专利名称：具有用于设置保护参数的多个装置的跳闸设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种跳闸设备(trip device)，该设备包括设置选择器开关，设计成定义表示过载或短路的第一保护参数，并且可由用户操作；显示装置；一处理单元，连接到电流传感器和设置选择器开关，所述处理单元包括-第一数字处理装置，连接到电流传感器和设置选择器开关，以执行基本保护功能，-第二数字处理装置，连接到第一数字处理装置和通信装置，能使第二保护参数通过远程设置来设定。
已有的跳闸设备通常包括前面板上的分压器和/或选择器开关，能允许调节保护参数设置。其它种类的设备包括与一显示器结合的键盘，能允许调节和读取保护参数设置。后一种跳闸设备有时还包括用于远程设置参数的装置。
美国专利5,311,392描述了一种包括两个基于微处理器的处理电路的跳闸设备。这样的跳闸设备1示于
图1。该跳闸设备1包括第一基于微处理器的处理电路2，设计成对过载和短路实行保护，即，长延时、短延时、瞬时的接地保护功能(如果可行的话)。该第一处理电路通常连接到电流传感器3、连接到位于跳闸设备前面板上的选择器开关4、连接到跳闸显示装置5的原因(a cause)、并且连接到跳闸线圈6。跳闸设备1还包括第二基于微处理器的处理电路7，设计成执行通信功能及附加监视和保护功能(相对于电压、相位偏移、功率、频率等)。该第二处理电路7通过双向链接连接到第一处理电路。第二处理电路7还连接到电流传感器3和电压传感器8，并且连接到设计成连接到远程显示装置10的第一接口9，以及连接到设计成连接到计算机12的第二接口11。第二处理电路7还在第一处理电路1的误操作情况下执行后备保护功能。图2中的实线表示第一处理电路2所使用的时间/电流跳闸曲线，考虑到了由选择器开关4定义的保护参数的因素。
考虑到图2中虚线表示的第二条跳闸曲线，第二处理电路执行后备保护功能。相应于第二条跳闸曲线的保护参数有规则地高于由选择器开关设定的值。这些参数可被预置成不能由用户修改、或可借助接口9和11调节、或通过移动第一条曲线来设定。第二处理电路由辅助电源13连续供电，并且包括连接到跳闸线圈6的跳闸输出。在正常操作中，第一处理电路2按照由电流传感器3测得的电流和由选择器开关定义的参数执行电流保护功能，第二处理电路执行附加测量和保护功能。在第一处理电路不能工作的情况下，第二处理电路利用由电流传感器3测得的相同电流值和相应于图2的第二条曲线的后备参数执行电流保护功能。
本发明的目的是提供一种跳闸设备，该设备具有用于调节适用于下限范围(bottom-of-the-range)跳闸设备和上限范围(top-of-the-range)跳闸设备的保护参数的装置。
按照本发明，所述目的是通过下面的事实实现的显示装置连接到第二处理装置，处理单元包括用于比较第一和第二参数的装置；用于确定表示第一和第二参数中较小一个的第三保护参数的装置，所述显示装置显示第三保护参数，并且所述处理单元按照由电流传感器测得的电流和第三保护参数产生一跳闸信号。
按照第一个可替换实施例，第一处理装置按照电流传感器测得的电流和第一保护参数产生第一跳闸信号，第二处理装置按照电流传感器测得的电流和第三保护参数产生第二跳闸信号，一逻辑OR(或)电路在其接收到第一或第二跳闸信号时提供一跳闸信号。
按照第二个可替换实施例，最好，第一处理装置按照电流传感器测得的电流和第三保护参数产生一跳闸信号。
按照进一步完善的本发明，跳闸设备包括连接到处理单元的一键盘，设计成定义第四保护参数，并且可由用户操作，处理单元从第一、第二和第四参数的最小一个中确定第三保护参数。
按照另外进一步完善的本发明，跳闸设备包括覆盖设置选择器开关的一罩，该跳闸设备包括用于在罩处于闭合位置时禁止键盘的设置调节功能的装置。
最好，所述罩包括位于跳闸设备前面板上的一门，该门在所述罩处于闭合位置时覆盖设置选择器开关，该门包括一插头，用于在所述罩处于闭合位置时启动处理单元的辅助元件，以便禁止键盘的设置调节功能。所述插头最好是可断开的，以便在所述罩处于闭合位置时对键盘设置调节功能的禁止可被取消。
从下面对本发明特定实施例的描述中，本发明的其它优点和特征将变得更加清楚。所给出的特定实施例是非限制例子，该实施例由附图表示，附图中图1示出按照如前面所述的现有技术的带有两个微处理器的跳闸设备；图2表示按照图1的跳闸设备的跳闸曲线；图3表示按照本发明的跳闸设备的一个特定实施例；图4表示按照图3的跳闸设备的跳闸曲线；图5示出用于确定按照本发明的跳闸设备的保护参数的流程图的一个特定实施例；图6示出图5所示流程图的一个替代形式；图7表示按照图3的跳闸设备的一个替代实施例；图8表示按照本发明的跳闸设备的前面板的一个特定实施例，它包括处于闭合位置的一个罩；图9示出处于打开位置的、按照图8的罩的一个特定实施例；图10以一放大图表示按照图9的罩的可断开插头。
按照图3的跳闸设备14包括一基本模块15，它构成设计成执行跳闸设备的过载和短路保护功能(长延时、短延时、瞬时的接地保护功能，如果可行的话)的第一数字处理单元。该模块最好由ASIC类型的集成电路形成并且包括一微处理器。如在现有技术中一样，该模块连接到电流传感器和跳闸线圈6，电流传感器给该模块提供要保护的功率系统导体中的电流值I，该模块在过载或短路情况下向跳闸线圈6提供一跳闸信号D。该模块以传统方式连接到向其提供第一保护参数P1的选择器开关4。
这样的基本模块用于整个范围的跳闸设备。最简单的模块仅包括上面所述的元件。按照本发明的上限范围的跳闸设备包括同样的元件，由图3所示那样实现。该设备包括构成第二数字处理单元的一通用模块，最好是基于微处理器的。该通用模块16连接到位于跳闸设备前面板上的显示装置17、连接到通信模块18，并且在可能的情况下连接到键盘19和基本模块15。
通信模块18连接到外部总线20，外部总线20除其它功能外还能允许将第二保护参数P2通过远程设置提供给跳闸设备。在一优选实施例中，通用模块16从基本模块15接收测得的电流和电压值I和U，以及由选择器开关设定的第一保护参数P1的值。该模块确定由跳闸设备14考虑的保护参数P3，这些参数在它们被设定或需要时显示在显示装置17上，并且被发送到基本模块15。
通用模块16最好还根据由基本模块提供给它的电流和电压值执行附加保护功能，例如，电压、功率和频率保护功能。功率的计算可由基本模块执行，然后发送给通用模块，或者直接由通用模块执行。后者可连接到更精确的附加电流传感器(未示出)，以允许对流过要保护的导体的电流进行更精确的分析，例如，进行谐波分析。通用模块通过通信模块18或键盘19接收由附加保护功能所考虑的参数值。在故障情况下，该模块产生警告信号和/或跳闸信号D1，该信号发送到激励跳闸线圈6的基本模块15。
跳闸设备14始终考虑表示第一和第二参数P1和P2中较小一个的参数P3，如图4中所表示的。
分别相应于参数P1、P2和P3的三条时间/电流跳闸曲线示于图4。在对数坐标中，每一条曲线表示跳闸时间t作为比率I/In的函数，In为跳闸设备的额定电流，可用已知方式由校准模块确定。
在图4中，参数P1具有下列值长延时阈值S1a＝0.7In长延时时间T1a＝20s，处于6In处短延时阈值S2a＝7In短延时时间T2a＝0.5s，处于8In处瞬时阈值S3a＝10In参数P2具有下列值长延时阈值S1b＝In长延时时间T1b＝10s，处于6In处短延时阈值S2b＝3In短延时时间T2b＝0.2s，处于8In处瞬时阈值S3b＝15In在所表示的实施例中，长延时和短延时跳闸曲线为I2t曲线。
用于确定由跳闸设备使用的第三保护参数的子程序示于图5。在该特定实施例中，在步骤F1，通用模块16的微处理器读取由选择器开关4定义的参数P1，该参数P1，是由基本模块15发送给所述微处理器的。然后，在步骤F2，微处理器读取相应于远程设置的参数P2，该参数P2已经由总线20和通信模块18发送给所述微处理器。
在步骤F3，微处理器将每一个参数P2与相关参数P1比较，即，比较S1a与S1b、S2a与S2b、T1a与T1b、T2a与T2b、及S3a与S3b。如果参数P2小于相关参数P1(F3输出为“是”)，则赋予相关参数P3为P2值(步骤F4)。在相反情况下(F3输出为“否”)，参数P3取相应的P1值(步骤F5)。
在图4的实施例中，P3相应地取下列各值长延时阈值S1＝S1a＝0.7In长延时时间T1＝T1b＝10s，处于6In处短延时阈值S2＝S2b＝3In短延时时间T2＝T2a＝0.2s，处于8In处瞬时阈值S3＝S3a＝10In当启动键盘19时，第四参数P4被发送到通用模块16。通用模块的微处理器在步骤F6(图5)检验键盘是否被启动。如果键盘确实被启动(F6输出为“是”)，则微处理器在步骤F7读取参数P4的值，然后，在步骤F8，微处理器将参数P4与相关参数P3比较。如果参数P4小于相关参数P3(F8输出为“是”)，则参数P3取相应的P4值。在步骤F9之后、或者如果没有启动键盘(F6输出为“否”)、或者如果P4不小于P3(F8输出为“否”)，通用模块微处理器继续，以在位于跳闸设备前面板上的显示装置17上显示参数P3(步骤F10)。
在图3的实施例中，参数P3发送到基本模块15，基本模块15按照电流传感器测得的电流I和第三保护参数P3执行基本电流保护功能。通用模块也可以以备用方式执行这些功能，或者仅执行附加保护功能和测量功能。
于是，上面描述的跳闸设备14有三个调节电流保护参数的装置位于前面板上的选择器开关4、通过总线20和通信模块18的远程设置及位于跳闸设备的前面板上的键盘19。下限范围的跳闸设备仅包括选择器开关。这些选择器开关保持在包含键盘和显示器并且能通过远程设置来调节的上限范围的跳闸设备上。将选择器开关保持在上限范围的跳闸设备上能使用户继续使用他贯用的、利用选择器开关的设置调节类型，并能使用户在所有范围的跳闸设备上以相同的方式操作。然而，对于上限范围的跳闸设备，用户可在想要的时候使用键盘代替选择器开关，或者使用远程编程。
由于跳闸设备总是选择最小的参数，选择器开关可以被认为是定义了设备的极限保护，即，定义了既不能通过利用键盘本地调节来超过也不能通过利用通信模块远程调节来超过的跳闸曲线。系统的可靠性保持使基本模块对所有范围的跳闸设备都可靠。万一通用模块16不能工作，基本模块15仍然继续起作用。
而且，选择器开关的启动可使跳闸设备所考虑的参数显示在前面板上，远程设置或通过键盘的设置也是如此。
基本模块15可包括一接收信号A的输入(图3)，能使通过远程设置提供的参数被考虑或不考虑。例如，如果信号A处于逻辑电平1(例如为5V)，基本模块考虑P3参数。另一方面，如果信号A处于逻辑电平0(例如为0V)，则基本模块不考虑P3参数而自动按照由选择器开关提供的P1参数执行保护。在这种情况下，该信息最好发送给将P1参数值取为P3值的通用模块，并显示P1值，于是，该显示内容相应于实现保护所实际考虑的值。
描述该替代实施例的子程序示于图6。该子程序包括在步骤F1之后执行的步骤F11，用于检验A值。如果A＝1(F11的输出为“是”)，则基本模块被授权考虑远程设置，并且通用模块16的微处理器进到步骤F2。另一方面，如果A不等于1(F11的输出为“否”)，则在步骤F12，P3参数取相应的P1参数的值，然后，微处理器直接进到步骤F10，或者，可以在要求基本模块可考虑通过键盘的设置的情况下进到步骤F6。
在图7的替代实施例中，通用模块16和基本模块15都连接到执行OR(或)功能的逻辑电路21，逻辑电路21连接到跳闸线圈6。基本模块15仅考虑P1参数，而通用模块16如前面所述一样从P1、P2参数和P4中确定最小值P3，并显示P3参数。通用模块按照P3参数和由基本模块发送给它的电流I值执行基本保护。在故障的情况下，通用模块16按照P3参数向电路21提供一跳闸信号D1，而基本模块15按照P1参数向电路21提供一跳闸信号D2。因此，提供于电路21的输出的跳闸信号D也相应于考虑最小参数的跳闸曲线。
在下限范围的跳闸设备中，已知用一罩覆盖设置选择器开关，该罩最好是透明的并且可密封的，以防止任何以后对选择器开关位置的修改，或者保留对授权者修改参数的可能性。示于图8的跳闸设备的前面板22包括这样的罩23，罩23由透明门形成，可被打开，以便对设置选择器开关4进行操作。所述门表示于图9的开启位置。在一优选实施例中，当闭合罩23时，键盘19保持为可操作，但其设置调节功能被禁止。因此，可通过键盘请求显示例如保护参数P3、所测得的电流或电压值、所计算的功率值等。然而，在罩23的闭合位置不能再提供新的保护参数P4。
所述门例如包括启动辅助元件的插头24，所述辅助元件最好由适于在处理单元的印刷电路板上，最好是在通用模块16的印刷电路板上的电子触点(electronic contact)构成。
当所述门闭合时，启动触点25，并且通用模块软件禁止保护参数P4被通过键盘19输入。
插头24最好是可断开的。除去插头的可断开部分26(图10)可取消键盘设置功能的禁止。所述罩被密封时防止对比如由选择器开关4设置的、设备的极限保护的任何修改，同时允许通过键盘19对保护进行修改。
本发明不仅应用于如图4所示的长延时和短延时I2t跳闸曲线，而且可用于任何类型的跳闸曲线(常数时间、完全反相(extremely inverse)、等)。
因此，本发明能使在三个设置级(选择器开关、远程设置和键盘)之间获得真正的一致。对最好是ASIC形式的基本模块的应用，无论什么类型的跳闸设备都能增加该跳闸设备的可靠性。由通用模块执行的通信功能、显示功能等的复杂性事实上并不降低由ASIC执行的基本保护的可靠性。
权利要求
1.一种跳闸设备，包括设置选择器开关(4)，设计成定义表示过载或短路的第一保护参数(P1)，并且可由用户操作；显示装置(17)；一处理单元，连接到电流传感器(3)和设置选择器开关(4)，所述处理单元包括-第一数字处理装置(15)，连接到所述电流传感器(3)和所述设置选择器开关(4)，以执行基本保护功能，-第二数字处理装置(16)，连接到所述第一数字处理装置(15)和通信装置(18)，能使第二保护参数(P2)通过远程设置来设定，所述跳闸设备的特征在于，所述显示装置(17)连接到所述第二处理装置(16)，所述处理单元包括用于比较第一(P1)和第二(P2)参数的装置(F3)；用于确定表示第一和第二参数中较小一个的第三保护参数(P3)的装置(F4，F5)，所述显示装置显示所述第三保护参数(P3)，并且所述处理单元按照由所述电流传感器(3)测得的电流(I)和所述第三保护参数(P3)产生一跳闸信号(D)。
2.如权利要求1所述的跳闸设备，其特征在于，所述第一处理装置(15)按照由所述电流传感器(3)测得的电流(I)和所述第一保护参数(P1)产生第一跳闸信号(D2)，所述第二处理装置(16)按照由所述电流传感器(3)测得的电流(I)和所述第三保护参数(P3)产生第二跳闸信号(D1)，一逻辑OR(或)电路(21)在其接收到第一或第二跳闸信号时提供一跳闸信号(D)。
3.如权利要求1所述的跳闸设备，其特征在于，所述第一处理装置(15)按照由所述电流传感器(3)测得的电流(I)和所述第三保护参数(P3)产生一跳闸信号(D)。
4.如权利要求1到3中任何一个所述的跳闸设备，其特征在于，该设备包括连接到所述处理单元的一键盘(19)，设计成定义第四保护参数(P4)，并且可由用户操作，所述处理单元从所述第一、第二和第四参数(P1、P2、P4)的最小值中确定所述第三保护参数(P3)。
5.如权利要求4所述的跳闸设备，其特征在于，所述键盘(19)连接到所述第二处理装置(16)。
6.如权利要求4到5中的任何一个所述的跳闸设备，其特征在于，该设备包括覆盖所述设置选择器开关(4)的一罩(23)，所述跳闸设备包括用于在所述罩处于闭合位置时禁止所述键盘(19)的设置调节功能的装置。
7.如权利要求6所述的跳闸设备，其特征在于，该设备包括用于密封处于闭合位置的所述罩的装置，以阻止对所述选择器开关(4)的位置的任何后续修改。
8.如权利要求6或7中任何一个所述的跳闸设备，其特征在于，所述罩(23)包括位于所述跳闸设备的前面板(22)上的一门，该门在所述罩处于闭合位置时覆盖所述设置选择器开关(4)，所述门包括一插头(24)，用于在所述罩处于闭合位置时启动所述处理单元的辅助元件(25)，以便禁止所述键盘的设置调节功能。
9.如权利要求8所述的跳闸设备，其特征在于，所述插头(26)是可断开的，以使在所述罩(23)处于闭合位置时对所述键盘的设置调节功能的禁止可被消除。
10.如权利要求1到9的任何一个所述的跳闸设备，其特征在于，所述第一处理装置(15)包括一输入(A)，能使通过远程设置提供的所述参数(P2)被考虑或不被考虑。
全文摘要
一种跳闸设备,其中,置于该跳闸设备的前面板上的选择器开关能使第一保护参数(P1)被设定。所述跳闸设备包括允许通过远程设置设定第二保护参数(P2)的通信装置。所述跳闸设备将每一个第一参数(P1)与相应的第二参数(P2)比较,并确定表示第一和第二参数中较小一个的第三保护参数(P3)。第三保护参数(P3)由跳闸设备考虑,用于对过载和短路进行保护,并且在设置参数或请求时在前面板上显示该第三参数(P3)。
文档编号H02H3/02GK1252638SQ99123130
公开日2000年5月10日 申请日期1999年10月18日 优先权日1998年10月28日
发明者亨利·贝洛托, 埃里克·萨普蒂茨, 卢克·韦纳赫特 申请人:施耐德电器工业公司