DE102018127958A1

DE102018127958A1 - Intelligentes modul für einen leistungsschalter

Info

Publication number: DE102018127958A1
Application number: DE102018127958.2A
Authority: DE
Inventors: Leonardo Dorea Mascarenhas; Tapas Ranjan Rout; Rafael Enrique Higuera
Original assignee: Industrial Connections and Solutions LLC
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-05-09
Also published as: CN109755077A; US11211786B2; US20190140439A1

Abstract

Es wird ein Kommunikations- und Verarbeitungsmodul bereitgestellt. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ist elektrisch an einen Leistungsschalter koppelbar, so dass der Leistungsschalter mit zusätzlichen Fähigkeiten ausgestattet wird. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul weist ein Gehäuse, mindestens einen elektrischen Kontakt, der im Gehäuse angeordnet ist, eine Ausgangsfahne, die im Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen elektrischen Kontakt und der Ausgangsfahne ein elektrischer Pfad definiert ist, mindestens einen Sensor, der im Gehäuse angeordnet und so betreibbar ist, dass er mindestens eine Betriebsbedingung des Leistungsschalters erfasst, und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle auf, die im Gehäuse angeordnet ist und mit dem mindestens einen Sensor in Kommunikationsverbindung steht, wobei die Kommunikationsschnittstelle so betreibbar ist, dass sie Daten von dem mindestens einen Sensor empfängt, die auf die mindestens eine erfasste Betriebsbedingung hinweisen, um das Exportieren der empfangenen Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung zu vereinfachen.

Description

HINTERGRUND
Das Gebiet der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Leistungsschalter, wie etwa auf Leistungsschalter für einen Fehlerstromschutz (engl. Ground Fault Circuit Interrupt - GFCI), auf Leistungsschalter für einen Fehlerlichtbogenschutz (engl. Arc Fault Circuit Interrupt - AFCI) und/oder auf Leistungsschalter für eine Stromkreisunterbrechung mit dualer Funktion (engl. Dual Function Circuit Interrupt - DFCI) und insbesondere auf Kommunikations- und Verarbeitungsmodule, die an bestehende Leistungsschalter gekoppelt werden können, um diese Leistungsschalter mit zusätzlichen Fähigkeiten auszustatten.
Leistungsschalter sind wohlbekannte Vorrichtungen für einen Schutz gegen elektrische Störungen. Sie können so betrieben werden, dass sie einen Stromkreis öffnen, wenn ein Fehlerzustand erfasst wird. Ein GFCI-Stromkreis kann z.B. geöffnet werden, wenn ein Stromungleichgewicht zwischen einer stromführenden Leitung und einer neutralen Leitung vorhanden ist, das darauf hinweist, dass Strom außerhalb des Stromkreises fließt. Darüber hinaus weisen Leistungsschalter üblicherweise einen manuellen Schalter für das manuelle Öffnen des Stromkreises auf.
In letzter Zeit wurden sogenannte „smarte“ oder „intelligente“ Leistungsschalter entwickelt. Zumindest einige „intelligente“ Leistungsschalter führen die herkömmlichen Funktionen eines Leistungsschalters aus, weisen jedoch einen Mikroprozessor zur Datenverarbeitung auf. Diese „intelligenten“ Leistungsschalter können auch Komponenten zur Vereinfachung von verdrahteten oder drahtlosen Kommunikationen enthalten. Eine Gruppe von intelligenten Leistungsschaltern kann beispielsweise so kommunizieren und koordiniert sein, dass bei der Erfassung eines Auslösezustands ein Stromkreis geöffnet wird. Bei einem weiteren Beispiel kann ein „intelligenter“ Leistungsschalter eine andere Vorrichtung benachrichtigen, dass er ausgelöst hat.
Auch wenn „intelligente“ Leistungsschalter zusätzliche Fähigkeiten bieten, sind herkömmliche Leistungsschalter aufgrund ihrer niedrigen Kosten und einer bestehenden installierten Basis mehr verbreitet als „intelligente“ Leistungsschalter. Die Kosten für eine Erweiterung eines elektrischen Systems für die Einbindung von „intelligenten“ Leistungsschaltern können hoch sein, da bei jedem herkömmlichen Leistungsschalter unabhängig von Alter oder Zustand die Wahrscheinlichkeit besteht, dass er ausgetauscht werden muss. Aus diesen Gründen werden „intelligente“ Leistungsschalter üblicherweise nur bei neueren elektrischen Anlagen verwendet.
KURZE BESCHREIBUNG
Bei einem Aspekt wird ein Kommunikations- und Verarbeitungsmodul bereitgestellt. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ist elektrisch an einen Leistungsschalter koppelbar, so dass der Leistungsschalter mit zusätzlichen Fähigkeiten ausgestattet wird. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul weist ein Gehäuse, mindestens einen elektrischen Kontakt, der im Gehäuse angeordnet und elektrisch an eine Lastfahne des Leistungsschalters koppelbar ist, mindestens eine Ausgangsfahne, die im Gehäuse angeordnet und elektrisch an eine stromführende Leitung koppelbar ist, wobei zwischen dem mindestens einen elektrischen Kontakt und der Ausgangsfahne ein elektrischer Pfad definiert ist, mindestens einen Sensor, der im Gehäuse angeordnet und so betreibbar ist, dass er mindestens eine Betriebsbedingung des Leistungsschalters erfasst, und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle auf, die im Gehäuse angeordnet ist und mit dem mindestens einen Sensor in Kommunikationsverbindung steht, wobei die Kommunikationsschnittstelle so betreibbar ist, dass sie Daten von dem mindestens einen Sensor empfängt, die auf die mindestens eine erfasste Betriebsbedingung hinweisen, um das Exportieren der empfangenen Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung zu vereinfachen.
Bei einem weiteren Aspekt wird ein elektrisches Verteilungszentrum bereitgestellt. Das elektrische Verteilungszentrum weist mehrere Leistungsschalter und ein Kommunikations- und Verarbeitungsmodul auf, das elektrisch an einen Leistungsschalter aus den mehreren Leistungsschaltern gekoppelt ist, wobei der Leistungsschalter eine Lastfahne aufweist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul weist ein Gehäuse, mindestens einen elektrischen Kontakt, der im Gehäuse angeordnet und elektrisch an die Lastfahne des Leistungsschalters gekoppelt ist, eine Ausgangsfahne, die im Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen elektrischen Kontakt und der Ausgangsfahne ein elektrischer Pfad definiert ist, mindestens einen Sensor, der im Gehäuse angeordnet und so betreibbar ist, dass er mindestens eine Betriebsbedingung des Leistungsschalters erfasst, und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle auf, die im Gehäuse angeordnet ist und mit dem mindestens einen Sensor in Kommunikationsverbindung steht, wobei die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle so betreibbar ist, dass sie Daten von dem mindestens einen Sensor empfängt, die auf die mindestens eine erfasste Betriebsbedingung hinweisen, um das Exportieren der empfangenen Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung zu vereinfachen.
Bei einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Überwachung eines Leistungsschalters bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das elektrisches Koppeln eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls an den Leistungsschalter, wobei das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ein Gehäuse, mindestens einen elektrischen Kontakt, der an eine Lastfahne des Leistungsschalters gekoppelt ist, eine Ausgangsfahne, mindestens einen Sensor und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die mit dem mindestens einen Sensor in Kommunikationsverbindung steht, wobei zwischen dem mindestens einen elektrischen Kontakt und der Ausgangsfahne ein elektrischer Pfad definiert ist, das Erfassen mindestens einer Betriebsbedingung des Leistungsschalters unter Verwendung des mindestens einen Sensors und das Übermitteln, ausgehend von dem mindestens einen Sensor, von Daten zu der mindestens einen Kommunikationsschnittstelle, um das Exportieren von Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung zu vereinfachen, wobei die Daten auf die mindestens eine erfasste Betriebsbedingung hinweisen.
Figurenliste
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Zeichnungen gleiche Teile darstellen und die Folgendes zeigen:

1 eine Vorderansicht eines bestehenden elektrischen Verteilungszentrums.
2 eine partielle isometrische Nahansicht eines Bedienfelds eines bestehenden elektrischen Verteilungszentrums, das mit dem in 1 gezeigten elektrischen Verteilungszentrum verwendet werden kann.
3 eine Vorderansicht eines elektrischen Verteilungszentrums mit beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen, die an Leistungsschalter gekoppelt sind.
4 eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums aus 3.
5 eine isometrische Ansicht eines herkömmlichen Leistungsschalters und eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls.
6 eine Draufsicht des beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls aus 5.
7 eine isometrische Ansicht eines herkömmlichen Leistungsschalters und eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls.
8 eine Draufsicht des beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls aus 5.
9 eine Vorderansicht eines elektrischen Verteilungszentrums mit beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen, die an Leistungsschalter gekoppelt sind.
10 eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums aus 9.
11 eine isometrische Ansicht eines herkömmlichen Leistungsschalters und eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls.
12 eine isometrische Ansicht eines herkömmlichen Leistungsschalters und eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls.
13 eine isometrische Ansicht eines herkömmlichen Leistungsschalters und eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls.
14 eine isometrische Ansicht des beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls aus 13.
15 eine Vorderansicht eines elektrischen Verteilungszentrums mit einem beispielhaften Montagesystem für Kommunikations- und Verarbeitungsmodule.
16 eine isometrische Ansicht einer beispielhaften Montageschiene.
17 eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls.
18 eine partielle isometrische Nahansicht eines elektrischen Verteilungszentrums.
19 eine isometrische Ansicht von zwei beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen.
20 eine isometrische Ansicht der beiden beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodule aus 19.
21 eine isometrische Ansicht von zwei beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen.
22 eine isometrische Ansicht der beiden beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodule aus 21.
23 eine isometrische Ansicht von drei beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen.
24 eine isometrische Ansicht eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls, eines Adapters und eines Leistungsschalters.
25 eine isometrische Ansicht von 21, die eine isometrische Ansicht eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls veranschaulicht, das mittels eines Adapters mit einem Leistungsschalter verbunden ist.
26 eine Draufsicht eines elektrischen Verteilungszentrums.
27 eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums aus 26.
28 eine Draufsicht eines elektrischen Verteilungszentrums.
29 eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums aus 28.
30 eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkts.
31 eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Stromwandlers.
32 eine Draufsicht eines elektrischen Verteilungszentrums.
33 eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums aus 32.
34 eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums aus 32.
35 eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkts.
36 eine partielle isometrische Ansicht eines elektrischen Verteilungszentrums mit einem beispielhaften externen Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt.
37 eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkts, der an einen Kompaktleistungsschalter gekoppelt ist.
38 eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkts, der an einen Kompaktleistungsschalter gekoppelt ist.
39 ein Schaltbild eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls.
40 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Speichern von Betriebsdaten.
41 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Fehlersuche in einem Stromkreis.
42 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsvorrichtung, die an einen Leistungsschalter gekoppelt ist.

Sofern nicht anders angegeben, dienen die hierin gegebenen Zeichnungen dazu, Merkmale von Ausführungsformen der Offenbarung zu veranschaulichen. Von diesen Merkmalen wird angenommen, dass sie bei vielen verschiedenen Systemen anwendbar sind, die eine oder mehrere Ausführungsformen der Offenbarung umfassen. Als solche sind die Zeichnungen nicht so zu verstehen, dass sie alle herkömmlichen, dem Fachmann bekannten Merkmale aufweisen, die für die Anwendung der hierin offenbarten Ausführungsformen erforderlich sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen wird auf mehrere Begriffe verwiesen, die mit den folgenden Bedeutungen zu definieren sind.
Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ umfassen Verweise in der Pluralform, sofern der Kontext nicht klar etwas anderes vorgibt.
„Optional“ bedeutet, dass das Ereignis oder der Umstand, das bzw. der anschließend beschrieben ist, auftreten kann oder nicht, und dass die Beschreibung Fälle umfasst, in denen das Ereignis auftritt, und Fälle, in denen es nicht auftritt.
Eine approximierende Formulierung, die hier in der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, kann angewandt werden, um jegliche quantitative Darstellung zu verändern, die in zulässiger Weise variieren kann, ohne zu einer Änderung der damit zusammenhängenden Basisfunktion zu führen. Dementsprechend ist ein durch einen Begriff oder durch Begriffe wie „etwa“ und „im Wesentlichen“ modifizierter Wert nicht auf den angegebenen genauen Wert zu beschränken. Zumindest in einigen Fällen kann die approximierende Formulierung der Genauigkeit eines Instruments zur Messung des Werts entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen können Bereichsbegrenzungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, wobei derartige Bereiche gekennzeichnet sind und alle darin enthaltenen Teilbereiche umfassen, sofern der Kontext oder die Formulierung nichts anderes angibt.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein Kommunikations- und Verarbeitungsmodul, das an einen herkömmlichen Leistungsschalter gekoppelt werden kann, um den herkömmlichen Leistungsschalter mit zusätzlichen Fähigkeiten auszustatten. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul weist eine Kommunikationsschnittstelle zum Exportieren von Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung auf. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul kann ferner einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen, der so betreibbar ist, dass er Betriebsdaten für einen von dem Leistungsschalter geschützten Stromkreis speichert. Der nichtflüchtige Speicher kann zum Exportieren der gespeicherten Daten auswechselbar sein, und/oder das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul kann die gespeicherten Daten über einen verdrahteten und/oder drahtlosen Kommunikationskanal zu einem entfernten Rechensystem exportieren. Die Betriebsdaten können Strommesswerte, Spannungsmesswerte, Leistungsmesswerte, Energieverbrauchsmesswerte, Signalerfassungen, Temperaturmessungen, transiente Ereignisse und/oder jegliche weiteren relevanten Bedingungen umfassen. Diese Betriebsdaten können dann zur Fehlersuche, bei einem cloudbasierten Diagnosesoftware-/Datenbank-/Verwaltungssystem und/oder zur Messung auf Abzweigstromkreisebene verwendet werden.
Derzeit gibt es eine breite installierte Basis an herkömmlichen Leistungsschaltern, die keine Fähigkeiten wie verdrahtete/drahtlose Kommunikationen, die Entscheidungsfindung, die Überwachung und Benachrichtigung haben. Zumindest einige Leistungsschalter enthalten einen Mikrocontroller, um diese Funktionen auszuführen, wobei diese Arten von Leistungsschaltern sich weiter verbreiten, jedoch zu höheren Kosten als ein herkömmlicher Leistungsschalter. Darüber hinaus haben herkömmliche Leistungsschalter möglicherweise eine relativ lange Betriebsdauer, so dass sie in absehbarer Zukunft funktionsfähig bleiben. Obwohl Leistungsschalter mit fortschrittlichen Fähigkeiten verfügbar sind, sind sie somit relativ teuer.
Beispielhafte Ausführungsformen eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls, wie sie hier beschrieben sind, können an einen herkömmlichen Leistungsschalter gekoppelt werden, um den herkömmlichen Leistungsschalter mit zusätzlichen Fähigkeiten auszustatten. Zumindest bei einigen bekannten Systemen kann das Hinzufügen von Kommunikations- und Verarbeitungsfähigkeiten bei einem bestehenden elektrischen Verteilungszentrum durch das Ersetzen herkömmlicher Leistungsschalter durch neue, fortschrittliche Leistungsschalter erfolgen.
1 veranschaulicht eine Vorderansicht eines elektrischen Verteilungszentrums 10. 2 veranschaulicht eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10 aus 1. Das elektrische Verteilungszentrum 10 weist einen ersten stromführenden Draht oder Leitungsdraht 12, einen zweiten stromführenden Draht 14, einen ersten Neutralleiter 16 und einen zweiten Neutralleiter 18 auf. Ein erster Hauptleistungsschalter 20 ist elektrisch mit dem ersten stromführenden Draht 12 in Reihe geschaltet, und ein zweiter Hauptleistungsschalter 22 ist elektrisch mit dem zweiten stromführenden Draht 14 in Reihe geschaltet. Ein erster elektrischer Bus 24 ist elektrisch mit dem ersten Hauptleistungsschalter 20 in Reihe geschaltet und verteilt Strom von dem ersten stromführenden Draht 12 zu einer ersten Vielzahl an Leistungsschaltern 28. Ebenso ist ein zweiter elektrischer Bus 26 elektrisch mit dem zweiten Hauptleistungsschalter 22 in Reihe geschaltet und verteilt Strom von dem zweiten stromführenden Draht 14 zu einer zweiten Vielzahl an Leistungsschaltern 30. Der erste Neutralleiter 16 ist mit einem ersten neutralen Bus 32 verbunden, und ein zweiter Neutralleiter 18 ist mit einem zweiten neutralen Bus 34 verbunden. Dementsprechend vereinfacht das elektrische Verteilungszentrum 10 die Verteilung von Strom von einer Stromquelle zu mehreren Stromkreisen über den ersten elektrischen Bus 24, den zweiten elektrischen Bus 26, den ersten neutralen Bus 32 und den zweiten neutralen Bus 34, wobei jeder Stromkreis von mindestens einem Leistungsschalter (z.B. von einem aus der ersten Vielzahl von Leistungsschaltern 28 oder der zweiten Vielzahl von Leistungsschaltern) geschützt ist.
Der erste stromführende Draht 12 und der zweite stromführende Draht 14 sind beide mit einer elektrischen Leistungsquelle verbunden. Der erste stromführende Draht 12 und der zweite stromführende Draht 14 werden im Wesentlichen in ähnlicher Weise betrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung der elektrischen Verteilungszentrum 10 wird dementsprechend lediglich der erste stromführende Draht 12 und die damit zusammenhängenden Komponenten ausführlich beschrieben.
Der erste stromführende Draht 12 ist an eine Fahne 35 eines leitfähigen Stabs 36 gekoppelt. Der leitfähige Stab 36 weist ein erstes Ende mit der Fahne 35 und ein zweites Ende auf, das an den ersten Hauptleistungsschalter 20 elektrisch gekoppelt ist. Ein zweiter leitfähiger Stab 38 koppelt ferner den ersten Hauptleistungsschalter 20 elektrisch an den ersten elektrischen Bus 24. Der erste Hauptleistungsschalter 20 öffnet und schließt wahlweise einen Stromkreis zwischen dem ersten leitfähigen Stab 36 und dem zweiten leitfähigen Stab 38. In Reaktion auf einen Auslösezustand wie eine übermäßige Temperatur oder ein überseemäßiger Strom öffnet insbesondere der erste Hauptleistungsschalter 20 automatisch den Stromkreis. Darüber hinaus kann der Stromkreis über einen Schalter 40 manuell geöffnet und geschlossen werden.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, können die Leistungsschalter an einem ersten elektrischen Bus 24 angebracht sein. Um das Anbringen der Leistungsschalter zu vereinfachen, kann der erste elektrische Bus 24 z.B. einen rechteckigen Querschnitt haben, wobei ein daran anbringbarer Leistungsschalter eine komplementäre rechteckige Ausnehmung aufweisen kann.
Der erste Neutralleiter 16 ist über eine neutrale Fahne 42 an den ersten neutralen Bus 32 elektrisch gekoppelt. Bei der beispielhaften Ausführungsform verläuft der erste neutrale Bus 32 im Wesentlichen parallel zum ersten elektrischen Bus 24. Wie in 2 gezeigt, weist außerdem der erste neutrale Bus 32 mindestens einen Gewindestift 44 zur Befestigung eines Neutralleiters an den ersten neutralen Bus 32 auf.
Die erste Vielzahl an Leistungsschaltern 28 ist an den ersten elektrischen Bus 24 gekoppelt. Jeder Leistungsschalter 28 weist einen Schutzstromkreis auf, der an den ersten elektrischen Bus 24 elektrisch gekoppelt ist. Dieser Schutzstromkreis öffnet und schließt wahlweise einen elektrischen Stromkreis zwischen dem ersten elektrischen Bus 24 und einer Lastfahne (d.h. einen elektrischen Ausgang des Leistungsschalters 28). Der elektrische Stromkreis kann auf der Basis einer durch den Leistungsschalter 28 fließenden Strommenge automatisch geöffnet und geschlossen werden. Der Leistungsschalter 28 kann auch manuell geschaltet werden, wodurch eine Wartung ausgeführt werden kann. Bei einem GFCI, einem AFCI oder einer anderen fortschrittlichen Stromkreisschutzvorrichtung ist der Leistungsschalter 28 auch über einen Neutralleiter an den ersten neutralen Bus 32 elektrisch gekoppelt.
Zwischen jedem Leistungsschalter 28 und dem ersten neutralen Bus 32 ist ein Zwischenraum vorhanden. Dieser Zwischenraum wird üblicherweise als Mulde 46 bezeichnet. Die Mulde 46 kann z.B. stromführende Drähte aufweisen, die an die Leistungsschalter 28 elektrisch gekoppelt sind. Bei einem GFCI, AFCI oder einer anderen fortschrittlichen Stromkreisschutzvorrichtung kann die Mulde 46 eine neutrale Leitung aufweisen, die den ersten neutralen Bus 32 elektrisch an einen zugeordneten Leistungsschalter 28 koppelt.
3 veranschaulicht eine Vorderansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10, bei dem die Leistungsschalter 28 und 30 an beispielhafte Kommunikations- und Verarbeitungsmodule 48 gekoppelt sind. 4 veranschaulicht eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10, bei dem die Leistungsschalter 28 und 30 an beispielhafte Kommunikations- und Verarbeitungsmodule 48 gekoppelt sind. Die Kommunikations- und Verarbeitungsmodule 48 statten die Leistungsschalter 28 und 30 mit zusätzlichen Fähigkeiten wie Überwachungs- und Benachrichtigungsfähigkeiten aus. Darüber hinaus wird durch die Kommunikations- und Verarbeitungsmodule 48 der Betrieb der Leistungsschalter 28 bis 30 oder des elektrischen Verteilungszentrums 10 nicht gestört.
5 veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines Leistungsschalters 50, der an ein beispielhaftes Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 gekoppelt ist. Bei dem Leistungsschalter 50 kann es sich um einen Überlastausschalter handeln, der so betreibbar ist, dass er lediglich bei der Erfassung eines übermäßigen Stroms auslöst. Bezug nehmend auf 5 ist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 bei der beispielhaften Ausführungsform an eine Lastfahnenseite 51 des Leistungsschalters 50 gekoppelt. Durch das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 wird insbesondere eine (nicht gezeigte) Lastfahne des Leistungsschalters 50 im Wesentlichen bedeckt. Wie hier verwendet bezieht sich eine ‚Lastfahne‘ eines Leistungsschalters auf einen elektrischen Ausgang des Leistungsschalters (d.h. einen elektrischen Kontakt, der an eine Last oder eine andere elektrische Vorrichtung gekoppelt werden kann, die Strom von dem Leistungsschalter erhält). Dies steht im Gegensatz zu einer Leitungsfahne, bei der es sich um einen elektrischen Eingang des Leistungsschalters (d.h. einen elektrischen Kontakt, der an eine Leistungsquelle oder eine andere elektrische Vorrichtung gekoppelt werden kann, die den Leistungsschalter mit Strom versorgt) handelt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 ein Gehäuse 53 mit mindestens einem elektrischen Kontakt auf, der elektrisch an die Lastfahne des Leistungsschalters gekoppelt ist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 kann z.B. eine leitfähige Feder oder einen leitfähigen Stift aufweisen, die bzw. der die Lastfahne direkt kontaktiert, wodurch eine elektrische Verbindung gebildet wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 ausgehend von der Lastfahnenseite 51 des Leistungsschalters 50 zum ersten neutralen Bus 32. Bei einigen Ausführungsformen ist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 physisch an den Leistungsschalter 50 gekoppelt, um die Beibehaltung der Position des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 52 zu vereinfachen.
Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 weist eine Ausgangsfahne 54 auf, die innerhalb des Gehäuses 53 angeordnet ist, und definiert einen elektrischen Pfad zwischen der Lastfahne des Leistungsschalters 50 und der Ausgangsfahne 54. Die Ausgangsfahne 54 ist ein elektrischer Ausgang des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 52 (d.h. ein elektrischer Kontakt, der an eine Last oder eine andere elektrische Vorrichtung gekoppelt werden kann, die Strom von dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 erhält). Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 enthält ferner wie im Stand der Technik bekannt im Gehäuse 53 angeordnete Sensoren, um Betriebsbedingungen des elektrischen Pfads zu erfassen. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 kann z.B. Sensoren aufweisen, die zur Messung der Spannung, des Stroms, der Leistung, der Frequenz, des Energieverbrauchs, von Signaldaten, der Temperatur usw. betrieben werden können.
Bei der beispielhaften Ausführungsform zeichnet das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 Daten auf, die mindestens eine erfasste Bedingung darstellen, die von den Sensoren gemessen wurde. Diese Daten können z.B. auf einer auswechselbaren Speichervorrichtung aufgezeichnet werden. Bei einigen Ausführungsformen weist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 innerhalb des Gehäuses 53 eine Kommunikationsschnittstelle (die hier im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen ausführlich beschrieben ist) auf, die so betreibbar ist, dass sie Daten, die die erfassten Bedingungen darstellen, über einen verdrahteten und/oder drahtlosen Kommunikationskanal zu einer entfernten Rechenvorrichtung exportiert. Für den Betrieb kann z.B. das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 unter Verwendung des Stroms, der durch den von dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 definierten elektrischen Pfad fließt, Leistung abziehen. Diese Leistung kann dazu verwendet werden, eine Leistungsquelle wie eine Batterie zu laden, so dass das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 auch dann betreibbar bleibt, wenn kein Strom durch den elektrischen Pfad fließt. Bei einer Ausführungsform weist z.B. das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 eine drahtlose induktive Ladeeinrichtung auf, die eine Batterie innerhalb des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 52 lädt.
6 veranschaulicht eine Draufsicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 52 aus 5. Bei dieser Ausführungsform definiert das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 eine erste Ausnehmung 56, die den Zugang zur Lastfahne des Leistungsschalters 50 vereinfacht, wenn das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 an den Leistungsschalter 40 gekoppelt ist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 definiert außerdem eine zweite Ausnehmung 57, die über der Ausgangsfahne 54 angeordnet ist und den Zugang zur Ausgangsfahne 54 (z.B. die Kopplung der Ausgangsfahne 54 an eine stromführende Leitung) ermöglicht.
Bei dieser Ausführungsform weist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle auf. Wie in den 5 und 6 gezeigt, weist somit das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 eine drahtlose Kommunikationsanzeigeeinrichtung 58 auf, die angibt, ob die drahtlosen Kommunikationen für das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 durch Strom aktiv oder deaktiviert sind. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 weist ferner eine erste Anzeigeeinrichtung 60 auf, die angibt, ob ein allgemeiner Überlastzustand aufgetreten ist, und eine zweite Anzeigeeinrichtung 62, die angibt, ob ein momentaner Auslösezustand aufgetreten ist. Zusätzlich zu den Anzeigeeinrichtungen 60, 62 kann das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 einen Bildschirm 64 (z.B. einen LCD- Bildschirm) aufweisen. Der Bildschirm 64 kann dynamisch Informationen anzeigen, die für den Status des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 52 relevant sind (z.B. der Strom durch das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52, die Spannung am Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 usw.). Der Bildschirm 64 kann somit aktualisierte Informationen, die für den Status des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 52 relevant sind, im Wesentlichen in Echtzeit anzeigen.
Erneut mit Bezug auf 4 kann das elektrische Verteilungszentrum 10 einen fortschrittlichen Leistungsschalter 66 wie einen GFCI, AFCI oder einen anderen Leistungsschalter aufweisen. 7 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 68, das an den fortschrittlichen Leistungsschalter 66 gekoppelt ist. 8 veranschaulicht eine Draufsicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 68. Wie hier verwendet, bezieht sich ein ‚fortschrittlicher‘ Leistungsschalter auf einen Leistungsschalter, der sowohl eine stromführende Leitung als auch eine neutrale Leitung überwachen kann, um die Betriebsbedingungen zu erfassen. Der fortschrittliche Leistungsschalter 66 kann z.B. Stromdifferenzen zwischen einer stromführenden Leitung und einer neutralen Leitung überwachen oder eine bestimmte Frequenz erfassen, die auf einen möglichen Störlichtbogen hinweist. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der fortschrittliche Leistungsschalter 66 elektrisch an einen elektrischen Bus gekoppelt und weist ähnlich wie der Leistungsschalter 50 (in 5 gezeigt) eine Lastfahne auf. Im Gegensatz zum Leistungsschalter 50 weist jedoch der fortschrittliche Leistungsschalter 66 zusätzlich eine neutrale Zuleitung auf, die an einen neutralen Bus gekoppelt ist, sowie eine neutrale Lastfahne.
Bezug nehmend auf die 7 und 8 ist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 an eine Fahnenseite 61 des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 gekoppelt. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 bedeckt im Wesentlichen die (nicht gezeigte) Lastfahne und die (nicht gezeigte) neutrale Lastfahne des fortschrittlichen Leistungsschalters 66, wenn es an den fortschrittlichen Leistungsschalter 66 gekoppelt ist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 weist einen entsprechenden elektrischen Kontakt für jede Fahne des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 auf, der Sensoren innerhalb des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 68 an die Fahnen des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 elektrisch gekoppelt. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 erstreckt sich von der Fahnenseite 61 des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 zum ersten neutralen Bus 32. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 kann physisch an den fortschrittlichen Leistungsschalter 66 gekoppelt sein, um eine Position des Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 beizubehalten.
Bei der beispielhaften Ausführungsform definiert das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 einen elektrischen Pfad zwischen der Lastfahne des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 und einer Ausgangsfahne 70, die am Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 vorhanden ist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 definiert außerdem einen zweiten elektrischen Pfad zwischen der neutralen Lastfahne des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 und einer neutralen Fahne 72 am Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 weist Sensoren auf, die an den ersten und den zweiten elektrischen Pfad gekoppelt sind, um Betriebsbedingungen zu erfassen. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 kann z.B. Sensoren aufweisen, die so betreibbar sind, dass sie die Spannung, den Strom, die Leistung, die Frequenz, den Energieverbrauch, Signaldaten, die Temperatur usw. messen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform zeichnet das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 Daten auf, die mindestens eine erfasste Bedingung darstellen, die von den Zensoren gemessen wurde. Diese Daten können exportiert werden, beispielsweise indem diese Daten auf einer auswechselbaren Speichervorrichtung aufgezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen weist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 eine Kommunikationsschnittstelle auf, die so betreibbar ist, dass sie Daten, die die erfassten Bedingungen darstellen, über einen verdrahteten und/oder drahtlosen Kommunikationskanal zu einer externen Vorrichtung exportiert.
8 veranschaulicht eine Draufsicht des beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 68 aus 7. Bei dieser Ausführungsform definiert das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 eine erste Ausnehmung 74, die den Zugang zur Lastfahne des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 vereinfacht, wenn das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 an den fortschrittlichen Leistungsschalter 66 gekoppelt ist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 definiert außerdem eine zweite Ausnehmung 76, die den Zugang zur neutralen Lastfahne des fortschrittlichen Leistungsschalters 66 vereinfacht. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 definiert auch eine dritte Ausnehmung 78, die über der Ausgangsfahne 70 angeordnet ist und den Zugang zur Ausgangsfahne 70 (z.B. zur Kopplung der Ausgangsfahne 70 an eine stromführende Leitung) ermöglicht, sowie eine vierte Ausnehmung 80, die über der neutralen Fahne 72 angeordnet ist und den Zugang zur neutralen Fahne 72 (z.B. zur Kopplung der neutralen Fahne 72 an eine neutrale Lastleitung) ermöglicht.
Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 enthält eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, die derjenigen ähnlich ist, die im Zusammenhang mit dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52 aus den 5 und 6 beschrieben wurde. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 weist eine ersten Anzeigeeinrichtung 82 auf, die angibt, ob eine Erdungsfehler-Auslösebedingung aufgetreten ist, sowie eine zweite Anzeigeeinrichtung 84, die angibt, ob eine Störlichtbogen-Auslösebedingung aufgetreten ist. Zusätzlich zur ersten und zweiten Anzeigeeinrichtung 82, 84 kann das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 auch einen Bildschirm 86 (z.B. einen LCD-Bildschirm) aufweisen. Der Bildschirm 86 kann Informationen anzeigen, die für den Status des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 68 (z.B. der Strom durch das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68, die Spannung am Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 68 usw.) relevant sind.
9 veranschaulicht eine Vorderansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10 aus 1 mit Leistungsschaltern, die jeweils an beispielhafte Kommunikations- und Verarbeitungsmodule mit verdrahteten Kommunikationsschnittstellen gekoppelt sind. 10 veranschaulicht eine partielle isometrische Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10, wie es in 9 gezeigt ist. Der Betrieb der Leistungsschalter oder des elektrischen Verteilungszentrums 10 wird durch die beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodule nicht gestört.
Wie in den 9 und 10 gezeigt, weist das elektrische Verteilungszentrum 10 insbesondere mehrere Leistungsschalter 88 und mehrere fortschrittliche Leistungsschalter 90 auf. Der Betrieb der Leistungsschalter 88, 90 und der Kommunikations- und Verarbeitungsmodule ist dem vorstehend mit Bezug auf die 3 bis 8 beschriebenen Betrieb ähnlich und wird nicht wiederholt, außer zur Hervorhebung der Unterschiede zwischen den Ausführungsformen.
11 veranschaulicht ein beispielhaftes Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 92, das an einen Leistungsschalter 94 gekoppelt ist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 92 funktioniert ähnlich wie das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 52, weist jedoch eine verdrahtete Kommunikationsschnittstelle 96 statt einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle auf. Die verdrahtete Kommunikationsschnittstelle 96 kann Daten über ein verdrahtetes Kommunikationsschema zu einer externen Vorrichtung übermitteln. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 92 weist außerdem eine Kommunikationsschnittstelle auf, die mit einer auswechselbaren Speichervorrichtung 98 kommunizieren kann. Ein Körper 100 des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 92 definiert insbesondere eine Speicherkartenschnittstelle 101, die zur Aufnahme der auswechselbaren Speichervorrichtung 98 bemessen ist. Die Daten können direkt auf der auswechselbaren Speichervorrichtung 98 gespeichert werden, wenn die Speichervorrichtung 98 mit der Speicherkartenschnittstelle 101 in Eingriff ist. Darüber hinaus können Daten unter Verwendung der verdrahteten Kommunikationsschnittstelle 96 zu einer externen Rechenvorrichtung exportiert werden.
12 veranschaulicht einen zweipoligen Leistungsschalter 102 mit zwei (nicht gezeigten) Fahnen. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 92 und ein zweites Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 104 sind an den zweipoligen Leistungsschalter 102 gekoppelt, um beide Pole des zweipoligen Leistungsschalters 102 zu überwachen. Die Kommunikations- und Verarbeitungsmodule 92, 104 können miteinander in Kommunikationsverbindung stehen, um den zweipoligen Leistungsschalter 102 zu überwachen, oder können unabhängig voneinander arbeiten.
13 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften verdrahteten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 106, das für verdrahtete Kommunikationen und den zweipoligen Leistungsschalter 102 betreibbar ist. 14 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 106 aus 13 ohne den zweipoligen Leistungsschalter 102. Im Gegensatz zu den Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen 92, 104 ist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 106 so bemessen und ausgestaltet, dass es sich über die Breite der beiden Leistungsschalter oder eines einzelnen zweipoligen Leistungsschalters, wie etwa des zweipoligen Leistungsschalters 102 erstreckt. Somit kann ein einziges Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 106 beide Pole des zweipoligen Leistungsschalters 102 überwachen. Wie das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 92 weist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 106 eine verdrahtete Kommunikationsschnittstelle und einen Spalt auf, der zur Aufnahme einer auswechselbaren Speichervorrichtung ausgebildet ist.
15 veranschaulicht eine Vorderansicht eines beispielhaften Montagesystems 108 zur Kopplung mehrerer Kommunikations- und Verarbeitungsmodule 110 (in 17 gezeigt) an das elektrische Verteilungszentrum 10. 16 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Montageschiene 112, die im Montagesystem 108 verwendet werden kann, und 17 veranschaulicht ein beispielhaftes Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 110 zur Verwendung im Montagesystem 108. 18 veranschaulicht eine perspektivische Nahansicht des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 110, das an der Montageschiene 112 des Montagesystems 108 angebracht ist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform definiert die Montageschiene 112 mehrere Schlitze 114, die zur Aufnahme entsprechender Zungen 116 des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 110 bemessen und ausgerichtet sind. Darüber hinaus ist die Montageschiene 112 in einer Mulde 46 angeordnet und verläuft im Allgemeinen parallel zum ersten neutralen Bus 32. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Montageschiene 112 nicht leitend. Die Montageschiene 112 kann durch Klebemittel, Befestigungsmittel, Verriegelungszungen und/oder durch andere Mittel innerhalb der Mulde 46 befestigt sein.
Jeder Schlitz 114 ist so bemessen und ausgestaltet, dass er an einer entsprechenden Zunge 116 angreift (z.B. in einer Schnappverbindungsausgestaltung). Die Montageschiene 112 ist ferner so angeordnet, dass das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 110 elektrisch an den Leistungsschalter 118 gekoppelt wird, wenn die Zungen 116 des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 110 an den Schlitzen 114 angreifen. Mit dem Angreifen der Zungen 116 an den Schlitzen 114 wird ferner das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 110 an der elektrischen Verteilungszentrum 10 befestigt.
Zusätzlich zur Montage an einem Leistungsschalter und/oder an einer Montageschiene können die Kommunikations- und Verarbeitungsmodule unter Verwendung mindestens eines Eingriffsmerkmals physisch an angrenzende Kommunikations- und Verarbeitungsmodule gekoppelt werden. 19 veranschaulicht z.B. eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften ersten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 122 und eines beispielhaften zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 124, die dazu geeignet sind, aneinandergekoppelt zu werden. 20 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des beispielhaften ersten und zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 122 und 124, die aneinandergekoppelt sind.
Bei dem ersten und dem zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 122 und 124 kann es sich z.B. um eines der vorstehend beschriebenen Kommunikations- und Verarbeitungsmodule handeln. Bei der beispielhaften Ausführungsform weisen das erste und das zweite Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 122 und 124 jeweils mindestens einen Zapfen 126 auf, der sich seitlich ausgehend von einer ersten Seite 127 des zugehörigen Moduls erstreckt. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist jeder Zapfen 126 einen Schaft 129 auf, der sich ausgehend von einer ersten Seite 127 zu einem Kontaktstift 131 an einem distalen Ende des Zapfens 126 erstreckt. Eine zweite Seite 133 des ersten und des zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 122 und 124 definiert eine Öffnung 128, die dazu ausgebildet ist, am Zapfen 126 anzugreifen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform greifen dementsprechend zur Kopplung des ersten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 122 an das zweite Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 124 die Zapfen 126 am zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 124 an die entsprechenden Öffnungen 128 am ersten Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 122 an (z.B. in einem Schnappverbindungseingriff). Weitere Kommunikations- und Verarbeitungsmodule können dann in ähnlicher Weise an das erste Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 122 und an das zweite Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 124 gekoppelt werden.
21 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften ersten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 130 und eines beispielhaften zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 132, die dazu geeignet sind, unter Verwendung eines alternativen Eingriffsmerkmals aneinandergekoppelt zu werden. 22 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des beispielhaften ersten und zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 130 und 132, die aneinandergekoppelt sind.
Bei dem ersten und dem zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 130 und 132 kann es sich z.B. um eines der vorstehend beschriebenen Kommunikations- und Verarbeitungsmodule handeln. Bei der beispielhaften Ausführungsform weisen das erste und das zweite Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 130 und 132 jeweils mindestens eine Schiene 134 auf, die sich entlang einer ersten Seite 137 das zugehörigen Moduls erstreckt. Die Schiene 134 erstreckt sich insbesondere von einer Basis 135 zu einem oberen Teil 161 des zugehörigen Moduls. Die Schiene 134 umfasst einen ersten Abschnitt 143 und einen zweiten Abschnitt 139, wobei der erste Abschnitt 143 bezogen auf den zweiten Abschnitt 139 eine verringerte Dicke hat. Eine zweite Seite 141, die zur ersten Seite 137 entgegengesetzt ist, definiert mindestens einen Schlitz 136, der so bemessen und ausgerichtet ist, dass er an einer entsprechenden Schiene 134 angreift.
Um das erste und das zweite Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 130 und 132 aneinander zu koppeln, greift dementsprechend bei der beispielhaften Ausführungsform die Schiene 134 des zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 132 am Schlitz 136 des ersten Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 130 an. Der zweite Abschnitt 139 der Schiene 134 sichert das erste Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 130 am zweiten Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 132. Weitere Kommunikations- und Verarbeitungsmodule können dann in ähnlicher Weise an das erste Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 130 und an das zweite Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 132 gekoppelt werden. 22 veranschaulicht ein erstes Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 130 und ein zweites Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 132, die wie beschrieben aneinander gekoppelt sind.
23 veranschaulicht eine isometrische Ansicht von drei beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen 138, 140, 142, die unter Verwendung eines alternativen Eingriffsmerkmals aneinander gekoppelt sind. Die Kommunikations- und Verarbeitungsmodule 138, 140, 142 sind in ähnlicher Weise wie das erste und das zweite Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 130 und 132 aus den 21 und 22 aneinander gekoppelt. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch eine Schiene 145 und ein entsprechender Schlitz 147 im Wesentlichen orthogonal zur Schiene 134 und zum Schlitz 136 ausgerichtet. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich somit die Schiene 145 und der Schlitz 147 nicht zwischen der Basis 135 und dem oberen Teil 161, sondern in einer Richtung, die im Wesentlichen orthogonal zur Richtung verläuft, die von der Basis 135 zum oberen Teil 161 hin definiert ist.
24 veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 146, das unter Verwendung eines beispielhaften Adapters 148 an einen Leistungsschalter 150 gekoppelt ist. Bei dem beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 146 kann es sich um eines der vorstehend beschriebenen Kommunikations- und Verarbeitungsmodule handeln. Der Adapter 148 ermöglicht die Kopplung des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 146 an einen ersten Typ Leistungsschalter (z.B. Leistungsschalter 150), wenn das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 146 dazu ausgelegt ist, direkt an einen zweiten Leistungsschalter eines anderen Typs gekoppelt zu werden.
Der Adapter 148 weist eine erste Oberfläche 149 auf, die komplementär zu einem Lastfahnenende 151 des Leistungsschalters 150 ausgestaltet ist. Der Adapter 148 weist außerdem eine zweite Oberfläche 153 entgegengesetzt zur ersten Oberfläche 149 auf. Die zweite Oberfläche 153 ist komplementär zu einer Schnittstellenfläche 155 des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 146 ausgestaltet. Der Adapter 148 ist elektrisch an eine Lastfahne des Leistungsschalters 150 gekoppelt und stellt einen elektrischen Pfad zwischen der Lastfahne und einem elektrischen Kontakt des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 146 bereit. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der Adapter 148 physisch an den Leistungsschalter 150 und an das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 146 gekoppelt. 25 veranschaulicht einen Adapter 148, der den Leistungsschalter 150 und das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 146 aneinander koppelt.
26 veranschaulicht das elektrische Verteilungszentrum 10 mit einem beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152. 27 ist eine partielle Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 nahe dem ersten stromführenden Draht 12 und dem zweiten stromführenden Draht 14 angeordnet. Der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 kann beispielsweise an einer Rückwand des elektrischen Verteilungszentrums 10 befestigt sein.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 einen ersten Sensor 154 und einen zweiten Sensor 156 auf, die so betreibbar sind, dass sie Betriebsbedingungen des ersten stromführenden Drahts 12 bzw. des zweiten stromführenden Drahts 14 erfassen. Die Sensoren 154 und 156 können z.B. einen im Stand der Technik bekannten induktiven Sensor umfassen. Der erste Sensor 154 und der zweite Sensor 156 sind wirkungsmäßig an einen (nicht gezeigten) Mikrocontroller im Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 gekoppelt, wobei der Mikrocontroller Betriebsbedingungen aufzeichnet, die von dem ersten Sensor 154 und dem zweiten Sensoren 156 erfasst wurden.
Der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 weist ferner einen Bildschirm 158 (z.B. einen LCD-Bildschirm) auf, der mit dem Mikrocontroller in Kommunikationsverbindung steht. Der Bildschirm 158 kann Informationen zur Fehlersuche, Fehlerdaten und/oder erfasste Betriebsbedingungen anzeigen. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 eine erste Anzeigeeinrichtung 160 und eine zweite Anzeigeeinrichtung 162 auf, die so betreibbar sind, dass sie einen Hinweis auf verschiedene Betriebsbedingungen anzeigen. Darüber hinaus weist der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 einen ersten Kommunikationsanschluss 164 und einen zweiten Kommunikationsanschluss 166 auf, die mit dem Mikrocontroller in Kommunikationsverbindung stehen. Der erste Kommunikationsanschluss 164 und der zweite Kommunikationsanschluss 166 bilden eine Schnittstelle für die Kommunikation mit einer externen Vorrichtung zum Speichern und Analysieren von Daten, die erfasste Betriebsbedingungen darstellen. Bei dem ersten und/oder bei dem zweiten Kommunikationsanschluss 164 und 166 kann es sich z.B. um einen USB-Anschluss handeln.
28 veranschaulicht ein elektrisches Verteilungszentrum 10 mit einem alternativen beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 168. 29 ist eine partielle Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10. 30 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkts 168. Der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 168 ist dem Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 152 ähnlich und weist einen Bildschirm 180, eine Anzeigeeinrichtung 181, einen ersten Kommunikationsanschluss 182 und einen zweiten Kommunikationsanschluss 184 auf.
Bei dieser Ausführungsform weist der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 168 einen ersten Stromwandler 170 auf, der so betreibbar ist, dass er den ersten stromführenden Draht umgibt, sowie einen zweiten Stromwandler 172, der so betreibbar ist, dass er den zweiten stromführenden Draht 14 umgibt. Der erste und der zweite Stromwandler 170 und 172 vereinfachen das Messen eines Wechselstroms (AC) durch den ersten bzw. zweiten stromführenden Draht 12 und 14. Der erste Stromwandler 170 und der zweite Stromwandler 172 erzeugen insbesondere sekundäre Ströme, die proportional zu Strömen im ersten stromführenden Draht 12 bzw. im zweiten stromführenden Draht 14 sind. Die sekundären Ströme können dann von einem Sensor erfasst werden, der im Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 168 enthalten ist. Der erste Stromwandler 170 und der zweite Stromwandler 172 können an einer beliebigen Stelle entlang des ersten stromführenden Drahts 12 und des zweiten stromführenden Drahts 14 angeordnet sein.
Der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 168 weist eine erste Stromwandleraufnahme 186 und eine zweite Stromwandleraufnahme 188 auf, die so bemessen und ausgestaltet sind, dass sie den ersten Stromwandler 170 bzw. den zweiten Stromwandler 172 aufnehmen. Die erste Stromwandleraufnahme 186 ist unterhalb des ersten stromführenden Drahts 12 angeordnet, und die zweite Stromwandleraufnahme 188 ist unterhalb des zweiten stromführenden Drahts 14 angeordnet. Die erste und die zweite Stromwandleraufnahme 186 und 188 weisen jeweils einen Anschlusspunkt 187 für die Verbindung mit einem zugehörigen Stromwandler auf. Der Anschlusspunkt 187 kann beispielsweise ein Federkontakt sein, der eine elektrische Verbindung mit einem Kontakt eines Stromwandlers herstellt, der in der zugehörigen Stromwandleraufnahme angeordnet ist.
31 veranschaulicht den ersten Stromwandler 170. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der erste Stromwandler 170 im Allgemeinen ringförmig mit einem Radius, der so bemessen ist, dass er einen Außenradius eines stromführenden Drahts umgibt. Der erste Stromwandler 170 umfasst eine erste Hälfte 190 und eine zweite Hälfte 192, die voneinander getrennt sein können, wenn der erste Stromwandler 170 so positioniert ist, dass er den stromführenden Draht umgibt. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die erste Hälfte 190 einen ersten Vorsprung 194 mit elektrischen Kontakten 196 auf, die elektrisch mit Windungen des ersten Stromwandlers 170 verbunden sind. Wenn der erste Stromwandler 170 in der ersten Stromwandleraufnahme 186 angeordnet ist, kontaktieren die elektrischen Kontakte 196 den Anschlusspunkts 187.
32 veranschaulicht das elektrische Verteilungszentrum 10 mit einem beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174, der für drahtlose Kommunikationen betreibbar ist. 33 veranschaulicht eine partielle Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10 mit dem beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174. 35 veranschaulicht den Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174, der zur Übersichtlichkeit aus dem elektrischen Verteilungszentrum 10 entfernt wurde. Der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174 ist hinsichtlich des Betriebs den Kommunikations- und Verarbeitungspunkten 152 und 168 ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174 eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zum Senden und Empfangen von Daten, (z.B. Daten, die erfasste Betriebsbedingungen darstellen) aufweist. Zusätzlich zu der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle kann der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174 mindestens einen verdrahteten Kommunikationsanschluss 197 als alternatives Kommunikationsmittel aufweisen. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174 eine Antenne 176 auf. Bei einigen Ausführungsformen kann die Antenne 176 zu dem übrigen Teil des Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 174 entfernt angeordnet sein. Da das drahtlose Verteilungszentrum 10 von einer Schutzplatte bedeckt sein kann, kann es z.B. wünschenswert sein, die Antenne 176 außerhalb des elektrischen Verteilungszentrums 10 zu positionieren.
36 veranschaulicht eine partielle Nahansicht des elektrischen Verteilungszentrums 10, die zeigt, dass der erste Stromwandler 170 und der zweite Stromwandler 172 beweglich sind und entlang des ersten stromführenden Drahts 12 und des zweiten stromführenden Drahts 14 neu positioniert werden können. 36 veranschaulicht auch einen externen Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 178. Der externe Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 178 ist an einer Außenfläche 179 des elektrischen Verteilungszentrums 10 angebracht. Bei einigen Ausführungsformen kann der externe Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 178 an einer separaten Struktur nahe dem elektrischen Verteilungszentrum 10 angebracht sein. Der externe Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 178 ist den zuvor erläuterten ähnlich und kann bei verdrahteten und/oder drahtlosen Kommunikationen betrieben werden und weist einen Bildschirm 180 und mindestens einen Kommunikationsanschluss 182 auf. Der erste Stromwandler 170 und der zweite Stromwandler 172 sind im elektrischen Verteilungszentrum 10 um den ersten stromführenden Draht 12 und den zweiten stromführenden Draht 14 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform können der erste Stromwandler 170 und der zweite Stromwandler 172 über eine verdrahtete Verbindung oder eine drahtlose Verbindung mit dem externen Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt 178 kommunizieren.
37 veranschaulicht einen Kompaktleistungsschalter (engl. Molded Case Circuit Breaker - MCCB) 198, der an ein Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 200 gekoppelt ist. Der Kompaktleistungsschalter 198 ist den vorstehend beschriebenen Leistungsschaltern ähnlich, ist jedoch für relativ hohe Spannungen und Ströme ausgelegt. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 200 wird ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Kommunikations- und Verarbeitungsmodule betrieben und weist Sensoren zur Messung von Betriebsbedingungen, einen Mikrocontroller zum Speichern von Daten, die Betriebsbedingungen darstellen, mindestens eine Kommunikationsschnittstelle für die Kommunikation mit einer entfernten Rechenvorrichtung und einen Bildschirm auf.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 200 extern angebrachte Stromwandler 202 auf. Die Stromwandler 202 sind elektrisch mit einem (nicht gezeigten) Mikrocontroller verbunden, der im Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 200 enthalten ist, und erfassen einen Strom, der durch entsprechende stromführende Leitungen fließt. Der Mikrocontroller kann so betrieben werden, dass er Daten, die die erfassten Bedingungen darstellen, auf einer auswechselbaren Speicherkarte speichert. Alternativ oder zusätzlich können Daten, die die erfassten Bedingungen darstellen, über eine verdrahtete Kommunikationsschnittstelle oder eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle zu einer externen Vorrichtung übermittelt werden.
38 veranschaulicht den Kompaktleistungsschalter 198, der an ein alternatives beispielhaftes Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 204 gekoppelt ist. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 204 ist dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 200 ähnlich, weist jedoch innerhalb (im Gegensatz zu außerhalb) des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 204 Stromwandler 206 auf.
39 veranschaulicht ein schematisches Schaltbild der Schaltungsanordnung 208 eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls wie diejenigen, die hier ausführlich beschrieben sind. Die Kompaktleistungsschalter 208 weist eine Stromversorgung 210 auf, die so betreibbar ist, dass sie einen Mikrocontroller 212 mit einer Versorgungsspannung speist. Bei der beispielhaften Ausführungsform stellt ein Leistungsschalter 214 einen Versorgungsstrom bereit, der von einem Stromwandler 216 abgespannt wird. Ein erster Stromsensor 218 erfasst den abgespannten Strom, der proportional zum Versorgungsstrom ist. Der erfasste Strom wird zum Mikrocontroller 212 geleitet. Der Versorgungsstrom fließt durch eine Sammelschiene 219 und wird zu einer Fahne 220 geleitet. Ein zweiter Stromsensor 222 misst den Strom, der durch die Sammelschiene 219 fließt, und leitet in der beispielhaften Ausführungsform den erfassten Strom zum Mikrocontroller 212. Ein Spannungssensor 224 misst außerdem die Spannung zwischen der Fahne 220 und Masse 226 und leitet die gemessene Spannung zum Mikrocontroller 212.
Der Mikrocontroller 212 erhält die erfassten Betriebsbedingungen von dem ersten Stromsensor 218, dem zweiten Stromsensor 222 und dem Spannungssensor 224 und zeichnet Daten, die auf die erfassten Betriebsbedingungen hinweisen, auf einem auswechselbaren Speicher 228 auf. Darüber hinaus steht bei der beispielhaften Ausführungsform der Mikrocontroller 212 in Kommunikationsverbindung mit einer universellen seriellen Busschnittstelle (USB-Schnittstelle) 230, um Daten zu einer externen Komponente zu übermitteln, und/oder mit einer Nahfeldkommunikationsschnittstelle 232, um Daten über eine Antenne 234 zu einer externen Komponente zu übermitteln.
40 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 236 zur Erfassung von Betriebsdaten von einem Leistungsschalter veranschaulicht. In Block 237 ist ein Kommunikations- und Verarbeitungsmodul an eine Lastfahne eines bestehenden Leistungsschalters gekoppelt. In Block 238 werden Daten von dem Leistungsschalter gesammelt. Der Mikrocontroller 212 kann z.B. Daten sammeln, die von dem ersten Stromsensor 218, dem zweiten Stromsensor 222 und/oder dem Spannungssensor 224 erfasst wurden. In Block 240 werden die Betriebsdaten auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert. Der Mikrocontroller 212 kann z.B. die gesammelten Betriebsdaten auf einem auswechselbaren Speicher speichern. In Block 242 werden die Betriebsdaten zu einer externen Vorrichtung gesendet. Bei einigen Ausführungsformen können die Betriebsdaten übermitteln werden, indem der auswechselbare Speicher physisch abgenommen und dieser einer externen Vorrichtung bereitgestellt wird. Bei weiteren Ausführungsformen können die Betriebsdaten über eine Kommunikationsverbindung wie eine USB-Schnittstelle 230 und/oder eine Nahfeldkommunikationsschnittstelle 232 übermittelt werden. Bei weiteren Ausführungsformen können die Betriebsdaten unter Verwendung einer Kombination aus einer physischen, drahtlosen und/oder verdrahteten Verbindung übermittelt werden.
41 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 244 zur Verteilung von Betriebsdaten eines Leistungsschalters veranschaulicht. Das Verfahren kann von einem Mikrocontroller 212 eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls implementiert werden. In Block 246 werden Betriebsdaten gesammelt. Die Betriebsdaten können Daten sein, die von dem ersten Stromsensor 218, dem zweiten Stromsensor 222 und/oder dem Spannungssensor 224 erfasst wurden. In Block 248 werden die Betriebsdaten in eine nützliche Form interpretiert. Ein unbearbeiteter Spannungswert kann z.B. in einen Stromwert umgewandelt oder ein digitales Signal in eine Betriebsbedingung umgewandelt werden. In Block 250 werden die interpretierten Daten analysiert, um festzustellen, ob ein Fehlerzustand vorliegt. Dies kann unter Verwendung des Mikrocontrollers 212 erfolgen, indem die interpretierten Daten mit vorprogrammierten Grenzwerten verglichen und/oder auf besondere Betriebsbedingungen geprüft werden.
Wenn in Block 250 ein Fehler festgestellt wird, wird die Art des Fehlerzustands in Block 252 aufgezeichnet. Die Betriebsdaten und jeglicher festgestellte Fehlerzustand werden dann in Block 254 gebündelt. Die gebündelten Daten werden in Block 256 fortlaufend im Speicher gespeichert. Bei dem Speicher kann es sich um einen internen nichtflüchtigen Speicher oder um eine auswechselbare Speicherkarte handeln, oder die gebündelten Daten können für eine Speicherung in der entfernten Rechenvorrichtung über einen Kommunikationskanal zu einer externen Vorrichtung übermittelt werden.
42 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls 402, das an einen Leistungsschalter 404 gekoppelt ist. Bei dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 402 und dem Leistungsschalter 404 kann es sich beispielsweise um eine der Kommunikations- und Verarbeitungsvorrichtungen und einen der Leistungsschalter handeln, die hier beschrieben sind. Das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul 402 weist ein Gehäuse 410 auf. Mindestens ein elektrischer Kontakt 412 ist im Gehäuse 410 angeordnet. Der elektrische Kontakt 412 ist über eine elektrische Verbindung 415 an eine Lastfahne 414 des Leistungsschalters 404 elektrisch gekoppelt. Die Kommunikations- und Verarbeitungsvorrichtung 402 weist außerdem eine Ausgangsfahne 416 auf, die im Gehäuse 410 angeordnet ist. Zwischen dem elektrischen Kontakt 412 und der Ausgangsfahne 416 ist ein elektrischer Pfad 418 definiert.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist mindestens ein Sensor 420 im Gehäuse 410 angeordnet. Der Sensor 420 kann so betrieben werden, dass er mindestens eine Betriebsbedingung des Leistungsschalters 404 erfasst. Darüber hinaus ist mindestens eine Kommunikationsschnittstelle 422 im Gehäuse 410 angeordnet. Die Kommunikationsschnittstelle 422 steht mit dem Sensor 420 in Kommunikationsverbindung und kann z.B. eine der hier beschriebenen Kommunikationsschnittstellen sein.
Mit den Ausführungsformen von Kommunikations- und Verarbeitungsmodulen, wie sie vorstehend beschrieben sind, wird somit die Analyse von Fehlerzuständen, Betriebsbedingungen und die allgemeine Fehlersuche bei einem Stromkreis mit herkömmlichen Leistungsschaltern vereinfacht. Die hier beschriebenen Kommunikations- und Verarbeitungsmodule können so betrieben werden, dass sie Betriebsbedingungen fortlaufend in einem nichtflüchtigen Speicher speichern, bei dem es sich um einen lokalen oder entfernten Speicher handeln kann. Darüber hinaus kann zumindest in einigen Ausführungsformen der nichtflüchtige Speicher von dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul abnehmbar sein.
Zu den beispielhaften technischen Effekten des hier beschriebenen Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls gehören z.B., dass (a) ein bestehender herkömmlicher Leistungsschalter fortschrittliche Kommunikations- und Verarbeitungsfähigkeiten haben kann, (b) die Betriebsdaten durch Auslösezustände am Leistungsschalter fortbestehen, (c) eine Angabe von Stromkreisfehlern in Echtzeit bereitgestellt wird und (d) eine Fernüberwachung von Betriebsbedingungen bereitgestellt wird.
Beispielhafte Ausführungsformen eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls und damit zusammenhängender Komponenten sind vorstehend ausführlich beschrieben. Das System ist nicht auf die hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr können die Komponenten der Systeme und/oder die Schritte der Verfahren unabhängig und separat von anderen hier beschriebenen Komponenten und/oder Schritten angewandt werden. Die Ausgestaltung von hier beschriebenen Komponenten kann z.B. auch in Kombination mit anderen Prozessen angewandt werden und ist nicht auf die Umsetzung mit den hier beschriebenen Systemen und den damit zusammenhängenden Verfahren beschränkt. Die beispielhaften Ausführungsformen können vielmehr zusammen mit vielen Anwendungen, in denen eine Überwachung eines Starkstromkreises erwünscht ist, implementiert und verwendet werden.
Auch wenn bestimmte Merkmale verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung möglicherweise in manchen Zeichnungen gezeigt sind und in anderen nicht, dient dies lediglich der Zweckmäßigkeit. Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung kann jedes Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit jedem Merkmal jeder anderen Zeichnung referenziert und/oder beansprucht werden.
In dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele verwendet, um die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu offenbaren, einschließlich der besten Form, und auch, um jedem Fachmann die Ausführung der Offenbarung zu ermöglichen, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung enthaltener Verfahren. Der schutzfähige Umfang der hier beschriebenen Ausführungsformen ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die der Fachmann in Betracht zieht. Solche weiteren Beispiele sollen im Umfang der Ansprüche liegen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von der wörtlichen Formulierung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zur wörtlichen Formulierung der Ansprüche enthalten.

Claims

Kommunikations- und Verarbeitungsmodul, das an einen Leistungsschalter koppelbar ist, so dass der Leistungsschalter mit zusätzlichen Fähigkeiten ausgestattet wird, wobei das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul Folgendes aufweist: ein Gehäuse; mindestens einen elektrischen Kontakt, der im Gehäuse angeordnet und elektrisch an eine Lastfahne des Leistungsschalters koppelbar ist; eine Ausgangsfahne, die im Gehäuse angeordnet und elektrisch an eine stromführende Leitung koppelbar ist, wobei zwischen dem mindestens einen elektrischen Kontakt und der Ausgangsfahne ein elektrischer Pfad definiert ist; mindestens einen Sensor, der im Gehäuse angeordnet und so betreibbar ist, dass er mindestens eine Betriebsbedingung des Leistungsschalters erfasst; und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, die im Gehäuse angeordnet ist und mit dem mindestens einen Sensor in Kommunikationsverbindung steht, wobei die Kommunikationsschnittstelle so betreibbar ist, dass sie Daten von dem mindestens einen Sensor empfängt, die auf die mindestens eine erfasste Betriebsbedingung hinweisen, um das Exportieren der empfangenen Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung zu vereinfachen.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine elektrische Kontakt eine leitfähige Feder oder einen leitfähigen Stift umfasst, die bzw. der die Lastfahne des Leistungsschalters direkt kontaktieren kann.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine elektrische Kontakt elektrisch an einen Adapter koppelbar ist, der elektrisch an die Lastfahne des Leistungsschalters gekoppelt ist.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse mehrere Zungen aufweist, wobei die mehreren Zungen dazu geeignet sind, an entsprechenden Schlitze in einer Montageschiene anzugreifen, um das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul physisch an die Montageschiene zu koppeln.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse mindestens ein Eingriffsmerkmal aufweist, das dazu geeignet ist, das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul physisch an ein angrenzendes Kommunikations- und Verarbeitungsmodul zu koppeln.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach Anspruch 5, wobei das mindestens eine Eingriffsmerkmal einen Zapfen umfasst, der dazu geeignet ist, an einer entsprechenden Öffnung anzugreifen, die am angrenzenden Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ausgebildet ist.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach Anspruch 5 oder 6, wobei das mindestens eine Eingriffsmerkmal eine Schiene umfasst, die dazu geeignet ist, an einem entsprechenden Schlitz anzugreifen, der am angrenzenden Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ausgebildet ist.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Bildschirm aufweist, die so betreibbar ist, dass sie Informationen dynamisch anzeigt, die mit der mindestens einen erfassten Betriebsbedingung zusammenhängen.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine Speicherkartenschnittstelle, eine verdrahtete Kommunikationsschnittstelle und/oder eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle umfasst.
Elektrisches Verteilungszentrum, das Folgendes aufweist: mehrere Leistungsschalter; und ein Kommunikations- und Verarbeitungsmodul, das elektrisch an einen Leistungsschalter aus den mehreren Leistungsschaltern gekoppelt ist, wobei der Leistungsschalter eine Lastfahne aufweist, wobei das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul Folgendes aufweist: ein Gehäuse; mindestens einen elektrischen Kontakt, der im Gehäuse angeordnet und elektrisch an die Lastfahne des Leistungsschalters gekoppelt ist; eine Ausgangsfahne, die im Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen elektrischen Kontakt und der Ausgangsfahne ein elektrischer Pfad definiert ist; mindestens einen Sensor, der im Gehäuse angeordnet ist und so betreibbar ist, dass er mindestens eine Betriebsbedingung des Leistungsschalters erfasst; und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle, die im Gehäuse angeordnet ist und mit dem mindestens einen Sensor in Kommunikationsverbindung steht, wobei die mindestens eine Kommunikationsschnittstelle so betreibbar ist, dass sie Daten von dem mindestens einen Sensor empfängt, die auf die mindestens eine erfasste Betriebsbedingung hinweisen, um das Exportieren der empfangenen Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung zu vereinfachen.
Kommunikations- und Verarbeitungsmodul nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine elektrische Kontakt eine leitfähige Feder oder einen leitfähigen Stift umfasst, die bzw. der die Lastfahne des Leistungsschalters direkt kontaktiert.
Elektrisches Verteilungszentrum nach Anspruch 10 oder 11, das ferner einen Adapter aufweist, der physisch und elektrisch zwischen dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul und dem Leistungsschalter gekoppelt ist.
Elektrisches Verteilungszentrum nach einem der Ansprüche 10 bis 12, das ferner eine Montageschiene aufweist, die mehrere schlitze definiert, wobei das Gehäuse des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls mehrere Zungen aufweist, wobei die mehreren Zungen an entsprechenden Schlitzen aus den mehreren Schlitzen angreifen, um das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul physisch an die Montageschiene zu koppeln.
Elektrisches Verteilungszentrum nach einem der Ansprüche 10 bis 13, das ferner ein zusätzliches Kommunikations- und Verarbeitungsmodul aufweist, wobei das Gehäuse des Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls mindestens ein Eingriffsmerkmal aufweist, das das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul physisch an das zusätzliche Kommunikations- und Verarbeitungsmodul koppelt.
Elektrisches Verteilungszentrum nach Anspruch 14, wobei das mindestens eine Eingriffsmerkmal einen Zapfen umfasst, der an einer entsprechenden Öffnung angreift, die am zusätzlichen Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ausgebildet ist.
Elektrisches Verteilungszentrum nach Anspruch 14 oder 15, wobei das mindestens eine Eingriffsmerkmal eine Schiene umfasst, die an einem entsprechenden Schlitz angreift, der am zusätzlichen Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ausgebildet ist.
Elektrisches Verteilungszentrum nach einem der Ansprüche 10 bis 16, das ferner Folgendes aufweist: mindestens einen Leitungsdraht, der elektrisch an die mehreren Leistungsschalter gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Leitungsdraht dazu ausgebildet ist, Leistung von einer elektrischen Leistungsquelle zu den mehreren Leistungsschaltern zu verteilen; und einen Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt, wobei der Kommunikations- und Verarbeitungsknotenpunkt einen Stromwandler aufweist, der so betreibbar ist, dass er einen durch den mindestens einen Leitungsdraht fließenden Strom misst.
Elektrisches Verteilungszentrum nach einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei die Kommunikationsschnittstelle eine Speicherkartenschnittstelle, eine verdrahtete Kommunikationsschnittelle und/oder eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle umfasst.
Verfahren zur Überwachung eines Leistungsschalters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: elektrisches Koppeln eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls an den Leistungsschalter, wobei das Kommunikations- und Verarbeitungsmodul ein Gehäuse, mindestens einen elektrischen Kontakt, der an eine Lastfahne des Leistungsschalters gekoppelt ist, eine Ausgangsfahne, mindestens einen Sensor und mindestens eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, die mit dem mindestens einen Sensor in Kommunikationsverbindung steht, wobei zwischen dem mindestens einen elektrischen Kontakt und der Ausgangsfahne ein elektrischer Pfad definiert ist; Erfassen mindestens einer Betriebsbedingung des Leistungsschalters unter Verwendung des mindestens einen Sensors; und Übermitteln, ausgehend von dem mindestens einen Sensor, von Daten zu der mindestens einen Kommunikationsschnittstelle, um das Exportieren der Daten zu einer entfernten Rechenvorrichtung zu vereinfachen, wobei die Daten auf die mindestens eine erfasste Betriebsbedingung hinweisen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das elektrische Koppeln eines Kommunikations- und Verarbeitungsmoduls an den Leistungsschalter Folgendes umfasst: elektrisches Koppeln eines Adapters zwischen dem Kommunikations- und Verarbeitungsmodul und dem Leistungsschalter.