具有自测试能力的交流断路器制造技术

一种执行具有多个功能块的交流断路器的自测试的方法。处理单元连接至第一和第二电流隔离开关(SW2,SW3)、旁路开关(SW1)和半导体开关元件(IGBT)，且被配置为对于所述多个功能块的每一个执行所述断路器的自测试，其中所述多个功能块的每一个的测试的顺序和定时在所述处理单元中被编程且在所述处理单元的控制下执行。当在所述功能块的任何一个中检测到故障状态时进入所述断路器的故障模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及交流断路器，例如漏电断路器(RCD)或微型断路器(MCB)。更具体地，本专利技术涉及执行交流断路器的自测试的方法，该断路器包括用于将交流负载连接至电力网电源的在火线供电接线端子和火线负载接线端子之间的火线，以及在中性供电接线端子和中性负载接线端子之间的中性线。
技术介绍
市场上有售具有自测试能力的RCD。然而这些装置通常大且昂贵或仅测试整个装置的功能的一部分。大多机械部件如触点、脱扣器、机械装置没有被测试。已知最可靠的自测试RCD具有双重机械装置，且当测试包括触点和机械部件的第一RCD时通过第二RCD桥接第一RCD部件。然而这种方案(例如如欧洲专利申请EP-A-1 916 691中描述的)昂贵且庞大。已知的另一个现有技术的断路器来自美国专利公开US2002/181175，其公开了具有自测试能力的数字故障断续器(或接地故障断路器GCFI)。提供了控制器，其定期地断开断路器的触点，且监视连接至断路器的负载两端的电压以检查该触点已断开。然而，GCFI的其他部件或功能没有被测试。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有故障安全自测试能力的交流断路器，以及操作这种断路器的方法。根据本专利技术，提供了根据上述前文定义的方法，其中断路器具有多个功能块，该多个功能块至少包括：-旁路开关功能块，其包括在火线上的旁路开关和相关的操作电路；-第一电流隔离功能块，其包括在火线上的第一电流隔离开关和相关的操作电路；-第二电流隔离功能块，其包括在中性线上的第二电流隔离开关和相关的操作电路；以及-半导体开关功能块，其包括并联连接至旁路开关的半导体开关元件。该断路器还包括连接至第一和第二电流隔离开关、旁路开关和半导体开关元件的处理单元，且该方法包括对于多个功能块的每一个执行断路器的自测试，其中该多个功能块的每一个的测试的顺序和定时在处理单元中被编程且在该处理单元的控制下执行，并且当在任一功能块中检测到故障状态时进入断路器的故障模式。这允许提供用于自测试交流断路器的方法，其定期地自动执行功能测试。这个方法实施例也允许机械部件和触点被测试。负载功率不被中断(对负载是显著的)或被干扰。如果断路器通报一个问题，则存在不同的可能情景，这取决于具体要求。附图说明下面将使用多个示例性实施例参考所附的附图更加详细讨论本专利技术，其中图1示出了根据本专利技术的实施例的交流断路器的方框图；图2示出了图1的交流断路器的继电器驱动器的实施例的示意图。具体实施方式漏电断路器(RCD)或微型断路器(MCB)形式的交流断路器是安全相关的产品，其保护功能甚至必须被保证使用多年。RCD制造商规定了测试按钮由终端用户定期致动，然而，这在实际中经常没有做到。特别是因为电压独立的RCD具有敏感和低能量机构部件，多年没有使用/致动之后，它们往往不起作用。定期进行现场检验显示，高达甚至超过5％的RCD是有缺陷的。用于过电流和短路保护的MCB在许多情况下(例如住宅使用)根本不进行测试。没有专业的测试设备，这也是很不容易实现的，并且由非专业人员执行MCB测试甚至是不被允许的。另外，开关触点的质量也不被检查，然而在某些短路断开之后，这通常不再是可接受的。坏触点可以引起内部过热。根据本专利技术交流断路器的实施例的性质和系统层次结构，定期地测试所有的子电路，这是完全MCB和RCD功能的100％自检。如果这种断路器的处理单元通报一个问题，则存在不同的可能情景，这取决于客户要求。在图1的框图中示出了根据本专利技术的断路器的实施例。交流断路器包括用于将交流负载连接至电力网电源AC的在火线供电接线端子Lin和火线负载接线端子Lout之间的火线，以及在中性供电接线端子Nin和中性负载接线端子Nout之间的中性线。断路器包括在火线上的第一电流隔离开关SW2和旁路开关SW1，在中性线上的第二电流隔离开关SW3，以及并联连接至旁路开关SW1的半导体开关元件IGBT，以及被配置为控制第一和第二电流隔离开关SW2和SW3、旁路开关SW1和半导体开关元件的处理单元。交流断路器还包括连接至火线供电接线端子(Lin)和中性供电接线端子(Nin)，以及连接至并用于提供电运行功率至处理单元和交流断路器的其他组件的供电单元(图1中的供电和电压测量块的部分)。断路器也可以在断路器的输入侧(火线和中性供电接线端子Lin，Nin)具有专用的电压测量单元，作为图1中的供电和电压测量块的一部分，或可选择地作为单独的块。另外，断路器可以在其负载侧具有电压测量块，即靠近火线和中性负载接线端子Lout、Nout连接。如图1的实施例所示，这个第二电压测量单元通过另一电流隔离块连接至处理单元。可选地提供了连接至处理单元的短路和过电流检测单元，用于判断短路情况或过电流情况(例如使用在图1中标记为电流测量的块中的火线上的分流电阻R1)。处理单元还被配置为在确定短路或过电流情况之后，通过断开旁路开关SW1和半导体开关元件IGBT使交流断路器跳闸。交流断路器还可以包括连接至处理单元、用于确定故障电流情况的故障电流检测和注入单元，该故障电流检测和注入单元与火线和中性线电流隔离(例如使用图1中的故障电流测量块中所指示的线圈L1和变压器)。处理单元还被配置为在确定故障电流情况之后使交流断路器跳闸。在图1所示的实施例中，半导体开关元件包括整流桥D1-D4和绝缘栅双极型晶体管IGBT的组合。整流桥D1-D4的交流端子并联连接至旁路开关SW1，且整流桥D1-D4的直流端子连接至绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极端子和集电极端子。如上所述，处理单元连接至布置在火线上的电流测量单元，且被配置为在检测到短路状态的情况下，控制旁路开关SW1，第一和第二电流隔离开关SW2、SW3，以及绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通状态。使用在图1的框图中所示的、连接至处理单元的各自的继电器驱动器，实现了通过处理单元对断开和闭合旁路开关SW1、第一和第二电流隔离开关SW2、SW3的控制。所示出的用于旁路开关SW1的这种继电器驱动器的实施例作为控制与旁路开关SW1相关的旁路继电器的操作电路。在图2的电路实施例中，旁路开关继电器是双稳态磁闩型继电器。不需要能量来将其保持在断开或导通位置。该继电器具有一个线圈，且由短电流脉冲驱动。在上面的电路中，由去能电容器C1(通过H桥晶体管/FET T1和T4)给出导通指令。由去能电容器C2(通过H桥晶体管/FET T2和T3)给出断开指令。分离的导通和断开指令储能电容器的优点是，可以以非常快的序列给出这些指令。这减少了导通和断开/断开和导通之间的时间。在某些情况下，这个时间是至关重要的，例如在以下情况：例如通过手动开关导通MCB。首先，IGBT将开始导通，并将负载连接至线电压。经过一段时间(当没有短路检测)，旁路继电器也将导通。这是正常的导通过程(参见上面的描述)。如果在旁路继电器导通指令后就立即检测到短路，则立即终止该旁路继电器导通指令并给出断开指令。这在旁路继电器的衔铁已经正在移向导通位置的情况下也是可行的。通过这种层次结构/过程，在由于正常旁路继电器导通过程的时间范围中的短路导致的罕见的断开指令的情况中，没有额外的延迟。在另一个实施例中，交流断路器还包括并联连接至旁路开关SW1的过电压保护元件VDR。该过电压保护元件或过电压保护可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种执行交流断路器的自测试的方法，所述断路器包括：‑用于将交流负载连接至电力网电源的在火线供电接线端子(Lin)和火线负载接线端子(Lout)之间的火线，以及在中性供电接线端子(Nin)和中性负载接线端子(Nout)之间的中性线，‑多个功能块，所述多个功能块至少包括：‑旁路开关功能块，其包括在所述火线上的旁路开关(SW1)和相关的操作电路；‑第一电流隔离功能块，其包括在所述火线上的第一电流隔离开关(SW2)和相关的操作电路；‑第二电流隔离功能块，其包括在所述中性线上的第二电流隔离开关(SW3)和相关的操作电路；以及‑半导体开关功能块，其包括并联连接至所述旁路开关(SW1)的半导体开关元件(IGBT)，‑连接至所述第一和第二电流隔离开关(SW2,SW3)、所述旁路开关(SW1)和所述半导体开关元件(IGBT)的处理单元，所述方法包括：‑对于所述多个功能块中的每一个执行所述断路器的自测试，其中所述多个功能块中的每一个的测试的顺序和定时在所述处理单元中被编程且在所述处理单元的控制下执行，以及‑当在所述功能块的任何一个中检测到故障状态时进入所述断路器的故障模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 GB 1322003.31.一种执行交流断路器的自测试的方法，所述断路器包括：-用于将交流负载连接至电力网电源的在火线供电接线端子(Lin)和火线负载接线端子(Lout)之间的火线，以及在中性供电接线端子(Nin)和中性负载接线端子(Nout)之间的中性线，-多个功能块，所述多个功能块至少包括：-旁路开关功能块，其包括在所述火线上的旁路开关(SW1)和相关的操作电路；-第一电流隔离功能块，其包括在所述火线上的第一电流隔离开关(SW2)和相关的操作电路；-第二电流隔离功能块，其包括在所述中性线上的第二电流隔离开关(SW3)和相关的操作电路；以及-半导体开关功能块，其包括并联连接至所述旁路开关(SW1)的半导体开关元件(IGBT)，-连接至所述第一和第二电流隔离开关(SW2,SW3)、所述旁路开关(SW1)和所述半导体开关元件(IGBT)的处理单元，所述方法包括：-对于所述多个功能块中的每一个执行所述断路器的自测试，其中所述多个功能块中的每一个的测试的顺序和定时在所述处理单元中被编程且在所述处理单元的控制下执行，以及-当在所述功能块的任何一个中检测到故障状态时进入所述断路器的故障模式。2.根据权利要求1所述的方法，其中进入所述故障模式包括控制所述第一和第二电流隔离开关(SW2,SW3)断开，或可选择地控制所有开关(SW1,SW2,SW3,IGBT)断开。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述交流断路器还包括连接至所述处理单元的通信接口，且进入所述故障模式包括经由所述通信接口发送故障消息。4.根据权利要求3所述的方法，其中发送故障消息还包括提供可视的和/或口述的警告信号。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中执行所述自测试还包括在进入所述故障模式之前执行具有故障状态的功能块的再测试。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中执行所述旁路开关功能块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·尼霍夫，
申请(专利权)人：伊顿工业荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL