断路器面板的制作方法
【专利说明】断路器面板
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年7月25日提交的第61/675，498号美国临时申请及于2012年12年10日提交的第61/735，172号美国临时申请的权益，上述两个美国临时申请出于所有目的通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明大体涉及断路器面板。
【背景技术】
[0004]断路器面板广泛用于将电力馈电分配到多个被保护的支路。面板可包括多个断路器，每个断路器保护不同的支路。断路器提供这样的自动切换机制，该自动切换机制通过中断电路的连续性来断开电流而对故障状况(例如，过载或短路)做出响应。电弧故障断路(AFCI)和接地故障断路(GFCI)分别是对电弧故障和接地故障的故障状况进行检测的较新的断路器技术。
【发明内容】
[0005]本文公开了提供用于多个断路器的跳闸选项的动态控制的方法和系统。本文还公开了一种断路器面板配置，其便于用户与断路器面板之间和/或电力公共事业供应商与断路器面板之间的交互。本文还公开了一种断路器面板配置，该断路器面板配置使得多媒体/互联网传输经由断路器面板被接收。另外，所公开的断路器面板配置的至少一些实施方式提供用于用户与经由断路器面板供电的电器之间的通信的接口。
[0006]在至少一些实施方式中，断路器面板为八个支路保护产品提供过载保护。断路器面板可以是具有20Amp断路器的60安培(Amp)供电箱。下面的项目构成所公开的断路器面板的基础:
[0007]I)电气面板箱，提供 60Amp、单相服务、120VAC/240VAC 50/60Hz ；
[0008]2)支路过流保护设备(断路器)，具有远程跳闸能力；
[0009]3)断路器，基于双金属/磁性跳闸致动提供独立的电路保护；
[0010]4)传感器，集成在断路器中用于接地故障事件检测和/或电弧故障事件检测；
[0011]5)断路器，额定值为 120VAC/240VAC、50/60Hz、20Amp 的单极设备；
[0012]6)断路器，安装到设计为保持达八个断路器的塑料外壳(在本文中被称为“断路器套壳”)中；
[0013]7)电气母线和分流测量传感器，集成到本文描述的可位于断路器套壳中的测量和控制板中；
[0014]8)断路器，连接至线路侧电气母线而不暴露给用户；以及
[0015]9)断路器，与位于测量和控制板上的远程感测和控制连接器配合。
[0016]上面列出的项目可作为独立的系统被测试以提供基本的支路过载保护。除了组成母线系统和主电气连接的那些元件以外，该配置不依赖于使用本文描述的测量和控制板。各辅助特征可添加至断路器面板的支路过保护配置。这些辅助特征包括:
[0017]Ia)断路器套壳被改进以包括用于控制、测量、感测和用户接口选项的两个全组装电路板(测量和控制板、以及系统控制器板)；
[0018]Ib)智能断路器功能被用于实施接地故障断路(GFCI)和电弧故障断路(AFCI)能力)；
[0019]2)测量和控制板以及系统控制器板被密封在断路器套壳内使得其变得防损坏；
[0020]3)测量和控制板为总电力提供高质量电气公共事业度量功能，而且使支路测量/控制发挥作用；
[0021]4)系统控制器板使用显示器(例如，TFT触摸屏)提供人机接口(HMI);
[0022]5)显示器具有集成的触摸屏，其中触摸屏用于设置和观察使每个支路专用化的辅助特征；
[0023]6)显示器提供状态、时间、电力测量信息以及用于测试辅助功能的装置；
[0024]7)显示器显示电路事件、故障检测和故障特征(例如，过流、接地故障、电弧故障、线路尖峰、欠压、电力质量)；
[0025]8)使用HMI用于由安装人员进行设置以添加诸如支路特征(名称、用途等)、支路优先化和支路使能特征(GFC1、AFCI等)的功能。
[0026]在至少一些实施方式中，所公开的断路器面板(例如，使用系统控制器板)提供从通信供应商到家庭的网关。这可通过硬铜连接、光纤、基站、或专有WAN实现。无论连接手段如何，协议通过通信连接处理远程登录和控制。通信网关的一种实施是使用由通信供应商供给的通信模块。该通信模块例如经由USB 2.0连接与系统控制器板相连接。在至少一些实施方式中，通信模块由供应商设置以完成与小区塔协议兼容的射频(RF)接口。此设备提供至少3G和可能4G服务(如果可用)。该通信模块安装在房屋外部并且经由穿过房屋墙壁的USB 2.0电缆连接至系统控制器板。
[0027]所公开的断路器面板支持的一些通信特征如下:1)提供高速流服务(WAN) ;2)经由系统控制器板将通信路由至家庭局域网(HAN)中的端点家电；3)提供用于VoiP、流视频、流语音和/或互联网连接的功能；4)提供来自/去往电力公共事业供应商的连接；5)添加公共事业供应商功能用于远程计量器读取、住宅的电力控制(通电或断电)、需求侧电力控制(基于优先级和用途控制支路)、供给分时度量信息、支持VAN和SCADA协议以保护电力公共事业供应商使用的格式和通信平台以及连接、支持可用于在任何方向发送信息的监督协议、支持用于各种目的的监督信息的使用，其中所述目的不会相互排斥(例如，用于登录、计量和/或控制)；6)使用HMI用于由通信供应商和/或电力公共事业供应商进行设置；7)使用HMI用于通信设置(例如，路由、IP地址、GPS坐标、SM设置、凭证、VPN、以及家庭局域网(HAN)的元件)；8)使用HMI用于电力公共事业设置(例如，客户账户、凭证、VPN、SCADA设置)；以及9)与房屋内的设备的端点无线连接是通过附接至系统控制器板的子板(WiFi和/或ZigBee通信板)实现。子板提供如下各种特征:1)包含在断路器套壳中的系统控制器板配置有一个或多个合适的子板以允许房屋内额外的端点无线通信；以及2)各种端点通信被支持，包括:VoiP(电话)、流语音(音乐)、流视频(TV)、互联网连接(膝上型计算机)、以及智能盒连接(膝上型计算机)。
[0028]所公开的断路器面板的一些实施方式包括蜂窝基站。该蜂窝基站允许断路器面板充当蜂窝无线数据网络(例如，GSM、LTE、或其他蜂窝无线通信网络)的接入点。因此，断路器面板可提供用于蜂窝网络的微小区或微微小区的接入点。这种断路器面板可与其他蜂窝基站断路器面板互通信以形成网状网络。因此，断路器面板的实施方式可缓解对安装传统小区塔的需求。
[0029]所公开的断路器面板的实施方式还可包括扰乱性跳闸预防逻辑。传统的断路器可响应于可能不代表实际的电弧或接地故障事件的状况而打开。例如，传统的电路故障断路器和接地故障断路器易受来自电磁脉冲的误跳闸影响。典型地，照明可能导致任意类型的电路元件扰乱性跳闸，从而需要人干涉以进行重置。所公开的断路器面板的实施方式包括开关(例如，闩锁继电器)，所述开关可在检测到扰乱性故障事件时被打开和基于确定该故障事件已经过去而被关闭。因此，本发明的实施方式提供与打开断路器相关联的保护并且消除必须手动重置跳闸的断路器的不便性。如果故障事件的分析指示实际的故障可能正在发生(即，实际的电弧或接地故障)，则实施方式使与检测到该故障的支路相关联的断路器跳闸并且要求该断路器被手动重置。
【附图说明】
[0030]为了更完整地理解本发明及其优点，下面结合附图参考下面的描述，在附图中:
[0031]图1示出了根据本公开实施方式的代表性断路器系统；
[0032]图2示出了根据本公开的另一实施方式的代表性断路器系统；
[0033]图3示出了根据本公开实施方式的代表性断路器的框图；以及
[0034]图4示出了根据本公开实施方式的控制断路器系统的方法。
【具体实施方式】
[0035]通过参考在附图的图1至图4中描绘的所示的实施方式可最佳地理解本发明的原理及其优点，其中在附图中相似的标号指示相似的部分。某些术语在下面的描述和权利要求中用于指具体的系统部件。本领域技术人员将理解，在本领域工作的个人和公司可能以不同的名称指代具体部件。本文献不是旨在区分名称不同而功能相同的部件。在下面的讨论和权利要求中，术语“包括(including) ”和“包括(comprising)”以开放的方式被使用，因此应该被解释为表示“包括但不限于…”。而且，术语“耦接(couple)”或“耦接(couples) ”用于表示间接或直接的电连接。因此，如果第一设备耦接至第二设备，连接可以是直接的电连接、或者经由其他设备和连接的间接的电连接。
[0036]图1示出了根据本公开实施方式的系统100。如图所示，系统100包括耦接至母线子系统104的多个断路器110A-110H。对于每个断路器110A-110H，