專利名稱：斷電系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)和教導(dǎo)的發(fā)明一般涉及電力系統(tǒng)、設(shè)備和方法；并且更具體地涉及用于 處理故障條件的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
很多當(dāng)前的浪涌抑制設(shè)備被設(shè)計(jì)為處理相對(duì)短持續(xù)時(shí)間的電壓和/或電流浪涌。本文公開(kāi)和教導(dǎo)的發(fā)明針對(duì)用于處理故障條件的改善的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于保護(hù)負(fù)載免受與多個(gè)線路相關(guān)的故障損害的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括監(jiān)控第一線路和第二線路的檢測(cè)電路；以及插入在該線路和負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)；其中在 檢測(cè)到故障時(shí)，該檢測(cè)電路觸發(fā)開(kāi)關(guān)以從該線路斷開(kāi)負(fù)載。一旦故障被清除，該檢測(cè)電路可 以自動(dòng)地使得開(kāi)關(guān)將負(fù)載重新連接到線路。該檢測(cè)電路可以在檢測(cè)到故障的一秒內(nèi)觸發(fā)開(kāi) 關(guān)。該檢測(cè)電路可以監(jiān)控該線路的線電壓，其中該線電壓正常約為240伏特交流電壓，并且 當(dāng)線電壓達(dá)到約300伏特交流電壓時(shí)可以檢測(cè)出故障。該檢測(cè)電路可以監(jiān)控該線路的線電 壓并且可以在該線電壓超過(guò)正常電壓的125%或130%時(shí)檢測(cè)出故障。該系統(tǒng)可以具有承 受約1200伏特交流電壓至少一個(gè)小時(shí)的能力。該系統(tǒng)可以在高達(dá)約200安培的交流電流 暴露于約240伏特交流電壓或在高達(dá)約500安培的交流電流暴露于約480伏特交流電壓。 當(dāng)線電壓降低到約250伏特交流電壓時(shí)，負(fù)載可以被自動(dòng)地重新連接到線路。當(dāng)線電壓降 低到正常電壓的5%或10%內(nèi)時(shí)，負(fù)載可以被自動(dòng)地重新連接到線路。故障可以是過(guò)壓、欠 壓、相位缺失以及諸如接入傳感器(access sensor)、煙霧傳感器和/或熱傳感器的外部觸 發(fā)中的任意一個(gè)或多個(gè)。
圖1示出利用本發(fā)明的某些方面的斷電系統(tǒng)的特定實(shí)施例的簡(jiǎn)化框圖；圖2A示出利用本發(fā)明的某些方面的斷電電路的特定實(shí)施例的示意圖；圖2B示出圖2A的斷電電路的第一部分特寫(xiě)圖；圖2C示出圖2A的斷電電路的第二部分特寫(xiě)圖；圖2D示出圖2A的斷電電路的第三部分特寫(xiě)圖；圖3示出利用本發(fā)明的某些方面的第一測(cè)試設(shè)置、過(guò)程和結(jié)果；圖4示出利用本發(fā)明的某些方面的第二測(cè)試設(shè)置、過(guò)程和結(jié)果；圖5示出利用本發(fā)明的某些方面的第三測(cè)試設(shè)置、過(guò)程和結(jié)果；圖6示出利用本發(fā)明的某些方面的第四測(cè)試設(shè)置、過(guò)程和結(jié)果；圖7示出利用本發(fā)明的某些方面的第五測(cè)試設(shè)置、過(guò)程和結(jié)果；圖8示出現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)；圖9示出使用瞬時(shí)電壓浪涌抑制器(TVSS)的圖8的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)；
4
圖10示出利用本發(fā)明的某些方面的斷電系統(tǒng)的另一特定實(shí)施例；圖11示出利用本發(fā)明的某些方面的斷電系統(tǒng)的又一特定實(shí)施例；圖12示出使用TVSS的圖11的實(shí)施例；以及圖13示出利用本發(fā)明的某些方面的斷電系統(tǒng)的再一特定實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式呈現(xiàn)上述附圖和下面具體結(jié)構(gòu)和功能的書(shū)面描述并不限制申請(qǐng)人發(fā)明的范圍或 者所附權(quán)利要求的范圍，而是提供附圖和書(shū)面描述以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員得到和使用尋求 專利保護(hù)的本發(fā)明。為清晰和理解的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，并沒(méi)有描述或示出本 發(fā)明的商業(yè)實(shí)施例的所有特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將意識(shí)到，結(jié)合本發(fā)明的各方面的實(shí)際 商業(yè)實(shí)施例的發(fā)展將需要很多具體實(shí)施決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者用于商業(yè)實(shí)施例的最終目的。這 種具體實(shí)施決定可以包括但不限于符合于系統(tǒng)相關(guān)的、業(yè)務(wù)相關(guān)的、政府相關(guān)的和其他約 束，這些約束可以通過(guò)具體實(shí)施方式
、地點(diǎn)來(lái)變化且隨時(shí)間變化。盡管開(kāi)發(fā)者的努力在絕對(duì) 意義上說(shuō)可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，不過(guò)這種努力將是本領(lǐng)域技術(shù)人員受益于本公開(kāi)的例行事 業(yè)。必須理解，本文公開(kāi)和教導(dǎo)的發(fā)明容易得到各種不同修改和備選形式。最后，諸如但不 限于“一個(gè)”的單數(shù)術(shù)語(yǔ)的使用并不旨在作為項(xiàng)目數(shù)目的限制。而且，在書(shū)面描述中使用諸 如但不限于“頂”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、“側(cè)”等關(guān)系術(shù)語(yǔ)，為清楚起 見(jiàn)，具體參考附圖，并且使用這些術(shù)語(yǔ)并不旨在限制本發(fā)明或所附權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明的特定實(shí)施例可以參考方法的框圖和/或操作說(shuō)明在下面描述。應(yīng)當(dāng)理 解，框圖和/或操作說(shuō)明的每個(gè)方框以及框圖和/或操作說(shuō)明中的方框的組合可以通過(guò)模 擬和/或數(shù)字硬件和/或計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)施。這種計(jì)算機(jī)程序指令可以被設(shè)置到通用計(jì) 算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、ASIC和/或其他可編程數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的處理器中。執(zhí)行的指令可以創(chuàng) 建用于實(shí)施框圖和/或操作說(shuō)明中指定的行為的結(jié)構(gòu)和功能。在一些備選實(shí)施方式中，附 圖中示意的功能/動(dòng)作/結(jié)構(gòu)可以不以框圖和/或操作說(shuō)明中示意的順序發(fā)生。例如，依 賴于涉及的功能性/動(dòng)作/結(jié)構(gòu)，示為連續(xù)發(fā)生的兩個(gè)操作實(shí)際上可以基本上同時(shí)執(zhí)行或 者操作可以以相反的順序執(zhí)行。與本文公開(kāi)的實(shí)施例一起使用或者被本文公開(kāi)的實(shí)施例使用的計(jì)算機(jī)程序可以 以面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言、常規(guī)的過(guò)程化編程語(yǔ)言或者諸如匯編語(yǔ)言和/或微碼的較低級(jí)代碼 書(shū)寫(xiě)。程序可以作為獨(dú)立軟件包或者其他軟件包的一部分全部在單個(gè)處理器上執(zhí)行和/或 跨越多個(gè)處理器執(zhí)行。發(fā)明人發(fā)明了一種用于保護(hù)負(fù)載免受與多個(gè)線路相關(guān)的故障損害的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括監(jiān)控第一線路和第二線路的檢測(cè)電路；以及插入在該線路和負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)；其中 在檢測(cè)到故障時(shí)，該檢測(cè)電路觸發(fā)開(kāi)關(guān)以從該線路斷開(kāi)負(fù)載。一旦故障被清除，檢測(cè)電路可 以自動(dòng)地使得開(kāi)關(guān)將負(fù)載重新連接到線路。該檢測(cè)電路可以在檢測(cè)到故障的一秒內(nèi)觸發(fā)開(kāi) 關(guān)。該檢測(cè)電路可以監(jiān)控該線路的線電壓，其中該線電壓正常約為240伏特交流電壓，并且 當(dāng)線電壓達(dá)到約300伏特交流電壓時(shí)可以檢測(cè)出故障。該檢測(cè)電路可以監(jiān)控線路的線電壓 并且當(dāng)該線電壓超過(guò)正常電壓的125%或130%時(shí)檢測(cè)出故障。該系統(tǒng)可以具有能夠承受 約1200伏特交流電壓至少一個(gè)小時(shí)的能力。該系統(tǒng)可以在高達(dá)約200安培的交流電流暴 露于約240伏特交流電壓或者在高達(dá)約500安培交流電流暴露于約480伏特交流電壓。當(dāng)線電壓降低到大約250伏特交流電壓時(shí)，負(fù)載可以被自動(dòng)地重新連接到線路。當(dāng)線電壓降 低到正常電壓的5%或10%內(nèi)時(shí)，負(fù)載可以被自動(dòng)地重新連接到線路。故障可以是過(guò)壓、欠 壓、相位缺失和/或諸如接入傳感器、煙霧傳感器和/或熱傳感器的外部觸發(fā)中的任意一個(gè) 或多個(gè)。圖1是本發(fā)明的斷電系統(tǒng)10的特定實(shí)施例的示意。系統(tǒng)可以安裝在諸如 120/240VAC住宅服務(wù)線路的輸入電力線或線路12與諸如住宅電表、斷路器面板、家用負(fù)載 和/或浪涌保護(hù)器的負(fù)載14之間。系統(tǒng)10可以具有從線路12斷開(kāi)負(fù)載14的能力，為了 在線路12面臨任何故障條件時(shí)隔離負(fù)載14。一旦故障被清除，該系統(tǒng)10還可以具有自動(dòng) 將負(fù)載14重新連接到線路12的能力。在一個(gè)實(shí)施例中，在住宅電力設(shè)有與公共配電和/或傳輸線路相接近的線路12 時(shí)，該系統(tǒng)10尤其有用。在一個(gè)示例中，在120/240VAC住宅服務(wù)線路12安裝在與12k VAC 公共配電線路和60k VAC公共電力傳輸線路相同的桿上或結(jié)構(gòu)上時(shí)可以使用該系統(tǒng)10。在 該示例中，假設(shè)出現(xiàn)住宅服務(wù)線路的配電線路故障，或者配電線路或住宅服務(wù)線路的傳輸 線路故障，住宅服務(wù)線路將被視為故障電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)到故障電壓時(shí)，本發(fā) 明的系統(tǒng)10立即從線路12斷開(kāi)負(fù)載14，并且繼續(xù)監(jiān)控線電壓。如果和/或當(dāng)線電壓返回 到接近正常操作電壓時(shí)，系統(tǒng)10自動(dòng)地將負(fù)載14重新連接到線路12。更具體而言，該系統(tǒng)10可以包括檢測(cè)或檢測(cè)器電路16，該檢測(cè)或檢測(cè)器電路16可 以從線路12布線到中性線或地18，或者從線路12a布線到線路12b。該系統(tǒng)12還可以包 括在線路12和負(fù)載14之間布線的斷路器、接觸器、斷開(kāi)器或其他開(kāi)關(guān)20，并且可操作以在 檢測(cè)電路16檢測(cè)到故障并且觸發(fā)開(kāi)關(guān)20時(shí)從線路12斷開(kāi)負(fù)載14。檢測(cè)電路16或者系統(tǒng) 10的其他部分也可以被配置成在故障被校正、清除或度過(guò)時(shí)復(fù)位開(kāi)關(guān)20，或者將負(fù)載14重 新連接到線路12。圖2A、圖2B、圖2C和圖2D示出了示例性檢測(cè)電路16和開(kāi)關(guān)20。如上面所討論， 且如圖2A所示，檢測(cè)電路16可以監(jiān)控線路12與地或中性線18之間的一個(gè)或更多線電壓。 備選地，檢測(cè)電路16可以監(jiān)控第一線路12a和第二線路12b之間的一個(gè)或更多線電壓。在 其他備選中，檢測(cè)電路16可以監(jiān)控第一線路12a與地或中性線18以及第二線路12b與地 或中性線18之間的多個(gè)線電壓。在任意情況下，如圖2B所示，電路16可以包括內(nèi)部電源部分22或者可以使用外 部電源。電路16還可以包括電壓傳感部分24以監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)線電壓。電路16還可以包 括斷路電平電阻器(disconnect levelresistor) 26或一些其他機(jī)制以幫助檢測(cè)故障。電 路16還可以包括幫助檢測(cè)故障和/或檢測(cè)故障何時(shí)被清除的電壓遲滯部分28。該電壓遲 滯部分28和/或電路16的其他組件可以定義斷路電平、重連電平、斷路時(shí)段和/或重連時(shí) 段，這些參數(shù)將在下文更詳細(xì)討論。如圖2C所示，檢測(cè)電路16還可以包括電流源部分30、 繼電器控制部分32和/或控制繼電器電源部分34。如圖2D所示，開(kāi)關(guān)20可以通過(guò)結(jié)合在 電路16中的繼電器36觸發(fā)。如上面所討論，線路12 可以是 110VAC、115VAC、120VAC、220VAC、230VAC、240VAC、 208VAC、277VAC、380VAC、415VAC、480VAC、600VAC或住宅服務(wù)常用的任意其他電壓的住 宅服務(wù)線路。線路 12 備選地可以是 2400VAC、3300VAC、4160VAC、7200VAC、7620VAC、llk VAC、12470VAC、13200VAC、14400VAC、19920VAC、22k VAC、22860VAC、24940VAC、33k VAC、34500VAC或配電常用的任意其他電壓的公共配線路。優(yōu)選地，以小于5秒檢測(cè)故障。在一優(yōu)選實(shí)施例中，以小于1秒檢測(cè)故障。在另一 優(yōu)選實(shí)施例中，以小于半秒檢測(cè)故障。在一具體實(shí)施例中，以約340毫秒檢測(cè)故障。在任一 情況中，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，檢測(cè)電路16可以立即觸發(fā)開(kāi)關(guān)20。因而，負(fù)載14優(yōu)選地在從檢 測(cè)到故障開(kāi)始小于5秒的時(shí)間內(nèi)從線路12斷開(kāi)。在一優(yōu)選實(shí)施例中，負(fù)載14優(yōu)選地在從 檢測(cè)到故障開(kāi)始小于1秒的時(shí)間內(nèi)從線路12斷開(kāi)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，負(fù)載14優(yōu)選地 在從檢測(cè)到故障開(kāi)始小于半秒的時(shí)間內(nèi)從線路12斷開(kāi)。在一具體實(shí)施例中，負(fù)載14在從 檢測(cè)到故障開(kāi)始約340毫秒的時(shí)間內(nèi)從線路12斷開(kāi)。當(dāng)然，如下文更詳細(xì)討論，在從線路 12斷開(kāi)負(fù)載14之前，故障可能實(shí)際被檢測(cè)到。例如，在負(fù)載14在約340毫秒的時(shí)間內(nèi)從線 路12斷開(kāi)的情況下，可以在小于340毫秒，諸如約300毫秒，約200毫秒或約100毫秒的時(shí) 間內(nèi)實(shí)際檢測(cè)到故障。檢測(cè)電路16優(yōu)選地在故障之前、之中和之后監(jiān)控線路12。例如，檢測(cè)電路16可以 監(jiān)控線路12的線電壓、線電流和/或線相位，并且在這些參數(shù)其中任意一個(gè)超出正常范圍 時(shí)宣布故障。檢測(cè)電路16還可以監(jiān)控諸如接入傳感器、煙霧傳感器和/或熱傳感器的外部 輸入，且當(dāng)接收或丟失這些輸入其中任意一個(gè)時(shí)宣布故障。這些傳感器可用作聯(lián)鎖、備選和 /或備用子系統(tǒng)。檢測(cè)電路16還可以在線路條件和/或外部輸入的任意組合時(shí)宣布故障。更具體而言，在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)電路16可以監(jiān)控線路12的線電壓并且當(dāng)線 電壓超過(guò)正常電壓的120%至200%之間的范圍，諸如約為125%或約為130%時(shí)檢測(cè)出故 障。例如，在具體實(shí)施例中，檢測(cè)電路16可以監(jiān)控線路12的線電壓，其中線電壓正常約為 240VAC，并且當(dāng)線電壓達(dá)到約300VAC時(shí)可以在斷路電平檢測(cè)出故障。這種系統(tǒng)10可以具 有承受約1200VAC的線電壓至少一個(gè)小時(shí)的能力。系統(tǒng)10在約100AAC、200AAC或甚至高 達(dá)500AAC時(shí)可以正常暴露于線電壓。當(dāng)然，如上面討論，可以使用其他線電壓和故障范圍 和/或斷路電平。當(dāng)線電壓降到正常線電壓的5%或10%范圍內(nèi)時(shí)負(fù)載14可以在重連電平自動(dòng)地 重新連接到線路12。例如，當(dāng)系統(tǒng)10被設(shè)計(jì)為使用240VAC的正常線電壓時(shí)，在由于故障而 斷開(kāi)之后，當(dāng)線電壓降回到約250VAC時(shí)，負(fù)載14可以在重連電平被自動(dòng)地重新連接到線路 12。系統(tǒng)10可以在故障被清除之后立即將負(fù)載14重新連接到線路12，或者可以等待某一 重連時(shí)段以確保故障被清除。例如，系統(tǒng)10可以在故障被清除之后等待1秒至10分鐘的 范圍，諸如1秒、10秒、30秒、1分鐘或5分鐘，并且在重新連接負(fù)載14到線路12之前保持 被清除以確保故障確實(shí)被清除。備選地，不是使用預(yù)定的重連時(shí)段，而是當(dāng)重新連接負(fù)載14 到線路12時(shí)，系統(tǒng)10可以使用依賴于故障的嚴(yán)重性的可變重連時(shí)段。例如，對(duì)于較嚴(yán)重的 故障，系統(tǒng)10可以使用較長(zhǎng)的重連時(shí)段，對(duì)于較不嚴(yán)重的故障，可以使用較短的重連時(shí)段。類似地，當(dāng)從線路12斷開(kāi)負(fù)載14時(shí)，對(duì)于較嚴(yán)重的故障，系統(tǒng)10可以較快地反 應(yīng)。例如，系統(tǒng)10可以被設(shè)計(jì)為在檢測(cè)故障之后且在從線路12斷開(kāi)負(fù)載14之前等待一個(gè) 短的延遲斷路時(shí)段。因而，對(duì)于較嚴(yán)重故障，系統(tǒng)10可以使用較短的延遲時(shí)段，并且對(duì)于較 不嚴(yán)重故障，系統(tǒng)10可以使用較長(zhǎng)的延遲時(shí)段。備選地和/或另外地，在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)10本質(zhì)上可以搭載更常規(guī) 的浪涌抑制系統(tǒng)、不間斷電源(UPS)系統(tǒng)和/或一些其他電源質(zhì)量或保護(hù)系統(tǒng)，諸如更常規(guī) 的斷路器系統(tǒng)。常規(guī)的浪涌抑制器典型地被設(shè)計(jì)為處理快速、短持續(xù)時(shí)間、高能量的浪涌，但是一般缺乏處理可能依賴于過(guò)壓的嚴(yán)重性的持續(xù)浪涌的能力。類似地，常規(guī)UPS僅可以 維持負(fù)載一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度，該時(shí)間長(zhǎng)度可能依賴于過(guò)壓、欠壓和/或相位缺失的嚴(yán)重性。最 后，常規(guī)斷路器系統(tǒng)可能由于過(guò)度的過(guò)壓而橋接。因此，在從線路12斷開(kāi)負(fù)載14之前，本發(fā) 明的系統(tǒng)10可以等待，直到清除處于或超出搭載的系統(tǒng)的能力的任意故障。更具體而言， 本發(fā)明的系統(tǒng)10可以分析諸如過(guò)壓、欠壓和/或相位缺失的故障的嚴(yán)重性，并且以依賴于 嚴(yán)重性的時(shí)間和/或方式從線路12斷開(kāi)負(fù)載14。圖3、圖4、圖5、圖6、圖7示出可以與本發(fā)明的系統(tǒng)10 —起使用和/或從本發(fā)明 的系統(tǒng)10預(yù)期的各種測(cè)試設(shè)置、過(guò)程和結(jié)果。圖8示出典型的現(xiàn)有技術(shù)住宅電力系統(tǒng)10，其中變壓器或其他電源38將配線電 壓轉(zhuǎn)換為住宅線路電壓，該住宅線電壓通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)斷路器40a、40b應(yīng)用于家庭中的 各個(gè)負(fù)載14、14a、14b。如上面所討論，配線電壓例如可以是2400VAC、3300VAC、4160VAC、 7200VAC、7620VAC、Ilk VAC、12470VAC、13200VAC、14400VAC、19920VAC、22k VAC、22860VAC、 24940VAC、33k VAC、34500VAC或配電常用的任意其他電壓。也如上面所討論，住宅線路電 壓例如可以是 110VAC、115VAC、120VAC、220VAC、230VAC、240VAC、208VAC、277VAC、380VAC、 415VAC、480VAC、600VAC或住宅服務(wù)常用的任意其他電壓。更具體而言，在典型住宅安裝中， 住宅電力服務(wù)包含兩個(gè)帶電線路(hot line)12a、12b和一個(gè)中性線18。帶電線路12a、12b 之間的線電壓典型地為240VAC，任一帶電線路12a、12b與中性線18之間的線電壓典型地為 120VAC。在這種情況下，很多負(fù)載14、14a、14b布線在線路12a、12b與中性線18之間，并且 區(qū)此預(yù)期預(yù)見(jiàn)約為120VAC。然而，當(dāng)中性線18經(jīng)歷斷路、開(kāi)路或其他故障42時(shí)，一個(gè)或多個(gè)負(fù)載14、14a、14b 可能經(jīng)歷大于120VAC。更具體而言，當(dāng)中性線18經(jīng)歷開(kāi)路42時(shí)，一個(gè)或多個(gè)負(fù)載14、14a、 14b可能經(jīng)歷0至240VAC之間的任何電壓。在所示示例中，負(fù)載之一 14a經(jīng)歷約40VAC，并 且另一負(fù)載14b經(jīng)歷約200VAC。兩個(gè)條件都潛在地對(duì)負(fù)載14、14a、14b造成損害，導(dǎo)致故障 和/或?qū)е缕渌麊?wèn)題。如果住宅服務(wù)采用瞬時(shí)電壓浪涌抑制器(TVSS)44a、44b，如圖9所示，只要TVSS 44a、44b能夠處理中性線開(kāi)路故障，則裝置將受到保護(hù)。然而，在中性線開(kāi)路42的示例性情 形中，TVSS之一 44b可能承受極端功率超載并且可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障。因此，如圖10、11和/或12所示，本發(fā)明的檢測(cè)電路16可以監(jiān)控兩個(gè)帶電線路 12a、12b和/或中性線18并且當(dāng)檢測(cè)出故障42時(shí)觸發(fā)開(kāi)關(guān)20以從帶電線路12a、12b斷 開(kāi)一個(gè)或多個(gè)負(fù)載14、14a、14b。更具體而言，當(dāng)檢測(cè)電路16檢測(cè)到上述和/或中性線開(kāi) 路其中任意故障時(shí)，檢測(cè)電路16可以觸發(fā)開(kāi)關(guān)20以從線路12a、12b斷開(kāi)一個(gè)或多個(gè)負(fù)載 14、14a、14b。在這種情況下，連接到每個(gè)120VAC電路的所有設(shè)備均被保護(hù)。如圖12所示， 具有TVSS 44a、44b的系統(tǒng)也可以被保護(hù)免受中性線開(kāi)路故障42的損害。圖13示出了 3相Y型系統(tǒng)10。這種系統(tǒng)10可以結(jié)合120/208系統(tǒng)，該120/208系統(tǒng) 在每個(gè)線路與中性線之間具有120VAC并且在每個(gè)線路與任意其他線路之間具有208VAC。 用于該配置的另一常見(jiàn)電壓是277/480。在這些情況下，可以保護(hù)諸如電機(jī)的3相負(fù)載免受 過(guò)壓、欠壓和相位缺失的損害。在這些情況下，保護(hù)單相負(fù)載免受過(guò)壓、欠壓和擔(dān)憂的中性 線開(kāi)路故障的損害。盡管沒(méi)有示出，本發(fā)明的系統(tǒng)10或者其所選特征也可以用在△型配 置中。
在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)電路16監(jiān)控每個(gè)線路12和中性線18之間的線電壓并且當(dāng) 檢查出中性線開(kāi)路、過(guò)壓、欠壓、相位缺失和/或接收外部觸發(fā)時(shí)觸發(fā)開(kāi)關(guān)20。中性線開(kāi)路 故障42可以被描述為在來(lái)自輸入電源線或諸如變壓器38的電源的中性線18和內(nèi)部住宅 布線之間存在中斷、斷路或開(kāi)路的情況。這可以在變壓器38和任意負(fù)載14a、14b之間的任 何地點(diǎn)發(fā)生。中性線開(kāi)路故障42通常但不一定總是導(dǎo)致第一和第二帶電線路12a、12b相對(duì)于 中性線18的線電壓中的差異。在典型的適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)中，第一和第二線路12a、12b與中 性線18之間的線電壓希望是相等的且相對(duì)的。很多因素可能導(dǎo)致這些線電壓不完全相等。 然而，在一些實(shí)施例中，中性線開(kāi)路42可以被假定為是線電壓中的顯著差異的原因。在一些實(shí)施例中，當(dāng)作為在第一線路12a和中性線18之間測(cè)量的第一線電壓與作 為在第二線路12b和中性線18之間測(cè)量的第二線電壓之間存在5伏特的差異時(shí)，可以認(rèn)為 中性線開(kāi)路42。在其他實(shí)施例中，檢測(cè)電平或差異可以是10伏特、15伏特、20伏特、25伏 特、30伏特或更大。備選地，該差異可以以百分比表示，諸如5 %、10 %、15 %、20 %、25 %或 更大。在任意情況中，在一些實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)到中性線開(kāi)路故障時(shí)，開(kāi)關(guān)可以被觸發(fā)以從 線路斷開(kāi)負(fù)載。如上面所討論，一旦故障被清除，檢測(cè)電路16可以自動(dòng)地使得開(kāi)關(guān)20將一個(gè)或 多個(gè)負(fù)載14、14a、14b重新連接到第一和第二線路12a、12b。在一些情況下，一個(gè)或多個(gè)負(fù) 載14、14a、14b被重新連接到線路12a、12b的點(diǎn)可能不同于一個(gè)或多個(gè)負(fù)載14、14a、14b從 線路斷開(kāi)的點(diǎn)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)到線電壓中10%的差異時(shí)，一個(gè)或多個(gè)負(fù)載 14、14a、14b可以在斷路電平從線路12a、12b斷開(kāi)，并且當(dāng)檢測(cè)到線電壓中5%的差異時(shí)，一 個(gè)或多個(gè)負(fù)載14、14a、14b可以在重連電平被重新連接到線路12a、12b。盡管不是優(yōu)選實(shí)施 例，斷路重連時(shí)段也可以與中性線開(kāi)路故障42 —起使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，中性線開(kāi)路故障42在沒(méi)有維護(hù)、修復(fù)或其他服務(wù)時(shí)本身可能不 被清除。因此，在一些實(shí)施例中，為了防止對(duì)于一個(gè)或多個(gè)負(fù)載14、14a、14b和/或系統(tǒng)10 的進(jìn)一步損害，一個(gè)或多個(gè)負(fù)載14、14a、14b僅可以手動(dòng)地重連到線路12a、12b?？梢栽O(shè)計(jì)利用如上所述本發(fā)明的一個(gè)或更多方面的其他或進(jìn)一步實(shí)施例而不偏 離申請(qǐng)人的發(fā)明的精神。例如，如上所述，本發(fā)明的系統(tǒng)的任意特征和/或?qū)嵤├梢员恍?改用于三相負(fù)載和/或電機(jī)并且與三相負(fù)載和/或電機(jī)一起使用。例如，檢測(cè)電路不是檢 測(cè)線電壓中的差異，而是可以檢測(cè)電流的存在與否或電流中的變化。更具體而言，為了觸發(fā) 開(kāi)關(guān)，檢測(cè)電路可以檢測(cè)從中性線到線路之一的電流中的偏移和/或中性線上的電流的一 些其他干擾。在電機(jī)的情況下，檢測(cè)電路可以附加地或備選地檢測(cè)相位故障條件。當(dāng)檢測(cè)到線 路上的相位故障時(shí)，系統(tǒng)可以立即從線路斷開(kāi)負(fù)載或電機(jī)，繼續(xù)監(jiān)控線路的相位，并且當(dāng)相 位故障被清除時(shí)將負(fù)載重新連接到線路。另外，本發(fā)明的系統(tǒng)能夠被設(shè)計(jì)為用于直流應(yīng)用并且可以與直流應(yīng)用一起使用。 另外，本發(fā)明的系統(tǒng)不是僅從線路斷開(kāi)負(fù)載，而是可以將負(fù)載連接到冗余、備選或備用電 源。而且，本發(fā)明的各種方法和實(shí)施例可以相互組合以產(chǎn)生公開(kāi)的方法和實(shí)施例的變型。單 數(shù)元件的討論可以包括多個(gè)元件且反之亦然。除非明確限定，步驟的順序可以以各種序列發(fā)生。本文描述的各種步驟可以與其他步驟組合，被插入所述步驟，和/或分成多個(gè)步驟。類似地，元件已被功能性地描述并且 可以被實(shí)施為單獨(dú)的組件或可以被組合為具有多個(gè)功能的組件。 本發(fā)明在優(yōu)選和其他實(shí)施例的上下文中被描述并且沒(méi)有描述本發(fā)明的每一個(gè)實(shí) 施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得到對(duì)于所述實(shí)施例的明顯的修改和備選方式。公開(kāi)和未公開(kāi) 的實(shí)施例并不旨在限制或約束申請(qǐng)人持有的本發(fā)明的范圍或應(yīng)用性，而是遵照專利法，申 請(qǐng)人旨在完全保護(hù)落在下面的權(quán)利要求的等價(jià)的范圍中的所有這樣的修改和改進(jìn)。
權(quán)利要求
一種用于保護(hù)負(fù)載免受與多個(gè)線路相關(guān)的故障損害的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)控第一線路和第二線路的檢測(cè)電路；以及插入在所述第一和第二線路與所述負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)；其中當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，所述檢測(cè)電路觸發(fā)所述開(kāi)關(guān)以從所述第一和第二線路斷開(kāi)所述負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中一旦故障被清除，所述檢測(cè)電路自動(dòng)地使得所述 開(kāi)關(guān)將所述負(fù)載重新連接到所述第一和第二線路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路在檢測(cè)到所述故障的一秒內(nèi)觸發(fā)所 述開(kāi)關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線路的線電 壓，其中所述線電壓正常約為240伏特交流電壓，并且當(dāng)所述線電壓達(dá)到約300伏特交流電 壓時(shí)檢測(cè)出故障。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線路的線電 壓，并且當(dāng)所述線電壓超過(guò)正常電壓的125%時(shí)檢測(cè)出故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線路的線電 壓，并且當(dāng)所述線電壓超過(guò)正常電壓的130%時(shí)檢測(cè)出故障。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)能夠承受約1200伏特交流電壓至少一個(gè) 小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)在高達(dá)約200安培交流電流正常暴露于 約240伏特交流電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)在高達(dá)約500安培交流電流正常暴露于 約480伏特交流電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線路的線電 壓，其中所述線電壓正常約為240伏特交流電壓，并且當(dāng)所述線電壓降低到大約250伏特交 流電壓時(shí)，所述負(fù)載被自動(dòng)地重新連接到所述線路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線路的線電 壓，并且當(dāng)所述線電壓降低到正常電壓的5%內(nèi)時(shí)，所述負(fù)載被自動(dòng)地重新連接到所述線 路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線路的線電 壓，并且當(dāng)所述線電壓降低到正常電壓的10%內(nèi)時(shí)，所述負(fù)載自動(dòng)地重新連接到所述線路。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述故障是選自由中性線開(kāi)路、過(guò)壓、欠壓、相位 缺失以及外部觸發(fā)所構(gòu)成的組中的條件。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線路的中性 線開(kāi)路條件、過(guò)壓條件、欠壓條件以及相位缺失條件，并且當(dāng)任意一個(gè)或多個(gè)這些條件發(fā)生 時(shí)檢測(cè)出故障。
15.一種用于保護(hù)負(fù)載免受與多個(gè)線路相關(guān)的故障損害的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)檢測(cè)電路，總地監(jiān)控第一線路和中性線之間的第一線電壓；和第二線路和中性線之間的第二線電壓；以及插入在所述第一和第二線路與所述負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)；其中當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，所述檢測(cè)電路觸發(fā)所述開(kāi)關(guān)以從所述第一和第二線路斷開(kāi)所述負(fù)載。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中一旦所述故障被清除，所述檢測(cè)電路自動(dòng)地使 得所述開(kāi)關(guān)將所述負(fù)載重新連接到所述第一和第二線路。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述故障是選自由中性線開(kāi)路、過(guò)壓、欠壓、相 位缺失以及外部觸發(fā)所構(gòu)成的組中的條件。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)電路監(jiān)控所述第一和第二線電壓的中 性線開(kāi)路條件、過(guò)壓條件、欠壓條件、相位缺失條件，并且當(dāng)任意一個(gè)或多個(gè)這些條件發(fā)生 時(shí)檢測(cè)出故障。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)感測(cè)到所述第一和第二線電壓之間的差異 時(shí)，所述檢測(cè)電路觸發(fā)所述開(kāi)關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于保護(hù)負(fù)載不受線路上的故障損害的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括監(jiān)控線路的檢測(cè)電路；以及插入在線路和負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)；其中當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，該檢測(cè)電路觸發(fā)開(kāi)關(guān)以從該線路斷開(kāi)負(fù)載。該檢測(cè)電路可以在檢測(cè)到故障的一秒內(nèi)觸發(fā)開(kāi)關(guān)。該檢測(cè)電路可以監(jiān)控該線路的線電壓并且當(dāng)線電壓超過(guò)正常電壓的125％或130％時(shí)可以檢測(cè)出故障。當(dāng)該線電壓降低到正常電壓的5％或10％內(nèi)時(shí)，該負(fù)載可以自動(dòng)地重新連接到該線路。該故障可以是中性線開(kāi)路、過(guò)壓、欠壓、相位缺失以及諸如接入傳感器、煙霧傳感器和/或熱傳感器的外部觸發(fā)中任意一個(gè)或多個(gè)。
文檔編號(hào)H02H3/20GK101860003SQ20101015763
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者丹尼爾·布坎南, 格倫·威爾森 申請(qǐng)人:艾默生電氣公司