专利名称：通过故障电流保护设备执行自测试的方法以及故障电流保护设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过故障电流保护设备一如故障电流保护开关——执行 自测试的方法，其中故障电流保护设备应当是随时可使用的，即与电流线路耦合，从而在闭 合的电流回路中电流流经故障电流保护设备。本发明还涉及一种故障电流保护设备，在所 述故障电流保护设备中可执行根据本发明的方法。
背景技术：
为了检验故障电流保护开关的作用能力，故障电流保护开关迄今具有检测键。操 作人员的任务是，定期地通过操作检测键在故障电流保护开关处执行功能测试。因为操作人员可能忘记执行功能测试，所以提供执行自测试的故障电流保护开 关。具有执行自测试能力的故障电流保护开关在市场上是已知的。在此，时间控制装置规 定何时执行自测试的时刻。如果恰好在大电流流经故障电流保护开关中待断开的触点时执行自测试，则出现 严重的所谓触点烧损，即触点元件的材料被损蚀。由此设备的使用寿命缩短。在待断开的 主触点不通过并联支路放电的实施方式中尤其如此。
发明内容
本发明的任务是，说明一种可以提高具有执行自测试能力的故障电流保护设备的 使用寿命的途径。该任务通过具有根据权利要求1的特征的方法和具有根据权利要求4的特征的故 障电流保护设备来解决。因此，在根据本发明的方法中确定分别流过电流线路的至少一部分的电流的电 流强度根据预定的标准是否与自测试兼容。在考虑该确定结果的情况下规定自测试的时 刻。所述确定尤其可以重复进行，并且在满足所述标准时立即执行自测试。在该实施方式的简化形式中，由时间控制装置规定何时执行所述确定的步骤这 可以在自上次自测试起一个预定的询问时间间隔期满之后或者在预定的时刻(例如规定为 故障电流保护开关的负载预期较低并且可以合理地执行自测试的确定的白天时间)来进 行。如果所述确定结果是肯定的，则执行自测试。否则继续或者重复所述确定。在一个替 代方案中，一直继续或者重复所述确定，直到某时满足预定标准为止。在另一替代方案中， 一直继续或者重复所述确定，直到或者满足预定的标准或者自上次自测试起经历了预定的 时间段或者在面向白天时间的情况下到达预定的另一时刻，并且随后执行自测试。因为仅仅需要二进制的信息，即是否合理地执行自测试而不出现严重的触点烧 损，或者是否因为可能的严重触点烧损而不应当考虑自测试，所以可以应用合适的、仅仅输 出相应的二进制信号的单元。
在多个电流线路(在这些电流线路上测量电流)以及在应用相关的更复杂的标准 并且也在希望差别工作的情况下，可以在确定步骤中测量流过属于待测量的电流线路部分 的电流线路的相应的电流强度。为了导出所述电流强度与自测试是否兼容的二进制信息， 可以使用合适的阈值标准。在测量多个电流线路上的多个电流强度时，可以提供具有作为 矢量中的项(Eintrag)的阈值的矢量群，即确定是否高于或低于更高维度空间中的阈值曲 线或阈值平面。如果作为标准仅仅考虑电流强度，则可以使用一个唯一的阈值，电流强度与 所述唯一的阈值进行比较。根据本发明的故障电流保护设备具有用于执行自测试的装置以及用于确定流过 与故障电流保护开关相耦合的电流线路的电流的电流强度是否与自测试兼容的装置。所述 用于确定的装置与用于执行的装置相耦合。以此方式，由用于执行自测试的装置判断是否 或者何时执行自测试。这样的判断尤其是可以通过用于引起自测试的控制单元来做出，并且如果向所述 控制单元输送相应的测量信息，所述控制单元可以同时部分地承担所述确定的任务。因此 可以设置有用于测量流过电流线路的电流的电流强度的装置和用于向控制单元发送包含 相关信息的信号的装置。优选地，控制单元还包括时钟发生器或者与时钟发生器耦合。这 样的话，控制单元可以同样地根据由时钟发生器生成的信号和用于测量的装置所生成的信 号做出引起执行自测试的相应判断。
以下参考附图描述本发明的优选实施方式，其中
图1示意性地示出作为根据本发明的故障电流保护设备的故障电流保护开关，以及 图2示意性地示出可通过根据图1的故障电流保护设备执行的根据本发明的方法。
具体实施例方式在图1中示出并且在整体上以10标记的故障电流保护开关的核心部分是传统的 故障电流保护开关12。故障电流保护开关可以装入到线路系统中，即借助于电流线路连接 到成对提供的连接端子上，其中例如电流线路的连接端子对的连接端子14在第一侧连接， 而连接端子16a或16b与电流线路在第二侧连接，并且其中在故障电流保护开关中连接端 子对14和16a或16b在内部通过线路18彼此连接。故障电流保护开关的特征在于在线 路18中布置有开关20，通过所述开关20可以中断连接端子14与16a或16b之间的连接。 在此示出用于两极系统的故障电流保护开关的实施方式。本发明也可用在用于四极系统的 故障电流保护开关上，所述四极系统具有三个相线路和一个零导线。在此除已经提及的元 件14、16a和16b以及18以外，对于第二极还存在相应的、在图1中绘有虚线的元件。线路18和18’被引导经由或者通过所谓的总电流转换器22。该总电流转换器22 在图1中仅仅示意性地示出。在此，该总电流转换器22的结构和布线应该是用在故障电流 保护开关的传统总电流转换器的结构和布线。因此，线路18和18’在初级侧被引导通过总电流转换器22，使得一旦出现故障电 流便在次级侧检测到磁场。如果没有出现故障电流，则电流在第一方向上流过线路18并且 在相反设置的方向上流过线路18’。由总电流转换器22中的电流提供的磁场相互补偿，使
4得在次级侧检测不到磁场。如果出现总电流，则流过两个线路18和18’中的一个的电流大 于流过两个线路中的另一个的电流。于是在次级侧上提供磁场，该磁场在次级侧的线路中 感应出电流，并且该电流由分析处理单元M检测。如果分析分离单元已经检测到有故障电 流流动，则分析处理单元M作用于开关机构沈，通过该开关机构沈断开开关20、22’。传统 的故障电流保护开关具有手动的检测回路，该检测回路在图1中示出，即使其在根据本发 明的故障电流保护开关中不是必需的。检测回路具有线路观，该线路观在开关20和20’ 闭合时可以使线路18和18’彼此连接。为了建立这样的连接，操作使线路观中的开关30 闭合的检测键。通过元件32符号化地表示检测回路的其他元件，这些元件在此不进行描 述。如果电流在绕过总电流开关的情况下在开关30闭合时从线路18流到线路18’，则总电 流开关22的反应为如同故障电流流动一样。相应地，分析处理电路M做出反应并且通过 开关机构26实现开关20和20’的断开。根据本发明的故障电流保护开关现在包括作为控制单元36的一部分的自测试单 元34。该自测试单元34应当满足相同的、此外具有手动检测任务故障电流保护开关应当 在其功能方面受到检验。自测试单元34减轻操作人员定期执行检验的负担。替代地，控制 单元36具有时间控制装置38，该时间控制装置38使自测试单元34执行自测试。与具有开 关30的线路28类似地，自测试单元34可以引起电流绕过总电流转换器22流动，从而该总 电流转换器22的反应为如同故障电流流动一样。但自测试单元34也可以仅仅作用于总电 流转换器的次级侧并且因此直接作用于分析处理单元24。现在，时间控制装置38引起自测 试单元34在预定的时间变得活跃。例如，可以以预定的时间间隔执行自测试。同样也可以 在确定的白天时间执行自测试。现在已经证实，自测试单元与整个系统的运行状态无关地执行自测试是不利的 如果恰好在大电流流过线路18和18’时由于执行自测试而闭合开关20和20’，则可能
在开关20和20’处或者在属于开关的触点元件处出现触点烧损。由于这个原因，扩展有控制单元36的传统故障电流保护开关12扩展了另外的装 置，即用于测量流过线路18和18’或与其耦合的线路的电流强度的装置该装置在图1中 以40标出。提供电阻42、42，，流过线路18和18，的电流也流过所述电阻42和42，。相应 的线路区段44和44’可以是经扩展的故障电流保护开关10的一部分，使得该故障电流保 护开关10通过外部的连接端子16b和16b’连接，但线路44和44’也可以是与图1不同地 布置在实际的故障电流保护开关外部的线路，这些线路仅仅与故障电流保护开关耦合，并 且这样的话故障电流保护开关的外部连接端子是连接端子16和16’。现在，通过电压测量 单元46测量分别在电阻42和42’上下降的电压。在电阻值已知的情况下，可以推导出流 过线路区段44和44’的电流的电流强度并且由此推导出流经线路18和18’的电流的电流 强度。在使用电阻42和42’的位置处也可以感应地测量电流强度。 现在，所测量的值由电压测量单元46输送给控制单元36，即在控制单元36中存在 的判断单元48。以下参照图2，在判断单元48中规定是否以及何时执行自测试。然后，自 测试单元34在所规定的时刻引起自测试的执行。在自测试之后，重新接通装置50负责重 新闭合触点20和20，。现在，参照图2在实施方式中描述根据本发明的方法。也可称作“时间检测装置”的时间控制装置38在持续或重复执行的步骤SlO中确定询问时间间隔是否期满。也可以涉及自上次自测试起是否已经经历了预定的时间，或 者自确定的时间起询问时间间隔是否期满，即预定的时间是否有效。同时，测量回路40(用 于测量的装置)可以是持续活跃的。也可以在询问时间间隔期满时直接进行测量回路40的 激活。现在，根据步骤S12检测是否存在无负载的状态，即在电流网络中是否恰好连接有 高负载并且因此大电流流经线路18、44或者18’、44’。如果该问题恰好如同时间间隔期满 之后的问题那样以“是”回答，则根据步骤S14进行的询问通过“与”逻辑运算以“是”回答。 在步骤S16中对于“或”询问的连接中，所述“是”使得继续得出“是”，并且根据步骤S18通 过自测试单元34执行自测试。也可以为“或”询问分配第二输入，更确切地说在步骤S20中 检验最大时间间隔是否期满测量回路40可能持续地确定有被视为“过大”的电流的流动， 从而在步骤S14中“与”询问的输出也持续地以“否”来回答。这样的话不会执行自测试。 为了不出现自测试的持续停止，定义最大时间间隔，即自上次自测试起的最大时间间隔。该 时间间隔也可以涉及预定的时间，从而通过规定最大时间间隔来规定第二时间，并且最晚 在到该第二时间时执行自测试。如果在步骤S20中在最大时间间隔期满之后以“是”回答 问题，则在根据步骤S16的“或”询问中也给出“是”，从而根据步骤S18执行自测试。对步骤S12中的问题的回答确定执行自测试的时刻如果回答是“是”，则在询问 时间间隔隔期满之后才执行自测试。这种关系的存在仅仅在最大时间间隔期满时结束。附图标记列表
10故障电流保护开关12传统的故障电流保护开关14、16a、16a，、16b、16b’连接端子18,18\28线路20、20，、30开关22总电流变换器24分析处理单元26开关机构32元件34自测试单元36控制单元38时间控制装置40测量回路42,42'电阻44,44'线路区段46电压测量单元48判断单元50重新接通装置S10、S12、S14、S16、S18、S20步骤
权利要求
1.一种用于通过故障电流保护设备(10)来执行自测试的方法，所述故障电流保护设 备(10)与电流线路耦合，所述方法具有以下步骤一确定分别流经所述电流线路的至少一部分的电流的电流强度根据预定的标准是否 与自测试兼容，一在考虑所述确定结果的情况下规定所述自测试的时刻。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在自上次自测试起预定的询问间隔期满之后或 者在预定的时刻执行所述确定步骤，并且如果所述确定的结果是肯定的，则执行所述自测 试，否则重复所述确定，直到a)满足预定的标准，或者必要时b)自上次自测试起经历了预 定的时间段或者另一预定的时刻到达，然后在满足a)或者必要时满足b)的情况下执行自 测试。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述确定步骤中测量相应的电流强度。
4.一种故障电流保护设备，具有一用于执行自测试的装置，一用于确定流过与所述故障电流保护设备(10)相耦合或者属于所述故障电流保护设 备的电流线路(44，44’)的电流的电流强度是否与自测试兼容的装置(40，48)，其中用于确 定的装置(40，48 )与用于执行的装置(34 )相耦合。
5.根据权利要求4所述的故障电流保护设备，具有用于引起自测试的控制单元(36) 以及用于测量流过电流线路的电流的电流强度和用于向所述控制单元(36)发送包含相关 信息的信号的装置(40)，其中所述控制单元(36)包括时钟发生器(38)或者与时钟发生器 相耦合，并且所述控制单元被设计用于为了引起执行自测试而同样地考虑由所述时钟发生 器(38)所生成的信号和由所述用于测量的装置(40)所生成的信号。
全文摘要
故障电流保护设备应当具有执行自测试的能力。自测试应当仅仅在特殊情况下在大电流流过所述故障电流保护设备时执行，因为在自测试时断开触点(20，20’)，在所述触点上可能出现触点烧损。用于测量电流线路(18，44；18’，44’)上的电流强度的装置(40)测量电流强度并且将结果告知控制单元(36)，所述控制单元具有在其中判断是否执行自测试从而自测试单元(34)可以引起执行自测试的单元(48)。在判断时，考虑自上次自测试起期满的时间或者白天时间。必要时也在大电流时在最大时间间隔期满之后执行自测试。
文档编号H02H3/33GK102099979SQ200980127420
公开日2011年6月15日 申请日期2009年6月17日 优先权日2008年7月15日
发明者赫曼恩 J., 克利梅尔 M. 申请人:西门子公司