PL194285B1 - Urządzenie przekaźnikowe zabezpieczeniowe i modułdla urządzenia przekaźnikowego zabezpieczeniowego - Google Patents

Abstract

1. Urz adzenie przeka znikowe zabezpiecze- niowe, zawieraj ace obudow e przeka znika ma- j ac a tyln a p laszczyzn e oraz wiele wymienial- nych modu lów, przy czym tylna p laszczyzna jest elektrycznie i mechanicznie po laczona z obudow a, za s modu ly s a zamocowane odla- czalnie do tylnej p laszczyzny, znamienne tym, ze ka zdy z modu lów (12) zawiera obudow e modu lu (20) i wiele oddzielnie ruchomych i wymienialnych podmodu lów (18) umieszczo- nych w obudowie modu lu (20), przy czym co najmniej jeden z wielu podmodu lów (18) ma co najmniej jeden styk (14) rozci agaj acy si e od obudowy modu lu (20) i lacz acy z elektrycznym uk ladem rozdzielczym mocy. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie przekaźnikowe zabezpieczeniowe i moduł dla urządzenia przekaźnikowego zabezpieczeniowego.

Tego typu urządzenie jest stosowane zwłaszcza jako element elektrycznego układu rozdzielczego mocy i zapewnia różne funkcje zabezpieczenia i sterowania. Urządzenia przekaźnikowe zabezpieczeniowe kontrolują stany w układzie rozdzielczym mocy i uruchamiają wyłączniki w odpowiedzi na wykrywanie warunków niesprzyjających, skutkiem czego zabezpieczają różne segmenty i elementy układu rozdzielczego mocy przed uszkodzeniem.

Znane, starszego typu przekaźniki zabezpieczeniowe były przyrządami analogowymi, które zostały w większości zastąpione przez cyfrowe przekaźniki zabezpieczeniowe. Cyfrowe przekaźniki zabezpieczeniowe zawierają cyfrowy układ przetwarzania, który może być programowany dla zapewnienia większej różnorodności funkcji zabezpieczenia i sterowania niż było to możliwe w analogowych przyrządach przekaźnikowych.

Znane cyfrowe przekaźniki zabezpieczeniowe zawierają układ przetwarzania przekaźnika do realizacji różnych funkcji sterowania zabezpieczeniem. Układ przetwarzania przekaźnika może być wykonany w różnych konfiguracjach obwodów wejścia-wyjścia (I/O), przekładników prądowych, przekładników napięciowych itd. Te konfiguracje są zwykle stałe w jednostce przekaźnika zabezpieczeniowego, czyniąc stosunkowo trudnym i czasochłonnym naprawę lub zastąpienie układu przetwarzania przekaźnika lub jego części.

Z opisu patentowego USA nr 4 742 428 znany jest przekaźnik zabezpieczeniowy, zawierający jednostkę roboczą, która może być usunięta z obudowy izolacyjnej przez otwór z przodu obudowy. Możliwość usunięcia układu przekaźnika zabezpieczeniowego pozwala na kontrolę programową, konserwację i wymianę wewnętrznego układu przekaźnika przy minimalnym zakłóceniu układu rozdzielczego mocy. Jednak ten przekaźnik zabezpieczeniowy zawiera tradycyjny układ przekaźnika, który ma stałe miejsce w usuwalnej jednostce roboczej.

Ważne jest aby urządzenie przekaźnikowe umożliwiało stosunkowo łatwą wymianę lub naprawę układu przetwarzania przekaźnika.

Z opisu patentowego USA 5752047 znane jest urzą dzenie przekaź nikowe zabezpieczeniowe, zawierające mikrokomputer przekaźnikowy usytuowany w obudowie mającej tylną płaszczyznę oraz wiele wymienialnych modułów. Tylna płaszczyzna jest elektrycznie i mechanicznie połączona z obudową, zaś moduły są zamocowane odłączalnie do tylnej płaszczyzny. Mikrokomputer głównego sterownika modułu sterowania przekazuje dwustronnie serię danych każdemu podległemu mikrokomputerowi za pośrednictwem ścieżki usytuowanej wzdłuż tylnej płaszczyzny modułu i wzajemnie łączy komputer z każdym modułem.

Urządzenie przekaźnikowe zabezpieczeniowe, według wynalazku, zawierające obudowę przekaźnika mającą tylną płaszczyznę oraz wiele wymienialnych modułów, przy czym tylna płaszczyzna jest elektrycznie i mechanicznie połączona z obudową, zaś moduły są zamocowane odłączalnie do tylnej płaszczyzny, charakteryzuje się tym, że każdy z modułów zawiera obudowę modułu i wiele oddzielnie ruchomych i wymienialnych podmodułów umieszczonych w obudowie modułu, przy czym co najmniej jeden z wielu podmodułów ma co najmniej jeden styk rozciągający się od obudowy modułu i łączący z elektrycznym układem rozdzielczym mocy.

Co najmniej jeden moduł zawiera styk łączący z łączówką. Styk jest połączony z łączówką zawierającą palce zwierające.

Korzystnym jest gdy podmoduły w co najmniej jednym module są podmodułami wejścia-wyjścia, a zwłaszcza gdy podmoduły w co najmniej jednym module są podmodułami przekształtnika prądowego, korzystnie podmoduły w co najmniej jednym module są podmodułami przekształtnika napięciowego.

W obudowie modułu jest usytuowana główna płyta sterująca, zaś każdy podmoduł jest mechanicznie połączony z obudową modułu wzdłuż jednego jej boku, a elektronicznie i mechanicznie połączony do głównej płyty sterującej wzdłuż przeciwległego boku.

Moduł ma zmienną funkcję w zależności od zamiany co najmniej jednego podmodułu.

Wiele modułów zawiera moduł zasilania, moduł procesora głównego (CPU) i co najmniej jeden moduł systemu przetwarzania danych (DSP) stanowiących zabezpieczenie kontrolne systemu rozdzielania mocy elektrycznej.

Moduł dla urządzenia przekaźnikowego zabezpieczeniowego, według wynalazku, zespołu co najmniej jednej funkcji zawierający obudowę modułu i główną płytę sterującą usytuowaną w obudowie

PL 194 285 B1 charakteryzuje się tym, że zawiera wiele podmodułów usytuowanych w obudowie, przy czym co najmniej jeden podmoduł ma elektryczny styk rozciągający się od obudowy modułu, zaś każdy podmoduł pełni część funkcji modułu i współdziała z innymi podmodułami umieszczonymi w obudowie.

Co najmniej jeden styk jest połączony z łączówką.

Styk korzystnie jest połączony z łączówką mającą palce zwierające, przy czym moduł jest umieszczony pomiędzy palcami łączówki w położeniu elektrycznego styku pomiędzy łączówką i co najmniej jednym stykiem.

Podmoduły są podmodułami wejścia-wyjścia, a zwłaszcza podmoduły są podmodułami przekształtnika prądowego.

Korzystnie podmoduły są podmodułami przekształtnika napięciowego.

Każdy z wielu podmodułów jest mechanicznie połączony z obudową modułu wzdłuż jednego boku oraz elektronicznie i mechanicznie połączony z główną płytą sterującą wzdłuż przeciwległego boku.

Zaletą proponowanego rozwiązania jest to, że możliwa jest zmiana funkcji przekaźnika zabezpieczeniowego przez wymianę jednego lub więcej modułów albo jednego lub więcej podmodułów.

Zmontowany moduł mający podmoduły według wynalazku może być łatwo włożony do przekaźnika zabezpieczeniowego i zamocowany przy zastosowaniu zacisków Tinnermana lub innych właściwych elementów mocujących.

Przekaźnik zabezpieczeniowy według wynalazku zapewnia wiele innych zalet w porównaniu z tradycyjnymi przekaźnikowymi przyrządami zabezpieczeniowymi. Na przykład proponowany przekaźnik zabezpieczeniowy może mieć łatwo usuwane i wymieniane moduły umożliwiające poprawę lub zmianę funkcji przekaźnika zabezpieczeniowego albo dla umożliwienia łatwych napraw. Ponadto, ponieważ moduły mogą być zaopatrzone w podmoduły, oddzielny moduł może mieć podmoduły usuwane i wymieniane dla umożliwienia poprawy lub zmiany funkcji odpowiedniego modułu albo dla umożliwienia łatwych napraw. Te aspekty wynalazku zapewniają znaczne zalety w porównaniu z tradycyjnymi przekaźnikami zabezpieczeniowymi, które mają stałe konfiguracje cyfrowego układu wejściowego i wyjściowego i/lub stałe kombinacje przekształtników prądowych i napięciowych.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na podstawie rysunku na którym, fig. 1 przedstawia urządzenie przekaźnikowe zabezpieczeniowe w którym zastosowano strukturę modułową/podmodułową według wynalazku, fig. 2 jest modułem usuniętym z przekaźnikowego przyrządu zabezpieczeniowego z fig. 1 i fig. 3a-b ukazują kolejno częściowy przekrój perspektywiczny i przekrój poprzeczny modułu z fig. 2.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie przekaźnikowe zabezpieczeniowe 10 ma przegubowy zespół, który zapewnia dostęp do wewnętrznego, przekaźnikowego układu zabezpieczeniowego. Wewnętrzny układ urządzenia przekaźnikowego zabezpieczeniowego 10 jest wykonany w postaci modułów 12. Każdy moduł realizuje specyficzną funkcję lub zespół funkcji związanych z zabezpieczeniem i sterowaniem elektrycznego ukł adu rozdzielczego mocy (nie pokazanego) obsł ugiwanego przez przekaźnikowy przyrząd zabezpieczeniowy. Przykładowe moduły mogą zawierać moduł zasilania, moduł przekształtnika prądowego, moduł jednostki centralnej (CPU - procesor główny), moduł procesora sygnału cyfrowego (DSP - system przetwarzania danych) itd. Każdy moduł 12 jest oddzielnie usuwalny i wymienialny (na przykład przez przesuwne zaczepienie lub odczepienie od szczelin lub prowadnic w obudowie przekaźnika zabezpieczeniowego), umoż liwiając łatwe ulepszenie lub naprawę przyrządu przekaźnikowego 10 przez proste usunięcie i wymianę jednego lub więcej modułów.

Na fig. 2 jest pokazany pojedynczy moduł 12. Moduł jest zaopatrzony na jednym końcu w styki 14 do elektrycznego łączenia modułu z układem rozdzielczym mocy. Na przeciwnym końcu moduł 12 jest zaopatrzony w połączenia (nie pokazane) do komunikacji z interfejsem użytkownika (np. zespołem przyrządu przekaźnikowego 10). Styki 14 są korzystnie dołączone do układu rozdzielczego mocy przez łączówkę, która może być znaną łączówką lub modułową łączówką.

Na. fig. 3a-b są pokazane kolejno częściowy przekrój perspektywiczny i przekrój poprzeczny modułu 12. Jak widać na fig. 3a, moduł 12 jest złożony z głównej płyty sterującej 16 i podmodułów 18. Na fig. 3a są pokazane podmoduły jako karty wejścia-wyjścia (I/O), przy czym karty podmodułowe mogą być korzystnie kartami przekształtnika napięciowego, kartami przekształtnika prądowego lub kartą dowolnego innego typu dla umożliwienia realizacji przez moduł 12 zamierzonej jednej lub więcej funkcji. Główna płyta sterująca 16 zawiera korzystnie układ wspólny dla wszystkich zamierzonych funkcji modułu i jest zamocowana w obudowie 20 modułu. Podmoduły 18 mają specjalizowany układ umożliwiający realizację przez moduł specyficznych, zamierzonych funkcji modułu (np. karty prze4

PL 194 285 B1 kształtnika mające specyficzne napięcia znamionowe lub dla umożliwienia realizacji przez moduł specyficznych typów operacji wejścia-wyjścia).

Podmoduły 18 są oddzielnie usuwalne i wymienialne w głównej płycie sterującej 16 i obudowie 20 modułu. Styki 14 są przeznaczone do współpracy z wewnętrzną łączówką i są korzystnie przyspawane do kart podmodułów 18.

Na fig. 3b podmoduły 18 są dołączone mechanicznie do obudowy 20 wzdłuż jednego boku i są dołączone elektrycznie i mechanicznie do głównej płyty sterującej 16 wzdłuż przeciwległego boku. Korzystnie podmoduły 18 są przesuwnie zaczepiane o główną płytę sterującą 16 dla ustalenia właściwego połączenia elektrycznego i mechanicznego. Ponieważ występuje wiele różnych typów właściwych połączeń, żaden nie będzie tutaj omawiany szczegółowo.

Moduł według wynalazku może zawierać zewnętrzną łączówkę, która współpracuje z wewnętrzną łączówką. Korzystnie obudowa 20 powinna być utworzona tak, żeby moduł według wynalazku korzystnie odbierał taką łączówkę wewnętrzną o dowolnej konfiguracji, bez względu na to, czy łączówka wewnętrzna zawiera palce zwierające. W celu osiągnięcia tego i zapobiegania zwarciu, gdy moduł współpracuje z łączówką wewnętrzną mającą palce zwierające, obudowa 20 modułu/łączówki zewnętrznej jest zaopatrzona w przedłużenia (nie pokazane) o właściwej długości, które są ustawione tak, żeby przerywać styk palców zwierających po ustaleniu styku elektrycznego pomiędzy stykami łączówki wewnętrznej i modułu/łączówki zewnętrznej.

Styki modułu/łączówki zewnętrznej są korzystnie z materiału wytrzymałego na przepływający prąd w przybliżeniu 500 mA przez w przybliżeniu jedną sekundę, dla uruchamiania w układzie rozdzielczym mocy.

Jest zrozumiałym, że opisano tu jedynie przykładowe rozwiązania, przy czym wiele modyfikacji i udoskonaleń jest moż liwych bez wychodzenia poza zakres wynalazku.

Claims (16)

1. Urządzenie przekaź nikowe zabezpieczeniowe, zawierają ce obudowę przekaź nika mają c ą tylną płaszczyznę oraz wiele wymienialnych modułów, przy czym tylna płaszczyzna jest elektrycznie i mechanicznie połączona z obudową, zaś moduły są zamocowane odłączalnie do tylnej płaszczyzny, znamienne tym, że każdy z modułów (12) zawiera obudowę modułu (20) i wiele oddzielnie ruchomych i wymienialnych podmodułów (18) umieszczonych w obudowie modułu (20), przy czym co najmniej jeden z wielu podmodułów (18) ma co najmniej jeden styk (14) rozciągający się od obudowy modułu (20) i łączący z elektrycznym układem rozdzielczym mocy.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jeden moduł (12) zawiera styk (14) łączący z łączówką.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, ż e styk (14) jest połączony z łączówką zawierającą palce zwierające.

4. Urzą dzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podmoduły (18) w co najmniej jednym module (12) są podmodułami wejścia-wyjścia.

5. Urzą dzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podmoduły (18) w co najmniej jednym module (12) są podmodułami przekształtnika prądowego.

6. Urzą dzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podmoduły (18) w co najmniej jednym module (12) są podmodułami przekształtnika napięciowego.

7. Urzą dzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w obudowie modułu (20) jest usytuowana główna płyta sterująca (16), zaś każdy podmoduł (18) jest mechanicznie połączony z obudową modułu (20) wzdłuż jednego jej boku, a elektronicznie i mechanicznie połączony do głównej płyty sterującej (16) wzdłuż przeciwległego boku.

8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że moduł (12) ma zmienną funkcję w zależności od zamiany co najmniej jednego podmodułu (18).

9. Urzą dzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wiele modułów (12) zawiera moduł zasilania, moduł procesora głównego (CPU) i co najmniej jeden moduł systemu przetwarzania danych (DSP) stanowiących zabezpieczenie kontrolne systemu rozdzielania mocy elektrycznej.

10. Moduł dla urządzenia przekaźnikowego zabezpieczeniowego, zespołu co najmniej jednej funkcji zawierający obudowę modułu i główną płytę sterującą usytuowaną w obudowie, znamienny tym, że zawiera wiele podmodułów (18) usytuowanych w obudowie, przy czym co najmniej jeden

PL 194 285 B1 podmoduł (18) ma elektryczny styk (14) rozciągający się od obudowy modułu (20), zaś każdy podmoduł (18) pełni część funkcji modułu i współdziała z innymi podmodułami (18) umieszczonymi w obudowie.

11. Moduł według zastrz. 10, znamienny tym, że co najmniej jeden styk (14) jest połączony z łączówką.

12. Moduł według zastrz. 11, znamienny tym, że styk (14) jest połączony z łączówką mającą palce zwierające, przy czym moduł (12) jest umieszczony pomiędzy palcami łączówki w położeniu elektrycznego styku pomiędzy łączówką i co najmniej jednym stykiem (14).

13. Moduł według zastrz. 10, znamienny tym, że podmoduły (18) są podmodułami wejściawyjścia.

14. Moduł według zastrz. 10, znamienny tym, że podmoduły (18) są podmodułami przekształtnika prądowego.

15. Moduł według zastrz. 10, znamienny tym, że podmoduły (18) są podmodułami przekształtnika napięciowego.

16. Moduł według zastrz. 10, znamienny tym, że każdy z wielu podmodułów (18) jest mechanicznie połączony z obudową modułu (20) wzdłuż jednego boku oraz elektronicznie i mechanicznie połączony z główną płytą sterującą (16) wzdłuż przeciwległego boku.