СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В КОМПОНОВКЕ СИЛОВЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ И КОМПОНОВКА ИЗ МНОЖЕСТВА СИЛОВЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ Российский патент 2016 года по МПК G05B9/03 H03K17/00 

Изобретение относится к способу переключения в компоновке силовых переключателей, причем под такой компоновкой в данном случае должно пониматься то, что силовые переключатели включены последовательно и/или параллельно друг другу. Свойством силовых переключателей должно быть то, что собственно переключающие блоки управляются устройством обработки данных, причем устройство обработки данных в типовом случае выполнено как микроконтроллер. С помощью такого микроконтроллера силовой переключатель может обрабатывать логические задачи. В частности, может обеспечиваться функциональность самодиагностики.

В устройствах вышеуказанного типа должна иметь место высокая надежность в том отношении, что силовой переключатель, который должен включаться, действительно включен и что силовой переключатель, который должен выключаться, также действительно выключен. До сих пор такое надежное включение и выключение в оборудовании распределения энергии осуществлялось посредством вышестоящей системы. Эта система состоит из множества измерительных датчиков, которые измеряют протекающий ток во множестве частей оборудования. От части силовых переключателей, которые способны к коммуникации, могут запрашиваться данные переключения и значения переключения. Система контроля, созданная таким образом, как вышестоящая система, как правило, контролируется с помощью диспетчерской, в которой либо автоматически, либо техником вручную, в случае неисправности, то есть в случае, когда предусматриваемое действие переключения не может быть выполнено, вводятся противодействующие меры.

Применение подобной системы контроля сопряжено с высокими затратами. Автоматизация выполнения мер противодействия затруднительна, но и ручное выполнение мер противодействия также связано с риском, ввиду возможности сбоя, вызванного человеческим фактором.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является предоставить способ переключения в компоновке силовых переключателей вышеназванного типа, в котором в повышенной степени обеспечивается то, что отдельные ветви оборудования распределения энергии надежно подключаются или отключаются.

Эта задача в одном аспекте решается способом с признаками согласно пункту 1 формулы изобретения и в другом аспекте - компоновкой с признаками согласно пункту 6 формулы изобретения.

Соответствующий изобретению способ включает в себя, таким образом, следующие этапы:

- управление переключающим блоком первого силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных первого силового переключателя,

- определение, возникло ли изменение состояния переключения (посредством устройства обработки данных), и в случае, если это имеет место, способ может быть завершен. В данном случае представляет интерес случай, когда изменение состояния переключения не произошло, так как тогда способ продолжается посредством выполнения следующих этапов:

- отправка сигнала посредством устройства обработки данных первого силового переключателя на устройство обработки данных второго силового переключателя,

- управление переключающим блоком второго силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных второго силового переключателя.

Настоящее изобретение, с одной стороны, исходит из того, что силовой переключатель может выйти из строя так, что он больше не сможет сам надежно включаться и выключаться и что должен включаться другой силовой переключатель, чтобы заменить предусмотренный процесс переключения. Особенность состоит теперь в том, что сами силовые переключатели осуществляют связь между собой, так что больше не требуется обходной путь через диспетчерскую: один силовой переключатель сам распознает, что он сам не сможет, как предусмотрено, изменить состояние переключения своего переключающего блока, сообщает об этом с помощью сигнала другому силовому переключателю, и затем тот коммутируется вместо него. Таким способом обеспечивается надежное подключение и отключение ветвей оборудования распределения энергии.

В альтернативном варианте изобретения осуществляется управление переключающими блоками с целью выключения, то есть переключающие контакты должны также размыкаться, чтобы ток более не мог протекать через них и, тем самым, через силовой переключатель. В этом случае сигнал посылается на такой второй силовой переключатель, который включен последовательно с первым силовым переключателем. Альтернативно к выбору этого второго силового переключателя посредством целенаправленной посылки может при этом осуществляться передача сигнала на все силовые переключатели, и второй силовой переключатель может по типу сигнала, например содержащемуся в нем адресу или, возможно, также по идентификатору отправителя (первого силового переключателя), распознавать, что он сам для отправляющего сигнал первого силового переключателя должен функционировать в качестве второго силового переключателя. То, что второй силовой переключатель включен последовательно с первым силовым переключателем, является важным при выключении, так как после выключения во всей ветви больше не должен протекать ток.

Напротив, справедливо, что если управление силовыми переключателями осуществляется с целью включения, чтобы протекал ток, то выбирается или самостоятельно активируется такой второй силовой переключатель, который включен параллельно к первому силовому переключателю, так как при параллельном соединении обеспечивается протекание тока в целях избыточности.

Соответствующий изобретению способ может выполняться, когда изменение состояния переключения должно инициироваться извне, то есть после того как первым силовым переключателем принят извне соответствующий сигнал, посредством которого запрашивается изменение состояния переключения переключающего блока первого силового переключателя. Способ равным образом применим в том случае, когда устройство обработки данных первого силового переключателя распознает существование (предопределенного) условия, которое, согласно предопределенному критерию, требует изменения состояния переключения, и в этом случае силовой переключатель срабатывает самостоятельно, то есть изменяет свое состояние переключения, если он является работоспособным.

В соответствующей изобретению компоновке из множества последовательно и/или параллельно включенных силовых переключателей, которые по меньшей мере частично связаны между собой через сеть передачи данных, по меньшей мере первый силовой переключатель имеет функциональную возможность отправлять такой сигнал, по отношению к которому по меньшей мере один второй силовой переключатель имеет функциональную возможность на основе приема этого сигнала изменять свое состояние переключения. Иными словами, по меньшей мере одна пара из первого и второго силовых переключателей имеет возможность осуществлять связь через сеть передачи данных таким образом, что один силовой переключатель может вызывать изменение состояния переключения в другом силовом переключателе.

Предпочтительным образом по меньшей мере один первый силовой переключатель имеет при этом функциональную возможность самодиагностики. В рамках самодиагностики определяется, возникает ли изменение состояния переключения переключающего блока на основе управляющей команды, и если этого не происходит несмотря на управляющую команду, то именно первый силовой переключатель с функциональной способностью самодиагностики может отправить упомянутый сигнал, который по меньшей мере одним вторым силовым переключателем интерпретируется таким образом, что второй силовой переключатель должен изменить свое собственное состояние переключения.

Далее описывается предпочтительная форма выполнения изобретения со ссылкой на фиг. 1, где показана соответствующая изобретению компоновка последовательно и параллельно друг другу включенных силовых переключателей, в которой может быть осуществлен способ, соответствующий изобретению.

В оборудовании распределения энергии, которое, например, связано с общедоступной сетью электропитания, множество силовых переключателей S1, S2, S2', S2”, S3, S3', S3” связаны между собой, а именно в иерархической форме в данном случае на трех уровнях. Электрическое соединение показано здесь посредством сплошных линий. Одновременно силовые переключатели связаны между собой через сеть передачи данных, которая иллюстрируется с помощью пунктирных линий.

От сети NW электропитания ток может протекать к первой ветви VZ1 потребителя через последовательное соединение силового переключателя S1 первого уровня, силового переключателя S2 второго уровня и силового переключателя S3 третьего уровня. На втором уровне параллельно силовому переключателю S2 включен еще один дополнительный силовой переключатель S2'. Таким образом, также имеется соединение силовых переключателей S1, S2' и S3 с ветвью VZ1 потребителя.

Ветвь VZ2 потребителя связана с сетью NW через силовой переключатель S1 первого уровня, оба силовых переключателя S2 и S2' второго уровня параллельно друг другу и силовой переключатель S3' третьего уровня.

Наконец, ветвь VZ3 потребителя связана с сетью NW через силовой переключатель S1 первого уровня, другой силовой переключатель S2” второго уровня и другой силовой переключатель S3” третьего уровня.

Каждый силовой переключатель располагает, как в данном случае обозначено только для силового переключателя S3”, собственным переключающим блоком SE, то есть блоком из двух находящихся в соединении контактных элементов, которые являются отделяемыми друг от друга, чтобы разомкнуть переключатель. При разделении контактов переключающий блок выключается, при приведении контактов в соприкосновение - включается. В данном случае силовой переключатель должен управляться микроконтроллером µС. В символах из фиг. 1 микроконтроллер µС можно косвенным образом ассоциировать с коммуникационным каналом, который символически обозначен штриховыми линиями, и переключающий блок SE - с путем тока, который символически обозначен сплошными линиями.

Сначала должен быть обсужден случай, когда при замкнутом переключателе S1 и замкнутых переключателях S3 и S3' ветви VZ1 и VZ2 потребителя должны подключаться за счет того, что второй уровень замыкается.

Переключатель S2 принимает, например, извне соответствующую управляющую команду, и устройство обработки данных силового переключателя S2 управляет ассоциированным переключающим блоком таким образом, что он замыкается. Силовой переключатель S2 оснащен функциональной возможностью самодиагностики и может определять, произошло ли предусмотренное изменение состояния переключения, то есть замыкание или включение переключающего блока. Если это имеет место, то затем, как желательно, создается соединение между сетью NW и ветвями VZ1 и VZ2 потребителей. Если, напротив, переключатель S2 неисправен и поэтому не осуществляется никакого включения последнего, то силовой переключатель S2 посылает как первый силовой переключатель второго уровня соответствующий сигнал на второй силовой переключатель S2' того же уровня, который включен параллельно к нему. Устройство обработки данных (микроконтроллер) второго силового переключателя S2' принимает этот сигнал и вызывает за счет управления переключающим блоком второго силового переключателя S2' то, что он теперь замыкается или включается.

Тем самым за счет компоновки параллельно друг другу включенных первого и второго силовых переключателей S2 и S2' обеспечивается избыточность, и эта избыточность используется посредством коммуникации по сети передачи данных, а именно первый силовой переключатель посылает соответствующий сигнал соответственно стрелке Р1 на второй силовой переключатель S2'.

Наоборот, возможно, что сначала силовой переключатель S2' должен замыкаться в качестве первого силового переключателя, и если он этого не делает, то он посылает соответствующий сигнал Р2 на силовой переключатель S2 в качестве теперь второго силового переключателя, после чего по меньшей мере последний замыкается.

Также могут более чем только два силовых переключателя S2, S2' включаться параллельно друг другу, чтобы обеспечивалась избыточность в еще более высокой степени, и также отказ более чем одного силового переключателя мог быть преодолен.

Далее описывается ситуация выключения.

Например, ветвь VZ3 потребителя должна быть отсоединена от сети NW, для чего обычно расположенный ближе всего к ней силовой переключатель S3” должен был бы выключаться.

Может иметь место то, что и в этом случае осуществляется внешнее инициирование, но также может быть, что силовой переключатель S3”, из-за регистрации тока неисправности или сверхтока, самостоятельно хотел бы осуществить собственное выключение. Таким образом, микроконтроллер µС (устройство обработки данных) силового переключателя S3” третьего уровня также управляет соответствующим переключающим блоком SE. Теперь допустим также, что этот силовой переключатель S3” в качестве первого силового переключателя может выполнять самодиагностику. Если выключение осуществляется, как желательно, то ветвь VZ3 потребителя успешно отсоединяется от сети NW. Если выключение не осуществляется и поэтому силовой переключатель S3” является не полностью работоспособным, то он посылает сигнал Р3 на силовой переключатель S2”, с которым он соединен последовательно. Последний функционирует теперь, как второй силовой переключатель, который принимает сигнал и затем посредством своего микроконтроллера выдает управляющую команду на свой собственный переключающий блок.

Теперь также второй силовой переключатель S2” выполнен с возможностью самодиагностики и может определить, осуществлено ли успешным образом выключение. Если силовой переключатель S2” второго уровня выключен, то здесь теперь успешным образом при второй попытке соединение между сетью NW и ветвью VZ3 потребителя прерывается.

Если это не имеет места, то силовой переключатель S2” посылает со своей стороны вновь в качестве первого силового переключателя сигнал Р4 на силовой переключатель S1 первого уровня и вызывает то, что последний теперь срабатывает.

Поэтому за счет последовательного соединения трех силовых переключателей S1, S2” и S3” обеспечивается избыточность в двойной степени, если ветвь VZ3 потребителя должна быть отсоединена от сети NW.

Если должно осуществляться выключение ветви VZ1 или VZ2 потребителя, то это будет сначала осуществляться через силовой переключатель S3 или S3' третьего уровня. Здесь должен теперь тот из силовых переключателей S2 или S2' второго уровня приводиться в выключение, который был до сих пор включен. Если оба включены, то должны оба силовых переключателя S2 и S2' выключаться.

Если теперь силовой переключатель S2 второго уровня включен, а силовой переключатель S2' до сих пор нет, то сигнал Р5 или Р5' вызывает то, что силовой переключатель S2 со своей стороны через свой микроконтроллер вызывает выключение своего переключающего блока. Если это не имеет места, то сигнал Р6 посылается на следующий по высоте уровень, силовой переключатель S1 первого уровня, чтобы выключить по меньшей мере его.

Альтернативно обходному пути через силовые переключатели S2 и S2' второго уровня может, если ветвь VZ1 или VZ2 потребителя связана с сетью через такое соединение, которое содержит параллельное включение двух силовых переключателей S2, S2', также быть предусмотрено, данный способ пропускает параллельное включение. В этом случае не показанный на фиг. 1 сигнал непосредственно посылается от одного из силовых переключателей S3, S3' третьего уровня на силовой переключатель S1 первого уровня.

Группа изобретений относится к переключающим устройствам. Технический результат - создание средств переключения, обеспечивающих то, что отдельные ветви оборудования распределения энергии надежно подключаются или отключаются. Для этого предложен способ переключения в компоновке силовых переключателей, в которых переключающие блоки управляются устройствами обработки данных, включающий в себя следующие этапы: управление переключающим блоком первого силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных первого силового переключателя, определение, возникло ли изменение состояния переключения, и если нет, то отправка сигнала посредством устройства обработки данных первого силового переключателя на устройство обработки данных второго силового переключателя, управление переключающим блоком второго силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных второго силового переключателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ переключения в компоновке силовых переключателей (S1, S2, S2′, S2″, S3, S3′, S3″), в которых переключающие блоки управляются устройствами обработки данных, включающий в себя следующие этапы:
- управление переключающим блоком (S2; S3″) первого силового переключателя для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных первого силового переключателя,
- определение, возникло ли изменение состояния переключения, и если нет,
- отправка сигнала (P1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р5′, Р6) посредством устройства обработки данных первого силового переключателя (S2; S3″) на устройство обработки данных второго силового переключателя (S2′; S2″),
- управление переключающим блоком второго силового переключателя (S2′; S2″) для изменения его состояния переключения посредством устройства обработки данных второго силового переключателя (S2′; S2″).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управление переключающими блоками осуществляется с целью выключения и что второй силовой переключатель (S2″) включен последовательно с первым силовым переключателем (S3″).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управление переключающими блоками осуществляется с целью включения и что второй силовой переключатель (S2′) включен параллельно к первому силовому переключателю (S2).

4. Способ по любому из пп. 1-3, который выполняется после того, как посредством первого силового переключателя принят извне сигнал, посредством которого запрашивается изменение состояния переключения переключающего блока первого силового переключателя.

5. Способ по любому из пп. 1-3, который выполняется, когда устройство обработки данных первого силового переключателя распознает существование условия, которое согласно предопределенному критерию требует изменения состояния переключения.

6. Компоновка из множества последовательно и/или параллельно включенных силовых переключателей (S1, S2, S2′, S2″, S3, S3′, S3″), которые по меньшей мере частично связаны между собой через сеть передачи данных, из которых по меньшей мере первый силовой переключатель (S2; S3″) имеет функциональную возможность отправлять такой сигнал (Р1; Р3), по отношению к которому по меньшей мере один второй силовой переключатель (S2′; S2″) имеет функциональную возможность на основе приема этого сигнала изменять свое собственное состояние переключения.

7. Компоновка по п. 6, отличающаяся тем, что по меньшей мере один первый силовой переключатель (S2; S3″) имеет функциональную возможность самодиагностики.