将电气设备电连接到电力供应装置的安全系统及电气装置

摘要

本发明涉及用于将电气设备电连接到电力供应装置的安全系统和包括这种系统的电气装置。该安全系统涉及电气设备(14)到电力供应单元(12)的电连接。电力供应单元包括第一电导体(22)、连接到第一导体的第一电连接设备(26)、第一开关设备(28)和第一接地设备(30)。电气设备包括第二电导体(10)和第二电连接设备(42)，其能够耦接到第一连接设备(26)，以便将导体彼此连接。系统(20)包括在锁定位置和解锁位置之间可移动的锁(60)、用于控制第一开关设备至断开位置以及控制第一接地设备至闭合位置的第一设备(62)和用于只要第一接地设备处于断开位置中就控制锁处于锁定位置中的模块(66)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于使得电气设备到电力供应单元的电连接安全的系 统。

电力供应单元包括意图连接到例如电网的电力供应源的第一电导体、第 一电连接设备、第一开关设备和第一接地设备，第一连接设备连接到第一导 体，第一开关设备在第一电流在第一导体中流通的闭合位置和所述第一电流 没有流通的断开位置之间可移动，并且第一接地设备在第一导体接地的闭合 位置和没有接地的断开位置之间可移动。

电气设备包括第二电导体、第二电连接设备、第二开关设备和第二接地 设备，第二连接设备连接到第二导体，第二开关设备在第二电流在第二导体 中流通的闭合位置和所述第二电流没有流通的断开位置之间可移动，并且第 二接地设备在第二导体接地的闭合位置和没有接地的断开位置之间可移动。

第二连接设备能够耦接到第一连接设备，以便将第二导体电连接到第一 导体。

本发明还涉及一种包括这种电力供应单元和这种安全系统的电气装置。

背景技术

本发明涉及意图彼此电连接以便将电导体连接到其他电导体的电连接设 备的移交(consignment)的领域，该移交对于在所述电连接设备的连接和断 开阶段期间确保人的安全是必要的。

第一和第二电导体是例如中等电压导体，也就是说能够在交流电中呈现 高于或等于1000V电压以及在直流电中呈现高于或等于1500V电压的导体。 如果电压总是呈现在第一和第二电导体中的特定导体上，则第一和第二连接 设备的连接和断开对人的安全呈现危险。

电气设备是例如停泊在码头的船上的电网，船的电网允许向船上的不同 电气服务供电。电力供应单元连接到的电力供应源是例如能够传递电压的陆 地电网。当陆地电网传递不同于电气设备的电压的电压时，变压器允许在陆 地电网和电气设备之间适配电压。

对于码头处的船的电连接，一个或多个中等电压可移动连接器高达每天 若干次地从具有高使用频率的相应的插座连接/断开，每一个连接器形成一个 连接设备，并且每一个相应的插座形成另一连接设备。手动地进行这些连接/ 断开，这对人的安全造成高危险：电导体上的接地故障或事故电压的危险、 过电压等。

为了避免这种危险，继而在每一个连接/断开时进行手动移交过程。

然而，每一个手动移交过程都特别长，具有一般长于30分钟的实现时间， 并且能够达到1小时30分钟，在船和/或港口的约束的情况下，这有时不能 满足或存在困难。事实上，对于摆渡，例如，当在港口中的时间仅持续2小 时时，1小时的移交时间是不令人满意的。

在某些情况下，连接/断开操作必须由船上的单个人进行，这不符合必须 有人在码头上的手动移交操作。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种允许在第二连接设备与第一连接设备连 接或断开期间减少移交所需的时间的安全系统。

为此，本发明的目标是上述类型的安全系统，其中该安全系统包括：

-锁，在锁定位置和解锁位置之间可移动，第二连接设备和第一连接设 备的耦接在锁的锁定位置中固定，并且在所述锁的解锁位置中释放，

-第一控制设备，适配为控制第一开关设备至断开位置以及控制第一接 地设备至闭合位置，

-控制模块，适配为只要第一接地设备处于断开位置中，就控制锁处于 锁定位置中。

根据本发明的其他有利方面，安全系统包括孤立地或根据全部技术上可 能的组合进行的下列特性中的一个或多个：

-电气设备还包括第二开关设备和第二接地设备，第二连接设备连接到 第二导体，第二开关设备在第二电流在第二导体中流通的闭合位置和在所述 第二电流没有流通的断开位置之间可移动，并且第二接地设备在第二导体接 地的闭合位置和没有接地的断开位置之间可移动，以及

安全系统还包括第二控制设备，该第二控制设备被适配为控制第二开关 设备至断开位置以及控制第二接地设备至闭合位置，并且该控制模块被适配 为只要第一和第二接地设备中的至少一个处于断开位置中，就控制锁处于锁 定位置中。

-控制模块还被适配为当第一和第二接地设备处于闭合位置中时，控制 锁至解锁位置；

-第一和第二连接设备中的至少一个被放置在由活盖(trapdoor)封闭的 空间内，并且锁被配置为在其锁定位置中锁定活盖的封闭，并且在其解锁位 置中释放活盖的打开；

-锁被配置为在其锁定位置中直接将第二连接设备锁定到第一连接设 备，并且在其解锁位置中释放第一和第二连接设备；

-电力供应单元还包括包含初级绕组和次级绕组的电气变压器，以及连 接到初级绕组的附加开关设备，附加开关设备在电流通过初级绕组流通的闭 合位置和所述电流没有流通的断开位置之间可移动，第一导体和第一开关设 备连接到次级绕组，以及

安全系统还包括另一控制设备，其被适配为当第一控制设备被激活以控 制第一开关设备至断开位置以及控制第一接地设备至闭合位置时并且当第一 接地设备保持处于断开位置中时，控制附加开关设备至断开位置；

-安全系统还包括发光指示器，其被适配为发出发光安全信号，以便指 示第一和第二连接设备被移交，控制模块还被适配为当第一接地设备处于闭 合位置中时，控制发光安全信号的发出；

-控制设备中的至少一个和一个控制模块是以被供应电压并且包含串联 连接的至少一个开关和至少一个继电器的安全回路的形式，每一个开关在断 开位置和闭合位置之间可移动，并且被适配为当处于其断开位置中时，断开 安全回路，每一个继电器被适配为在安全回路中没有电压的事件中发出控制 信号；

-控制设备中的每一个和每一个控制模块是以对应的安全回路的形式；

-至少一个继电器或继电器中的一个，优选地控制模块的安全回路继电 器，包含继电器的反馈位置的接触部，并且系统还包括在检测到继电器地错 误位置的事件中，阻碍电力供应单元的开始和/或阻止电力供应到电气设备的 部件；

-至少一个安全回路包含两个继电器；以及

-至少一个继电器包含冗余的接触部。

本发明的另一目标是一种包括电气设备的电力供应单元和使得电气设备 到电力供应单元的电连接安全的系统的电气装置，

电力供应单元包括意图连接到例如电网的电力供应源的第一电导体、第 一电连接设备、第一开关设备和第一接地设备，第一连接设备连接到第一导 体，第一开关设备在第一电流在第一导体中流通的闭合位置和所述第一电流 没有流通的断开位置之间可移动，并且第一接地设备在第一导体接地的闭合 位置和没有接地的断开位置之间可移动，其中安全系统如上定义。

附图说明

本发明的这些特性和优点将在阅读仅作为非限制性示例给出且参考附图 进行的下文的描述时显现，其中：

图1是停泊在码头的船的示意图，船包含船上电网，其形成电气设备， 并意图被经由根据第一实施例的电气装置供应电力，该电气装置包含连接到 陆地电网的电力供应单元和使得船上电网到电力供应单元的电连接安全的系 统，

图2是图1的电气装置的电路图，

图3是与图1类似的、具有根据本发明的第二实施例的电气装置的视图， 以及

图4是与图2类似的、根据本发明的第二实施例的视图。

具体实施方式

图1中，船6停靠在码头8，并且电气装置10被部分放置在码头8上且 部分放置在船6上。

电气装置10包括向电气设备14供应电力的单元12和用于使得电气设备 14和电力供应单元12的电连接安全的系统20。

电气装置10被适配为向电气设备14供应电力，该电气设备14是例如船 6上的电网，在后续说明书中也被称为船上电网14。

图1和2中，电力供应单元12包括意图连接到电力供应源24的第一电 导体22，该电力供应源24是例如电网，尤其为陆地电网。

电力供应单元12还包括第一电连接设备26、第一开关设备28和第一接 地设备30。第一连接设备26连接到第一导体22。第一开关设备28在第一电 流在第一导体22中流通的闭合位置和在所述第一电流没有流通的断开位置 之间可移动。第一接地设备30在第一导体22接地的闭合位置和所述第一导 体22没有接地的断开位置之间可移动。

作为可选的补充，特别地当电力供应源24是高电压源时，电力供应单元 12还包括用于将来自电力供应源24的高电压转换为传递到第一导体22的中 等电压的第一电气变压器，第一电气变压器32包含连接到电力供应源24的 第一初级绕组34和连接到第一导体22和第一开关设备28的第一次级绕组 36。

根据该可选的补充，电力供应单元12还包括连接到第一初级绕组34的 第一附加开关设备38，第一附加开关设备38在电流通过第一初级绕组32流 通的闭合位置和所述电流没有流通的断开位置之间可移动。

电气设备14包括第二电导体40、第二电连接设备42、第二开关设备44 和第二接地设备46。第二连接设备42连接到第二导体40，并且能够耦接到 第一连接设备26以便将第二导体40电连接到第一导体22。第二开关设备44 在第二电流在第二导体40中流通的闭合位置和所述第二电流没有流通的断 开位置之间可移动。第二接地设备46在第二导体40接地的闭合位置和所述 第二导体40没有接地的断开位置之间可移动。

作为可选的补充，电气设备14还包括包含连接到第二电导体40的第二 初级绕组50和连接到电负载54的第二次级绕组52的第二电气变压器48。

根据该可选的补充，电气设备14还包括连接到第二次级绕组52的第二 附加开关设备56，第二附加开关设备56在电流通过第二次级绕组52流通的 闭合位置和所述电流没有流通的断开位置之间可移动。

安全系统20包括在锁定位置和解锁位置之间可移动的锁60，第二连接 设备42与第一连接设备26的耦接在锁60的锁定位置中固定，并且在所述锁 60的解锁位置中释放。锁60是例如意图与继电器相关联的锁，以便被控制 处于锁定或解锁位置中。作为变形，锁是直接整合所述继电器的电磁锁。

安全系统20包括第一控制设备62，其被适配为控制第一开关设备28至 断开位置以及控制第一接地设备30至闭合位置。

安全系统20包括第二控制设备64，其被适配为控制第二开关设备44至 断开位置以及控制第二接地设备46至闭合位置。

安全系统20包括第三控制设备66，其也被称为控制模块，并且被适配 为只要第一接地设备30处于断开位置中，就控制锁60处于锁定位置中。作 为可选的补充，第三控制设备66被适配为只要第一接地设备30和第二接地 设备46中的至少一个处于断开位置中，就控制锁60处于锁定位置中。

作为可选的补充，安全系统20还包括发光指示器68，其被适配为发出 发光安全信号，以便指示第一连接设备26被移交。作为可选的补充，发光指 示器68被适配为发出发光安全信号，以便指示第一和第二连接设备26、42 被移交。第三控制设备66随后例如还被适配为当第一接地设备30处于闭合 位置中时，控制发光安全信号的发出。

作为可选的补充，安全系统20还包括第四控制设备70，其被适配为当 第一控制设备62被激活以控制第一开关设备28至断开位置以及第一接地设 备30至闭合位置但第一接地设备30保持处于断开位置中时，控制第一附加 开关设备38至断开位置。

在图1的实施例示例中，安全系统20包括由未示出的活盖封闭的空间 72。第一和第二连接设备26、42中的至少一个被放置在由活盖封闭的所述空 间72内，并且锁60被配置为依序在其锁定位置中锁定活盖的封闭，并且在 其解锁位置中释放活盖的打开。在图1的示例中，第一和第二连接设备26、 42被放置在空间72内。

在未示出的变形中，锁60被配置为依序在其锁定位置中直接将第二连接 设备42锁定到第一连接设备26，并且在其解锁位置中释放第一和第二连接 设备26、42。

每一个连接设备26、42是例如本身已知的电连接器。第一连接设备26 包含多个第一引脚74，并且第二连接设备42包含多个第二引脚76，第二引 脚76与第一引脚74互补以便允许第二连接设备42连接到第一连接设备26。 本领域技术人员将自然地理解特别地取决于电气设备14的类型，例如取决于 船的类型，引脚74、76的分布从一个应用到另一应用是可变的。

在图2的示例中，第一连接设备26包含八个第一引脚74，并且第二连 接设备42还包含八个第二引脚76，四个引脚74、76对应于第一和第二导体 22、40，并且四个引脚74、76对应于第一和第二控制设备62、64。

在图2的示例中，其中电力供应是三相的，第一导体22包含三相导体并 且第二导体40也包含三相导体。

根据第一实施例，第一连接设备26是以固定插座的形式，并且第二连接 设备42是以可移动连接器的形式，其也被称为可移动插头连接器，并且被放 置在来自船6的线缆78的末端。

第一开关设备28是例如诸如机电隔离开关断路器的隔离开关断路器。第 一接地设备30是例如本身已知的隔离开关。

作为示例，第一附加开关设备38也是诸如机电断路器的断路器。

以类似的方式，第二开关设备44是例如诸如机电隔离开关断路器的隔离 开关断路器。第二接地设备46例如是本身已知的隔离开关(disconnector)。

作为示例，第二附加开关设备56也是诸如机电断路器的断路器。

锁60包含例如未示出的机械锁定设备和未示出的电磁致动器，该电磁致 动器在对应于锁定位置的第一位置和对应于解锁位置的第二位置之间控制锁 定设备。

第一、第二、第三和第四控制设备62、64、66、70中的至少一个是以安 全回路80、82、84、86的形式，向该安全回路供应电压，并且该安全回路包 含串联连接的至少一个开关88和至少一个继电器90。作为补充，特定安全 回路80、82包含它们自己的电压源92，其他安全回路84、86由这些回路84、 86外部的电压源供电。对应安全回路80、82、84、86的每一个开关88在断 开位置和闭合位置之间可移动，并且被适配为当开关处于断开位置中时，断 开安全回路80、82、84、86，每一个继电器90被适配为在安全回路80、82、 84、86中没有电压时，发出控制信号。

在图2的实施例示例中，第一、第二、第三和第四控制设备62、64、66、 70中的每一个是以对应安全回路80、82、84、86的形式。更确切地，第一 控制设备62是以第一安全回路80的形式，第二控制设备64是以第二安全回 路82的形式，并且第三控制设备66是以第三安全回路84的形式。作为可选 的补充，第四控制设备70是以第四安全回路86的形式。

第三控制设备66还被适配为当第一和第二接地设备30、46处于闭合位 置中时，控制锁60处于解锁位置中。

例如，发光指示器68被配置为当已经实现了安全过程时，发出发光绿色 光束。

在图2的示例中，第一和第二安全回路80、82中的每一个形成码头8 和船6之间的回路。第一和第二安全回路80、82中的每一个包含两个开关 88，一个开关88位于码头侧，并且另一开关88位于船侧。

第一和第二安全回路80、82的码头侧开关88进一步耦接到一起，例如 机械地耦接到一起，使得一个码头侧的断开和闭合位置之间的位置的改变能 够使得另一码头侧开关88的位置同样改变。换句话说，第一和第二安全回路 80、82的码头侧开关88始终处于相同位置。

以类似的方式，第一和第二安全回路80、82的船侧开关88也耦接到一 起，例如机械地耦接到一起，使得第一和第二安全回路80、82的船侧开关 88始终处于相同位置。

手动控制第一和第二安全回路80、82的开关88，使得可以启动第一和 第二电连接设备26、42的安全过程，也就是说，电连接设备26、42的自动 移交。

至少一个继电器或继电器90中的一个，优选地第三安全回路84的继电 器90，包含继电器90的位置的反馈接触部，并且安全系统20还包括在检测 到对应继电器90的错误位置的事件中，阻碍电力供应单元12的开始和/或阻 止电力供应到电气设备14的部件(未示出)。阻碍部件对应于例如控制部件， 例如控制器，其被适配为控制第一和第二安全回路80、82的开关88的断开。

至少一个安全回路80、82、84、86包含两个继电器90，以便在继电器 90中的一个故障的事件中具有冗余。作为变形，经由使用内部具有冗余的接 触部的安全继电器来获得冗余。冗余继电器90优选地并联连接。在图2的示 例中，每一个安全回路80、82、84、86包含两个继电器90，为了清楚描绘 的问题，每次仅示出两个继电器90中的一个。

第一安全回路80的继电器90连接到第一开关设备28和第一接地设备 30两者。其随后被放置在码头8侧。作为变形，第一安全回路80包含串联 的两个继电器90，一个继电器90连接到第一开关设备28，并且另一个继电 器90连接到第一接地设备30，这些继电器90在码头8侧。

第二安全回路82的继电器90连接到第二开关设备44和第二接地设备 46两者。作为变形，第二安全回路82包含串联的两个继电器90，一个继电 器90连接到第二开关设备44，并且另一个继电器90连接到第二接地设备46。

第三安全回路84的继电器90连接到锁60。

作为可选的补充，第四安全回路86的继电器90连接到第一附加开关设 备38。

作为变形或补充，至少一个继电器90包含冗余的接触部。这还使得可以 在多组接触部之一故障时具有冗余。

现在将描述根据本发明的装置10的功能，并且特别地安全系统20的功 能。

为了将船6连接到码头上的陆地电网，一旦船6在码头8处，操作者就 验证码头上的电力供应单元12是可用的且可操作的。在正常状况下，第一安 全回路80是断开的，第一开关设备28和第一接地设备30分别被保持在断开 位置中和在闭合位置中。因此移交条件被确认，因此发光指示器68的绿灯接 通，并且可以访问第一连接设备26(锁60在解锁位置中)。同样，在设备14 侧上，例如在船侧上，第二安全回路82断开，第二开关设备44和第二接地 设备46分别被保持在断开位置中和闭合位置中。

操作者随后验证电力供应单元12的可用性，并且验证安全条件被满足 (指示器68的绿灯以及对对应于第一连接设备26的活盖的访问，也就是说， 锁60处于解锁位置中，并且第一连接设备26状况良好)。

以类似的方式，船上的操作者验证安全条件被满足(查考第二接地设备 46的闭合位置，第二连接设备42状况良好)

第二连接设备42随后连接到第一连接设备26，然后第二接地设备46被 控制至断开位置，第二安全回路82闭合。船上的操作者随后请求位于码头上 的电力供应单元12的开始。

第一安全回路80随后闭合，然后第一接地设备30被控制至断开位置， 并且第一开关设备28被控制至闭合位置。

当码头侧和船侧的两个网络同步时，第二开关设备44随后与第二附加开 关设备56一起被控制至闭合位置。

电负载54随后由陆地电网供电，也就是说，由电力供应源24供电，并 且不再需要由船的辅助发电机供电，该辅助发电机随后从船的电网断开。

船6的船上电网随后经由电力供应单元12由陆地电网供电，其允许船6 上的不同电负载54被逐步供电，同时停止船6的内燃机的操作。当船6停泊 时，这允许减少海洋和空气污染。

为了相对于码头上的陆地电网断开船6，当船6希望离开码头8时，操 作者启动安全过程，以便通过接通船侧或码头侧的两个开关88中的一个进行 第一和第二连接设备26、42的自动移交。例如断开功能类似于船侧的码头侧 开关88使得另一码头侧开关88断开，使得第一和第二安全回路80、82随后 断开，并且在它们的继电器90的端子上不再呈现任何电压。

以与对于连接操作先前描述的方式类似的方式，第一和第二安全回路 80、82的继电器90检测到在它们的端子没有电压，并且随后发送控制信号 以控制第一开关设备28至断开位置以及控制第一接地设备30至闭合位置， 并且分别控制第二开关设备44至断开位置以及控制第二接地设备46至闭合 位置。

在闭合了第一接地设备30之后，第三安全回路84的开关88被控制至闭 合位置并且该第三回路84的继电器90将锁控制至解锁位置，使得操作者随 后可以从第一连接设备26断开第二连接设备42。

此外，如果锁60处于故障状况中，则系统20自动检测基于锁60的锁定 设备的机械位置的锁60的状态和第三安全回路84的继电器90的状态之间的 不一致。

整体监视安全系统20中插入的开关设备28、44、接地设备30、46和继 电器90。当检测到任何不一致时，生成警告并且码头上的电力供应单元12 不再能够开始。

此外，当安全系统20包含根据上述可选的补充的第四控制设备70时， 在锁60已经从其锁定位置变化到其解锁位置(这是不正常的)之后，第四控 制设备70允许在第一接地设备30再次处于断开位置中时第一附加开关设备 38被控制至断开位置。第四控制设备70随后允许切断来自电力供应单元12 的源24的电力供应，这允许当锁60被不正常地解锁时阻止第一导体22上的 电压的呈现。这允许进一步提高人的安全性。

图3和4示出本发明的第二实施例，其中与先前描述的第一实施例相同 的元件通过相同的参考标号识别并且不再描述。

根据第二实施例，第一连接设备26是以可移动连接器的形式，其也被称 为可移动插头连接器，并且被放置在从码头8去往船6的线缆178的末端， 并且第二连接设备42是以与船6整合的固定插座的形式。

根据该第二实施例，在图4的示例中，第一引脚74是公引脚并且第二引 脚76是母引脚。

根据该第二实施例，锁60被放置在船6侧，并且在图4的示例中，第三 安全回路84形成码头8和船6之间的回路，第一和第二安全回路80、82中 的每一个还形成码头8和船6之间的回路。锁6例如被放置在形成来自码头 的可移动插头连接器的第一连接设备26侧。作为变形，锁60被放置在形成 固定插座的第二连接设备42侧，并且换句话说，被安装在船侧。

该第二实施例的功能与第一实施例先前描述的功能相同，并且不再进行 描述。

该第二实施例的优点与第一实施例先前描述的优点相同，并且不再进行 描述。

因此，人们将想到与第一连接设备26相比，当连接或断开第二连接设备 42时，根据本发明的安全系统20允许减少移交所需的时间。