保护继电器是电力配电系统中必不可少的元件，因为它可以提供 各种各样的保护和控制功能。保护继电器监视电力配电系统的状态， 并且响应检测到的异常状态来操作断路器，从而保护电力配电系统中 的各个分段和部件免于损坏。
老式的保护继电器是模拟式器件，它们大多已经被数字式保护继 电器代替了。数字式保护继电器包括可以编程的数字处理电路，能够 比模拟式继电器器件提供更多的保护和控制功能。
典型的数字式保护继电器包括用来执行各种保护控制功能的继电 器处理电路。继电器处理电路可以用输入/输出(I/O)电路，电流互感 器，电压互感器等等的各种结构来实现。这些结构通常被固定在保护 继电器装置的内部，要维修或是更换这种继电器处理电路或是其中一 部分是比较困难的，并且耗费时间。
Conrad的美国专利US4742428公开了这样一种保护继电器，它包 括一个可以通过绝缘外壳前面的开口从外壳中拉出的操作单元。能够 拉出的保护继电器电路允许对内部的继电器电路进行测试，维修和更 换并能尽量减少电力配电系统的中断。然而，从另一方面来看，Conrad 的保护继电器包括固定安装在可拉出的操作单元内部的普通的继电器 电路。
对于保护继电器器件来说，实际中需要能够比较容易地更换或是 维修继电器处理电路。

本发明的目的在于提供一种改进的保护继电器，它能满足上述需 要。
根据本发明，提供了一种保护继电器，它包括：一个继电器外壳， 它具有一个能够以电气和机械方式与其连接的背板；以及多个独立的 可拆卸和可更换模块，所述多个模块当中包括一个电源模块，一个CPU 模块，以及至少一个用于为电力配电系统提供保护控制的数字信号处 理模块，其特征在于，每个模块包括一个模块外壳和多个置于所述模 块外壳内的可以单独拆卸和更换的子模块，所述多个子模块中的一个 或多个包括至少一个触点，所述至少一个触点从所述模块外壳伸出与 配电系统连接，以便通过更换一或多个子模块可以改变一个模块的功 能。
在本发明提供的保护继电器中，继电器处理电路是用可拆除和可 更换的模块形式来实现的并且每个模块执行一种特定的功能，从而解 决了上述的问题，并且具有其他的优点。每个模块包括一个具有所有 必要的模块功能所需要的基本电路的主控制板，并且还包括可拆除并 且可更换的子模块，子模块中包括用来执行具体功能的专用电路。这 些模块中可以包括一电源模块，一CPU模块，以及至少一个数字信号 处理模块。子模块中包括I/O卡和电压或电流互感器卡。按照下文中 所述的具体实施例，本发明可以通过更换一或多个模块或是一或多个 子模块而改变保护继电器的功能。
根据本发明，还提供了一种在保护继电器中用来执行一个或一组 功能的模块，其包括：一个模块外壳；一个被包含在外壳内部的主控 制板；以及多个可拆卸地插入外壳内的子模块，每个子模块执行模块 的一部分功能，并且可以通过主控制板连通其他子模块，所述多个子 模块当中的一个或多个包括至少一个从所述模块外壳伸出用来连接配 电系统的触点，其中，模块能够可拆卸地插入一保护继电器的继电器外 壳内。
附图说明
通过阅读以下结合附图的详细说明可以更加完整地理解本发明， 附图中采用相同的符号表示相同的元件，在附图中：
图1表示按照本发明的装有模块/子模块结构的一种保护继电器器 件；
图2是从图1的保护继电器器件上拆下来的一个模块；以及
图3a-b分别表示图2所示模块的一个局部分解图和一个截面图。

参见图1，图中表示了装有模块的一个保护继电器器件。图示的保 护继电器器件10具有一个铰接的面板，它提供了至内部保护继电器电 路的通路，在(本申请人)与本申请同日提交的另一件名为保护继电 器的模块式控制板(Modular Control Panel for a Protective Relay)的未决的，普通转让的专利申请中描述了这种面板，其全文可 通过引证结合于本申请中。保护继电器器件10内部的保护继电器电路 采用了模块12的形式。每个模块执行由保护继电器器件所承担的用来 保护和控制电力配电系统(未示出)的一项具体功能或是一组功能。这 种典型模块例如可以包括一电源模块，一电流互感器模块，一中央处 理单元(CPU)模块，一数字信号处理器(DSP)模块等等。每个模块1 2都 可以单独地拆除和更换(例如通过保护继电器外壳内的滑动接合的或 分离的槽或者导轨)，只要拆除并且更换一个或多个模块就可以容易地 完成继电器器件10的升级或是维修。
参见图2，在图中表示了一个单独的模块12。在模块的一端设有 触点14，用来将模块电气连接到配电系统上。在模块12的相反端设有 和一个用户接口(例如是继电器器件10的面板)连通的连接器(未示 出)。触点14通过一个端子块最好连接到配电系统上，可以采用普通 的端子块或是在(本申请人)与本申请同日提交的另一件名为保护继 电器的端子块(Terminal Block for a Protective Relay)的未决 的普通转让的专利申请中描述的模块式端子块，其全文可通过引证结 合于此。
参见图3a-b，在图中分别表示了模块12的一个局部剖视图和一个 截面图。如图3a所示，模块12是由一个主控制板16和多个子模块卡 片18构成的。在图3a中表示的子模块卡片是输入/输出(I/O)卡，但 是，为了让模块12能执行其需要的功能，也可以将这种子模块卡有选 择地设为电压互感器卡，电流互感器卡，或者是任何其他类型的卡。 主控制板16上最好包含需要的所有模块功能的共用电路，并且将其固 定在模块外壳20内部。子模块卡18包括了使模块能够执行所要求的 具体模块功能(例如是具有特定电压额定值的互感器卡，或是使模块能 够执行规定的输入/输出操作方式)的专用电路。子模块18可以从主控 制板16和模块外壳20上单独地拆除和更换。触点14的结构被设置得 和一个阳端子块配合，并且最好被焊接在子模块卡18上。
如图3b所示，子模块卡18沿着其一侧被机械地连接到外壳20上， 并且沿着其相反侧以电气和机械方式连接到主控制板16上。最好是让 子模块卡18和主控制板16采用滑动啮合方式形成适当的电气和机械 连接。可以采用的连接方式是多种多样的，在此处不准备具体地讨论 这一问题。
按照本发明的一个模块可以包括一个阴端子块，它可以和名为保 护继电器的端子块“Terminal Block for a Protective Relay”的 未决的普通转让的专利申请中描述的那种阳端子块配合。最好，外壳 20应该采取这样的结构形式，让本发明的模块能够有利地接受任何构 造的此类阳端子块，无论这种阳端子块上是否包括短接插针。为了达 到这样的效果，并且防止在模块与具有短接插针的阳端子块配合时短 接(shorting)，故模块/阴端子块外壳20上设有适当长度的延伸部(未 示出)，其所处的位置可以在阳端子块和阴端子块/模块的触点之间形 成电接触之后断开短接插针(shorting finger)触点。
最好，阴端子块/模块的触点被设计成能够在大约一秒之内承受大 约500安培的电流，以便能适合在配电系统中使用。
按照本发明的一个装配好的具有子模块的模块可很容易地插入一 个保护继电器，并且可以用白铁工(Tinnerman)夹子或是其他适当的 紧固装置固定。
如上文的实施例中所述，按照本发明的模块/子模块式保护继电器 与惯用的保护继电器器件相比具有许多优点。例如，这种保护继电器 的模块很容易在现场进行拆卸和更换，以便提高或是改变保护继电器 的功能或者是便于维修。另外，如上所述，由于模块上可以带有子模 块，可以在现场单独拆卸或是更换模块中的子模块，以便提高或是改 变相应模块的功能或者是便于维修。本发明在这些方面明显地优于具 有固定结构之数字输入和输出电路的和/或固定组合之电流和电压互 感器的惯用保护继电器。
需要指出的是，尽管以上的说明中包括了许多具体的细节，但是 仍然仅仅是为了说明而给出的一些例子，并非对本发明构成限制。在 不脱离由权利要求书及其正当等效物所限定的本发明原理和范围的条 件下仍然很容易对上述实施例作出许多改型。