專利名稱：包含多個使用無線通信的附件的電開關設備及方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及電開關設備，且更具體地，涉及包含多個附件的這 種設備。本發(fā)明還涉及多個附件與電開關設備之間通信的方法。
背景技術：
諸如斷路器的電開關設備廣泛應用在工業(yè)、商業(yè)和住宅應用中，以便 保護電導體和設備。例如，斷路器用于保護配電系統(tǒng)不被由例如過負荷條 件或相對較高水平短路或故障條件等過電流條件造成損壞。在用于住宅和 照明商業(yè)應用的通常被稱作微型斷路器的小的斷路器中，這種保護典型地 由熱磁脫扣裝置提供。這種脫扣裝置包含雙金屬片，其響應于持續(xù)的過電 流條件而發(fā)熱并彎曲。雙金屬片接著釋放彈簧驅動的操作機構，該機構斷 開斷路器的可分離觸點，以便中斷被保護電力系統(tǒng)中的電流。
一些斷路器包含以自動運行模式檢測過電流條件的脫扣單元。在檢測 到過電流條件之后，脫扣單元將操作結構解扣至脫扣狀態(tài)，其將可分離觸 點移動到它們的斷開位置。使用脫扣單元來檢測許多類型的過電流脫扣條 件并提供許多保護功能_一例如長延遲脫扣、短延遲脫扣、瞬時脫扣和/ 或接地故障脫扣一一是公知的。最早的電子脫扣單元電路設計使用了分立
元件，例如晶體管、電阻器以及電容器。近來，諸如專利號為4,428,022 以及5,525,985的美國專利中公開的設計包含了微處理器，其提供了增強的 性能和靈活性。這些數(shù)字系統(tǒng)周期性地對電流波形進行采樣以產(chǎn)生電流的 數(shù)字表示。；錄處理器使用采樣來執(zhí)行算法，算法實施一個或一個以上的電 流保護曲線。
電開關設備一一諸如斷路器、轉接開關、網(wǎng)絡保護器及類似設備一一 通常配備有附件，附件例如但不限于輔助觸點、鈴聲警報、開/關按鈕、并
聯(lián)脫扣裝置以及欠電壓釋放(UVR)裝置。
輔助觸點和鈴聲警報提供指示設備中的特定條件的信號。例如，輔助 開關信號的輔助觸點(例如但不限于常開的、常閉的)，例如，對應于設 備的可分離觸點的斷開和閉合狀態(tài)。鈴聲警報觸點信號，例如，對應于設 備的脫扣狀態(tài)。這些機械狀態(tài)指示附件通常安裝在設備的外殼內(nèi)，且被外 部監(jiān)視與控制設備使用。
開/關^提供遠程機構來斷開或閉合可分離觸點，而不需要直接位于 斷路器面前。例如，兩個常開開關(一個用于斷開，另一個用于閉合)能 夠用于這種目的。如果一個且只有一個開關閉合，則斷路器執(zhí)行對應的被 請求的動作(斷開或閉合斷路器可分離觸點)。如果兩個開關均被斷開或 閉合，則不釆取任何動作。
并聯(lián)脫扣和UVR裝置能夠以各種方式使用以起動設備狀態(tài)的改變， 例如響應于電氣故障條件(例如但不限于電流過負荷、短路、欠電壓)或 其它外部條件以脫扣斷開設備的可分離觸點。設備和多種附件裝置之間的 連接通常采用每個附件兩根線并聯(lián)完成。這些線的安裝昂貴且費時。
專利號為6,175,780的美國專利公開了一種電子脫扣單元，其通過兩線 通信母線與多個遠程附件裝置通信。
以上的線的安裝既昂貴又費時。
因此，電開關設備和對應的附件存在改進空間。
電開關i殳備和對應的附件之間的通信方法也存在改進空間。

發(fā)明內(nèi)容
這些需求和其它通過本發(fā)明的實施例來滿足，本發(fā)明的實施例提供了 電開關設備及其多個附件之間的無線通信。
根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)， 一種電開關設備包含電開關設備外殼；可 分離觸點；被結構化為斷開以及閉合可分離觸點的操作機構；與操作機構 協(xié)作以判斷可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)的第一處理器；多個附件，所述 多個附件的每一個包含無線接收器、第二處理器和多個輸出；無線發(fā)送器，
其被結構化為將來自第一處理器的可分離觸點斷開或閉合狀態(tài)無線發(fā)送至 所述多個附件的無線接收器，其中，無線接收器被結構化為無線接收來自 無線發(fā)送器的可分離觸點斷開或閉合狀態(tài)，其中，第二處理器被結構化為 接收來自無線接收器的可分離觸點斷開或閉合狀態(tài)并將可分離觸點的斷開 或閉合狀態(tài)輸出到多個輸出，且其中，所述多個附件位于電開關設備外殼 上或其內(nèi)部。
作為本發(fā)明另一實施形態(tài)， 一種電開關設備包含可分離觸點；操作 機構，其被結構化為斷開以及閉合可分離觸點；第一處理器，其與操作機 構協(xié)作以斷開以及閉合可分離觸點；無線接收器，其被結構化為無線接收 信號；多個附件，所述多個附件中的每一個包含無線發(fā)送器、第二處理器 以及^L結構化為產(chǎn)生用于第二處理器的信號或將該信號傳送至第二處理器 的電路，第二處理器被結構化為將該信號輸出到無線發(fā)送器，無線發(fā)送器 被結構化為將該信號無線發(fā)送到無線接收器，其中，第一處理器被結構化 為接收來自無線接收器的信號并作出響應地使操作機構斷開或閉合可分離 觸點。
作為本發(fā)明的另一個方面， 一種電開關設備包含可分離觸點；操作 機構，其被結構化為斷開以及閉合可分離觸點；第一處理器，其與操作機 構協(xié)作以判斷可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)并斷開以及閉合可分離觸點； 無線&良器，其與第一處理器協(xié)作并被結構化為無線傳送來自第一處理器 的可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)并無線接收信號；多個附件，附件中的第 一個包含無線接收器，第二處理器和多個輸出，附件中的第二個包含無線 發(fā)送器，第三處理器和被結構化為產(chǎn)生用于第三處理器的信號或將該信號 傳送至第三處理器的電路，第三處理器被結構化為輸出信號到無線發(fā)送器， 無線發(fā)送器被結構化為無線發(fā)送信號到無線收發(fā)器，其中，第一處理器被 結構化為接收來自無線收發(fā)器的信號并作出響應地使操作機構斷開或閉合 可分離觸點，其中，無線接收器被結構化為無線接收來自無線收發(fā)器的可 分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)，且其中，第二處理器被結構化為接收來自無 線接收器的可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)并將可分離觸點的斷開或閉合狀
態(tài)輸出到所述多個輸出。
作為本發(fā)明另一實施形態(tài)， 一種在多個附件節(jié)點與包含可分離觸點的
電開關設備之間進行無線通信的方法包含將電開關設備和所述多個附件 節(jié)點無線連接到無線通信網(wǎng)絡；通過無線通信網(wǎng)絡(a)將來自電開關i殳備 的可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)無線傳送至所述多個附件節(jié)點中的一個， 并做出響應地輸出來自所述多個附件節(jié)點中的所述一個的斷開或閉合狀 態(tài)，或(b)將來自所述多個附件節(jié)點中的一個的信號無線傳送至電開關詔: 備，并響應于該信號做出響應地斷開或閉合可分離觸點；使用包含電開關 設備外殼的電開關設備；將所述多個附件節(jié)點置于外殼之上或其內(nèi)部。


結合所附附圖閱讀以下對優(yōu)選實施例的描述，能夠獲得對本發(fā)明的全 面理解，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的電路斷流器和多個無線附件節(jié)點的框
圖2為一原理圖，其以框圖形式示出了才艮據(jù)本發(fā)明的實施例的無線附
件通信網(wǎng)絡；
圖3-6為圖1中的一些無線附件節(jié)點的框圖7-9為根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的斷路器的框圖IO為一原理圖，其以框圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的無
線附件通信網(wǎng)絡的。
具體實施例方式
如這里使用的，術語"多個"應當表示一個或大于一個的整數(shù)(例如， 復數(shù)個)。
如這里使用的，術語"處理器"表示能夠存儲、取回以及處理數(shù)據(jù) 的可編程模擬和/或數(shù)字裝置；計算機；工作站；個人計算機；微處理器； 微控制器；微計算機；中央處理單元；主機計算機；小型計算機；服務器；
網(wǎng)絡處理器；或者任何合適的處理裝置或設備。
如這里使用的，術語"無線，，應當清楚地包括但不限于射頻(RF)、 不使用光纖的光或可見光或紅外光、超聲波、無線區(qū)域網(wǎng)，例如但不限于 IEEE 802.11及其所有變型(例如但不限于802.11a; 802.11b; 802.11g)、 IEEE 802.15及其所有變型(例如但不限于802.15.1; 802.15.3， 802.15.4)、 IEEE802.16及其所有變型、其它無線通信標準(例如但不限于ZigBeeTM 聯(lián)盟標準)、HyperLan、 DECT、 PWT、尋呼機、PCS、 Wi-Fi、 Bluetooth 以及蜂窩。
如這里使用的術語"無線通信網(wǎng)絡"表示采用無線通信的通信網(wǎng)絡。
如這里使用的術語"網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器"(NC)表示一種通信裝置，其在 ad-hoc通信網(wǎng)絡或者無線通信網(wǎng)絡中作為中央控制器運行。
如這里4吏用的，術語"網(wǎng)絡裝置"(ND)表示一種通信裝置，其參與 在無線通信網(wǎng)絡中，且其不是網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器。
如這里使用的，術語"節(jié)點"包括ND， NC或其它節(jié)點，其參與ad-hoc 通信網(wǎng)絡或者無線通信網(wǎng)絡。
盡管與斷路器相關聯(lián)地介紹了本發(fā)明，但本發(fā)明可應用于寬廣范圍的 電開關設備。
例1
參考圖1,電路斷流器一_例如斷路器11一一的電子脫扣單元10在代 表負載的交流配電系統(tǒng)12中進行保護并捕獲波形。配電系統(tǒng)12 (例如但 不限于電氣系統(tǒng)、交流電力系統(tǒng)、電力電路)具有三相導體14A、 14B、 14C以及中性導體14N。電流互感器16A、 16B、 16C、 16N檢測在在每個 導體中流動的電流。電流互感器16G是零序互感器，其通過直接測量線以 及中性電流(phase and neutral currents )之和來間接測量接地電流。這些 電流通過調(diào)節(jié)電路80和82進行檢測，調(diào)節(jié)電路80和82準備分別由模-數(shù)(A/D )轉換器22和84進行處理的信號。相電壓自三相導體14A、 14B、 14C通過各個電壓互感器18A、 18B、 18C進行檢測，且其凈皮輸入至調(diào)節(jié)電 路82，以便由A/D轉換器84進行處理。調(diào)節(jié)電路80和82將電流和電壓
信號縮放到合適的范圍，以便由A/D轉換器22和84進行轉換，從而分別 輸入至處理器(例如但不限于微計算機)24和46。
例如，以專利號為5,600,527的美國專利以及這里引用的專利中更具體 描述的方式，在由處理器46產(chǎn)生的中斷所決定的采樣點上，A/D轉換器 84對模擬電壓和電流進行采樣。處理器46使用數(shù)字采樣所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來 提供基于電壓的保護功能，例如，用于電氣系統(tǒng)12的"過電壓保護，并 且，還將采樣用于出于計量以及顯示目的的波形捕獲以及諧波分析。
在實施過電流保護功能時，第二處理器24以保護模式運行，以便在延 遲脫扣保護功能的任何一個電流/時間特性被爽過時產(chǎn)生脫扣信號。此脫扣 信號^皮傳送至脫扣機構一一例如脫扣電路32，其斷開電氣系統(tǒng)12的相應 的三相導體14A、 14B、 14C中的可分離觸點34A、 34B、 34C。脫扣電路 32典型地是機械閉鎖電子釋放的機構。盡管沒有典型地在美國采用，也可 包含附加的可分離觸點以中斷中性導體14N中的電流。處理器24和46也 能通過例如合適的串行外圍接口 (SPI)鏈路42彼此進行通信。
處理器24提供過電流保護并與脫扣電路32通信，以便實施過電流瞬 時脫扣要求。處理器46還通過斷路器狀態(tài)電路26監(jiān)視斷路器11的操作機 構(未示出)或可分離觸點34A、 34B、 34C的狀態(tài)，以指示斷路器的斷 開/閉合狀態(tài)。處理器24通過無線收發(fā)器40(例如但不限于IEEE 802.15.4、 ZigBee)通信至無線通信網(wǎng)絡48 (例如但不限于IEEE 802.15.4; ZigBee)。
電子脫扣單元IO有利地通過也在圖2中示出的無線通信網(wǎng)絡48在(即 至和/或自)脫扣單元10和與該特定脫扣單元10相關聯(lián)的多個無線附件47 (例如但不限于附件節(jié)點)之間使用無線通信。從而，電路斷流器11以及 無線附件47被無線地連接至無線通信網(wǎng)絡48。這允許例如，可分離觸 點34A、 34B、 34C的斷開或閉合狀態(tài)從電路斷流器11到其中一個無線附 件47(例如輔助觸點；鈴聲警報)的無線通信，以及自對應的無線附件做 出響應地輸出該斷開或閉合狀態(tài)，或者自其中一個無線附件47 (例如，并 聯(lián)脫扣模塊；UVR;斷開/閉合按鈕)到電路斷流器11的信號(例如，斷 開；閉合；脫扣)，電路斷流器ll響應于該信號做出響應地斷開或閉合可
分離觸點34A、 34B、 34C。
例2
參考圖7,示出了另一個電路中斷器，例如斷路器100。斷路器100 包含可分離觸點102;操作機構104，其被結構化為斷開以及閉合可分離 觸點；第一處理器(例如但不限于微處理器(pP) ) 106，其與操作機構 104協(xié)作以判斷可分離觸點102的斷開或閉合狀態(tài)107;多個附件108。每 個附件108包含無線接收器(RX) 110、第二處理器(例如但不限于微處 理器(MP) ) 112和多個輸出114。斷路器100還包含無線發(fā)送器(TX) 115，其被結構化為從第一處理器106到附件108的無線接收器110無線傳 送可分離觸點102的斷開或閉合狀態(tài)。無線接收器110被結構化為無線接 收來自無線發(fā)送器115的可分離觸點102的斷開或閉合狀態(tài)。第二處理器 112被結構化為接收來自無線接收器110的可分離觸點102的斷開或閉合 狀態(tài)并將之輸出到輸出114。
例3
在本例中，斷路器100包含斷路器外殼116，且多個附件108位于外 殼116上或其內(nèi)部(如圖7所示)，這與如圖2的斷路器脫扣單元10所示 遠離斷路器的情況截然不同。
例4
參考圖8，另一個電路斷流器一一例如斷路器100，一一與圖7中的斷 路器100類似。斷路器100，包含可分離觸點102;操作機構104，其被結 構化為斷開以及閉合可分離觸點102;第一處理器106，其與操作機構104 協(xié)作以斷開以及閉合可分離觸點102;無線接收器(RX) 118，其被結構 化為無線接收信號119;多個附件120。每個附件120包含無線發(fā)送器(TX) 122，第二處理器(例如但不限于微處理器(uP) )124以及電路126, 電路126被結構化為產(chǎn)生用于第二處理器124的信號119或者將信號119 傳送至第二處理器124。第二處理器124被結構化為將信號119輸出到無 線發(fā)送器122，無線發(fā)送器122又被結構化為通過無線信號180將信號119 無線傳送至無線接收器118。第一處理器106被結構化為接收來自無線接
收器118的信號119并做出響應地使操作機構104斷開或閉合可分離觸點 102。
例5
在本例中，斷路器100，包含斷路器外殼116，以及位于外殼116，之上或 其內(nèi)部的多個附件120。
例6
參考圖9，另一個電路斷流器——例如斷路器100"——與圖7以及8 中的斷路器100以及100，類似。斷路器100，，包含可分離觸點102;操作 機構104,其被結構化為斷開以及閉合可分離觸點102;第一處理器(例如 但不限于微處理器(juP) ) 123，其與操作機構104協(xié)作以判斷可分離觸 點102的斷開或閉合狀態(tài)107并斷開以及閉合可分離觸點102;無線^ 器(RX/TX) 125，其與第一處理器123協(xié)作并被結構化為無線傳送來自 第一處理器123的可分離觸點102的斷開或閉合狀態(tài)107并無線地接收信 號127;多個附件128。第一附件128A包含無線接收器110、第二處理器 112以及多個輸出114。第二附件128B包含無線發(fā)送器122、第三處理器 (例如但不限于微處理器(MP) ) 124，(圖8的第二處理器124)以及電 路126，(圖8的電路126 )，電路126，被結構化為產(chǎn)生用于第三處理器124， 的信號127或將信號127傳送至第三處理器124，。第三處理器124，被結構 化為將信號127輸出至無線發(fā)送器122，無線發(fā)送器122又被結構化為將 信號127無線傳送至無線收發(fā)器125。第一處理器123被結構化為接收來 自無線收發(fā)器125的信號127,并做出響應地使得操作機構104斷開或閉 合可分離觸點102。無線接收器110被結構化為無線接收來自無線收發(fā)器 125的可分離觸點102的斷開或閉合狀態(tài)107。第二處理器112被結構化為 接收來自無線接收器110的可分離觸點102的斷開或閉合狀態(tài)107并將可 分離觸點102的斷開或閉合狀態(tài)107輸出至輸出114。
例7
圖2示出了圖1的無線附件47的五個例子。例如，無線附件150輸出 輔助觸點151，無線附件152輸入并聯(lián)脫扣信號153，無線附件154輸出鈴
聲警報155，無線附件156產(chǎn)生UVR脫扣信號157，無線附件158產(chǎn)生斷 開/閉^f言號159。
例8
盡管圖1和2的無線通信網(wǎng)絡48可以是任何合適的無線通信網(wǎng)絡，這 樣的無線通信網(wǎng)絡優(yōu)選選自IEEE 802.15.4無線通信網(wǎng)絡和ZigBee無線通
例9
盡管本發(fā)明應用于一個或一個以上的無線附件節(jié)點(例如，如圖7和 8所示)，圖9示出了例如從斷路器IOO"到第一附件128A—一其4故出響應 地通過輸出114輸出斷開或閉合狀態(tài)——的可分離觸點102的斷開或閉合 狀態(tài)107以及從第二附件128B到斷路器100"——其響應于該信號斷開或 閉合可分離觸點102—一的信號127 (例如但不限于脫扣斷開可分離觸點 102的并聯(lián)脫扣信號；脫扣斷開該可分離觸點的UVR脫扣信號；斷開或閉 合該可分離觸點的按鈕斷開或閉合信號)的無線傳送。
例10
相比于圖7的斷路器100和圖8的100，，如圖2所示的斷路器脫扣 單元10所示，多個附件節(jié)點47可被定位為遠離斷路器。
例11
參考圖3,附件160—一其適于作為輔助開關或鈴聲警報使用一一包含 無線收發(fā)器(RX/TX) 162、處理器164以及合適的輸出接口 166 (例如但 不限于包含常開和常閉觸點中的一個或兩者的繼電器)。在本例中，當繼 電器被處理器164通過合適的接口激勵時，常開觸點閉合以激勵警報電路 168(以虛線圖示出)。因此,鈴聲警報附件160被結構化為告知(annunciate ) 對應的斷路器(例如圖7的斷路器100)的脫扣斷開狀態(tài)。
例12
否則，如果附件160作為輔助開關使用，常開/常閉觸點優(yōu)選為跟蹤(例 如但不限于常開觸點對于觸點斷開狀態(tài)閉合；常開觸點對于觸點斷開狀態(tài) 斷開)斷路器可分離觸點(例如圖7-9的可分離觸點102 )的斷開或閉合狀態(tài)。
例13
如圖4所示，并聯(lián)脫扣附件170包含無線收發(fā)器(RX/TX) 172、處 理器174以及合適的輸入接口 176 (例如但不限于至外部常開觸點178 (以 虛線圖示出)，其閉合以提供外部脫扣信號)。在本例中，對應的操作機 構(例如圖8的104)包含^L結構化為脫扣斷開可分離觸點(例如圖8的 102)的脫扣機構179，且該可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)處于脫扣斷開狀 態(tài)。
例14
參考圖8，從無線TX 122到無線RX 118的無線信號180為脫扣信號。 附件120__在本例中一一為并聯(lián)脫扣附件，且電路126被結構化為接收 脫扣信號119 (例如但不限于來自外部觸點)并將脫扣信號119傳送至處 理器124。處理器106又被結構化為接收來自無線RX 118 (其可以是無線 收發(fā)器(未示出)的一部分)的脫扣信號并做出響應地使得脫扣機構179 脫扣斷開可分離觸點102。
類似地，圖2的并聯(lián)脫扣附件152可被用于提供遠程脫扣控制站。出 于安全目的，希望能在不直接站在單元前面的情況下對斷路器進行脫扣。 常開開關(未示出)饋送用于此目的的并聯(lián)脫扣信號153。接著，電子脫 扣單元10通過圖2的無線信號182讀取該開關，使得如果開關閉合則斷路 器脫扣單元10執(zhí)^f1^皮請求的脫扣動作。例如，這樣的請求可以通過多重讀 取得到確認，以^f更避免誤動作。
例15
如圖5所示，UVR脫扣附件190包含無線收發(fā)器(RX/TX) 192、處 理器194以及合適的輸入接口 196(例如但不限于到交流(AC )電壓源198 (以虛線圖示出)，其向對應的斷路器一一例如圖8中的斷路器IOO，一一 提供線電壓)。在本例中，對應的操作機構(例如，圖8中的104)包含 被結構化為脫扣斷開可分離觸點(例如圖8中的102)的脫扣機構179,且 該可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)處于脫扣斷開狀態(tài)。從無線TX 122到無
線RX 118的無線信號180為脫扣信號。附件120(圖8)——在本例中一一 是UVR脫扣附件，電路126被結構化為檢測AC電壓源198 (圖5)的欠 電壓條件并做出響應地產(chǎn)生用于處理器124的脫扣信號119。處理器106 被結構化為接收來自無線RX118 (其可以是無線收發(fā)器(未示出)的一部 分)的脫扣信號119,并做出響應地使脫扣W^ 179脫扣斷開可分離觸點 102。
例16
如圖2所示，斷開/閉合按鈕附件158的斷開/閉合信號159可以是來自 兩個按鈕200、 202之一的斷開信號或閉合信號。這里，圖8的電路126 被結構化為檢測斷開請求或閉合請求119并做出響應地產(chǎn)生用于處理器 124的斷開信號或閉合信號。處理器106被結構化為接收來自無線接收器 118 (其可以是無線M器(未示出)的一部分)的斷開信號或閉合信號并 做出響應地使操作機構104分別斷開或閉合可分離觸點102。
例17
圖2的電子脫扣單元10可以作為主動者(master )運行，且無線附件 節(jié)點47可以作為從動者(slave)運行。電子脫扣單元10可以作為無線通 信網(wǎng)絡48的母線"主動"節(jié)點工作，其控制無線通信網(wǎng)絡的遠程"從動" 節(jié)點，這些從動節(jié)點是不同的無線附件節(jié)點150、 152、 154、 156和158。 從主動脫扣單元10到遠程無線附件節(jié)點47的信息以及從遠程無線附件節(jié) 點47到主動脫扣單元10的信息由無線消息——例如157、 159、 182、 204、 206——而不是通過線或線路母線攜帶。
例18
作為例17的替代，可以利用對等(peer-to-peer)結構。在本例中， 電子脫扣單元10和多個無線附件節(jié)點150、 152、 154、 156和158是無線 通信網(wǎng)絡48中的對等節(jié)點。
例19
無線消息——例如157、 159、 182、 204、 206——優(yōu)選為盡可能快地 從主動脫扣單元10到遠程無線附件節(jié)點47以及從遠程無線附件節(jié)點47
到主動脫扣單元10傳送信息。
例20
在例17中，主動節(jié)點10可4吏用例如一種消息類型(例如204、 206) 來向從動節(jié)點47中的一個發(fā)送數(shù)字輸出(例如輔助開關信號、鈴聲警報信 號)，并采用另一種消息類型(例如157、 159、 182)對于主動/從動方法 由從動節(jié)點47中的一個請求數(shù)字輸入(例如并聯(lián)脫扣信號、UVR脫扣信 號、斷開信號、閉合信號)。
例21
在例18的對等通路中，多個節(jié)點IO、 47優(yōu)選為使用指示發(fā)送節(jié)點具 有對于接收節(jié)點的一些東西的消息，以〗更優(yōu)選為以盡可能最快的方式在相 應的無線通信節(jié)點之間進行信息的無線傳送。
例22
圖6示出了另一個斷路器100"，，其與圖9的斷路器100"類似。這里， 處理器106包含圖1的狀態(tài)電路26，以便由操作機構104判斷可分離觸點 102的斷開或閉合狀態(tài)。
例23
參考圖10,示例性ZigBeeTM無線通信網(wǎng)絡的一個優(yōu)點是其結網(wǎng) (meshing)能力，其中，其被建立為"對等"的通信系統(tǒng)(例如,如在上 面的例18中那樣)。例如，代替采用主動節(jié)點的是，遠程按鈕無線節(jié)點一一 例如158——可以通過信號159，來致動并聯(lián)脫扣無線節(jié)點——例如152，而 不需要斷路器電子脫扣單元IO知曉。然而，優(yōu)選為，脫扣單元10知曉其 輸入的來源。這里，同樣地，其他的節(jié)點——例如208、 210——與脫扣單 元10和/或與無線附件47——例如UVR 156所示——中的一個、 一些或全 部進行無線通信(直接地和/或間接地)。此外，無線附件27中的一些或 全部可以與無線附件47中另外一些進行通信，如節(jié)點152、 158所示。
例24
在本例中，從節(jié)點208到UVR 156的無線信號212通過UVR 156作 為信號157，,皮中繼至脫扣單元10。同樣地，從脫扣單元10到UVR 156的
信號通過UVR 156作為信號214被中繼至節(jié)點210。
例25
盡管/>開了可分離觸點34A、 34B、 34C、 102，可以采用合適的固態(tài) 可分離觸點。例如，所7>開的斷路器100、 100，、 100"、 IOO，"包含合適的 電路斷流器機構，例如通過操作機構104斷開以及閉合的可分離觸點102， 但本發(fā)明可應用于寬廣范圍內(nèi)的電路斷流機構(例如但不限于固態(tài)或FET 開關、接觸器觸點)和/或基于固態(tài)的控制/保護裝置(例如但不限于驅動器、 軟啟動器)。
盡管已經(jīng)詳細介紹了本發(fā)明的具體實施例，本領域技術人員將會明了 ， 在本/>開的總體教導的啟示下，能夠對這些細節(jié)開發(fā)出多種修改以及替代。 因此，所公開的特定裝置的目的僅在于說明，而不對本發(fā)明的范圍進行限 制，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其任何以及全部等價物的全部范圍給出。
附圖標記清單
10 電子脫扣單元
11 電路斷流器，例如斷路器
12 交流配電系統(tǒng)
14三相導體(14A， 14B， 14C) 14N中性導體 16電流互感器(16A， 16B, 16C， 16N, 16G)
18 電壓互感器(18A， 18B, 18C) 22模-數(shù)(A/D )轉換器
24 處理器 26斷路器狀態(tài)電路 32脫扣機構，例如脫扣電路
34 可分離觸點(34A, 34B， 34C ) 40無線M器
42 合適的串行外圍接口 (SPI)鏈路 46處理器 47多個無線附件 48無線通信網(wǎng)絡 80調(diào)節(jié)電路
82 調(diào)節(jié)電路 84 A/D轉換器
100 電路斷流器，例如斷路器 100， 電路斷流器，例如斷路器 100" 電路斷流器，例如斷路器 100"， 斷路器 102可分離觸點
104 操作機構
106第一處理器
107斷開或閉合狀態(tài)
108多個附件 110 無線接收器
112第二處理器
114多個輸出
115無線發(fā)送器
116斷路器外殼
116，斷路器外殼
118無線接收器
119信號
120多個附件
122無線發(fā)送器
123第一處理器
124第二處理器
124,第三處理器
125無線收發(fā)器
126電路
126，電路
127信號
128多個附件 128A第一附件 128B第二附件
150無線附件
151輔助觸點
152無線附件
153并聯(lián)脫扣信號
154無線附件
155鈴聲警報
156無線附件
157 UVR脫扣信號 157，信號 157"信號
158無線附件
159斷開/閉^ft號
159，信號 160附件
162 無線^L器(RX/TX) 164 處理器 166合適的輸出接口
168 警才艮電路 170并聯(lián)脫扣附件
172 無線^器(RX/TX) 174處理器
176 合適的輸入接口
178外部常開觸點
179脫扣才幾構
180無線信號 182 無線信號
l卯UVR脫扣附件
192 無線收發(fā)器(RX/TX) 194處理器
196 合適的輸入接口 198交流(AC)電壓源
200 按鈕 202按鈕
204 無線消息
206無線消息 208 節(jié)點
210節(jié)點 212 無線信號 214 無線信號。
權利要求
1. 一種電開關設備(100；100”；100”’)，其包含電開關設備外殼(116；116’)；可分離觸點(102)；操作機構(104)，其被結構化為斷開以及閉合所述可分離觸點；第一處理器(106)，其與所述操作機構協(xié)作，以判斷所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)(107)；多個附件(108)，所述多個附件中的每一個包含無線接收器(110)、第二處理器(112)以及多個輸出(114)；以及無線發(fā)送器(115)，其被結構化為從所述第一處理器向所述多個附件的所述無線接收器無線地發(fā)送所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)；其中，所述無線接收器被結構化為無線接收來自所述無線發(fā)送器的所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)；其中，所述第二處理器被結構化為接收來自所述無線接收器的所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)，并將所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)輸出到所述多個輸出，且其中，所述多個附件位于所述電開關設備外殼之上或其內(nèi)部。
2. 權利要求1的電開關設備(100; 100"; 100"，)，其中，所述多個 附件中的一個是輔助開關附件(150);且其中，所述多個輸出是被結構化 為輸出所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)的多個觸點。
3. 權利要求l的電開關設備(100; 100"; 100"，)，其中，所述操作 機構包含^C結構化為脫扣斷開所述可分離觸點的脫扣機構(179);其中， 所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)是脫扣斷開狀態(tài)；且其中，所述多個附 件中的一個是被結構化為告知所述脫扣斷開狀態(tài)的鈴聲警報附件(154)。
4. 一種電開關設備(100，； 100"; 100"，)，其包含 可分離觸點(102);操作機構(104)，其被結構化為斷開以及閉合所述可分離觸點； 第一處理器(106),其與所述操作機構協(xié)作，以斷開以及閉合所述可 分離觸點；無線接收器(118)，其凈皮結構化為無線接收信號；以及 多個附件(120),所述多個附件中的每一個包含無線發(fā)送器(122)、 第二處理器(124 )以及電路(126),所述電路(126 )被結構化為產(chǎn)生用 于所述第二處理器的信號或者傳送信號至所述第二處理器，所述第二處理 器被結構化為輸出信號到所述無線發(fā)送器，所述無線發(fā)送器被結構化為無 線發(fā)送信號到所述無線接收器，其中，所述第一處理器被結構化為接收來自所述無線接收器的信號， 并做出響應地使所述操作機構斷開或閉合所述可分離觸點。
5. 權利要求4的電開關設備(100'； 100"; 100")，其中，所述操 作機構包含被結構化為脫扣斷開所述可分離觸點的脫扣機構；其中，所述 信號為脫扣信號；其中，所述多個附件中的一個是并聯(lián)脫扣附件；其中，所述電路^:結構化為接收所述脫扣信號并傳送所述脫扣信號至所述第二處理器；且其中，所述第一處理器被結構化為接收來自所述無線接收器的脫 扣信號并j故出響應地使所述脫扣機構脫扣斷開所述可分離觸點。
6. 權利要求4的電開關設備(100'； 100"; 100")，其中，所述操 作機構包含被結構化為脫扣斷開所述可分離觸點的脫扣機構(179);其中， 所述信號是脫扣信號；其中，所述多個附件中的一個是欠電壓釋放附件(156);其中，所述電路被結構化為檢測欠電壓條件并做出響應地產(chǎn)生用 于所述第二處理器的脫扣信號；且其中，所述第一處理器^C結構化為接收 來自所述無線接收器的脫扣信號并做出響應地使所述脫扣機構脫扣斷開所 述可分離觸點。
7. 權利要求4的電開關設備(100'； 100"; 100")，其中，所述信 號是斷開信號或閉合信號；其中，所述多個附件中的一個是斷開/閉合按鈕 附件(158);其中，所述電路被結構化為檢測斷開請求或閉合請求并做出 響應地產(chǎn)生用于所述第二處理器的斷開信號或閉合信號；且其中，所述第 一處理器被結構化為接收來自所述無線接收器的斷開信號或閉合信號并做出響應地使所述操作機構分別斷開或閉合所述可分離觸點。
8. —種電開關設備(100")，其包含 可分離觸點(102);操作機構(104)，其被結構化為斷開以及閉合所述可分離觸點； 第一處理器(123)，其與所述操作機構協(xié)作，以便判斷所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)并斷開以及閉合所述可分離觸點；無線收發(fā)器(125)，其與所述第一處理器協(xié)作并被結構化為無線傳送來自所述第一處理器的所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)以及無線接收信號；多個附件(128 )，所述附件中的第一個(128A )包含無線接收器(110 )、 第二處理器(112)以及多個輸出(114)，所述附件中的第二個(128B) 包含無線發(fā)送器(122)、第三處理器(124，)以及電路(126，)，所述電 路(126，)；陂結構化為產(chǎn)生用于所述第三處理器的信號或將信號傳送至所 述第三處理器，所述第三處理器被結構化為輸出信號到所述無線發(fā)送器， 所述無線發(fā)送器被結構化為無線傳送信號到所述無線收發(fā)器，其中，所述第一處理器被結構化為接收來自所述無線收發(fā)器的信號并 做出響應地使所述操作機構斷開或閉合所述可分離觸點，其中，所述無線接收器被結構化為無線接收來自所述無線收發(fā)器的所 述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)，且其中，所述第二處理器被結構化為接收來自所述無線接收器的所述可 分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)并將所述可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)輸出到 所述多個輸出。
9. 權利要求8的電開關設備(100")，其中，所述附件中的第一個是 輔助開關附件(160);且其中，所述多個輸出是^L結構化為輸出所述可分 離觸點的斷開或閉合狀態(tài)的多個觸點(166)。
10. 權利要求8的電開關設備(100"),其中，所述可分離觸點的斷 開或閉合狀態(tài)是脫扣斷開狀態(tài)；且其中，所述附件中的第一個是被結構化 為告知所述脫扣斷開狀態(tài)的鈴聲警報附件(160; 154)。
11. 權利要求8的電開關設備(100")，其中，所述^^作才A^J包含被 結構化為脫扣斷開所述可分離觸點的脫扣機構(179);其中，所述信號是 脫扣信號；其中，所述附件中的第二個是并聯(lián)脫扣附件(170);其中，所 述電路^皮結構化為接收所述脫扣信號并傳送所述脫扣信號至所述第三處理 器；且其中，所述第一處理器被結構化為接收來自所述無線收發(fā)器的脫扣 信號并做出響應地使所述脫扣機構脫扣斷開所述可分離觸點。
12. 權利要求8的電開關設備(100"),其中，所述操作機構包含被 結構化為脫扣斷開所述可分離觸點的脫扣機構(179);其中，所述信號是 脫扣信號；其中，所述附件中的第二個是欠電壓^^放附件(l卯)；其中，所述電路被結構化為檢測欠電壓條件并做出響應地產(chǎn)生用于所述第三處理 器的脫扣信號；且其中，所述第一處理器被結構化為接收來自所述無線收 發(fā)器的脫扣信號并做出響應地使所述脫扣機構脫扣斷開所述可分離觸點。
13. 權利要求8的電開關設備(100")，其中，所述信號是斷開信號 或閉合信號；其中，所述附件中的第二個是斷開/閉合按鈕附件(158);于所述第三處理器的斷開信號或閉合信號；且其中，所述第一處理器被結 構化為接收來自所述無線收發(fā)器的斷開信號或閉合信號并做出響應地使所 述操作機構分別斷開或閉合所述可分離觸點。
14. 一種在多個附件節(jié)點(47)和包含可分離觸點(102)的電開關設 備(10; 100; 100，； 100"; 100"，)之間進行無線通信的方法，所述方法 包含將所述電開關設備和所述多個附件節(jié)點無線連接到無線通信網(wǎng)絡 (48);通過所述無線通信網(wǎng)絡(a) 將來自所述電開關設備的可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài) (107)無線傳送至所述多個附件節(jié)點中的一個，并做出響應地輸出來 自所述多個附件節(jié)點中的所述一個的所述斷開或閉合狀態(tài)，或者(b) 將所述多個附件節(jié)點中的一個的信號(119)無線傳送至所述電開關設備，并響應于所述信號4故出響應地斷開或閉合所述可分離使用包含電開關設備外殼(116; 116")的所述電開關設備(100; 100，)；以及將所述附件節(jié)點(108; 120)置于所述電開關設備外殼之上或其內(nèi)部。
15. 權利要求14的方法還包含從IEEE 802.15.4無線通信網(wǎng)絡和ZigBee無線通信網(wǎng)絡中選擇所述無 線通信網(wǎng)絡。
16. 權利要求14的方法還包含 將多個附件節(jié)點(128)用作所述多個附件節(jié)點； 通過所述無線通信網(wǎng)絡將可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)從所述電開關設備無線傳送到所述附件節(jié)點的第一個(128A)，并做出響應地從所述附 件節(jié)點中的所述第一個輸出(114)所述斷開或閉合狀態(tài)；以及通過所述無線通信網(wǎng)絡將信號從所述附件節(jié)點中的第二個(128B)無 線傳送到所述電開關設備，并響應于所述信號做出響應地斷開或閉合可分 離觸點。
17. 權利要求16的方法還包含將所述電開關設備用作所述無線通信網(wǎng)絡的主動節(jié)點；以及 將所述附件節(jié)點用作所述無線通信網(wǎng)絡的從動節(jié)點。
18. 權利要求17的方法還包含通過所述無線通信網(wǎng)絡從所述電開關設備向所述附件節(jié)點的第一個無 線傳送第一無線消息類型(204; 206),包括可分離觸點的斷開或閉合狀 態(tài)；以及通過所述無線通信網(wǎng)絡無線傳送不同的第二無線消息類型(157; 159; 182)，以便請求從所述附件節(jié)點的第二個到所述電開關設備的信號。
19. 權利要求16的方法還包含將所述電開關設備和所述附件節(jié)點用作所述無線通信網(wǎng)絡的對等節(jié)點。
20. 權利要求19的方法還包含通過所述無線通信網(wǎng)絡從所述電開關設備向所述附件節(jié)點的第 一個無 線傳送無線消息(204; 206)，包括可分離觸點的斷開或閉合狀態(tài)；以及通過所述無線通信網(wǎng)絡無線傳送另一無線消息(157; 159; 182)，包 括從所述附件節(jié)點的第二個到所述電開關設備的信號。
21. 權利要求14的方法還包含通過所述無線通信網(wǎng)絡無線傳送另一個無線信號，其作為(a)所述 附件節(jié)點中的一個(158)和所述附件節(jié)點中的另一個(152)之間的無線 信號(159，)；或者(b)所述附件節(jié)點中的一個(156)與除了所述附件 節(jié)點以外的另 一節(jié)點(208; 210 )和所述電開關i殳備之間的無線信號(212， 214)。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含多個使用無線通信的附件的電開關設備及方法。斷路器包含可分離觸點；斷開以及閉合觸點的操作機構；判斷觸點的斷開或閉合狀態(tài)的第一處理器；無線收發(fā)器，其傳送來自第一處理器的斷開或閉合狀態(tài)并接收信號。第一附件包含無線接收器、第二處理器以及輸出。第二附件包含無線發(fā)送器、第三處理器以及電路，電路產(chǎn)生用于第三處理器的信號或將信號傳送至第三處理器，第三處理器輸出信號至無線發(fā)送器，無線發(fā)送器傳送信號至無線收發(fā)器。第一處理器接收來自無線收發(fā)器的信號，并使得操作機構斷開或閉合觸點。無線接收器接收來自無線收發(fā)器的斷開或閉合狀態(tài)。第二處理器接收來自無線接收器的斷開或閉合狀態(tài)并將之輸出到輸出。
文檔編號H02H3/08GK101388295SQ20081016869
公開日2009年3月18日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權日2007年8月20日
發(fā)明者D·K·莫特, J·L·拉格雷, S·R·達斯, W·E·貝蒂 申請人:伊頓公司