用于检测熔断器失效的方法和装置制造方法及图纸

用于检测保护熔断器(5)的熔断器失效的方法和装置，所述保护熔断器(5)用于保护相关的负载(7)免受过电流和/或过载的影响，所述方法包括以下步骤：通过电流传感器元件(2)测量(S

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测熔断器失效的方法和装置


[0001]本专利技术涉及用于检测保护熔断器的失效的方法和装置，所述保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响。

技术介绍

[0002]熔断器广泛用作具有易熔部分的过电流保护器件，该易熔部分因流过熔断器的过电流的通过而被加热和断开。可以在配电系统中使用不同的熔断器。存在各种各样不同种类的电熔断器。
[0003]过电流包括大于负载在指定条件下承载的额定电流的任何电流。除非及时去除，否则即使低的过电流也会使分配系统的系统部件过热，这又可能损坏系统的绝缘材料、导体和其他设备。这样的过电流甚至可能使导体熔化并使所提供的绝缘材料蒸发。非常高的电流可产生磁力并且甚至可以使母线弯曲和扭曲。
[0004]通常，存在两种主要类型的过电流故障状况，即，过载故障状况和短路故障状况。在短路故障状况下，在电路中存在在其正常电流路径之外流动的过电流。短路故障可能例如由绝缘材料击穿或故障的电连接造成。当发生短路故障时，电流可能绕过正常的负载并且可能采用更短的路径，因此采用术语短路。过载故障状况可以被定义为被限于正常电流路径的过电流，然而，该过电流在被允许在电路中持续较长时间时可能对设备和/或所连接的布线造成损坏。
[0005]保护熔断器可以用于保护不同种类的负载，包括对抗过载和/或短路故障状况的电感性负载、电容性负载和电阻性负载。例如，保护熔断器可以用于保护与马达保护开关连接的电动马达。马达保护开关适于保护电动马达免受过载和/或外部导体的失效的影响。如果马达隔离失效，则马达保护可能仅将马达与电网断开以防止来自电网的进一步损坏。在这种情况下，马达是有缺陷的。另一个典型的使用情况是马达热保护，其在马达变得太热的情况下关闭马达。在这种情况下，马达保持可供使用并且可以在冷却时间之后再次被开启。马达保护可用于防止对电动马达的任何损坏，例如电动马达中的内部故障。三相马达保护开关可以与保护熔断器串联设置。因此，在许多使用情况下，有必要检测保护电熔断器因过电流而已经被损坏或断开。因此，在许多使用情况下，需要熔断器失效监视来提高分配系统的运行可靠性和运行安全性。对于由相关的保护熔断器保护的分配系统的关键负载，可实施用于保护熔断器的熔断器失效监视。其他例子包括应急电力系统或电池装载系统。在许多使用情况下，保护熔断器与附加保护开关串联连接，该附加保护开关可包括半导体保护开关或机电保护开关。
[0006]用于检测保护熔断器的失效的传统方法依赖于沿着保护熔断器测量的电压降，因此，这需要测量保护熔断器两侧的电势。为了了解保护熔断器处的电势差，需要两根电线并且必须将这两根电线连接在保护熔断器的两侧。这增加了必要的技术劳动和电路的复杂性。此外，在特殊情况下，保护熔断器两侧的连接电线可能断路，从而增加了未检测到保护熔断器失效的概率。在这种情况下，分配系统的运行安全性受到损害。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的目的是提供用于检测保护熔断器的失效的方法和装置，其提高了失效检测的可靠性，而不显著增加检测电路的复杂性。
[0008]根据本专利技术的第一方面，通过包括权利要求1的特征的用于检测保护熔断器的失效的方法来实现上述目的。
[0009]根据第一方面，本专利技术提供了一种用于检测保护熔断器的熔断器失效的方法，该保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响，该方法包括以下步骤：
[0010]通过电流传感器元件测量在到达所述负载的电流路径中流过所述保护熔断器的电流Im；
[0011]确定一个或多个失效指示器，每个失效指示器适于基于测量到的电流Im指示保护熔断器的可能失效；以及
[0012]如果所确定的至少一个失效指示器指示保护熔断器的可能失效并且如果由电流传感器元件测量的电流Im已经停止(Im＝0)流过所述保护熔断器或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，自动检测保护熔断器的失效。
[0013]根据另一方面，本专利技术提供了一种用于检测保护熔断器的失效的方法，该保护熔断器用于保护相关的负载免受过电流和/或过载的影响，
[0014]其中所述方法包括以下步骤：
[0015]通过电流传感器元件测量流过保护熔断器到达所述负载的电流；
[0016]根据测量到的电流确定在保护熔断器中生成的热能；以及
[0017]如果所确定的热能超过预定阈值并且如果由电流传感器元件测量的电流已经停止流过所述保护熔断器，自动检测保护熔断器的失效。
[0018]因此，在优选的实施方式中，所确定的热能超过预定阈值的失效指示器可以被评估为检测到保护熔断器已经失效。在替代的实施方式中，可以使用其他失效指示器或失效指示器的组合来检测保护熔断器的失效。
[0019]根据本专利技术的方法的优点在于，其即使在恶劣的环境中也可靠地工作。根据本专利技术的方法的另一优点在于，可以在小于1毫秒的短的检测时间内非常快地检测到保护熔断器的失效。
[0020]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，第一失效指示器包括计算的安培平方秒(I2t)值，该计算的安培平方秒(I2t)值指示在保护熔断器中生成的热能超过预定阈值。
[0021]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，第二失效指示器包括测量到的电流Im的幅值超过保护熔断器的预定的额定电流IR。
[0022]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，第三失效指示器包括测量到的电流Im的电流增量或电流斜率(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dt max)。
[0023]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，每个失效指示器包括失效指示器标志，响应于电流传感器元件在预定评估周期内测量到的电流Im，该失效指示器标志在该预定评估周期内被设置或重置。
[0024]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，在评估周期中设置或重置的失效指示器的失效指示器标志的逻辑值被存储在用于下一个评估周期的寄存器中。
[0025]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，对失效指示器的失效指示器标志的逻
辑值进行处理以计算置信水平，该置信水平指示保护熔断器已经失效的总似然性。
[0026]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，如果计算的置信水平超过预定的置信水平阈值并且如果由电流传感器元件测量的电流Im已经停止流过所述保护熔断器或低于预定的电流阈值(Im<Imth)，确定保护熔断器的失效。
[0027]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，根据失效指示器标志的逻辑值和/或根据至少一个外部状态信号，计算指示保护熔断器已经失效的总似然性的置信水平。
[0028]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，该开关状态信号(SWSS)指示相关的负载尚未被保护开关在外部关断。
[0029]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，失效指示器包括多级失效指示器。
[0030]在根据本专利技术的方法的可能的实施方式中，根据与多个负载连接的并联电流路径的数量k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测保护熔断器(5)的熔断器失效的方法，所述保护熔断器(5)用于保护相关的负载(7)免受过电流和/或过载的影响，所述方法包括以下步骤：通过电流传感器元件(2)测量(S
A
)在到所述负载(7)的电流路径中流过所述保护熔断器(5)的电流I
m
；确定(S
B
)一个或多个失效指示器FI，每个失效指示器FI适于基于测量到的电流I
m
来指示所述保护熔断器(5)的可能失效；以及如果所确定的至少一个失效指示器FI指示所述保护熔断器(5)的可能失效并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的所述电流I
m
已经停止(I
m
＝0)流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(I
m
<I
mth
)，则自动检测(S
C
)所述保护熔断器(5)的失效。2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一失效指示器FI1包括计算的安培平方秒(I2t)值，所述计算的安培平方秒(I2t)值指示在所述保护熔断器(5)中生成的热能超过预定阈值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第二失效指示器FI2包括测量到的电流I
m
超过所述保护熔断器(5)的预定的额定电流I
R
。4.根据权利要求1所述的方法，其中，第三失效指示器Fi3包括测量到的电流I
m
的电流增量或电流斜率(dI/dt)超过预定的电流增量(dI/dt max
)。5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，每个失效指示器FI包括失效指示器标志FIF，响应于所述电流传感器元件(2)在预定评估周期内测量到的所述电流I
m
，所述失效指示器标志FIF在所述预定评估周期EC内被设置或重置。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在评估周期EC中设置或重置的所述失效指示器FI的所述失效指示器标志FIF的逻辑值，被存储在用于下一个评估周期的寄存器中。7.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述失效指示器FI的所述失效指示器标志FIF的瞬时和历史的逻辑值进行处理以计算置信水平，所述置信水平指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性。8.根据权利要求7所述的方法，其中，如果计算的置信水平超过预定的置信水平阈值并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的所述电流I
m
已经停止流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(I
m
<I
mth
)，则确定所述保护熔断器(5)的失效。9.根据前述权利要求7和8中任一项所述的方法，其中，根据失效指示器标志的逻辑值和/或根据至少一个外部状态信号，计算指示所述保护熔断器(5)已经失效的总似然性的所述置信水平，所述至少一个外部状态信号包括在所述保护熔断器(5)的输入侧的输入电压、负载开关状态和/或供电开关状态。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述外部状态信号包括开关状态信号(SWSS)，所述开关状态信号(SWSS)指示相关的负载(7)尚未被保护开关(8)在外部关断。11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述失效指示器FI包括多级失效指示器。12.根据前述权利要求2至11中任一项所述的方法，其中，根据与多个负载(7)连接的并联电流路径的数量k，来缩放所述第一失效指示器FI1和所述第二失效指示器FI2。13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，基于测量到的通过并联电流路径流到
所述负载(7)的电流I
m
，计算平均电流I
mavg
，所述平均电流I
mavg
被用作预定的电流阈值(I
mth
)。14.根据权利要求2所述的方法，其中，如果由所述计算的安培平方秒(I2t)值指示的所确定的热能未超过所述预定阈值，但测量到的电流I
m
的幅值高于预定的额定电流I
R
，确定由流动的电流引起的输入到所述保护熔断器(5)中的能量。15.根据权利要求14所述的方法，其中，如果所确定的由所述电流输入到所述保护熔断器(5)中的能量超过预定阈值，则自动生成过载失效警告信号(OFWS)，所述过载失效警告信号(OFWS)指示由于过载电流造成的所述保护熔断器(5)的即将发生的失效。16.根据权利要求15所述的方法，其中，通过计算作为由流过所述保护熔断器(5)的电流生成的热量与由所述保护熔断器(5)耗散的热量之间的差的、用于所述保护熔断器(5)的热传递平衡，来确定输入到所述保护熔断器(5)中的能量。17.一种熔断器失效检测装置(1)，其被设置为用于检测保护熔断器(5)的失效，所述保护熔断器(5)用于保护相关的负载(7)免受过电流和/或过载的影响，所述熔断器失效检测装置(1)包括：电流传感器元件(2)，其适于测量在到所述负载(7)的电流路径中流过所述保护熔断器(5)的电流I
m
；确定单元(3)，其适于确定一个或多个失效指示器，所述失效指示器适于基于由所述电流传感器元件(2)测量的电流I
m
来指示所述保护熔断器(5)的可能失效；以及失效检测单元(4)，其适于：如果所确定的至少一个失效指示器指示所述保护熔断器(5)的可能失效并且如果由所述电流传感器元件(2)测量的电流I
m
已经停止(I
m
＝0)流过所述保护熔断器(5)或低于预定的电流阈值(I
m
<I
mth
)，则自动检测所述保护熔断器(5)的失效。18.根据权利要求17所述的熔断器失效检测装置，其中，所述至少一个失效指示器FI包括：第一失效指示器FI1，其包括计算的安培平方秒(I2t)值，所述计算的安培平方秒(I2t)值指示在所述保护熔断器(5)中生成的热能超过预定阈值，第二失效指示器FI2，其包括测量到的电流I
m
超过所述保护熔断器(5)的预定的额定电流I
R
，以及第三失效指示器F...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡贝特，
申请(专利权)人：未来系统产业有限公司，
类型：发明
国别省市：