专利名称：一种用于低压或中压装置的功率和控制单元的制作方法
一种用于^a或中压装置的功率和控制单元
狄领域
本发明涉及一种用于^a或中压装置的功率和控制单元，^fr有在性能和
功能方面的 丈进特征。本发明的功率和控制单iU更利地应用于低压或中压装置 的跳闸电路。为了本申请的目的，术语"中压"指的3克围为lkV到50kV的 应用，#^指的是范围为1 kV以下的应用。
背景技术：
用于功率和控制目的的电子设4^f更利地用于低压和中压装置(例如，断路
器、接触器、断开器)以ft动,斤ii^i。功率和控制电^i殳^"^:包括一些二 进制输入端^^得状^(言息^^呈^:打#关断^^或中压装置的命令。
这些^ii制输入端通常为跳闸电路的-^p分，所鈔匕闸电路包括产生跳闸 命令的4錄继电器。电子装置然后才緣所^^闸命令来辦装置。用于功率和 控制目的的电子设备的^r^制输入端通常也必须连接用于保护继电器的二^ii制 输出端的跳闸电路监浮J^能。
跳闸电路监^L^育W皮设计为当装置没有被供给能量时，检测由功率和控制 电^H殳备(例如，线圈)控制的装置的连续性。通常，它肯^r测开路并产生指 示命械不工作的警报。因此，^ii制输入端应该允许扭常辦中的最小电 流流通以及电流ait^该被阻断以避免产生跳闸电路监视警^L
^4页域已知的可使用的实现方式包括与^iii制输入端并联的功率电阻器。 4旦是这样的解决方案有许多的不利^t泉。
第一个不利，可以说是功率电阻器总是同二进制输入端并联。当二进制输 入端由高电平控制电压驱动时，功率电阻器在功率和控制电"^i殳备内部产生必 须净i^i散的高功率。
另一个不利是源自于为了减小功率消耗和热量，##尽可能高的电阻值的 事实。这产生了与某个继电器的跳闸电路监视功能的协同性的一些问题。
*另一个不利是源自于这种解决方案^L许^J则跳闸电路监^M电器与功率和控制电"H殳4^间的电缀连接，而不犬j午^^测功率和控制电吁设备或者 ^^或中压装置中的故障的事实。
发明内容
因》b^发明的目标是提^-种用于低压或中压装置的功率和控制单元来解 决上述问题。
更^^地，本发明的目标是提^"种用于4仏或中压装置的功率和控制单 元，^"有在辦和连续'l^^测功肯Lh的^ii性能。
本发明的另一目标在于提^f^-种用于^a或中压装置的功率^^制单元， 不仅能够检测连接赠，也能够检测功率和控制单4身以及与:M目关联的低 压或中压装置中的她
本发明的另一个目标是提^"-种用于^^或中压装置的功率和控制单元， 可以容易并有皿与跳闸电路监^L继电器连接。
本发明的另一个目标是提#-~种用于^^或中压装置的功率和控制单元， 允iff^J标准开关触点，来代#^金触点，以控制功率和控制单元的J^ii制输 入端。
本发明还有一个目标是提^-"种用于^^或中压装置的功率和控制单元， 其能够^^易地制造并JL^^有竟争力。
因此，本发明涉及一种用于低压或中压应用的功率和控制单元，能够可操 作^^^到^^中压装置和具有跳闸电路监涵能的脾继电器。
依据本发明的用于〗^E或中压应用的功率和控制单元包拾
^ii制输入端，負巨够可,i^給所迷^^继电器;
控制单元，可^ftiife^^到所i^iii制输入端并且能够可l^t:l^^^到所 述^^或中压装置；
故障和连续條测单元，可鰣顺給到所i^lii制输入端并且淑皮使能 和禁止；
使能单元，可## ^到所述故障和錄鹏则单元以頭述控制单元， 并且能够可^t^^到所述^ta或中压装置。
另一方面，本发明涉額于#^或中压装置的跳闸电路，其包括具有浪匕 闸电路监视功能的保护继电器和具有上述特征的功率和控制单元。在依据本发
5明的跳闸电路中，所述功率和控制单元的^ii制输入端可辦iik^接到所述保
护继电器的二进制输出端，而功率和控制单元可^ft:fe^接到所述低压或中压 装置。
缺点。*#来说，可^fMik^接到^ii制输入端的故障和连续'Il^;则单ityL许
i^f^接到功率和控制单元的低压或中压装置的连续'f^制，以及检测功率和
控制单;^身中的，。
并且，在依据本发明的用于低压或中压应用的功率和控制单元中，功率耗 f^l:有限的，接下来4ff乍进一步的解释'
另夕卜，故障和连续'l";i^"测功肯巨的适当的马区动^L"H
产—、，，i i-一、" w " 1点知2市柳平jp^;，
.明的^Mt^W点将来自于依据本发明 率和控制单元的优选^a^唯一的实施例的描述，附图中提供了这些实施例的非 限制性实例，其中
图1为依据本发明的功率和控制单元以;Sj兆闸电路的"^欧实施例框图； 图2为依据本发明的功率和控制单元以;5U兆闸电路的第一异体实施例的结 构框图3为依据本发明的功率和控制单元以;sj^闸电路的第^沐实施例的结 构框图，包括关于，和^^l^j^测单元的电路的详细描t
M实施方式
关于图1，依据本发明用于^a或中压应用的功率和控制单元i可以被用于
>[^或中压装置2的跳闸电路，其包括具有跳闸电路监视功能3的保护继电器。 因此，功率和控制单元！能够可辦iik^^到所述^^或中压装置2和所述具
有跳闸电路监浮J^能3的j錄继电器'
如附图所示，械明的功率和控制单元l "^包樹&够可^^tk^^到所 述保护继电器的二进制输入端11; 二进制输入端ll可以与用于保护继 电器的^iii制输出端31的跳闸电路监^LJ力能3连接。本发明的功率M制单元1还包括可^ft^^到所ii^ii制输入端11并 且能够可辦^^到所述^a或中压装置2的控制单元12(例如，孩爐制器)。
本发明的功率g制单元1的一^##于这样的事实，即它包括可, iik^^到所i^iii制输入端11的能够被使冑沐禁止的，和连续性的检测功能 13。为了这个目的，功率械制单元1还^i^吏能单元14，其可^ftiik^^到 ，和连续'^^r测单元13和所迷控制单元12，并且能够可操作^^^到所述低 压或中压装置2。
to地，如图2所示，使能单元"可^f^k^^到所述功率械制单元l 的内部自诊断功能141并且能够可,;iy^^到所述^^或中压装置的内部自
诊断功能l42。换句^i兌，使^^it^:关于功率和控制单元l和^a或中压装
置的诊断状态的信息，以錄于所述信息，它能使能和禁止辦和连续性的检 测功能13。
为了这个目的，所述使負lr^元14能便利地^E辑端口 AND143，它的输 入端连接到功率和控制单元1的所述内部自诊断功能141，并且可以连接到所述 低压或中压装置2的所述内部自诊断功能142。这样，在故障被自诊断功能141 和142检测到的情况下，适当的信号肯^L^i^^，和i^'I^测功能13。
如图3所示，才^ 实施例，赠和^N^r测单元13包樹氐P诚负载 131 (例如电阻)，其能够通过开关132同所ii^ii制输入端11并^i^接。所述
开关132可以是固态开关或者电才;M^开关。
^J4，通iiiC口 AND133，开关132被驱动为ON或OFF位置。逻 辑端口 AND133的^T/V端同所i^吏育惮元14和tb^器134相连接,后者进而同 所ii^lii制输入端11的输入电压Vin相连接。
,和连续'J^"测单元13的电路^^I^ii制输入端11的输入电压Vin来 区别发id^^ii制输入端11的命令以及由跳闸电路监视功能3继电器驱动的电 流。从功能的角絲，当所i^lii制输入端ll的输入电压Vin的数值ii^预"i殳 电压阈值Vth_off时，开关132被驱动为OFF位置；刻i^，当使能单元14 发送作为从自诊断功能141和142 ^!t的赠信号的结果的禁止信号时，开关 m被驱动为OFF位置。
依据本发明的功率^Nt制单元1的M实施例，135被插A^所述 t嫩器134和所iiiE辑端口 AND133之间。这样允许完成将进一步描述的舉/f七物燃烧功能。
本发明的功率和控制单元1的另一可选实施例(图中未显示)，预见为当所
述低ia^负载131的温度增加到预设阔值以上时，开关132被驱动为OFF位置。
可g,电流调节器可^皮^^J来代替由负载131的温;t/斤控制的开关132。
用来调节功^^| ^^#负载温度在期望范围内。
Jj^功率和控制单元i便利地为低压或中压装置的跳闸电路的^(5分，该
跳闸电賴也是本发明的一"^分。
本发明的跳闸电路包括具有跳闸电路监视功能3的保护继电器。跳闸电路 还包括功率g制单元1，其^ii制输入端11可^t^i^接到所述保护继电器 的》^^制输出端31。所述功率g制单;^可,iik^接到所述^^或中压装 置2。
*^地，所逃兆闸电路监视功能"腿过开关32同所^4^:护继电器的4 制输出端31并^i^接，所5i^闸电路监^f力能3也可,地同报警器33连接。
当所述电路没有被提供能量时(即开关32打开)跳闸电路监^L^能3通常 被设计为抬侧低阻"^^闸电路的连续性，像低压或中压装置中的螺线管和磁性 ^^封;^。为了这个目的，当开关32打开时，跳闸电路监视3徊&闸电路中驱 动小电流(跳闸电路监视电流Ites),典型皿几毫安到几十毫安。结果，当跳
闸电路监视3,A^活，螺线管和^^t^^上的电压限制在;u犬之内，并且功率
耗散非常低。
然后，如_11>斤述，，和连续'I^"测单元13的电5^M^ii制输入端11 的输入电压Vin来区别发i^"^ii制输入端11的命令和由跳闸电路监视功能3 继电器驱动的电流。因此，仅当输入电压Viii低"fi^i殳阈值Vtl^off以及故障和 魏'l;i^"测单元13的电i^皮使能单元14使能时，低pm负载131被并^i^接 到^^ii制输入端11。当输入电压ViniiJ!j预设阈值Vrtu)ff时，低(I^t负栽131 中的功^C散育诚ittb^器134打开开关132来禁止电路而进行限制，另4 限制低ia^负载131中的功^^散的方法为当负载温度增加到超过预设阈值时 断开电路。
在iW和连续'^^测单元13的电路的#^*下(即当负载131被并M 接到^ii制输入端11)，连续电流被吸收，并且该电流仿真了在辦条件下的跳 闸电路中的^4皮例如旁5§#^圈吸收的电流^￡1。如果电;jW能^it，跳闸
8电路监视3产生警报33。
因此，辦和连续'I^^则单元13M需要时仿真低F诚负载，并且当内部 自诊断功能141和142在功率和控制单元1或者在^ta或中压装置2中检测到 鰣晰皮禁止。
通常地，跳闸电路监视电流Itcs是静电流Iq和电路监视电流Ics之和。静 电流Iq是^ii制输入端11保# 激活所需的最小电流，而电路监视电流Ics是执 行所iii^闸电路的故障和连续'I^r测所需的电流。在这样的情况下，跳闸电路 监视功能3在所述电路监视电流Ics中断时产生警报33。
故障和魏#^测单元13中^^l的电路ii^许"i5W亍氧4膽燃烧功能，即从 开关的非镀^f关触点(即常规的)姨掉氧化物。为了it个目的，i^i^ 135 与t嫩器134相关联。il^L许在输入电压已经iiSiJ阈值Vth—off时(或在使用温 度控制时，在负载温度已经iiJiJ预设阈^),经itit当的舰时间(例如10ms) 后关断电流。g时间的适当选择，例如，大约10ms，允许燃;^E非镀金接触 点上的氧化物。
AUi述内叙^fr楚^p道，本发明中用于^^或中压应用的功率和控制单 元1相对于已知类型的勒以单元具有很多优点。
尤其是，用于低压或中压应用的功率和控制单元1允许不^^i^接中^ 功率和控制单元本身以及与^目关联的低压或中压装置中执行故障和连续检 观'J。
另一个重M点;l^功能^^需要时^f亍，并且具有如iW才^的装置中
的相关故泉的固定的连接电阻;W必要。
本发明的功率和控制单元可以通过将跳闸电路监一Ji^元的电沐工作范围与
##单元激活所需的最小电流以及^/f亍跳闸电路监^L^能所需的最大电流适当
^目匹配，而筒单地与现有的併护继电器连接。
并且，由于单itA^有氧化物燃烧功能，可以4^常规开关触点来代微
金触点，可以斷^A^^H彌目同的性能。
本发明的功率和控制单元能够在低压和中压装置的跳闸电路(例如，断路
器，接触器，晰器等)中便利应用，该跳闸电5^t是本发明的"^5分。
在本发明和无念的范围之内。并且，jH^t所描述的所有ia^L件，^r以由其它才l^上等同元件来t^。在实践中，依据需要和技术^^^平，装置的元件材
^p尺寸可以^^"^类型。
权利要求
1.一种用于低压或中压应用的功率和控制单元(1)，能够可操作地耦合到低压或中压装置(2)和具有跳闸电路监视功能(3)的保护继电器，所述功率和控制单元(1)的特征在于它包括二进制输入端(11)，能够可操作地耦合到所述保护继电器；控制单元(12)，可操作地耦合到所述二进制输入端(11)并且能够可操作地耦合到所述低压或中压装置(2)；故障和连续性检测单元(13)，可操作地耦合到所述二进制输入端(11)并且能被使能和禁止；使能单元(14)，可操作地耦合到所述故障和连续性检测单元(13)和所述控制单元(12)并且能够可操作地耦合到所述低压或中压装置(2)。
2. ##^'漆求1的功率和控制单元(1 )， ^特征在于所述使能单元(14) 可##^^到所述功率和控制单元(1)的内部自诊断功能(141)并且能够 可^ftitk^^到所述低压或中压装置的内部自诊断功能(142 )。
3. 才^^5U'要求2的功率和控制单元(1 )， ^#4￡^于所述使能单元(14 ) 包^￡辑端口 AND (143), ^r入端^i^接到所述功率和控制单元(1)的所 述内部自诊断功能(141)并且能够连接到所述j^E或中压装置的所述内部自诊 断功能(142)。
4. 才娥一个或多个Jii^i澳求的功率和控制单元(1)，其特絲于所述 故障和錢'Il4^测单元(13)包^|氐卩诚负载(131)，其能够通过开关(132) 或者电流调节器与所ii^ii制输入端(11)并^i^接。
5. 才^^3U，漆求4的功率和检制单元(1 )，其特征在于所述开关(132 )为固态开关或电才;i^开关。
6. ##^，]要求4或5的功率和控制单元(1)，其特征在于所述开关(132) 通itiE辑端口 AND (133)被驱动为ON或OFF位置。
7. ##^"要求6的功率和控制单元(l )， ^4^4^于所iiil4^端口 AND (133)的输入端^lfc^接到使能单元(14)以及与所^i^制输入端(11)的输入电压(Vin)连接的t嫩器(134)。
8. 才^^U'澳求6的功率和控制单元(1), ^#錄于^^ (135)被插A^所述》汲器(134)和所iiiE辑端口 AND (133)之间。
9. 才Mt^'J要求4-8中的一个或多个的功率和控制单元(1)，其特征在于 当所i^iii制输入端(11)的输入电压(Vin)的值iifij电压阈值(Vth_off)时， 开关(132)被驱动为OFF位置。
10. ##权矛]^求4-8中的一个或多个的功率和控制单元(1), 于当所述低P诚负载(131)的温度增加到超过预设阈值时，开关(132)被驱 动为OFF状态'
11. 一种用于^t&或中压装置(2)的跳闸电路，包括具有跳间电路监一膽 能(3)的保护继电器^N^^上述一个或多个^'漆求的功率^^制单元(1)，器的^ii制输出端，所述功率械制单元(1)被可辦itk^接到所述^^或中 压装置(2)。
12. 才^^5^，j要求11的跳闸电路，其特征在于所逸兆闸电路监视功能(3) 能够通过开关(32)与所述保护继电器的^ii制输出端(31)并^i^接，所述 跳闸电路监^L^能(3)被可,i^k^接到报警器(33)。
13. 才^I;M，]^求11或12的跳闸电路，其特征在于所逸兆闸电路监^！^ 能(3)当所述开关(32)打开Btl^:活。
14.净W:活时，它在所述电路中驱动跳闸电路监视电流(Ites)。
15.是静电流(Iq)和电路监视电流(Ics)之和，所述静电流(Iq)是^^ii制输入 端(11)保# 激活所需的电流，而所述电i^S&规电流(Ics)是^f亍所逸兆闸电 路的故障和连续'^"测所需的电流，所細匕闸电路监5fJ^能(3)当所述电路监 视电流(Ics )被中断时产生警才艮(33 )。
全文摘要
一种用于低压或中压应用的功率和控制单元，能够可操作地耦合到低压或中压装置和具有跳闸电路监视的保护继电器。依据本发明用于低压或中压应用的功率和控制单元包括二进制输入端，能够可操作地耦合到上述保护继电器；控制单元，可操作地耦合到所述二进制输入端并且能够可操作地耦合到所述低压或中压装置；故障和连续性检测单元，可操作地耦合到所述二进制输入端并且能被使能和禁止；使能单元，可操作地耦合到所述故障和连续性检测单元以及所述控制单元，并且能够可操作地耦合到所述低压或中压装置。
文档编号H02H3/20GK101640405SQ20091016390
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月27日 优先权日2008年7月31日
发明者加布里埃莱·瓦伦蒂诺·德娜塔莉, 卢恰诺·迪麦欧 申请人:Abb技术股份公司