten 1354 identifizieren, wie sie der Testmeldung 1356 zugeordnet sind. In der beispielhaften Ausführungsform enthalten die Schaltungsschutzdaten 1354 Daten, die z.B. „gemessenen“ elektrischen Parametern, Auslöseantworten, Betriebsmodi (z.B. dem Instandhaltungsmodus), ZSI-Daten und/oder Vorrichtungsparametern, wie beispielsweise Auslösezeitablaufsequenzen, und ohne darauf beschränkt zu sein, zugeordnet sind.
Anders als die Messdaten bewirken die Prüfdaten 1358 jedoch nicht, dass z.B. die Auslöseeinheit 1332 auslöst oder die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 Betriebsmodi (z.B. zu einem Instandhaltungsmodus) wechselt. Insbesondere simuliert die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 eine Antwort auf die Prüfdaten 1358, ohne den aktuellen Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtung 1306 zu verändern. Zum Beispiel können die Schaltungsschutzdaten 1354 Auslösedaten enthalten, die einen elektrischen Stromwert, einen Spannungswert, einen Leistungswert, eine Auslösezeitablauffolge und/oder ein anderes Datenelement enthalten, das einer simulierten Auslöseantwort der Auslöseeinheit 1332 zugeordnet ist.
In der beispielhaften Ausführungsform sind die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 eingerichtet, um einen Satz von Prüfbetriebsparametern 1362 zu speichern. Die Prüfbetriebsparameter 1362 repräsentieren den Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 und können gemessene Stromdaten, Auslösezeitablaufsequenzen, Auslöseschwellen, ZSI-Schwellen Betriebsmodi und/oder dergleichen enthalten. Die Prüfbetriebsparameter 1362 beeinflussen nicht den aktuellen Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtungen 1306, sondern beeinflussen vielmehr die simulierten Antworten der Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 auf die Prüfdaten 1358 und die Schaltungsschutzdaten 1354. Die Prüfbetriebsparameter 1362 können für jeden durch das System 1300 durchgeführten Test zurückgesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ werden gesonderte Prüfbetriebsparameter 1362 für jeden Test generiert und gespeichert. In bestimmten Ausführungsformen werden die Prüfbetriebsparameter 1362 auf die aktuellen Betriebsparameter der Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 zu dem Zeitpunkt der Überprüfung standardmäßig gesetzt. In wenigstens einigen Ausführungsformen sind wenigstens einige Prüfbetriebsparameter in den Schaltungsschutzdaten 1354 enthalten.
Die Schaltungsschutzdaten 1354 werden zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 und/oder der Fernzugriffsvorrichtung 1352 übertragen. In einigen Ausführungsformen fügt die Schaltungsschutzvorrichtung 1306, die die Schaltungsschutzdaten 1354 generiert hat, die Schaltungsschutzdaten 1354 zu der Prüfmeldung 1356 hinzu, und sie überträgt die Prüfmeldung 1356 zu einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung 1306. Wenn die Schaltungsschutzdaten 1354 zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 über das Netzwerk 1350 übertragen werden, sind die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 eingerichtet, um zusätzliche Schaltungsschutzdaten basierend wenigstens zum Teil auf den Schaltungsschutzdaten 1354 zu generieren. Falls zum Beispiel, wie hierin beschrieben, eine erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 einen Fehler identifiziert, nimmt die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 ein ZSI-Signal in die Schaltungsschutzdaten 1354 auf, und sie überträgt die Daten 1354 zu einer stromaufwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 1306. Die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung 1306 detektiert das ZSI-Signal und simuliert eine Anpassung ihrer Auslösezeitablaufsequenz basierend auf dem detektierten ZSI-Signal.
In der beispielhaften Ausführungsform werden die Schaltungsschutzdaten 1354 von den Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 innerhalb eines Simulationsprotokolls 1364 aggregiert. Das Simulationsprotokoll 1364 ermöglicht eine Analyse der Schaltungsschutzdaten 1354 auf Systemebene. In wenigstens einigen Ausführungsformen enthält das Simulationsprotokoll 1364 eine Vorrichtungskennung und einen Zeitstempel für jedes Antwortereignis (z.B. eine Auslöseantwort, ein ZSI-Signal, etc.), um eine Zeitablaufanalyse der Schaltungsschutzdaten 1354 zu ermöglichen. Das Simulationsprotokoll 1364 kann ferner Prüfdaten 1358 enthalten, um anzuzeigen, welcher elektrisehe Zustand geprüft worden ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Fernzugriffsvorrichtung 1352 eingerichtet, um die Schaltungsschutzdaten 1354 zu sammeln und das Simulationsprotokoll 1364 für eine Analyse zu generieren. In anderen Ausführungsformen kann das Simulationsprotokoll 1364 durch die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 generiert werden, während die Schaltungsschutzdaten 1354 als Reaktion auf die Prüfmeldung 1356 generiert werden. In einem Beispiel wird das Simulationsprotokoll 1364 zu jeder Schaltungsschutzvorrichtung 1306 übertragen, so dass das Simulationsprotokoll 1364 mit den Schaltungsschutzdaten 1354 an jeder Schaltungsschutzvorrichtung 1306 aktualisiert wird.
Die Fernzugriffsvorrichtung 1352 ist eingerichtet, um eine Analyse der Schaltungsschutzdaten 1354 und/oder des Simulationsprotokolls 1364 auf Systemebene zu ermöglichen, um die Antwort der Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 auf den geprüften elektrischen Zustand zu überwachen. Anders als einige bekannte Prüfsysteme, die jede Schaltungsschutzvorrichtung 1306 einzeln überprüfen, ermöglicht das Simulationsprotokoll 1364 eine Analyse der Wechselwirkung zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 und eine gleichzeitige Identifikation irgendwelcher Probleme bei den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 1306. In wenigstens einigen Ausführungsformen ist die Fernzugriffsvorrichtung 1352 eingerichtet, um das Simulationsprotokoll 1364 und/oder die Schaltungsschutzdaten 1354 für einen (nicht veranschaulichten) Benutzer anzuzeigen, um dem Benutzer zu ermöglichen, die Analyse auf Systemebene durchzuführen. In bestimmten Ausführungsformen kann/können die Fernzugriffsvorrichtungen 1352 und/oder die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 das Simulationsprotokoll 1364 und/oder die Schaltungsschutzdaten 1354 analysieren, um irgendwelche potentiellen Fehler, Warnungen oder andere Probleme innerhalb der Daten zu detektieren.
In bestimmten Ausführungsformen ist wenigstens eine Schaltungsschutzvorrichtung 1306 eingerichtet, um die Schaltungsschutzdaten 1354 und/oder das Simulationsprotokoll 1364 zu analysieren, um eine Empfehlung 1366 zu generieren. Die Empfehlung 1366 zeigt eine Anpassung innerhalb des System 1300, wie beispielsweise eine Anpassung eines oder mehrerer Parameter der Schaltungsschutzvorrichtung(en) 1306, an, die die Leistung des Systems verbessern kann und/oder einen potentiellen Fehler in dem System 1300 (z.B. fehlkalibrierte Schaltungsschutzvorrichtungen 1306) behebt. Ein Benutzer analysiert die Empfehlung 1366, um festzustellen, ob die empfohlene Anpassung angewandt werden sollte oder nicht. In einigen Ausführungsformen wendet das System 1300 automatisch die empfohlene Anpassung an, falls ein Benutzer die Empfehlung 1366 akzeptiert. In einer Ausführungsform werden die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 ohne die Empfehlung 1366 automatisch kalibriert.
14 zeigt ein Datenflussdiagramm des in 13 veranschaulichten Energieverteilungssystems 1300 während einer beispielhaften Prüfung hinsichtlich ZSI. Insbesondere werden die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 überprüft, um die Auslöseantwort und die Auslösezeitablaufsequenzen für jede Schaltungsschutzvorrichtung 1306 während eines Fehlerzustands zu bestimmen.
In Bezug auf die 13 und 14 enthalten die Daten 1358 der beispielhaften Ausführungsform, wenn in dem System 1300 die ZSI überprüft wird, Daten, die einen Fehlerzustand innerhalb des Systems 1300 repräsentieren. Insbesondere enthalten die Prüfdaten 1358 Daten, die einen Strom repräsentieren, der eine ZSI-Schwelle in einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 überschreitet. Wenn eine erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 Prüfdaten 1358 bestimmt, die einen „gemessenen“ Strom an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1306 umfassen, der die ZSI-Schwelle überschreitet, sendet die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 die ZSI-Prüfdaten 1402 zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 über das Netzwerk 1350. In einigen Ausführungsformen überträgt die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 die ZSI-Prüfdaten 1402 zu einer oder mehreren stromaufwärts befindlichen Schaltungsschutzvorrichtungen. Die ZSI-Daten 1402 sind den ZSI-Daten, die durch die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 übertragen werden, wenn der tatsächlich gemessene Strom die ZSI-Schwelle überschreitet, im Wesentlichen ähnlich oder mit diesen identisch. Die ZSI-Daten 1402 enthalten Metadaten, die anzeigen, dass die ZSI-Daten 1402 den Prüfdaten 1358 zugeordnet sind, so dass die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306, die die ZSI-Prüfdaten 1402 empfangen, als Reaktion darauf die Betriebsmodi nicht verändern oder umschalten. Vielmehr speichern die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 in einigen Ausführungsformen Prüfbetriebsparameter 1362, die den Prüfdaten 1358 zugeordnet sind. In der beispielhaften Ausführungsform werden die ZSI-Prüfdaten 1402 in das Simulationsprotokoll 1364 aufgenommen.
Die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 analysieren die empfangenen ZSI-Prüfdaten 1402 und stellen fest, ob eine Veränderung der Betriebsmodi (z.B. von einem uneingeschränkten Modus zu einem eingeschränkten Modus) basierend wenigstens zum Teil auf der Analyse simuliert werden sollte. Falls die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 eine Änderung von einem ersten Betriebsmodus zu einem zweiten Betriebsmodus simulieren, zeigen die Schaltungsschutzdaten 1354, die durch die geänderten Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 generiert werden, und das Simulationsprotokoll 1364 die Betriebsmodusveränderung an. Die veränderten Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 simulieren Antworten auf nachfolgende empfangene Prüfdaten 1358 und Schaltungsschutzdaten 1354 entsprechend dem zweiten Betriebsmodus. Wenn in einem Beispiel eine erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 ein Umschalten zu einem eingeschränkten Modus simuliert, simuliert die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 eine eingeschränkte Auslösezeitablaufsequenz für die Prüfdaten 1358, die einen gemessenen Strom an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1306 repräsentieren.
15 zeigt ein Datenflussdiagramm des in 13 veranschaulichten Energieverteilungssystems 1300 während beispielhafter Prüf- und Instandhaltungsmodi für die Schaltungsschutzvorrichtungen. Insbesondere werden die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 geprüft, um einen Instandhaltungszustand zu simulieren. Der Instandhaltungszustand repräsentiert die physische Gegenwart eines Instandhaltungsarbeiters oder eines sonstigen Benutzers in der Nähe einer oder mehrerer Schaltungsschutzvorrichtungen 1306.
In Bezug auf die 13 und 15 enthält die Prüfmeldung 1356 in der beispielhaften Ausführungsform eine Instandhaltungsmodusinstruktion 1502. Die Instandhaltungsmodusinstruktion 1502 veranlasst eine oder mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen 1306, ein Umschalten in einen Instandhaltungsmodus zu simulieren. Das heißt, die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 passen gespeicherte Prüfbetriebsparameter an, ohne tatsächlich in den Instandhaltungsmodus umzuschalten, so dass die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 nachfolgende Prüfdaten 1358 basierend auf den angepassten Prüfbetriebsparametern analysieren und auf diese antworten. Die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306, die das Umschalten in den Instandhaltungsmodus simulieren, senden eine Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 zu wenigstens einem Teil der Schaltungsschutzvorrichtungen 1306. Die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 ist der Instandhaltungsstatusmeldung, die generiert wird, wenn die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 tatsächlich in den Instandhaltungsmodus umschaltet, im Wesentlichen ähnlich. Die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 enthält Metadaten, die anzeigen, dass die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung der Prüfmeldung 1358 zugeordnet ist. In der beispielhaften Ausführungsform wird die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 in das Simulationsprotokoll 1364 aufgenommen.
Als Reaktion auf die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 bestimmen die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306, ob ein Umschalten zu dem Instandhaltungsmodus simuliert werden sollte oder nicht. In der beispielhaften Ausführungsform bestimmt jede Schaltungsschutzvorrichtung 1306 einen räumlichen Abstand zwischen einer ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1306 in dem Instandhaltungsmodus und der bestimmten Schaltungsschutzvorrichtung 1306. Falls der räumliche Abstand innerhalb einer oder mehrerer vorbestimmter Abstandsschwellen liegt, kann die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 ein Umschalten zu dem Instandhaltungsmodus simulieren und eine Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 übertragen. Falls der räumliche Abstand die Abstandsschwellen überschreitet, können die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 weiter entsprechend ihrem aktuellen Betriebsmodus arbeiten, der in den gespeicherten Prüfbetriebsparametern spezifiziert ist. In einigen Ausführungsformen identifizieren die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 eine Nähezone, die der Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 zugeordnet ist, anstatt einen räumlichen Abstand zu bestimmen. Falls sich die Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 physisch innerhalb der identifizierten Zone befinden, kann die Schaltungsschutzvorrichtung 1306 ein Umschalten in den Instandhaltungsmodus simulieren.
Beispielhafte Ausführungsformen von Energieverteilungssystemen und Verfahren zum Betreiben von Energieverteilungssystemen und/oder Schaltungsschutzvorrichtungen sind vorstehend im Einzelnen beschrieben. Die Systeme und Verfahren sind nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt, so dass vielmehr Komponenten der Systeme und/oder Operationen der Verfahren unabhängig und gesondert von anderen Komponenten und/oder Operationen, die hierin beschrieben sind, verwendet werden können. Ferner können die beschriebenen Komponenten und/oder Operationen auch in anderen Systemen, Verfahren und/oder Vorrichtungen definiert sein oder in Kombination mit diesen verwendet werden, und sie sind nicht auf die Umsetzung mit lediglich dem Energiesystem, wie es hierin beschrieben ist, beschränkt.
Die Reihenfolge der Ausführung oder Durchführung der Operationen in den hierin veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist nicht wesentlich, sofern dies nicht anderweitig angegeben ist. Das heißt, die Operationen können in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, sofern nichts anderes angegeben ist, und Ausführungsformen der Erfindung können zusätzliche oder wenigere Operationen als diejenigen, die hierin offenbart sind, enthalten. Zum Beispiel ist es vorgesehen, dass die Ausführung oder Durchführung einer bestimmten Operation vor, gleichzeitig mit oder nach einer anderen Operation innerhalb des Geltungsbereiches von Aspekten der Erfindung liegt.
Obwohl spezielle Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in einigen Zeichnungen veranschaulicht sein können und in anderen nicht, ist dies lediglich der Einfachheit wegen. Gemäß den Prinzipien der Erfindung kann jedes beliebige Merkmal aus einer Zeichnung in Kombination mit jedem beliebigen Merkmal irgendeiner anderen Zeichnung in Bezug genommen und/oder beansprucht werden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen innerhalb des Geltungsbereiches der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
Ein beispielhaftes elektrisches Energieverteilungssystem 100 enthält mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen 106, die zwischen einer elektrischen Energiequelle 102 und mehreren elektrischen Lasten angeschlossen sind. Jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 enthält eine Auslöseeinheit 132, eine Netzwerkschnittstelle 146, einen Prozessor 138 und einen Speicher 140. Die Auslöseeinheit 132 ist eingerichtet, um wahlweise auszulösen, um einen elektrischen Stromfluss durch die Schaltungsschutzvorrichtung zu verhindern. Die Netzwerkschnittstelle 146 ist mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen 106 enthält. Der Speicher 140 speichert Instruktionen, die, wenn sie durch den Prozessor 138 ausgeführt werden, den Prozessor 138 veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle 146 Daten der Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu dem Netzwerk zu senden. Die Daten der Schaltungsschutzvorrichtung 106 sind entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert.
Bezugszeichenliste

100: Energieverteilungssystem
102: elektrische Energiequelle
104: Lasten
106: Schaltungsschutzvorrichtungen
108: Verteilungsbusse
110: erste Ebene
112: zweite Ebene
114: erste Schaltungsschutzvorrichtung
116: erste elektrische Energiequelle
118: erster Verteilungsbus
120: zweite Schaltungsschutzvorrichtung
122: erste Last
124: zweiter Verteilungsbus
126: erste Kupplung
128: zweite Kupplung
130: dritter Verteilungsbus
132: Auslöseeinheit
134: Sensoren
136: Auslösemechanismus
138: Prozessor
140: Speicher
142: Eingabevorrichtung
144: Anzeigevorrichtung
146: Netzwerkschnittstelle
200: drahtlose Kommunikationskonfiguration
202: Schaltanlageneinheit
204: Lichtbogensicherheitsbegrenzung
206: Antenne
208: erste Schaltungsschutzvorrichtung
209: drahtlose Signale
210: Benutzer
212: Laptop-Computer
214: Smartphone
300: drahtgebundene Kommunikationskonfiguration
302: Netzwerkkabel
304: Netzwerkschalter
306: zweite Schaltungsschutzvorrichtung
308: dritte Schaltungsschutzvorrichtung
400: drahtlose Kommunikationskonfiguration
500: drahtlose Kommunikationskonfiguration
502: drahtloser Zugriffspunkt
600: drahtgebundene Kommunikationskonfiguration
602: Zugriffspunkt
604: drahtgebundene Netzwerkschnittstelle
606: drahtlose Netzwerkschnittstelle
700: hybride Kommunikationskonfiguration
702: Zugriffspunkt
704: drahtgebundene Netzwerkschnittstelle
706: drahtlose Netzwerkschnittstelle
708: Schaltungsschutzvorrichtungen
800: Verfahren
802: Sendeschritt
804: Empfangsschritt
806: Speicherschritt
900: Verfahren
902: Empfangsschritt
904: Bestimmungsschritt
1000: Teil
1002: Schaltanlageneinheit
1004: Schaltanlageneinheit
1006: Schaltanlageneinheit
1007: Raum
1008: Sensor
1010: Sensor
1012: Sensor
1014: Lichtbogenüberschlagszone
1016: erste Schaltungsschutzvorrichtung
1018: Begrenzung
1100: Verfahren
1102: Sendeschritt
1104: Bestimmungsschritt
1106: Aktivierungsschritt
1200: Verfahren
1202: Sendeschritt
1204: Empfangsschritt
1206: Bestimmungsschritt
1300: Energieverteilungssystem
1306: Schaltungsschutzvorrichtung
1308: Verteilungsbus
1332: Auslöseeinheit
1334: Sensor
1336: Auslösemechanismus
1338: Prozessor
1340: Speicher
1342: Eingabevorrichtung
1344: Anzeigevorrichtung
1346: Netzwerkschnittstelle
1350: Kommunikationsnetzwerk
1352: Fernzugriffsvorrichtung
1354: Schaltungsschutzdaten
1356: Prüfmeldungen
1358: Prüfdaten
1360: Prüfkennung
1362: Prüfbetriebsparameter
1364: Simulationsprotokoll
1366: Empfehlung
1402: ZSI-Prüfdaten
1502: Instandhaltungsmodusinstruktion
1504: Prüfinstandhaltungsstatusmeldung

Claims

Elektrisches Energieverteilungssystem (100), das aufweist: mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen (106), die zwischen einer elektrischen Energiequelle und mehreren elektrischen Lasten geschaltet sind, wobei jede Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) aufweist: eine Auslöseeinheit (132), die eingerichtet ist, um wahlweise auszulösen, um einen elektrischen Stromfluss durch die Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu verhindern; eine Netzwerkschnittstelle (146), die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) enthält; einen Prozessor (138); und einen Speicher (140), der Instruktionen speichert, die, wenn sie durch den Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle (146) Daten der Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu dem Netzwerk zu senden, wobei die Daten der Schaltungsschutzvorrichtung (106) entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert sind.
Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Kommunikationsnetzwerk ein drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk aufweist; wobei die Netzwerkschnittstelle (146) jeder Schaltungsschutzvorrichtung (106) vorzugsweise eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle (146) aufweist, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist.
Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach Anspruch 2, das ferner eine Netzwerkbrücke aufweist, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, wobei die Netzwerkschnittstelle (146) wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) eine drahtlose Netzwerkschnittstelle (146) aufweist, die in drahtloser Weise mit der Netzwerkbrücke verbunden ist.
Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach Anspruch 3, wobei die Netzwerkbrücke eine andere Schaltungsschutzvorrichtung aufweist, wobei die andere Schaltungsschutzvorrichtung (106) eine Netzwerkschnittstelle (146) enthält, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist und in drahtloser Weise mit der wenigstens einen Schaltungsschutzvorrichtung kommunikationsmäßig verbunden ist.
Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 2-4, das ferner einen drahtlosen Zugriffspunkt aufweist, der mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk verbunden ist; wobei der drahtlose Zugriffspunkt vorzugsweise eine einzelne Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) aufweist.
Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationsnetzwerk ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk aufweist und die Netzwerkschnittstelle (146) jeder Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) eine drahtlose Netzwerkschnittstelle (146) aufweist.
Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach Anspruch 6, wobei das drahtlose Kommunikationsnetzwerk ein Maschennetzwerk aufweist und jede Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) in drahtloser Weise mit jeder anderen Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) innerhalb einer Reichweite ihrer drahtlosen Netzwerkschnittstelle (146) kommunikationsmäßig verbunden ist.
Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach Anspruch 6 oder 7, das ferner einen Netzwerkschalter aufweist, wobei die drahtlose Netzwerkschnittstelle (146) jeder Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) mit dem Netzwerkschalter kommunikationsmäßig verbunden ist, um Daten der Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu dem Netzwerk über dem Netzwerkschalter zu senden; wobei der Netzwerkschalter vorzugsweise einen einzelne Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) aufweist.
Schaltungsschutzvorrichtung (106) für ein elektrisches Verteilungssystem (100), die aufweist: eine Auslöseeinheit (132), die eingerichtet ist, um wahlweise auszulösen, um einen elektrischen Stromfluss durch die Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu verhindern; eine Netzwerkschnittstelle (146), die zur Kommunikationsverbindung mit einem Kommunikationsnetzwerk eingerichtet ist; einen Prozessor (138); und einen Speicher (140), der Instruktionen speichert, die, wenn sie durch den Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle (146) Schaltungsschutzvorrichtungsdaten zu dem Netzwerk zu übertragen, wobei die Schaltungsschutzvorrichtungsdaten entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert sind.
Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems (100), das mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen (106) aufweist, die zwischen einer elektrischen Energiequelle (102) und mehreren elektrischen Lasten geschaltet sind, wobei jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen eine Auslöseeinheit (132), eine Netzwerkschnittstelle (146), die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) enthält, einen Prozessor (138) und einen Speicher (140) aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Senden von Identifikationsdaten durch eine der Schaltungsschutzvorrichtungen (106) zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) über das Kommunikationsnetzwerk; Empfangen von Identifikationsdaten durch die eine der Schaltungsschutzvorrichtungen (106) von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) über das Kommunikationsnetzwerk; und Speichern der Identifikationsdaten von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen (106) durch die eine der Schaltungsschutzvorrichtungen (106) in ihrem Speicher.