斷路器面板的制作方法
【專利說明】斷路器面板
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年7月25日提交的第61/675，498號美國臨時申請及于2012年12年10日提交的第61/735，172號美國臨時申請的權益，上述兩個美國臨時申請出于所有目的通過引用并入本文。
技術領域
[0003]本發明大體涉及斷路器面板。
【背景技術】
[0004]斷路器面板廣泛用于將電力饋電分配到多個被保護的支路。面板可包括多個斷路器，每個斷路器保護不同的支路。斷路器提供這樣的自動切換機制，該自動切換機制通過中斷電路的連續性來斷開電流而對故障狀況(例如，過載或短路)做出響應。電弧故障斷路(AFCI)和接地故障斷路(GFCI)分別是對電弧故障和接地故障的故障狀況進行檢測的較新的斷路器技術。
【發明內容】
[0005]本文公開了提供用于多個斷路器的跳閘選項的動態控制的方法和系統。本文還公開了一種斷路器面板配置，其便于用戶與斷路器面板之間和/或電力公共事業供應商與斷路器面板之間的交互。本文還公開了一種斷路器面板配置，該斷路器面板配置使得多媒體/互聯網傳輸經由斷路器面板被接收。另外，所公開的斷路器面板配置的至少一些實施方式提供用于用戶與經由斷路器面板供電的電器之間的通信的接口。
[0006]在至少一些實施方式中，斷路器面板為八個支路保護產品提供過載保護。斷路器面板可以是具有20Amp斷路器的60安培(Amp)供電箱。下面的項目構成所公開的斷路器面板的基礎:
[0007]I)電氣面板箱，提供 60Amp、單相服務、120VAC/240VAC 50/60Hz ；
[0008]2)支路過流保護設備(斷路器)，具有遠程跳閘能力；
[0009]3)斷路器，基于雙金屬/磁性跳閘致動提供獨立的電路保護；
[0010]4)傳感器，集成在斷路器中用于接地故障事件檢測和/或電弧故障事件檢測；
[0011]5)斷路器，額定值為 120VAC/240VAC、50/60Hz、20Amp 的單極設備；
[0012]6)斷路器，安裝到設計為保持達八個斷路器的塑料外殼(在本文中被稱為“斷路器套殼”)中；
[0013]7)電氣母線和分流測量傳感器，集成到本文描述的可位于斷路器套殼中的測量和控制板中；
[0014]8)斷路器，連接至線路側電氣母線而不暴露給用戶；以及
[0015]9)斷路器，與位于測量和控制板上的遠程感測和控制連接器配合。
[0016]上面列出的項目可作為獨立的系統被測試以提供基本的支路過載保護。除了組成母線系統和主電氣連接的那些元件以外，該配置不依賴于使用本文描述的測量和控制板。各輔助特征可添加至斷路器面板的支路過保護配置。這些輔助特征包括:
[0017]Ia)斷路器套殼被改進以包括用于控制、測量、感測和用戶接口選項的兩個全組裝電路板(測量和控制板、以及系統控制器板)；
[0018]Ib)智能斷路器功能被用于實施接地故障斷路(GFCI)和電弧故障斷路(AFCI)能力)；
[0019]2)測量和控制板以及系統控制器板被密封在斷路器套殼內使得其變得防損壞；
[0020]3)測量和控制板為總電力提供高質量電氣公共事業度量功能，而且使支路測量/控制發揮作用；
[0021]4)系統控制器板使用顯示器(例如，TFT觸摸屏)提供人機接口(HMI);
[0022]5)顯示器具有集成的觸摸屏，其中觸摸屏用于設置和觀察使每個支路專用化的輔助特征；
[0023]6)顯示器提供狀態、時間、電力測量信息以及用于測試輔助功能的裝置；
[0024]7)顯示器顯示電路事件、故障檢測和故障特征(例如，過流、接地故障、電弧故障、線路尖峰、欠壓、電力質量)；
[0025]8)使用HMI用于由安裝人員進行設置以添加諸如支路特征(名稱、用途等)、支路優先化和支路使能特征(GFC1、AFCI等)的功能。
[0026]在至少一些實施方式中，所公開的斷路器面板(例如，使用系統控制器板)提供從通信供應商到家庭的網關。這可通過硬銅連接、光纖、基站、或專有WAN實現。無論連接手段如何，協議通過通信連接處理遠程登錄和控制。通信網關的一種實施是使用由通信供應商供給的通信模塊。該通信模塊例如經由USB 2.0連接與系統控制器板相連接。在至少一些實施方式中，通信模塊由供應商設置以完成與小區塔協議兼容的射頻(RF)接口。此設備提供至少3G和可能4G服務(如果可用)。該通信模塊安裝在房屋外部并且經由穿過房屋墻壁的USB 2.0電纜連接至系統控制器板。
[0027]所公開的斷路器面板支持的一些通信特征如下:1)提供高速流服務(WAN) ;2)經由系統控制器板將通信路由至家庭局域網(HAN)中的端點家電；3)提供用于VoiP、流視頻、流語音和/或互聯網連接的功能；4)提供來自/去往電力公共事業供應商的連接；5)添加公共事業供應商功能用于遠程計量器讀取、住宅的電力控制(通電或斷電)、需求側電力控制(基于優先級和用途控制支路)、供給分時度量信息、支持VAN和SCADA協議以保護電力公共事業供應商使用的格式和通信平臺以及連接、支持可用于在任何方向發送信息的監督協議、支持用于各種目的的監督信息的使用，其中所述目的不會相互排斥(例如，用于登錄、計量和/或控制)；6)使用HMI用于由通信供應商和/或電力公共事業供應商進行設置；7)使用HMI用于通信設置(例如，路由、IP地址、GPS坐標、SM設置、憑證、VPN、以及家庭局域網(HAN)的元件)；8)使用HMI用于電力公共事業設置(例如，客戶賬戶、憑證、VPN、SCADA設置)；以及9)與房屋內的設備的端點無線連接是通過附接至系統控制器板的子板(WiFi和/或ZigBee通信板)實現。子板提供如下各種特征:1)包含在斷路器套殼中的系統控制器板配置有一個或多個合適的子板以允許房屋內額外的端點無線通信；以及2)各種端點通信被支持，包括:VoiP(電話)、流語音(音樂)、流視頻(TV)、互聯網連接(膝上型計算機)、以及智能盒連接(膝上型計算機)。
[0028]所公開的斷路器面板的一些實施方式包括蜂窩基站。該蜂窩基站允許斷路器面板充當蜂窩無線數據網絡(例如，GSM、LTE、或其他蜂窩無線通信網絡)的接入點。因此，斷路器面板可提供用于蜂窩網絡的微小區或微微小區的接入點。這種斷路器面板可與其他蜂窩基站斷路器面板互通信以形成網狀網絡。因此，斷路器面板的實施方式可緩解對安裝傳統小區塔的需求。
[0029]所公開的斷路器面板的實施方式還可包括擾亂性跳閘預防邏輯。傳統的斷路器可響應于可能不代表實際的電弧或接地故障事件的狀況而打開。例如，傳統的電路故障斷路器和接地故障斷路器易受來自電磁脈沖的誤跳閘影響。典型地，照明可能導致任意類型的電路元件擾亂性跳閘，從而需要人干涉以進行重置。所公開的斷路器面板的實施方式包括開關(例如，閂鎖繼電器)，所述開關可在檢測到擾亂性故障事件時被打開和基于確定該故障事件已經過去而被關閉。因此，本發明的實施方式提供與打開斷路器相關聯的保護并且消除必須手動重置跳閘的斷路器的不便性。如果故障事件的分析指示實際的故障可能正在發生(即，實際的電弧或接地故障)，則實施方式使與檢測到該故障的支路相關聯的斷路器跳閘并且要求該斷路器被手動重置。
【附圖說明】
[0030]為了更完整地理解本發明及其優點，下面結合附圖參考下面的描述，在附圖中:
[0031]圖1示出了根據本公開實施方式的代表性斷路器系統；
[0032]圖2示出了根據本公開的另一實施方式的代表性斷路器系統；
[0033]圖3示出了根據本公開實施方式的代表性斷路器的框圖；以及
[0034]圖4示出了根據本公開實施方式的控制斷路器系統的方法。
【具體實施方式】
[0035]通過參考在附圖的圖1至圖4中描繪的所示的實施方式可最佳地理解本發明的原理及其優點，其中在附圖中相似的標號指示相似的部分。某些術語在下面的描述和權利要求中用于指具體的系統部件。本領域技術人員將理解，在本領域工作的個人和公司可能以不同的名稱指代具體部件。本文獻不是旨在區分名稱不同而功能相同的部件。在下面的討論和權利要求中，術語“包括(including) ”和“包括(comprising)”以開放的方式被使用，因此應該被解釋為表示“包括但不限于…”。而且，術語“耦接(couple)”或“耦接(couples) ”用于表示間接或直接的電連接。因此，如果第一設備耦接至第二設備，連接可以是直接的電連接、或者經由其他設備和連接的間接的電連接。
[0036]圖1示出了根據本公開實施方式的系統100。如圖所示，系統100包括耦接至母線子系統104的多個斷路器110A-110H。對于每個斷路器110A-110H，