具有用于設置保護參數的多個裝置的跳閘設備的制作方法

專利名稱：具有用于設置保護參數的多個裝置的跳閘設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種跳閘設備(trip device)，該設備包括設置選擇器開關，設計成定義表示過載或短路的第一保護參數，并且可由用戶操作；顯示裝置；一處理單元，連接到電流傳感器和設置選擇器開關，所述處理單元包括-第一數字處理裝置，連接到電流傳感器和設置選擇器開關，以執行基本保護功能，-第二數字處理裝置，連接到第一數字處理裝置和通信裝置，能使第二保護參數通過遠程設置來設定。
已有的跳閘設備通常包括前面板上的分壓器和/或選擇器開關，能允許調節保護參數設置。其它種類的設備包括與一顯示器結合的鍵盤，能允許調節和讀取保護參數設置。后一種跳閘設備有時還包括用于遠程設置參數的裝置。
美國專利5,311,392描述了一種包括兩個基于微處理器的處理電路的跳閘設備。這樣的跳閘設備1示于

圖1。該跳閘設備1包括第一基于微處理器的處理電路2，設計成對過載和短路實行保護，即，長延時、短延時、瞬時的接地保護功能(如果可行的話)。該第一處理電路通常連接到電流傳感器3、連接到位于跳閘設備前面板上的選擇器開關4、連接到跳閘顯示裝置5的原因(a cause)、并且連接到跳閘線圈6。跳閘設備1還包括第二基于微處理器的處理電路7，設計成執行通信功能及附加監視和保護功能(相對于電壓、相位偏移、功率、頻率等)。該第二處理電路7通過雙向鏈接連接到第一處理電路。第二處理電路7還連接到電流傳感器3和電壓傳感器8，并且連接到設計成連接到遠程顯示裝置10的第一接口9，以及連接到設計成連接到計算機12的第二接口11。第二處理電路7還在第一處理電路1的誤操作情況下執行后備保護功能。圖2中的實線表示第一處理電路2所使用的時間/電流跳閘曲線，考慮到了由選擇器開關4定義的保護參數的因素。
考慮到圖2中虛線表示的第二條跳閘曲線，第二處理電路執行后備保護功能。相應于第二條跳閘曲線的保護參數有規則地高于由選擇器開關設定的值。這些參數可被預置成不能由用戶修改、或可借助接口9和11調節、或通過移動第一條曲線來設定。第二處理電路由輔助電源13連續供電，并且包括連接到跳閘線圈6的跳閘輸出。在正常操作中，第一處理電路2按照由電流傳感器3測得的電流和由選擇器開關定義的參數執行電流保護功能，第二處理電路執行附加測量和保護功能。在第一處理電路不能工作的情況下，第二處理電路利用由電流傳感器3測得的相同電流值和相應于圖2的第二條曲線的后備參數執行電流保護功能。
本發明的目的是提供一種跳閘設備，該設備具有用于調節適用于下限范圍(bottom-of-the-range)跳閘設備和上限范圍(top-of-the-range)跳閘設備的保護參數的裝置。
按照本發明，所述目的是通過下面的事實實現的顯示裝置連接到第二處理裝置，處理單元包括用于比較第一和第二參數的裝置；用于確定表示第一和第二參數中較小一個的第三保護參數的裝置，所述顯示裝置顯示第三保護參數，并且所述處理單元按照由電流傳感器測得的電流和第三保護參數產生一跳閘信號。
按照第一個可替換實施例，第一處理裝置按照電流傳感器測得的電流和第一保護參數產生第一跳閘信號，第二處理裝置按照電流傳感器測得的電流和第三保護參數產生第二跳閘信號，一邏輯OR(或)電路在其接收到第一或第二跳閘信號時提供一跳閘信號。
按照第二個可替換實施例，最好，第一處理裝置按照電流傳感器測得的電流和第三保護參數產生一跳閘信號。
按照進一步完善的本發明，跳閘設備包括連接到處理單元的一鍵盤，設計成定義第四保護參數，并且可由用戶操作，處理單元從第一、第二和第四參數的最小一個中確定第三保護參數。
按照另外進一步完善的本發明，跳閘設備包括覆蓋設置選擇器開關的一罩，該跳閘設備包括用于在罩處于閉合位置時禁止鍵盤的設置調節功能的裝置。
最好，所述罩包括位于跳閘設備前面板上的一門，該門在所述罩處于閉合位置時覆蓋設置選擇器開關，該門包括一插頭，用于在所述罩處于閉合位置時啟動處理單元的輔助元件，以便禁止鍵盤的設置調節功能。所述插頭最好是可斷開的，以便在所述罩處于閉合位置時對鍵盤設置調節功能的禁止可被取消。
從下面對本發明特定實施例的描述中，本發明的其它優點和特征將變得更加清楚。所給出的特定實施例是非限制例子，該實施例由附圖表示，附圖中圖1示出按照如前面所述的現有技術的帶有兩個微處理器的跳閘設備；圖2表示按照圖1的跳閘設備的跳閘曲線；圖3表示按照本發明的跳閘設備的一個特定實施例；圖4表示按照圖3的跳閘設備的跳閘曲線；圖5示出用于確定按照本發明的跳閘設備的保護參數的流程圖的一個特定實施例；圖6示出圖5所示流程圖的一個替代形式；圖7表示按照圖3的跳閘設備的一個替代實施例；圖8表示按照本發明的跳閘設備的前面板的一個特定實施例，它包括處于閉合位置的一個罩；圖9示出處于打開位置的、按照圖8的罩的一個特定實施例；圖10以一放大圖表示按照圖9的罩的可斷開插頭。
按照圖3的跳閘設備14包括一基本模塊15，它構成設計成執行跳閘設備的過載和短路保護功能(長延時、短延時、瞬時的接地保護功能，如果可行的話)的第一數字處理單元。該模塊最好由ASIC類型的集成電路形成并且包括一微處理器。如在現有技術中一樣，該模塊連接到電流傳感器和跳閘線圈6，電流傳感器給該模塊提供要保護的功率系統導體中的電流值I，該模塊在過載或短路情況下向跳閘線圈6提供一跳閘信號D。該模塊以傳統方式連接到向其提供第一保護參數P1的選擇器開關4。
這樣的基本模塊用于整個范圍的跳閘設備。最簡單的模塊僅包括上面所述的元件。按照本發明的上限范圍的跳閘設備包括同樣的元件，由圖3所示那樣實現。該設備包括構成第二數字處理單元的一通用模塊，最好是基于微處理器的。該通用模塊16連接到位于跳閘設備前面板上的顯示裝置17、連接到通信模塊18，并且在可能的情況下連接到鍵盤19和基本模塊15。
通信模塊18連接到外部總線20，外部總線20除其它功能外還能允許將第二保護參數P2通過遠程設置提供給跳閘設備。在一優選實施例中，通用模塊16從基本模塊15接收測得的電流和電壓值I和U，以及由選擇器開關設定的第一保護參數P1的值。該模塊確定由跳閘設備14考慮的保護參數P3，這些參數在它們被設定或需要時顯示在顯示裝置17上，并且被發送到基本模塊15。
通用模塊16最好還根據由基本模塊提供給它的電流和電壓值執行附加保護功能，例如，電壓、功率和頻率保護功能。功率的計算可由基本模塊執行，然后發送給通用模塊，或者直接由通用模塊執行。后者可連接到更精確的附加電流傳感器(未示出)，以允許對流過要保護的導體的電流進行更精確的分析，例如，進行諧波分析。通用模塊通過通信模塊18或鍵盤19接收由附加保護功能所考慮的參數值。在故障情況下，該模塊產生警告信號和/或跳閘信號D1，該信號發送到激勵跳閘線圈6的基本模塊15。
跳閘設備14始終考慮表示第一和第二參數P1和P2中較小一個的參數P3，如圖4中所表示的。
分別相應于參數P1、P2和P3的三條時間/電流跳閘曲線示于圖4。在對數坐標中，每一條曲線表示跳閘時間t作為比率I/In的函數，In為跳閘設備的額定電流，可用已知方式由校準模塊確定。
在圖4中，參數P1具有下列值長延時閾值S1a＝0.7In長延時時間T1a＝20s，處于6In處短延時閾值S2a＝7In短延時時間T2a＝0.5s，處于8In處瞬時閾值S3a＝10In參數P2具有下列值長延時閾值S1b＝In長延時時間T1b＝10s，處于6In處短延時閾值S2b＝3In短延時時間T2b＝0.2s，處于8In處瞬時閾值S3b＝15In在所表示的實施例中，長延時和短延時跳閘曲線為I2t曲線。
用于確定由跳閘設備使用的第三保護參數的子程序示于圖5。在該特定實施例中，在步驟F1，通用模塊16的微處理器讀取由選擇器開關4定義的參數P1，該參數P1，是由基本模塊15發送給所述微處理器的。然后，在步驟F2，微處理器讀取相應于遠程設置的參數P2，該參數P2已經由總線20和通信模塊18發送給所述微處理器。
在步驟F3，微處理器將每一個參數P2與相關參數P1比較，即，比較S1a與S1b、S2a與S2b、T1a與T1b、T2a與T2b、及S3a與S3b。如果參數P2小于相關參數P1(F3輸出為“是”)，則賦予相關參數P3為P2值(步驟F4)。在相反情況下(F3輸出為“否”)，參數P3取相應的P1值(步驟F5)。
在圖4的實施例中，P3相應地取下列各值長延時閾值S1＝S1a＝0.7In長延時時間T1＝T1b＝10s，處于6In處短延時閾值S2＝S2b＝3In短延時時間T2＝T2a＝0.2s，處于8In處瞬時閾值S3＝S3a＝10In當啟動鍵盤19時，第四參數P4被發送到通用模塊16。通用模塊的微處理器在步驟F6(圖5)檢驗鍵盤是否被啟動。如果鍵盤確實被啟動(F6輸出為“是”)，則微處理器在步驟F7讀取參數P4的值，然后，在步驟F8，微處理器將參數P4與相關參數P3比較。如果參數P4小于相關參數P3(F8輸出為“是”)，則參數P3取相應的P4值。在步驟F9之后、或者如果沒有啟動鍵盤(F6輸出為“否”)、或者如果P4不小于P3(F8輸出為“否”)，通用模塊微處理器繼續，以在位于跳閘設備前面板上的顯示裝置17上顯示參數P3(步驟F10)。
在圖3的實施例中，參數P3發送到基本模塊15，基本模塊15按照電流傳感器測得的電流I和第三保護參數P3執行基本電流保護功能。通用模塊也可以以備用方式執行這些功能，或者僅執行附加保護功能和測量功能。
于是，上面描述的跳閘設備14有三個調節電流保護參數的裝置位于前面板上的選擇器開關4、通過總線20和通信模塊18的遠程設置及位于跳閘設備的前面板上的鍵盤19。下限范圍的跳閘設備僅包括選擇器開關。這些選擇器開關保持在包含鍵盤和顯示器并且能通過遠程設置來調節的上限范圍的跳閘設備上。將選擇器開關保持在上限范圍的跳閘設備上能使用戶繼續使用他貫用的、利用選擇器開關的設置調節類型，并能使用戶在所有范圍的跳閘設備上以相同的方式操作。然而，對于上限范圍的跳閘設備，用戶可在想要的時候使用鍵盤代替選擇器開關，或者使用遠程編程。
由于跳閘設備總是選擇最小的參數，選擇器開關可以被認為是定義了設備的極限保護，即，定義了既不能通過利用鍵盤本地調節來超過也不能通過利用通信模塊遠程調節來超過的跳閘曲線。系統的可靠性保持使基本模塊對所有范圍的跳閘設備都可靠。萬一通用模塊16不能工作，基本模塊15仍然繼續起作用。
而且，選擇器開關的啟動可使跳閘設備所考慮的參數顯示在前面板上，遠程設置或通過鍵盤的設置也是如此。
基本模塊15可包括一接收信號A的輸入(圖3)，能使通過遠程設置提供的參數被考慮或不考慮。例如，如果信號A處于邏輯電平1(例如為5V)，基本模塊考慮P3參數。另一方面，如果信號A處于邏輯電平0(例如為0V)，則基本模塊不考慮P3參數而自動按照由選擇器開關提供的P1參數執行保護。在這種情況下，該信息最好發送給將P1參數值取為P3值的通用模塊，并顯示P1值，于是，該顯示內容相應于實現保護所實際考慮的值。
描述該替代實施例的子程序示于圖6。該子程序包括在步驟F1之后執行的步驟F11，用于檢驗A值。如果A＝1(F11的輸出為“是”)，則基本模塊被授權考慮遠程設置，并且通用模塊16的微處理器進到步驟F2。另一方面，如果A不等于1(F11的輸出為“否”)，則在步驟F12，P3參數取相應的P1參數的值，然后，微處理器直接進到步驟F10，或者，可以在要求基本模塊可考慮通過鍵盤的設置的情況下進到步驟F6。
在圖7的替代實施例中，通用模塊16和基本模塊15都連接到執行OR(或)功能的邏輯電路21，邏輯電路21連接到跳閘線圈6。基本模塊15僅考慮P1參數，而通用模塊16如前面所述一樣從P1、P2參數和P4中確定最小值P3，并顯示P3參數。通用模塊按照P3參數和由基本模塊發送給它的電流I值執行基本保護。在故障的情況下，通用模塊16按照P3參數向電路21提供一跳閘信號D1，而基本模塊15按照P1參數向電路21提供一跳閘信號D2。因此，提供于電路21的輸出的跳閘信號D也相應于考慮最小參數的跳閘曲線。
在下限范圍的跳閘設備中，已知用一罩覆蓋設置選擇器開關，該罩最好是透明的并且可密封的，以防止任何以后對選擇器開關位置的修改，或者保留對授權者修改參數的可能性。示于圖8的跳閘設備的前面板22包括這樣的罩23，罩23由透明門形成，可被打開，以便對設置選擇器開關4進行操作。所述門表示于圖9的開啟位置。在一優選實施例中，當閉合罩23時，鍵盤19保持為可操作，但其設置調節功能被禁止。因此，可通過鍵盤請求顯示例如保護參數P3、所測得的電流或電壓值、所計算的功率值等。然而，在罩23的閉合位置不能再提供新的保護參數P4。
所述門例如包括啟動輔助元件的插頭24，所述輔助元件最好由適于在處理單元的印刷電路板上，最好是在通用模塊16的印刷電路板上的電子觸點(electronic contact)構成。
當所述門閉合時，啟動觸點25，并且通用模塊軟件禁止保護參數P4被通過鍵盤19輸入。
插頭24最好是可斷開的。除去插頭的可斷開部分26(圖10)可取消鍵盤設置功能的禁止。所述罩被密封時防止對比如由選擇器開關4設置的、設備的極限保護的任何修改，同時允許通過鍵盤19對保護進行修改。
本發明不僅應用于如圖4所示的長延時和短延時I2t跳閘曲線，而且可用于任何類型的跳閘曲線(常數時間、完全反相(extremely inverse)、等)。
因此，本發明能使在三個設置級(選擇器開關、遠程設置和鍵盤)之間獲得真正的一致。對最好是ASIC形式的基本模塊的應用，無論什么類型的跳閘設備都能增加該跳閘設備的可靠性。由通用模塊執行的通信功能、顯示功能等的復雜性事實上并不降低由ASIC執行的基本保護的可靠性。
權利要求
1.一種跳閘設備，包括設置選擇器開關(4)，設計成定義表示過載或短路的第一保護參數(P1)，并且可由用戶操作；顯示裝置(17)；一處理單元，連接到電流傳感器(3)和設置選擇器開關(4)，所述處理單元包括-第一數字處理裝置(15)，連接到所述電流傳感器(3)和所述設置選擇器開關(4)，以執行基本保護功能，-第二數字處理裝置(16)，連接到所述第一數字處理裝置(15)和通信裝置(18)，能使第二保護參數(P2)通過遠程設置來設定，所述跳閘設備的特征在于，所述顯示裝置(17)連接到所述第二處理裝置(16)，所述處理單元包括用于比較第一(P1)和第二(P2)參數的裝置(F3)；用于確定表示第一和第二參數中較小一個的第三保護參數(P3)的裝置(F4，F5)，所述顯示裝置顯示所述第三保護參數(P3)，并且所述處理單元按照由所述電流傳感器(3)測得的電流(I)和所述第三保護參數(P3)產生一跳閘信號(D)。
2.如權利要求1所述的跳閘設備，其特征在于，所述第一處理裝置(15)按照由所述電流傳感器(3)測得的電流(I)和所述第一保護參數(P1)產生第一跳閘信號(D2)，所述第二處理裝置(16)按照由所述電流傳感器(3)測得的電流(I)和所述第三保護參數(P3)產生第二跳閘信號(D1)，一邏輯OR(或)電路(21)在其接收到第一或第二跳閘信號時提供一跳閘信號(D)。
3.如權利要求1所述的跳閘設備，其特征在于，所述第一處理裝置(15)按照由所述電流傳感器(3)測得的電流(I)和所述第三保護參數(P3)產生一跳閘信號(D)。
4.如權利要求1到3中任何一個所述的跳閘設備，其特征在于，該設備包括連接到所述處理單元的一鍵盤(19)，設計成定義第四保護參數(P4)，并且可由用戶操作，所述處理單元從所述第一、第二和第四參數(P1、P2、P4)的最小值中確定所述第三保護參數(P3)。
5.如權利要求4所述的跳閘設備，其特征在于，所述鍵盤(19)連接到所述第二處理裝置(16)。
6.如權利要求4到5中的任何一個所述的跳閘設備，其特征在于，該設備包括覆蓋所述設置選擇器開關(4)的一罩(23)，所述跳閘設備包括用于在所述罩處于閉合位置時禁止所述鍵盤(19)的設置調節功能的裝置。
7.如權利要求6所述的跳閘設備，其特征在于，該設備包括用于密封處于閉合位置的所述罩的裝置，以阻止對所述選擇器開關(4)的位置的任何后續修改。
8.如權利要求6或7中任何一個所述的跳閘設備，其特征在于，所述罩(23)包括位于所述跳閘設備的前面板(22)上的一門，該門在所述罩處于閉合位置時覆蓋所述設置選擇器開關(4)，所述門包括一插頭(24)，用于在所述罩處于閉合位置時啟動所述處理單元的輔助元件(25)，以便禁止所述鍵盤的設置調節功能。
9.如權利要求8所述的跳閘設備，其特征在于，所述插頭(26)是可斷開的，以使在所述罩(23)處于閉合位置時對所述鍵盤的設置調節功能的禁止可被消除。
10.如權利要求1到9的任何一個所述的跳閘設備，其特征在于，所述第一處理裝置(15)包括一輸入(A)，能使通過遠程設置提供的所述參數(P2)被考慮或不被考慮。
全文摘要
一種跳閘設備,其中,置于該跳閘設備的前面板上的選擇器開關能使第一保護參數(P1)被設定。所述跳閘設備包括允許通過遠程設置設定第二保護參數(P2)的通信裝置。所述跳閘設備將每一個第一參數(P1)與相應的第二參數(P2)比較,并確定表示第一和第二參數中較小一個的第三保護參數(P3)。第三保護參數(P3)由跳閘設備考慮,用于對過載和短路進行保護,并且在設置參數或請求時在前面板上顯示該第三參數(P3)。
文檔編號H02H3/02GK1252638SQ99123130
公開日2000年5月10日 申請日期1999年10月18日 優先權日1998年10月28日
發明者亨利·貝洛托, 埃里克·薩普蒂茨, 盧克·韋納赫特 申請人:施耐德電器工業公司