包括用于保存并恢复设定的可分离部件的跳闸单元以及包括该跳闸单元的断路器

摘要

一种断路器，包括可分离触点、断开和闭合触点的操作机构以及与操作机构协作以跳闸断开触点的跳闸单元。该跳闸单元包括：第一部件，具有处理器和存储第一组多个跳闸单元设定的第一存储器；以及跳闸单元的第二部件。第二部件与第一部件或跳闸单元可分离，且包括存储第二组多个跳闸单元设定的第二存储器。第二部件将第一组多个跳闸单元设定保存为第二存储器中的第二组多个跳闸单元设定，且在第一部件或另一跳闸单元的另一第一部件的第一存储器中恢复第二组多个跳闸单元设定。

说明书

技术领域

本公开概念一般属于跳闸单元，且更具体而言涉及包括多个跳闸单元设定的跳闸单元。公开的概念还属于包括跳闸单元的断路器。

背景技术

很多当今的相对大的断路器包括现场可替换的相对复杂的电子跳闸单元。通常，可调节设定的数目足够大，使得提供各种设定的机械调节是不切实际的。设定（例如通过跳闸单元上的操作面板、通过外部编程设备、通过通信网络（例如现场总线）远程地）被电子地调节。进而，设定被电子地存储在跳闸单元中。

当跳闸单元故障且因而必须被替换时，通常难以或不可能确定或检索存储在故障跳闸单元中的当前设定。即使当前设定已知，在替换跳闸单元中重新键入这些设定也是费力的。

美国专利No.6,005,757公开了与第二或主跳闸单元互连的第一或辅助跳闸单元以从第二跳闸单元获取至少一个预定设定。以这种方式，无需采用诸如用户或主计算机的一些其他智慧来对第一跳闸单元进行编程。而是，在无需用户的实质介入或无需存在或花费主计算机的条件下配置第一跳闸单元。

在包括跳闸单元的断路器中存在改进的空间。

在用于断路器的跳闸单元中也存在改进的空间。

发明内容

这些和其他需求通过所公开概念的实施例满足，该公开概念在与跳闸单元可分离的部件中保存跳闸单元设定的副本，所述与跳闸单元可分离的部件例如但不限于通信适配器模块（CAM）。

根据公开的概念的一个方面，跳闸单元包含：第一部件，包含处理器和存储第一组多个跳闸单元设定的第一存储器；以及跳闸单元的第二部件，该第二部件与第一部件可分离或与跳闸单元可分离，该第二部件包含存储第二组多个跳闸单元设定的第二存储器，该第二部件构造为将第一组多个跳闸单元设定保存为第二存储器中的第二组多个跳闸单元设定，且在第一部件或另一跳闸单元的另一第一部件的第一存储器中恢复第二组多个跳闸单元设定。

作为公开的概念的另一方面，断路器包含：可分离触点；操作机构，构造为断开和闭合可分离触点；以及跳闸单元，与操作机构协作以跳闸断开可分离触点；该跳闸单元包含：第一部件，包含处理器和存储第一组多个跳闸单元设定的第一存储器；以及跳闸单元的第二部件，该第二部件与第一部件可分离或与跳闸单元可分离，该第二部件包含存储第二组多个跳闸单元设定的第二存储器，该第二部件构造为将第一组多个跳闸单元设定保存为第二存储器中的第二组多个跳闸单元设定，且在第一部件或另一跳闸单元的另一第一部件的第一存储器中恢复第二组多个跳闸单元设定。

附图说明

当结合附图阅读时，可以从优选实施例的以下描述获得公开概念的完整理解，附图中：

图1A-1B形成包括根据公开概念的实施例的跳闸单元的断路器的框图。

图2是从通信适配器模块向图1A-1B的保护处理器下载保存设定的例程的流程图。

图3是从保护处理器向图1B的通信适配器模块上载跳闸单元设定的例程的流程图。

具体实施方式

当在此采用时，术语“数目”将表示1或大于1的整数（例如复数）。

当在此采用时，术语“处理器”将表示可以存储、检索和处理数据的可编程模拟和/或数字设备；计算机；工作站；个人电脑；数字信号处理器（DSP）；微处理器；微控制器；微计算机；中央处理单元；大型计算机；小型计算机；服务器；联网处理器；可编程逻辑设备（PLD）；多个逻辑门的组合；或任意合适的处理设备或装置。

当在此采用时，术语“设定”表示设定点、值、数值、数字或布尔状态、诸如（多个）字母字符和/或（多个）字母数字的（多个）字符或跳闸单元的操作特征和/或用户接口配置的其他表示。设定的非限制性示例包括：系统数据；电流曲线设定点值；电压设定点值；用于警报和辅助中继的设定。

当在此采用时，术语“预定设定”表示例如通过用户或编程设备编程、配置、键入或调节而预定的那些设定。

当在此采用时，陈述两个或更多部件“连接”或“耦接”在一起将表示部件直接接合在一起或通过一个或更多中间部件接合。而且，当在此采用时，陈述两个或更多部件“附连”将表示部件直接接合在一起。

描述了与4极断路器相关的公开概念，不过公开概念可应用于具有任意数目极性的断路器。

参考图1A-1B，示出包括跳闸单元4的断路器2。断路器2还包括可分离触点6和诸如构造为断开或闭合可分离触点6的示例跳闸致动器（TA）8的操作机构。跳闸单元4与跳闸致动器8协作以跳闸断开可分离触点6。跳闸单元4包括：诸如示例保护处理器（PP）10的第一部件，该第一部件具有处理器12和存储第一组多个跳闸单元设定16的第一存储器14；以及诸如示例通信适配器模块（CAM）18的第二部件，其与示例PP10可分离或与跳闸单元4可分离。示例CAM18包括处理器20和诸如示例非易失性存储器22的存储第二组多个跳闸单元设定24的第二存储器。如下面结合图2和3所讨论的，示例CAM18构造为将跳闸单元设定16保存为第二存储器22中的保存设定24且在PP10或另一跳闸单元（未示出）的另一PP（未示出）的第一存储器14中恢复保存的设定24。因此，如果跳闸单元4或PP10故障，则CAM18可以与其分离且安装在另一跳闸单元（未示出）或PP（未示出）上，且保存的设定24可以从CAM存储器22下载到另一跳闸单元或PP的跳闸单元存储器14。PP10在可分离CAM18中保存该保存的设定24且提供在替换跳闸单元（未示出）或PP（未示出）中恢复这些设定24的能力。

示例跳闸单元4被分割成三个示例独立功能部分：（1）PP10；（2）操作面板26以及（3）CAM18，其例如通过以下两个示例全双工串联链接28，30（例如但非限制，RS-422）通信：（1）串联链接30位于PP10和操作面板26之间；以及（2）串联链接30位于PP10和CAM18之间。PP10、操作面板26和CAM18中的每一个因而构造为通过示例全双工串联链接28、30中的一个或二者通信。

跳闸单元4包括多个不同类型（例如但不限于，N11RLSIG、N11RLSI、N11RLSIA、N11IEC、N11IECEF、N11RIEC、N11RIECEF、N11LSIG、N11LSI和N11LSIA）中的一种类型（例如，“R”表示该类型具有电弧减少维护（ARM）或维护模式特征；“LSI”表示长延时、短延时和瞬时保护；“LSIA”表示长延时、短延时、瞬时保护和接地警报；“LSIG”表示长延时、短延时、瞬时和接地保护；“IEC”表示国际LSI（长延时、短延时和瞬时保护）；且“IECEF”表示具有接地故障或接地保护的国际LSI）。CAM18构造为在非易失性存储器22中保存特定跳闸单元4的一个特定类型的表示。

示例+24VDC控制电源32连接到CAM18（如果CAM18是断路器2的一部分）。CAM18然后经由CAM18中的DC/DC转换器36向跳闸单元4发送+24V34，该DC/DC转换器36提供在+24VDC控制电力32和跳闸单元之间的电流隔离。如果不存在CAM18，则单独的+24V电源（未示出）用于诸如4的每个跳闸单元以维持多个跳闸单元（未示出）之间的隔离。

PP10提供跳闸单元4的保护功能。PP10接收诸如38之类用于执行保护功能的多个输入且独立操作以断开断路器2。跳闸单元4的保护设定16被冗余地保存为在CAM非易失性存储器22中保存的设定24。示例限制人机接口40设定在PP10上且例如包括跳闸和状态指示器。设定16、24的键入或调节可以通过与操作面板26或CAM18的串联通信完成。

PP10还向很多跳闸和状态指示器（诸如多个跳闸LED46的触发（cause））输出。帧率模块/桥接电路接口44中的+3VDC电池42提供用于跳闸LED46的触发冗余电力。如果断路器2将要跳闸且控制电力丢失，则LED状态通过电池42维持闭锁48。该电池42可以位于跳闸单元4上的任意合适的位置。

PP10响应于多个输入38和跳闸单元设定16提供断路器保护功能，响应于保护功能独立操作以断开断路器2，且在第一存储器14中存储跳闸单元设定16。PP10提供的保护功能和其他功能可以包括：例如但不限于，电流和电压保护、测定、波形捕获、事件日志、实时时钟50、扩展接地故障保护、健康缓冲、扩展自诊断和中继控制。

PP10的处理器12可以通过与操作面板26和CAM18其中任意一个的通信键入或调节跳闸单元设定16。处理器12可以是数字信号处理器（DSP）且包括与操作面板26通信的通信接口52和与CAM通信接口55通信的通信接口54。

高瞬时跳闸电路56是设定为匹配断路器2的帧承受额定值的单独模拟峰值检测电路。高瞬时跳闸电路56可以在无处理器12的任意干涉的条件下使断路器2跳闸。这提供比短延时设定更快的跳闸操作且在处理器12的故障情况下用作故障安全。

关合电流脱扣（MCR）电路58是防止断路器2闭合且在故障上锁定的安全特征。其是不可调节感测电路。

如图所示，PP10还包括操作面板26。操作面板26包括诸如示例LCD显示器60的显示器以及诸如示例按钮或开关62之类构造为键入或调节跳闸单元设定16的多个键入部件。处理器64向示例显示器60输出且从示例开关62输入。这允许操作员执行很多功能，这些功能例如但不限于包括：通过从开关62输入的设定点键入或调节以键入或调节跳闸单元设定16。

操作面板26提供用于跳闸单元4的人机接口。典型地，操作面板26耦接到PP10或者是PP10的一部分，且优选地是现场可替换的。提供显示功能和用户接口的操作面板26包括处理器64和通信接口66。

单元间通信协议允许操作面板26经由处理器12请求CAM18从跳闸单元获取（上载）当前跳闸单元设定16且将它们保存为CAM非易失性存储器22中的保存设定24。操作面板26可以经由处理器12请求CAM18从PP10上载（变化的）跳闸单元设定16且将（变化的）设定16保存为CAM非易失性存储器22中的保存设定24。操作面板26还可以在PP10处改变若干跳闸单元设定16且经由处理器12请求CAM18从PP10上载（变化的）跳闸单元设定16且将（变化的）设定16保存为CAM非易失性存储器22中的保存设定24。

而且，操作面板26可以经由PP10请求CAM18将保存设定24下载到跳闸单元4。操作面板26还可以经由PP10请求CAM18将保存设定24下载到PP10以将保存设定24保存为存储器14中的跳闸单元设定16。

操作面板显示60包括用户菜单18，其构造为经由PP10请求CAM18将非易失性存储器22中的保存设定24下载到替换的PP10以在其存储器中存储。

CAM18包括提供到通信网络（例如但不限于现场总线71）的连接的第二通信接口70。例如，可以提供多种类型的CAM18以支持各种现场总线接口（例如但不限于，PROFI BUS PROCESS FIELDINCOM；以太网）。INCOM网络和协议的示例在美国专利No.4,644,547、4,644,566、4,653,073、5,315,531、5,548,523、5,627,716、5,815,364和6,055,145中公开，此处通过引用并入。因此，CAM18可以从多个不同CAM（未示出）选出以向多个相应的不同现场总线（未示出）的所选择的现场总线提供接口。

CAM18包括非易失性存储器22或这种存储器22的预留区域以存储保存的设定24，该保存的设定24是跳闸单元设定16的副本。

CAM18还包括一组断路器断开/闭合中继和触点72。断路器断开和闭合中继（未示出）通过CAM处理器20控制以响应于通过通信接口70的通信请求控制中继触点（未示出），用于断开或闭合断路器2。电机操作者（未示出）可通过闭合中继触点有线连接以闭合断路器2，而断路器并联跳闸（未示出）将通过断开中继触点有线连接以断开断路器2。

CAM18上“源接地”跳线74在处理器12的残余接地电流计算或经由外部接地电流变换器（CT）（未示出）的接地电流的直接测量之间选择。存在断路器2可以配置的两个接地故障模式：源接地或残余接地。跳闸单元处理器12输入跳线输入76以确定用于断路器2的选择配置。在使用跳线时，断路器2处于源模式，且在无跳线74时，断路器2处于残余模式。

CAM18和操作面板26构造为经由PP10彼此通信。

图2示出从图1A-1B的CAM18向PP10下载保存设定24的例程100。从操作面板显示器60的程序传输屏幕102可以看出，在104，操作面板26发送从CAM18向跳闸单元4下载保存设定24（例如设定点）的请求。接下来，在106，如果CAM18不可用，则在108，操作面板显示器60显示“CAM单元不可用”。否则，如果在106CAM18可用，则在110，CAM18确定跳闸单元类型是否匹配保存设定24的保存跳闸单元类型。此处，在将保存设定24下载到PP10之前CAM18检查特定跳闸单元4的特定类型匹配非易失性存储器22中特定跳闸单元类型的保存的表达以将这些设定24保存为跳闸单元存储器14中的跳闸单元设定16。如果不存在匹配，则在112，CAM18向操作面板26发送设定点传输失败消息，在114，该操作面板26在显示器60上显示“传输未完成”。这防止不适当设定被设定在可能具有与被替换故障跳闸单元的不同类型的替换跳闸单元中。否则，如果跳闸单元类型匹配保存设定24的保存跳闸单元类型，则在116，CAM开始将保存设定24下载到跳闸单元4。如果在118保存的设定24未被跳闸单元4成功接收，则在112，CAM18向操作面板26发送设定点传输故障消息。否则，在120，CAM18向操作面板26发送设定点传输完成确认，该操作面板在122显示“传输完成”。

图3示出从图1B的PP10向CAM18上载跳闸单元设定16的例程200。从操作面板显示器60的程序转换屏幕102可以看出，在204，操作面板26从跳闸单元4向CAM18发送保存跳闸单元设定（例如设定点）的请求。接下来，在206，如果CAM18不可用，则在208，操作面板显示器60显示“CAM单元不可用”。否则，如果在206，CAM18可用，则在210，CAM18向跳闸单元4发送命令以从跳闸单元4请求跳闸单元设定16。在212，跳闸单元4响应且向CAM18发送跳闸单元设定16。如果这些设定16在214未被CAM18成功地接收，则在216，CAM18向操作面板26发送设定点传输失败消息，在218，操作面板26显示“传输未完成”。否则，如果在214跳闸单元设定16被CAM18成功接收，则在220，CAM18将这些设定16的副本保存为CAM非易失性存储器22中的保存设定24。然后，在222，CAM18向操作面板26发送设定点传输完成确认，该操作面板26在224显示“传输完成”。

CAM18构造为通过通信接口70经由来自现场总线71的请求改变PP10的跳闸单元设定，并且然后采用在206开始的例程200自动将改变的跳闸单元设定16保存为CAM非易失性存储器22中的保存设定24。

用于跳闸单元设定16的恢复处理包括：（1）只要这些设定16通过操作面板26改变，则操作面板26经由PP10请求CAM18使用例程200向CAM非易失性存储器22上载新改变的设定16；（2）如果这些设定16经由来自现场总线71的请求通过CAM18改变，则CAM18自动将新设定16的副本保留为保存设定24；（3）当安装替换跳闸单元或PP时，安装者经由PP10通过操作面板显示器60上的用户菜单68请求CAM18使用例程100将保存设定24下载到跳闸单元4或PP10；以及（4）CAM18在图2的110进行检查以在下载之前确保跳闸单元4的特定跳闸单元类型匹配保存设定24的特定跳闸单元类型，且如果新跳闸单元类型与保存设定的跳闸单元类型不同，则CAM18拒绝请求，以防止不适当的设定被设定在具有与被替换的跳闸单元类型不同的类型的替换跳闸单元中。

尽管已经详细描述了公开概念的指定实施例，本领域技术人员应当意识到，鉴于公开的整体教导可以改进对于这些细节的修改和替换。因此，公开的特定布置仅是说明性而非限制性的，因为公开概念的范围将由所附权利要求及其任意和所有等同的全部广度给出。