TR201808067T4 - Yedek güç kaynağı kullanan alternatif çalışma modlu elektronik devre kesicisi. - Google Patents

Abstract

Bir elektronik devre kesici, bir birincil güç kaynağını (10) en az bir yüke (11) bağlamak için uyarlanmış kontrol edilebilir mekanik kontakları (12); ve ana güç kaynağından (10) yüke (11) giden güç akışını izlemek, arıza koşullarını tespit etmek ve bir arıza durumunun tespit edilmesine karşılık olarak kontakları (12) otomatik olarak açmak için kontrol devresi (14) içerir. Bir ana güç kaynağı (17), kontaklar kapalı olduğunda kontrol devrelerine (14) güç sağlar ve bir yardımcı güç kaynağı (20), kontaklar açık olduğunda, ister bir trip ister manuel açılma olsun, kontrol devresine (14) güç sağlar. Kontrol devresi (14) aynı zamanda veri örneklemesindeki arızaları tespit eder ve veri örneklemesinde önceden seçilmiş bir sayıda tespit edilen arızaya yanıt olarak bir açma sinyali üretir.

Description

TARIFNAME YEDEK GÜÇ KAYNAGI KULLANAN ALTERNATIF ÇALISMA MODLU ELEKTRONIK DEVRE KESICISI BULUSUN ALANI Bu bulus, elektronik devre kesicilere ve özellikle bir trip sinyali üretilmesinden sonra yedek bir güç kaynagi kullanarak arizasiz koruma moduna giren gelismis bir devre kesiciyle ilgilidir.

ARKA PLAN Bir elektronik devre çalistirilirken, kesicinin mikrokontrolörünün yazilimini yükseltmek için gerçeklestirilen tüm fonksiyonlarin çalismayi kesintiye ugratmaksizin ve yük korumasi feda edilmeksizin yapilmasi istenilir. Geleneksel bir devre kesicide trip oldugunda, kesiciyi kontrol eden mikrokontrolöre güç gelmemekte ve erisilememektedir.

Bu nedenle, önceki elektronik devre kesicilerde kesici kontaklarinin kapali ya da açik konumda olmasina bagli olarak, mikrokontrolör durumu da sirasiyla açik ya da kapalidir.

Bir aygit yazilimi güncellemesi gerçeklestirmek için kesicinin ya 1) yük merkezinden çikarilmasi, ya 2) yükseltme islemi sirasinda ariza korumasi yapmasi, ya da 3) ariza korumasinin gerekmedigi bir çalisma moduna girmesi gerekmektedir. 1)'e iliskin olarak, kesicinin yük merkezinden çikarilmasi, bakim süresi ve kesiciler ve ilgili ekipmandaki yipranmanin yani sira güvenlik unsurlari açisindan aygit yazilimi yükseltme islemleri için ideal degildir. 2)”ye iliskin olarak, yükseltme islemi sirasinda arizadan koruma saglamak üzere mikroislemci destek islemi ya da anza korumasi gerekmedigi durumlarda kesicinin çalisma moduna girip giremediginin belirlenmesi gerekmektedir.

Koruma saglanirken aygit yaziliminin güncellenmesine bir örnekte iki ayri program bölümü ve ayri bir önyükleme bölümü gerekmektedir. Korumanin tehlikede olmamasini saglamak için var olan program ariza koruma tespiti yapmaya devam ederken yeni programin hafizanin farkli bir bölümüne yazilmasi gerekecektir. Yeni program dogrulandiktan sonra islemcinin sifirlanmasi ve mikrokontrolörün önyükleme bölümünün, her zaman en yeni programi isaret etmek için gelecekte hangi aygit yazilimi programini kullanacagini izlemesi gerekecektir. Ek islemci destek islemcisinin bir ariza tespit edildiginde durumu ele almasi gerekmektedir ve yeni program, kesicinin tehlikeli bir çalisma moduna girmemesi için program bölümüne yazilmaktadir.

Günümüzde konutlarda kullanilan elektronik devre kesiciler (AFCI) çok çesitli ariza durumlarini izlemekte ve bunlara karsi koruma saglamaktadir. Bir devre kesici trip yaptiginda, ariza durumunu dogru ve hizli bir sekilde gidermek için devre kesicinin ne tür bir arizayi durdurdugunu bilmek yararli olacaktir. Bu tür devre kesicilerdeki elektronik modüller, yalnizca elektronik parçalar çalisiyorken kesilen arizayi gösterebilir. Normalde bu, elektronik modülün çalistirilmasi için manuel kolundan devre kesicinin yeniden kapatilmasini gerektirir. Ancak kesintiye ugratilan arizanin nedeninin gösterilmesi için devre kesicinin yeniden kapatilmasi, arizanin hala devam ediyor olmasi durumunda arizanin yeniden harekete geçirilmesi anlamina da gelmektedir. Devre kesiciyi güvenli bir sekilde yeniden kapatmak için bir elektrikçi yük merkezini açmali ve devre kesiciden hat yükü ve nötr yük kablolarini çikarmalidir. Kesintiye ugratilan arizanin gösterilmesi için tehlikeli olabilecek seviyelerde arizanin yeniden harekete geçirilmesine gerek kalmaksizin ve böylece devre kesiciden yük kablolarinin çikarilmasi ihtiyaci ortadan kaldirilarak elektronik modülü çalistiracak ikinci bir güç vasitasi olmasi tercih edilir.

GB 2,290,180 bir devre kesici için yedek batarya güç kaynagina sahip bir elektronik trip ünitesini anlatmaktadir. EP 1,589,628, otomatik bir devre kesici için yedek kesici için devre kesici ana akimi iletiyor olsun ya da olmasin çalisma gücünü yedek bir güç kaynagindan alan bir kontrol devresini anlatmaktadir.

KISA ÖZET Bulus bagimsiz istem 1 ile tanimlanir.

Bulusa uygun olarak ana güç kaynagini en az bir yüke baglamak üzere uyarlanmis kontrol edilebilir mekanik kontaklar içeren bir elektronik devre kesiciyi çalistirma yöntemi açiklanmaktadir. Bu yöntem, ana güç kaynagindan yüke güç akisinin izlenmesini, ariza durumlarinin tespit edilmesini, bir trip sinyali üretilmesini ve bir ariza durumunun tespitine tepki olarak devre kesicideki kontrol devre sisteminden kontaklarin otomatik olarak açilmasini içermektedir. Yöntem, kontaklar kapali oldugunda ana güç kaynagindan kontrol devre sistemine, kontaklar açik oldugunda da yedek bir güç kaynagindan kontrol devre sistemine güç saglar. Yöntem ayrica bahsi geçen yedek güç kaynagi söz konusu devre sistemine güç saglarken ve yalnizca söze edilen mekanik kontaklar açikken aygit yazilimi yükseltmelerinin alinmasini ve depolanmasini içerir.

Kesici kontaklari açikken yedek bir güç kaynagindan kontrol devre sistemine güç saglanmasiyla yöntem, devre kesicinin trip yapma nedeninin belirlenmesi için tehlikeli bir ariza üzerine devre kesicinin kapatilmasi ihtiyacindan kaçinilmasini saglar. Yöntem ayrica, aygit yaziliminin güncellenmesi, bir tripin nedeninin gösterilmesi ya da yan kablolama tanilamasinin yapilmasi için yan devre kablosunun devre kesiciden çikarilmasi ya da devre kesicinin bir yük merkezinden çikarilmasi ihtiyacini da ortadan kaldirir.

Bir uygulamada yöntem güç akisinin özelligini temsil eden bir çikti sinyali üretir, çikti sinyalinden elde edilen veriden örnek alir ve bu veriyi ariza durumlarini tespit etmek için kullanir. Yöntem ayni zamanda veri örneklendirilmesindeki hatalari da tespit eder ve veri örneklendirilmesinde önceden belirlenmis sayida hata tespit edildiginde bir trip sinyali üretir. Yöntem, kontaklarin kesici kolu vasitasiyla manuel olarak açilmasi ve kontrol devre sisteminin bir trip sinyali üretmesine neden olunmasinda oldugu gibi ana güç kaynagindan yüke saglanan bir AC voltajindaki sifirdan geçisin yoklugunu tespit ederek veri örneklendirilmesindeki hatalari tespit edebilir. ÇIZIMLERIN KISA TANIMI Bulus, en iyi sekilde ekteki çizimlerle birlikte asagidaki açiklamaya referansla anlasilabilir. Bu sekillerden SEKIL 1, yedek bir güç kaynagina ve çesitli çalisma modlarina sahip bir elektronik devre kesicideki elektrik devre sisteminin bir kisminin sematik diyagramidir.

SEKIL 2, elektronik devre kesicinin yedek güç kaynaginin harekete geçirilmesi ve çalisma modunun kontrol edilmesi için SEKIL l°deki devre sisteminin mikrokontrolörü tarafindan yürütülen bir rutinin sematik diyagramidir.

DETAYLI AÇIKLAMA Her ne kadar uygulama belli örneklerle baglantili olarak açiklanacak olsa da, bulusun yalnizca bu uygulamalarla kisitli olmadigi bilinmelidir. Bunun aksine bulus, ekli istemlerde tanimlandigi biçimde kapsamina dahil edilebilecek tüm alternatif ve modifikasyonlari içerecek sekildedir.

SEKIL l, 120 voltluk bir AC güç kaynagi gibi birinci bir güç kaynagindan (10) bir ya da daha fazla yüke (11) saglanan elektrik gücünü izleyen bir devre kesici için kontrol devre sisteminin bir kismini göstermektedir. Normal çalisma sirasinda, yani bir ariza söz konusu degilken kaynak (10), bir trip devresindeki (13) normalde kapali kesici kontaklar (12) yoluyla yüke (ll) AC gücü saglar. Buna ek olarak kesicideki mikrokontrolöre (14) bir voltaj izleme devresi (16) araciligiyla bir ön voltaj regülatör devresine (17) saglanan DC çiktisini üretmek için kaynaktan (10) aldigi AC gücünü dogrultan bir diyot köprüsünden (15) DC güç saglanir. Buna karsilik olarak ön voltaj regülatör devresi (17), mikrokontrolöre ( 14) düzenli bir DC girdi voltaji saglayan bir voltaj regülatörüne (18) güç saglar.

Devre kesici tarafindan bir ariza tespit edildiginde mikrokontrolör (14), kesici kontaklarinin (12) otomatik olarak açilmasi ve yüke (l 1) elektrik akimi akisinin durdurulmasi için trip devresine (13) yönlendirilecek bir trip sinyali üretir.

Mikrokontrolör ayni zamanda toprak arizasi ya da ark arizasinin tespiti gibi trip sebebini belirleyen bilgiyi de genellikle depolar.

Kesici kontaklari (12) açikken mikrokontrolörün (14) kullanilabilmesini saglamak için salter (20a) kapatilarak bir batarya gibi yedek bir güç kaynagindan (20) mikrokontrolöre (14) güç saglanabilir. Bu, yedek güç kaynagini (20) voltaj regülatörüne (18) baglayarak mikrokontrolöre (14) güç verir. Bir saltere ihtiyaç olmaksizin bataryanin dogrudan kesiciye takilabilecegi de takdir edilecektir.

Kesici kontaklari (12) açikken mikrokontrolörü (14) çalistirma olanaginin bulunmasinin neden tercih edilir olabilecegine dair pek çok sebep vardir. Örnegin, kesicinin bir yük merkezinden çikarilmasi ve/veya elektronik kesici dahilinde bir islemci destek islemi bulunmasi ihtiyaci olmaksizin mikrokontrolörün (14) aygit yaziliminin yükseltilmesi ya da yan kablolama tanilama isleminin gerçeklestirilmesi tercih edilir. Bir baska Örnek olarak, bir trip sinyali tarafindan kesici kontaklari açilmisken tripe yol açan anza türünün belirlenmesi amaciyla mikrokontrolöre erisilebilir olmasi tercih edilir.

SEKIL 2ideki akis semasi, mikrokontrolördeki ( 12) aygit yaziliminin, elektronik devre kesicinin ya normal çalisma modu (örnegin ariza korumasi) ya da alternatif çalisma modu (aygit yazilimi yükseltilmesi) seklindeki iki karsilikli disarlayan alternatif çalisma modundan birine girmesine nasil izin verdigini göstermektedir. Spesifik olarak iki alternatif çalisma modu mikrokontrolörün ( 14) ya ana kesici kapali kontaklari ( 12) yoluyla ana güç kaynagi tarafindan ya da kesici kontaklarinin (12) manuel olarak kontrol edilmesi ve sifirlanmasi için tüm devre kesicilerde olan manuel kolun kullaniminda oldugu gibi kesici kontaklari (12) açik oldugunda yardimci güç kaynagi (20) tarafindan çalistirilmasina izin verir.

SEKIL 23ye istinaden, kaynaklarin herhangi biri tarafindan çalistirildiktan sonra aygit yazilimi, mikrokontrolörün baslangiç durumunun 30. adimda sifirlandigi, tanilama islemlerinin 31. adimda baslatildigi ve ariza tespitinin 32. adimda baslatildigi baslangiç durumuna girer. Ariza tespitinin baslatilmasindan sonra sistem, bir yolda 33-35. adimlarla, paralel bir yolda da 36-37. adimlarla temsil edilen bir çift es zamanli duruma verilerden (örnegin voltaj izleme devresinden (16) elde edilen veriler) örnek alir ve daha sonra 34. adim, örnek olarak alinan verileri bir ariza olustugunda bunu tespit etmek için yürütülen algoritmalarda kullanir. Hata tespit edilmedigi sürece 35. adim negatif bir yanit verir, bu da sistemi voltaj izleme devresinden (16) örnek veri toplamaya devam etmesi için 33. adima geri götürür. Bu döngü, 33. adimda veri örneklemesi devam ettigi ve 34. adimda yürütülen algoritmalar tarafindan ariza durumu tespit edilmedigi sürece devam Es zamanli gerçeklesen paralel “Sistem Tanilama Tespiti” yolunda 36. adim Ömeklemeye baslama hatasinin tespiti gibi (örnegin birinci AC voltajinin sifirdan geçislerinin olmamasi) örnek verilerde bir hata oldugunda, bunu tespit eder. Bu, elektronik devre kesicilerde standart bir ariza güvenligi tanilama özelligi olup aygit yaziliminda konvansiyonel bir koruma saati zamanlayicisi tarafindan yürütülür ve mikrokontrolör (14) için ek bir islemci destek islemi gerektirmez. 37. adim, 36. adimda tespit edilen hatalari sayar ve ardisik hatalarin sayisinin önceden ayarlanmis ve gerçek bir hatanin tespit edildigini gösteren bir “hata sayisii'na ulastigi zamani belirler. 37. adim negatif bir yanit verdigi sürece örnek veri hatalarini izlemeye devam etmesi için sistem 36. adima geri döndürülür. Bu döngü, önceden yaralanmis “hata sayisi”na ulasilmadigi sürece devam eder. Eger kesici manuel olarak kapatilirsa, yani kontaklar (12) açilirsa, sistem zaman asimina ugrar ve olumlu bir yanit verilir. . ya da 37. adimdaki olumlu bir cevap, 38. adimda bir trip sinyali üretilmesine yol açar. Trip sinyali, ana güç kaynaginin (10) kesici sisteminden çikarilmasi için ana kontaklari (12) açan trip devresine (13) gönderilir. 38. adimda trip sinyali verildikten sonra 39. adimda alternatif çalisma modu baslatilir.

Alternatif çalisma modu, yalnizca mikrokontrolöre (14) güç saglanmasi amaciyla yedek güç kaynagini (20) voltaj regülatörüne (18) baglamak için salter (20a) kapali oldugu sürece devam eder. Yedek güç kaynagi (20) bagliysa mikrokontrolör güç almaya devam eder ve mikrokontrolör tarafindan çesitli islemler gerçeklestirilebilir.

Mikrokontrolör yedek güç kaynagi (20) tarafindan çalistirildiginda, ana kontaklar (12) açik oldugundan örnekleme islemi baslamaz. Böylece, birçok güvenlik zamanlayicisi zaman asimi arka arkaya gerçeklesir ve bu da 37. adimda olumlu bir yanita, 38. adimda bir trip sinyalinin üretilmesine ve 39. adimda alternatif çalisma modunun baslamasina neden olur. Alternatif çalisma modunda trip sinyali her zaman mevcuttur, bu yüzden eger ana kontaklar (12) kapaliysa trip devresi (13) bu kontaklari derhal yeniden açar. Eger yedek güç kaynagi, örnegin salter (20a) açilarak ya da bataryanin bosalmasiyla, çikarilirsa alternatif çalisma modu sonlandirilir. Bu da yedek güç mevcutken kendi kendini koruma özelligi saglar.

SEKIL 2,nin örneginde sistem 39. adimdan “Aygit Yazilim Güncelleme” rutinine geçmektedir. Bu rutinin ilk adimi, mikrokontrolörün (14) iletisim portlarini kontrol eden 40. adimdir ve daha sonra, 41. adimda yeni aygit yazilimi alinir ve ara bellege kaydedilir.

Daha sonra 42. adim, ana kontaklar ( 12) hala açikken yeni aygit yazilimini yazar ve kontrol eder. Daha önce de bahsedildigi gibi alternatif modda, bir arizanin nedeninin bulunmasi ve gösterilmesi veya yari kablolama tanilama islemi gibi diger islemler de gerçeklestirilebilir. Ana kontaklar ( 12) açikken alternatif modda yüke (l 1) güç saglanmaz ve böylece ariza korumasi gerekmemektedir. Bu da yük merkezinden yük kablolarini ya da kesiciyi çikarmaksizin veya bunlarin baglantisini kesmeksizin alternatif modda yazilim güncellenmesi veya arizanin sebebinin gösterilmesi gibi islemlerin gerçeklestirilmesini mümkün kilar.

Birinci AC voltaj sifirdan geçisler için mevcut tanilama testinin kullanilmasi, alternatif moda ne zaman girileceginin belirlenmesi için ek bir islemci destek islemi gerektirmemektedir. Islemci ek islemi, bir trip sinyali verilmeden önce bir islemin gerçeklestirilmesi için ek saat çevrimlerinin ya da daha fazla gücün kullanilmasi olarak tanimlanmaktadir. Güvenlik zamanlayicisi genelde bir elektronik kesicinin standart aygit yaziliminin bir parçasidir, bu nedenle ek destek islemi ya da ek zamanlama kisitlamasi yoktur.

Bu bulusun bazi uygulamalari örneklendirilmis ve açiklanmistir; ancak bulusun yalnizca burada verilen yapi ve olusumlarla sinirli olmadigi, bulusun ekli istemlerde belirlenen kapsamindan uzaklasmaksizin çesitli modifikasyonlarin, degisikliklerin ve varyasyonlarin yapilabilecegi bilinmelidir. 59:60_ 36 %8› (Sistem Teshis Baslatilmasi Baslangiç Durumu Islemci Sifirlama Ariza Tespit Baslatilmasi Sistem Teshis _ Tespiti Örnek Veri ) i Hatasini Tespit et 5 Ariza Tespit ) E Algoritmalan i 35 5 _ayir g g Edildi mi? > g Firmware ; Günelleme Trip Sinyali Yarat haberlesmeyi lsgiitrol et Yeni firmwareî tampona yükle Alternatif operasyonu baslat Yeni firmwareî ) Yaz/Kontrol et

Claims (7)

ISTEMLER

1. Bir elektronik devre kesici olup, bir ana güç kaynagini (10) en aZ bir yüke (l 1) baglamak için uyarlanmis kontrol edilebilir mekanik kontaklari (12), bahsedilen birincil güç kaynagindan (10) bahsedilen yüke (ll) giden güç akisinin izlenmesi ve ariza kosullarinin tespit edilmesi ve bir ariza durumunun saptanmasina yanit olarak bahsedilen kontaklarin (12) otomatik olarak açilmasi için bir açma sinyali üretilmesi için kontrol devresi, bahsedilen kontaklar (12) kapali oldugunda bahsedilen kontrol devrelerini bahsedilen birincil güç kaynagindan güç ile beslemek için bir voltaj regülatörü; söz konusu kontrol devresine sadece söz konusu kontaklar (12) açik oldugunda güç saglamak için bir yardimci güç kaynagi (20); ve, birincil güç kaynagindan gelen güç akisina, bahsi geçen güç akisinin bir karakteristigini temsil eden bir çikis sinyali yüklemek ve üretmek üzere baglanan en az bir sensör içerir, ve kontrol devresi numunesi verileri, çikis sinyalinden türetilir ve hata kosullarini tespit etmek için verileri isler, kontrol devresi (14) ayrica, söz konusu veri örneklemesindeki anzalari tespit etmekte ve söz konusu veri örneklemesinde önceden seçilmis bir sayida tespit edilen arizaya yanit olarak bir açma sinyali üretmektedir; söz konusu yardimci güç kaynagi (20) söz konusu devreye güç saglamakla birlikte söz konusu mekanik kontaklar (12) açikken, söz konusu kontrol devresi ürün yazilimi güncellemelerini almaya ve depolamaya uyarlanmistir.

2. Istem 1'in elektronik devre kesicisi olup, söz konusu devresi, bahsedilen birincil güç kaynagi (10) tarafindan bahsedilen yüke (11) beslenen bir AC voltajinda sifir geçisinin bulunmadigini tespit ederek söz konusu veri örneklemesindeki arizalari tespit eder.

3. Istem l'in elektronik devre kesicisi olup, bahsedilen kontrol devresi, söz konusu kontaklar açikken ve söz konusu yardimci güç kaynagi (20) söz konusu kontrol devresine güç beslerken, bir açma sinyalinin üretilmesine neden olan ariza durumunun türünü gösterir.

4. Istem l'e göre bir elektronik devre kesici olup, burada bahsedilen yardimci güç kaynagi (20) bir bataryadir.

5. Istem 1 'deki gibi bir elektronik devre kesici olup, bahsedilen yardimci güç kaynagini bahsedilen kontrol devresine baglamak için bir anahtar içerir.

6. Istem 5'in elektronik devre kesicisi olup, bahsedilen kontrol devresi, söz konusu kontaklar (12) kapali oldugunda veya söz konusu kontaklar (12) açik oldugunda söz konusu yardimci güç kaynagi (20) vasitasiyla söz konusu kontaklar ( 12) üzerinden güç almak için adapte edilmis bir mikrokontrolör (14) içerir ve söz konusu mikrokontrolör (14) ariza durumlarini tespit etmek, bir ariza durumunun tespit edilmesine yanit olarak söz konusu kontaklari (12) açmak ve söz konusu kontaklar (12) kapali oldugunda bir ariza koruma modu arasinda otomatik olarak geçis yapmak ve söz konusu kontaklar (12) açik oldugunda alternatif bir çalisma modu için programlanmak üzere programlanmistir.

7. Istem 6'nin devre kesici olup, bahsedilen mikro-denetleyici (14), bahsedilen birincil güç kaynaginin (10) bahsedilen mikro-denetleyiciye (14) bahsedilen kontaklar vasitasiyla baglanmasini saptamak ve bahsedilen birincil güç kaynagi (10) bahsedilen kontaklar (12) vasitasiyla bahsedilen mikro-denetleyiciye (14) baglanmadiginda bahsedilen alternatif moda otomatik olarak geçmek üzere programlanmistir.