专利名称：具有自动断路器额定值的断路器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及断路器和电子跳闸单元，特别涉及断路器和/或电 子跳闸单元中的自动断路器额定值设定。
背景技术：
断路器可以用于工业、商业和居民应用中保护电气设备免遭过电流情 况危害。断路器、跳闸单元和/或配有断路器的电子跳闸单元可以使用二
次电流来测量负载的电流。该二次电流可以通过变流器(CT)和/或 Rogowski传感器来从负载电流获得。CT和Rogowski传感器提供与负载的 电流成比例的减小的电流。该减小的电流(即上面所述的二次电流)可以 被断路器使用来执行保护分析、测量和包含在断路器中的其它功能。
尽管一些断路器起作用较熔断器慢，而且还可能包括复杂的机械组 件，但是断路器仍可以作为常规熔断器的替代品。另外，熔断仅提供了单 一水平的保护。即，熔断器一般不能调节。然而，断路器可以为许多应用 设定额定值，并且可以减少额定值以增加断路器的选择性。例如，额定值 高达100安培进行开关的断路器可以调整为在30安培跳闸。然而，这可 能需要物理地调换额定插头(rating plug)并且设置断路器内的检测装 置的内部增益，以满足新的跳闸设置。应当理解这要求操作员按需要为每 种应用识别并调整减少额定值的电流水平、在断路器(或跳闸单元)中保 存这些设置并且加以测试以保证在合适且准确的电流水平下跳闸。
因此，本领域需要一种具有可调节的断路器额定值的断路器的电子控 制器，从而克服这些缺点。
发明内容
本发明的一个具体实施方式
包括具有自动断路器额定值的断路器的 电子控制器。该电子控制器包括存储断路器额定值的存储器、选择断路器 额定值的断路器额定值开关和可操作地耦合到断路器额定值开关和存储 器的微处理器。该微处理器被配置为解释该断路器额定值开关所选择的断路器额定值、基于所选择的断路器额定值来为该断路器设置放大器的增益 调整、并且将所选择的断路器额定值发送给存储器以存储在该存储器中。
本发明的另 一具体实施方式
包括自动设定断路器的额定值的方法。该 方法包括在微处理器处检测所希望的断路器额定值，该所希望的断路器额
定值在断路器额定值开关处输入；基于所希望的断路器额定值来为该断路 器设置放大器的增益调整；并且将所希望的断路器额定值存储在该断路器 的存储器中。
下面参照附图的详细描述有助于更好地理解本发明的这些和其它特 征、方面和有益效果。附图中相同的标号表示相同的元件，其中 图1是描述跳闸点例子的交流波形图2是示出根据本发明的实施例的示范性电子控制器的方框图； 图3是示出根据本发明的实施例的示范性电子控制器的方框图；和 图4示出根据本发明实施例的自动设定断路器额定值的方法的流程图。
组件列表 110瞬态阈值 120跳闸曲线 130波形 200电子电势计
201 Ll相线
202 L2相线
203 L3相线 204不带电相线
205断路器额定值开关
206开关连接器
207电池
208存储器
209存储器连接器
212樣i处理器
213通信总线214 ADC
215跳闸信号
216电池连接器
225电子控制器
300电阻性开关网络
305断路器额定值开关
308存储器
309存储器连接器
312微处理器
313通信总线
314 ADC
315跳闸信号
325电子控制器
410方法步骤
420方法步骤
425方法
430方法步骤
440方法步骤
具体实施例方式
此处公开了详细的说明性实施方式。但是，此处所公开的具体功能 细节仅用于描述实施例，然而实施例可以以其它替代方式实施，并且不应 被解释为仅限于此处提出的具体实施方式
。
因此，尽管实施例可以存在各种修改和替换方式，但是此处的实施方 式仅以图中的例子示出并加以详述。然而应当理解，我们无意于将实施例 限制于所公开的特定方式，而是相反地，实施例包含落入实施例范围内的 所有修改、等价物和替换方式。
可以理解，尽管这里采用了术语"第一"、"第二"等来描述各种步骤
或运算，但是这些步骤或运算不应限于这些术语。这些术语仅是用来将一 个步骤或运算和另一个区分开来。例如，在不偏离本公开的范围的前提下， 第一运算能够被称为第二运算，相似地，第二步骤能够被称为第一步骤。这里所用的术语"和/或"和符号"/"包所列相关项中一个或多个中的任
^可一个和所有组合。
除非文中另有说明，此处所用的单数形式"一"和"该"也意图包含 复数形式。还应当理解这里所用的术语"包含"和/或"包括"是具体说 明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而不排除一个 或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或 加入。因此，这里使用的术语仅用于描述特定实施方式，而不是为了对实 施例的限制。
还应当注意在 一些可替换实施中所提到的功能/动作可能不是按照图
中所提到的顺序出现的。例如，顺序示出的两幅图实际上可以^L^本同时 执行或有时以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能/动作。
下文将详述本发明的实施例。根据实施例，公开了自动设定断路器额 定值的断路器的电子控制器。相似的，公开了自动设定断路器额定值的方 法。转向图1，示出了描述跳闸点例子的交流波形图。此后，将详细描述 能够自动检测断路器额定值的断路器的电子控制器。
图1是描述跳闸点例子的交流波形图。图1示出交流波形130的一个 周期。例如，波形130可以是交流电流或者交流电压波形。当波形130达 到瞬态阈值110时，用来监视波形130的断路器如跳闸曲线所示地跳 闸。根据实施例，阈值和/或额定值的调整可以通过此处公开的示例性断 路器来自动实施。下文将参考图2更详细地描述具有自动断路器额定值的 断路器的示范性电子控制器。
图2示出根据本发明的实施例的示范性电子控制器的方框图。电子控 制器225包含在断路器中，以允许此处所描述的自动断路器额定值设置。 断路器是一种设计用来保护电气设备免受电路故障所导致的损坏的电学 装置。断路器包括用于断开和闭合通向负载的导电路径的操作机构。该机 构可以是基于机械的开关，或固态器件，当然其它可能的选择也是适用的。 该操作机构与电子跳闸单元通信，或者至少与能够检测导电路径上的电流 状况的电子检测单元通信。电子跳闸单元对导电路径上的电流状况做出响 应，并可基于该电流状况指挥操作机构断开或闭合导电路径。例如在过电 流状况期间或者响应于过电流状况，该电子跳闸单元可以指挥该操作机构 断开导电路径，从而停止或者限制流向负载的电流。例如电子跳闸单元可以包含上面所述的电子控制器225,或者电子控制器225可以被分开地包 含在断路器中。下文将参考图2更详细地描述电子控制器225的操作元件。 如图2所示，电子控制器225包含断路器额定值开关205。断路器额 定值开关205可以是旋转型开关，用于通过钮或轴的转动来输入所希望的 额定值，或者可以是具有多个不同设置的开关触排(switch bank)。如此 处所使用的，断路器所希望的额定值是指取决于安装中使用的电缆尺寸的 电i^各的满(100%)安培额定值，诸如1 AWG导线100 Ai叩额定值或者6 AWG 导线50 Amp额定值。例如，旋转型开关可以允许用户基于可用断路器额定 值的百分数选择额定值。在这样的例子中可以在可用额定值的0%-100%之 间选择。开关触排可以包含预先设定的或者所希望的可用额定值组。在这
加额定值的开关。
图2还示出了微处理器212。微处理器212通过开关连接器206可操 作地耦合到断路器额定值开关205，因此可以解释断路器额定值开关205 的设置。例如用户可以旋转或改变在断路器额定值开关205上的选择，微 处理器可以检测这种状态的改变，并读出断路器额定值的新选择。根据至 少一个实施例，断路器额定值开关205的状态的改变激活电池207。激活和 /或去激活可以通过使用电池连接器216来实现。电池207是可选电源， 不应成为实施例的限制。如果电池207被激活，则它给微处理器212供电， 并允许微处理器212解释断路器选择开关205的状态。可替换地，电子控 制器225可以包含外部电源，或可以使用相位差分供电技术来从Ll相线 201、 L2相线202和L3相线203中的任意相线中得到电力。相线204是 不带电的，并且可以和相线L3相线203绑在一起。
应当注意，尽管上面描述的是电子控制器225的三相实施方案，但是 单相或直流实施方案也适用于实施例。
因为微处理器212可以解释在断路器额定值开关205处输入的设置， 微处理器可以进一步使用这些设置来改变电子控制器225的额定值。例如， 存储器208通过存储器连接器209可操作地耦合到微处理器212。微处理 器212因此可以存储在断路器额定值开关205处输入的新设置以在电子控 制器225的操作中使用。此外，微处理器212可操作地耦合到电子电势计 200。因此，微处理器212可以通过调节电子电势计200来设置电子控制器 225的放大器的增益。如此，在断路器额定值开关205处输入的设置可以由微处理器212解释，在电子电势计200中设置，并且在存储器208中存 储。在至少一个实施例中，存储器208是非易失性的。因此，即使缺少外部 或电池电力，设置仍可以被长时期存储。
图2还示出了模数转换器(ADC)214。 ADC 214可操作地耦合到微处理 器212。 ADC 214可以感测从连接到电子控制器225的负载获得的电流， 并且可以通过通信总线213将基于所感测的电流的信息发送给微处理器 212。虽然示出的是八位总线，但是在不偏离实施例的前提下通信总线213 可以包括更多或更少的位，或者可以以串行通信总线来等同地实现。
如果所感测的电流超过了包含电子控制器225的断路器的阈值，微处 理器212可以发送跳闸信号215使得断路器跳闸。但是，应当注意该跳闸 信号可以不实际控制该断路器的跳闸，因为该跳闸信号可以实现为向外部 装置传达该电子控制器225已经跳闸的信号。因此，可以除了该跳闸信号 215外，还使用机械的或者其它跳闸装置来物理地停止电流流向包含电子 控制器225的断路器上的负载。
因此，如上所述，本发明的具体实施方式
包括自动设定断路器额定值 的断路器的电子控制器。该电子控制器包括储存断路器额定值的存储器、 选择断路器额定值的断路器额定值开关和可操作地耦合到断路器额定值 开关和存储器的微处理器。该微处理器被配置为解释该断路器额定值开关 所选择的断路器额定值、基于所选择的断路器额定值来为该断路器设置放 大器的增益调整、并且将所选择的断路器额定值发送给存储器以存储在该 存储器中。在下文中，将参考图3详细描述本发明的另一实施例。
图2和图3所描述的实施例的主要区别在于图3包含了电阻性开关网络 300。例如，A/D转换器314、微处理器312、断路器额定值开关305、存储 器308可以和参照图2所描述的那些元件相似或者基本相似。因此，为了 简明起见，此处略去对相似组件和其操作的详尽描述。
现在转向图3,应当注意微处理器312可以解释在断路器额定值开关 305处输入的设置。因为微处理器312可以解释在断路器额定值开关305 处输入的设置，其可以进一步使用这些设置来改变电子控制器325的额定 值。例如，存储器308通过存储器连接器3Q9可操作地耦合到微处理器312。 微处理器312因此可以存储在断路器额定值开关305处输入的新设置以在 电子控制器325的操作中使用。此外，微处理器312可操作地耦合到电阻性开关网络300。因此，微处理器312可以通过调节该电阻性开关网络300 的开关来设置电子控制器225的放大器的增益。如此，在断路器额定值开 关305处输入的设置可以由微处理器312解释，在电阻性开关网络300中 设置，并且在存储器308中存储。在至少一个实施例中，存储器308是非易 失性的。因此，即使缺少外部或电池电力，设置仍可以被长时期存储。
图3还示出了模数转换器(ADC)314。 ADC 314可操作地耦合到微处理 器312。 ADC 314可以感测从连接到电子控制器325的负载获得的电流， 并且可以通过通信总线313将基于所感测的电流的信息发送给微处理器 312。虽然示出的是八位总线，但是在不偏离实施例的前提下通信总线313 可以包括更多或更少的位，或者可以以串行通信总线的形式来等同实施。
如果所感测的电流超过了包含电子控制器325的断路器的阈值，微处 理器312可以发送跳闸信号315使得断路器跳闸。
因此，如上所述，本发明的具体实施方式
包括自动设定断路器额定值 的断路器的电子控制器。该电子控制器包括储存断路器额定值的存储器、 选择断路器额定值的断路器额定值开关和可操作地耦合到断路器额定值 开关和存储器的微处理器。该微处理器被配置为解释该断路器额定值开关 所选择的断路器额定值、基于所选择的断路器额定值来设置该断路器的放 大器的增益调整、并且将所选择的断路器额定值发送给该存储器以存储在 该存储器中。然而，本发明的实施例不只限于断路器。在下文中，将参考 图4更加详细的描述自动设定断路器的额定值的方法。
图4的流程图示出根据本发明的具体实施例的自动设定断路器的额定 值的方法。根据方法425，在步骤410中检测出断路器所希望的额定值。 例如，微处理器可以检测所希望的额定值。另外，该所希望的额定值可以通 过例如断路器额定值选择开关输入。该微处理器和额定值选择开关可以和 上文描述的那些微处理器和额定值选择开关相似或者基本相似。
一旦检测到断路器所希望的断路器额定值，在步骤420中设置该被检 测到的额定值。例如，可以在如上文所述的电子电势计和/或电阻性开关网 络中设置检测到的额定值。因此，根据方法425可以自动在断路器中设置 #皮才企测到的所希望的额定值。
方法425中进一步公开了在步骤430中存储被检测到的额定值。例如， 该被检测到的额定值可以存储在存储器或者微处理器的寄存器中。该存储
10器可以是非易失性的或其他形式的，或者可以和上文描述的存储器基本相 似。
如果执行和/或使用方法425的断路器在该方法操作期间包括电池电 源用于供电，在步骤440中该电池电源可以断电。例如， 一旦断路器额定 值选择开关的状态改变，则可以启动电池电源。此后，微处理器可以解释所 希望的额定值，设定该所希望的额定值，存储该所希望的额定值，并随后使 电池电源1亭止工作。
因此，如上所述，本发明的具体实施方式
包含自动设定断路器的额定 值的方法。该方法包括在微处理器处检测所希望的断路器额定值，该所希 望的断路器额定值在断路器额定值开关处输入；基于该所希望的断路器额 定值来为该断路器设置放大器的增益调整；并且将该所希望的断路器额定 值存储在该断路器的存储器中。
如上文所描，本发明的实施例提供了具有自动断路器额定值的断路器的 电子控制器。此外，本发明的实施例还提供了自动设定断路器的额定值的 方法。凭借已描述的本发明的一些实施例，显然可以在许多方面进行相似 变化。这样的变化不应被^L为偏离本发明的精神和范围，并且意图将所有 这样的改进包含在下列权利要求所述的本发明的范围内。
权利要求
1. 一种自动设定断路器额定值的断路器的电子控制器(225，325)，包括存储器(208，308)，用于存储断路器额定值；断路器额定值开关(205，305)，用于选择存储在该存储器(208，308)中的断路器额定值；和微处理器(212，312)，其可操作地耦合到该断路器额定值开关(205，305)和该存储器(208，308)，其中该微处理器(212，312)被配置为解释该断路器额定值开关(205，305)所选择的断路器额定值中的额定值；基于该所选择的断路器额定值来为该断路器设置放大器的增益调整；和将所选择的断路器额定值发送给该存储器(208，308)以存储在该存储器(208，308)中。
2. 根据权利要求1的电子控制器(225, 325),进一步包括 电子电势计(200),其可操作地耦合到该微处理器(212， 312)以设置该放大器的增益调整。
3. 根据权利要求1的电子控制器(225，325),进一步包括电阻性开关网络(300),其可操作地耦合到该微处理器(212, 312)以 设置该放大器的增益调整。
4.根据权利要求1的电子控制器(225， 325),进一步包括电池(207， 307)，其可操作地耦合到该断路器额定值开关(205， 305) 和该微处理器(212， 312)，在断路器额定值选择期间给微处理器(212, 312) 供电。
5. 根据权利要求4的电子控制器(225,325),其中一旦该断路器额定 值开关(205, 305 )的状态改变，该电池(207， 307)就被启动。
6. 根据权利要求4的电子控制器(225， 325),其中如果缺少提供给该 断路器的外部电源，电池(207， 307)被启动。
7. 根据权利要求4的电子控制器(225， 325),其中一旦存储了所选择 的断路器额定值，该电池(207， 307)就停止工作。
8. 根据权利要求l的电子控制器(225,325),进一步包括模数转换器(214， 314),其可操作地耦合到该微处理器(212, 312)以提 供从该断路器控制的负载电流得到的电流水平读数。
9. 根据权利要求l的电子控制器(225，325),其中该存储器(208, 308) 是非易失性的存储器。
10. 根据权利要求1的电子控制器(225， 325),其中该断路器额定值开 关(205, 305)是, 动选择的开关触排c
全文摘要
本发明涉及具有自动断路器额定值的断路器。公开了一种自动设定断路器额定值的断路器的电子控制器。该电子控制器包括存储器，用于存储断路器额定值；断路器额定值开关，用于选择断路器额定值；微处理器，其可操作地耦合到断路器额定值开关和存储器。该微处理器被配置为解释该断路器额定值开关所选择的断路器额定值、基于所选择的断路器额定值来为该断路器设置放大器的增益调整、并且将所选择的断路器额定值发送给存储器以存储在该存储器中。
文档编号H01H71/00GK101452796SQ200810178030
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月8日 优先权日2007年12月6日
发明者B·P·小伦哈特, N·B·维森特, S·J·维斯特, S·R·德瓦拉帕利, T·E·格林伍德, Z·哈米德 申请人:通用电气公司