DE102018103998A1 - Energieverteilungssysteme und Verfahren zur Durchführung einer Erdschlussfehlerdetektion in Energieverteilungssystemen mit einem Kommunikationsnetzwerk - Google Patents
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Abstract
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 (der manchmal auch als ein eine reduzierte Energie durchlassender Modus (Reduced Energy Let Through Mode) oder RELT-Modus bezeichnet wird). 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.
- KURZE BESCHREIBUNG
- In einem Aspekt enthält ein elektrisches Energieverteilungssystem mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen, die mit einer elektrischen Energiequelle und einer zusätzlichen Schaltungsschutzvorrichtung gekoppelt sind. Jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält eine Netzwerkschnittstelle, die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält, einen elektrischen Stromsensor, der eingerichtet ist, um einen elektrischen Strom zu erfassen, der seiner Schaltungsschutzvorrichtung zugeordnet ist, einen Prozessor und eine Speichervorrichtung. Die Speichervorrichtung speichert Instruktionen, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle eine elektrische Strommitteilung an das Kommunikationsnetzwerk zu übertragen. Die elektrische Strommitteilung enthält eine Angabe des erfassten elektrischen Stroms in Verbindung mit der Schaltungsschutzvorrichtung, die entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerkes formatiert ist. Die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine zusätzliche Netzwerkschnittstelle, die mit dem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, einen zusätzlichen Prozessor und eine zusätzliche Speichervorrichtung. Die zusätzliche Speichervorrichtung speichert Instruktionen, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor veranlassen, unter Verwendung der zusätzlichen Netzwerkschnittstelle die elektrischen Strommitteilungen von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen zu empfangen und basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- In dem zuvor erwähnten elektrischen Energieverteilungssystem kann die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung elektrisch stromaufwärts von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen angeordnet sein.
- In jedem beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystem kann die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung ferner eine Auslöseeinheit aufweisen, die eingerichtet ist, um einen Fluss eines elektrischen Stroms durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung zu unterbrechen, und die zusätzliche Speichervorrichtung kann Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor veranlassen, die Auslöseeinheit auszulösen, um den Fluss des elektrischen Stroms durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung zu unterbrechen, wenn der zusätzliche Prozessor feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann die zusätzliche Speichervorrichtung Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle einen Auslösebefehl zu wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen zu übertragen, wenn der zusätzliche Prozessor feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- Zusätzlich kann die zusätzliche Speichervorrichtung Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor veranlassen, einen Teil des elektrischen Energieverteilungssystems, der einer Erdschlussfehlerbedingung zugeordnet ist, deren Vorliegen durch den zusätzlichen Prozessor festgestellt wird, zu bestimmen und wenigstens eine Schaltungsschutzvorrichtung zu bestimmen, die den bestimmten Teil des elektrischen Energieverteilungssystems schützt, wobei die Übertragung des Auslösebefehls zu wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung eine Übertragung des Auslösebefehls zu der wenigstens einen Schaltungsschutzvorrichtung aufweisen kann, von der festgestellt wird, dass sie den bestimmten Teil des elektrischen Energieverteilungssystems schützt.
- In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann die Speichervorrichtung jeder Schaltungsschutzvorrichtung Instruktionen speichern, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, die elektrische Strommitteilung zu der zusätzlichen Schaltungsschutzvorrichtung über das Kommunikationsnetzwerk zu übertragen.
- In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann die Speichervorrichtung jeder Schaltungsschutzvorrichtung Instruktionen speichern, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, die elektrische Strommitteilung zu der zusätzlichen Schaltungsschutzvorrichtung und jeder weiteren Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen über das Kommunikationsnetzwerk zu übertragen.
- In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann die Speichervorrichtung jeder Schaltungsschutzvorrichtung Instruktionen speichern, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, den elektrischen Strom, der seiner Schaltungsschutzvorrichtung zugeordnet ist, zur gleichen Zeit wie jede andere Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen zu erfassen.
- Zusätzlich kann die zusätzliche Speichervorrichtung Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor veranlassen, ein Synchronisationssignal zu jeder Schaltungsschutzvorrichtung zu übertragen, das die gleiche Zeit bestimmt, in der jede Schaltungsschutzvorrichtung ihren zugehörigen elektrische Strom erfasst.
- In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann der Stromsensor jeder Schaltungsschutzvorrichtung eingerichtet sein, um ein Stromsignal zu erzeugen, das die durch den Stromsensor gemessene Menge eines elektrischen Stroms kennzeichnet, und die Speichervorrichtung jeder Schaltungsschutzvorrichtung kann Instruktionen speichern, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, das Stromsignal in die durch den Stromsensor gemessene elektrische Strommenge umzuwandeln.
- In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten elektrischen Energieverteilungssystems kann die zusätzliche Speichervorrichtung Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor veranlassen, festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt, indem er die elektrischen Ströme aufsummiert, die durch die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen erfasst werden.
- Ein weiterer Aspekt ist eine Schaltungsschutzvorrichtung für ein elektrisches Energieverteilungssystem, das mehrere weitere Schaltungsschutzvorrichtungen enthält. Die Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine Netzwerkschnittstelle, die eingerichtet ist, um mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden zu sein, das die mehreren weiteren Schaltungsschutzvorrichtungen enthält, einen Prozessor und eine Speichervorrichtung. Die Speichervorrichtung speichert Instruktionen, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen: unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle eine elektrische Strommitteilung von jeder weiteren Schaltungsschutzvorrichtung zu empfangen. Die elektrische Strommitteilung von jeder weiteren Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine Angabe einer Menge eines elektrischen Stroms, der der weiteren Schaltungsschutzvorrichtung zugeordnet ist. Basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen stellt der Prozessor fest, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- Die zuvor erwähnte Schaltungsschutzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt kann ferner eine Auslöseeinheit aufweisen, die eingerichtet ist, um einen Fluss eines elektrischen Stroms durch die Schaltungsschutzvorrichtung zu unterbrechen, und die Speichervorrichtung kann Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, die Auslöseeinheit auszulösen, um den Fluss des elektrischen Stroms durch die Schaltungsschutzvorrichtung zu unterbrechen, wenn der Prozessor feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Schaltungsschutzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt kann die Speichervorrichtung Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle einen Auslösebefehl zu wenigstens einer weiteren Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren weiteren Schaltungsschutzvorrichtungen zu übertragen, wenn der Prozessor feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- Zusätzlich kann die Speichervorrichtung Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, einen Teil des elektrischen Energieverteilungssystems im Zusammenhang mit einer Erdschlussfehlerbedingung, deren Vorliegen durch den Prozessor festgestellt wird, zu ermitteln und wenigstens eine weitere Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren weiteren Schaltungsschutzvorrichtungen zu ermitteln, die den ermittelten Teil des elektrischen Energieverteilungssystems schützt, wobei die Übertragung des Auslösebefehls zu wenigstens einer weiteren Schaltungsschutzvorrichtung eine Übertragung des Auslösebefehls zu der wenigstens einen weiteren Schaltungsschutzvorrichtung aufweist, von der festgestellt wird, dass sie den ermittelten Teil des elektrischen Energieverteilungssystems schützt.
- In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Schaltungsschutzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt kann die Speichervorrichtung Instruktionen enthalten, die, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, ein Synchronisationssignal zu den mehreren weiteren Schaltungsschutzvorrichtungen zu übertragen, um eine gleiche Zeit anzuzeigen, in der jede weitere Schaltungsschutzvorrichtung ihren zugehörigen elektrischen Strom erfassen soll.
- In noch einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems, das mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen und eine zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung enthält, die durch ein Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden sind, offenbart. Das Verfahren enthält ein Senden einer elektrischen Strommitteilung zu dem Kommunikationsnetzwerk durch jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen, wobei die elektrische Strommitteilung eine Angabe eines durch die sendende Schaltungsschutzvorrichtung erfassten elektrischen Stroms enthält, die entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert ist. Die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung empfängt die elektrischen Strommitteilungen von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen und stellt basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen fest, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- Das zuvor erwähnte Verfahren kann ferner ein Auslösen einer Auslöseeinheit aufweisen, um einen elektrischen Strom in dem elektrischen Energieverteilungssystem als Reaktion darauf zu unterbrechen, dass die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt.
- Zusätzlich kann die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung stromaufwärts von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen elektrisch angeordnet sein, und das Auslösen der Auslöseeinheit kann ein Auslösen der Auslöseeinheit der zusätzlichen Schaltungsschutzvorrichtung durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung aufweisen.
- Weiter zusätzlich oder als eine Alternative kann das Verfahren ferner ein Bestimmen eines Teils des elektrischen Energieverteilungssystems, der der festgestellten Erdschlussfehlerbedingung zugeordnet ist, durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung und Feststellen wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen, die den bestimmten Teil des elektrischen Energieverteilungssystems schützt, durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung und Übertragen eines Auslösebefehls zu der Schaltungsschutzvorrichtung, die den bestimmten Teil des elektrischen Energieverteilungssystems schützt, durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung aufweisen.
- Figurenliste
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften Energieverteilungssystems. -
2 zeigt ein Diagramm einer drahtlosen Kommunikationskonfiguration des in1 veranschaulichten Energieverteilungssystems. -
3 zeigt ein Diagramm einer drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration des in1 veranschaulichten Energieverteilungssystems, das auch einen drahtlosen Zugang zu einem Benutzer bietet. -
4 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtlosen Kommunikationskonfiguration des in1 veranschaulichten Energieverteilungssystems. -
5 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtlosen Kommunikationskonfiguration des in1 veranschaulichten Energieverteilungssystems. -
6 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration des in1 veranschaulichten Energieverteilungssystems, die auch einen drahtlosen Zugang zu einem Benutzer bietet. -
7 zeigt ein Diagramm einer hybriden Kommunikationskonfiguration des in1 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 in1 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 in1 veranschaulichten elektrischen Energieverteilungssystem, zum Überprüfen der Antwort des Systems auf verschiedene elektrische Bedingungen. -
14 zeigt ein Datenflussdiagramm des in13 veranschaulichten Energieverteilungssystems während einer beispielhaften Prüfung einer zonenselektiven Sperre (Zone Selective Interlock, ZSI). -
15 zeigt ein Datenflussdiagramm des in13 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.
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Teils eines beispielhaften elektrischen Energieverteilungssystems100 , das Quellen102 enthält, die Leistung zu Lasten 104 über Schaltungsschutzvorrichtungen106 liefern. Die elektrischen Energiequellen102 können z.B. ein oder mehrere Generatoren, elektrische Netze oder andere Vorrichtungen umfassen, die einen elektrischen Strom (und eine resultierende elektrische Leistung) zu den Lasten104 liefern. Der elektrische Strom kann zu den Lasten104 über Verteilungsbusse108 übertragen werden. Die Lasten104 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 System100 der Einfachheit wegen mit einer einzigen Linie veranschaulicht sind, sollte verstanden werden, dass das System100 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 (in1 nicht veranschaulichten) Schaltanlageneinheiten untergebracht. Die Schaltanlageneinheiten enthalten Rahmengestelle, an denen Schaltungsschutzvorrichtungen106 innerhalb eines Schaltschranks montiert sind. Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 , 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 Ebene110 und eine zweite Ebene112 enthält, um unterschiedliche Schutz- und Überwachungsniveaus für das Energieverteilungssystem100 bereitzustellen. Zum Beispiel ist eine erste Schaltungsschutzvorrichtung114 (die manchmal als eine Quellenschaltungsschutzvorrichtung bezeichnet wird) in einer ersten Ebene110 angeordnet, um Strom von einer ersten elektrischen Energiequelle116 zu empfangen und Strom zu einem ersten Bus118 zu liefern. Eine zweite Schaltungsschutzvorrichtung120 (die manchmal als eine Einspeiseschaltungsschutzvorrichtung bezeichnet wird) ist in der zweiten Ebene112 stromabwärts der ersten Schaltungsschutzvorrichtung114 angeordnet und angeschlossen, um Strom von dem ersten Bus118 zu empfangen. Die zweite Schaltungsschutzvorrichtung 120 liefert Strom zu einer ersten Last122 . In dem hierin verwendeten Sinne bezieht sich der Ausdruck „stromabwärts“ auf eine Richtung von der elektrischen Energiequelle 102 zu der Last104 hin. Der Ausdruck „stromaufwärts“ bezieht sich auf eine zu der stromabwärtigen Richtung entgegengesetzte Richtung, z.B. von der Last104 zu der elektrischen Energiequelle102 hin. Während1 die Schaltungsschutzvorrichtungen106 veranschaulicht, wie sie in zwei Ebenen110 und112 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 Energieverteilungssystem104 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 Energiequelle102 und der ersten Ebene110 angeordnet sein können. Zusätzlich oder alternativ kann eine oder können mehrere zusätzliche Ebenen und/oder Schaltungsschutzvorrichtungen106 in einigen Ausführungsformen zwischen der Last104 und den Schaltungsschutzvorrichtungen106 der zweiten Ebene 112 angeordnet sein. - Das beispielhafte System
100 enthält drei Verteilungsbusse108 , die über zwei Schaltungsschutzvorrichtungen 106 miteinander gekoppelt sind, die als Kupplungen bezeichnet werden. Ein erster Verteilungsbus118 ist mit einem zweiten Verteilungsbus124 über eine erste Kupplung126 verbunden (die auch als eine Schaltungsschutzvorrichtung der ersten Kupplung bezeichnet wird). Eine zweite Kupplung128 (die auch als eine Schaltungsschutzvorrichtung der zweiten Kupplung bezeichnet wird) verbindet den ersten Verteilungsbus118 mit einem dritten Verteilungsbus130 . Obwohl drei Busse in1 veranschaulicht sind, kann das Energiesystem100 eine beliebige geeignete Anzahl von Bussen, einschließlich mehr oder weniger als drei Busse, enthalten. Die erste Kupplung126 und die zweite Kupplung128 werden hierin manchmal als Quellenschaltungsschutzvorrichtungen bezeichnet, die zwischen einer Quelle102 (über den Verteilungsbus124 oder130 ) und dem ersten Verteilungsbus118 angeschlossen sind. - In der beispielhaften Ausführungsform sind die Schaltungsschutzvorrichtungen
106 Schutzschalter. Alternativ können die Schaltungsschutzvorrichtungen106 eine beliebige sonstige Vorrichtung sein, die dem Energieverteilungssystem 100 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält jede Schaltungsschutzvorrichtung106 in der zweiten Kupplung112 eine integrierte Auslöseeinheit. Details zu einer beispielhaften integrierten Auslöseeinheit sind für die zweite Schaltungsschutzvorrichtung120 veranschaulicht und werden der Übersichtlichkeit wegen für weitere Schaltungsschutzvorrichtungen106 vermieden. Die zweite Schaltungsschutzvorrichtung 120 enthält eine Auslöseeinheit132 , die mit einem Sensor134 und einem Auslösemechanismus136 betriebsmäßig gekoppelt ist. Die Auslöseeinheit132 ist in einer beispielhaften Ausführungsform eine elektronische Auslöseeinheit (Electronic Trip Unit, ETU), die einen Prozessor138 , der mit einem Speicher 140 gekoppelt ist, eine Eingabevorrichtung142 , eine Anzeigevorrichtung144 und eine Netzwerkschnittstelle enthält. In einigen Ausführungsformen enthält die Auslöseeinheit132 keine Eingabevorrichtung142 und/oder Anzeigevorrichtung144 . Die Auslöseeinheit132 kann eine Rechenvorrichtung enthalten oder kann als eine Rechenvorrichtung betrachtet werden. In weiteren Ausführungsformen können die Auslöseeinheiten132 beliebige sonstige geeignete Arten einer Auslöseeinheit sein. - In einigen Ausführungsformen enthält eine oder enthalten mehrere der Schaltungsschutzvorrichtungen
106 eine andere Bauart der Auslöseeinheit132 , und/oder sie ist bzw. sind eine Schaltungsschutzvorrichtung von einer anderen Bauart als wenigstens eine andere Schaltungsschutzvorrichtung106 . - 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 Auslösemechanismus136 und/oder die Schaltungsschutzvorrichtung106 fließt. Alternativ kann der Sensor134 einen beliebigen sonstigen Sensor enthalten, der dem Energieverteilungssystem100 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Außerdem kann der Sensor134 in einer Schaltungsschutzvorrichtung106 integriert sein, oder er kann von der zugehörigen Schaltungsschutzvorrichtung106 gesondert sein. Es können verschiedene Sensoren134 für verschiedene Teile des Systems100 verwendet werden. Zum Beispiel können Sensoren134 in der ersten Kupplung110 sich von den Sensoren 134 in der zweiten Kupplung112 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 fließt. Zusätzlich überträgt jeder Sensor134 das Stromsignal zu dem Prozessor138 , der dem Auslösemechanismus136 zugeordnet oder mit diesem gekoppelt ist. Jeder Prozessor138 ist programmiert, um den Auslösemechanismus136 zu aktivieren, um einen Strom zu unterbrechen, der zu einer Last104 oder einer elektrischen Verteilungsleitung oder einem elektrischen Verteilungsbus108 geliefert wird, falls das Stromsignal und/oder der durch das Stromsignal repräsentierte Strom einen Stromgrenzwert überschreitet. Darüber hinaus wandelt der Prozessor138 in einigen Ausführungsformen das Stromsignal in die Menge (z.B. die Amplitude) des durch das Stromsignal repräsentierten elektrischen Stroms um. Somit können die Schaltungsschutzvorrichtungen106 Kommunikationssignale zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 senden, die die erfasste Strommenge anstatt eines Wertes des Stromsignals umfassen. Die empfangenden Schaltungsschutzvorrichtungen106 müssen nicht wissen, welche Art eines Stromsensors verwendet wurde, um den Strom zu messen, wodurch den Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 bestimmen die durch das Stromsignal repräsentierte Strommenge basierend auf empfangenen Daten über die sendende Schaltungsschutzvorrichtung106 (einschließlich der Art des Stromsensors, die durch die sendendende Schaltungsschutzvorrichtung106 verwendet wird). - In der beispielhaften Ausführungsform ist der Auslösemechanismus
136 ein Schutzschalter. Es wird ein elektrisches Signal dem Auslösemechanismus136 zugeführt, um den Schutzschalter zu veranlassen, auszulösen und den Stromfluss durch den Auslösemechanismus136 zu unterbrechen. In weiteren Ausführungsformen enthält der Auslösemechanismus136 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 Last104 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 und sammelt gemessene Betriebsbedingungsdaten, wie etwa Daten, die einen Strommesswert repräsentieren (hierin auch als „Stromdaten“ bezeichnet), von dem Sensor134 , der einem mit dem Prozessor138 gekoppelten Auslösemechanismus136 zugeordnet ist. Der Prozessor138 speichert die Stromdaten in einem Speicher140 , der mit dem Prozessor138 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 Prozessor138 Schutzbetriebsvorgänge, und ein gesonderter (nicht veranschaulichter) Prozessor handhabt die Netzwerkkommunikation. - Der Speicher
140 speichert einen Programmcode und Instruktionen, die durch den Prozessor138 ausführbar sind, um die Schaltungsschutzvorrichtung106 zu steuern. Der Speicher140 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 Speicher140 enthalten sein. Der Speicher140 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 Eingabevorrichtung142 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 Anzeigevorrichtung144 als auch als eine Eingabevorrichtung142 dienen. Obwohl eine einzige Eingabevorrichtung142 veranschaulicht ist, kann die eine Auslöseeinheit 132 mehr als eine einzige Eingabevorrichtung142 oder keine Eingabevorrichtung142 enthalten. - Die Anzeigevorrichtung
144 präsentiert in visueller Weise Informationen über die Schaltungsschutzvorrichtung106 und/oder den Auslösemechanismus136 . 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 Prozessor138 eine oder mehrere Komponenten der Anzeigevorrichtung144 aktivieren, um anzuzeigen, dass die Schaltungsschutzvorrichtung106 und/oder der Auslösemechanismus136 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 Auslösemechanismus136 und/oder der Schaltungsschutzvorrichtung106 anzuzeigen. In einigen Ausführungsformen präsentiert die Anzeigevorrichtung144 eine graphische Benutzeroberfläche (GUI, Graphical User Interface) für einen Benutzer für eine Interaktion zwischen dem Benutzer und der Schaltungsschutzvorrichtung106 . Die GUI ermöglicht dem Benutzer zum Beispiel, die Schaltungsschutzvorrichtung 106 zu steuern, den Betrieb/Status der Schaltungsschutzvorrichtung106 zu überwachen, einen Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtung106 zu überprüfen und/oder Betriebsparameter der Schaltungsschutzvorrichtung106 zu modifizieren. - Die Netzwerkschnittstellen
146 ermöglichen den Schaltungsschutzvorrichtungen106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 in der Lage, über einfache binäre Befehle hinausgehende detaillierte Daten zueinander zu übermitteln. Darüber hinaus ermöglicht das Kommunikationsnetzwerk den Schaltungsschutzvorrichtungen106 , mit allen Schaltungsschutzvorrichtungen106 zu kommunizieren, die mit dem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden sind. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 , die mit dem Netzwerk gekoppelt ist, empfangen werden. Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Energieverteilungssystems100 in der Lage zu sein. Somit kann ein Benutzer eine Kommunikationsverbindung mit den Schaltungsschutzvorrichtungen106 unter Verwendung einer (in1 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 unmittelbar mit jeder anderen Schaltungsschutzvorrichtung106 oder einer Fernzugriffsvorrichtung innerhalb der Reichweite ihrer Kommunikationssignale. In einigen Ausführungsformen kommunizieren die Schaltungsschutzvorrichtungen106 unmittelbar mit einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die als Netzwerkschalter dienen, um eine Kommunikation zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen106 und beliebigen Fernzugriffsvorrichtungen zu führen. In einigen Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen106 als ein vermaschtes Netzwerk eingerichtet, während in einigen Ausführungsformen ein Netzwerkschalter oder Router innerhalb der oder ohne die Schaltanlageneinheiten des Energieverteilungssystems100 enthalten ist. Es können zwei oder mehrere der vorstehend beschriebenen Konfigurationen sowie beliebige sonstige geeignete Konfigurationen in einigen Ausführungsformen in dem Energieverteilungssystem100 miteinander kombiniert sein. -
2-7 zeigen Diagramme von verschiedenen beispielhaften Kommunikationskonfigurationen des Energieverteilungssystems100 . In den2-7 beziehen sich gemeinsame Bezugszahlen auf ähnliche Komponenten, die ähnliche Funktionen erfüllen, sofern nichts anderes erwähnt ist. In jede Konfiguration ist das Energieverteilungssystem100 innerhalb der Schaltanlageneinheit202 angeordnet, die von einer Lichtbogenüberschlagssicherheitsbegrenzung204 umgeben ist. Obwohl eine einzige Schaltanlageneinheit und vier Schaltungsschutzvorrichtungen106 veranschaulicht sind, kann das Energieverteilungssystem100 in verschiedenen Ausführungsformen jeder Kommunikationskonfiguration mehrere oder wenigere Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Kommunikationskonfiguration200 des Energieverteilungssystems100 . Diese Konfiguration verwendet eine einzige Vorrichtung, wie etwa den drahtlosen Systemzugriffspunkt. Die Netzwerkschnittstelle146 jeder Schaltungsschutzvorrichtung ist eine drahtlose Netzwerkschnittstelle146 , die mit einer Antenne206 verbunden ist. Eine erste Schaltungsschutzvorrichtung208 ist eingerichtet, um als ein Zugriffspunkt für das Kommunikationsnetzwerk zu dienen. In einigen Ausführungsformen kann die erste Schaltungsschutzvorrichtung auch das Kommunikationsnetzwerk mit den Schaltungsschutzvorrichtungen106 kommunikationsmäßig koppeln, die in einer gesonderten Schaltanlageneinheit angeordnet sind. In der veranschaulichten Ausführungsform ist jede Schaltungsschutzvorrichtung106 mit der ersten Schaltungsschutzvorrichtung208 über drahtlose Signale 209 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig gekoppelt. Jede Schaltungsschutzvorrichtung106 kommuniziert mit anderen Vorrichtungen, die mit dem Kommunikationsnetzwerk verbunden sind, über die erste Schaltungsschutzvorrichtung208 . Ein Benutzer210 kann auf das Kommunikationsnetzwerk und demgemäß die Schaltungsschutzvorrichtungen106 unter Verwendung einer Fernkommunikationsvorrichtung, wie etwa eines Laptop-Computers212 oder eines Smartphones214 , zugreifen. Der Laptop 212 und das Smartphone214 sind mit dem Kommunikationsnetzwerk über die erste Schaltungsschutzvorrichtung208 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig verbunden. -
3 zeigt ein Diagramm einer drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration300 , die ebenfalls einen drahtlosen Zugang für den Benutzer210 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 Netzwerkschnittstelle146 . Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 sind durch Netzwerkkabel302 mit einem Netzwerkschalter304 verbunden, um das Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Die Netzwerkschnittstelle146 der ersten Schaltungsschutzvorrichtung208 enthält ferner eine drahtlose Netzwerkschnittstelle146 . Obwohl sie als eine einzige Netzwerkschnittstelle146 veranschaulicht ist, kann die erste Schaltungsschutzvorrichtung gesonderte drahtlose und drahtgebundene Netzwerkschnittstellen146 enthalten. Die erste Schaltungsschutzvorrichtung208 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 mit anderen Vorrichtungen, die an das Kommunikationsnetzwerk angeschlossen sind, über den Netzwerkschalter304 . Eine zweite Schaltungsschutzvorrichtung306 ist mit dem Netzwerkschalter304 über eine dritte Schaltungsschutzvorrichtung308 indirekt verbunden. Der Benutzer210 kann auf das Kommunikationsnetzwerk und demgemäß die Schaltungsschutzvorrichtungen106 unter Verwendung einer Fernkommunikationsvorrichtung zugreifen, die mit dem drahtgebundenen Kommunikationsnetzwerk über die erste Schaltungsschutzvorrichtung208 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig verbunden ist. -
4 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtlosen Kommunikationskonfiguration400 des Energieverteilungssystems100 . 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 Netzwerkschnittstelle146 . In dieser Konfiguration dient keine der Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 und den Fernkommunikationsvorrichtungen212 und214 verwendet. -
5 zeigt ein Diagramm einer drahtlosen Kommunikationskonfiguration500 , in der ein drahtloser Zugriffspunkt 502 außerhalb einer Schaltanlageneinheit202 angeordnet ist. Diese Konfiguration ermöglicht dem Benutzer, unter Verwendung einer externen Zugriffspunktvorrichtung in drahtloser Weise mit dem System verbunden zu werden. Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 und die Fernkommunikationsvorrichtungen212 und214 sind mit dem drahtlosen Zugriffspunkt502 in drahtloser Weise kommunikationsmäßig verbunden. Eine Netzwerkmitteilung wird in drahtloser Weise zu dem drahtlosen Zugriffspunkt502 übermittelt, der die Mitteilung zu dem geplanten Ziel übermittelt. -
6 zeigt ein Diagramm einer weiteren drahtgebundenen Kommunikationskonfiguration600 , die ebenfalls einen drahtlosen Zugriff für den Benutzer210 bietet. Die Netzwerkschnittstelle146 jeder Schaltungsschutzvorrichtung enthält eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle146 . Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 sind über Netzwerkkabel302 mit dem Netzwerkschalter304 verbunden, um das Kommunikationsnetzwerk zu bilden. Ein Zugriffspunkt602 ist außerhalb der Schaltanlageneinheit202 angeordnet. Der Zugriffspunkt602 enthält eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle604 und eine drahtlose Netzwerkschnittstelle606 . Der Zugriffspunkt602 ist mit dem Netzwerkschalter304 über ein Netzwerkkabel302 verbunden. Die drahtlose Netzwerkschnittstelle606 bietet drahtlose Konnektivität mit Fernkommunikationsvorrichtungen 212 und 214. -
7 zeigt ein Diagramm einer hybriden Kommunikationskonfiguration700 des Energieverteilungssystems100 , die eine drahtgebundene und drahtlose Kommunikation innerhalb des Energieverteilungssystems100 enthält. Ein Zugriffspunkt 702 ist innerhalb der Schaltanlageneinheit202 angeordnet. Der Zugriffspunkt602 enthält eine drahtgebundene Netzwerkschnittstelle 704 für eine drahtgebundene Verbindung mit den Schaltungsschutzvorrichtungen106 und eine drahtlose Netzwerkschnittstelle706 für eine drahtgebundene Verbindung mit den Schaltungsschutzvorrichtungen708 . Der Zugriffspunkt602 ist mit dem Netzwerkschalter304 über ein Netzwerkkabel302 verbunden. Die drahtlose Netzwerkschnittstelle des Zugriffspunktes602 bietet drahtlose Konnektivität mit Fernkommunikationsvorrichtungen212 und214 . - 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 Schaltanlageneinheit202 angeordnet sind, kombiniert werden. -
8 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens800 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 System100 ermöglicht es, dass eine beträchtliche Menge an Informationen zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen106 übermittelt werden kann. Diese Informationen ermöglichen den Schaltungsschutzvorrichtungen106 , basierend auf einem umfassenderen Bild des gesamten Betriebs und der gesamten Bedingungen des Energieverteilungssystems100 zu arbeiten. In der bespielhaften Ausführungsform ist den Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 kein ZSI-Halte-/Blockiersignal aus. - Im Allgemeinen setzen Schaltungsschutzvorrichtungen, wie beispielsweise die Schaltungsschutzvorrichtung
106 , die ZSI ein, um ein Auslösen einer stromaufwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung106 aufgrund eines Überstroms (oder einer anderen Fehlerbedingung) zu verhindern, wenn eine stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 auslöst. Aus Reaktion auf den Empfang eines Blockierungssignals kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 von einem uneingeschränkten Betriebsmodus zu einem eingeschränkten Betriebsmodus wechseln, um die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtungen106 daran zu hindern, mit ähnlichen Auslösezeitablaufsequenzen zu arbeiten. Zusätzlich oder alternativ kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 vor der stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung106 auslöst, werden weitere stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die mit der stromaufwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung106 gekoppelt sind, abgetrennt, und ein Strom wird nicht zu jeglichen Lasten fließen, die mit derartigen stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 über das Kommunikationsnetzwerk. In einigen Ausführungsformen sendet die Schaltungsschutzvorrichtung106 die ZSI-Daten zu allen anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 in dem System100 . In anderen Ausführungsformen kennt jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 jede hierarchische Beziehung zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 und sendet die ZSI-Daten nur zu denjenigen Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die stromaufwärts von der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 erfasst wird. In anderen Ausführungsformen enthalten die ZSI-Daten einen durch den Stromsensor der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung gemessenen Wert des Stromsignals, den die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung106 basierend auf Daten über die sendende Schaltungsschutzvorrichtung106 in eine Strommenge umwandelt. Die ZSI-Daten können ferner eine Angabe der Position der sendenden Schaltungsschutzvorrichtung106 innerhalb des Systems 100 enthalten. Zum Beispiel kann die Positionsangabe eine Stufe innerhalb der Hierarchie des Systems100 und/oder eine Identifikation (wie beispielsweise einen Namen, einen Lasttyp, eine Identifikationsnummer, etc.) der Last104 enthalten, die durch die sendende Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Speicher140 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 in dem System100 . Die zusätzlichen Daten können elektrische Ströme, die durch die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen 106 erfasst werden, den aktuellen Status und die aktuellen Betriebsmodi der anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die Position der anderen Schaltungsschutzvorrichtungen innerhalb der Hierarchie des Systems100 , Temperaturmesswerte von den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 , etc. enthalten. Wenn eine Schaltungsschutzvorrichtung106 ZSI-Daten von einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung106 empfängt, ist die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 empfängt, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 die ZSI-Daten, den Strom, den die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 gerade erfasst, die durch andere Schaltungsschutzvorrichtungen106 erfassten Ströme, wie sie in den zusätzlichen Daten präsentiert werden, und jegliche weitere relevante zusätzliche Daten analysieren, um festzustellen, ob das durch die stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 erfasste potentielle Problem das einzige Problem in dem System100 ist und ob die sendende stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 in der Lage ist, das potentielle Problem zufriedenstellend zu bewältigen, oder nicht. Falls die stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 feststellt, dass die stromabwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 in der Lage ist, das Problem zu bewältigen, und keine weiteren Probleme vorliegen, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 zu einem eingeschränkten Betriebsmodus umschalten. Falls die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 alternativ feststellt, dass es ein anderes Problem bei dem System100 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 es ablehnen, in den eingeschränkten Betriebsmodus umzuschalten. Stattdessen kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 ZSI-Daten von mehr als einer stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung106 innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums empfängt, kann die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 die relativen Positionen der beiden ZSI-Daten sendenden Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 bestimmen, zu dem eingeschränkten Betriebsmodus zu wechseln, falls sie keine weiteren Probleme bei dem System100 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 eine Antwort liefern, die auf die bestimmten Umstände und/oder die bestimmten Bedingungen des Systems100 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 eine voraussichtliche Zeit bis zur Auslösung oder Beseitigung eines Fehlers als Teil der ZSI-Daten sendet, kann die Schaltungsschutzvorrichtung106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 empfängt und feststellt, wie sie auf die empfangenen ZSI-Daten reagieren soll, sendet die empfangende Schaltungsschutzvorrichtung106 in einigen Ausführungsformen eine Kommunikationsnachricht zu einer oder mehreren der Schaltungsschutzvorrichtungen106 . 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 die ZSI-Daten zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 weitersenden, die die ZSI-Daten gegebenenfalls nicht von der ursprünglichen Quelle empfangen haben können. -
9 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens900 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 Verfahren900 unter Bezugnahme auf das System100 und die Komponenten des Systems100 (die alle in1 veranschaulicht sind) erläutert. Es sollte jedoch verstanden werden, dass das Verfahren900 mit jedem beliebigen sonstigen geeigneten elektrischen Energieverteilungssystem verwendet werden kann. - Das Verfahren
900 enthält ein Empfangen von zonenselektiven Sperr(ZSI)-Daten durch eine erste Schaltungsschutzvorrichtung114 der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen106 von wenigstens einer zweiten Schaltungsschutzvorrichtung120 stromabwärts von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung114 . Die ZSI-Daten sind gemäß einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert. - Bei
904 stellt die erste Schaltungsschutzvorrichtung114 basierend wenigstens zum Teil auf den empfangenen ZSI-Daten von der stromabwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung 120 fest, ob ein Betriebsmodus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung114 in einen eingeschränkten Betriebsmodus geändert werden soll. - In einigen Ausführungsformen stimmen sich die Schaltungsschutzvorrichtungen
106 aufeinander ab, um einen Instandhaltungsmodusschutz in dem System100 zu erzielen. Wenn eine Instandhaltungsmodus-Betriebseinstellung einer Schaltungsschutzvorrichtung106 aktiviert wird (d.h. ihr Betriebsmodus von ihrem aktuellen Modus in den Instandhaltungsmodus umgeschaltet wird), schalten auch alle Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die physisch nahe an der Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 zu bestimmen. Der räumliche Abstand kennzeichnet, wie nahe die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 räumlich zueinander angeordnet sind und die elektrische Beziehung zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen106 . Während Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die einander elektrisch nahe sind, auch räumlich einander nahe sein können, ist dies nicht erforderlich. Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die einander elektrisch fern (oder sogar ohne Beziehung) sind, können in der gleichen Schaltanlageneinheit untergebracht sein. Umgekehrt können Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die einander elektrisch nahe sind, wie beispielsweise die Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die durch die gleichen Einspeiseschaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 gesandt und durch die andere Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 von einer ersten der Schaltungsschutzvorrichtungen106 empfangen wird, verwendet werden, um eine Schätzung des Abstands zwischen der ersten der Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Systems100 die Dämpfung des Kommunikationssignals des drahtgebundenen Netzwerks verwendet werden, um eine Näherung des Abstands zwischen der sendenden und der empfangenden Schaltungsschutzvorrichtung106 zu bestimmen. - In der beispielhaften Ausführungsform werden die physischen Standorte der Schaltungsschutzvorrichtungen
106 relativ zueinander durch die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 zunächst einander zugeordnet, wenn das System100 installiert wird. In einigen Ausführungsformen werden die physischen Standorte der Schaltungsschutzvorrichtungen106 relativ zueinander durch die Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 relativ zueinander durch die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 beim Auftreten eines Triggerereignisses, wie etwa bei Empfang einer Meldung, die anzeigt, dass ein Instandhaltungsmodus für eine Schaltungsschutzvorrichtung106 aktiviert wird, einander zugeordnet. - Jede Schaltungsschutzvorrichtung
106 speichert eine Angabe ihres ungefähren Abstands von jeder anderen Schaltungsschutzvorrichtung106 in ihrem Speicher140 ab. Die Angabe kann ein berechneter Abstand, ein Signaldämpfungspegel, eine oder mehrere Gruppierungen der Schaltungsschutzvorrichtungen106 anhand der relativen Grade der Nähe oder beliebige sonstige Daten sein, die zur Angabe eines Grades der Nähe der Schaltungsschutzvorrichtungen106 zueinander geeignet sind. Zum Beispiel können alle Schaltungsschutzvorrichtungen106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 können in einer zweiten Gruppe identifiziert werden. Die erste Gruppe sind Schaltungsschutzvorrichtungen106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 oder unter Verwendung einer Fernkommunikationsvorrichtung, wie beispielsweise eines Laptop-Computers212 oder eines Smartphones214 , 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 detektiert. -
10 zeigt ein vereinfachtes Diagramm eines Teils1000 des Systems100 , das zur Verwendung mit einer manuellen und/oder automatischen Instandhaltungsmodusaktivierung in Kombination mit einem koordinierten Instandhaltungsmodusschutz eingerichtet ist. In dieser Ausführungsform sind die Schaltungsschutzvorrichtungen106 in Schaltanlageneinheiten1002 ,1004 und1006 in einem Raum1007 angeordnet. Sensoren1008 ,1010 und1012 sind eingerichtet, um die Lage eines Körpers relativ zu den Schaltanlageneinheiten1002 ,1004 und 1006 zu detektieren. Die Sensoren1008 detektieren, wenn ein Bediener auf die Schaltungsschutzvorrichtungen106 und/oder einen Innenraum der Schaltanlageneinheit1002 ,1004 und1006 zugreift. Die Sensoren1008 ,1010 und1012 können Bewegungsdetektoren, Drucksensoren, Wärmesensoren, Türsensoren oder beliebige sonstige geeignete Sensoren zur Detektion, wenn ein Körper sich in der Nähe der Schaltungsschutzvorrichtungen106 befindet und/oder sich vorbereitet, um auf die Schaltungsschutzvorrichtungen106 zuzugreifen, sein. Der Sensor1008 kann z.B. durch Türsensoren gebildet sein, die erfassen, wenn (nicht veranschaulichte) Türen zu dem Innenraum der Schaltanlageneinheiten1002 ,1004 und1006 geöffnet werden. Zusätzlich oder alternativ können die Sensoren1008 Sensoren im Inneren der Schaltanlageneinheiten1002 ,1004 und1006 sein, die einen Zugriff auf die oder eine Bewegung der Schaltungsschutzvorrichtungen106 erfassen. Der Sensor1012 erfasst, wenn ein Körper in den Raum1007 eintritt, und kann z.B. ein Türsensor sein, der an einer (nicht veranschaulichten) Tür angebracht ist, die einen Zugang zu dem Raum1007 bietet. Der Sensor1010 erfasst, wenn ein Körper im Innern einer Lichtbogenüberschlagszone1014 angeordnet ist. Die Lichtbogenüberschlagszone1014 ist um die Schaltanlageneinheit1002 herum definiert. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Lichtbogenüberschlagszonen, die um die Schaltanlageneinheiten1004 und 1006 herum definiert sein würden, nicht veranschaulicht. Im Allgemeinen sind die Lichtbogenüberschlagszonen1014 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 automatisch aktiviert werden. Falls z.B. ein Laptop-Computer212 eines Benutzers sich in drahtloser Weise mit einer Schaltungsschutzvorrichtung106 unter Verwendung eines für relativ kurzen Bereich vorgesehenen Kommunikationsprotokolls verbindet, kann der Instandhaltungsmodus für diese Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 , wie beispielsweise eine erste Schaltungsschutzvorrichtung1016 , in den Instandhaltungsmodus umgeschaltet wird, basierend wenigstens zum Teil auf der Nähe zu der Schaltungsschutzvorrichtung106 mit dem aktivierten Instandhaltungsmodus und dem Instandhaltungsstatus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 wahlweise in den Instandhaltungsmodus um. In einigen Ausführungsformen erfassen die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 den Instandhaltungsstatus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung. In weiteren Ausführungsformen empfangen die anderen Schaltungsschutzvorrichtungen eine Instandhaltungsstatusmeldung von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 über das Kommunikationsnetzwerk. Die Instandhaltungsstatusmeldung wird zu allen Schaltungsschutzvorrichtungen übertragen, die mit dem Kommunikationsnetzwerk des Systems100 kommunikationsmäßig verbunden sind. Alternativ kann die Instandhaltungsstatusmeldung zu einem Teilsatz aller Schaltungsschutzvorrichtungen106 übermittelt werden. Der Teilsatz enthält nur diejenigen Schaltungsschutzvorrichtungen, die sich um weniger als ein Schwellenabstand von der Schaltungsschutzvorrichtung1016 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 Schaltungsschutzvorrichtung1016 . In Ausführungsformen, in denen die Instandhaltungsmeldung nur zu dem Teilsatz der Schaltungsschutzvorrichtungen106 übertragen wird, die sich um weniger als der Schwellenabstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 entfernt befinden, wissen alle Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die die Meldung empfangen, dass sie nahe an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 angeordnet sind, ohne dass irgendeine zusätzliche Analyse benötigt wäre. In Ausführungsformen, in denen die Schaltungsschutzvorrichtungen106 den Instandhaltungsstatus der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 erfassen oder in denen alle Schaltungsschutzvorrichtungen106 die Instandhaltungsmeldung empfangen, stellt jede Schaltungsschutzvorrichtung106 fest, wie nahe sie sich an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung 1016 befindet. Insbesondere bestimmt jede Schaltungsschutzvorrichtung106 , ob sie um weniger als den Schwellenabstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 beabstandet ist. Die Bestimmung kann basierend auf einer Eigenschaft der Instandhaltungsmeldung, einer Eigenschaft früherer Datenmeldungen, die von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 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 Begrenzung118 der Lichtbogenüberschlagszone114 . Somit befindet sich jede Schaltungsschutzvorrichtung106 innerhalb der Lichtbogenüberschlagszone114 auch innerhalb des Schwellenabstands von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 . In10 befinden sich die Schaltungsschutzvorrichtungen106 innerhalb der Schaltanlageneinheiten1002 und1004 in der Lichtbogenüberschlagszone 1014 und in einem kleineren als dem Schwellenabstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 . Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 in der Schaltanlageneinheit1006 befinden sich außerhalb der Lichtbogenüberschlagszone1018 , und ihr Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 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 Raums1007 basieren, so dass alle Schaltungsschutzvorrichtungen106 innerhalb des Raums1007 um weniger als den Schwellenabstand von allen anderen Schaltungsschutzvorrichtungen in dem Raum1007 beabstandet sind. In einer derartigen Ausführungsform würden Schaltungsschutzvorrichtungen106 außerhalb des Raums1007 nicht um weniger als den Schwellenabstand von den Schaltungsschutzvorrichtungen106 innerhalb des Raums1007 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 Schaltungsschutzvorrichtung1016 um weniger als den Schwellenabstand beabstandet sind, wahlweise ihren eigenen Instandhaltungsmodus. In der beispielhaften Ausführungsform werden die Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die feststellen, dass sie von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 um weniger als den Schwellenabstand beabstandet sind, ihren Instandhaltungsmodus als Reaktion auf die Detektion aktivieren, dass die erste Schaltungsschutzvorrichtung1016 ihren Instandhaltungsmodus aktiviert hat. Weil die Schaltungsschutzvorrichtungen 106 miteinander kommunikationsmäßig verbunden sind und Betriebsdaten von mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen106 empfangen, kann eine oder können mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen in einigen Ausführungsformen aufgrund irgendeines anderen Zustands in dem System100 , 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 System100 vorliegt, bestimmen, als Reaktion darauf auszulösen, anstatt in den Instandhaltungsmodus umzuschalten. - Die Schaltungsschutzvorrichtungen
106 , die sich von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 ihre Einstellungen zu einer geringfügig empfindlicheren Einstellung verändern, ihre Instandhaltungsbetriebsmodi aktivieren oder eine beliebige sonstige geeignete Schutzmaßnahme basierend darauf ergreifen, dass sich die erste Schaltungsschutzvorrichtung1016 in dem Instandhaltungsbetriebsmodus befindet, und basierend z.B. auf einer Erfassung irgendeines anderen Zustands in dem System100 , 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 Schaltungsschutzvorrichtung1016 aktiviert werden. Zum Beispiel kann eine Lichtbogenaufnahmevorrichtung in der Nähe der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 als Reaktion auf einen Empfang einer Instandhaltungsmeldung von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 aktiviert werden. Alternativ kann eine andere der Schaltungsschutzvorrichtungen106 die Lichtbogenaufnahmevorrichtung anweisen, sich selbst zu aktivieren, wenn die Schaltungsschutzvorrichtung feststellt, dass die erste Schaltungsschutzvorrichtung1016 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 Schaltungsschutzvorrichtung1016 eine bestimmte Schaltungsschutzvorrichtung106 angeordnet ist, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. In10 kann z.B. der Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 zu der Begrenzung1018 einen ersten Schwellenabstand definieren, während ein Abstand von der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 zu einer Begrenzung 1020 (z.B. einer Wand) des Raums1007 als ein zweiter Schwellenabstand verwendet werden kann. Der erste Schwellenabstand definiert die Lichtbogenüberschlagszone um die erste Schaltungsschutzvorrichtung1016 herum, und der zweite Schwellenabstand definiert näherungsweise eine Rauminnenzone um die erste Schaltungsschutzvorrichtung1016 herum. In Ausführungsformen mit mehreren Schwellen können die Schaltungsschutzvorrichtungen106 basierend darauf, in welche Zone jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 angeordnet ist, verschiedene Maßnahmen ergreifen. Zum Beispiel sind die Schaltungsschutzvorrichtungen106 in den Schaltanlageneinheiten1002 und1004 näher als der erste Schwellenabstand (d.h. innerhalb der Lichtbogenüberschlagszone 1014) angeordnet, und sie wechseln in ihren Instandhaltungsmodus. Der Abstand zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen106 in der Schaltanlageneinheit1006 und der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1016 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 in der Schaltanlageneinheit1006 in einen Betriebsmodus wechseln, der empfindlicher/schneller als ihre standardmäßige Betriebseinstellung, jedoch weniger empfindlich/langsamer als der Instandhaltungsmodus ist, der an den Schaltungsschutzvorrichtungen106 in den Schaltanlageneinheiten1002 und1004 aktiviert ist. -
11 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens1100 zur Koordination der Instandhaltungsmodi in einem elektrischen Energieverteilungssystem, wie etwa dem System100 . 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 . Die Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die die aktuellen Daten empfangen, sind beispielsweise durch in der Speichervorrichtung140 gespeicherte Instruktionen betreibbar, um die empfangenen Stromdaten zu verwenden, um festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem System100 vorliegt oder nicht. -
12 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens1200 zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems, wie etwa des Systems100 , mit koordinierter Erdschlussfehlerdetektion. Das Verfahren1200 ist unter Bezugnahme auf das System100 und die Komponenten des Systems 100 beschrieben. Jedoch kann das Verfahren1200 mit jedem beliebigen geeigneten elektrischen Energieverteilungssystem verwendet werden. - Bei
1202 sendet jede Schaltungsschutzvorrichtung 106 der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen106 eine elektrische Strommitteilung zu einem Kommunikationsnetzwerk. Die elektrische Strommitteilung enthält eine Angabe eines elektrischen Stroms, der durch die Schaltungsschutzvorrichtung 106 unter Verwendung eines Stromsensors134 gemessen wird. Die elektrische Strommitteilung ist entsprechend dem Netzwerkprotokoll des Kommunikationsnetzwerks, an den die Schaltungsschutzvorrichtungen106 gekoppelt sind, formatiert. - In der beispielhaften Ausführungsform sendet jede Schaltungsschutzvorrichtung
106 ihre elektrische Strommitteilung nur zu einer einzigen Schaltungsschutzvorrichtung106 , die als ein Entscheidungsträger in Bezug auf die Erdschlussdetektion für die Schaltungsschutzvorrichtungen106 dient. In anderen Ausführungsformen sendet jede Schaltungsschutzvorrichtung106 ihre elektrische Strommitteilung zu allen anderen Schaltungsschutzvorrichtungen106 , und jede beliebige oder alle der Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Stromsensor134 empfangenen Stromsignal bestimmt. In einigen Ausführungsformen wandelt jede Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 oder durch eine beliebige sonstige geeignete Komponente zu den Schaltungsschutzvorrichtungen106 übermittelt werden. In einigen Ausführungsformen sendet die spezielle Schaltungsschutzvorrichtung106 , 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 Schaltungsschutzvorrichtungen106 . Als Reaktion auf den Empfang der Anforderung erfasst jede empfangende Schaltungsschutzvorrichtung106 ihren Strom zu dem Zeitpunkt des Empfangs, was somit ermöglicht, dass die Anforderung als ein Synchronisationssignal dient. - Bei
1204 empfängt eine zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung106 die elektrischen Strommitteilungen von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen106 . Wie vorstehend erläutert, kann jede Schaltungsschutzvorrichtung106 als die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung dienen, oder eine einzelne Schaltungsschutzvorrichtung106 kann bestimmt sein, um als die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung106 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 System100 umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein beliebiges geeignetes Verfahren zur Detektion eines Erdschlusses auf der Basis momentaner Messungen von den Schaltungsschutzvorrichtungen106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem System100 vorliegt. Falls die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung106 sich elektrisch stromaufwärts von dem detektierten Erdschlusszustand befindet, kann die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung106 ihre eigene Schaltungsschutzvorrichtung auslösen. In einigen Ausführungsformen sendet die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung106 einen Auslösebefehl zu einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung106 , um diese zu veranlassen, ihre Auslöseeinheit auszulösen. Das Ziel des Auslösebefehls kann vorbestimmt sein, beispielsweise die am weitesten stromaufwärts befindliche Schaltungsschutzvorrichtung106 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 Schaltungsschutzvorrichtung106 bestimmt in einer derartigen Ausführungsform, welcher Teil des Systems 100 durch den Erdschlusszustand betroffen ist, bestimmt eine oder mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen106 , die den ermittelten Teil schützen und sendet einen Auslösebefehl zu jeder der Schaltungsschutzvorrichtungen106 , 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.
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13 zeigt ein Datenflussdiagramm eines beispielhaften Energieverteilungssystems1300 zur Prüfung der Antwort des Systems1300 hinsichtlich verschiedener elektrischer Zustände. In der beispielhaften Ausführungsform ist das System1300 dem (in1 veranschaulichten) Energieverteilungssystem100 ähnlich, und bei Fehlen einer abweichenden Darstellung enthält das System1300 ähnliche Komponenten. Das heißt, das System1300 enthält mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen1306 , die über einen Verteilungsbus1308 elektrisch miteinander gekoppelt sind. In anderen Ausführungsformen enthält das System1300 eine andere Anzahl von Schaltungsschutzvorrichtungen1306 in einer anderen Konfiguration (z.B. der in1 veranschaulichten Konfiguration). Die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 sind innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes1350 , wie hierin beschrieben, kommunikationsmäßig miteinander verbunden. Jede Schaltungsschutzvorrichtung1306 enthält eine integrierte Auslöseeinheit1332 , einen Sensor1334 und einen Auslösemechanismus1336 . Die Auslöseeinheit1332 enthält einen Prozessor1338 , der mit einem Speicher1340 gekoppelt ist, eine Eingabevorrichtung1342 , eine Anzeigevorrichtung1344 und eine Netzwerkschnittstelle 1346. In anderen Ausführungsformen kann das System1300 und/oder die Schaltungsschutzvorrichtung1306 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 Fernzugriffsvorrichtung1352 ist eine Rechenvorrichtung, die einem Benutzer ermöglicht, Daten von der Schaltungsschutzvorrichtung1306 zu überwachen. In einigen Ausführungsformen ist die Fernzugriffsvorrichtung1352 mit dem Kommunikationsnetzwerk1350 kommunikationsmäßig verbunden. In anderen Ausführungsformen ist die Fernzugriffsvorrichtung 1352 mit einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen1306 unter Verwendung eines anderen Kommunikationsnetzwerkes kommunikationsmäßig verbunden. Die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 sind eingerichtet, um Schaltungsschutzdaten1354 (die manchmal auch als „Betriebsdaten“ bezeichnet werden) zu generieren, zu senden und zu empfangen. Die Schaltungsschutzdaten1354 enthalten einen oder mehrere Parameter, Instruktionen, Benachrichtigungen und/oder andere Daten, die den Schaltungsschutzvorrichtungen1306 zugeordnet sind. - Um das System
1300 hinsichtlich eines bestimmten elektrischen Zustands zu überprüfen, ist die Fernzugriffsvorrichtung1352 eingerichtet, um eine Prüfmeldung1356 zu generieren und die Prüfmeldung1356 zu einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen1306 zu übertragen. Die Prüfmeldung 1356 enthält Prüfdaten1358 , die den elektrischen Zustand repräsentieren oder simulieren. Das heißt, die Prüfdaten1358 enthalten einen oder mehrere elektrische Parameter oder Steuersignale, die den elektrischen Zustand simulieren. Um zum Beispiel einen Fehlerzustand in dem System1300 zu simulieren, enthalten die Prüfdaten1358 momentane Daten, die, wenn sie durch die Schaltungsschutzvorrichtung1306 in der Nähe des simulierten Fehlerzustands gemessen werden, die Auslöseeinheit1332 veranlassen würden auszulösen. In wenigstens einigen Ausführungsformen enthält die Prüfmeldung1356 ferner eine Prüfkennung1360 . Die Prüfkennung1360 zeigt den Schaltungsschutzvorrichtungen1306 an, dass die Prüfdaten1358 einer Überprüfung oder Simulation zugeordnet sind. Die Prüfkennung1360 ermöglicht den Schaltungsschutzvorrichtungen1306 , zwischen Messdaten und Prüfdaten1358 zu unterscheiden. In bestimmten Ausführungsformen sind die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 während eines standardmäßigen Betriebs des Systems1300 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 Systems1300 ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen wird die Prüfmeldung1356 durch die Schaltungsschutzvorrichtung1306 generiert. Zum Beispiel kann die Fernzugriffsvorrichtung1352 in einer Ausführungsform eine anfängliche Prüfmeldung1356 zu den Schaltungsschutzvorrichtungen1306 für eine wiederkehrende Überprüfung übertragen, so dass die nachfolgenden Prüfmeldungen1356 durch wenigstens eine Schaltungsschutzvorrichtung1306 generiert werden. - Die Schaltungsschutzvorrichtungen
1306 sind eingerichtet, um auf Prüfdaten1350 ähnlich den Messdaten (z.B. den gemessenen Stromdaten) von dem System1300 zu reagieren. Das heißt, die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 empfangen die Prüfdaten1358 , analysieren die Prüfdaten1358 hinsichtlich irgendeines elektrischen Zustands und/oder Befehlsinstruktionen und generieren Schaltungsschutzdaten1354 basierend auf der Analyse. Die Schaltungsschutzdaten1354 umfassen Metadaten ähnlich der Prüfkennung1360 , die die Schaltungsschutzdaten1354 identifizieren, wie sie der Testmeldung1356 zugeordnet sind. In der beispielhaften Ausführungsform enthalten die Schaltungsschutzdaten1354 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 Schaltungsschutzvorrichtung1306 Betriebsmodi (z.B. zu einem Instandhaltungsmodus) wechselt. Insbesondere simuliert die Schaltungsschutzvorrichtung1306 eine Antwort auf die Prüfdaten1358 , ohne den aktuellen Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtung1306 zu verändern. Zum Beispiel können die Schaltungsschutzdaten1354 Auslösedaten enthalten, die einen elektrischen Stromwert, einen Spannungswert, einen Leistungswert, eine Auslösezeitablauffolge und/oder ein anderes Datenelement enthalten, das einer simulierten Auslöseantwort der Auslöseeinheit1332 zugeordnet ist. - In der beispielhaften Ausführungsform sind die Schaltungsschutzvorrichtungen
1306 eingerichtet, um einen Satz von Prüfbetriebsparametern1362 zu speichern. Die Prüfbetriebsparameter1362 repräsentieren den Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtungen1306 und können gemessene Stromdaten, Auslösezeitablaufsequenzen, Auslöseschwellen, ZSI-Schwellen Betriebsmodi und/oder dergleichen enthalten. Die Prüfbetriebsparameter1362 beeinflussen nicht den aktuellen Betrieb der Schaltungsschutzvorrichtungen1306 , sondern beeinflussen vielmehr die simulierten Antworten der Schaltungsschutzvorrichtungen1306 auf die Prüfdaten1358 und die Schaltungsschutzdaten1354 . Die Prüfbetriebsparameter1362 können für jeden durch das System1300 durchgeführten Test zurückgesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ werden gesonderte Prüfbetriebsparameter1362 für jeden Test generiert und gespeichert. In bestimmten Ausführungsformen werden die Prüfbetriebsparameter1362 auf die aktuellen Betriebsparameter der Schaltungsschutzvorrichtungen1306 zu dem Zeitpunkt der Überprüfung standardmäßig gesetzt. In wenigstens einigen Ausführungsformen sind wenigstens einige Prüfbetriebsparameter in den Schaltungsschutzdaten1354 enthalten. - Die Schaltungsschutzdaten
1354 werden zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen1306 und/oder der Fernzugriffsvorrichtung1352 übertragen. In einigen Ausführungsformen fügt die Schaltungsschutzvorrichtung1306 , die die Schaltungsschutzdaten1354 generiert hat, die Schaltungsschutzdaten1354 zu der Prüfmeldung1356 hinzu, und sie überträgt die Prüfmeldung1356 zu einer anderen Schaltungsschutzvorrichtung 1306. Wenn die Schaltungsschutzdaten1354 zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen1306 über das Netzwerk1350 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 Schaltungsschutzvorrichtung1306 einen Fehler identifiziert, nimmt die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 ein ZSI-Signal in die Schaltungsschutzdaten1354 auf, und sie überträgt die Daten1354 zu einer stromaufwärtigen Schaltungsschutzvorrichtung1306 . Die stromaufwärtige Schaltungsschutzvorrichtung1306 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 Schaltungsschutzvorrichtungen1306 innerhalb eines Simulationsprotokolls1364 aggregiert. Das Simulationsprotokoll1364 ermöglicht eine Analyse der Schaltungsschutzdaten1354 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 Simulationsprotokoll1364 kann ferner Prüfdaten1358 enthalten, um anzuzeigen, welcher elektrisehe Zustand geprüft worden ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Fernzugriffsvorrichtung1352 eingerichtet, um die Schaltungsschutzdaten1354 zu sammeln und das Simulationsprotokoll1364 für eine Analyse zu generieren. In anderen Ausführungsformen kann das Simulationsprotokoll1364 durch die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 generiert werden, während die Schaltungsschutzdaten1354 als Reaktion auf die Prüfmeldung1356 generiert werden. In einem Beispiel wird das Simulationsprotokoll1364 zu jeder Schaltungsschutzvorrichtung1306 übertragen, so dass das Simulationsprotokoll 1364 mit den Schaltungsschutzdaten1354 an jeder Schaltungsschutzvorrichtung1306 aktualisiert wird. - Die Fernzugriffsvorrichtung
1352 ist eingerichtet, um eine Analyse der Schaltungsschutzdaten1354 und/oder des Simulationsprotokolls1364 auf Systemebene zu ermöglichen, um die Antwort der Schaltungsschutzvorrichtungen1306 auf den geprüften elektrischen Zustand zu überwachen. Anders als einige bekannte Prüfsysteme, die jede Schaltungsschutzvorrichtung1306 einzeln überprüfen, ermöglicht das Simulationsprotokoll1364 eine Analyse der Wechselwirkung zwischen den Schaltungsschutzvorrichtungen1306 und eine gleichzeitige Identifikation irgendwelcher Probleme bei den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen1306 . In wenigstens einigen Ausführungsformen ist die Fernzugriffsvorrichtung1352 eingerichtet, um das Simulationsprotokoll1364 und/oder die Schaltungsschutzdaten1354 für einen (nicht veranschaulichten) Benutzer anzuzeigen, um dem Benutzer zu ermöglichen, die Analyse auf Systemebene durchzuführen. In bestimmten Ausführungsformen kann/können die Fernzugriffsvorrichtungen1352 und/oder die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 das Simulationsprotokoll1364 und/oder die Schaltungsschutzdaten1354 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 Schaltungsschutzdaten1354 und/oder das Simulationsprotokoll1364 zu analysieren, um eine Empfehlung1366 zu generieren. Die Empfehlung1366 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 System1300 (z.B. fehlkalibrierte Schaltungsschutzvorrichtungen1306 ) behebt. Ein Benutzer analysiert die Empfehlung1366 , um festzustellen, ob die empfohlene Anpassung angewandt werden sollte oder nicht. In einigen Ausführungsformen wendet das System1300 automatisch die empfohlene Anpassung an, falls ein Benutzer die Empfehlung1366 akzeptiert. In einer Ausführungsform werden die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 ohne die Empfehlung1366 automatisch kalibriert. -
14 zeigt ein Datenflussdiagramm des in13 veranschaulichten Energieverteilungssystems1300 während einer beispielhaften Prüfung hinsichtlich ZSI. Insbesondere werden die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 überprüft, um die Auslöseantwort und die Auslösezeitablaufsequenzen für jede Schaltungsschutzvorrichtung1306 während eines Fehlerzustands zu bestimmen. - In Bezug auf die
13 und14 enthalten die Daten1358 der beispielhaften Ausführungsform, wenn in dem System1300 die ZSI überprüft wird, Daten, die einen Fehlerzustand innerhalb des Systems1300 repräsentieren. Insbesondere enthalten die Prüfdaten1358 Daten, die einen Strom repräsentieren, der eine ZSI-Schwelle in einer oder mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen1306 überschreitet. Wenn eine erste Schaltungsschutzvorrichtung1306 Prüfdaten1358 bestimmt, die einen „gemessenen“ Strom an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1306 umfassen, der die ZSI-Schwelle überschreitet, sendet die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 die ZSI-Prüfdaten1402 zu den anderen Schaltungsschutzvorrichtungen1306 über das Netzwerk1350 . In einigen Ausführungsformen überträgt die erste Schaltungsschutzvorrichtung 1306 die ZSI-Prüfdaten1402 zu einer oder mehreren stromaufwärts befindlichen Schaltungsschutzvorrichtungen. Die ZSI-Daten1402 sind den ZSI-Daten, die durch die Schaltungsschutzvorrichtung1306 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 Prüfdaten1358 zugeordnet sind, so dass die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 , die die ZSI-Prüfdaten1402 empfangen, als Reaktion darauf die Betriebsmodi nicht verändern oder umschalten. Vielmehr speichern die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 in einigen Ausführungsformen Prüfbetriebsparameter1362 , die den Prüfdaten1358 zugeordnet sind. In der beispielhaften Ausführungsform werden die ZSI-Prüfdaten1402 in das Simulationsprotokoll1364 aufgenommen. - Die Schaltungsschutzvorrichtungen
1306 analysieren die empfangenen ZSI-Prüfdaten1402 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 Schaltungsschutzvorrichtungen1306 eine Änderung von einem ersten Betriebsmodus zu einem zweiten Betriebsmodus simulieren, zeigen die Schaltungsschutzdaten1354 , die durch die geänderten Schaltungsschutzvorrichtungen1306 generiert werden, und das Simulationsprotokoll1364 die Betriebsmodusveränderung an. Die veränderten Schaltungsschutzvorrichtungen 1306 simulieren Antworten auf nachfolgende empfangene Prüfdaten1358 und Schaltungsschutzdaten1354 entsprechend dem zweiten Betriebsmodus. Wenn in einem Beispiel eine erste Schaltungsschutzvorrichtung1306 ein Umschalten zu einem eingeschränkten Modus simuliert, simuliert die erste Schaltungsschutzvorrichtung1306 eine eingeschränkte Auslösezeitablaufsequenz für die Prüfdaten1358 , die einen gemessenen Strom an der ersten Schaltungsschutzvorrichtung1306 repräsentieren. -
15 zeigt ein Datenflussdiagramm des in13 veranschaulichten Energieverteilungssystems1300 während beispielhafter Prüf- und Instandhaltungsmodi für die Schaltungsschutzvorrichtungen. Insbesondere werden die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 geprüft, um einen Instandhaltungszustand zu simulieren. Der Instandhaltungszustand repräsentiert die physische Gegenwart eines Instandhaltungsarbeiters oder eines sonstigen Benutzers in der Nähe einer oder mehrerer Schaltungsschutzvorrichtungen1306 . - In Bezug auf die
13 und15 enthält die Prüfmeldung1356 in der beispielhaften Ausführungsform eine Instandhaltungsmodusinstruktion1502 . Die Instandhaltungsmodusinstruktion1502 veranlasst eine oder mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen1306 , ein Umschalten in einen Instandhaltungsmodus zu simulieren. Das heißt, die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 passen gespeicherte Prüfbetriebsparameter an, ohne tatsächlich in den Instandhaltungsmodus umzuschalten, so dass die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 nachfolgende Prüfdaten1358 basierend auf den angepassten Prüfbetriebsparametern analysieren und auf diese antworten. Die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 , die das Umschalten in den Instandhaltungsmodus simulieren, senden eine Prüfinstandhaltungsstatusmeldung1504 zu wenigstens einem Teil der Schaltungsschutzvorrichtungen1306 . Die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung1504 ist der Instandhaltungsstatusmeldung, die generiert wird, wenn die Schaltungsschutzvorrichtung1306 tatsächlich in den Instandhaltungsmodus umschaltet, im Wesentlichen ähnlich. Die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung1504 enthält Metadaten, die anzeigen, dass die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung der Prüfmeldung1358 zugeordnet ist. In der beispielhaften Ausführungsform wird die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung 1504 in das Simulationsprotokoll1364 aufgenommen. - Als Reaktion auf die Prüfinstandhaltungsstatusmeldung
1504 bestimmen die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 , ob ein Umschalten zu dem Instandhaltungsmodus simuliert werden sollte oder nicht. In der beispielhaften Ausführungsform bestimmt jede Schaltungsschutzvorrichtung1306 einen räumlichen Abstand zwischen einer ersten Schaltungsschutzvorrichtung1306 in dem Instandhaltungsmodus und der bestimmten Schaltungsschutzvorrichtung1306 . Falls der räumliche Abstand innerhalb einer oder mehrerer vorbestimmter Abstandsschwellen liegt, kann die Schaltungsschutzvorrichtung1306 ein Umschalten zu dem Instandhaltungsmodus simulieren und eine Prüfinstandhaltungsstatusmeldung1504 zu anderen Schaltungsschutzvorrichtungen1306 übertragen. Falls der räumliche Abstand die Abstandsschwellen überschreitet, können die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 weiter entsprechend ihrem aktuellen Betriebsmodus arbeiten, der in den gespeicherten Prüfbetriebsparametern spezifiziert ist. In einigen Ausführungsformen identifizieren die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 eine Nähezone, die der Prüfinstandhaltungsstatusmeldung1504 zugeordnet ist, anstatt einen räumlichen Abstand zu bestimmen. Falls sich die Schaltungsschutzvorrichtungen1306 physisch innerhalb der identifizierten Zone befinden, kann die Schaltungsschutzvorrichtung1306 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.
- Es ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystems
100 , das mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen106 und eine zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung106 enthält, die über ein Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden sind, beschrieben. Das Verfahren enthält ein Senden einer elektrischen Strommitteilung durch jede Schaltungsschutzvorrichtung106 der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen106 zu dem Kommunikationsnetzwerk, wobei die elektrische Strommitteilung eine Angabe eines durch die sendende Schaltungsschutzvorrichtung106 erfassten elektrischen Stroms enthält, die entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert ist. Die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung106 empfängt die elektrischen Strommitteilungen von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen106 und stellt basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen fest, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem vorliegt. - 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 (10)
- Elektrisches Energieverteilungssystem (100), das aufweist: mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen (106), die mit einer elektrischen Energiequelle gekoppelt sind, wobei jede Schaltungsschutzvorrichtungen (106) aufweist: eine Netzwerkschnittstelle (146), die mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist, das die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) enthält; einen elektrischen Stromsensor (134), der eingerichtet ist, um einen elektrischen Strom zu erfassen, der seiner Schaltungsschutzvorrichtung (106) zugeordnet ist; einen Prozessor (138); und eine Speichervorrichtung (140), die Instruktionen speichert, die, wenn sie durch den Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle (146) eine elektrische Strommitteilung zu dem Kommunikationsnetzwerk zu senden, wobei die elektrische Strommitteilung eine Angabe des der Schaltungsschutzvorrichtung (106) zugeordneten erfassten elektrischen Stroms enthält, die entsprechend einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert ist; und eine zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106), die mit der elektrischen Energiequelle gekoppelt ist, wobei die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106) aufweist: eine zusätzliche Netzwerkschnittstelle (146), die mit dem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden ist; einen zusätzlichen Prozessor (138); und eine zusätzliche Speichervorrichtung (140), die Instruktionen speichert, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor (138) ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor (138) veranlassen: unter Verwendung der zusätzlichen Netzwerkschnittstelle (146) die elektrischen Strommitteilungen von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) zu empfangen; und basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem (100) vorliegt.
- Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach
Anspruch 1 , wobei die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106) stromaufwärts von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) elektrisch angeordnet ist. - Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach
Anspruch 2 , wobei die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106) ferner eine Auslöseeinheit aufweist, die eingerichtet ist, um einen Fluss eines elektrischen Stroms durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung zu unterbrechen, und wobei die zusätzliche Speichervorrichtung (140) Instruktionen enthält, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor (138) ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor (138) veranlassen, die Auslöseeinheit auszulösen, um den elektrischen Stromfluss durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu unterbrechen, wenn der zusätzliche Prozessor (138) feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem (100) vorliegt. - Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zusätzliche Speichervorrichtung (140) Instruktionen enthält, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor (138) ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor (138) veranlassen, unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle (146) einen Auslösebefehl zu wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) zu senden, wenn der zusätzliche Prozessor (138) feststellt, dass eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem (100) vorliegt.
- Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach
Anspruch 4 , wobei die zusätzliche Speichervorrichtung (140) Instruktionen enthält, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor (138) ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor (138) veranlassen: einen Teil des elektrischen Energieverteilungssystem (100) zu bestimmen, der einer Erdschlussfehlerbedingung zugeordnet ist, deren Vorliegen durch den zusätzlichen Prozessor (138) festgestellt wird; und wenigstens eine Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu ermitteln, die den bestimmten Teil des elektrischen Energieverteilungssystem (100) schützt, wobei das Senden des Auslösebefehls zu wenigstens einer Schaltungsschutzvorrichtung (106) ein Senden des Auslösebefehls zu der wenigstens einen Schaltungsschutzvorrichtung (106) aufweist, von der festgestellt wird, das sie den bestimmten Teil des elektrischen Energieverteilungssystems (100) schützt. - Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speichervorrichtung (140) jeder Schaltungsschutzvorrichtung Instruktionen speichert, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, die elektrische Strommitteilung zu der zusätzlichen Schaltungsschutzvorrichtung (106) über das Kommunikationsnetzwerk zu senden; und/oder wobei die Speichervorrichtung (140) jeder Schaltungsschutzvorrichtung Instruktionen speichert, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, die elektrische Strommitteilung zu der zusätzlichen Schaltungsschutzvorrichtung (106) und jeder anderen Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) über das Kommunikationsnetzwerk zu senden.
- Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speichervorrichtung (140) jeder Schaltungsschutzvorrichtung Instruktionen speichert, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, den elektrischen Strom, der seiner Schaltungsschutzvorrichtung (106) zugeordnet ist, zur gleichen Zeit wie jede andere Schaltungsschutzvorrichtung (106) der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) zu erfassen; wobei die zusätzliche Speichervorrichtung (140) vorzugsweise ferner Instruktionen enthält, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor (138) ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor (138) veranlassen, ein Synchronisationssignal zu jeder Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu senden, das die gleiche Zeit bestimmt, zu der jede Schaltungsschutzvorrichtung (106) ihren zugehörigen elektrischen Strom erfasst.
- Elektrisches Energieverteilungssystem (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromsensor (134) jeder Schaltungsschutzvorrichtung eingerichtet ist, um ein Stromsignal zu erzeugen, das die durch den Stromsensor (134) gemessene Menge des elektrischen Stroms kennzeichnet, und wobei die Speichervorrichtung (140) jeder Schaltungsschutzvorrichtung Instruktionen speichert, die, wenn sie durch ihren zugehörigen Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor (138) veranlassen, das Stromsignal in die durch den Stromsensor (134) gemessene Menge des elektrischen Stroms umzuwandeln; und/oder wobei die zusätzliche Speichervorrichtung (140) Instruktionen enthält, die, wenn sie durch den zusätzlichen Prozessor (138) ausgeführt werden, den zusätzlichen Prozessor veranlassen, durch Aufsummierung der durch die mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) erfassten elektrischen Ströme festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem (100) vorliegt.
- Schaltungsschutzvorrichtung für ein elektrisches Verteilungssystem, das mehrere weitere Schaltungsschutzvorrichtungen (106) enthält, wobei die Schaltungsschutzvorrichtung (106) aufweist: eine Netzwerkschnittstelle (146), die eingerichtet ist, um mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden zu sein, das die mehreren weiteren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) enthält; einen Prozessor (138); und eine Speichervorrichtung (140), die Instruktionen speichert, die, wenn sie durch den Prozessor (138) ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen: unter Verwendung der Netzwerkschnittstelle (146) eine elektrische Strommitteilung von jeder weiteren Schaltungsschutzvorrichtung (106) zu empfangen, wobei die elektrische Strommitteilung von jeder weiteren Schaltungsschutzvorrichtung (106) eine Angabe einer Menge eines elektrischen Stroms enthält, der der weiteren Schaltungsschutzvorrichtung (106) zugeordnet ist; und basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen festzustellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem (100) vorliegt.
- Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieverteilungssystem (100), das mehrere Schaltungsschutzvorrichtungen (106) und eine zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106) aufweist, die über ein Kommunikationsnetzwerk kommunikationsmäßig verbunden sind, wobei das Verfahren aufweist: Senden einer elektrischen Strommitteilung durch jede Schaltungsschutzvorrichtung der mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106) zu dem Kommunikationsnetzwerk, wobei die elektrische Strommitteilung eine Angabe eines durch die sendende Schaltungsschutzvorrichtung (106) erfassten elektrischen Stroms enthält, die gemäß einem Netzwerkkommunikationsprotokoll des Kommunikationsnetzwerks formatiert ist; Empfangen der elektrischen Strommitteilungen durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106) von den mehreren Schaltungsschutzvorrichtungen (106); und Feststellen, ob eine Erdschlussfehlerbedingung in dem elektrischen Energieverteilungssystem (100) vorliegt, durch die zusätzliche Schaltungsschutzvorrichtung (106) und basierend auf den empfangenen elektrischen Strommitteilungen.
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3095907A1 (fr) * | 2019-05-10 | 2020-11-13 | Airbus Operations (S.A.S.) | Dispositif, système et procédé de protection électrique d’un aéronef. |
US11258249B2 (en) * | 2019-10-12 | 2022-02-22 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Primary and system protection for an electric power delivery system |
Family Cites Families (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4428019A (en) * | 1981-05-04 | 1984-01-24 | General Electric Company | Ground fault circuit interrupting device with improved integrated circuit power supply |
US5495384A (en) | 1990-04-02 | 1996-02-27 | Square D Company | Apparatus and method for detecting a fault in a distributed line network |
US5603081A (en) | 1993-11-01 | 1997-02-11 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson | Method for communicating in a wireless communication system |
CA2253512C (en) | 1997-03-10 | 2005-11-01 | Square D Company | Ground fault protection circuit for a multiple source system |
US5963734A (en) * | 1997-04-03 | 1999-10-05 | Abb Power T&D Company Inc. | Method and apparatus for configuring an intelligent electronic device for use in supervisory control and data acquisition system verification |
US6347027B1 (en) * | 1997-11-26 | 2002-02-12 | Energyline Systems, Inc. | Method and apparatus for automated reconfiguration of an electric power distribution system with enhanced protection |
KR100710658B1 (ko) * | 1999-02-12 | 2007-04-24 | 에너지라인 시스템즈 인코포레이티드 | 증강된 보호 기능을 가진 전력 분배 시스템의 자동화된 재배치 방법 및 장치 |
US6724889B1 (en) * | 1999-11-01 | 2004-04-20 | 3Com Corporation | Method and system for line status indicators using line side power |
US6545849B1 (en) | 1999-12-20 | 2003-04-08 | General Electric Company | Instantaneous fault detection circuit method and apparatus |
KR20030058755A (ko) | 2001-12-31 | 2003-07-07 | 엘지산전 주식회사 | 회로 차단기의 원격 제어장치 |
WO2003073181A1 (en) * | 2002-02-25 | 2003-09-04 | General Electrical Company | Data sample and transmission modules for power distribution systems |
US7301739B2 (en) * | 2005-10-12 | 2007-11-27 | Chevron U.S.A. Inc. | Ground-fault circuit-interrupter system for three-phase electrical power systems |
US7657763B2 (en) | 2005-12-29 | 2010-02-02 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | Systems and methods for selectively controlling electrical outlets using power profiling |
US7831694B2 (en) | 2006-05-11 | 2010-11-09 | Arvind Wadhawan | Transfer of electrical data with auto-discovery of system configuration |
US7570471B2 (en) | 2007-02-20 | 2009-08-04 | Utility Relay Company | Circuit breaker trip unit with zone selective interlock and system monitoring |
US20090267792A1 (en) | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Henry Crichlow | Customer supported automatic meter reading method |
CN101345414B (zh) * | 2008-05-16 | 2010-07-21 | 西安交通大学 | 基于gps与故障暂态信号的主输电线路集成故障定位保护系统 |
US20090315668A1 (en) | 2008-06-19 | 2009-12-24 | Light Corporation | Wiring topology for a building with a wireless network |
US8280653B2 (en) | 2009-02-10 | 2012-10-02 | Eaton Corporation | Zone selective interlocking test method and apparatus, and circuit interrupter apparatus and power distribution system including the same |
US20110161468A1 (en) | 2009-12-31 | 2011-06-30 | Schneider Electric USA, Inc. | Method and system for cascading peer-to-peer configuration of large systems of ieds |
CN102377116B (zh) | 2011-11-09 | 2015-04-08 | 厦门Abb开关有限公司 | 一种多个无线测量模块的快速组网装置及方法 |
US9030793B2 (en) | 2012-04-13 | 2015-05-12 | General Electric Company | Method, device, and system for monitoring current provided to a load |
US8981954B2 (en) | 2012-05-08 | 2015-03-17 | General Electric Company | Methods, systems, and apparatus for protection system activation and dynamic labeling |
US9210260B2 (en) * | 2012-10-15 | 2015-12-08 | Qualcomm Incorporated | Controlling communications between a mobile device and a base station |
CN102946089B (zh) | 2012-10-29 | 2016-04-13 | 中国电力科学研究院 | 一种基于无线传输的电力系统继电保护系统 |
CN103856456A (zh) * | 2012-12-04 | 2014-06-11 | 中山大学深圳研究院 | 一种网络安全的方法和系统 |
CN203352291U (zh) | 2013-06-30 | 2013-12-18 | 安徽中兴继远信息技术股份有限公司 | 基于wifi技术的电力终端设备维护系统 |
US20150160670A1 (en) | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Georgia Tech Research Corporation | Methods and systems for using distributed energy resources in an electric network |
US20150227149A1 (en) | 2013-12-18 | 2015-08-13 | Tejesh Makanawala | Smart circuit breaker |
US20150234372A1 (en) | 2014-02-18 | 2015-08-20 | Seed Labs Sp. Z O.O. | Appliance capable of advertising needs and responding to needs of other appliances and systems |
CN104269919B (zh) | 2014-08-01 | 2017-05-10 | 云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院 | 断路器操作机构监测系统及监测方法 |
CN104242461A (zh) | 2014-09-30 | 2014-12-24 | 国网浙江慈溪市供电公司 | 一种智能分段器 |
US9748763B2 (en) | 2014-11-04 | 2017-08-29 | General Electric Company | Circuit protection devices and methods of monitoring protection devices in a power distribution system |
US9564751B2 (en) | 2014-11-14 | 2017-02-07 | General Electric Company | Zone selective interlocking and circuit protection device monitoring in a power distribution system |
WO2016086407A1 (zh) | 2014-12-05 | 2016-06-09 | 华为技术有限公司 | 一种终端、网络设备和协作多点传输协作集选择方法 |
US20160225562A1 (en) | 2015-01-29 | 2016-08-04 | Unilectric, Llc | Enhanced circuit breakers and circuit breaker panels and systems and methods using the same |
DE102015210479B4 (de) | 2015-06-09 | 2022-06-23 | Siemens Ag | Leistungsschalter für einen elektrischen Stromkreis |
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