区域选择联锁测试设备、电路中断器以及包含其的配电系统的制作方法

专利名称：区域选择联锁测试设备、电路中断器以及包含其的配电系统的制作方法
技术领域：
所公开的构思一般地涉及区域选择联锁，特别涉及区域选择联锁测试方法。所公 开的构思还涉及区域选择联锁测试设备。所公开的构思进一步涉及电路中断器以及包含电 路中断器的配电系统。
背景技术：
电路中断器——例如但不限于断路器——用于防止电路由于例如过载条件、短路 等过电流条件或例如电弧故障或接地故障等其他故障条件而受到损害。模制外壳断路器典 型地包含每一相一对可分离的触点。可分离的触点可通过设置在外壳外的把手手动操作或 响应于检测到的故障条件自动操作。典型地，这样的断路器包含操作机构，其被设计为快 速地断开和闭合可分离的触点；跳闸机构，例如跳闸单元，其检测多种故障条件以自动地使 断路器跳闸。在检测到故障条件的基础上，该跳闸单元使操作机构跳闸到跳闸状态，其将可 分离的触点移动到它们的断开位置。区域选择联锁(MI)(例如也称为“区域联锁”)是一种这样的方法其控制断路 器，以便以相对很短的延迟时间提供选择，不论区域(例如但不限于线路侧区域；负载侧 区域；多个上游(upstream)区域；多个下游(downstream)区域；多个分级水平(grading levels))的数目和故障在配电系统中的位置如何。在各个断路器中提供ZSI输入和ZSI输 出。联锁可应用于相间故障或地故障(earth fault)或两者。作为一个例子，区域联锁使用通信方案以将线路和负载断路器跳闸单元连接在一 起。当故障发生时，跳闸单元进行通信以确定哪个负载侧断路器最接近于故障。最接近于 故障的断路器中的跳闸单元优先于(override)任何用户定义延迟且立即断开，从而清除 故障且允许线路侧断路器保持闭合。如果ZSI用在几个区域中，被例如短路电流(即故障的上游)影响的每一断路器 询问紧接在该被影响断路器的下游的断路器，以确定短路电流是否在邻近的下游区域存在 或正在影响邻近的下游区域。在每一断路器上调整延迟设置tZSI，以保证紧接在故障上游的 下游断路器有时间去中断故障电流。ZSI的优势随额外的区域而增加，因为基于时间的选择 导致在系统上游电源端的无法接受的长延迟。参考图1讨论了 ZSI操作的几个实例，图1示出在上游ZONEl中使用多个电源的 配电系统。在此例中，有两个下游区域Z0NE2和Z0NE3，但可使用任何合适数目的下游区域。 作为第一实例，在位置3存在例如短路的故障。断路器CB1、CB2、CB3、CB5和CB7检测到该 短路。CB7通过CB7的MI OUT信号阻塞CB5且，结果，也阻塞CB1、CB2和CB3，以便使它 们在tZSI = 50ms内不跳闸。由于CB7未接收到来自下级、下游断路器的阻塞MI IN信号， CB7负责尽可能快地中断该短路。在断路器CB7有问题的事件中(例如，由于CB7不再可操 作)，则上游CB5作为候补在其短暂的时间延迟设置tSD = 150ms之后跳闸。作为第二实例，在位置2存在短路。断路器CB1、CB2、CB3和CB5检测到该短路，但CB7没有。由于此原因，CB5未接收到来自CB7的阻塞ZSI IN信号，但是提供阻塞ZSI OUT 信号至CB1、CB2和CB3。此信息告诉CB5其是该短路上游最接近的断路器。CB5在tZSI = 50ms的延迟而非tSD = 150ms的延迟后跳闸。这里，清除时间减少了 100ms ( = tSD_tZSI = 150ms_50ms)。作为第三实例，在位置1存在短路。只有断路器CB1、CB2和CB3检测到该短路且 它们未接收到来自下级、下游区域的任何断路器的阻塞ZSI IN信号。由于此原因，CB1、CB2 和 CB3 在 tzsI = 50ms 后跳闸。这里，节约的时间是 250ms ( = tSD_tZSI = 300ms_50ms)。不存在完全测试和正确验证区域选择联锁系统的已知系统。在区域选择联锁中存在改进的余地。在电路中断器和包含采用区域选择联锁的电路中断器的配电系统中也存在改进 的余地。

实用新型内容这些需求以及其它需求通过所公开的构思的实施例来满足，其提供了一种装置， 包含与区域选择联锁输入电气互连的第一输入、与区域选择联锁输出电气互连的第二输 入以及被结构化为指示区域选择联锁输入在第一输入上发生或区域选择联锁输出在第二 输入上发生的指示电路。根据公开的构思的一个方面，电路中断器设备包含电路中断器，其包含可分离的 触点、被结构化为断开与闭合可分离触点的操作机构以及与操作机构合作以跳闸断开可分 离触点的跳间机构，跳间机构包含区域选择联锁输入和区域选择联锁输出；一装置，其包含 与区域选择联锁输入电气互连的第一输入、与区域选择联锁输出电气互连的第二输入和被 结构化为指示区域选择联锁输入在第一输入上发生或区域选择联锁输出在第二输入上发 生的指示电路。指示电路可进一步被结构化为分析所述第一输入处的所述区域选择联锁输入和 所述第二输入处的所述区域选择联锁输出的定时。指示电路可包含复位电路，复位电路可被结构化为移除所述区域选择联锁输入在 所述第一输入发生的第一指示和所述区域选择联锁输出在所述第二输入发生的第二指示。复位电路可包含可复位输入；且其中，所述指示电路进一步被结构化为响应于在 所述第一输入发生的所述区域选择联锁输入而输出所述第一指示，响应于在所述第二输入 发生的所述区域选择联锁输入而输出所述第二指示，以及响应于所述复位输入的激活而移 除所述第一指示和所述第二指示。指示电路可包含两个触发器和两个指示灯。指示电路可包含处理器和显示器；且其中，所述处理器可被结构化为与所述显示 器合作以显示所述区域选择联锁输入在所述第一输入发生或所述区域选择联锁输出在所 述第二输入发生。处理器可进一步被结构化为确定所述区域选择联锁输出是否持续发生小于预定 时间，并与所述显示器合作，以显示所述区域选择联锁输出在所述第二输入发生且不与所 述电路中断器的对应的跳闸相关联。处理器可进一步被结构化为确定所述区域选择联锁输出是否持续发生大于预定时间，并与所述显示器合作，以显示所述区域选择联锁输出在所述第二输入发生且与电路 中断器的跳闸相关联。处理器可进一步被结构化为确定所述区域选择联锁输入是否与所述区域选择联 锁输出同时发生，并与所述显示器合作，以显示所述区域选择联锁输出在所述第二输入发 生且与下列之一的跳闸相关联(1)所述电路中断器；(2)邻近的下游电路中断器；(3)非 邻近的下游电路中断器。指示电路可进一步包含与所述处理器可操作地关联的状态指示灯。指示电路可进一步被结构化为指示发生所述第一输入处的所述区域选择联锁输 入和所述第二输入处的所述区域选择联锁输出二者。所述装置可从电池、所述跳闸机构或外部电源被供电。作为公开的构思的另一方面，配电系统包含多个区域以及多个电路中断器设备， 每一电路中断器设备在多个区域中的一个中且包含可分离触点；被结构化为断开与闭合 可分离触点的操作机构；与操作机构合作以跳闸断开可分离触点的跳闸机构，跳闸机构包 含区域选择联锁输入和区域选择联锁输出；一装置，其包含与区域选择联锁输入电气互连 的第一输入、与区域选择联锁输出电气互连的第二输入和被结构化为指示区域选择联锁输 入在第一输入上发生或区域选择联锁输出在第二输入上发生的指示电路，其中，在一个区 域中的一个电路中断器的区域选择联锁输出与在区域中的另一上游区域中的另一电路中 断器的区域选择联锁输入电气互连。每一电路中断器的装置可被结构化为向通讯网络传送第一输入处的区域选择联 锁输入以及第二输入处的区域选择联锁输出的多个变换和多个变换时间。通讯网络可包含处理器，其被结构化为接收来自每一电路中断器的装置的所述 多个变换和所述多个变换时间的传送。指示电路可包含复位电路，其被结构化为移除区域选择联锁输入发生在第一输入 的第一指示和区域选择联锁输出发生在第二输入的第二指示。处理器可进一步被结构化为 提供下列中的至少一个(1)显示每一电路中断器中第一输入上的区域选择联锁输入和第 二输入上的区域选择联锁输出的定时；( 在大约同一时间启动每一电路中断器的复位电 路；以及(3)使得每一电路中断器的装置的定时同步。优选为，所述区域的所述一个中的所述电路中断器的所述一个的区域选择联锁输 出是所述区域的第二个中的所述电路中断器的第一个的所述区域选择联锁输出；其中，所 述区域中的所述另一个上游区域中的所述电路中断器中的所述另一个的区域选择联锁输 入是所述区域中的第一个上游区域中的所述电路中断器中的第二个的区域选择联锁输入； 其中，所述区域中的第二个区域中的所述电路中断器中的第三个的区域选择联锁输出也与 所述区域中的所述第一个上游区域中的所述电路中断器中的所述第二个的区域选择联锁 输入电气互连；其中，第一阻塞二极管电气连接在所述区域中的第二个中的所述电路中断 器中的第一个的区域选择联锁输出和所述区域中的第一个上游区域中的所述电路中断器 中的第二个的区域选择联锁输入之间；且其中，第二阻塞二极管电气连接在所述区域中的 所述第一个上游区域中的所述电路中断器中的所述第二个的区域选择联锁输入和所述区 域中的第二个中的所述电路中断器中的第三个的区域选择联锁输出之间。作为公开的构思的另一方面，区域选择联锁测试设备包含被结构化为与电路中断器的区域选择联锁输入电气互连的第一输入；被结构化为与电路中断器的区域选择联锁 输出电气互连的第二输入；被结构化为指示区域选择联锁输入在第一输入上发生或区域选 择联锁输出在第二输入上发生的指示电路。作为公开的构思的另一方面，区域选择联锁测试的方法用于包含多个区域的配电 系统。该方法包含在配电系统中使用多个电路中断器，每一电路中断器在配电系统的区域 之一中且包含区域选择联锁输入和区域选择联锁输出；将区域之一中的一个电路中断器 的区域选择联锁输出与在区域中的另一个上游区域中的另一电路中断器中的区域选择联 锁输入电气互连；在电路中断器之一中引起跳闸；输出区域之一中的一个电路中断器的区 域选择联锁输出至在区域中的另一个上游区域中的另一电路中断器的区域选择联锁输入； 使用与各个电路中断器可操作地联系的装置以监视其中的区域选择联锁输入和区域选择 联锁输出；从与各个电路中断器可操作地联系的该装置指示其中的区域选择联锁输入和区 域选择联锁输出是否发生；核查与各个电路中断器可操作地联系的装置，以验证所述电路 中断器之一的区域选择联锁输出被正确数量的电路中断器接收且相反地没有被任何不应 接收所述电路中断器之一的区域选择联锁输出的断路器接收。

结合附图阅读下面的优选实施例的详细描述将得到所公开的构思的完整理解，其 中图1是具有区域选择联锁的为多电源设计的配电系统安装的示意图；图2是根据公开的构思的实施例的电路中断器设备的示意性框图；图3和4是根据公开的构思的其它实施例的用于区域选择联锁测试设备或电路中 断器设备的指示电路的示意性框图；图5是故障电流vs电路中断器区域选择联锁输出信号的定时图；图6是根据公开的构思的其它实施例的配电系统的示意性框图；图7是根据公开的构思的另一实施例的区域选择联锁测试过程的流程图；图8是用于图6的配电系统的区域选择联锁输入和输出信号的定时图；图9和10是根据公开的构思的其它实施例的区域选择联锁测试装置的立体图。
具体实施方式
如此处所使用的，术语“多个”意为一个或大于一的整数个(即复数个)。如此处所使用的，术语“处理器”意为可编程的模拟和/或数字装置，其可存储、 检索和处理数据；计算机；工作站；个人计算机；微处理器；微控制器；微型计算机；中央处 理单元；主机计算机；迷你计算机；服务器、网络处理器或任何合适的处理装置或设备。结合单极断路器介绍了所公开的构思，但所公开的构思可应用于具有任何数量的 极或相的电路中断器，其中，区域选择联锁应用于任何故障，例如但不限于相和地之间、相 和相之间的故障和/或地或接地(earth or ground)故障。参考图2，电路中断器设备10包含电路中断器12和装置14，例如区域选择联锁 测试设备。如惯例那样，电路中断器12包含可分离的触点16、被结构化为断开和闭合可分 离触点16的操作机构18和与操作机构18合作以跳闸断开可分离的触点16的跳闸机构20 (例如但不限于跳间单元)。跳间机构20包含区域选择联锁输入22和区域选择联锁输 出24。例如但不限于，如惯例中那样，跳闸单元决定何时跳闸，从区域选择联锁输入22输入 ZSI IN信号，并向区域选择联锁输出24输出ZSI OUT信号。装置14包含与区域选择联锁 输入22电气互连的第一输入26、与区域选择联锁输出24电气互连的第二输入28以及被结 构化为在32指示区域选择联锁输入22发生在第一输入26或区域选择联锁输出24发生在 第二输入28的指示电路30。尽管图2的装置14被示为在电路中断器10的内部，此装置的功能可在电路中断 器的外部，如通过例如图6中的示例性装置116、118、120、122、124所示。实例 1 图3示出一示例性指示电路34，其包含两个置位-复位触发器36、38和两个对应 的指示灯，例如发光二极管(LED)40、42。例如，每当输入44 (ZSI IN/)低有效，触发器36置 位，使得LED 40提供对应的ZSI IN信号指示。每当输入46 (ZSI OUT/)低有效，触发器38 置位，使得LED42提供对应的ZSI OUT信号指示。然后，每当复位按钮48按下，两个触发 器36、38复位，使得LED 40,42移除对应的ZSI IN和ZSI OUT信号指示。实例2图4示出另一示例性指示电路54，其包含合适的处理器——例如微计算机 (μ C)56——和两个指示灯——例如LED 60,62o μ C56包含输入Ρ0、Ρ1、Ρ2和输出Ρ3、Ρ4、 Ρ5。例如，每当输入64(ZSI IN)高有效，μ C输出65 (P4)置位低有效，使得LED 60提供对 应的ZSI IN信号指示。每当输入66(ZSI OUT)高有效，μ C输出67 (P3)置位低有效，使得 LED62提供对应的ZSI OUT信号指示。然后，每当复位按钮68按下，两个输出65、67复位高 无效，使得LED 60,62移除对应的ZSI IN和ZSI OUT信号指示。实例3尽管公开了所公开的指示电路30、34、54的几个示例性实施例，合适的指示电路 可使用任何一个或更多的晶体管逻辑、逻辑门、模/数逻辑或基于处理器的实现方式。例 如，图3中的逻辑采用数字逻辑触发器完成，而图4的μ C56本质上不昂贵且可提供相对更 多功能的，如下面将讨论的。实例4如图4和9所示，指示电路54也可包含由μ C56驱动的视情况可选的显示器70。 μ C56被结构化为与显示器70合作以显示例如ZSI IN信号61 (图9)在输入64上发生或 ZSI OUT信号63 (图9)在另一个输入66上发生。例如，图9示出了对应的装置72，其包含 显示器70、复位按钮68和接地(GND)基准74。例如，显示器70显示，在复位后，对于有效 的ZSI IN信号61，ZSI IN = YES，且显示，在复位后，对于无效的ZSI OUT信号63，ZSI OUT = Ν0ΝΕ。尽管没有示出，可以理解，例如，显示器70显示，在复位后，对于无效的ZSI IN信 号61，ZSI IN = NONE,且显示，在复位后，对于有效的ZSI OUT信号63，ZSI OUT = YES。尽 管没有示出，进一步可以理解，在复位后，ZSI IN信号61和ZSI OUT信号63均可为有效或 无效，且显示器70显示这些信号状态的对应的指示。实例 5参考图3和10，装置82包含如图10所示的LED 40与42、复位按钮48和接地(GND) 基准74。例如，对于在复位后有效的ZSI IN信号45 (图10)，LED 40点亮，且对于在复位后无效的MI OUT信号47(图10)，LED42熄灭。尽管没有示出，可以理解，例如，对于在复 位后无效的MI IN信号45，LED 40熄灭，且对于在复位后有效的MI OUT信号47，LED 42 点亮。尽管没有示出，进一步可以理解，在复位后，LED 40、42均可响应于信号45、47的对 应状态为有效或无效。实例6再次参考图4，指示电路M可进一步包含状况指示灯，例如LED 84，其由μ C输出 (Ρ5)86驱动。例如但不限于，LED 84可指示指示电路M的状况，例如μ C 56的健康度。
实例7如图9和10所示，公开的装置82、72包含具有由相应的复位按钮48、68形成的复 位输入的复位电路，以允许显示器70或LED 40,42被清除或熄灭以用于后续的测试，如下 面将结合图6和7解释的。各装置72、82的显示器70或LED 40、42指示这些装置是否捕 捉到MI IN信号61、45和/或^1 OUT信号63、47。复位按钮68、48提供一复位电路，其 被结构化为移除MI IN信号61、45在输入64、44上发生的指示和MI OUT信号63、47在 输入66、46上发生的指示。实例8如图3和4所示，用于图9和10的装置72、82的指示电路34、54的电源88可为 任何合适的电源，例如电池、跳间机构(例如，图2的跳闸机构20)电源或外部电源。实例9图4的处理器56优选地包含合适的诊断器以显示观察到输入MI 1呢4和^1 0UT66处的信号的多个不同的变化。图5示出故障电流90vs图9的MI OUT信号63的时 间图。在92处，ZSI OUT信号63响应于检测到故障电流94而被确立。此处，处理器56被 结构化为确定MI OUT信号63是否对于小于预定的时间96 (例如但不限于大约10ms)发 生，并与显示器70合作以显示(例如，‘7SI OUT = 10ms NO TRIP") ZSI OUT信号63在MI OUT输入66(图4)发生且不与电路中断器的对应的跳闸相联系。例如，示例性的故障电流 94仅与交流电波形的正半周(例如60Hz时的8. 33ms)相联系。由于故障电流94不持续， 跳闸机构(例如，图2的20)不决定跳闸状态且MI OUT信号63被清除。相反地，在98处，MI OUT信号63响应于检测到持续交流电流波形的多个正和负 半周期的故障电流100而确立。因此，处理器56确定MIOUT信号63对于大于预定的时间 96发生且因为MI OUT信号63在MIOUT输入66 (图4)上发生与显示器70合作以显示 (例如，‘7SI OUT = YES”)，并与电路中断器的对应的跳闸相联系。因此，ZSI IN信号61和MI OUT信号63中的一个或两者有效的时间的测量可为 由价值的诊断工具。下面结合图8和例16-18讨论其额外的例子。实例10参考图6，配电系统102包含多个电路中断器区域104，例如Z0NE1、Z0NE2和 Z0NE3 ；以及多个电路中断器，例如断路器CBl 106、CB2 108、CB3 110、CB4 112禾口 CB5 114。 每一示例性的断路器106、108、110、112、114在区域104之一中。例如，断路器CBl 106和 CB2 108 在 ZONE 3，断路器 CB3 110 禾PCB4 112 在 Z0NE2，断路器 CB5 114 在 ZONE 1。每一 示例性的断路器106、108、110、112、114与和图9和10中的装置72和82中的一个相同或 相似的相应装置M1116、M2118、M3120、M4122、M5124中对应的一个可操作地联系。尽管装置116、118、120、122、124被示为分别在断路器106、108、110、112、114的外部，这些装置的 功能可为这些断路器的内部的(参见例如图2的装置14)。如所示出的，例如，对于断路器 CB5114和装置M5124，如上面联系图2所讨论的，装置M5124包含第一输入(ZSI IN) 26，其 与断路器CB5 114的区域选择联锁输入(ZSI IN) 22电气互连；第二输入(ZSI OUT) 28，其 与断路器CB5114的区域选择联锁输出(ZSI 0UT)24电气互连。如图所示，例如，对于断路器 CB3110 和断路器 CB5 114，ZONE 2 的 CB3 110 的 ZSI OUT 24 与相邻上游 ZONEl 的 CB5114 的ZSI IN 22电气互连。实例11如图6所示，装置116、118、120、122、124优选地包含收发器126 (例如但不限于 无线收发器，如图所示；有线收发器)，其被结构化为将输入26、28处的区域选择联锁信号 的多个变换和多个变换时间传送给通讯网络127(例如但不限于无线通讯网络，例如无线 局域网络，如图所示；有线通讯网络)。例如，图4中的处理器56能对输入26、28的多个低 至高变换和/或输入26、28的多个高至低变换进行计数，连同输入26、28为高和/或低的 时间周期，并使用收发器126对之进行传送。实例12来自实例11的信息可在通讯网络127上被传送至合适的处理器128。处理器128 被结构化为接收来自装置116、118、120、122、124的所述多个变换和所述多个变换时间的 传送，用于合适的处理和分析。实例13进一步到实例11和12，图4的处理器56可被结构化为通过其收发器126在通讯 网络127上接收来自图6的处理器128的复位信号130和/或时间同步信号132。当接收 到复位信号130，每一装置116、118、120、122、124的图4的处理器56进行如同按下人工复 位按钮68的同样的行动。因此，所有这些可在物理上分立的装置可由一个位置复位。时间 同步信号132优选地复位每一装置116、118、120、122、124的处理器56的定时器(未示出) 或置位真实时钟(未示出)，以使真实或相对时间可被分配给输入26、28处的区域选择联 锁信号的变换时间。再一次地，此动作可由处理器128上的一个位置进行。优选地，处理器 128被结构化为提供以下中的至少一个(1)接收并在显示器129上为每一相应的断路器 106、108、110、112、114显示来自每一装置116、118、120、122、124的区域选择联锁输入26、 28的时间；(2)在基本上同一时间启动每一装置116、118、120、122、124的图4的处理器56 的复位电路；以及(3)同步每一装置116、118、120、122、124的时间。例如，这可以使所有装 置116、118、120、122、124连接在一起以示出不同ZSI信号的定时(例如，哪一个第一发生、 第二、第三以及如此类推)，装置都立刻被复位且装置被时间同步以示出信号变换的真实或 相对时间。实例14如图6所示，优选地采用控向二极管130以防止从上游断路器或装置到下游装置的ZSI OUT 28输入的不当反馈或从相同区域中的另一断路器或装置(例如，装置M4 122 不应看到来自CB3 110的ZSI OUT信号；装置M3 120不应看到来自CB4 112的ZSI OUT信 号)到装置的ZSI OUT 28输入的不当反馈。例如，如在ZONE 3中所示，阻塞二极管130在 Z0NE2中的CB3 110的ZSI IN输入22和在ZONE 3中的CBl 106的ZSI OUT输出24之间电气连接。同样，如在ZONE 2中所示，阻塞二极管130在ZONE 1中的CB5 114的MI IN 输入22和在ZONE 2中的CB3 110的ZSIOUT输出M之间电气连接。实例I5当开关设备系统对于区域选择联锁(MI)(例如，在图6中所示)布线时，物理上 地，有断路器的单元在开关设备系统中蔓延。用于不同信号的ZSI布线根据工程师设计 的布线图在断路器(例如，106、108、110、112、114)之间布线。ZSI输入和ZSI输出信号的问 题是它们相对非常快地传出断路器且持续相对较短的时间。这些ZSI信号仅出现在断路器 跳闸单元上小于大约100ms。因此，合适的高速装置(例如，116、118、120、122、124)捕获这 些信号，以获知它们在正确的时间出现在正确的断路器(例如，106、108、110、112、114)上。 对于每一断路器，公开的装置通过公用接地(例如，图9和10的GND74)耦合到ZSI输入22 和ZSI输出24。公开的装置监视ZSI输入和ZSI输出信号以捕获这些信号并指示和保持该 信号出现的指示。优选地，公开的装置具有显示器(例如，图4的70)或其它合适的指示器 (例如，图3的40、42)，其允许用户(例如，消费者；制造开关设备、面板、开关板或其它ZSI 系统或装置的人)确定ZSI布线正确地完成了且正确的ZSI信号被接收到或未接收到。接下来描述如何初始化来自跳闸单元的跳闸信号以促使跳闸单元发出OUT信 号——例如图9和10的63或47——从而使配电系统可被测试的例子。大的电流信号不 能容易地施加到母线系统以测试该系统。只有当跳闸单元施加短延迟保护时ZSI信号才产 生。该短延迟保护在对应的断路器的持续额定电流的二至十倍的范围内。对于相对较大的 断路器，这可为例如32000ampS。这太大、太危险且不实用而不能施加到整个系统。当用检 测器检测断路器时，通常，次级(secondary)电流每次被施加到一个且仅仅一个断路器。这 使得难以辨认预期断路器上游是否已经看到了 ZSI信号。而且，在布线错误的情况下，难以 辨认特定的断路器是否错误地看到了来自被测试的断路器的ZSI信号。如图6所示，公开的装置116、118、120、122、124耦合至MI IN输入22和MI OUT 输出M以捕获入和出的ZSI信号，以确认ZSI布线是否正确。装置116、118、120、122、IM 被添加到或包含在配电系统中的每一断路器中以使所有的断路器被覆盖。以短延迟拾取水 平(Short Delay Pick-up level)向感兴趣的断路器施加次级测试电流。在此断路器跳闸 后，装置116、118、120、122、IM被核查(例如，在每一装置上局部地；在处理器1 上全局 地)以确认来自被测试断路器的MI OUT信号是否到达了正确数目的断路器或相反地未到 达不应接收该ZSI OUT信号的任何断路器。然后，所有的装置116、118、120、122、1M被复位 或清除(例如，使用图3和4的复位按钮48或68在每一装置上局部地；使用复位信号130 在处理器1 上全局地)，且处理在使用次级测试电流测试的另一断路器中重复。参考图7，示出了用于包含多个区域(例如但不限于如图6的三个区域104所示) 的配电系统(例如，图6的102)的ZSI测试过程140。在142中，在配电系统中使用多个电 路中断器(例如，断路器106、108、110、112、114)，每一断路器在配电系统的一个区域中且 包含ZSI输入(例如22)和ZSI输出(例如24)。在144中，在一个区域(例如，ZONE 2) 中的一个断路器(例如，CB3 110)的^1 OUT输出M与在另一上游区域(例如，ZONE 1) 中的另一个断路器(例如，CB5 114)的^1 IN输入22电气互连。接着，在146，产生这样 一个断路器(例如，CB3 110)的跳闸(例如，如上所讨论的)。然后，在148，在这样一个区 域(例如，ZONE 2)中的这样一个电路中断器(例如，CB3 110)的MI OUT输出M输出到在所述另一个上游区域(例如，ZONE 1)中的所述另一个断路器(例如，CB5 114)的^1 IN 输入22。接着，在150，装置(例如，116、118、120、122、124)与每一电路中断器(例如，106、 108、110、112、114)可操作地联系以监视其中的MI IN输入22和^1 OUT输出对。然后， 在152，与每一电路中断器可操作地联系的装置指示其中的MI IN输入22和MI OUT输 出M是否发生。最后，在154，与每一电路中断器可操作地联系的装置被核查以验证所述 一个电路中断器(例如，CB3 110)的^1 OUT输出M被正确数量的电路中断器(例如，在 此实例中，两个示例性的CB 110,114)接收且相反地没有被不应接收所述一个电路中断器 (例如，CB3 110)的ZSI OUT输出的任何电路中断器(例如，在此例中，另外三个示例性CB 106、108、112)接收。如上结合图4和9所讨论的，与每一电路中断器(例如，106、108、110、112、114)可 操作地联系的装置(例如，116、118、120、122、124)的显示器70指示在装置的复位之后其中 的MI OUT输出M和MI IN输入22的出现或未出现。依次，在装置复位(例如，如上面结合图3，4或实例13所讨论的)后，导致另一个 电路中断器的跳间，例如在146中，且重复图7的步骤148至154以核查对应的ZSI布线和 逻辑。可知，此ZSI测试程序140可在具有或不具有处理器128的情况下使用示例性的 装置 116、118、120、122、124 执行。实例I6参考图8，定时图示出由图6的装置Ml 116、M3 120和M5 1 监视的示例性的^1 OUT和MI IN信号。尽管使用装置的参考标记Ml、M3、M5描述，它们可作为替代地可使用 相应的电路中断器的参考标记CB1、CB3、CB5描述。在变换160处，由CBl 106检测到故障 且Ml ZSI OUT置位。在无效信号162处，由于没有下游断路器，Ml ZSI IN无效。在变换 164处，到CB3 110的M3 ZSI IN跟随Ml ZSI OUT。然后，在变换166处，CB3 110做出响 应地置位M3 ZSI OUT。在变换168处，到CB5 114的M5 ZSI IN跟随M3 ZSI OUT。然后， 在变换170处，CB5 114做出响应地置位M5 ZSI OUT。Ml ZSI OUT持续，直到在变换172处，CBl 106断开并清除在160检测的故障。由 于没有下游断路器，MlZSI IN依然无效。在变换174处，到CB3 110的M3 ZSI IN跟随Ml ZSI OUT且变为无效。然后，在变换176处，由于故障电流已经被CBl 106中断，CB3 110做 出响应地清除M3ZSI OUT。在变换178处，到CB5 114的M5 ZSI IN跟随M3 ZSI OUT且变 为无效。然后，在变换180处，由于故障电流已经被CBl 106中断，CB5114做出响应地清除 M5 ZSI OUT。例如，在变换160和172之间，装置Ml 116的图4的处理器56被结构化为确认ZSI OUT输出24(它的MI OUT输入28)是否发生达大于预定的时间(例如但不限于50ms)且 与显示器70合作以显示(例如，ZSI OUT = 50ms TRIP)从而指示MI OUT输出M发生在 它的MI OUT输入28上且与对应的电路中断器CBl 106的跳闸相联系。实例17例如，在变换160、164和168和相应的变换172、174和178之间，装置Ml 116、M3 120和M5 IM的图4的处理器56被结构化为确认MI IN输入22是否与MI OUT输出 24同时发生且与显示器70合作以显示MIOUT输出M发生在装置的MI OUT输入观上并与下面的跳闸中的一个联系(1)电路中断器CBl 106(由于装置M1116看到ZSI OUT = 50msTRIP ；ZSI IN = off ；因此，CBl 106下游没有断路器)；(2)相邻的下游电路中断器 CBl 106(由于装置 M3120 看到 ZSI OUT = 60ms TRIP ；ZSI IN = on 55ms;因此，在位于邻 近的上游ZONE 2中的CB3 110下游的邻近ZONE 3中有邻近的下游电路中断器CBl 106)； 以及⑶非邻近的下游电路中断器CBl 106(由于装置M5 124看到ZSI OUT = 60msTRIP ； ZSI IN = on 60ms ；因此，在位于非邻近的上游ZONE 1中的CB5114下游的非邻近ZONE 3 有非邻近的下游电路中断器CBl 106)。实例 I8如从上面的实例16和17可见的，图4的指示电路54优选地被结构化为分析在 ZSI IN输入26处的ZSI IN输入22和在ZSI OUT输入28处的ZSI OUT输出24的定时。实例19尽管公开了可分离的触点16，可使用合适的固态可分离的触点。例如，公开的电 路中断器10包含合适的电路中断器机构，例如由操作机构18断开与闭合的可分离的触点 16，但公开的构思可用于电路中断器机构(例如但不限于固态或FET开关、接触器触点)和 /或基于固态的控制/保护装置(例如但不限于驱动器、软起动器)的广泛领域。已经详细地描述了公开的构思的具体实施例，本领域技术人员将会明白，在公开 的内容的整体教导下可开发对细节的多种修改和替代。因此，公开的具体配置仅仅为说明 性的，而非用于限制由所附权利要求的完整范围以及任何和所有其等价内容公开的构思的 范围。参考标记表10电路中断器设备12电路中断器14 装置16可分离的触点18操作机构20跳闸机构22区域选择联锁输入24区域选择联锁输出26第一输入28第二输入30指示电路32 指示34指示电路36置位-复位触发器38置位-复位触发器40指示灯，例如发光二极管(LED)42指示灯，例如LED44 输入(ZSI IN/)45 ZSI IN 信号[0115]46 输入(ZSI OUT/)47 ZSI OUT 输出48复位按钮54指示电路56合适的处理器，例如微计算机(μ C)60指示灯，例如LED61 ZSI IN 信号62指示灯，例如LED63 ZSI OUT 信号64 输入(ZSI IN)65 μ C 输出(Ρ4)66 输入(ZSI OUT)67 μ C 输出(Ρ3)68复位按钮70视情况可选的显示器72 装置74 接地(GND)基准82 装置84状态指示灯，例如LED84 μ C 输出(Ρ5)88 电源90故障电流92 ZSI OUT 信号确立94故障电流96预定的时间98 ZSI OUT 信号确立100故障电流102配电系统104多个区域106电流中断器，例如断路器CBl108 断路器 CB2110 断路器 CB3112 断路器 CB4114 断路器 CB5116 装置 Ml118 装置 M2120 装置 M3122 装置 M4124 装置 M5[0154]126收发器127通讯网络128处理器129显示器 130复位信号132时间同步信号140ZSI测试过程142步骤144步骤146步骤148步骤150步骤152步骤154步骤160变换162无效信号164变换166变换168变换170变换172变换174变换176变换178变换180变换
权利要求1.一种电路中断器设备(10)，其特征在于包含电路中断器(12)，包含可分离触点(16)，被结构化为断开以及闭合所述可分离触点的操作机构(18)，以及与所述操作机构合作以跳闸断开所述可分离触点的跳闸机构(20)，所述跳闸机构包含 区域选择联锁输入(22)和区域选择联锁输出(24)；以及装置(14)，包含与所述区域选择联锁输入电气互连的第一输入(26)，与所述区域选择联锁输出电气互连的第二输入(28)，以及被结构化为指示所述区域选择联锁输入在所述第一输入上发生或所述区域选择联锁 输出在所述第二输入上发生的指示电路(30 ；34 ；54)。
2.权利要求1的电路中断器设备(10)，其中，所述指示电路进一步被结构化为分析所 述第一输入处的所述区域选择联锁输入和所述第二输入处的所述区域选择联锁输出的定 时。
3.权利要求1的电路中断器设备(10)，其中，所述指示电路包含复位电路(48，68)，复 位电路被结构化为移除所述区域选择联锁输入在所述第一输入发生的第一指示和所述区 域选择联锁输出在所述第二输入发生的第二指示。
4.权利要求3的电路中断器设备(10)，其中，所述复位电路包含复位输入(R/；P0)；且 其中，所述指示电路进一步被结构化为响应于在所述第一输入发生的所述区域选择联锁输 入而输出(40;70)所述第一指示，响应于在所述第二输入发生的所述区域选择联锁输入而 输出(42 ；70)所述第二指示，以及响应于所述复位输入的激活而移除所述第一指示和所述 第一指不。
5.权利要求1的电路中断器设备(10)，其中，所述指示电路包含两个触发器(36，38) 和两个指示灯(40，42)。
6.权利要求1的电路中断器设备(10)，其中，所述指示电路包含处理器(56)和显示器 (70)；且其中，所述处理器被结构化为与所述显示器合作以显示所述区域选择联锁输入在 所述第一输入发生或所述区域选择联锁输出在所述第二输入发生。
7.权利要求6的电路中断器设备(10)，其中，所述处理器进一步被结构化为确定所述 区域选择联锁输出是否持续发生小于预定时间(96)，并与所述显示器合作，以显示所述区 域选择联锁输出在所述第二输入发生且不与所述电路中断器的对应的跳间相关联。
8.权利要求6的电路中断器设备(10)，其中，所述处理器进一步被结构化为确定所述 区域选择联锁输出是否持续发生大于预定时间，并与所述显示器合作，以显示所述区域选 择联锁输出在所述第二输入发生且与电路中断器的跳间相关联。
9.权利要求6的电路中断器设备(10)，其中，所述处理器进一步被结构化为确定所述 区域选择联锁输入是否与所述区域选择联锁输出同时发生，并与所述显示器合作，以显示 所述区域选择联锁输出在所述第二输入发生且与下列之一的跳间相关联(1)所述电路中 断器；(2)邻近的下游电路中断器；(3)非邻近的下游电路中断器。
10.权利要求6的电路中断器设备(10)，其中，所述指示电路进一步包含与所述处理器 可操作地关联的状态指示灯(84)。
11.权利要求1的电路中断器设备(10)，其中，所述指示电路进一步被结构化为指示发 生所述第一输入处的所述区域选择联锁输入和所述第二输入处的所述区域选择联锁输出二者。
12.权利要求1的电路中断器设备(10)，其中，所述装置从电池、所述跳闸机构或外部 电源被供电(88)。
13.—种配电系统(102)，其特征在于包含多个区域(104)；以及多个电路中断器设备(106，108，110，112，114)，各个所述电路中断器设备在所述区域 中的一个之中，并包含可分离触点(16)，被结构化为断开以及闭合所述可分离触点的操作机构(18)，和所述操作机构合作以跳闸断开所述可分离触点的跳闸机构(20)，所述跳闸机构包含 区域选择联锁输入(22)和区域选择联锁输出(24)，以及装置(116，118，120，122，124)，其包含与所述区域选择联锁输入电气互连的第一输入(26)，与所述区域选择联锁输出电气互连的第二输入(28)，以及被结构化为指示所述区域选择联锁输入在所述第一输入发生或所述区域选择联锁输 出在所述第二输入发生的指示电路(30 ；34 ；54)，其中，所述区域中的一个中的所述电路中断器中的一个的区域选择联锁输出与所述区 域中的另一个上游区域中的所述电路中断器中的另一个电路中断器的区域选择联锁输入 电气互连。
14.权利要求13的配电系统(102)，其中，各个所述电路中断器的所述装置被结构化为 (126)为向通讯网络(127)传送所述第一输入处的所述区域选择联锁输入和所述第二输入 处的所述区域选择联锁输出的多个变换和多个变换时间。
15.权利要求14的配电系统(102)，其中，所述通讯网络包含处理器(128)，其被结构化 为接收来自各个所述电路中断器的所述装置的所述多个变换和所述多个变换时间的传送。
16.权利要求15的配电系统(102)，其中，所述指示电路包含复位电路(48，68)，复位电 路被结构化为移除所述区域选择联锁输入在所述第一输入发生的第一指示和所述区域选 择联锁输出在所述第二输入发生的第二指示；且其中，所述处理器进一步被结构化为提供 以下中的至少一个(1)显示(129)各个所述电路中断器中第一输入处的区域选择联锁输 入和第二输入处的区域选择联锁输出的定时；(2)在大约同一时间启动(130)各个所述电 路中断器的复位电路；以及(3)同步(132)各个所述电路中断器的所述装置的定时。
17.权利要求13的配电系统(102)，其中，所述区域的所述一个中的所述电路中断器的 所述一个的区域选择联锁输出是所述区域的第二个中的所述电路中断器的第一个的所述 区域选择联锁输出；其中，所述区域中的所述另一个上游区域中的所述电路中断器中的所 述另一个的区域选择联锁输入是所述区域中的第一个上游区域中的所述电路中断器中的 第二个的区域选择联锁输入；其中，所述区域中的第二个区域中的所述电路中断器中的第 三个的区域选择联锁输出也与所述区域中的所述第一个上游区域中的所述电路中断器中 的所述第二个的区域选择联锁输入电气互连；其中，第一阻塞二极管(130)电气连接在所述区域中的第二个中的所述电路中断器中的第一个的区域选择联锁输出和所述区域中的 第一个上游区域中的所述电路中断器中的第二个的区域选择联锁输入之间；且其中，第二 阻塞二极管(130)电气连接在所述区域中的所述第一个上游区域中的所述电路中断器中 的所述第二个的区域选择联锁输入和所述区域中的第二个中的所述电路中断器中的第三 个的区域选择联锁输出之间。
18. —种区域选择联锁测试设备(72 ；82)，其特征在于包含被结构化为与电路中断器(10)的区域选择联锁输入(22)电气互连的第一输入(44;46)；被结构化为与所述电路中断器的区域选择联锁输出(24)电气互连的第二输入(44; 46)；以及被结构化为指示所述区域选择联锁输入在所述第一输入发生或所述区域选择联锁输 出在所述第二输入发生的指示电路(30 ；34 ；54)。
专利摘要本实用新型涉及区域选择联锁测试设备、电路中断器设备以及包含其的配电系统。电路中断器设备(10)包含电路中断器(12)和装置(14)。电路中断器包含可分离触点(16)、被结构化为断开与闭合可分离触点的操作机构(18)和与操作机构合作以跳闸断开可分离触点的跳闸机构(20)。跳闸机构包含区域选择联锁输入(22)和区域选择联锁输出(24)。装置包含与区域选择联锁输入电气互连的第一输入(26)、与区域选择联锁输出电气互连的第二输入(28)和被结构化为指示区域选择联锁输入在第一输入处发生或区域选择联锁输出在第二输入处发生的指示电路(30；34；54)。
文档编号H02H7/22GK201854017SQ20102018893
公开日2011年6月1日 申请日期2010年2月10日 优先权日2009年2月10日
发明者J·L·拉格雷 申请人:伊顿公司