JPH06503704A - バス接続サーキットブレーカ用通信インターフェイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 バス接続サー゛キットブレーカ用通信インターフェイス発明の背景 本発明は一般的にサーキットブレーカに関し、特にサーキットブレーカを制御す る通信方式に関する。

関連技術の説明 正確でコスト効果の高いサーキットブレーカ制御が多くの応用において次第に重 要になりつつある。例えば、エネルギ管理応用におけるサーキットブレーカ制御 はサービスおよび販売に関してさらに著しく重要になってきている。適切なサー キットブレーカ制御方式により装置の性能および保守に関して明確な利益が得ら れる。特に、これらの利益には製造、保守およびエネルギコストの節約、装置の 利用度の改善、およびシステムの信頼度向上が含まれる。したがって、有効なサ ーキットブレーカ制御の設計により販売量および利益が増大する。

−前記目的を考慮してさまざまなサーキットブレーカ制御方式が設計されてきた が、そのいずれもがコストおよび／もしくは性能的に譲歩がなされている。例え ば、最もポピユラーな方式では制御局とロードセンター内のサーキットブレーカ との間に通信線が走っている。サーキットブレーカは制御局からサーキットブレ ーカへ通される信号を使用して“メーク”　（オン）および“プレーり”　（オ フ）状態間で制御される。

サーキットブレーカをこのように配線する際のコストおよび性能問題は製造、設 置および保守に関連する。例えば、本方式で必要とされる沢山の配線は高価であ り、設置および保守に要する労力も高価である。さらに、サーキットブレーカの 設置構造を一層小さくする必要のある応用か増えつつあり、このような従来の配 線スペースか確保できなくなりつつある。

したかって、これらの欠点を克服するサーキットブレーカ制御方式に対するニー ズがある。

発明の要約 信頼度か高く、正確でコスト効果的に製造、設置および保守することができるサ ーキットブレーカ制御方式を提供することが本発明の一般的な目的である。

各サーキットブレーカを制御局と接続するための配線に対するニーズを緩和して サーキットブレーカ構成のモジュール性を高めるようなサーキットブレーカ制御 方式を提供することが本発明のもつ一つの目的である。このニーズの緩和に関し て、マルチドロップ通信方式を使用したサーキットブレーカ制御方式を提供する ことか本発明のより詳細な目的である。

一実施例において、本発明のこれらおよびその他の目的は多重サーキットブレー カ構成を使用して実現される。

これらの各サーキットブレーカは関連する電流経路を遮断および確立する内部制 御技術を含んでいる。少くとも一つのコード化信号か各サーキットブレーカを指 示し、通信バスがこれらのコード化信号を各サーキットブレーカへ運ぶ。各サー キットブレーカに配置された復号技術によりコード化信号がそのサーキットブレ ーカに対応するかどうかか決定される。コード化信号がそのサーキットブレーカ に対応する場合には、復号技術は通信バスを介して適切な応答信号を送出するこ とにより応答し、サーキットブレーカの内部制御技術により関連する電流経路が 遮断もしくは確立される。

図面の簡単な説明 図面を参照して以下の詳細説明を読めば本発明の他の目的および利点か明白とな り、ここに、第１図は本発明を組み込んだサーキットブレーカ構成の一般的ブロ ック図、 第２図は本発明によりサーキットブレーカが通信バスに光学的に結合されている 多重サーキットブレーカとコントローラ間の通信インターフェイス図、第３図は 第２図に示す１個のサーキットブレーカの側面図、 第４図はコントローラからサーキットブレーカへの詳細光結合図、 第５図はサーキットブレーカがらコントローラへの詳細光結合図、 第６図は本発明によりサーキットブレーカが通信バスに物理的に接続されている 多重サーキットブレーカとコントローラ間の通信インターフェイス図。

本発明をさまざまに修正したり別の形式とすることかできるが、その特定例を図 面に示し詳細説明を行う。しかしながら、本発明を特定実施例に限定しようとす るものではない。それどころか、本発明は特許請求の範囲に明記された発明の精 神および範囲内に入る全ての修正、等価および変更を含むものとする。

実施例の説明 本発明のサーキットブレーカ制御構成により従来技術の他のシステムのコストや 非効率性が著しく低減される通信方式が提供される。

このような構成を第１図に示し、そこには多重サーキットブレーカ構成が一般的 に番号ｌＯで示されている。

本構成１０はサーキットブレーカバンク１２、通信バス３０、コントローラ１４ 、および配電盤１３により構成される。サーキットブレーカは通信バス３０に接 続されていて、コントローラ１４は通信バスを介してサーキットブレーカを制御 することかできる。図示するように、応用に応じてコントローラ１４は配電盤１ ３の内側もしくは外側に配置することができる。本構成１０によりサーキットブ レーカ制御方式が提供され従来のサーキットブレーカ制御方式において代表的に 使用される独立制御線の不便や無駄が排除される。

本発明の実施例を組み込んだ光マルチドロップサーキットブレーカシステム１１ を第２図に示す。システムｌｌには電力端子１６．１７．１８を育するサーキ・ ノドブレーカ１２が含まれている。各サーキ・ノドブレーカ１２は従来の電力バ ス搭載方法により電カッ（ス２５に接続される（第３図）。各サーキットブレー カ１２には復号回路５５が搭載されていてコントローラ１４から到来するコード シーケンスをサンプルしてコントローラ１４への応答信号を開始する。

システム１１には特にサーキットブレーカ１２を通信バス３０に光学的に結合さ せる光デノくイス３５，４０゜４５．５０が含まれている。光デノ（イスにより 電気的絶縁が行われ復号回路５５および電子サーキットブレーカ制御システムの 電気信号が損われることが保護されて機械的接点の必要性がなくなる。光結合サ ーキットブレーカ１２は通信バス３０を介してコントローラ１４と連絡されてい る。

コントローラ１４は通信バス３０を介してそれに接続された光デバイス３５ヘコ ードシーケンスを送ることにより通信を開始する。光デバイス３５は復号回路５ ５に接続された光デバイス４０へ光コードシーケンスを送出する。復号回路５５ は従来のデジタル技術によりコードシーケンスがサーキットブレーカ１２に対応 するかどうかを決定する。コードシーケンスが特定のサーキ・ノドブレーカ１２ に対応しない場合には、コードシーケンスは別のサーキットブレーカを指示する ため何事も生じない。

コードシーケンスがサーキットブレーカ１２に対応すれば、復号回路５５は光デ バイス４５を介して通信バス３０に接続された光デバイス５０に光信号を送って 応答する。応答信号は通信バス３０を通って適切なサーキットブレーカ１２がコ ントローラの前のコードシーケンスを受信したことをコントローラ１４に警告す る。

コントローラとサーキットブレーカの通信のために第２図の光デバイス３５．４ ０が通信バス３０をサーキットブレーカ１２に光結合する様子を第４図に示す。

コントローラ１４は通信バス３０上の一連のＬＥＤバンクを駆動する。発光ダイ オード３５　（ＬＥＤ３５）は受信ホトトランジスタ４０と光学的に整合される 。トランジスタ４０の信号は増幅され適切なコレクタ電圧を設定することにより デジタル値へ変換される。復号回路５５はデジタル信号を解釈し、コントローラ １４かそのサーキットブレーカへ適切なコードシーケンスを送出したかどうかを 決定する。

コントローラ１４がサーキットブレーカＩ２へ指示されたコードシーケンスを送 信しておれば、復号回路５５はサーキットブレーカ１２が送信を受信しているこ とをコントローラ１４に警告する応答を開始する。第１図の光デバイス４５．５ ０がサーキットブレーカ１２を通信バス３０に結合する様子を第５図に示す。復 号回路５５は受信ホトトランジスタ５０と光学的に整合されているＬＥＤ４５を 駆動する。トランジスタは通信バス３０上の並列開放コレクタホトトランジスタ バンクの中の１個である。ＬＥＤ４５によりホトトランジスタ５０か活性化され ると、後の電圧変化により指示されたサーキ・７トブレーカ１２かコードシーケ ンスを受信したことがコントローラ１４に警告される。

第２図の光デバイス３５，４０，４５．５０の替りに物理的コネクタ６０．６５ を使用する実施例を第６図に示す。コントローラ１４は通信バス１３０を介して コードシーケンスを送り制御通信を開始する。コードシーケンスは物理的接続６ ０を通り、復号回路１５５はコードシーケンスを直接サンプルしてそれがサーキ ットブレーカ１１２に対応するかどうかを決定する。コードシーケンスがサーキ ットブレーカ１１２に対応すれば、復号回路１５５は通信バス１３０を介したコ ントローラ１１４との物理的接続を介して応答する。

本発明の通信方式はコントローラと被制御サーキットブレーカ（もしくは、リレ ー等の他のスイッチングデバイス）との間に通信線を走らせるための高価な空間 や時間を必要としない。替りに、サーキットブレーカは通信バスに接続され、そ れを介してコントローラが指示されたサーキットブレーカヘコードシーケンスを 送る。このモジュラ一方式により付加サーキットブレーカの保守および設置も容 易になる。

精巧なコントローラによりさまざまな応用が可能となる。コントローラは遠隔配 電盤から同期制御を要する多重サーキットブレーカ構成を制御する適切なシリア ルインターフエイスを有するパーソナルコンピュータまで含めることができる。

実施例のサーキットブレーカには従来の電子制御システムを使用した広範なサー キットブレーカを含むことができる。実施例の適切なサーキットブレーカの例は ここに参照として組み入れたエリクソン等（米国特許第４．６２３，８５９号） のものとすることができる。

特定実施例について本発明を説明してきたが、同業者ならば発明の精神および範 囲を逸脱することなく前記本発明を修正および変更できるものと思われる。例え ば、一実施例において、ＬＥＤ／ホトトランジスタ組合せの替りにサーキットブ レーカに専用の光絶縁デバイスを配置することにより、サーキットブレーカと通 信バス間の光結合を提供することができる。

ＦＩＧ、４ フロントページの続き （７２）発明者　ハウン、アンディ、アレンアメリカ合衆国５２４０２　アイオ ワ州シダーラピッズ、イヌイー、オールド　オーチャード　ロード　３６０５ （７２）発明者　テスマー、アール、ジェイ。

アメリカ合衆国５２４０２　アイオワ州シダーラピッズ、エヌイー、ディー　ア ベニュ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．スイッチング装置システムにおいて、該システムは 各々が少くとも一つのコード化信号により指示される複数個のサーキットブレー カであって、関連する電流経路を遮断および確立する手段と、その指示されたコ ード化信号を復号してそれに応答する復号手段を含む複数個のサーキットブレー カと、 関連するサーキットブレーカの復号手段に対してコード化信号を出し入れするデ ータ通信バスと、データ通信バスおよび関連するサーキットブレーカに物理的に 接続されて、関連するサーキットブレーカの復号手段をデータ通信バスに結合さ せる複数の結合手段、を具備するスイッチング装置システム。
2. ２．請求項１記載のシステムにおいて、コントローラが指示されたコード化信号 を送受信することにより前記サーキットブレーカの動作を指令する、スイッチン グ装置システム。
3. ３．請求項１記載のシステムにおいて、コード化信号を復号してそれに応答する 前記復号手段は到来するコード化信号を適切に復号して応答信号を適切に送信す る同期デジタル回路により達成される、スイッチング装置システム。
4. ４．請求項１記載のシステムにおいて、前記復号手段は到来するコード化信号と は異なるキャリア周波数を使用して応答信号を送出する、スイッチング装置シス テム。
5. ５．請求項２記載のシステムにおいて、コントローラおよび前記各サーキットブ レーカを搭載する手段を内蔵する配電盤を含むスイッチング装置システム。
6. ６．請求項１記載のシステムにおいて、前記データ通信バスは 各サーキツトブレーカの復号手段ヘコード化信号を運ぶ送信線と、 そのサーキットブレーカへ指示されたコード化信号を受信した後でサーキツトブ レーカの復号手段から応答信号を運ぶ応答線、 を具備する、スイッチング装置システム。
7. ７．請求項１記載のシステムにおいて、前記結合手段は光絶縁手段を含む、スイ ッチング装置システム。
8. ８．請求項７記載のシステムにおいて、前記光絶縁手段は、 発光ダイオード（ＬＥＤ）がデータ通信バスに接続され受光ホトトランジスタが 前記復号手段に接続されてコード化信号を復号するようにされたサーキットブレ ーカ送信のデータ通信バスに対する発光ダイオード（ＬＥＤ）および受光ホトト ランジスタと、 ＬＥＤが指示されたコード化信号に応答する前記復号手段に接続され受光ホトト ランジスタがデータ通信バスに接続されるデータ通信バスのサーキットブレーカ に対するＬＥＤおよび受光ホトトランジスタ、を具備する、スイッチング装置シ ステム。
9. ９．請求項７記載のシステムにおいて、データ通信バスは、 サーキットブレーカがデータ通信バスに光結合されてサーキットブレーカヘコー ド化信号を運ぶ送信線に沿った位置にＬＥＤおよび関連ドライバが接続されてい る送信線と、 サーキットブレーカがデータ通信バスと光結合してサーキットブレーカ応答信号 を運ぶ応答線に沿った位置にホトトランジスタおよび関連ドライバが接続されて いる応答線、 を具備する、スイッチング装置システム。
10. １０．請求項７記載のシステムにおいて、前記光絶縁手段は各サーキットブレー カに搭載されている、スイッチング装置システム。
11. １１．請求項７記載のシステムにおいて、光絶縁手段は、サーキットブレーカ送 信のデータ通信バスに対するサーキットブレーカ上に配置された第１の光絶縁構 成であって、第１の光絶縁構成の受光部品はサーキットブレーカの前記復号手段 に接続され、光送信部品はデータ通信バスと接触する前記第１の光絶縁構成と、 データ通信バス送信のサーキットブレーカに対するサーキットブレーカ上に配置 された第２の光絶縁構成であって、第２の光絶縁構成の光送信部品はサーキット ブレーカの前記復号手段に接続され受光部品は通信バスと接触する前記第２の光 絶縁構成、 を具備する、スイッチング装置システム。
12. １２．請求項１１記載のサーキットブレーカ構成において、データ通信バスは、 第１の光絶縁構成の光送信部品と接触するようにサーキットブレーカの復号手段 ヘコード化信号を運ぶ送信線と、 第２の光絶縁構成の受光部品と接触するようにサーキットブレーカの復号手段に より送信される応答信号を運ぶ応答線、 を具備する、サーキットブレーカ構成。
13. １３．サーキットブレーカ構成において、該構成は、各々が少くとも一つのコー ド化信号により指示され、各々が関連する電流経路を遮断および確立する手段と 指示されたコード化信号を復号してそれに応答する復号手段を含む複数個のサー キットブレーカと、前記各サーキットブレーカを内部に搭載する手段を有する配 電盤と、 配電盤の近くに配置され、指示されたコード化信号をシリアルに送受信すること により前記サーキットブレーカの動作を指令するコントローラと、 関連するサーキットブレーカの復号手段とコントローラ間で２方向通信を行うた めのデータ通信バスと、各サーキットブレーカの復号手段をデータ通信バスヘ結 合する、光絶縁手段を含む、複数の結合手段、を具備する、サーキットブレーカ 構成。
14. １４．請求項１３記載のサーキットブレーカ構成において、コントローラは、 データ通信バスを介してサーキットブレーカヘコード化信号を送信しサーキット ブレーカから応答信号を受信するデータ通信バスとのシリアルインターフェイス と、適切なコード化信号を発生しシリアルインターフェイス、データ通信バスを 介してサーキットブレーカへ送り各サーキットブレーカの復号手段がコード化信 号を復号できるようにする手段と、 コントローラのコード化信号により指示されるサーキットブレーカからの応答信 号に対してデータ通信バスをサンブリングする手段、 を具備する、サーキットブレーカ構成。
15. １５．請求項１３記載のサーキットブレーカ構成において、コード化信号を復号 してそれに応答する前記復号手段は到来するコード化信号を適切に復号して応答 信号を適切に送信する同期デジタル回路により達成される、サーキットブレーカ 構成。
16. １６．請求項１３記載のサーキットブレーカ構成において、前記復号手段は到来 するコード化信号とは異なるキャリア周波数を使用して応答信号を送出する、サ ーキットブレーカ構成。
17. １７．請求項１３記載のサーキットブレーカ構成において、前記光絶縁手段は、 発光ダイオード（ＬＥＤ）がデータ通信バスに接続され受光ホトトランジスタが コード化信号を復号する復号手段に接続されているサーキットブレーカ送信のデ ータ通信バスに対する発光ダイオード（ＬＥＤ）および受光ホトトランジスタと 、 ＬＥＤが指示されたコード化信号に応答する前記復号手段に接続され受光ホトト ランジスタがデータ通信バスに接続されるデータ通信バス送信のサーキットブレ ーカに対するＬＥＤおよび受光ホトトランジスタ、を具備する、サーキットブレ ーカ構成。
18. １８．請求項１３記載のサーキットブレーカ構成において、データ通信バスは、 サーキットブレーカヘコード化信号を運ぶデータ通信バスにサーキットブレーカ が光結合される送信線に沿った位置でＬＥＤおよび関連ドライバが接続される送 信線と、 サーキットブレーカ応答信号を運ぶデータ通信バスにサーキットブレーカが光結 合される応答線に沿った位置でホトトランジスタおよび関連ドライバが接続され る応答線、 を具備する、サーキットブレーカ構成。
19. １９．請求項１３記載のサーキットブレーカ構成において、光絶縁手段が各サー キットブレーカに配置されており、 第１の光絶縁構成の受光部品がサーキットブレーカの前記復号手段に接続され、 光送信部品がデータ通信バスと接触するサーキットブレーカ送信のデータ通信バ スに対するサーキットブレーカ上に配置された第１の光絶縁構成と、 第２の光絶縁構成の光送信部品がサーキットブレーカの前記復号手段に接続され 受光部品が通信バスと接触するデータ通信バス送信のサーキットブレーカに対す るサーキットブレーカ上に配置された第２の光絶縁構成、を具備する、サーキッ トブレーカ構成。
20. ２０．請求項１９記載のサーキットブレーカ構成において、通信バスは、 サーキットブレーカの復号手段ヘコード化信号を運んでサーキットブレーカを配 電盤に搭載する時に第１の光絶縁構成のＬＥＤ部品と接触するようにされている 送信線と、 サーキットブレーカの復号手段により送信される応答信号を運んでサーキットブ レーカを配電盤に搭載する時に第２の光絶縁構成のホトトランジスタ部品と接触 するようにされている応答線、 を具備する、サーキットブレーカ構成。
21. ２１．サーキットブレーカ構成において、該構成は、各々が少くとも一つのコー ド化信号により指示され、関連する電流経路を遮断および確立する手段と、指示 されたコード化信号を復号してそれに応答する複数個の搭載可能なサーキットブ レーカと、 前記各サーキットブレーカを前記盤内に搭載する手段を有する配電盤と、 サーキットブレーカに対してコード化信号を出入りさせるデータ通信バス、 を具備し、データ通信バスは、 サーキットブレーカが配電盤に搭載されている送信線に沿った位置でＬＥＤおよ び関連ドライバが接続されている送信線と、 サーキットブレーカが配電盤に搭載されている応答線に沿った位置でホトトラン ジスタおよび関連する差動ドライバが接続されている応答線と、 を具備し、サーキットブレーカ構成はさらに、各サーキットブレー力をデータ通 信バスに結合する、光絶縁手段を含む、複数の結合手段を具備し、結合手段は、 発光ダイオード（ＬＥＤ）がデータ通信バスに接続され受光トランジスタがコー ド化信号を復号する手段に接続されているサーキットブレーカ送信のデータ通信 バスに対する発光ダイオード（ＬＥＤ）および受光トランジスタと、 ＬＥＤが指示されたコード化信号に応答する復号手段に接続され受光ホトトラン ジスタがデータ通信バスに接続されているデータ通信バス送信のサーキットブレ ーカに対するＬＥＤおよび受光ホトトランジスタ、を具備する、サーキットブレ ーカ構成。