[發明專利]電保護開關的控制模塊、驅動該模塊的方法和電保護系統

有效

• 申請號: 200810081666.9
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101262127A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 斯特凡·拜爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02H3/00
• 分類號: H02H3/00;H02H3/05;H02H7/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 章社杲;吳貴明

技術領域

本發明涉及一種用于電保護開關的具有中斷功能的控制模塊、一種用于驅動這種控制模塊的方法以及一種電保護系統。

背景技術

較高功率級的電負載(例如工業生產工藝的電驅動系統中的電機)通常不利用其接線端直接地連接至電網，而是通過電保護開關與電網連接。因此，例如上述電機通過作為保護開關的所謂的接觸器連接到380V的三相電網上。為了快速且可靠地使整個負載與電網斷開，那么保護開關被斷開。

該保護開關通常由24V控制電壓驅動，這就是說，通過施加24V控制電壓來閉合，以便將電負載連接到電網上。出于不同的原因(例如出于安全方面的考慮)，這種保護開關具有例如緊急停止按鈕或者限位開關的形式的斷路器。在負載的緊急情況下或者故障情況下觸發斷路器，切斷保護開關的控制電壓，從而該保護開關被斷開，進而使電負載可靠地與電網斷開。該保護開關與斷路器共同形成用于電負載的電保護系統。

現在存在用于保護系統的多種不同的解決方案。例如已知，具有數字輸入端的斷路電子設備前置連接于保護開關，斷路器連接至該輸入端。在此，該斷路器事實上不斷開保護開關的電壓，而是僅僅觸發用于斷路電子設備的信號，然后，該斷路電子設備應該執行該信號。這種類型的結構的缺點例如在于，在斷路電子設備中出現故障的情況下，盡管觸發了斷路器，但也并未斷開保護開關。

因此，在保護開關的其它變體中，斷路器通常作為第一元件連接到控制電壓的饋電線上。通過觸發斷路器，保護開關可靠地與控制電壓分開并且斷開。然而，利用這種方法，全部其它的組件(例如同樣通過控制電壓供電的設備控制系統)同樣不能被提供電流。因此，在重新閉合斷路器后，包括設備控制系統在內的全部設備被再次重新啟動，這可能導致設備的很長的重新投運時間。因此，無電流的設備控制系統在設備的停機時間中不能再執行其它的功能，而是被完全切斷。

這種類型的裝置具有高昂的布線費用，這是因為例如在較大的設備中分布有多個斷路器，并且必須首先通過全部串聯的斷路器來輸送穿過設備，直到該電壓到達實際的設備控制系統或者到達實際的保護開關。

除了斷路器的在其開關性能方面的完美功能的必要性以外，這也是所希望的，即該斷路器事實上僅在需要時觸發保護開關。故障，這就是說無意中斷控制電壓導致了不希望的設備停機等等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于具有斷路器的保護開關的裝置和方法，該方法允許可靠地切斷保護開關并且允許對保護開關進行故障監控，其中，在觸發斷路器時，可選的其它系統組件被繼續提供以電壓。

在裝置方面，該目的通過用于電保護開關的控制模塊來實現，其中，控制模塊具有中斷功能。控制模塊包括電壓輸入端，通過該電壓輸入端向控制模塊提供例如24V的控制電壓。該控制電壓還持續地施加在控制模塊上。控制電壓在控制模塊中無中斷地被輸送到輸出端處，斷路器例如通過饋電線可連接至該輸出端。控制模塊具有輸入端，斷路器同樣連接至該輸入端。在運行的情況下，斷路器還將控制電壓輸送回輸入端，如果該斷路器被觸發，那么控制電壓就不再施加在輸入端處。

在控制模塊中，輸入端進而根據斷路器的接通狀態存在或者不存在的控制電壓被輸送至接線端，保護開關又可連接至該接線端。因此，僅僅在斷路器未被觸發的情況下向該保護開關提供電壓。

此外，在控制模塊中集成有測量單元，該測量單元用于測量在輸入端和輸出端處的電流和/或電壓。因此，該測量單元測量在斷路器和其饋電線處的電值，當在以下提及斷路器時，該電值在接下來總是具有意義的。為了進一步處理，該控制模塊將所測定的電流和/或電壓測量值繼續輸送至評估裝置。

此外，確保了快速且可靠地切斷保護開關，這是因為該斷路器中斷了通向保護開關的控制電壓或者繞過該斷路器輸送該控制電壓。相應的安全規定(例如DIN標準)也被滿足。然而，控制模塊在觸發斷路器時也保持連接到控制電壓。例如在控制模塊中集成的設備控制系統也保持運行。設備的重新投運時間被降低，這是因為剩余的設備控制系統未被一起切斷。

通過測量流經斷路器或者施加到該斷路器上的電流和/或電壓，與斷路器的特性相關的特征參數(例如其體積電阻)被測定。較新型的保護開關例如利用脈沖控制電壓驅動。在此，例如上升時間、邊緣陡度以及類似的參數還可以在輸入端和輸出端處作為用于斷路器的電流電壓特征被測定作為特征參數。在此，在保護開關的已知的特性時，一旦電壓被測定，例如還可以獲得在查閱表中的對應的電流。