[发明专利]一种提供短路区域位置检测的跳闸单元及包含该跳闸单元的电切换设备和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年3月14日提交的美国专利申请序列号No.13/419,776的优先权，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开构思一般涉及电切换设备，特别涉及为此类设备提供区域联锁的跳闸单元。本公开构思还涉及提供区域联锁的电切换设备。本公开构思也涉及提供区域联锁的系统。

背景技术

例如但不限于电路断路器的电路中断器用于保护电路免受由于过流条件，诸如过载条件、短路或者其他故障条件(如电弧故障或者接地故障)引起的损坏。典型地，模制外壳电路断路器每相包括一对可分离触点。该可分离触点既可以借助布置在外壳外侧的手柄手动操作也可以自动地响应检测到的故障条件。典型地，这样的电路断路器包括：操作机构，其被构造为迅速断开及闭合所述可分离触点；以及跳闸机构，例如跳闸单元，其感测若干故障条件以自动地跳闸断路器。在感测到故障条件时，跳闸单元将操作机构跳闸到跳闸状态，该状态将可分离触点移动到其断开位置。

典型地，两个或多个电路中断器布置于故障和所述故障电流的源之间。为了最小化电设备中断，电路中断器是响应选择的，以使得最接近故障的那个电路中断器将第一个尝试中断故障电流。如果该电路中断器没有及时清除故障，则下一个上游的电路中断器将尝试这样做，以此类推。这种响应选择性有时被称为系统选择性协调。

区域选择性联锁(ZSI)(例如，又称“区域联锁”)是一种在配电系统中为了提供相对非常短延迟的选择性而不考虑区域的个数(例如但不限于，线路侧区域；负载侧区域；若干上游区域；若干下游区域；若干分级级别)和故障的位置来控制电路中断器的方法。在每个电路中断器处提供ZSI输入(ZSI_IN)和ZSI输出(ZSI_OUT)。联锁可能应用于相位之间的故障或者接地故障之间的故障或者两者之间的故障。

举一个例子，区域联锁采用ZSI_OUT/ZSI_IN通信方案来将线路和负载电路中断器跳闸单元连接到一起。当故障发生时，跳闸单元采用ZSI_OUT/ZSI_IN硬连接通信以确定哪个负载侧电路中断器最接近故障。电路中断器中最接近故障的跳闸单元重写任何客户定义的延迟并瞬间断开，从而清除故障并允许线路侧电路中断器保持闭合。

如果ZSI用于数个区域，则每个电路中断器均受到影响，例如，短路电流(即，故障上游)查询被影响的电路中断器的直接下游的电路中断器以确定短路电流是否存在于或者正在影响相邻的下游区域。在每个电路中断器处调整延迟设置t_ZSI以确保故障的直接上游的下游电路中断器有时间来中断故障电流。ZSI的优势随着附加区域的增多而增加，因为基于时间的选择性可以在系统的上游电源端处导致难以接受的长延迟。

在分布式系统中的每个电路中断器是典型的尺寸以便其能够实现选择性协调。而上游电路中断器大多必须是超大尺寸。

尽管ZSI_IN和ZSI_OUT信号的使用帮助完成协调的某些方面，它们仍然要求在下游电路中断器和上游电路中断器之间硬连线。

存在短路区域位置检测的需求，其允许电路中断器自主地动作。

在用于电切换设备的跳闸单元中存在改进空间。

在电切换设备中也存在改进的空间。

在包括电切换设备的系统中存在进一步改进的空间。

发明内容

本公开构思的实施例满足这些需求和其他方面，为其构造跳闸单元处理器的程序，以输入来自电流传感器的感测到的电流值，确定感测到的电流值是否超过预定值并且响应地使得发送器向导体发送具有第二频率的第二频率脉冲，在确定感测到的电流值超过预定值后，在预定的时间内监测是否由电路从导体接收具有若干第一频率的若干第一频率脉冲，并且响应地延迟输出跳闸信号，否则立即输出跳闸信号。

根据本公开构思的一个方面，跳闸单元包括：电流传感器，其被构造为感测流过导体的电流值；电路，其被构造为接收具有来自导体的若干第一频率的第一频率脉冲；发送器，其被构造为向导体发送具有第二频率的第二频率脉冲，该第二频率不同于该若干第一频率；以及处理器，其包括程序，该程序被构造为输入来自电流传感器的感测到的电流值，确定感测到的电流值是否超出预定值并响应地使得发送器向导体发送具有第二频率的第二频率脉冲，在确定感测到的电流值超出预定值后，在预定的时间内监测是否由电路从导体接收具有若干第一频率的若干第一频率脉冲，并且响应地延迟输出跳闸信号，否则立即输出跳闸信号。