專利名稱：用于電力電路的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開構(gòu)思一般涉及電カ電路，更具體地，涉及用于這種電カ電路的電弧閃絡(luò)(arc flash)減少系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電弧閃絡(luò)減少系統(tǒng)正在開始被廣泛應(yīng)用。一些系統(tǒng)讓電路斷路器的跳閘單元測(cè)量故障電流并盡可能快地嘗試跳閘斷開電路斷路器。雖然這樣清除了故障并減少了電弧閃絡(luò)，但是其跳閘速度典型地為大約50mS的數(shù)量級(jí)。一些電弧閃絡(luò)減少系統(tǒng)使用檢測(cè)來自電弧閃絡(luò)的光的設(shè)備和電路斷路器上的分 流跳閘設(shè)備來打開電路斷路器井清除故障。一些系統(tǒng)使用來自外部設(shè)備的測(cè)量到的電流和光二者來檢測(cè)故障，然后，使用電路斷路器上的分流跳閘設(shè)備來跳閘斷開電路斷路器。ー些相對(duì)來說非常昂貴的系統(tǒng)使用來自外部設(shè)備的測(cè)量到的電流和光二者來檢測(cè)故障，然后，啟動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生跨三相母線的短路，以防止任何電流向下游流到故障區(qū)域。然后，這種受控制的故障被用來強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)上游的電路斷路器上的保護(hù)性故障跳閘。公開號(hào)為2010/0214724的美國專利申請(qǐng)公開了一種設(shè)置在外殼中的電カ開關(guān)，其包括被配置為將低壓開關(guān)機(jī)構(gòu)與向該低壓開關(guān)機(jī)構(gòu)供電的電源連接以及斷開的接觸斷路器。觸發(fā)設(shè)備被配置為在過載事件時(shí)斷開該低壓開關(guān)機(jī)構(gòu)。第一評(píng)估設(shè)備被配置為評(píng)估偶發(fā)的電弧過電流，第二評(píng)估設(shè)備被配置為對(duì)該偶發(fā)電弧過電流進(jìn)行評(píng)估。該電カ開關(guān)被配置為由響應(yīng)于該偶發(fā)的電弧過電流而由電弧監(jiān)視系統(tǒng)所產(chǎn)生的過流信號(hào)所致動(dòng)。該過電流信號(hào)被連接到至少ー個(gè)觸發(fā)信號(hào)。第二評(píng)估設(shè)備的閾值較第一評(píng)估設(shè)備的閾值要高。該觸發(fā)設(shè)備被配置為在來自電流檢測(cè)設(shè)備的信號(hào)高于第二評(píng)估設(shè)備的閾值時(shí)經(jīng)由關(guān)斷脈沖而被致動(dòng)。電弧閃絡(luò)減少系統(tǒng)存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
這些需求和其它要求通過本文公開的實(shí)施例來滿足，實(shí)施例提供了跳閘單元的接ロ電路，其輸入來自跳閘單元的感測(cè)電流，并輸入來自光傳感器——其被構(gòu)造為感測(cè)來自于與電力電路可操作地關(guān)聯(lián)的電弧閃絡(luò)的光——的信號(hào)，和/或輸出信號(hào)至短路裝置，短路裝置被構(gòu)造為對(duì)電カ電路進(jìn)行短路。接ロ電路的處理器被構(gòu)造為確定和輸出從接ロ電路的通信接ロ至跳閘單元的通信接ロ的跳閘信息的產(chǎn)生(cause)。根據(jù)本文公開內(nèi)容的ー個(gè)方面，ー種用于電カ電路的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)包括電路斷路器，包括可分離觸頭，被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)，跳閘單元，其包括被構(gòu)造為感測(cè)在所述電カ電路中流動(dòng)的電流的電流傳感器，跳閘電路，其響應(yīng)于所述的感測(cè)電流或者第一信號(hào)與所述操作機(jī)構(gòu)配合來跳閘斷開所述可分離觸頭，以及，被構(gòu)造為輸出所述感測(cè)電流的通信接ロ，接ロ電路，其包括處理器，該處理器包括向所述跳閘電路輸出所述第一信號(hào)的第一輸出，輸入第二信號(hào)的輸入，輸出第三信號(hào)的第二輸出，通信接口，其同所述處理器配合并被構(gòu)造為與所述跳閘單元的通信接口通信，輸入所述的感測(cè)電流，并將感測(cè)電流傳送至所述處理器，其中，所述接口電路的處理器被構(gòu)造為確定和輸出從所述接口電路的通信接口至所述跳閘單元的通信接口的跳閘信息的產(chǎn)生；被構(gòu)造為感測(cè)來自于與所述電力電路可操作地相關(guān)聯(lián)的電弧閃絡(luò)的光并輸出第二信號(hào)的光傳感器；被構(gòu)造為響應(yīng)于第三信號(hào)而將所述電力電路短路的短路裝置。接口電路的處理器可被構(gòu)造為作為感測(cè)電流和第二信號(hào)的函數(shù)地確定跳閘信息的產(chǎn)生。作為本文公開內(nèi)容的另一方面，一種用于電力電路的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)包括電路斷路器，其包括可分離觸頭，被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)，包含電流傳感器的跳閘單元，電流傳感器被構(gòu)造為感測(cè)所述電力電路中流動(dòng)的電流，響應(yīng)于感測(cè)電流或者第一信號(hào)與所述操作結(jié)構(gòu)配合來跳閘斷開所述可分離觸頭的跳閘電路，被構(gòu)造為輸出感測(cè)電流的通信接口，以及，接口電路，包括處理器，其包括向所述跳閘電路輸出所述第 一信號(hào)的輸出，輸入第二信號(hào)的輸入，通信接口，其與所述處理器配合并被構(gòu)造為與所述跳閘單元的通信接口通信，輸入所述的感測(cè)電流，并將感測(cè)電流傳送至所述處理器，其中，所述接口電路的處理器被構(gòu)造為確定和輸出從所述接口電路的通信接口至所述跳閘單元的通信接口的跳閘信息的產(chǎn)生；被構(gòu)造為感測(cè)來自于與所述電力電路可操作地相關(guān)聯(lián)的電弧閃絡(luò)的光并輸出第二信號(hào)的光傳感器。作為本文公開內(nèi)容的另一方面，一種用于電力電路的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)包括電路斷路器，包括可分離觸頭，被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)，跳閘單元，其包括被構(gòu)造為感測(cè)所述電力電路中流過的電流的電流傳感器，響應(yīng)于感測(cè)電流或者第一信號(hào)與所述操作結(jié)構(gòu)配合來跳閘斷開所述可分離觸頭的跳閘電路，被構(gòu)造為輸出感測(cè)電流的通信接口，接口電路，其包括處理器，其包括向所述跳閘電路輸出所述第一信號(hào)的第一輸出，輸出第二信號(hào)的第二輸出，通信接口，其與所述處理器配合并被構(gòu)造為與所述跳閘單元的通信接口通信，輸入所述的感測(cè)電流，并將感測(cè)電流傳送至所述處理器，其中，所述接口電路的處理器被構(gòu)造為確定和輸出從所述接口電路的通信接口至所述跳閘單元的通信接口的跳閘信息的產(chǎn)生；以及，被構(gòu)造為響應(yīng)于第二信號(hào)而將所述電力電路短路的短路裝置。


從下面的優(yōu)選實(shí)施例的說明并結(jié)合閱讀附圖，可得到對(duì)本文公開內(nèi)容的全面理解，其中圖I為根據(jù)本文公開內(nèi)容的實(shí)施例的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)的方塊圖；圖2為圖I中的接口電路的原理方塊圖；圖3為圖I中的跳閘單元的處理器的流程圖；圖4為圖I中的接口電路的處理器的程序流程圖。
具體實(shí)施例方式正如本文所采用的，術(shù)語“數(shù)個(gè)”的含義應(yīng)為I個(gè)或者大于I的整數(shù)個(gè)(也就是復(fù)數(shù)個(gè))。
正如本文所采用的，術(shù)語“處理器”的含義應(yīng)為能夠存儲(chǔ)、檢索和處理數(shù)據(jù)的可編程模擬和/或數(shù)字設(shè)備、計(jì)算機(jī)、工作站、個(gè)人電腦、微處理器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、中央處理單元、大型計(jì)算機(jī)、微小計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)處理器、可編程邏輯設(shè)備(PLD)、多個(gè)邏輯門的組合、或者任何合適的處理設(shè)備或者裝置。正如本文所采用的，兩個(gè)或者更多部件“連接”或者“耦合”在一起的表述應(yīng)理解為這些部件被直接地接合在一起或者通過ー個(gè)或者更多的中間部件被連接在一起。而且，正如本文所采用的，兩個(gè)或者更多部件被“附著”的含義應(yīng)為這些部件直接地被接合在一起。結(jié)合三相電路斷路器來討論本文公開的內(nèi)容，但是，本文公開的內(nèi)容可應(yīng)用于電路斷路器和具有任何數(shù)量的相的電カ電路。參照附圖1，電弧閃絡(luò)系統(tǒng)2用于電カ電路4。系統(tǒng)2包括電路斷路器6、光傳感器8和短路裝置10。電路斷路器6包括可分離觸頭12 ;被構(gòu)造為斷開以及閉合可分離觸頭12的操作機(jī)構(gòu)14 ;跳閘單元16，其包括被構(gòu)造為感測(cè)電カ電路4中的電流20的電流傳·感器18、響應(yīng)于感測(cè)電流21或者第一信號(hào)24與操作機(jī)構(gòu)14協(xié)同配合來跳閘斷開可分離觸頭12的跳閘電路22、被構(gòu)造為輸出感測(cè)電流21的通信接ロ 26 ;接ロ電路28，其包含處理器30和通信接ロ 40，處理器30具有輸出第一信號(hào)24到跳閘電路22的第一輸出32、輸入第二信號(hào)34的輸入33、輸出第三信號(hào)38的第二輸出36，通信接ロ 40與處理器30配合并被構(gòu)造為與跳閘單元16的通信接ロ 26通信、輸入感測(cè)電流21并將感測(cè)電流21傳送給處理器30。光傳感器8 (僅僅示出了 ー個(gè)光傳感器8，但是可使用多個(gè)光傳感器8)被構(gòu)造為感測(cè)來自同電力電路4可操作地關(guān)聯(lián)的電弧閃絡(luò)42的光并輸出第二信號(hào)34。短路裝置10被構(gòu)造為響應(yīng)于第三信號(hào)38將電カ電路4短路。在使用短路裝置10和光傳感器8的示例性結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)2在相對(duì)高的電流(例如，大于第二閾值50)下對(duì)短路開關(guān)46 (例如，圖示為短路棒)和電路斷路器6都進(jìn)行跳閘，在相對(duì)低的電流(例如，大于第一閾值48而小于第二閾值50)下只對(duì)電路斷路器6進(jìn)行跳閘。示例性的短路裝置10包括電子器件，例如示例性的智能保護(hù)繼電器44和響應(yīng)于智能保護(hù)繼電器44的短路開關(guān)46，其輸入來自接ロ電路處理器30的從第二輸出36輸出的第三信號(hào)38，并作出響應(yīng)地使用點(diǎn)火(firing)信號(hào)47來致動(dòng)短路開關(guān)46。示例性的短路開關(guān)46將示例性的三相電カ電路4短接到地，但是，可采用用于具有任意數(shù)量的相的電カ電路的多種短路開關(guān)。視情況可選地，智能保護(hù)繼電器44可響應(yīng)于與來自光傳感器8的有效的第二信號(hào)34組合的從第二輸出36輸出的第三信號(hào)38來致動(dòng)短路開關(guān)46。接ロ電路28的通信接ロ 40被構(gòu)造為響應(yīng)于來自光傳感器8的第二信號(hào)34將輸入到輸入33的第二信號(hào)34傳送到跳閘單元通信接ロ 26。在圖I的示例中，跳閘單元16包括接ロ電路28并能視情況可選地配置和/或控制接ロ電路28，但是，接ロ電路28可為電路斷路器6的一部分，或者可為跳閘単元16和電路斷路器6外部的設(shè)備，。短路開關(guān)46是視情況可選的。在沒有短路開關(guān)46的結(jié)構(gòu)中，具有光傳感器8，如果電弧閃絡(luò)光被光傳感器8檢測(cè)到，并且感測(cè)電流21大于第一閾值48(閾值I)或者大于第二閾值50 (閾值2)，接ロ電路28導(dǎo)致電路斷路器6的跳閘。光傳感器8是視情況可選的。在沒有光傳感器8的結(jié)構(gòu)中，具有短路開關(guān)46。如果感測(cè)電流21大于第一閾值48 (閾值I)，接口電路28導(dǎo)致電路斷路器6的跳閘，或者，如果感測(cè)電流21大于較第一閾值48大的第二閾值50 (閾值2)，接口電路28導(dǎo)致電路斷路器6的跳閘，并致動(dòng)短路開關(guān)46。在如圖I所示的同時(shí)具有短路開關(guān)46和光傳感器8的配置中，接口電路28同時(shí)使用來自光傳感器8的電弧閃絡(luò)光信號(hào)34和來自跳閘單元16的感測(cè)電流21 二者來確認(rèn)電弧閃絡(luò)事件正在發(fā)生。該邏輯由接口電路處理器30來提供。電弧閃絡(luò)檢測(cè)被接口電路通信接口 40和跳閘單元通信接口 26傳送到跳閘單元16，僅僅出于傳送或報(bào)告信息的目的。在示例性的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)2中，接口電路28是跳閘單元16的一部分，其包括用來跳閘斷開電路斷路器6的跳閘電路22。示例性的跳閘電路22可包括跳閘致動(dòng)器23、通量 轉(zhuǎn)移分流跳閘(flux transfer shunt trip) (FTST)(未示出)或者另一適當(dāng)?shù)奶l機(jī)構(gòu)(未示出)。跳閘電路22包括或電路52，其允許示例性的跳閘單元處理器112或者接口電路28和信號(hào)24來導(dǎo)致電路斷路器6的跳閘。正如之前的技術(shù)那樣，在相對(duì)較高的電流的情況下跳閘單元16使用信號(hào)25來跳閘電路斷路器6，盡管具有對(duì)應(yīng)的延時(shí)。接口電路28允許電路斷路器6被設(shè)定為用于在相對(duì)較高的電流閾值54下的正常保護(hù)，閾值54大于第二閾值50。然而，如果感測(cè)電流21小于相對(duì)較高的電流閾值54而大于第一閾值48,以及如果光傳感器信號(hào)34顯不發(fā)生了電弧閃絡(luò)42，那么，希望電路斷路器6進(jìn)行相對(duì)較快的跳閘，而沒有時(shí)間延遲。而且，如果感測(cè)電流21相對(duì)較高(大于第二閾值50)以及如果光傳感器信號(hào)34顯示發(fā)生了電弧閃絡(luò)42，那么，希望電路斷路器6沒有延時(shí)地相對(duì)較快地跳閘，并且短路開關(guān)46被信號(hào)38致動(dòng)以消除電弧閃絡(luò)事件。例如，電弧閃絡(luò)事件可能起因于相對(duì)較高的電阻、使得存在光但不存在超過相對(duì)較高的電流閾值54的相對(duì)較高的電流。組合感測(cè)電流21和電弧閃絡(luò)光特征降低了有害(nuisance)跳閘發(fā)生概率，比僅僅依靠電流檢測(cè)和光檢測(cè)中的一個(gè)要更好。如圖2所示，接口電路28包括被配置為隔離來自光傳感器8(圖I)的第二信號(hào)34(ARC0N_L)的第一光隔離器56和被構(gòu)造為隔離到智能保護(hù)繼電器44(圖I)的第三信號(hào)38 (ARC0N_I)的第二光隔離器58。信號(hào)34，38以公共點(diǎn)60 (ARC0N_CMN)為基準(zhǔn)，公共點(diǎn)60同跳閘單元16(圖I)和接口電路28的接地62 (GND)由光隔離器56，58實(shí)現(xiàn)隔離。第一光隔離器56的輸出64(ARC0N_L_NRX)被傳送給處理器30的輸入66 (ARCONI)。處理器30的輸出68 (ARCONO)被傳送給第二光隔離器58的輸入70 (ARC0N_I_NRX)。接口電路處理器30由合適的電壓(V3P3D)72(例如，但不限于，3. 3 VDC)和來自跳閘單元16的接地62 (GND)提供電源。信號(hào)74 (ARC0N_CS/)為低有效信號(hào)，其啟用接口電路28。信號(hào)74可來自于任何適當(dāng)?shù)男盘?hào)源(例如，但不限于，主處理器(未示出)、跳閘單元16、外部短路裝置10，或者啟用外部短路裝置10或者光傳感器8的外部設(shè)備)，以便啟用或者禁用接口電路28。例如，響應(yīng)于被禁用，接口電路處理器30不會(huì)響應(yīng)于感測(cè)電流21采取任何動(dòng)作。信號(hào)SDO 76 (串行數(shù)據(jù)輸出)被連接到跳閘單元信號(hào)MISO 77，信號(hào)SDI 78 (串行數(shù)據(jù)輸入)連接到跳閘單元信號(hào)MOSI 79，信號(hào)SCK 80 (串行時(shí)鐘)連接到跳閘單元信號(hào)SCK 81。信號(hào)76，78，80形成了接口電路28的通信接口 40，信號(hào)77，79，81形成了跳閘單元通信接口 26，其允許跳閘單元16同處理器30通信。在該示例中，這兩個(gè)通信接口 26，40為雙向串行接口，但是，可采用任意適當(dāng)?shù)牟⑿谢蛘叽型ㄐ沤涌?。例如，輸入至處理?0的通信信息包括感測(cè)電流21，輸入至跳閘單元16的通信信息例如包括但不限于來自光傳感器8 (圖I)的第二信號(hào)34 (ARCON_L)，第二信號(hào)34由第一光隔離器56的輸出64 (ARCON_L_NRX)傳送到處理器30的輸入66 (ARCONI);感測(cè)電流21的大小是否為導(dǎo)致處理器30發(fā)送信號(hào)82 (TRIP)來跳閘電路斷路器6的原因。信號(hào)84 (DSP_TRIP)為來自對(duì)電路斷路器6進(jìn)行跳閘的跳閘單元電源86 (圖I)的輸出。或門97使得信號(hào)84或者信號(hào)96能夠跳閘電路斷路器6。閾值48和50分別被輸入到處理器30的示例性的模擬輸入88 (THRESH1)和90(THRESH2)。這些可通過跳閘単元用戶接ロ 92(圖I)上的用戶可編程設(shè)置來建立?；蛘?，閾值48，50可由跳閘單元16通過通信接ロ 26，40傳送到接ロ電路28。示例性的短路裝置10和光傳感器8可為開關(guān)設(shè)備的ARCON 電弧故障保護(hù)系統(tǒng)的一部分。到該系統(tǒng)的接ロ包括信號(hào)34(來自感測(cè)電弧光的光傳感器8),信號(hào)38 (輸入到智能保護(hù)繼電器44)和公共點(diǎn)60。如果信號(hào)74(ARC0N_CS/)沒啟用接ロ電路28，那么信號(hào)34被忽略。如果信號(hào)74 (ARC0N_CS/)啟用接ロ電路28，而感測(cè)電流21低于閾值48，50， 那么信號(hào)34被忽略。如果接ロ電路28被啟用并且感測(cè)電流21大于第一閾值48，那么接ロ電路28輸出信號(hào)82來跳閘電路斷路器6。如果接ロ電路28被啟用并且感測(cè)電流21大于第二閾值50，那么接ロ電路28輸出信號(hào)82來跳閘電路斷路器6，并且還輸出信號(hào)38來致動(dòng)短路開關(guān)46。處理器30包括向或門97提供信號(hào)96 (ARC0N_TRIP)的輸出94 (TRIP)。響應(yīng)于信號(hào)84，96中的任ー個(gè)，或門97輸出信號(hào)82 (TRIP)(在圖I中示出為信號(hào)24(TRIP))到跳閘單元跳閘電路22。在跳閘單元16處，另ー或門52輸入信號(hào)24 (TRIP)并輸出信號(hào)100到跳閘電路22的跳閘致動(dòng)器23。圖3示出了圖I的跳閘單元處理器112的通信和報(bào)告程序(importingroutine) 110。程序110同跳閘單元16的通信接ロ 26和跳閘單元16的報(bào)告子系統(tǒng)114配合。報(bào)告子系統(tǒng)114可為例如但不局限于本地顯示器(未示出)或者到通信網(wǎng)絡(luò)(未示出)的接ロ。首先，在116，程序110向通信接ロ 26輸出感測(cè)電流21。下面，在118，程序110視情況可選地輸出第一和第二閾值48，50到通信接ロ 26?；蛘?，第一和第二閾值48，50作為示例性的來自跳閘単元用戶接ロ 92(圖I)的模擬信號(hào)被直接輸出。然后，在120，信號(hào)64 (ARC0N_L_NRX)從通信接ロ 26被輸入來指示是否檢測(cè)到電弧閃絡(luò)光。接下來，在122，跳閘信息123的產(chǎn)生從通信接ロ 26被輸入以指示接ロ電路處理器30是否響應(yīng)于處于閾值48，50中的ー個(gè)的電弧閃絡(luò)光信號(hào)64和感測(cè)電流21將信號(hào)82 (TRIP)致動(dòng)到跳閘電路22。然后，在124,電弧閃絡(luò)光信號(hào)64被報(bào)告給報(bào)告子系統(tǒng)114。接著,在126,跳閘信息123的產(chǎn)生被報(bào)告給報(bào)告子系統(tǒng)114。最后，在128，程序100退出。圖4示出了圖2的接ロ電路處理器30的程序130。首先，在132，程序130確定信號(hào)74(ARC0N_CS/)是否已經(jīng)禁用接ロ電路28。如果是這樣，那么程序130從134退出。否貝U，從136繼續(xù)執(zhí)行，此時(shí)確定光傳感器8是否不存在。如果不存在，那么程序從140繼續(xù)執(zhí)行。另ー方面，如果存在光傳感器8，那么，在138，確定是否檢測(cè)到指示電弧閃絡(luò)光的信號(hào)64(ARC0N_L_NRX)。如果沒有檢測(cè)到，那么程序130從134退出。否則，如果檢測(cè)到電弧閃絡(luò)光，那么程序從140繼續(xù)執(zhí)行，此處感測(cè)電流21從通信接ロ 40輸入以及間接地從跳閘單元通信接口 26輸入。接下來，在142，輸入第一和第二閾值48，50。它們視情況可選地從通信接口 40輸入以及從跳閘單元通信接口 26間接輸入?；蛘?，第一和第二閾值48，50作為示例性的來自跳閘單元用戶接口 92的模擬信號(hào)直接輸入。接下來，在144，確定感測(cè)電流21是否小于第一閾值48并且小于第二閾值50。如果是這樣，那么程序130從134退出。否則，在146，確定感測(cè)電流21是否大于第一閾值48并且小于第二閾值50 (此處，如果沒有短路開關(guān)46，就不考慮第二閾值50)。如果是這樣，那么在148，第一信號(hào)24被輸出至跳閘電路22，而不輸出第三信號(hào)38給短路裝置10。在148之后，程序繼續(xù)執(zhí)行到154。另一方面，如果在146測(cè)試失敗，那么，在150，確定感測(cè)電流21是否大于第一閾值48并且大于第二閾值50 (如果存在短路開關(guān)46，應(yīng)用該測(cè)試)。如果是這樣，那么在152，第一信號(hào)24被輸出至跳閘電路22，第三信號(hào)38被輸出至短路裝置10。跳閘信息的產(chǎn)生是響應(yīng)于步驟138，144，146，148，150和152來確定的。在148或152之后，或者如果150，154的測(cè)試失敗，跳閘信息123的產(chǎn)生被輸出到本地顯示器156。例如，當(dāng)電路斷路器6跳閘時(shí)，用戶想要知道其被跳閘的原因以及出于何種保護(hù)特 性。存在有多種相對(duì)較新類型的跳閘方式，舉例來說，但不限于ARMS、區(qū)選擇性跳閘(ZoneSelective Trip),使電流釋放(Making Current Release),長時(shí)間(Long Time)、短時(shí)間(Short Time)、INST和接地故障(Ground Fault)。如果出現(xiàn)下列情況中的任一種,本文公開的概念就傳送到跳閘單元16或者在本地顯示器156上顯示(I)電弧閃絡(luò)光以及感測(cè)電流21超過閾值50，或者(2)電弧閃絡(luò)光以及感測(cè)電流21超過第一閾值48但未超過第二閾值50，那樣就導(dǎo)致跳閘動(dòng)作。下面，在156，信號(hào)64 (ARC0N_L_NRX)通過通信接口 40被輸出至跳閘單元通信接口26，以顯示是否檢測(cè)到電弧閃絡(luò)光。然后，在158，跳閘信息123的產(chǎn)生通過通信接口 40被輸出到跳閘單元通信接口26，以指示接口電路處理器30是否響應(yīng)于處于閾值48或50之一水平的感測(cè)電流21和電弧閃絡(luò)光信號(hào)64將信號(hào)82 (TRIP)致動(dòng)到跳閘電路22。最后，在158之后，程序130從160退出。本文公開的內(nèi)容提供了靈活的、低成本的用于電弧閃絡(luò)檢測(cè)和緩解設(shè)備的接口電路28。通過消除外部電流傳感器，提供了相對(duì)低成本的電弧閃絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)2，外部電流傳感器由電路斷路器跳閘單元16的電流傳感器18替代提供。盡管公開了可分離觸頭12，但是，也可采用適當(dāng)?shù)墓虘B(tài)可分離觸頭。例如，公開的電路斷路器6包括適當(dāng)?shù)碾娐分袛嗥鳈C(jī)構(gòu)，例如由操作機(jī)構(gòu)14來斷開以及閉合的可分離觸頭12，但所公開的內(nèi)容可應(yīng)用于各種電路中斷機(jī)構(gòu)(例如，但不限于類似于FET或者IGBT器件的固態(tài)開關(guān)；接觸器觸頭)和/或基于固態(tài)的控制/保護(hù)設(shè)備(例如，但不限于驅(qū)動(dòng)器；軟啟動(dòng)器；DC/DC轉(zhuǎn)換器)和/或操作機(jī)構(gòu)(例如，但不限于電氣、機(jī)電或者機(jī)械機(jī)構(gòu))。盡管已經(jīng)詳細(xì)說明了本文公開的概念的具體實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)本文公開的總體教導(dǎo)，可作出各種對(duì)這些具體實(shí)施例的修改和替代。因此，所公開的特定的結(jié)構(gòu)僅僅是為了示例性說明，而不是為了限制公開的內(nèi)容的范圍，本發(fā)明的全部范圍是由所附的權(quán)利要求及其等價(jià)內(nèi)容所限定的。附圖標(biāo)記列表2 電弧閃絡(luò)系統(tǒng)
4電カ電路6電路斷路器8光傳感器10短路裝置12可分離觸頭14操作機(jī)構(gòu)16跳閘單元18電流傳感器 20在電カ電路中流動(dòng)的電流21感測(cè)電流22跳閘電路23跳閘致動(dòng)器24第一信號(hào)25信號(hào)26通信接ロ28接ロ電路30處理器32第一輸出33輸入34第二信號(hào)(ARC0N_L)36第二輸出38第三信號(hào)(ARC0N_I)40通信接ロ42電弧閃絡(luò)44電子設(shè)備，例如示例性的智能保護(hù)繼電器46短路開關(guān)47點(diǎn)火信號(hào)48第一閾值(THRESHOLDI)50第二閾值(THRESH0LD2)52或電路54相對(duì)較高的電流閾值56第一光隔離器58第二光隔離器60公共點(diǎn)(ARC0N_CMN)62接地(GND)64輸出(ARC0N_L_NRX)66輸入(ARCONI)68輸出(ARCONO)70輸入(ARC0N_I_NRX)
72適當(dāng)?shù)碾妷?V3P3D)(例如，但不限于3. 3V直流)74信號(hào)(ARC0N_CS/)76信號(hào)SDO (串行數(shù)據(jù)輸出)77跳閘單元信號(hào)MISO78信號(hào)SDI (串行數(shù)據(jù)輸入)79跳閘單元信號(hào)MOSI80信號(hào)SCK(串行時(shí)鐘)81跳閘單元信號(hào)SCK·82信號(hào)(TRIP)84信號(hào)(DSP_TRIP)86跳閘單元電源88模擬輸入(THRESH1)90模擬輸入(THRESH2)92跳閘單元用戶接口94輸出(TRIP)96信號(hào)(ARC0N_TRIP)97或門100信號(hào)110通信和報(bào)告程序112跳閘單元處理器114報(bào)告子系統(tǒng)116步驟118步驟120步驟122步驟123跳閘信息產(chǎn)生124步驟126步驟128退出步驟130程序132步驟134退出步驟136步驟138步驟140步驟142步驟144步驟146步驟148步驟
150步驟152步驟154步驟156步驟15 8步驟160退出步驟
權(quán)利要求
1.ー種用于電カ電路⑷的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)(2)，所述系統(tǒng)包括 電路斷路器出)，包括 可分離觸頭(12)， 被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)(14)， 跳閘單元(16)，其包括被構(gòu)造為感測(cè)在所述電カ電路中流動(dòng)的電流(20)的電流傳感器(18);跳閘電路(22)，其響應(yīng)于所述感測(cè)電流(21)或者第一信號(hào)(24)與所述操作機(jī)構(gòu)協(xié)作來跳閘斷開所述可分離觸頭；被構(gòu)造為輸出所述感測(cè)電流的通信接ロ(26)，以及 接ロ電路(28)，其包括 處理器(30),其包括向所述跳閘電路輸出所述第一信號(hào)的第一輸出(32)、輸入第二信號(hào)(34)的輸入(33)、輸出第三信號(hào)(38)的第二輸出(36),以及 通信接ロ(40)，其與所述處理器協(xié)作并被構(gòu)造為與所述跳閘単元的通信接ロ通信，輸入所述感測(cè)電流，并將感測(cè)電流傳送至所述處理器， 其中，所述接ロ電路的處理器被構(gòu)造為確定(138，144，146，148，150，152)以及從所述接ロ電路的通信接ロ向所述跳閘單元的通信接ロ輸出(158)跳閘信息(123)的產(chǎn)生； 被構(gòu)造為感測(cè)來自于與所述電カ電路可操作地關(guān)聯(lián)的電弧閃絡(luò)(42)的光并輸出第二信號(hào)的光傳感器(8);以及 被構(gòu)造為響應(yīng)于第三信號(hào)而將所述電カ電路短路的短路裝置(10)。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路包括第一閾值(48)和第二閾值(50)，其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造為確定(146)感測(cè)電流大于所述第一閾值而小于第二閾值，并響應(yīng)于此地輸出第一輸出的第一信號(hào)至跳閘電路，而不將第二輸出的第三信號(hào)輸出到所述短路裝置；其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造為確定(150)感測(cè)電流大于第二閾值，并響應(yīng)于此輸出地第一輸出的第一信號(hào)到跳閘電路并且輸出第二輸出的第三信號(hào)到所述短路裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造(144)為在感測(cè)電流小于第一閾值且小于第二閾值的情況下不響應(yīng)于感測(cè)電流采取進(jìn)一步的動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的處理器的輸入為第一輸入(33);其中，所述接ロ電路還包括第二輸入(74)，其被構(gòu)造為啟用所述接ロ電路；且其中，所述接ロ電路的處理器被構(gòu)造(132)為在所述第二輸入沒有啟用所述接ロ電路的情況下不響應(yīng)于感測(cè)電流采取動(dòng)作。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述跳閘単元的通信接ロ是雙向串行接ロ(26);其中，所述接ロ電路的通信接ロ是雙向串行接ロ(40);且其中，經(jīng)由雙向串行接ロ傳送(116，140，122，158)的信息包括感測(cè)電流、跳閘信息(123)的產(chǎn)生和所述接ロ電路的處理器是否響應(yīng)于感測(cè)電流而將第一輸出的第一信號(hào)致動(dòng)到跳閘電路。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述跳閘單元還包含具有跳閘輸出(84)的電源；其中，所述接ロ電路還包括具有復(fù)數(shù)個(gè)輸入以及第三輸出(82)的或門(97);其中，所述復(fù)數(shù)個(gè)輸入中的一個(gè)為所述電源的跳閘輸出；其中，所述復(fù)數(shù)個(gè)輸入中的另ー個(gè)為所述接ロ電路的處理器的第一輸出；且其中，所述或門的輸出為到跳閘電路的輸出。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述短路裝置包括電子設(shè)備(44)和響應(yīng)于所述電子設(shè)備的短路開關(guān)(46);且其中，所述電子設(shè)備被構(gòu)造為輸入來自于所述接ロ電路的處理器的第三信號(hào)的第二輸出并作出響應(yīng)地致動(dòng)(47)所述短路開關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述電子設(shè)備還被構(gòu)造為響應(yīng)于與來自所述光傳感器的第二信號(hào)組合的第三信號(hào)的第二輸出來致動(dòng)(47)所述短路開關(guān)。
9.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的通信接ロ被構(gòu)造為響應(yīng)于來自所述光傳感器的第二信號(hào)傳送(150)第一輸入至所述跳閘単元的通信接ロ。
10.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路還包括顯示器(156);且其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造為向所述顯示器輸出跳閘信息(123)的產(chǎn)生。
11.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的通信接ロ被構(gòu)造為輸入(142)來自所述跳閘單元的通信接ロ的第一閾值和第二閾值。
12.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路包括被構(gòu)造為將第二信號(hào)從所述光傳感器隔離的第一光隔離器(56)以及被構(gòu)造為隔離到所述短路裝置的第三信號(hào)的第ニ光隔離器(58)。
13.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述跳閘單元還包括所述接ロ電路。
14.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造為作為感測(cè)電流和第二信號(hào)的函數(shù)地確定(138，144，146，150)跳閘信息的產(chǎn)生。
15.ー種用于電カ電路⑷的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)(2)，所述系統(tǒng)包括 電路斷路器出)，包括 可分離觸頭(12)， 被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)(14)， 跳閘單元(16)，包含電流傳感器(18)，其被構(gòu)造為感測(cè)所述電カ電路中流動(dòng)的電流(20);響應(yīng)于感測(cè)電流(21)或者第一信號(hào)(24)同所述操作結(jié)構(gòu)配合來跳閘斷開所述可分離觸頭的跳閘電路(22);被構(gòu)造為輸出感測(cè)電流的通信接ロ(26)，以及接ロ電路(28)，包括 處理器(30),其包括向所述跳閘電路輸出所述第一信號(hào)的輸出(32),輸入第二信號(hào)(34)的輸入(33)，以及 通信接ロ(40)，其同所述處理器配合并被構(gòu)造為同所述跳閘単元的通信接ロ通信，輸入所述感測(cè)電流，并將感測(cè)電流傳送至所述處理器， 其中，所述接ロ電路的處理器被構(gòu)造為確定(138，144，146，148，150，152)以及從所述接ロ電路的通信接ロ向所述跳閘單元的通信接ロ輸出(158)跳閘信息(123)的產(chǎn)生；以及被構(gòu)造為感測(cè)來自于與所述電カ電路可操作地關(guān)聯(lián)的電弧閃絡(luò)(42)的光并輸出第二信號(hào)的光傳感器(8)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的通信接 ロ包含閾值(48);且其中，所述接ロ電路的處理器被構(gòu)造為確定(46) 感測(cè)電流大于閾值并作出響應(yīng)地向跳閘電路輸出第一信號(hào)的輸出。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造(144)為在感測(cè)電流小于閾值的情況下不響應(yīng)于感測(cè)電流采取進(jìn)一步的動(dòng)作。
18.ー種用于電カ電路⑷的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)(2)，所述系統(tǒng)包括 電路斷路器出)，包括 可分離觸頭(12)，被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)(14)， 跳閘單元(16)，其包括被構(gòu)造為感測(cè)所述電カ電路中流過的電流(20)的電流傳感器(18);響應(yīng)于感測(cè)電流(21)或者第一信號(hào)(24)同所述操作結(jié)構(gòu)配合來跳閘斷開所述可分離觸頭的跳閘電路(22);被構(gòu)造為輸出感測(cè)電流的通信接ロ(26)，以及接ロ電路(28)，其包括 處理器(30),其包括向所述跳閘電路輸出所述第一信號(hào)的第一輸出(32),輸出第二信號(hào)(38)的第二輸出(36)，以及 通信接ロ(40)，其同所述處理器配合并被構(gòu)造為同所述跳閘単元的通信接ロ通信，輸入所述的感測(cè)電流，并將感測(cè)電流傳送至所述處理器， 其中，所述接ロ電路的處理器被構(gòu)造為確定(144，146，148，150，152)以及從所述接ロ電路的通信接ロ向所述跳閘單元的通信接ロ輸出(158)跳閘信息(123)的產(chǎn)生；以及被構(gòu)造為響應(yīng)于第二信號(hào)而將所述電カ電路短路的短路裝置(10)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的通信接ロ包括第一閾值(48)和第二閾值(50);其中，所述接ロ電路的處理器被構(gòu)造為確定(146)感測(cè)電流大于第一閾值且小于第二閾值，并作出響應(yīng)地輸出第一信號(hào)的第一輸出至跳閘電路，而不輸出第二信號(hào)的第二輸出至所述短路裝置；且其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造為確定(150)感測(cè)電流大于第二閾值并作出響應(yīng)地輸出第一信號(hào)的第一輸出至跳閘電路并輸出第二信號(hào)的第二輸出至所述短路裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)(2)，其中，所述接ロ電路的處理器還被構(gòu)造(144)為在感測(cè)電流小于第一閾值且小于第二閾值的情況下不響應(yīng)于感測(cè)電流采取動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電力電路的電弧閃絡(luò)系統(tǒng)。電弧閃絡(luò)系統(tǒng)(2)包括具有可分離觸頭(12)的電路斷路器(6)，操作機(jī)構(gòu)(14)，包括感測(cè)在電力電路(4)中流動(dòng)的電流(20)的傳感器(18)的跳閘單元(16)，響應(yīng)于感測(cè)電流(21)或者第一信號(hào)(24)同所述操作機(jī)構(gòu)配合來跳閘斷開所述觸頭的跳閘電路(22)，輸出感測(cè)電流的通信接口(26)，包含處理器(30)的接口電路(28)，處理器具有第一信號(hào)的第一輸出(32)、輸入第二信號(hào)(34)的輸入(33)和輸出第三信號(hào)(38)的第二輸出(36)，以及，通信接口(40)，其同該處理器配合運(yùn)行來確定(138，144，146，148，150，152)和向跳閘單元通信接口傳送(158)跳閘信息(123)產(chǎn)生，輸入感測(cè)電流，并將感測(cè)電流傳送到處理器。光傳感器(8)感測(cè)來自于同電力電路相關(guān)聯(lián)的電弧閃絡(luò)(42)的光并輸出第二信號(hào)。短路裝置(10)響應(yīng)于第三信號(hào)將該電路短路。
文檔編號(hào)H02H3/00GK102842882SQ201210268829
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者J·L·拉格雷, J·C·施洛特爾, R·T·弗林 申請(qǐng)人:伊頓公司