NL2009941C2

NL2009941C2 - Elektronische schakelinrichting.

Info

Publication number: NL2009941C2
Application number: NL2009941A
Authority: NL
Inventors: Peter Leipoldt
Original assignee: Muco Technologies B V
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-11
Also published as: PL2741387T3; ES2572752T3; EP2741387B1; EP2741387A1

Description

P068/NLpd

Elektronische schakelinrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een elektronische schakelinrichting volgens de aanhef van conclusie 1, in het bijzonder een op afstand bedienbare elektronische schakelinrichting. Volgens een bijzondere voorkeursuitvoeringsvorm heeft de 5 uitvinding betrekking op een elektronische zekering.

Bijvoorbeeld wordt in EP 1523080 een dergelijke schakelaar beschreven waarvan de geschakelde toestand op afstand kan worden uitgelezen. Om de toestand van verschillende schakelaars onderling van elkaar te kunnen onderscheiden, wordt op het voedingssignaal 10 van de bij de schakelaars behorende elektronische circuits een codering geplaatst.

De bekende schakelaar heeft als nadeel dat er een afzonderlijk signaal op de voeding geplaatst moet worden om de toestand van een schakelaar te kunnen aflezen. Het ontwerp van de elektro-15 nische schakeling wordt hierdoor uitgebreid wat tot uitval van functies kan leiden.

De onderhavige uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde schakelaar van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen.

In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel een schakelaar 20 van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen die geen afzonderlijk gecodeerd signaal aan een voedingsleiding hoeft toe te voegen om een toestand van de schakelaar te kunnen uitlezen.

Tevens heeft de uitvinding tot doel een verbeterde schakelaar van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, welke kan wor-25 den uitgelezen, ongeacht de positie waar de gebruiker zich bevindt .

Ter verkrijging van ten minste een van de hiervoor genoemde voordelen, verschaft de uitvinding volgens een eerste uitvoeringsvorm een schakelaar die de maatregelen van conclusie 1 bevat. Deze 30 schakelaar heeft het voordeel dat het uitlezen van de schakelaar zeer eenvoudig kan plaatsvinden, zonder dat een afzonderlijk gecodeerd signaal op een voeding moet worden geplaatst. De uitlezing kan nu rechtstreeks plaatsvinden. Tevens heeft de uitvinding het 2 voordeel dat de uitlezing op elke willekeurige positie van de gebruiker kan plaatsvinden. Met name wanneer de schakelaar zich bevindt op een moeilijk toegankelijke plaats is dit een groot voordeel. Wegens het geringere aantal afzonderlijke elektronische com-5 ponenten zal ook de kans op uitval afnemen ten opzichte van de in de techniek bekende systemen, waardoor een groot efficiëntie- en kostenvoordeel wordt verkregen.

Het heeft hierbij in het bijzonder de voorkeur dat de schakelmodule een manueel bedienbare schakelaar omvat voor het doen 10 schakelen van de schakelaar. Bij onderhoud aan een schakelstation waar de schakelaar is geïnstalleerd, kan hierdoor te allen tijde een directe uitschakeling van de elektrische voedingslijnen plaatsvinden.

Voorts heeft het de voorkeur dat de elektronische schakelin-15 richting een voedingseenheid omvat voor het elektrisch voeden van de schakelmodule, waarbij de voedingseenheid elektrisch is verbonden met de elektrische voedingslijn. De door de elektrische voe-dingslijn geleverde elektriciteit kan hierdoor eenvoudig worden gebruikt voor het regelen en controleren van de positie van de 20 schakelaar. In geval van stroomuitval van de elektrische voedings-lijn heeft het de voorkeur dat de schakelaar bediend kan blijven worden. Daarom gaat de voorkeur uit naar een elektronische scha-kelinrichting welke een door de elektrische voedingslijn te voeden accu omvat, alsmede een regelcircuit voor het inschakelen van de 25 accu bij uitval van de elektronische voedingslijn.

Zoals bekend kan worden geacht, kunnen elektronische schakelaars, zowel de schakelaars die toepassing vinden in hoogspanningslijnen als midden- en laagspanningslijnen, een beperkt aantal schakelingen aan, totdat de maximaal veilige levensduur is be-30 reikt. Om die reden heeft het de voorkeur dat de elektronische schakelaar, bijvoorbeeld de schakelmodule, een teller omvat voor het registreren van het aantal schakelbewegingen van de schakelaar die zijn opgetreden doordat een te hoge stroomsterkte in de gecontroleerde netlijn is gemeten. Vooral ook de energie die vrijkomt 35 bij een sluiting of opening waarbij de schakeling optreedt heeft invloed op de levensduur van de schakelaar.

De elektronische schakelaar omvat voorts een teller voor het 3 bijhouden van het aantal keren dat de schakelaar handmatig is omgezet. In geval van onderhoud of testen kan hierdoor het maximaal aantal keren dat de schakelaar wordt geactiveerd (ook aangeduid met de term omgezet) worden beperkt. Met name wanneer een storing 5 in de netlijn is gesignaleerd en de oorzaak ervan dient te worden bepaald, zal het veelvuldig handmatig activeren van de schakelaar op een plaats elders in de netlijn schade kunnen veroorzaken. De teller heeft derhalve tot doel het maximaal aantal keren dat de schakelaar handmatig kan worden geactiveerd te beperken. Hiertoe 10 kan een veiligheid in de elektronische schakelaar zijn voorzien die de mogelijkheid tot het handmatig activeren van de schakelaar beperkt.

Derhalve heeft de uitvinding tevens betrekking op een elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande conclusies, 15 waarbij deze ten minste een teller omvat voor het registreren van ten minste een van: - het aantal handmatig geïnduceerde schakelbewegingen van de schakelaar, en - het aantal op basis van een op de gecontroleerde netlijn gemeten 20 stroomsterkte geïnduceerde schakelbewegingen van de schakelaar; met inachtname van de bij de schakeling vrijgekomen energie.

Om te allen tijde een indicatie te kunnen verkrijgen van een huidige positie van de schakelaar, heeft het de voorkeur dat de elektronische schakelinrichting tevens is ingericht voor het regi-25 streren van een huidige positie van de schakelaar. Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het de voorkeur dat de elektronische schakelaar een geheugenmodule omvat voor het registreren van het aantal schakelbewegingen van de schakelaar, bij voorkeur in combinatie met een tijdsaanduiding van elke schakelbe-30 weging.

Om te allen tijde een geschikte gegevensoverdracht tussen de elektronische schakelinrichting en een gebruiker te kunnen verschaffen, heeft het de voorkeur dat de schakelinrichting ten minste twee verschillende draadloze zend- en ontvangstinrichtingen 35 omvat, welke bij voorkeur elk via een ander protocol werken. Bijvoorbeeld kan de draadloze zend- en ontvangstinrichting zijn ingericht voor gegevensoverdracht op basis van ten minste een van 4 gprs, wifi, Zigbee, IQRF, SimplelT, Beestack, Z-wave, KNX, EnOce-an, bluetooth of dergelijke.

Wanneer de schakelmodule of een ander onderdeel van de elektronische schakelinrichting dient te worden geprogrammeerd of an-5 derszins dient te worden voorzien van gegevens, heeft het de voorkeur dat de schakelinrichting een voorziening omvat voor het invoeren van gegevens aan de schakelinrichting. In het bijzonder heeft het de voorkeur dat de programmeerbare elektronische schakelaar als een elektronische zekering wordt uitgevoerd, waarbij 10 een vertragingsmechanisme kan worden ingeprogrammeerd. Een vertraging is algemeen bekend bij mechanische zekeringen. Een schakelaar zal, wanneer een stroomsterkte in een netlijn wordt gemeten die hoger ligt dan een vooraf bepaalde waarde, de netlijn kunnen uitschakelen. Een zekering vertoont het gedrag dat bij een geringe 15 overschrijving van de vooraf bepaalde waarde de netlijn nog niet wordt uitgeschakeld. Dat zal pas bij een langere overschrijding plaatsvinden, waarbij de uitschakeling doorgaans eerder zal plaatsvinden bij een sterke overschrijding dan bij een geringe overschrijding. De elektronische zekering volgens de uitvinding 20 omvat een programmeerbare schakelmodule welke een vertragingsstap omvat, zodanig dat een geringe, kortdurende overschrijding van de vooraf bepaalde waarde geen uitschakeling veroorzaakt, maar een langduriger overschrijding wel. Hierbij zal een sterke overschrijding eerder een uitschakeling verzorgen dan een geringe over-25 schrijding.

Om communicatie tussen de schakelinrichting en een gebruiker die dergelijke gegevens aan de schakelinrichting invoert, mogelijk te maken, heeft het de voorkeur dat de schakelinrichting een voorziening omvat voor het afbeelden van door de elektronische scha-30 kelinrichting gegenereerde gegevens.

Om naar keuze alle elektrische voedingslijnen gelijktijdig respectievelijk een van de voedingslijnen te kunnen inschakelen of uitschakelen middels de schakelaar, heeft het de voorkeur dat de elektronische schakelinrichting is ingericht voor het schakelen 35 van een elektrische voedingslijn met ten minste twee netlijnen, omvattende ten minste een van [a] een schakelaar welke is ingericht voor het doen schakelen van alle netlijnen gelijktijdig, 5 respectievelijk [b] een schakelaar voor het naar keuze doen schakelen van een of meer van de elektrische voedingslijnen.

Een modulair systeem kan worden verkregen wanneer de elektronische schakelinrichting een controlemodule omvat welke is verbon-5 den met de schakelmodule en de draadloze zend- en ontvangstin-richting, voor het verzorgen van communicatie tussen de draadloze zend- en ontvangstinrichting en de schakelmodule.

Hierbij heeft het de voorkeur dat de regelmodule tevens is verbonden met de voedingseenheid voor het voeden van de elektroni-10 sche schakeleenheid.

De elektronische zekering kan op voordelige wijze zijn voorzien van de hiervoor en hierna afzonderlijk beschreven onderdelen en maatregelen die zijn genoemd met betrekking tot de elektronische schakelaar. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking 15 op een elektronische zekering, omvattende een elektronische schakelaar volgens de uitvinding en een programmeerbare module voor het verschaffen van een schakelvertraging bij het signaleren van een gemeten waarde van een elektrische stroom in de elektrische voedingslijn die hoger is dan een vooraf te bepalen waarde.

20 De uitvinding zal hierna aan de hand van een tekening nader worden uitgelegd. De tekening toont hierbij in Fig. 1 een schakel-circuit van een elektronische schakelinrichting volgens de uitvinding .

Niet alle voor een praktische uitvoering van de uitvinding 25 noodzakelijke onderdelen zijn getoond, vanwege de eenvoud van de weergave.

Fig. 1 toont binnen de stippellijn een schematisch circuit van een elektronische schakelinrichting 100 volgens de uitvinding. De schakelinrichting 100 omvat stroomsensoren 102 welke elektrisch 30 zijn gekoppeld aan elektrische netlijnen, nader aangeduid met N, LI, L2, L3, welke een ingang 101 en een uitgang 120 omvatten. In de in de Fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm zijn drie fasen (LI, L2, L3) en een neutraalkabel (N) getoond. De elektronische schakelinrichting 100 is echter evenzeer toepasbaar op elke andere uitvoe-35 ringsvorm, bijvoorbeeld twee fasen of een enkele fase met een neutraalkabel. Bijvoorbeeld kunnen de netlijnen hoogspanningslijnen zi jn.

6

De elektronische schakelinrichting 100 kan op geschikte wijze zijn uitgevoerd als een elektronische zekering 100. Elektronische zekeringen zijn in de praktijk bekend. De elektronische schakelinrichting 100 omvat daartoe een regelcircuit dat is gekoppeld met 5 de sensoren 102 voor het meten van een stroom door de netlijnen, nader aangeduid met LI, L2, L3. Bij een vooraf te bepalen maximale stroom zal de elektronische schakelinrichting 100 schakelaars 103 actueren om de netlijnen LI, L2, L3 te verbreken. De vooraf te bepalen maximale stroom kan bijvoorbeeld een veilige grenswaarde 10 zijn voor de betreffende netlijnen.

De elektronische schakelinrichting 100 omvat een schakelmodule welke met de schakelaar 103 is verbonden en is ingericht om de schakelaar 103 te actueren. Een ontwerp voor het regelcircuit voor het actueren van de schakelaar 103 bij een vooraf te bepalen geme-15 ten stroom door de netlijnen is in de praktijk bekend.

Indien behoefte bestaat aan het handmatig bedienen van de schakelaar 103 kunnen handbediende schakelknoppen 109, 110 zijn voorzien, bijvoorbeeld in de vorm van drukknoppen of tuimelscha-kelaars, welke de schakelaar 103 kunnen doen schakelen tussen een 20 geleidende en onderbroken positie.

De elektronische schakelinrichting 100 zoals binnen de stippellijn getoond in Fig. 1, omvat een controlemodule 108. De con-trolemodule 108 kan bijvoorbeeld daarin geïntegreerd de schakelmodule voor het actueren van de schakelaar 103 omvatten. Eventueel 25 kan de controlemodule 108 als schakelmodule worden beschouwd, waarbij de schakelmodule daarin geïntegreerd het regelcircuit voor het actueren van de schakelaar 103 omvat.

Hierna zal in het algemeen worden verwezen naar controlemodule 108 welke is ingericht voor het actueren van de schakelaar en 30 welke het regelcircuit omvat voor het beoordelen van de door de netlijnen gevoerde stroom.

De elektronische schakelinrichting 100 is middels een voe-dingslijn 107 verbonden met een voeding die een AC/DC omzetter 106 omvat welke wordt gevoed door de netlijnen LI, L2, L3. De voeding 35 dient voldoende te zijn ontworpen om de elektronische schakelinrichting 100 alle gewenste handelingen te kunnen laten uitvoeren. De omzetter 106 is daartoe middels voedingslijnen 104 verbonden 7 met de netlijnen LI, L2, L3. Tevens is deze verbonden met een accu 105. De accu wordt in opgeladen toestand gehouden en dient als voeding voor de controlemodule 108 wanneer geen spanning op de netlijnen staat, bijvoorbeeld doordat de schakelaar 103 in onder-5 broken positie staat of doordat elders een onderbreking in de netlijnen heeft plaatsgevonden. De accu dient voldoende capaciteit te hebben om de controlemodule bijvoorbeeld de schakelaar 103 te kunnen laten bedienen, en een melding via een draadloze zend- en ont-vangstinrichting 111, 112, 113 (deze worden hierna nader beschre-10 ven) te kunnen laten uitgaan van de huidige toestand van de elektronische schakelinrichting 100.

Het regelcircuit van de controlemodule 108 kan bij voorkeur programmeerbaar zijn. Daartoe kan een gegevensinvoerinrichting 115 zijn voorzien, bijvoorbeeld een toetsenbord. Om interactie met de 15 controlemodule te verschaffen kan tevens een beeldscherm 114 of dergelijke zijn voorzien.

Bij voorkeur is de controlemodule 108 middels software programmeerbaar. Daardoor kan de controlemodule 108 met een vertragingseffect worden uitgerust overeenkomstig een tijdstroomdiagram 20 zoals een smeltveiligheid van een gebruikelijke (mechanische) zekering bezit. Een dergelijk vertragend effect verschaft de eigenschap van een zekering dat een geringe overschrijding van een maximaal ingestelde belasting niet onmiddellijk leidt tot een directe uitschakeling van de schakelaar 103. Elke vertragingscurve 25 (zoals een gebruikelijke smeltveiligheid kan bezitten) is hiermee in de onderhavige schakelaar programmeerbaar. De onderhavige schakelaar kan hierdoor eenvoudig en op zeer geschikte wijze als elektronische zekering worden toegepast die op afstand kan worden in-en uitgeschakeld.

30 Teneinde interactie met de controlemodule 108 te kunnen ver schaffen vanaf een op afstand gelegen positie, is de controlemodule voorzien van draadloze zend- en ontvangstinrichtingen 111, 112, 113. Bijvoorbeeld kan elke zend- en ontvangstinrichting voor een bepaald protocol zijn ingericht, bijvoorbeeld een van gprs, wifi, 35 Zigbee, IQRF, SimplelT, Beestack, Z-wave, KNX, EnOcean en bluetooth of een ander draadloos protocol.

Een gebruiker kan de elektronische schakelinrichting 100 be- 8 naderen met een controle-inrichting die kan zijn voorzien van een eigen zend- en ontvangstinrichting 116, 117, 118. Communicatie vanaf in hoofdzaak elke gewenste positie is daardoor mogelijk.

Met name het in- en uitschakelen van de schakelaar 103 kan 5 enig gevaar opleveren voor een gebruiker, in het bijzonder wanneer de netlijnen hoogspanningslijnen zijn. Voorts heeft de schakelaar 103 een beperkte levensduur, in die zin dat deze een maximaal aantal schakelingen kan verrichten.

Bij voorkeur omvat de controlemodule tevens een teller die 10 het aantal schakelbewegingen van de schakelaar 103 in een geheugen opslaat. Via de draadloze zend- en ontvangstinrichting kan het geheugen worden uitgelezen. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm zend de elektronische schakelinrichting 100 zelfstandig een melding aan een basisstation (niet getoond), bijvoorbeeld gekoppeld 15 aan een zend- en ontvangstinrichting 116, 117, 118 wanneer een maximaal aantal schakelbewegingen is verricht, zodat de elektronische schakelinrichting 100 kan worden vervangen.

In de praktijk zal de levensduur van de schakelaar 103 worden beperkt door een combinatie van het aantal keren dat de schakelaar 20 103 is geactiveerd en de stroomsterkte die daarbij door de netlijnen LI, L2, L3 liep. Bij een geringe stroomsterkte of een dode netlijn, zal het maximaal aantal schakelingen van de schakelaar 103 hoger zijn dan bij een hoge stroomsterkte. Derhalve heeft het de voorkeur dat de teller die het aantal handmatig toegestane 25 schakelingen bijhoudt, kan worden gereset of dat de waarde van het maximale aantal handelingen dat veilig kan worden uitgevoerd kan worden verhoogd. Dit is met name zonder meer mogelijk wanneer de stroomsterkte tijdens de schakelhandelingen gering of nihil is en de levensduur van de schakelaar 103 door die schakelingen daardoor 30 in hoofdzaak niet is beïnvloed. Een dergelijke reset-handeling of waardeverandering kan draadloos worden geprogrammeerd of via de gegevensinvoerinrichting 115 worden uitgevoerd. Een deskundige in de techniek is in staat de elektronische zekering te voorzien van een dergelijke programmeerbare module om de schakelaar te kunnen 35 laten functioneren als een elektrische zekering met een schakel-traagheid zoals hiervoor genoemd.

De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor beschreven en 9 in de figuren getoonde uitvoeringsvormen. De schakelaar 103 kan als relais zijn uitgevoerd, welke uitvoeringsvorm eveneens onder de huidige beschrijving en conclusies valt. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.

5 De uitvinding strekt zich tevens uit over elke combinatie van maatregelen die hiervoor onafhankelijk van elkaar zijn beschreven. Met name kan de elektronische zekering op voordelige wijze zijn voorzien van de hiervoor afzonderlijk beschreven onderdelen en maatregelen die zijn genoemd met betrekking tot de elektronische 10 schakelaar.

Claims

1. Elektronische schakelinrichting voor een elektrische voedings-lijn, omvattende: - een aan de voedingslijn gekoppelde stroomsensor voor het meten van een elektrische stroom door de voedingslijn, 5. een schakelaar in de voedingslijn welke is verbonden met een schakelmodule, voor het tussen een onderbroken en geleidende positie schakelen van de schakelaar; waarbij de schakelmodule is verbonden met de stroomsensor en een schakelcircuit omvat voor het op basis van een gemeten stroom doen 10 schakelen van de schakelaar, met het kenmerk, dat de schakelmodule is verbonden met een draadloze zend- en ontvangstinrichting voor het draadloos verzenden van gegevens omtrent een positie van de schakelaar.

2. Elektronische schakelinrichting volgens conclusie 1, waarbij de schakelmodule een manueel bedienbare schakelaar omvat voor het doen schakelen van de schakelaar.

3. Elektronische schakelinrichting volgens conclusie 1 en 2, om-20 vattende een voedingseenheid voor het elektrisch voeden van de schakelmodule, waarbij de voedingseenheid elektrisch is verbonden met de elektrische voedingslijn.

4. Elektronische schakelinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, 25 waarbij de elektronische schakelinrichting een optionele door de elektrische voedingslijn te voeden accu omvat, alsmede een regel-circuit voor het inschakelen van de accu bij uitval van de elektronische voedingslijn.

5. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij deze ten minste een teller omvat voor het registreren van ten minste een van: - het aantal handmatig geïnduceerde schakelbewegingen van de schakelaar, en - het aantal op basis van een op de gecontroleerde netlijn gemeten stroomsterkte geïnduceerde schakelbewegingen van de schakelaar; met inachtname van de bij de schakeling vrijgekomen energie.

6. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de elektronische schakelinrichting tevens is ingericht voor het registreren van een huidige positie van de schakelaar .

7. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande con clusies, waarbij de draadloze zend- en ontvangstinrichting is ingericht voor gegevensoverdracht op basis van ten minste een van gprs, wifi, Zigbee, IQRF, SimplelT, Beestack, Z-wave, KNX, EnOce-an, Bluetooth of dergelijke. 15

8. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande conclusies, voorts omvattende een voorziening voor het invoeren van gegevens aan de schakelinrichting.

9. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het schakelcircuit is ingericht voor programmering voor het regelen van schakelmomenten van de schakelmodule op basis van door de stroomsensor gemeten elektrische stroom.

10. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande conclusies, voorts omvattende een voorziening voor het afbeelden van door de elektronische schakelinrichting gegenereerde gegevens.

11. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande 30 conclusies, voor het schakelen van een elektrische voedingslijn met ten minste twee netlijnen, omvattende ten minste een van [a] een schakelaar welke is ingericht voor het doen schakelen van alle netlijnen gelijktijdig of [b] een schakelaar voor het naar keuze doen schakelen van een of meer van de elektrische voedingslijnen. 35

12. Elektronische schakelinrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij deze een controlemodule omvat welke is verbon den met de schakelmodule en de draadloze zend- en ontvangstin-richting, voor het verzorgen van communicatie tussen de draadloze zend- en ontvangstinrichting en de schakelmodule.

13. Elektronische schakelinrichting volgens conclusie 12, waarbij de controlemodule tevens is verbonden met de voedingseenheid voor het voeden van de elektronische schakeleenheid.

14. Elektronische zekering, omvattende een elektronische scha-10 kelaar volgens een der voorgaande conclusies en een programmeerbare module voor het verschaffen van een schakelvertraging bij het signaleren van een gemeten waarde van een elektrische stroom in de elektrische voedingslijn die hoger is dan een vooraf te bepalen waarde. 15