专利名称：用于封锁开关的方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求I的前序部分用于封锁从电流供电(Stromeinspeisung)看出来在前设置的开关的方法。
背景技术：
具有电流供电的电流分配系统(在该电流供电上连接开关装置)是公知的。在此，将电流经由开关分配到各个设备分支上。这些开关特别是用于低压范围的功率开关，该功率开关分别关于额定电流实施并且在故障情况下将流过开关的电流中断。在此，应该仅分别断开故障所涉及的设备分支，即应当仅断开距离故障最近的开关。该特性被称为选择性的断开特性。开关被分级地安排在开关设备的开关装置中，其中至少两个开关串联连接。至少每个从供电看出来在前设置的开关具有采集装置和触发单元，其中采集装置借助转换器 采集流过开关的电流以及必要时在所属设备分支上降落的电压。为了采集过载电流以及短路电流采用电子触发单元，该电子触发单元模拟地整理借助转换器采集的电流并且随后将其数字化。触发单元具有微控制器，该微控制器通过相应的计算算法分析数字化的电流值(采样值)并且在已知过载电流和短路电流在的情况下例如激活磁执行机构并且断开开关。在具有限制电流的特征的开关中由于在各个触点臂(Kontaktarme)上起作用的磁场应力(Stronikrafte )在超过特定的电流值的情况下短时地断开通过电流的极的触点。在此会出现电弧，该电弧使触点产生磨损，由此又降低开关的使用寿命。出于这个原因尽可能快地采集和断开短路是必要的。区域选择性，也称为区域选择性的锁定(Verr i e ge I ung )允许实现功率开关的彼此选择性的特性。在此，在后设置的开关信号技术地与直接在前设置的开关相连。在在后设置的开关中断电流之前和期间，经由该连接在后设置的开关分别向在前设置的开关发送封锁信号，以便向在前设置的开关通知这点。基于所发送的封锁信号，在前设置的开关至少关于预定的延迟时间保持闭合。如果在后设置的功率开关在规定的持续时间内没有接收到由另一个在后设置的开关发送的封锁信号，则该在后设置的功率开关执行触发。为了根据电流变化在电网中快速识别短路公知的是，对电流值进行小波变换(Wavelet-Transformation)并且计算多个分解级(Zerlegungslevel)的小波系数(Wavelet-Koeffizient)并彼此比较。然后根据比较判断是否存在短路。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，建议结合区域选择性的锁定以较小的开销快速地识别短路。上述技术问题通过本发明的方法来解决；从属权利要求表示优选的实施方式。解决方案在于，对电流以固定预定的采样频率进行采样、数字化并且对于固定预定数量的直接相继跟随的数字化的电流值借助小波变换分别计算至少一个分解级的直接相继跟随的小波系数，并且与预定的取决于分解级的小波阈值相比较以及在电网中识别短路，并且如果预定数量的直接相继跟随的小波系数超过了同一分解级的所属的小波阈值，则将封锁信号发送到在前设置的开关。根据所使用的小波基，可以通过观察小波系数来识别电流变化的不同特性。
下面结合电流分配系统以开关设备I的形式示例性地对本发明作进一步的说明，其中图I示出了具有开关2、2a的开关设备I的示意图。
具体实施例方式在开关设备I中阶梯地布置了多个开关2、2a，其中将电流从供电3出发经由开关2、2a分配到各个设备分支(没有进一步示出)。开关2、2a是用于低压范围的功率开关，这些功率开关分别关于额定电流实施并且拥有具有过载保护和短路保护的电子触发单元。穿过每个开关2、2a对于每相引导导线。在闭合的开关2、2a中每相的开关触点彼此相邻。为了断开开关2、2a通过开关机构彼此分离其开关触点。开关2直接在供电3下方在这里构成开关设备I的阶梯层(Staffelebene)IV,也就是第IV阶梯层或最高阶梯层。在阶梯层IV之下的三个开关2、2a构成阶梯层III，在阶梯层III之下的三个开关2、2a构成阶梯层II并且在阶梯层II之下的三个开关2、2a构成阶梯层
1。所有作为终端分支开关(Endabzweig-Schalter)的开关在图I中以附图标记2a表示。例如，在附图右侧示出的阶梯层III的两个开关2a是终端分支开关，在这些终端分支开关上各个设备分支作为终端分支并且在其后不再设置开关2。由此也就是在图I中在每个开关2a之前设置至少一个开关2并且在其后不设置开关2、2a。可以在开关2之前设置开关2并且在其后设置开关2、2a。箭头4分别示出了设备方向或设备分支方向。从供电3看出来电流流过阶梯层IV的开关2并且然后流过在该开关2之后设置的阶梯层III的开关2、2a。在图I中阶梯层III左侧示出的开关2与阶梯层II的三个开关2、2a相连，其中在图I中阶梯层II左侧示出的两个开关2a同样是终端分支开关。阶梯层II右侧示出的开关2再次与阶梯层I的三个开关2a相连，这三个开关都是终端分支开关。流过阶梯层I的开关2a的电流也流过阶梯层II的右侧开关2，并且流过阶梯层III的左侧开关2的电流也流过阶梯层IV的开关2。该开关2在一定程度上是串联连接的。SP，在连接到阶梯层I的其中一个开关2a的设备分支中的短路电流流过三个串联连接的开关2。从供电3看出来阶梯层IV的开关2设置在阶梯层III的开关2、2a之前，反之阶梯层III的开关2、2a设置在阶梯层IV的开关2之后。每个开关2、2a具有电子触发单元，后者带有用于流过(所属)开关2、2a的电流的采集装置。将电流以固定预定的采样频率l/T (T是时间上的采样间隔)进行采样并且然后
数字化。每个开关2、2a的电子触发单元还具有微控制器。开关2、2a受到电流限制，也就是这些开关由于在其触点臂上起作用的磁场应力在超过特定的电流值的情况下短时地断开其触点。在此分别形成电弧。
每个电子触发单元的微控制器以计算算法构造，该计算算法对于固定预定数量的直接相继跟随的数字化的电流值借助小波变换分别计算至少一个分解级的小波系数。作为小波基(Mother-Wavelet)在此使用哈尔小波(Haar-Wavelet);不过,多贝西小波(Daubechies-Wavelet)或其它合适的小波基也是合适的。从哈尔小波分别计算例如两个分解级(分解级I和2)的小波系数，即计算分解级I的小波系数dlk dlk={i, -4-ι)/λ/2 和分解级2的小波系数d2k d2k= ((W1) - (ik-2+ik_3)) /2在此，ik或ik-1表示对于时间点kXT或(k-l)XT的电流采样值，其中T是时间上的采样间隔。dlk表示对于时间点kXT的分解级I的小波系数，并且d2k表示对于时间点kXT的分解级2的小波系数。原则上，也可以计算唯一的分解级或多于两个分解级的小波系数。根据所使用的小波基，可以通过观察小波系数来识别电流信号的不同特性。小波系数与对应于分解级的阈值相比较，即其中对于每个分解级规定特有的阈值。为了实现一定的平均，连续地检查触发单元例如在此是否10个(通常为N，其中N为大于(等于)I的整数)相继跟随的分解级的小波系数超过其阈值。如果是这种情况，则识别为短路，也就是对于触发单元出现短路。与之并行地，附加地可以将电流值与电流阈值相比较，并且如果预定数量的电流值已经超过了电流阈值，则触发单元也识别短路(附加独立的条件)。每个在后设置的开关2、2a信号技术地与直接在前设置的开关2相连接。如果触发单元根据小波系数或电流值确定了出现短路，则经由该连接在后设置的开关2、2a至少分别向在前设置的开关2发送封锁信号。基于所发送的封锁信号，在前设置的开关至少对于预定的延迟时间保持闭合(受阻)。如果识别出短路并且在前设置的开关2在特定(预定)的持续时间内没有接收到由在后设置的开关2、2a发送的封锁信号，则触发单元通过磁执行机构触发开关2。S卩，通过算法与电子触发单元的信号技术连接的结合能够尽早识别，在后设置的开关2、2a是否已经确定短路电流并且是否刚刚进行了触发。如果在后设置的开关2、2a失效或者对于断开时间过长，并且由此需要消除电弧，则对于在前设置的开关2来说，可以快速地识别这点并且在后备保护的意义下代替在后设置的开关2、2a而进行触发。
权利要求
1.一种用于封锁从电流供电(3)看出来在前设置的开关(2)的方法，在所述开关(2)之后在用于电流分配的开关装置(I)中设置至少一个开关(2，2a)， 其中流过在后设置的开关(2，2a)的电流也流过在前设置的开关(2)， 其中在前设置的和在后设置的开关(2，2a)信号技术地彼此连接， 其中在后设置的开关(2，2a)经由所述连接分别向在前设置的开关(2)发送封锁信号，以便向在前设置的开关(2)通知其或再次在其后设置的开关中断了电流，其中基于所发送的封锁信号，在前设置的开关(2)至少对于预定的延迟时间保持闭合， 其特征在于， 对电流以固定预定的采样频率进行采样、数字化，并且对于固定预定数量的直接相继跟随的数字化的电流值借助小波变换分别计算至少一个分解级的直接相继跟随的小波系数，并且与预定的取决于分解级的小波阈值进行比较，以及 如果预定数量的直接相继跟随的小波系数分别超过了所属的小波阈值，则将所述封锁信号发送到在前设置的开关(2 )。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述小波变换借助作为小波基的哈尔小波来进行， 分别计算第一分解级的小波系数(dlk)c^ik= (4 — 4-1V 办 和第二分解级的小波系数(d2k) d2k=((ik+ik-i)-(ik-2+ik-3))/2 并且与属于各个分解级的小波阈值进行比较，在此，ik和ik-1表示对于时间点kXT和(k-1) XT的电流采样值，以及dlk和d2k表示对于时间点kXT的第一分解级和第二分解级的小波系数，并且T是时间上的采样间隔。
全文摘要
本发明涉及一种用于封锁从电流供电(3)看出来在前设置的开关(2)的方法，其中在前设置的和在后设置的开关(2，2a)信号技术地彼此连接，其中在后设置的开关(2，2a)经由所述连接分别向在前设置的开关(2)发送封锁信号，其中基于所发送的封锁信号，在前设置的开关(2)保持闭合。为了实现以较小的开销在电网中快速采集短路建议，对电流以固定预定的采样频率进行采样、数字化并且对于固定预定数量的直接相继跟随的数字化的电流值借助小波变换分别计算至少一个分解级的小波系数，并与小波阈值相比较，以及如果预定数量的直接相继跟随的小波系数分别超过了所属的小波阈值，则将所述封锁信号发送到在前设置的开关(2)。
文档编号H02H7/30GK102891479SQ20121025608
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年7月22日
发明者J.戈茨, T.基恩德尔, C.纳尔 申请人:西门子公司