DE19804689A1 - Digitales Shunt-Auslöse-Zubehörmodul - Google Patents
Digitales Shunt-Auslöse-ZubehörmodulInfo
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- H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches
- H02H7/224—Anti-pump circuits
Description
US-Patent 4 672 501 mit dem Titel "Circuit Breaker and Pro
tective Relay Unit" beschreibt die Verwendung von einem digi
talen Schalter, der einen Mikroprozessor in Verbindung mit
RAM und ROM Speicherelementen verwendet, um sowohl für eine
Relais- als auch Schutzfunktion für ein elektrisches Vertei
lungssystem zu sorgen.
US-Patent 4 833 563 mit dem Titel "Molded Case Circuit
Breaker Actuator-Accessory Module" beschreibt eine inte
grierte Schutzeinheit, die ein Überstrom-Grundschutzvermögen
zusammen mit selektiven elektrischen Zubehöreinrichtungen
enthält. Ein spezielles Betätigungsglied-Zubehörmodul ist ge
wählt, um die erforderliche Zubehörfunktion zusammen mit dem
Überstrom-Grundschutz zu geben. Dieses Patent beschreibt die
Übertragung von einem getrennten Shuntauslösesignal direkt an
das Betätigungsglied-Zubehörmodul ohne Verbindung mit der
Schaltung der Schalterauslöseeinheit.
US-Patent 5 539 605 mit dem Titel "Digital Circuit Interrup
ter Undervoltage Release Accessory" beschreibt ein unabhängi
ges Unterspannungs-Freigabemodul, das Hilfsleistung an die
Schalterauslöseeinheit liefert, um den Mikroprozessor der
Auslöseeinheit anzusteuern und zu gestatten, daß der Mikro
prozessor die Unterspannungs-Freigabeinformation berichtet,
darstellt und aufzeichnet.
Die US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 08/614 084, ein
gereicht am 12. März 1996 mit dem Titel "Modular Accessory
Mechanical Lock-Out Mechanism" gibt eine Verriegelungs-Ma
gnetspulenanordnung an, die verhindert, daß ein zugeordneter
Schalterbetätigungsmechanismus schließt bis und wenn die Zu
behörteile nicht zurückgesetzt worden sind. Die US-Patentan
meldung mit der Anmeldenummer 08/585 652, eingereicht am 16.
Januar 1996, mit dem Titel "Digital Circuit Interrupter Shunt
Trip Accessory Module" gibt einen integrierten Schalter mit
einem Shuntauslösevermögen zusammen mit einem automatischen
Überstromschutz an. Ein unabhängiges Shuntauslösemodul lie
fert ein Shuntauslösesignal an die Schalterauslöseeinheit, um
den Flußschieber der Auslöseeinheit zu betätigen, um die
Schalterkontakte zu trennen und den Kreisstrom zu unterbre
chen. Das Shuntauslösemodul liefert ferner Hilfsleistung an
die Auslöseeinheit, damit der Mikroprozessor der Auslöseein
heit den Shuntauslösebetrieb berichten und aufzeichnen kann.
Das Shuntauslösesignal wird der Schalterauslöseeinheit durch
einen Operator von einer getrennten Spannungsquelle zuge
führt, das in das Shuntauslösemodul und von dort in die Aus
löseeinheit des Schalters eingegeben wird. Um zu verhindern,
daß die Flußschieber-Magnetspule der Auslöseeinheit überhitzt
wird, zeigt ein Trennschalter der Auslöseeinheit an, die Be
triebsleistung von dem Flußschieber zu trennen. Wenn die
Shuntauslösung noch gespeist ist und die Schalterkontakte
später gespeist werden, spricht der Flußschieber an, um die
Kontakttrennung wieder einzuleiten, was die Schalterkontakte
und auch die Komponenten des Schalterbetätigungsmechanismus
beanspruchen könnte.
Die Erfindung schlägt eine Shuntauslösung mit einem Verriege
lungsmodul vor, das mit der Schalterauslöseeinheit in Wech
selwirkung tritt, um für eine Unterbrechung der Shuntauslö
seschaltung zu sorgen und auch eine interne Shuntauslöse-Ver
riegelungsmagnetspule zu erregen, die mit dem Schaltermecha
nismus in Wechselwirkung tritt, um ein unbeabsichtigtes Wie
derschließen der Schalterkontakte zu verhindern. Die gespei
ste Shuntauslösung wird weiterhin Arbeitsleistung an die Aus
löseeinheit liefern, damit die Auslöseeinheit mit dem Shunt
auslösebetrieb kommunizieren und den Shuntauslösebetrieb dar
stellen kann.
Erfindungsgemäß wird ein integrierter Schalter beschrieben,
der ein Shuntauslösevermögen zusammen mit einem automatischen
Überstromschutz aufweist. Ein unabhängiges Shuntauslösemodul
liefert ein Signal an die Schalterauslöseeinheit, um den
Kreisstrom zu unterbrechen, und liefert weiterhin
Hilfsleistung an die Auslöseeinheit, damit der Mikroprozessor
der Auslöseeinheit den Shuntauslösebetrieb anzeigen und auf
zeichnen kann. Ein die Kontaktstellung anzeigender Schalter
tritt mit dem Schalterbetätigungsmechanismus in Wechselwir
kung, um eine elektrische Anzeige für die Auslöseeinheit über
die EIN-AUS-Stellungen der Schalterkontakte zu erzeugen.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen
anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispie
len näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von einem digitalen
Schalter, der das Shuntauslösemodul gemäß der Erfindung ent
hält,
Fig. 2 ist eine vergrößerte schematische Darstellung von den
Komponenten in dem Schaltauslösemodul gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ist eine vergrößerte schematische Darstellung von den
Schaltungskomponenten in dem Ausgangssteuermodul gemäß Fig.
1.
Wie in dem eingangs genannten US-Patent 4 672 501 beschrieben
ist, ist eine Schalterauslöseeinheit, wie sie in Fig. 1 ge
zeigt ist, mit Stromtransformatoren 11-14 und Spannungstrans
formatoren 15-17 verbunden. Die elektrische Eingangsgröße
wird durch Multiplexer 18-20 und Abtast- und Halteverstärker
21, 22 durch einen Leiter 23 zu einem A/D Umsetzer 24 übertra
gen. Schaltungsschutz und Steuerung werden durch Verwendung
eines Datenbuses 25 erreicht, der mit einer Ausgangssteuerung
26, einem Transceiver 27 und einem Arbeitsspeicher (RAM) 28
verbunden ist. Ein Festspeicher (ROM) 29, ein Mikroprozessor
30 und ein nicht-flüchtiger Speicher 31 arbeiten in der dort
beschriebenen Weise, um einen vollständigen Schutz der Ge
samtschaltung sicherzustellen. Die Information über den Sta
tus der Schalterkontakte (nicht gezeigt), die durch die Aus
gangssteuerung 26 gesteuert werden, wird auf dem Display 32
dargestellt, das ähnlich demjenigen ist, das in dem US-Patent
4 870 531 mit dem Titel " Circuit Breaker With Removable Dis
play and Keypad" beschrieben ist. Arbeitsleistung wird der
Leistungsversorgung 41 der Auslöseeinheit durch die Strom
transformatoren 11-14 von dem zugeordneten elektrischen Ver
teilungssystem über einen Leiter 40 zugeführt, wenn das zuge
ordnete elektrische Verteilungssystem in Betrieb ist. Gemäß
der Erfindung wird ein Shuntauslösevermögen durch Verbindung
von einem Shuntauslösemodul 33 mit dem Mikroprozessor 30 über
den Leiter 38 bereitgestellt, und Hilfsenergie wird durch
Verbindung mit der Leistungsversorgung 41 der Auslöseeinheit
durch Leiter 34, 35 bereitgestellt. Hilfsenergie wird der Aus
gangssteuerung 26 durch Leiter 38 und 60 zugeführt. Zu Offen
barungszwecken wird der Begriff "Shuntauslösung" definiert
als die Bereitstellung von einem Auslösesignal für die Schal
terauslöseeinheit unabhängig von der Schalterauslöseeinheit,
die ansonsten einen Auslösebetrieb auf der Basis des Auftre
tens von einem Überstromzustand bestimmt. Das Shuntauslösesi
gnal wird häufig den Eingangsanschlüssen 36, 37 durch einen
Operator entfernt von dem Schalterort zugeführt, um entweder
die Schalterbetätigungskomponenten zu testen oder das zuge
ordnete elektrische Gerät elektrisch zu trennen für eine Aus
wechselung und Reparatur. Nach Lieferung eines Shuntauslöse
signals wird die Schalterauslöseeinheit von dem elektrischen
Verteilungskreis getrennt und wird somit inaktiv. Um der Aus
löseeinheit weiterhin Arbeitsenergie zuzuführen, wird gemäß
der Erfindung Arbeitsenergie durch das Shuntauslösemodul zu
der Schaltungsanordnung der Auslöseeinheit durch fortgesetz
tes Anlegen des Shuntauslöse-Spannungssignals, das nachfol
gend "SASS" genannt wird, über die Anschlüsse 36, 37 zu der
Leistungsversorgung 41 zugeführt, nachdem die zugeordnete
elektrische Verteilungsschaltung unterbrochen worden ist. Das
Auftreten der Shunt-Auslöseunterbrechung wird über einen Lei
ter zu dem Mikroprozessor zur Speicherung und Anzeige über
tragen. Um den Status der Schalterkontakte anzuzeigen, ist
ein Kontaktstellungs-Schaltermodul 39 mit dem Mikroprozessor
30 der Auslöseeinheit über einen Leiter 60 verbunden. Die Ar
beitsweise des Kontaktstellungs-Schaltermoduls 39 ist in der
am 3. Februar 1997 eingereichten US-Patentanmeldung mit dem
Titel "Power Circuit Breaker With Contact Position Logic
Switch" (Aktenzeichen der Anmelderin 41PR-7407) angegeben,
wobei ein Mikroschalter mit der Antriebswelle des Schalterbe
tätigungsmechanismus in Wechselwirkung tritt, um eine Anzeige
von dem EIN-AUS-Status der zugeordneten Schalterkontakte zu
liefern. Der Mikroprozessor bestimmt den Status der Schalter
kontakte, bevor die Flußschiebereinheit versorgt wird, die in
dem Schalterbetätigungsmechanismus enthalten ist, um den
Flußschieberstößel festzuhalten, wie es in dem oben genannten
US-Patent 4 672 501 beschrieben ist. Wenn die Schalterkon
takte in der EIN-Stellung sind, wird die Magnetspule des
Flußschiebers betätigt, um den Schalter auszulösen.
Die Funktionskomponenten des Shuntauslösemoduls 33 sind in
Fig. 2 gezeigt, wobei ein dem Eingangsanschluß 36 zugeführ
tes SASS Signal durch einen üblichen Filter-Stoßunterdrücker
42 zu dem Komperator 43 zur Bewertung eingegeben wird und von
dort über einen Leiter 58 zu einem Pulsgenerator 45 und dem
einen Eingang von einem Trenntransformator 46 in der Gleich
spannungsversorgung 44. Die Funktion des Komparators besteht
darin, sicherzustellen, daß das SASS ein tatsächliches Signal
ist, das durch den Operator zugeführt wird, und kein fremdes
Spannungssignal, das durch eine zufällige elektrische Störung
hervorgerufen wird. Der relevante elektrische Code erfordert,
daß das SASS fünfzig Prozent der Systemspannung überschrei
tet, um sicherzustellen, daß das SASS beabsichtigt ist. Der
andere Eingangsanschluß 37 ist über einen Leiter 59 mit dem
anderen Eingang zu dem Trenntransformator 46 verbunden, wie
es in Fig. 2 angegeben ist. Der Trenntransformator 46 ist
durch zwei Gleichrichterdioden 47, Leiter 50, 51 und Trenndi
oden D1, D2 mit einer Steuerschaltung 48 für die Shuntauslö
sespule und mit der Auslöseeinheit 10 verbunden. Die Steuera
nordnung der Shuntauslösespule ist in der eingangs genannten
US-Patentanmeldung 08/614 084 angegeben. Die Steuerschaltung
48 der Shuntauslösespule liefert ein betätigendes Stromsignal
an die Shuntauslöse-Verriegelungspule in der folgenden Weise.
Das Spannungssignal wird über einen Leiter der Drain von ei
nem Feldeffekt-Transistor (FET) 52 und zu der einen Seite von
einem ersten Leistungskondensator C1 zugeführt. Die Source
von dem FET ist mit der Shunt-auslöse-Verriegelungsspule 53
verbunden, um mit dem Schalterbetätigungsmechanismus in Wech
selwirkung zu treten. Das Gate von dem FET 52 ist mit der Ka
thode der Trenndiode D2 über einen Leiter 55 verbunden, um
den EIN-AUS Zustand von dem FET zu steuern. Das Spannungssi
gnal ist an den Eingang von einem Invertierer und an die eine
Seite von einem zweiten Kondensator C2 über einen Leiter 55
in der Leistungssteuerschaltung 49 der Auslöseeinheit ange
legt, um der Auslöseeinheit Arbeitsenergie über Leiter 55, 56
so lange zuzuführen, wie das Spannungssignal an die Eingangs
anschlüsse 36, 37 angelegt ist, wenn der Schalterbetätigungs
mechanismus angesprochen hat, um die Auslöseeinheit von dem
zugeordneten elektrischen Verteilungssystem zu trennen. Wenn
die Spannung zunächst an die Eingangsanschlüsse 36, 37 ange
legt wird, bewirkt sie, daß die Auslöseeinheit gespeist wird
und daß der Schalter öffnet. Sie erregt auch die Shuntaus
löse-Verriegelungsspule, die mit dem Schaltermechanismus in
Wechselwirkung tritt, um ein Wiederschließen des Schalters zu
verhindern. So lange die Spannung angelegt bleibt, bleibt die
Shuntauslöse-Verriegelungsspule erregt und somit ist ein Wie
derschließen des Schalters absichtlich verhindert. Wie be
reits beschrieben wurde, werden die EIN- und AUS-Zustände der
Kontakte in dem Schalter an die Schalterauslöseeinheit 10
durch Verbindung mit dem Kontaktstellungs-Schaltermodul 39
geliefert. Eine gemeinsame Erdverbindung zwischen dem Shunt
auslösemodul 33 und der Auslöseeinheit 10 wird durch einen
Erdleiter 57 ausgebildet.
Die Ausgangssteuerschaltung 26 ist in Fig. 3 gezeigt und
enthält ein AND Gatter 61, an dessen Eingänge Eingangsgrößen
von dem Kontaktstellungs-Schaltermodul 39 und von dem Shunt
auslösemodul 33 über Leiter 60 und 38 eingegeben werden. Der
Ausgang des AND Gatters ist mit dem einen Eingang von einem
OR Gatter 62 verbunden, wobei der andere Eingang in das OR
Gatter mit dem Datenbus 25 gemäß Fig. 2 verbunden ist. Der
Ausgang des OR Gatters ist mit der Flußschiebereinheit des
Schalterbetätigungsmechanismus verbunden. Im Betrieb werden
die Auslöseaufforderung, die von dem Shuntauslösemodul 33 ab
gegeben wird, und das Signal von dem Kontaktstellungs-
Schaltermodul 39 zunächst durch eine AND Funktion verknüpft
und dann durch OR verknüpft mit Schutz- und anderen Auslö
seaufforderungen von dem Datenbus 25 der Auslöseeinheit, um
das Signal zum Treiben des Flußschiebers zu erzeugen. Der
Flußschieber wird nicht tätig werden, um die Schalterkontakte
zu trennen, bevor alle oben angegebenen Bedingungen erfüllt
sind.
Vorstehend wurde ein Shuntauslösemodul beschrieben, wodurch
das Shuntauslösesignal, das dem Flußschieber des Schalters
zugeführt wird, um die Schalterkontakte zu trennen und den
zugeordneten elektrischen Stromkreis zu unterbrechen, hier
beschrieben worden ist. Um zu verhindern, daß der Schalterbe
tätigungsmechanismus wieder schließt, wenn die Shuntauslösung
gespeist bleibt, und somit gewünscht wird, daß der Mechanis
mus geöffnet bleibt, bleibt die Shuntauslöse-Verriegelungs
spule erregt und verriegelt somit den Mechanismus und verhin
dert ein erneutes Schließen des Schalters. Es ist eine Ver
bindung von einem Schalterstellungsschalter mit der Auslö
seeinheit hergestellt, um sicherzustellen, daß die Auslö
seeinheit nur den Flußschieber speist, um den Schalter auszu
lösen, wenn der Schalter geschlossen ist.
Claims (5)
1. Elektronische Auslöseeinheit für einen Schalter mit Über
strom- und Shunt-auslöseunterbrechungsvermögen, enthal
tend:
eine Transformatoreinrichtung (11-17) für eine Verbindung mit einem elektrischen Verteilungssystem,
eine Prozessorschaltung (10), die mit der Transformator einrichtung verbunden ist und Stromabtastsignale von dem elektrischen Verteilungssystem empfängt und das Auftreten von einem Überstromzustand ermittelt,
eine mit der Prozessorschaltung (10) verbundene Auslö seeinleitungseinrichtung (Flußschiebereinheit) zum Unter brechen der Stromübertragung durch das elektrische Ver teilungssystem beim Auftreten eines Überstromzustandes, eine Leistungsversorgungseinrichtung (41) in der Prozes sorschaltung (10), die mit der Transformatoreinrichtung (11-17) verbunden ist und Leistung für die Prozessor schaltung liefert, während das Verteilungssystem nicht unterbrochen ist,
eine Kontaktstellungsschaltung (39), die mit der Prozes sorschaltung (10) verbunden ist und EIN- und AUS-Zustände von dem zugeordneten Schalter ermittelt, und
eine Shuntauslöseschaltung (33), die mit der Prozessor schaltung (10) und Eingangsanschlüssen (36, 37) verbunden ist und ein an die Eingangsanschlüsse angelegtes Span nungssignal empfängt und einen Auslösebefehl an die Pro zessorschaltung abgibt zum Unterbrechen des elektrischen Verteilungssystems und zum Liefern von Betriebsleistung an die Prozessorschaltung, nachdem das elektrische Ver teilungssystem unterbrochen wird.
eine Transformatoreinrichtung (11-17) für eine Verbindung mit einem elektrischen Verteilungssystem,
eine Prozessorschaltung (10), die mit der Transformator einrichtung verbunden ist und Stromabtastsignale von dem elektrischen Verteilungssystem empfängt und das Auftreten von einem Überstromzustand ermittelt,
eine mit der Prozessorschaltung (10) verbundene Auslö seeinleitungseinrichtung (Flußschiebereinheit) zum Unter brechen der Stromübertragung durch das elektrische Ver teilungssystem beim Auftreten eines Überstromzustandes, eine Leistungsversorgungseinrichtung (41) in der Prozes sorschaltung (10), die mit der Transformatoreinrichtung (11-17) verbunden ist und Leistung für die Prozessor schaltung liefert, während das Verteilungssystem nicht unterbrochen ist,
eine Kontaktstellungsschaltung (39), die mit der Prozes sorschaltung (10) verbunden ist und EIN- und AUS-Zustände von dem zugeordneten Schalter ermittelt, und
eine Shuntauslöseschaltung (33), die mit der Prozessor schaltung (10) und Eingangsanschlüssen (36, 37) verbunden ist und ein an die Eingangsanschlüsse angelegtes Span nungssignal empfängt und einen Auslösebefehl an die Pro zessorschaltung abgibt zum Unterbrechen des elektrischen Verteilungssystems und zum Liefern von Betriebsleistung an die Prozessorschaltung, nachdem das elektrische Ver teilungssystem unterbrochen wird.
2. Elektronische Auslöseeinheit nach Anspruch 1, wobei ein
Komperator (43) ein Steuersignal abgibt, wenn der Kompe
rator ermittelt hat, daß das Spannungssignal einen Refe
renzwert überschreitet.
3. Elektronische Auslöseeinheit nach Anspruch 2, wobei die
Shuntauslöseschaltung (33) eine mit dem Komperator (43)
verbundene Leistungsversorgungsschaltung (44) aufweist,
die einen Pulsgenerator (45), einen Trenntransformator
(46) und einen Gleichrichter (47) enthält.
4. Elektronische Auslöseeinheit nach Anspruch 1, wobei das
Spannungssignal an ein Gate von einem Transistorschalter
(52) angelegt ist, der mit einer Shunt-auslöse-Magnet
spule (53) des Schalters verbunden ist.
5. Elektronische Auslöseeinheit nach Anspruch 4, wobei der
Transistorschalter (52) einen Feldeffekt-Transistor auf
weist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US08/804,047 US5808848A (en) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | Digital circuit interrupter shunt trip accessory module |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=25188064
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE (1) | DE19804689A1 (de) |
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- 1997-02-21 US US08/804,047 patent/US5808848A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1998-02-06 DE DE19804689A patent/DE19804689A1/de not_active Withdrawn
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Publication number | Publication date |
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