專利名稱：具有子模塊的模塊式保護(hù)繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到保護(hù)繼電器，本發(fā)明特別涉及到包括可互換部件的保護(hù)繼電器。
保護(hù)繼電器是電力配電系統(tǒng)中必不可少的元件，因為它可以提供各種各樣的保護(hù)和控制功能。保護(hù)繼電器監(jiān)視電力配電系統(tǒng)的狀態(tài)，并且響應(yīng)檢測到的異常狀態(tài)來操作斷路器，從而保護(hù)電力配電系統(tǒng)中的各個分段和部件免于損壞。
老式的保護(hù)繼電器是模擬式器件，它們大多已經(jīng)被數(shù)字式保護(hù)繼電器代替了。數(shù)字式保護(hù)繼電器包括可以編程的數(shù)字處理電路，能夠比模擬式繼電器器件提供更多的保護(hù)和控制功能。
典型的數(shù)字式保護(hù)繼電器包括用來執(zhí)行各種保護(hù)控制功能的繼電器處理電路。繼電器處理電路可以用輸入/輸出(I/O)電路，電流互感器，電壓互感器等等的各種結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。這些結(jié)構(gòu)通常被固定在保護(hù)繼電器裝置的內(nèi)部，要維修或是更換這種繼電器處理電路或是其中一部分是比較困難的，并且耗費時間。
Conrad的美國專利US4742428公開了這樣一種保護(hù)繼電器，它包括一個可以通過絕緣外殼前面的開口從外殼中拉出的操作單元。能夠拉出的保護(hù)繼電器電路允許對內(nèi)部的繼電器電路進(jìn)行測試，維修和更換并能盡量減少電力配電系統(tǒng)的中斷。然而，從另一方面來看，Conrad的保護(hù)繼電器包括固定安裝在可拉出的操作單元內(nèi)部的普通的繼電器電路。
對于保護(hù)繼電器器件來說，實際中需要能夠比較容易地更換或是維修繼電器處理電路。
在本發(fā)明提供的保護(hù)繼電器中，繼電器處理電路是用可拆除和可更換的模塊形式來實現(xiàn)的并且每個模塊執(zhí)行一種特定的功能，從而解決了上述的問題，并且具有其他的優(yōu)點。每個模塊包括一個具有所有必要的模塊功能所需要的基本電路的主控制板，并且還包括可拆除并且可更換的子模塊，子模塊中包括用來執(zhí)行具體功能的專用電路。這些模塊中可以包括一電源模塊，一CPU模塊，以及至少一個數(shù)字信號處理模塊。子模塊中包括I/O卡和電壓或電流互感器卡。按照下文中所述的具體實施例，本發(fā)明可以通過更換一或多個模塊或是一或多個子模塊而改變保護(hù)繼電器的功能。
通過閱讀以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明可以更加完整地理解本發(fā)明，附圖中采用相同的符號表示相同的元件，在附圖中

圖1表示按照本發(fā)明的裝有模塊/子模塊結(jié)構(gòu)的一種保護(hù)繼電器器件；圖2是從圖1的保護(hù)繼電器器件上拆下來的一個模塊；以及圖3a-b分別表示圖2所示模塊的一個局部分解圖和一個截面圖。
參見圖1，圖中表示了裝有模塊的一個保護(hù)繼電器器件。圖示的保護(hù)繼電器器件10具有一個鉸接的面板，它提供了至內(nèi)部保護(hù)繼電器電路的通路，在(本申請人)與本申請同日提交的另一件名為保護(hù)繼電器的模塊式控制板(Modular Control Panel for a ProtectiveRelay)的未決的，普通轉(zhuǎn)讓的專利申請中描述了這種面板，其全文可通過引證結(jié)合于本申請中。保護(hù)繼電器器件10內(nèi)部的保護(hù)繼電器電路采用了模塊12的形式。每個模塊執(zhí)行由保護(hù)繼電器器件所承擔(dān)的用來保護(hù)和控制電力配電系統(tǒng)(未示出)的一項具體功能或是一組功能。這種典型模塊例如可以包括一電源模塊，一電流互感器模塊，一中央處理單元(CPU)模塊，一數(shù)字信號處理器(DSP)模塊等等。每個模塊12都可以單獨地拆除和更換(例如通過保護(hù)繼電器外殼內(nèi)的滑動接合的或分離的槽或者導(dǎo)軌)，只要拆除并且更換一個或多個模塊就可以容易地完成繼電器器件10的升級或是維修。
參見圖2，在圖中表示了一個單獨的模塊12。在模塊的一端設(shè)有觸點14，用來將模塊電氣連接到配電系統(tǒng)上。在模塊12的相反端設(shè)有和一個用戶接口(例如是繼電器器件10的面板)連通的連接器(未示出)。觸點14通過一個端子塊最好連接到配電系統(tǒng)上，可以采用普通的端子決或是在(本申請人)與本申請同日提交的另一件名為保護(hù)繼電器的端子塊(Terminal Block for a Protective Relay)的未決的普通轉(zhuǎn)讓的專利申請中描述的模塊式端子塊，其全文可通過引證結(jié)合于此。
參見圖3a-b，在圖中分別表示了模塊12的一個局部剖視圖和一個截面圖。如圖3a所示，模塊12是由一個主控制板16和多個子模塊卡片18構(gòu)成的。在圖3a中表示的子模塊卡片是輸入/輸出(I/O)卡，但是，為了讓模塊12能執(zhí)行其需要的功能，也可以將這種子模塊卡有選擇地設(shè)為電壓互感器卡，電流互感器卡，或者是任何其他類型的卡。主控制板16上最好包含需要的所有模塊功能的共用電路，并且將其固定在模塊外殼20內(nèi)部。子模塊卡18包括了使模塊能夠執(zhí)行所要求的具體模塊功能(例如是具有特定電壓額定值的互感器卡，或是使模塊能夠執(zhí)行規(guī)定的輸入/輸出操作方式)的專用電路。子模塊18可以從主控制板16和模塊外殼20上單獨地拆除和更換。觸點14的結(jié)構(gòu)被設(shè)置得和一個陽端子塊配合，并且最好被焊接在子模塊卡18上。
如圖3b所示，子模塊卡18沿著其一側(cè)被機(jī)械地連接到外殼20上，并且沿著其相反側(cè)以電氣和機(jī)械方式連接到主控制板16上。最好是讓子模塊卡18和主控制板16采用滑動嚙合方式形成適當(dāng)?shù)碾姎夂蜋C(jī)械連接?？梢圆捎玫倪B接方式是多種多樣的，在此處不準(zhǔn)備具體地討論這一問題。
按照本發(fā)明的一個模塊可以包括一個陰端子塊，它可以和名為保護(hù)繼電器的端子塊“Terminal Block for a Protective Relay”的未決的普通轉(zhuǎn)讓的專利申請中描述的那種陽端子塊配合。最好，外殼20應(yīng)該采取這樣的結(jié)構(gòu)形式，讓本發(fā)明的模塊能夠有利地接受任何構(gòu)造的此類陽端子塊，無論這種陽端子塊上是否包括短接插針。為了達(dá)到這樣的效果，并且防止在模塊與具有短接插針的陽端子塊配合時短接(shorting)，故模塊/陰端子塊外殼20上設(shè)有適當(dāng)長度的延伸部(未示出)，其所處的位置可以在陽端子塊和陰端子塊/模塊的觸點之間形成電接觸之后斷開短接插針(shorting finger)觸點。
最好，陰端子塊/模塊的觸點被設(shè)計成能夠在大約一秒之內(nèi)承受大約500安培的電流，以便能適合在配電系統(tǒng)中使用。
按照本發(fā)明的一個裝配好的具有子模塊的模塊可很容易地插入一個保護(hù)繼電器，并且可以用Tinnerman夾子或是其他適當(dāng)?shù)木o固裝置固定。
如上文的實施例中所述，按照本發(fā)明的模塊/子模塊式保護(hù)繼電器與慣用的保護(hù)繼電器器件相比具有許多優(yōu)點。例如，這種保護(hù)繼電器的模塊很容易在現(xiàn)場進(jìn)行拆卸和更換，以便提高或是改變保護(hù)繼電器的功能或者是便于維修。另外，如上所述，由于模塊上可以帶有子模塊，可以在現(xiàn)場單獨拆卸或是更換模塊中的子模塊，以便提高或是改變相應(yīng)模塊的功能或者是便于維修。本發(fā)明在這些方面明顯地優(yōu)于具有固定結(jié)構(gòu)之?dāng)?shù)字輸入和輸出電路的和/或固定組合之電流和電壓互感器的慣用保護(hù)繼電器。
需要指出的是，盡管以上的說明中包括了許多具體的細(xì)節(jié)，但是仍然僅僅是為了說明而給出的一些例子，并非對本發(fā)明構(gòu)成限制。在不脫離由權(quán)利要求書及其正當(dāng)?shù)刃锼薅ǖ谋景l(fā)明原理和范圍的條件下仍然很容易對上述實施例作出許多改型。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)繼電器包括一個繼電器外殼；以及一個能夠以電氣和機(jī)械方式連接到多個獨立的可拆卸和可更換模塊上的背板，模塊當(dāng)中包括一個電源模塊，一個CPU模塊，以及至少一個用于為電力配電系統(tǒng)提供保護(hù)控制的DSP模塊，其中，每個模塊包括一個模塊外殼和多個可以單獨拆卸和更換的子模塊，以便通過更換一或多個子模塊可以改變一個模塊的功能。
2.按照權(quán)利要求1的保護(hù)繼電器，其特征是上述一個或多個子模塊包括至少一個連接到配電系統(tǒng)上的觸點。
3.按照權(quán)利要求2的保護(hù)繼電器，其特征是上述至少一個觸點能夠在大約一秒之內(nèi)承受大約500安培的電流。
4.按照權(quán)利要求2的保護(hù)繼電器，其特征是模塊可以連接到一個端子塊上，無論端子塊上是否包括短接插針。
5.按照權(quán)利要求4的保護(hù)繼電器，其特征是模塊僅僅在上述端子塊與至少一個觸點之間形成電接觸之后才斷開短接插針。
6.按照權(quán)利要求1的保護(hù)繼電器，其特征在于子模塊是輸入/輸出子模塊。
7.按照權(quán)利要求1的保護(hù)繼電器，其特征在于子模塊是電流互感器子模塊。
8.按照權(quán)利要求1的保護(hù)繼電器，其特征在于子模塊是電壓互感器子模塊。
9.按照權(quán)利要求1的保護(hù)繼電器，其特征是模塊用蒂那曼(Tinnerman)夾子安裝到繼電器外殼上。
10.一種在保護(hù)繼電器中用來執(zhí)行一個或一組功能的模塊，其包括一個模塊外殼；一個被包含在外殼內(nèi)部的主控制板；以及多個可拆卸地插入外殼內(nèi)的子模塊，每個子模塊執(zhí)行模塊的一部分功能，并且可以通過主控制板連通其他子模塊，其中，模塊能夠可拆卸地插入一保護(hù)繼電器的繼電器外殼內(nèi)。
11.按照權(quán)利要求10的模塊，其特征是多個子模塊當(dāng)中的一個或多個包括至少一個用來連接配電系統(tǒng)的觸點。
12.按照權(quán)利要求10的模塊，其特征在于上述至少一個觸點能夠在大約一秒之內(nèi)承受大約500安培的電流。
13.按照權(quán)利要求10的模塊，其特征是，上述模塊當(dāng)插入繼電器外殼中時與一個端子塊配合，無論端子塊上是否包括短接插針。
14.按照權(quán)利要求13的模塊，其特征是模塊僅僅在上述端子塊與至少一個觸點之間形成電接觸之后才斷開短接插針。
15.按照權(quán)利要求10的模塊，其特征在于子模塊是輸入/輸出子模塊。
16.按照權(quán)利要求10的模塊，其特征在于子模塊是電流互感器子模塊。
17.按照權(quán)利要求10的模塊，其特征在于子模塊是電壓互感器子模塊。
18.按照權(quán)利要求10的模塊，其特征是模塊用Tinnerman夾子安裝到繼電器外殼上。
全文摘要
一種具有可拆卸和可更換模塊形式的內(nèi)部處理電路的保護(hù)繼電器。每個模塊包括一個具有共用電路的主控制板,并且還包括電氣連接到主控制板上用來執(zhí)行特定功能的可拆卸和可更換的子模塊?？梢酝ㄟ^更換一個或多個模塊或是子模塊來改變保護(hù)繼電器的功能。
文檔編號H02B1/36GK1272949SQ9980100
公開日2000年11月8日 申請日期1999年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月23日
發(fā)明者C·迪爾斯, M·波佐利 申請人:通用電氣公司