用于变电所的具有集成按钮的智能电子装置的制作方法

专利名称：用于变电所的具有集成按钮的智能电子装置的制作方法
技术领域：
本公开一般涉及变电所，更尤微及并入用于变电所控制系统的改进智能
电#置('TED")的新型g结构中的新型按钮。
背景技术：
变电所包括诸如，器、电容器组和发电机的初级设备；和诸如电缆、开 关、继电器、微设备和控制设备的次级设备。初级设被于变电戶形汤院内并 M (光纤禾P/^^属)电 制。为控制设^l^^^候保护和防护的变电所 控制室包含配电盘面板、蓄电池、蓄电池充电器、管理控制设备、电力线运输 工具、仪表和继电器。位于控制室内的配电鹏制面板包含用于控制变电站设 备、从一个电路向另一个电路传输电力或在需要BW开或闭合电路的仪表、控 制开关和记录器。
过去，为了监控和管理单一变电所的初级设备的运行，需要几百个分离的 机电和域固，制装置。近年来，不仅由于单一 正D可以编程并设置皿控 和管理多种变电站设备，而且由于^顿IED构建的新型变秒/f的费用低于《顿 机电禾tV或固，制装置构建的变电所，称为智能电子装置('TED")的基于微 处理器的^fi己经变得流行。被适当 置和酉遣后，正D可以接 自初级 设备的状紘号并将^^到位于控制室内的主计郷。另外，ED可以接收
来自主计^m的指令信号并将其^到初级设备。变电所功能的大多数已经合
并到IED中。然而，变电站设备的局部控制憾是有问题的。这是由于这样的 事实，ED必然更加S^并因此其可靠性低于被其取代的简易W^钮。
由于从其相关初级设备的状,号的传输和/Ai计Ml到相关初级设备的
控制信号的传输停止，当ED失效时，出现问题。由^恪成闬于中断大功率 负载，,按鹏于笨重腿大。已经知道的是，已乡殖接地将繊按钮在外 部连接到IED的输A/输出端。这种布置在几个层7处是有问题的。不仅在于 机械按钮是正D其本身尺寸的錢部分，而且丰/l^钮倉辦中断30鞭高安 培的电流。这种按钮太大而Si^重，不易于并入IED中。需要的是易于集成到正D中的、仅处理少量电流(例如，小于1安培)且 被设置成如果正D失效则控制变电站设备的新型辆几鹏钮。

发明内容
本公开描述了并入用于变电所控制系统的改进智能电子装置('TED")的 新型电路结构中的新型按钮。在实施例中，该按钮是故障自动保险的。还可以 将其设置成防止其意外^授权激活。该新型按钮是非^1械的并且设置成在与 电路断路器关联的ED ^它类型的变电站设备发生故障时，控制^j 各断路器 或其它类型的变电站设备。在实施例中，新型,可以是低育鹏型按钮。在正 常运行期间，为了控制变电站设备的运行，ED中的微处理器操作固态縫。 当1ED发生故障时，可以手动操作该新型按钮，以便^Jf通常由IED微处理 ，制的继电器。以这种方式，可以手动操作与发生故障ED有关的变电站设 备。由于该新型按钮舰固态输出體并且处理少量电流，因此如果它仅与传 统正D的输出端简单连接则不是可行的。在实施例中，固态开，固态CT的 非限制性实例。
该新型按钮的实施例，的优点是其小于W^钮；其易于作为DED的 一部^K，而不是衫卜部附着到ED上；其麟高的可用性(意赠即使其 并入到的ED失效，仍可以激職鄉)以及其承载小于1安培的电流。由 于该新型按钮不需要直接中断大量流到变电站设备的电流，因此可以Mttk制 造和获得该按钮。
在实施例中，用于控制变电所设备的改进的智能电^S包括微处理器、
按钮，和固态^a。固态^a和微处理器、ra和智能电^a的输出端耦合。
固态^S还设置成当微处理^i行失效时由M^作。
在另一个实施例中，设备包括微处理器、输入端、输出端、 一对间隔开的 按钮触点(其中一个与输入端耦合)、固态装置、第一继电器、第二继电器和
按钮。固态^S与第一和第二继电器及输出端电耦合。第一继电，输A^和
固态體的栅fet间耦合。另外，第一继电器體成打开的，除非由微处理器
闭合。第二继电器耦合在固态装置的栅极和iM间隔开的按MM点中的第二个
之间。另外，第二继电器设置成闭合的，除非由微处理器打开。按钮设置成与 m间隔开的按,点电,。
参考下面的结合附图的描述，本公开的其它特征和优点将JiM而易见的。


为了更加完整地理解并入改进的智能电子装置(4CIED")的新型电路结构中的新型按皿其优点，现在结合附图给出下面的描述，在图中图1是描述智能电子驢('TED")的内部鹏的实施例的示意图；图2是图1的新型IED电路的另一个示意图，描述当手动激活两个按钮中 的一个时的,运行；图3是图1的新型IED电珞的另一个示意图，描述当手动激活两个按钮中 的另一个时的电路运行以及图4是图1、 2和3中示出的新型,的放大视图。在这几个视图中，相似的参考f祝标相同翻应的部件和单元。
具体实施方式
图1是改进的智能电子装置(“IED") 100的实施例的示意图，其具有至少 一賴成到其中的新型鄉509禾P/或609。小的離且低能的新型鄉509、 609 仅承载少量电流，提供高的可用性，可靠而且易于操作。新型按钮509、 609 及其连接至啲电路500、 600翻于当IED 100中的微处理器101发生故障时手动操作电力设备的装置。集成了新型按钮509、 609的舰的IED100可以用于樹可适当鹏，期一限制性实例是电力变电所。示范性地，设置成监控和/或控制变电所初级和域 次级设备的改进的ED可以安装在变电所控制室内。可以由IED 监控和/或控制的变电站设备的剕艮制性实例是鹏断路器。当然，舰的ED的实施例可 以设置雌控禾P/鹏制其它鄉的电力设备，并且可以安驗其它类型的室内 和/或室外位置。参考图1，舰的BED100的实施例包括微处理器101，第一电路500，第 二电路600,输鴻501、 601和输出端502、 602。微处理器设置成控制第一电路 500中和第二电路600中的电流流量和,电平。第一电路500控制, 断路器、马达操作的开关戯它鄉的变电站设备的打开。第二鹏600控制 电路断路器、马，作的开^^它类型的变电站设备的闭合。在图1中(而 且也在图2和3中)，相对平行线一般表示正常打开开关。划有斜线的相对平 《豫一般表示正常闭合开关。再次参考图1，连接到正D输入端501、 601的电源400 Jl^运行IED所需的电流。电源400可以是一个或多个变^0f电池， 一个或多^M料电池、发 电机等，它们倉辦产生在大约125伏到大约250伏DC的示范范围内的电力。 将由舰的正D 100鹏和/鹏制的变电站设备200连接到IED输出端502、 602。变电站设备200包,接到IED输出端501的第一开关201 。第一开关201 在变电站设备200闭合时闭合，并且在变电站设备200打开Wtr开。当从IED 100 接收的在输出端501和第一开关201两端的电压舰予跪阀值跳闸腿时，连 接在第一开关和电源400之间的跳闸线圈202使电路断路器(未示出)跳闸(例 如，突然打开)。变电站设备200还包^3I接到IED输出端602的第二开关203。第二开关 203在变电站设备打开时闭合，并且在变电站设备闭合时打开。当从ED 100 接收的在输出端602和第二开关203两端的4E^i预定阀值合闸电压时，连 接，二开关203和电源400之间的合闸线圈204闭合电路断路器(未示出)。 在4封可特定时间，第一开关201和第二开关203中的至少一个将是打开的。如上戶腿，IED100包括两个鹏500、 600。这些电路500、 600可以具有 相同的部件和结构。示范性地，鹏500包括输A^ 501、输出端502、间隔 开的按棚虫点对503、 LED 504、第一继电器505、固态^fi栅极506、固态装 置507、第二继电器508、新型鄉509、第一电阻器Rl、第二电阻器R2和 在电阻器Rl和R2之间的与第一和第二继电器505、 508电耦合的节点510。 选择Rl和R2的值使得0点510处产，当的预定栅极电压Vg,并将其施 加至l涸态體507的栅极506。相1^t也，电路600包括输入端601、输出端602、间隔开的M^点对603、 LED 604、第一继电器605、固态^S栅极606、固态,607、第二继电器608、 新型按钮609、第一电阻器R3、第二电阻器R4和在电阻器R3和R4之间的与 第一和第二继电器605、 608电耦合的节点610。选择R3和R4的值使ff^节 点610处产顿当的预定栅极电压Vg，并将其施加到固态體607的栅极606。正D微处理器101与鹏500中的继电器505和508齢，并与鹏600 中的继电器605和608耦合。当新型按钮509和新型按钮609均处于第一未按 下位置时，微处理器101 ^i电器505、 605闭合^^1电器508、 608打 开。如果微处理器失效，贝U继电器505、 605默认在打开位置，以鹏电器508、 608默认在闭合位置。另外，在正常运行期间，微处理器通过分别打开和闭合继电器505、 605来操作固态装置507、 607。在实施例中，固^g 507、 607 中的每一个可以^H端双向可控硅开^^件。参考图l，描述了,500中的示范电,径。电源400,电流z',其通 过输入端501駄电路500。从输A^ 501，电流舰并照明LED 504，假设 继电器505是打开的。在离开LED 504后，电流艇串联的电阻器Rl和R2， 然后Ma输出端502离开^ 500。当微处理器101闭激电器505时，出现不同的电路路径。在该情况中， 在时间T1，电^Mil输入端501 itA电路500。从输入端501,电流M闭合 的继电器505并流至赃串联电阻器Rl和R2之间體的节点。典型地，Rl比 R2大500到1000倍，允许LED鹏旨示但防止LED电流开启體。本领域 普通技术人员应该理解，Rl和R2的实际电阻值取决于所用固态装置507的类 型而变化。因此，应織择Rl和R2的电阻值以产顿行固态驢507所需 的栅极电压Vg的特定值。 一些电流^1电阻器R2并il3^出端502离开电 路500。流过电阻器R2的电流在位于串联电阻器Rl和R2之间的节点510处 产生栅极电压Vg。在时间T2，施加的栅极M激活固态装置507，以便开关 的电阻^^基本为零。这使此后MMA^ 501駄輸500的大量电流M 固态體507。由电阻器Rl、 R2构成的^j^f共处于允许鄉509开启固态 开关并允许LED504鹏设备200的状凝际所需的水平的信号。实际上，该 电路产顿于控制LED 504和固态开关507的低电源，劍氏电源源自控制设备 200的相同电源400。该TO的其它实施例是可以的。虽然固态，507的内部电阻小于电阻器R1、 R2的单3虫的和/或组合的电 阻，但是 ia固态體507的增加的电流明显增加在输出端502处接收的腿。 当该增加的电压到湖夂闸线圈202时，跳闸线圈释放(de4atch)变电站设备200 的机构，导致变电站设备200状态的改变。这又打皿电器201。在一个实施 例中，变电站设备是当瑕M司线圈202响应接ifci^增加的腿而激活时跳闸的 电路断路器。参考图1和3，描述了电路600中的示范电 径。电源400,电流z', 其通过输入端601 ^A电路600。从输入端601,电流皿并照明LED 604， 假定继电器605是打开的。在离开LED 604之后，电流流过串联电阻器R3和 R4，然后MMIr出端602离开电路600。当微处理器101闭激电器605时，出现不同的电路路径。在该瞎况中， 在时间T1，电iWi输入端601 、^A, 600。从输入端601，电流流过闭合 的继电器605并流到在串联电阻器R3和R4之间设置的节点。典型地，R3比 R4大500到1000倍，允许LED掛財旨示但防止LED电流开启體。本领域 普通技术人员应该M， R3和R4的实际电阻值取决于所用固态^g 607的类 型而变化。因此，应繊择R3和R4的电P且值以产顿行固态體607所需 的栅极电压Vg的特定值。 一些电流M;电阻器R3并M输出端602流出电 路600。流过电阻器R2的电流在位于串联电阻器R3和R4之间的节点610处 产生栅极电压Vg。在时间T2，施加的栅极M激活固态装置607,以便{， 后S31输入端601 jftA电路600的大量电流 固态^ 607。由于固态^g 607的内部电阻小于电阻器R3和R4的 的禾0/或组合的电阻，流过固态装 置607的电流明显增加在输出端602处接收的电压。当该增加的电压到达合闸 线圈604时，合闸线圈打开继电器603，导致变电站设备200的运行中的改变。 在一个实施例中，变电站设备是当合闸线圈604响应接tBOJS增加的电压而激 活时闭闸的电路断路器。图2再现了图1的示意图，但示出了^二 (按入)，的新型,509， 在该OTf顿型按钮509的1分与一对间隔开的按繊点503电,。当新 型按钮509占据如图2所示的第二位置时，产生了绕开微处理器为了控制固态 ，而操作的继电器的电流路径。示范性地，继电器505是被绕开的由微处理 ，制的继电器。再次参考图2， iM间隔开的按,点503中的至^一个与 输入端501耦合。如果微处理器101发生故障，为了操作鹏500中的继电器 505以便在变电站设备200的运行中发生改变，可以手动按下新型M509。参考,500，当按下新型按钮509以,该对间隔开的按^M点503时， 从电源400汲取的电^^il输入端501、 ！^i 型,509,并Jif越闭合的 继电器508 (每当微处理器101发生故障时微认为处于闭合腿)，至跶在电 阻器Rl和R2之间的节点510。此后，为了操作固皿置507并使跳闸线圈202 跳闸，在节点510处产生栅极腿Vg，如J^舰。图3再现了图1和2的示意图，ffi^出了在第二 (按入)^g的新型按钮 609，在该，{，型按钮609的一部分与一对间隔开的按,点603电接触。 当新型按钮609占据如图2戶标的第二腿时，产生了绕开微处理器为了控制固态 而操作的继电器的电 径。示范性地，继电器505是被绕开的由微 处理^^制的继电器。再次参考图3，劍间隔开的按繊点603中的M^" 个与输鴻601耦合。如果微处理器101发生故障，为了操作鹏600中的继 电器605以便在变电站设备200的运行中发生改变，可以手动按下新型按钮 609。参考鹏600，当按下新型按钮609以撤虫劍间隔开的^MM点603时， 从电源400汲取的电流乡^输入端601、 g^型按钮609,并Jif越闭合的 继电器608 (每当微处理器101发生故障时^^认为处于闭合隨)，至跶在电 阻器R3和R4之间的节点610。此后，为了操作固态,607并激活合闸线圈 204，在节点610,生栅极电按Vg，如i^M。图4是示范性的新型低會麒鄉300的实施例的放大视图。在图4中，按 钮300的膜309是在图底部的气泡靴。注意，图1 、 2和3所示的新型按钮509 和609可以具有与新型按钮300相同或相似的结构称或功能。因此，可以将紧凑、低能、低财按TO^到正D中。如图1、 2和3示 范性描述的，,509、 609和300可以^型的。在#(戈实施例中，可以使 用简易的、可靠的且具有良好环,性的其它类型的按钮509、 609和300。除了是非常简易的装置，新型M509、 609和300的，例还可以构皿 包括锁定机构。在实施例中，锁定机构是肖嫩扣锁的集成键开关或盖。新型按 钮300可以是具有冈胜、半刚性^m',和封纖按钮并容纳活塞组件302的 冈胜管301的低會鹏鄉。活塞组件302可以包括圆柱状顶部303、圆柱鹏 部304皿接顶部303和底部304的圆柱状轴305。新型按钮300还可以包括 用于在将新型按钮300按至傑二^a并释^Ct后使活塞组件302恢复到其第一 (未按下)OT的弹簧306。在实施例中，为了将来自输竭501、 601的电流 跨越iM按M点503、 603分别j錢到位于串联电阻器Rl、 R2; R3、 R4之 间的节点510、 610，第二^S4M部304与膜309物理,。可选地，新型按钮300可以设置成防止,型按钮300移动到第二位置。 例如，刚性管301可以包括穿过其延伸的孔307。定位孔307以便当物糊入 到孔307中时防止活塞组件至lj鄉二健。例如，孔307可以定位在弹簧304 的上端和新型鄉300的圆柱肚部302之间。因此，锁308的搭扣鹏它物 体可以MM L307插入以便防止按下新型按钮300，直到需要时为止。这里示出并描述的集成到改进的智能电子装置('6^^)的新型电路结构 中的新型按钮的部件和设置仅是示范性的。虽然仅详细描述了本发明的少量实 施例，阅读本公开的本领域技术人员将易于认识到，可以在设计中对雌和其 它示范实施例的操作^#和设置进行替换、修改、改变和省略，而不偏离如所 附权利要求所鋭的实施例的精神。因此，所附权利要求的范围趋于包括全部 这样的替换、修改、改变和省略。部件列表100 智能电^fi101 微处理器200 变电站设备201 第一开关202 跳闸线圈203 第二开关204 合闸线圈300 按钮301 管302 活塞组件303 圆柱状顶部304 底部306 弹簧307 孔308 锁309 膜 400 电源500 第一电路501 输入端502 输出端503 按M点504 LED505 第一继电器506 固态體栅极507 固态體508 第二继电器509 按钮510 节点600 第二电路601 输入端602 输出端603 按繊点604 LED605 第一继电器606 固态體栅极607 固态縫608 第二继电器609 按钮610 节点 / 电流Rl第一电阻器R2 第二电阻器R3 第一电阻器 R4第二电阻器
权利要求
1.一种用于控制设备(200)的智能电子装置(100)，该智能电子装置包括微处理器(101)；按钮(509、300)；与微处理器、按钮和智能电子装置的输出端耦合的固态装置(507)，其中固态装置被设置成当微处理器运行失效时由按钮操作。
2. 如权利要求1所述的智能电子装置(100)，其中用于从按钮操作固态装 置的控制电力源自也控制所述设备的源(400)。
3. 如权利要求1所述的智能电子装置 (100)，其中戶脱设备是变电所设备。
4. 如权利要求1所述的智能电子装置(100)，其中鄉(509、 300)可以 在第一位置和第二位置之间移动，为了控制固态装置，第二位置产生绕开微处 理器操作的继电器(505、 508)的电流路径。
5. 如权利要求1所述的智能电子装置，其中按钮(509、 300)包括 活塞组件(302);容纳活塞组件的刚性管(301);以及设置鹏将活塞组件从第二位置释放后使活塞组件恢复到第一健的弹 簧(306)。
6. 如权利要求5所述的智能电子装置(100)，其中按钮(509、 300)还包括与活塞组件耦合的膜(309)。
7. 如权利要求6所述的智能电子装置(100)，其中按钮(509、 300)还包 括穿过其形成的孔(307)，其中定位该孔以便当物体插入至孔中时防止活塞组 件到达第二位置。
8. 如权利要求7所述的智能电子装置 (100)，其中按钮(509、 300)设置成承载小于1安培的电流。
9. 如权利要求1所述的智能电子装置(100),其中该件设备(200)是电 路断路器或马达操作的开关(201)。200710305156.0权利要求书第2/2页
10. 如权禾傻求1所述的智能电子装置(100)，其中按钮(509、 300)是 低肖麒按钮。
11. —种體，包括 微处理器(101); 输入端(501、 601);输出端(502、 602);一对间隔开的^M点(503、 603),其中按,点之一与输A^合；耦合在输入端和固态装置的栅极之间的第一继电器(505、 605)，其中第 一继电器设置成打开的，除非由微处理器闭合；耦合在固态装置的栅极和iM间隔开的按MM点中的第二个之间的第二继 电器(508、 608)，其中第二继电器體成闭合的，除非由微处理器打开与第一和第二继电器以及输出端电船的固态體(507、 607);以及设置成与劍间隔开的MM点电,的按钮(509、 609)。
12. 如权利要求11戶;M的装置，其中,(509、 609)可以在第一位置和 第二位置之间移动，第二位置导致按钮与该对间隔开的按钮触点电接触并且产生绕开第一继电器的电、m径，并导致来自输入端的电、m越固态^s流到输出端。
13.如权利要求U戶诚的^g，还包括 第一电阻器(Rl、 R3);耦合在输入端和第一电阻器之间的发光二极管(504、 604);与第一电阻器串联的第二电阻器(R2、 R4)，其中第二电阻器与输出端 (502、 602)耦合，并且其中固态,的栅极(506、 606)、第一继电器和第二 继电器中的每一，合到，一和第二电阻器之间的节点(510、 610)。
14.如权利要求11戶脱的體，其中鄉(509、 609)體成防止将鄉 移动到第二位置。
全文摘要
本公开涉及用于变电所的具有集成按钮的智能电子装置。本公开描述集成到用于变电所控制系统的改进的智能电子装置(100)(“LED”)的新型电路(500、600)结构中的新型按钮(509、609、300)。新型按钮是非机械的，并且设置成在与电路断路器关联的IED或其它类型的变电站设备运行失效之后控制电路断路器或其它类型的变电站设备(200)。在一个实施例中，新型按钮可以是低能膜型按钮。在正常运行期间，为了控制变电站设备的运行，IED中的微处理器(101)操作固态装置(507、607)。当IED失效时，手动压下新型按钮绕开IED微处理器(101)并且手动控制与失效IED相关的变电站设备(200)。
文档编号H02B1/00GK101227063SQ20071030515
公开日2008年7月23日 申请日期2007年12月28日 优先权日2006年12月28日
发明者D·芬尼 申请人:通用电气公司