斷路器面板的制作方法
【專利說明】斷路器面板
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年7月25日提交的第61/675，498號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)及于2012年12年10日提交的第61/735，172號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，上述兩個(gè)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)出于所有目的通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體涉及斷路器面板。
【背景技術(shù)】
[0004]斷路器面板廣泛用于將電力饋電分配到多個(gè)被保護(hù)的支路。面板可包括多個(gè)斷路器，每個(gè)斷路器保護(hù)不同的支路。斷路器提供這樣的自動(dòng)切換機(jī)制，該自動(dòng)切換機(jī)制通過中斷電路的連續(xù)性來斷開電流而對(duì)故障狀況(例如，過載或短路)做出響應(yīng)。電弧故障斷路(AFCI)和接地故障斷路(GFCI)分別是對(duì)電弧故障和接地故障的故障狀況進(jìn)行檢測(cè)的較新的斷路器技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文公開了提供用于多個(gè)斷路器的跳閘選項(xiàng)的動(dòng)態(tài)控制的方法和系統(tǒng)。本文還公開了一種斷路器面板配置，其便于用戶與斷路器面板之間和/或電力公共事業(yè)供應(yīng)商與斷路器面板之間的交互。本文還公開了一種斷路器面板配置，該斷路器面板配置使得多媒體/互聯(lián)網(wǎng)傳輸經(jīng)由斷路器面板被接收。另外，所公開的斷路器面板配置的至少一些實(shí)施方式提供用于用戶與經(jīng)由斷路器面板供電的電器之間的通信的接口。
[0006]在至少一些實(shí)施方式中，斷路器面板為八個(gè)支路保護(hù)產(chǎn)品提供過載保護(hù)。斷路器面板可以是具有20Amp斷路器的60安培(Amp)供電箱。下面的項(xiàng)目構(gòu)成所公開的斷路器面板的基礎(chǔ):
[0007]I)電氣面板箱，提供 60Amp、單相服務(wù)、120VAC/240VAC 50/60Hz ；
[0008]2)支路過流保護(hù)設(shè)備(斷路器)，具有遠(yuǎn)程跳閘能力；
[0009]3)斷路器，基于雙金屬/磁性跳閘致動(dòng)提供獨(dú)立的電路保護(hù)；
[0010]4)傳感器，集成在斷路器中用于接地故障事件檢測(cè)和/或電弧故障事件檢測(cè)；
[0011]5)斷路器，額定值為 120VAC/240VAC、50/60Hz、20Amp 的單極設(shè)備；
[0012]6)斷路器，安裝到設(shè)計(jì)為保持達(dá)八個(gè)斷路器的塑料外殼(在本文中被稱為“斷路器套殼”)中；
[0013]7)電氣母線和分流測(cè)量傳感器，集成到本文描述的可位于斷路器套殼中的測(cè)量和控制板中；
[0014]8)斷路器，連接至線路側(cè)電氣母線而不暴露給用戶；以及
[0015]9)斷路器，與位于測(cè)量和控制板上的遠(yuǎn)程感測(cè)和控制連接器配合。
[0016]上面列出的項(xiàng)目可作為獨(dú)立的系統(tǒng)被測(cè)試以提供基本的支路過載保護(hù)。除了組成母線系統(tǒng)和主電氣連接的那些元件以外，該配置不依賴于使用本文描述的測(cè)量和控制板。各輔助特征可添加至斷路器面板的支路過保護(hù)配置。這些輔助特征包括:
[0017]Ia)斷路器套殼被改進(jìn)以包括用于控制、測(cè)量、感測(cè)和用戶接口選項(xiàng)的兩個(gè)全組裝電路板(測(cè)量和控制板、以及系統(tǒng)控制器板)；
[0018]Ib)智能斷路器功能被用于實(shí)施接地故障斷路(GFCI)和電弧故障斷路(AFCI)能力)；
[0019]2)測(cè)量和控制板以及系統(tǒng)控制器板被密封在斷路器套殼內(nèi)使得其變得防損壞；
[0020]3)測(cè)量和控制板為總電力提供高質(zhì)量電氣公共事業(yè)度量功能，而且使支路測(cè)量/控制發(fā)揮作用；
[0021]4)系統(tǒng)控制器板使用顯示器(例如，TFT觸摸屏)提供人機(jī)接口(HMI);
[0022]5)顯示器具有集成的觸摸屏，其中觸摸屏用于設(shè)置和觀察使每個(gè)支路專用化的輔助特征；
[0023]6)顯示器提供狀態(tài)、時(shí)間、電力測(cè)量信息以及用于測(cè)試輔助功能的裝置；
[0024]7)顯示器顯示電路事件、故障檢測(cè)和故障特征(例如，過流、接地故障、電弧故障、線路尖峰、欠壓、電力質(zhì)量)；
[0025]8)使用HMI用于由安裝人員進(jìn)行設(shè)置以添加諸如支路特征(名稱、用途等)、支路優(yōu)先化和支路使能特征(GFC1、AFCI等)的功能。
[0026]在至少一些實(shí)施方式中，所公開的斷路器面板(例如，使用系統(tǒng)控制器板)提供從通信供應(yīng)商到家庭的網(wǎng)關(guān)。這可通過硬銅連接、光纖、基站、或?qū)Ｓ蠾AN實(shí)現(xiàn)。無論連接手段如何，協(xié)議通過通信連接處理遠(yuǎn)程登錄和控制。通信網(wǎng)關(guān)的一種實(shí)施是使用由通信供應(yīng)商供給的通信模塊。該通信模塊例如經(jīng)由USB 2.0連接與系統(tǒng)控制器板相連接。在至少一些實(shí)施方式中，通信模塊由供應(yīng)商設(shè)置以完成與小區(qū)塔協(xié)議兼容的射頻(RF)接口。此設(shè)備提供至少3G和可能4G服務(wù)(如果可用)。該通信模塊安裝在房屋外部并且經(jīng)由穿過房屋墻壁的USB 2.0電纜連接至系統(tǒng)控制器板。
[0027]所公開的斷路器面板支持的一些通信特征如下:1)提供高速流服務(wù)(WAN) ;2)經(jīng)由系統(tǒng)控制器板將通信路由至家庭局域網(wǎng)(HAN)中的端點(diǎn)家電；3)提供用于VoiP、流視頻、流語音和/或互聯(lián)網(wǎng)連接的功能；4)提供來自/去往電力公共事業(yè)供應(yīng)商的連接；5)添加公共事業(yè)供應(yīng)商功能用于遠(yuǎn)程計(jì)量器讀取、住宅的電力控制(通電或斷電)、需求側(cè)電力控制(基于優(yōu)先級(jí)和用途控制支路)、供給分時(shí)度量信息、支持VAN和SCADA協(xié)議以保護(hù)電力公共事業(yè)供應(yīng)商使用的格式和通信平臺(tái)以及連接、支持可用于在任何方向發(fā)送信息的監(jiān)督協(xié)議、支持用于各種目的的監(jiān)督信息的使用，其中所述目的不會(huì)相互排斥(例如，用于登錄、計(jì)量和/或控制)；6)使用HMI用于由通信供應(yīng)商和/或電力公共事業(yè)供應(yīng)商進(jìn)行設(shè)置；7)使用HMI用于通信設(shè)置(例如，路由、IP地址、GPS坐標(biāo)、SM設(shè)置、憑證、VPN、以及家庭局域網(wǎng)(HAN)的元件)；8)使用HMI用于電力公共事業(yè)設(shè)置(例如，客戶賬戶、憑證、VPN、SCADA設(shè)置)；以及9)與房屋內(nèi)的設(shè)備的端點(diǎn)無線連接是通過附接至系統(tǒng)控制器板的子板(WiFi和/或ZigBee通信板)實(shí)現(xiàn)。子板提供如下各種特征:1)包含在斷路器套殼中的系統(tǒng)控制器板配置有一個(gè)或多個(gè)合適的子板以允許房屋內(nèi)額外的端點(diǎn)無線通信；以及2)各種端點(diǎn)通信被支持，包括:VoiP(電話)、流語音(音樂)、流視頻(TV)、互聯(lián)網(wǎng)連接(膝上型計(jì)算機(jī))、以及智能盒連接(膝上型計(jì)算機(jī))。
[0028]所公開的斷路器面板的一些實(shí)施方式包括蜂窩基站。該蜂窩基站允許斷路器面板充當(dāng)蜂窩無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(例如，GSM、LTE、或其他蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò))的接入點(diǎn)。因此，斷路器面板可提供用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的微小區(qū)或微微小區(qū)的接入點(diǎn)。這種斷路器面板可與其他蜂窩基站斷路器面板互通信以形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。因此，斷路器面板的實(shí)施方式可緩解對(duì)安裝傳統(tǒng)小區(qū)塔的需求。
[0029]所公開的斷路器面板的實(shí)施方式還可包括擾亂性跳閘預(yù)防邏輯。傳統(tǒng)的斷路器可響應(yīng)于可能不代表實(shí)際的電弧或接地故障事件的狀況而打開。例如，傳統(tǒng)的電路故障斷路器和接地故障斷路器易受來自電磁脈沖的誤跳閘影響。典型地，照明可能導(dǎo)致任意類型的電路元件擾亂性跳閘，從而需要人干涉以進(jìn)行重置。所公開的斷路器面板的實(shí)施方式包括開關(guān)(例如，閂鎖繼電器)，所述開關(guān)可在檢測(cè)到擾亂性故障事件時(shí)被打開和基于確定該故障事件已經(jīng)過去而被關(guān)閉。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式提供與打開斷路器相關(guān)聯(lián)的保護(hù)并且消除必須手動(dòng)重置跳閘的斷路器的不便性。如果故障事件的分析指示實(shí)際的故障可能正在發(fā)生(即，實(shí)際的電弧或接地故障)，則實(shí)施方式使與檢測(cè)到該故障的支路相關(guān)聯(lián)的斷路器跳閘并且要求該斷路器被手動(dòng)重置。
【附圖說明】
[0030]為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖參考下面的描述，在附圖中:
[0031]圖1示出了根據(jù)本公開實(shí)施方式的代表性斷路器系統(tǒng)；
[0032]圖2示出了根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式的代表性斷路器系統(tǒng)；
[0033]圖3示出了根據(jù)本公開實(shí)施方式的代表性斷路器的框圖；以及
[0034]圖4示出了根據(jù)本公開實(shí)施方式的控制斷路器系統(tǒng)的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0035]通過參考在附圖的圖1至圖4中描繪的所示的實(shí)施方式可最佳地理解本發(fā)明的原理及其優(yōu)點(diǎn)，其中在附圖中相似的標(biāo)號(hào)指示相似的部分。某些術(shù)語在下面的描述和權(quán)利要求中用于指具體的系統(tǒng)部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在本領(lǐng)域工作的個(gè)人和公司可能以不同的名稱指代具體部件。本文獻(xiàn)不是旨在區(qū)分名稱不同而功能相同的部件。在下面的討論和權(quán)利要求中，術(shù)語“包括(including) ”和“包括(comprising)”以開放的方式被使用，因此應(yīng)該被解釋為表示“包括但不限于…”。而且，術(shù)語“耦接(couple)”或“耦接(couples) ”用于表示間接或直接的電連接。因此，如果第一設(shè)備耦接至第二設(shè)備，連接可以是直接的電連接、或者經(jīng)由其他設(shè)備和連接的間接的電連接。
[0036]圖1示出了根據(jù)本公開實(shí)施方式的系統(tǒng)100。如圖所示，系統(tǒng)100包括耦接至母線子系統(tǒng)104的多個(gè)斷路器110A-110H。對(duì)于每個(gè)斷路器110A-110H，