[發明專利]用于自動監測及故障安全電力阻斷操作的GFCI自測試軟件功能程序

有效

• 申請號: 201480023958.0
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN105210168B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: S·西莫寧
• 申請（專利權）人: 豪倍公司
• 主分類號: H01H83/04
• 分類號: H01H83/04
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 劉媛媛

優先權主張

本申請案主張來自2013年3月15日申請的序列號為61/788,947的美國專利申請案的優先權，所述美國專利申請案的全部內容據此通過引用所教示的所有內容而并入本文中。

技術領域

本發明一般來說涉及切換式電裝置。更特定來說，本發明涉及在檢測到一或多個條件時自“復位”或閂鎖狀態切換到“跳閘”或未閂鎖狀態之自測試電路中斷裝置，例如接地故障電路中斷器(GFCI)裝置。與本文中揭示的本發明一致的此類裝置具有比在先前已知的GFCI裝置中提供的自測試能力更穩健的自測試能力。

背景技術

具有朝向斷開位置偏置的接觸件的GFCI裝置需要用于設定并保持閉合位置中的接觸件的閂鎖結構。同樣地，朝向閉合位置偏置的接觸件的切換式電裝置需要用于設定并保持斷開位置中的接觸件的閂鎖機構。常規類型的裝置的實例包含電路中斷類型的裝置，例如斷路器、電弧故障中斷器及GFCI(僅舉數例)。

為在美國市售，GFCI裝置必須符合由保險商實驗室(Underwriter's Laboratory；UL)聯合行業領導制造商以及其他行業成員(例如，各種安全團體)制定的標準。涵蓋GFCI裝置的一種UL標準為UL-943，其標題為“安全標準—接地故障電路中斷器(Standard for Safety-Ground Fault Circuit Interrupters)”。UL-943適用于旨在保護人員的A類單相或三相GFCI，且包含對此類GFCI裝置的功能、構造、性能及標識的最低要求。UL-943尤其提出GFCI裝置在其下應跳閘的具體故障電流電平及響應定時要求。通常，要求GFCI在檢測到具有高于5毫安(mA)的電平的接地故障時跳閘。此外，在高電阻接地故障應用于裝置時，目前版本的UL-943根據方程式T＝(20/I)^1.43規定裝置應跳閘且阻止將電流遞送到負載，其中T是指時間且以秒表達且I是指電流且以毫安表達。因此，在5mA故障的情況中，裝置必須檢測故障且在7.26秒或更少內跳閘。

在遵守此類安全相關標準的情況下，且因為GFCI裝置自1970年代初引進以來直接挽救了很多生命，所以GFCI裝置在整個住宅及商業電網中變得普遍存在。然而，像大多數機電裝置一樣，GFCI裝置易受故障影響。舉例來說，驅動機械電流中斷器裝置的電子組件中的一或多者可短路或以其它方式變得有缺陷，如故障檢測器電路中或裝置內其它處的組件一樣可短路或以其它方式變得有缺陷，從而致使裝置不能夠適當地檢測接地故障及/或適當地中斷電流的流動。出于此原因，長期以來一直要求GFCI裝置具備能夠手動測試裝置在遇到故障時跳閘的能力的監控電路。此類監控電路通常具有TEST按鈕，在按下所述TEST按鈕時致動且中性導體上的模擬的接地故障。如果裝置正在適當地起作用，那么檢測到模擬故障且裝置將跳閘，即，致動機械中斷器以斷開電流路徑，所述電流路徑連接裝置的例如其中供應AC電力的線側與其中用戶連接其電器等且其中連接下游插座或額外GFCI裝置的負載側。

行業安全團體做出的研究指出很多時候公眾不會定期測試其GFCI裝置是否適當操作(即，通過按下TEST按鈕)。此研究進一步顯示已經超期服務的一些GFCI裝置變得無功能且不能夠適當地檢測故障條件，因此，致使裝置不安全。具體來說，發現超期使用的GFCI裝置在故障發生時無法跳閘，因此致使裝置可操作為電插座但在存在故障條件的情況下是不安全的。因為沒有定期測試裝置，所以此不安全條件加劇。即，人們鑒于裝置遞送足夠電力的事實而錯誤地相信裝置是操作的，而實際上此時所述裝置是威脅生命的重大隱患。

對本領域中采用的GFCI裝置正變得越來越不可操作且不安全的發現結合對人們不會定期測試其GFCI裝置(盡管制造商對此做出明確指示)的認識起始對UL-943標準的可能改變的調查以要求GFCI裝置對其自身進行自測試(例如，自動監測)而無需人類介入。UL-943的預期改變進一步包含警告消費者失去保護及/或裝置從服務自動移除其自身(例如，永久地跳閘)的要求。此外，這些額外自測試操作將不得不在不干擾裝置的主要功能的情況下執行，即，在遇到實際故障時才跳閘。