專(zhuān)利名稱(chēng)：用于封鎖開(kāi)關(guān)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求I的前序部分用于封鎖從電流供電(Stromeinspeisung)看出來(lái)在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)的方法。
背景技術(shù)：
具有電流供電的電流分配系統(tǒng)(在該電流供電上連接開(kāi)關(guān)裝置)是公知的。在此，將電流經(jīng)由開(kāi)關(guān)分配到各個(gè)設(shè)備分支上。這些開(kāi)關(guān)特別是用于低壓范圍的功率開(kāi)關(guān)，該功率開(kāi)關(guān)分別關(guān)于額定電流實(shí)施并且在故障情況下將流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流中斷。在此，應(yīng)該僅分別斷開(kāi)故障所涉及的設(shè)備分支，即應(yīng)當(dāng)僅斷開(kāi)距離故障最近的開(kāi)關(guān)。該特性被稱(chēng)為選擇性的斷開(kāi)特性。開(kāi)關(guān)被分級(jí)地安排在開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)關(guān)裝置中，其中至少兩個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接。至少每個(gè)從供電看出來(lái)在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)具有采集裝置和觸發(fā)單元，其中采集裝置借助轉(zhuǎn)換器 采集流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流以及必要時(shí)在所屬設(shè)備分支上降落的電壓。為了采集過(guò)載電流以及短路電流采用電子觸發(fā)單元，該電子觸發(fā)單元模擬地整理借助轉(zhuǎn)換器采集的電流并且隨后將其數(shù)字化。觸發(fā)單元具有微控制器，該微控制器通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算算法分析數(shù)字化的電流值(采樣值)并且在已知過(guò)載電流和短路電流在的情況下例如激活磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)并且斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。在具有限制電流的特征的開(kāi)關(guān)中由于在各個(gè)觸點(diǎn)臂(Kontaktarme)上起作用的磁場(chǎng)應(yīng)力(Stronikrafte )在超過(guò)特定的電流值的情況下短時(shí)地?cái)嚅_(kāi)通過(guò)電流的極的觸點(diǎn)。在此會(huì)出現(xiàn)電弧，該電弧使觸點(diǎn)產(chǎn)生磨損，由此又降低開(kāi)關(guān)的使用壽命。出于這個(gè)原因盡可能快地采集和斷開(kāi)短路是必要的。區(qū)域選擇性，也稱(chēng)為區(qū)域選擇性的鎖定(Verr i e ge I ung )允許實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)的彼此選擇性的特性。在此，在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)信號(hào)技術(shù)地與直接在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)相連。在在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)中斷電流之前和期間，經(jīng)由該連接在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)分別向在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)發(fā)送封鎖信號(hào)，以便向在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)通知這點(diǎn)。基于所發(fā)送的封鎖信號(hào)，在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)至少關(guān)于預(yù)定的延遲時(shí)間保持閉合。如果在后設(shè)置的功率開(kāi)關(guān)在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到由另一個(gè)在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)發(fā)送的封鎖信號(hào)，則該在后設(shè)置的功率開(kāi)關(guān)執(zhí)行觸發(fā)。為了根據(jù)電流變化在電網(wǎng)中快速識(shí)別短路公知的是，對(duì)電流值進(jìn)行小波變換(Wavelet-Transformation)并且計(jì)算多個(gè)分解級(jí)(Zerlegungslevel)的小波系數(shù)(Wavelet-Koeffizient)并彼此比較。然后根據(jù)比較判斷是否存在短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，建議結(jié)合區(qū)域選擇性的鎖定以較小的開(kāi)銷(xiāo)快速地識(shí)別短路。上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)本發(fā)明的方法來(lái)解決；從屬權(quán)利要求表示優(yōu)選的實(shí)施方式。解決方案在于，對(duì)電流以固定預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行采樣、數(shù)字化并且對(duì)于固定預(yù)定數(shù)量的直接相繼跟隨的數(shù)字化的電流值借助小波變換分別計(jì)算至少一個(gè)分解級(jí)的直接相繼跟隨的小波系數(shù)，并且與預(yù)定的取決于分解級(jí)的小波閾值相比較以及在電網(wǎng)中識(shí)別短路，并且如果預(yù)定數(shù)量的直接相繼跟隨的小波系數(shù)超過(guò)了同一分解級(jí)的所屬的小波閾值，則將封鎖信號(hào)發(fā)送到在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)。根據(jù)所使用的小波基，可以通過(guò)觀察小波系數(shù)來(lái)識(shí)別電流變化的不同特性。


下面結(jié)合電流分配系統(tǒng)以開(kāi)關(guān)設(shè)備I的形式示例性地對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，其中圖I示出了具有開(kāi)關(guān)2、2a的開(kāi)關(guān)設(shè)備I的示意圖。
具體實(shí)施例方式在開(kāi)關(guān)設(shè)備I中階梯地布置了多個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a，其中將電流從供電3出發(fā)經(jīng)由開(kāi)關(guān)2、2a分配到各個(gè)設(shè)備分支(沒(méi)有進(jìn)一步示出)。開(kāi)關(guān)2、2a是用于低壓范圍的功率開(kāi)關(guān)，這些功率開(kāi)關(guān)分別關(guān)于額定電流實(shí)施并且擁有具有過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)的電子觸發(fā)單元。穿過(guò)每個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a對(duì)于每相引導(dǎo)導(dǎo)線。在閉合的開(kāi)關(guān)2、2a中每相的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)彼此相鄰。為了斷開(kāi)開(kāi)關(guān)2、2a通過(guò)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)彼此分離其開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。開(kāi)關(guān)2直接在供電3下方在這里構(gòu)成開(kāi)關(guān)設(shè)備I的階梯層(Staffelebene)IV,也就是第IV階梯層或最高階梯層。在階梯層IV之下的三個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a構(gòu)成階梯層III，在階梯層III之下的三個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a構(gòu)成階梯層II并且在階梯層II之下的三個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a構(gòu)成階梯層
1。所有作為終端分支開(kāi)關(guān)(Endabzweig-Schalter)的開(kāi)關(guān)在圖I中以附圖標(biāo)記2a表示。例如，在附圖右側(cè)示出的階梯層III的兩個(gè)開(kāi)關(guān)2a是終端分支開(kāi)關(guān)，在這些終端分支開(kāi)關(guān)上各個(gè)設(shè)備分支作為終端分支并且在其后不再設(shè)置開(kāi)關(guān)2。由此也就是在圖I中在每個(gè)開(kāi)關(guān)2a之前設(shè)置至少一個(gè)開(kāi)關(guān)2并且在其后不設(shè)置開(kāi)關(guān)2、2a。可以在開(kāi)關(guān)2之前設(shè)置開(kāi)關(guān)2并且在其后設(shè)置開(kāi)關(guān)2、2a。箭頭4分別示出了設(shè)備方向或設(shè)備分支方向。從供電3看出來(lái)電流流過(guò)階梯層IV的開(kāi)關(guān)2并且然后流過(guò)在該開(kāi)關(guān)2之后設(shè)置的階梯層III的開(kāi)關(guān)2、2a。在圖I中階梯層III左側(cè)示出的開(kāi)關(guān)2與階梯層II的三個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a相連，其中在圖I中階梯層II左側(cè)示出的兩個(gè)開(kāi)關(guān)2a同樣是終端分支開(kāi)關(guān)。階梯層II右側(cè)示出的開(kāi)關(guān)2再次與階梯層I的三個(gè)開(kāi)關(guān)2a相連，這三個(gè)開(kāi)關(guān)都是終端分支開(kāi)關(guān)。流過(guò)階梯層I的開(kāi)關(guān)2a的電流也流過(guò)階梯層II的右側(cè)開(kāi)關(guān)2，并且流過(guò)階梯層III的左側(cè)開(kāi)關(guān)2的電流也流過(guò)階梯層IV的開(kāi)關(guān)2。該開(kāi)關(guān)2在一定程度上是串聯(lián)連接的。SP，在連接到階梯層I的其中一個(gè)開(kāi)關(guān)2a的設(shè)備分支中的短路電流流過(guò)三個(gè)串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)2。從供電3看出來(lái)階梯層IV的開(kāi)關(guān)2設(shè)置在階梯層III的開(kāi)關(guān)2、2a之前，反之階梯層III的開(kāi)關(guān)2、2a設(shè)置在階梯層IV的開(kāi)關(guān)2之后。每個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a具有電子觸發(fā)單元，后者帶有用于流過(guò)(所屬)開(kāi)關(guān)2、2a的電流的采集裝置。將電流以固定預(yù)定的采樣頻率l/T (T是時(shí)間上的采樣間隔)進(jìn)行采樣并且然后
數(shù)字化。每個(gè)開(kāi)關(guān)2、2a的電子觸發(fā)單元還具有微控制器。開(kāi)關(guān)2、2a受到電流限制，也就是這些開(kāi)關(guān)由于在其觸點(diǎn)臂上起作用的磁場(chǎng)應(yīng)力在超過(guò)特定的電流值的情況下短時(shí)地?cái)嚅_(kāi)其觸點(diǎn)。在此分別形成電弧。
每個(gè)電子觸發(fā)單元的微控制器以計(jì)算算法構(gòu)造，該計(jì)算算法對(duì)于固定預(yù)定數(shù)量的直接相繼跟隨的數(shù)字化的電流值借助小波變換分別計(jì)算至少一個(gè)分解級(jí)的小波系數(shù)。作為小波基(Mother-Wavelet)在此使用哈爾小波(Haar-Wavelet);不過(guò),多貝西小波(Daubechies-Wavelet)或其它合適的小波基也是合適的。從哈爾小波分別計(jì)算例如兩個(gè)分解級(jí)(分解級(jí)I和2)的小波系數(shù)，即計(jì)算分解級(jí)I的小波系數(shù)dlk dlk={i, -4-ι)/λ/2 和分解級(jí)2的小波系數(shù)d2k d2k= ((W1) - (ik-2+ik_3)) /2在此，ik或ik-1表示對(duì)于時(shí)間點(diǎn)kXT或(k-l)XT的電流采樣值，其中T是時(shí)間上的采樣間隔。dlk表示對(duì)于時(shí)間點(diǎn)kXT的分解級(jí)I的小波系數(shù)，并且d2k表示對(duì)于時(shí)間點(diǎn)kXT的分解級(jí)2的小波系數(shù)。原則上，也可以計(jì)算唯一的分解級(jí)或多于兩個(gè)分解級(jí)的小波系數(shù)。根據(jù)所使用的小波基，可以通過(guò)觀察小波系數(shù)來(lái)識(shí)別電流信號(hào)的不同特性。小波系數(shù)與對(duì)應(yīng)于分解級(jí)的閾值相比較，即其中對(duì)于每個(gè)分解級(jí)規(guī)定特有的閾值。為了實(shí)現(xiàn)一定的平均，連續(xù)地檢查觸發(fā)單元例如在此是否10個(gè)(通常為N，其中N為大于(等于)I的整數(shù))相繼跟隨的分解級(jí)的小波系數(shù)超過(guò)其閾值。如果是這種情況，則識(shí)別為短路，也就是對(duì)于觸發(fā)單元出現(xiàn)短路。與之并行地，附加地可以將電流值與電流閾值相比較，并且如果預(yù)定數(shù)量的電流值已經(jīng)超過(guò)了電流閾值，則觸發(fā)單元也識(shí)別短路(附加獨(dú)立的條件)。每個(gè)在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)2、2a信號(hào)技術(shù)地與直接在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)2相連接。如果觸發(fā)單元根據(jù)小波系數(shù)或電流值確定了出現(xiàn)短路，則經(jīng)由該連接在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)2、2a至少分別向在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)2發(fā)送封鎖信號(hào)?；谒l(fā)送的封鎖信號(hào)，在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)至少對(duì)于預(yù)定的延遲時(shí)間保持閉合(受阻)。如果識(shí)別出短路并且在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)2在特定(預(yù)定)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到由在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)2、2a發(fā)送的封鎖信號(hào)，則觸發(fā)單元通過(guò)磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)觸發(fā)開(kāi)關(guān)2。S卩，通過(guò)算法與電子觸發(fā)單元的信號(hào)技術(shù)連接的結(jié)合能夠盡早識(shí)別，在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)2、2a是否已經(jīng)確定短路電流并且是否剛剛進(jìn)行了觸發(fā)。如果在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)2、2a失效或者對(duì)于斷開(kāi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且由此需要消除電弧，則對(duì)于在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)2來(lái)說(shuō)，可以快速地識(shí)別這點(diǎn)并且在后備保護(hù)的意義下代替在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)2、2a而進(jìn)行觸發(fā)。
權(quán)利要求
1.一種用于封鎖從電流供電(3)看出來(lái)在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)的方法，在所述開(kāi)關(guān)(2)之后在用于電流分配的開(kāi)關(guān)裝置(I)中設(shè)置至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(2，2a)， 其中流過(guò)在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2，2a)的電流也流過(guò)在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)， 其中在前設(shè)置的和在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2，2a)信號(hào)技術(shù)地彼此連接， 其中在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2，2a)經(jīng)由所述連接分別向在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)發(fā)送封鎖信號(hào)，以便向在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)通知其或再次在其后設(shè)置的開(kāi)關(guān)中斷了電流，其中基于所發(fā)送的封鎖信號(hào)，在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)至少對(duì)于預(yù)定的延遲時(shí)間保持閉合， 其特征在于， 對(duì)電流以固定預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行采樣、數(shù)字化，并且對(duì)于固定預(yù)定數(shù)量的直接相繼跟隨的數(shù)字化的電流值借助小波變換分別計(jì)算至少一個(gè)分解級(jí)的直接相繼跟隨的小波系數(shù)，并且與預(yù)定的取決于分解級(jí)的小波閾值進(jìn)行比較，以及 如果預(yù)定數(shù)量的直接相繼跟隨的小波系數(shù)分別超過(guò)了所屬的小波閾值，則將所述封鎖信號(hào)發(fā)送到在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述小波變換借助作為小波基的哈爾小波來(lái)進(jìn)行， 分別計(jì)算第一分解級(jí)的小波系數(shù)(dlk)c^ik= (4 — 4-1V 辦 和第二分解級(jí)的小波系數(shù)(d2k) d2k=((ik+ik-i)-(ik-2+ik-3))/2 并且與屬于各個(gè)分解級(jí)的小波閾值進(jìn)行比較，在此，ik和ik-1表示對(duì)于時(shí)間點(diǎn)kXT和(k-1) XT的電流采樣值，以及dlk和d2k表示對(duì)于時(shí)間點(diǎn)kXT的第一分解級(jí)和第二分解級(jí)的小波系數(shù)，并且T是時(shí)間上的采樣間隔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于封鎖從電流供電(3)看出來(lái)在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)的方法，其中在前設(shè)置的和在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2，2a)信號(hào)技術(shù)地彼此連接，其中在后設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2，2a)經(jīng)由所述連接分別向在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)發(fā)送封鎖信號(hào)，其中基于所發(fā)送的封鎖信號(hào)，在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)保持閉合。為了實(shí)現(xiàn)以較小的開(kāi)銷(xiāo)在電網(wǎng)中快速采集短路建議，對(duì)電流以固定預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行采樣、數(shù)字化并且對(duì)于固定預(yù)定數(shù)量的直接相繼跟隨的數(shù)字化的電流值借助小波變換分別計(jì)算至少一個(gè)分解級(jí)的小波系數(shù)，并與小波閾值相比較，以及如果預(yù)定數(shù)量的直接相繼跟隨的小波系數(shù)分別超過(guò)了所屬的小波閾值，則將所述封鎖信號(hào)發(fā)送到在前設(shè)置的開(kāi)關(guān)(2)。
文檔編號(hào)H02H7/30GK102891479SQ20121025608
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者J.戈茨, T.基恩德?tīng)? C.納爾 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司