断路器的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的上位部分的断路器。

背景技术：

通过断路器来保护电力系统或子系统是已知的过程,并且在很多国家由法律规定。这些断路器在所讨论的电力系统的常规操作期间几乎不被开关。电力系统内的耗电装置通常通过布置在断路器和耗电装置之间的另一个开关设备启动。这种方法的缺点是存在两个串联布置的开关设备。

此外，现在明显趋向于开关操作的自动或远程控制执行。然而，这种方式通常具有更大复杂性的缺点，并且它们在稍后的时间点几乎不能被修改，特别是扩展。

另外，目前正不断努力以更好地利用电力系统，由此提供所谓的智能负载管理，以便减少各个子系统中的负载峰值。

技术实现要素：

在该背景之前，本发明的目的是提出一种上述类型的断路器，利用该断路器可以避免所述缺点，并且可以简化安装装置的结构，并且还可以提高其安全性。

根据本发明，这通过权利要求1的特征来实现。

结果，可以在没有附加开关设备的情况下执行用于耗电装置的通常操作或常规启动和关闭的开关任务。这意味着电气安装装置的结构可以被简化。因此，可以增加电气安装装置内的灵活性。因此，断路器也可以用于电气装置中的通常提供的开关操作，由此可以远程控制所考虑的断路器。这意味着可以节省电气安装装置中的开关设备的数量，由此通过使用用于常规操作的开关操作的断路器，可以提高整个安装装置的安全性。由于将这种断路器与所谓的智能仪表结合使用，产生了特别的优势。这还允许在耗电装置的各个分支的断开能力方面的更好的负载管理。

本发明还涉及一种具有根据权利要求1至8所述的断路器的电气安装装置。

本发明还涉及一种根据权利要求16的经由断路器操作连接至电力系统的耗电装置的方法。

在该背景之前，本发明的目的是提出一种上述类型的方法，利用该方法可以避免上述缺点，并且可以简化安装装置的结构，并且还可以提高其安全性，并且可以简化负载管理。

根据本发明，这通过权利要求16的特征来实现。

以这种方式，可以实现上述有益效果。

从属权利要求涉及本发明的附加的有利实施例。

在此对专利权利要求的措辞作出参考，其结果是，权利要求书通过引用被包括在本说明书中，并且被认为是逐字地引用。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明，其中仅通过示例描述优选实施例。其中：

图1是根据本发明的安装装置的示例性实施例的框图；

图2是根据本发明的开关设备的第一实施例的框图；

图3是根据本发明的开关设备的第二实施例的框图；

图4是根据本发明的开关设备的第三实施例的框图。

具体实施方式

图2、图3和图4分别示出了具有至少一个断路器间隙20的断路器1的实施例，其中，至少一个线路中断设备21被布置在断路器间隙20中，断路器1具有断开单元22，其连接到线路中断设备21以用于以规定的方式打开所述至少一个断路器间隙20，断路器1具有导通单元23，其连接到线路中断装置21以用于以规定的方式闭合所述至少一个断路器间隙20，断路器1具有至少一个测量装置7以测量在所述至少一个断路器间隙20处的至少一个电气量，其中，断开单元22还具有连接到测量装置7以及线路中断设备21的比较和判定单元24，断路器1具有第一数据接口6，其被配置为接收至少一个导通命令和/或至少一个断开命令，并且第一数据接口6连接至断开单元22和导通单元23。

因此，可以在没有附加开关设备的情况下执行用于耗电装置10的操作和常规启动和关闭的开关任务。这意味着电气安装装置8的结构可以被简化。因此，可以增加电气安装装置8内的灵活性。因此，断路器1也可以用于电气设备中通常提供的开关操作，由此可以远程控制所考虑的断路器1。这意味着可以节省电气安装装置8中的开关设备的数量，由此通过使用用于可操作的开关操作的断路器1，可以提高整个安装装置8的安全性。将这种断路器1与所谓的智能仪表结合使用产生了特殊的优势。这还允许在耗电装置的各个分支的断开能力方面的更好的负载管理。

断路器1可以被配置为任意类型的断路器1，因此作为被配置为监测电力系统9的一部分中的物理状态(特别是电气状态)的开关设备，从而在超过某些极限值时可以断开电力系统9的有关部分。优选地，断路器1被配置为线路断路器和/或功率断路器。

断路器1具有至少一个断路器间隙20，特别地为断路器1提供两个断路器间隙20，第一断路器间隙用于电力系统9的相而第二断路器间隙用于电力系统9的中性导体。

断路器1还具有布置在至少一个断路器间隙20中的线路中断设备21，特别地在每个断路器间隙20中设置线路中断设备21。下面将描述在线路中断设备21的结构方面特别不同的断路器1的两个不同实施例。

图2示出根据本发明的开关设备的第一实施例，其中，线路中断设备21被配置为常规开关触头2、3的形式。应当指出，所讨论的开关触头2、3优选地被配置为相比纯断路器1更能满足更大数量的开关周期的要求，换句话说，大约类似于用于所设想的电气性能等级的接触器。

根据图2的断路器1具有至少第一开关触头2和第二开关触头3，两个开关触头2、3中的至少一个被配置为移动的开关触头。在图2所示的符号表示中，第一开关触头2被配置为移动的开关触头。优选地，断路器1具有控制移动的开关触头2的移动的断路器闩锁机构14。

因此，在开关触头2、3的闭合位置中，也就是说，在开关触头2、3彼此接触的位置中，它们形成导电电流路径或断路器间隙20的一部分，其通过断路器1从断路器1的第一连接端子16到第二连接端子17。

断路器1具有至少一个以跳变元件4的形式的断开单元22，其用于以规定的方式打开开关触头2、3。当断路器1被配置为线路断路器时，断路器1具有两个跳变元件，电磁短路跳变元件以及电热过压跳变元件4。这种跳变元件是公知的。在图2中仅示出一个跳变元件4。所述至少一个跳变元件4作用在优选提供的断路器闩锁机构14上。

此外，断路器1具有被配置为导通设备5的导通单元23，用于以规定的方式闭合开关触头2、3。在优选实施例中，沿着电磁设备的线路配置的导通设备5可操作地连接到断路器闩锁机构14，以便闭合开关触头2、3。

此外，断路器1具有手-腿元件15，其优选同样作用在断路器闩锁机构14上。

图3示出了根据本发明的断路器1的特别优选的第二实施例的框图。在该实施例中，线路中断设备21特别地被配置为包括用于每个断路器间隙20的半导体中断器装置25，优选地包含至少一个IGBT。优选地，开关设备也具有用于电流地中断至少一个断路器间隙20的开关触头2、3。半导体中断器装置25以及开关触头2、3在图3中未示出，但是在图4中示出。以这种方式配置的断路器1也被称为混合开关设备。

图4示出了这种断路器1的放大的详细框图。由于线路中断设备21被配置为包括半导体中断器装置25，所以可以在没有任何可察觉的磨损迹象的情况下执行许多开关循环。这种断路器1也很容易被远程控制。

在根据图3和图4的断路器1中，断开单元22和导通单元23控制图4中所示的继电器驱动器。

断路器1还具有测量装置7，用于测量在至少一个断路器间隙20处的至少一个电气量，其中，特别地，测量装置7被配置为至少测量至少一个断路器间隙20处的电流。根据图4的断路器1相应地具有分流器R1。

特别优选地，测量装置7还被配置为测量经由断路器1获取的电功率，特别是视在功率和/或有效功率。有效功率的测量仅在具有多极配置并且外部导体和中性导体通过其中的断路器1的实施例中是可能的。

在这一背景下，当涉及仅开关一相并且因此不能确定电力系统的电压或电压和电流之间的相位角的断路器1时，也可以认为其足以仅检测流过断路器1的电流，然后基于近似的系统电压可以得出关于视在功率并且因此关于负载的结论。如果要开关的耗电装置的类型或者其是已知的，那么还可以基于测量的电流得出关于有效功率的结论。

测量装置7连接至作为断开单元22的一部分的比较和判定单元24。比较和判定单元24还连接至线路中断设备21。所记录的测量值在比较和判定单元24中与至少一个极限值进行比较，从而使得如果该值已经超过或低于极限值，则可以启动线路中断设备21并打开断路器间隙20。

特别地，测量装置7被配置为检测所检测的电气量的边缘陡度。这允许非常早地检测电气量的任何过度上升，特别是电流的任何过度上升，从而使得在临界状态发生之前已经打开相关的断路器间隙20。

应当指出的是，断路器1的常规配置的跳变元件4(例如根据图2的)优选地被认为是测量装置7与比较和判定单元24的组合，只要将瞬时电流值与极限值进行比较可以在某个电流值下以相关的跳变元件4的机械变化的形式进行跳变即可。

断路器1还具有用于接收至少一个导通命令和/或至少一个断开命令的第一数据接口6。第一数据接口6至少连接至断开单元22和导通单元23，或者连接至跳变元件4和导通设备5。在这种情况下，响应于这种导通命令，断路器间隙20从中断状态开始被闭合，以及响应于断开命令，导电的断路器间隙20被打开或中断，每次都借助于线路中断设备21的参与。

优选地，第一数据接口6被配置为双向无线电接口，因此不需要布置额外的线路，从而最小化创建根据本发明的安装装置8所需的资源，同时实现高度的灵活性。

为了系统地启动断路器1，优选地，第一数据接口6具有第一唯一标识符或UID，即明确的设备标识。

特别地，在根据本发明的可以通过开关柜内的附加部件来扩充的多个断路器1的布置的情况下，专用UID和作为无线电接口的第一数据接口6的配置的组合用于积极支持“智能”电气安装装置8的构建，因为无需单个断路器1到安装装置8的单独的硬连线结合。

优选地，测量装置7被连接至第一数据接口6，从而中继所确定的测量结果。特别地，将这些测量结果传送到智能电网，并因此允许更好地控制电力系统。

作为示例，图1示出了包括根据本发明的至少一个断路器1的电气安装装置8的实施例。电气安装装置8也可以被称为能量分配和/或电气安全系统。该装置连接到电力系统9，因此能量分配系统连接到电力系统9，特别是低压供电系统，所述电力系统9优选地将发电厂或变电站连接到最终耗电装置。在这种情况下，所谓的最终耗电装置本身也可以是例如借由光伏装置的发电机，并且自身产生电力并且将其馈送到电力系统9中。

根据本发明的安装装置8在此是电能的最终购买者或小电能供应者的结构和/或领域的一部分。以这种方式，安装装置8还可以包括分散的能量源，例如太阳能发电系统。类似于图1中的其它电连接件，电力系统9仅用单线描绘，然而优选地提供多个电导体。

断路器1至少间接地连接至电力系统9，由此在断路器1和电力系统9之间存在与能源购买者和/或能源供应者相关联的电表。优选地，这种电表被配置为智能电表12。这种智能电表12也被称为智能仪表。

优选地，智能电表12具有带有第三唯一标识符的第三数据接口。在这种情况下应当指出，各个设备的数据接口优选地被配置成无线的，并且还在所使用的传输协议方面被同样地配置以允许设备之间的通信。

特别地，各个设备之间的数据传输和/或单独设备的控制通过SCADA系统执行或被集成到SCADA系统中。SACDA表示管理控制和数据采集。

至少一个耗电装置10连接到至少一个断路器1。这里，优选地仅将断路器1设置在通向耗电装置10的馈线中。如图1所示，断路器1下游可以进一步划分为几个分支，其中包含根据本发明的另一个断路器1和至少一个耗电装置10的每个分支连接至每个断路器1的下游。

因此，断路器1与耗电装置10的电连接没有任何用于导通或断开耗电装置10的传统的开关设备。仅断路器1或者在多个这种断路器1的布置的情况下断路器1中的一个被提供用于可操作地导通或断开耗电装置10。因此，在电力系统9和耗电装置10之间仅布置有至少一个断路器1作为开关设备。即使可以在电力系统9和耗电装置10之间布置诸如电表或传感设备11的附加部件，它们并不开关耗电装置10，仅在断路器1中的一个被适当地开关时发生耗电装置10的开关。

图1示出了具有七个断路器1的电气安装装置8。耗电装置10连接至其中三个断路器1。两个耗电装置在这里被配置为灯。当然，可以通过一个断路器1来开关多个耗电装置10。

如已经阐述的，附加的断路器并联地布置在断路器1中的一个的下游。这种布置允许各个耗电装置10的更精细的选择性开关，单独一个断路器1可以同时导通或断开连接在相关断路器1下游的所有耗电装置10。由于断路器1的下游的附加分支和同样通过根据本发明的断路器1的各个分支的安全保护，可以实现额外的选择性，这是因为所有断路器1具有第一数据接口6，并且这些也可以单独或选择性地被启动和开关。

优选地，如图1所示，电气安装装置8具有至少一个调节和/或控制单元13。调节和/或控制单元13具有第四数据接口，用于与至少一个断路器1和/或与至少一个传感器设备11和/或与智能电表12通信。调节和/或控制单元13用于输入和发送开关命令到断路器1，可以存在几个调节和/或控制单元13，还可以将调节和/或控制单元13与优选提供的智能电表12配置在一起。

优选地，电气安装装置8还具有至少一个传感器设备11，用于检测至少一个非电气量，特别是温度。这样的传感器设备11也可以物理地直接布置在电气安装装置8的部件上，例如电气安装装置8的线路上，或者布置在电气安装装置8区域的其他位置。检测温度、照明状态或(如果适用)火灾会影响电气安装装置8的其他开关行为。

传感器设备11优选具有带有第二唯一标识符的第二数据接口，由此可以将所确定的测量数据传输到调节和/或控制单元13。

此外，电气安装装置8优选地具有主单元26，其包括具有第五唯一标识符的第五数据接口，所述第五数据接口至少被配置为与至少一个调节和/或控制单元13通信。在此，优选地，主单元26和调节和/或控制单元13之间通过电缆进行通信。

由于电气安装装置8的发明结构，可以在特别是关于装置状态和各个分支状态的集中或分散的位置获得所讨论的装置内部的过程的良好概览。

由于电气安装装置8的这种良好概览，单个断路器的系统断开可以对电力系统负载具有平衡效果。

优选地，将优先级分配给各个断路器。以这种方式，例如可以将较高的优先级分配给连接至安全关键耗电装置的断路器，由此该断路器不被断开以减少了电力系统负载。相反，如果电力系统负载需要的话，仅连接至不重要的耗电装置上游的断路器1可以通过主单元26断开。这使得无需断开整个子系统或整个智能电表下游的耗电装置。

对于经由断路器1连接至电力系统9的耗电装置10的操作，为了启动耗电装置10，调节和/或控制单元13经由各个设备的数据接口6将导通命令传送至断路器1。随后，响应于接收到的导通命令，在根据图2的断路器的构造中，断路器1的开关触头2、3通过断路器1的导通设备5闭合，并且以这种方式，耗电装置10被投入运行。

为了关闭耗电装置10，通过调节和/或控制单元13经由各个设备的数据接口6将断开命令传送至断路器1。随后，断路器1的跳变元件4使断路器1的开关触头2、3打开，并且以这种方式，耗电装置10被关闭。

在根据图3的断路器的构造中，断路器1的电断路器间隙20被断路器1的导通单元23闭合，其中，为了关闭耗电装置120，通过调节和/或控制单元13经由数据接口6将断开命令传送至断路器1，由此，断路器1的电断路器间隙20随后由断路器1的断开单元22打开，并且以这种方式，耗电装置10被关闭。