用于电路断续器电子跳闸单元的控制与监视单元及包括所述控制与监视单元的系统

申请号 CN201380056033.1 申请日 2013-08-30 公开(公告)号 CN104756218A 公开(公告)日 2015-07-01
申请人 伊顿公司; 发明人 H·J·卡利诺; D·R·罗恩; T·M·沙克; D·R·奥莱纳克;
摘要 一种 电路 断续器系统(2、2′),其包括电路断续器(4、4′)和便携计算装置(10),所述电路断续器(4、4′)包括:处理单元(16);串行端口 接口 (26),其在操作上耦接到所述处理单元以便使能与所述处理单元的通信;以及USB处理单元(28、82),其被配置为运行USB堆栈并在操作上耦接到所述串行端口接口以便通过所述串行端口接口使能与所述处理单元的通信,所述便携计算装置(10)可通过USB连接选择性地连接到所述电路断续器的所述USB处理单元,所述便携计算装置被构造为用作USB主机并实现图形用户接口(42),以便当所述便携计算装置连接到所述电路断续器的所述USB处理单元时,通过所述串行端口接口和所述USB处理单元来使能所述便携计算装置与所述电路断续器的所述处理单元之间的通信。
权利要求

1.一种电路断续器(4、4′),包括:
处理单元(16);
串行端口接口(26),其在操作上耦接到所述处理单元以便使能与所述处理单元的通信;以及
USB处理单元(28、82),其被配置为运行USB堆栈并在操作上耦接到所述串行端口接口以便通过所述串行端口接口使能与所述处理单元的通信,其中所述电路断续器被配置为用作响应于便携计算装置(10)的USB外围设备,所述便携计算装置(10)用作通过USB连接而连接到所述USB处理单元的USB主机,从而通过所述串行端口接口和所述USB处理单元使能所述便携计算装置与所述电路断续器的所述处理单元之间的通信。
2.如权利要求1所述的电路断续器,其中所述电路断续器包括具有印刷电路板电子器件的电子跳闸单元(8),并且其中所述处理单元、所述USB处理单元和所述串行端口接口是所述印刷电路板电子器件的一部分。
3.如权利要求1所述的电路断续器,其中所述电路断续器包括具有印刷电路板电子器件的电子跳闸单元(8),其中所述处理单元和所述串行端口接口是所述印刷电路板电子器件的一部分,并且其中所述USB处理单元被设置在USB模(78)上,所述USB模块(78)能选择性地连接到所述电子跳闸单元的耦接到所述串行端口接口的端口(80)。
4.一种电路断续器系统(2、2′),其包括根据权利要求1的电路断续器(4、4′),以及能通过USB连接选择性地连接到所述电路断续器的便携计算装置(10),所述便携计算装置被构造为用作USB主机并实现图形用户接口(42),以便当所述便携计算装置通过所述USB连接而连接到所述电路断续器时,使能在所述便携计算装置与所述电路断续器的所述处理单元之间的通信。
5.如权利要求4所述的电路断续器系统,其中所述电路断续器包括电子跳闸单元(8),并且其中所述图形用户接口被配置为当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,使能使用所述便携计算装置调整和/或确定和显示所述电子跳闸单元的一个或多个功能性跳闸设定。
6.如权利要求4所述的电路断续器系统,其中所述电路断续器包括电子跳闸单元(8),并且其中所述图形用户接口被配置为当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,允许使用所述便携计算装置启用和禁用所述电子跳闸单元的区域选择性互选项。
7.如权利要求4所述的电路断续器系统,其中所述电路断续器包括电子跳闸单元(8),并且其中所述图形用户接口被配置为当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,允许使用所述便携计算装置启用和禁用所述电子跳闸单元的远程维护模式。
8.如权利要求4所述的电路断续器系统,其中所述电路断续器包括电子跳闸单元(8),并且其中所述图形用户接口被配置为当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,允许使用所述便携计算装置改变所述电子跳闸电路的过温设定点。
9.如权利要求4所述的电路断续器系统,其中所述图形用户接口被配置为当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,使用所述便携计算装置获得并显示所述电路断续器的跳闸原因。
10.如权利要求4所述的电路断续器(4、4′),其中所述电路断续器包括电子跳闸单元(8),其中所述图形用户接口被配置为当所述便携计算装置连接到所述电路断续器以及一个或多个附加电路断续器时,使能使用所述便携计算装置调节所述电子跳闸单元的一个或多个第一功能性跳闸设定以及调节一个或多个附加电路断续器的一个或多个附加功能性跳闸设定,从而使得所述便携计算装置(10)能够在所述电路断续器和所述一个或多个附加电路断续器之间执行选择性协调。
11.一种计算机程序产品,其有形地体现在便携计算装置(10)的计算机可读介质上,所述便携计算装置(10)被构造为可通过USB连接选择性地连接到电路断续器,所述计算机程序产品包括可由所述便携计算装置的处理器设备(34)执行的一个或多个例程,所述一个或多个例程适于:
实现可在所述便携计算装置的显示器上显示的图形用户接口(42),当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,所述图形用户接口使能在所述便携计算装置与所述电路断续器的处理单元之间的通信。
12.如权利要求11所述的计算机程序产品,其中所述电路断续器包括电子跳闸单元(8),并且其中所述图形用户接口被配置为当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,使能使用所述便携计算装置调节和/或确定所述电子跳闸单元的一个或多个功能性跳闸设定,并将所述一个或多个功能性跳闸设定显示在所述显示器上。
13.如权利要求11所述的计算机程序产品,其中所述电路断续器包括电子跳闸单元(8),并且其中所述图形用户接口被配置为执行以下操作中的至少一个:(i)当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,允许使用所述便携计算装置启用和禁用所述电子跳闸单元的区域选择性互锁选项,(ii)当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,允许使用所述便携计算装置启用和禁用所述电子跳闸单元的远程维护模式,(iii)当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,允许使用所述便携计算装置改变所述电子跳闸单元的过温设定点,以及(iv)当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,获得并在所述显示器上显示所述电路断续器的跳闸原因。
14.如权利要求11所述的计算机程序产品,其中所述图形用户接口被配置为监视所述电路断续器所连接到的系统或所述电路断续器的部件的磨损状态。
15.如权利要求11所述的计算机程序产品,其中所述图形用户接口被配置为基于从接收自所述电路断续器的电流数据生成的被监视电流模式和正常的预期电流模式来监视所述磨损状态。

说明书全文

用于电路断续器电子跳闸单元的控制与监视单元及包括所

述控制与监视单元的系统

技术领域

[0001] 本发明一般涉及电路断续器,并且更具体地涉及可配置电路断续器电子跳闸单元,以及用于在电路断续器电子跳闸单元内监视、显示和/或改变条件、参数、设定和/或事件的控制与监视单元。

背景技术

[0002] 诸如电路断续器并且特别是塑壳类断路器之类的电开关装置在本领域是熟知的。参见例如美国专利No.5,341,191。
[0003] 断路器用于保护电气电路免受由于过流情况(例如过载情况或相对高平的短路或故障情况)的损害。塑壳断路器通常在每相中包括一对可分离触点。可通过在壳体外部放置的手柄手动地操作可分离触点,或者可响应于过流情况自动地操作可分离触点。通常,这种断路器包括:(i)操作机构,其被设计为快速断开和闭合可分离触点;以及(ii)跳闸单元,其感测自动操作模式中的过流情况。一旦感测到过流情况,跳闸单元使操作机构进入跳闸状态,该操作机构将可移动触点移动到其断开位置
[0004] 工业断路器常常使用容纳跳闸单元的断路器框架(frame)。参见例如美国专利号No.5,910,760和6,144,271。跳闸单元可以是模化的并且可以被替换,以便改变断路器的电特性。
[0005] 采用具有如下特征的跳闸单元是众所周知的:其利用微处理器检测各种类型的过流跳闸情况并且提供各种保护功能,例如长延迟跳闸、短延迟跳闸、瞬时跳闸和/或接地故障跳闸。长延迟跳闸功能保护由受保护电气系统供应的负载免受过载和/或过流。短延迟跳闸功能可用于协调断路器层级中的下游断路器的跳闸。瞬时跳闸功能保护与断路器连接的电导体免受过流情况(例如短路)的损害。如所表明的,接地故障跳闸功能保护电气系统免于接地故障。
[0006] 每个断路器被设计用于特定最大连续电流。该电流额定值可由适当的选择机构设定,例如由旋转开关设定或通过选择将电流转换成电压供跳闸单元使用的电阻器(例如“额定值插头”)来设定。在一些示例中,通过使用选择机构(借此可建立装置的电流额定值),单个断路器框架可容易地适应这样的安装:所述安装需要一系列最大连续电流,直到框架的设计极限。通常,用于各种保护功能的启动(pick up)电流是该电流额定值的可选择倍数或分数。因此,无论何时电流达到额定电流的选定倍数(例如额定电流的10倍),瞬时保护则使装置跳闸。用于短延迟保护的启动是额定电流的较小倍数,而用于长延迟保护的启动电流可以是额定电流的分数。通常,虽然在一些应用中,逆时间功能也用于短延迟保护,但只有当超过短延迟启动电流达短延迟时间间隔时,才生成短延迟跳闸。
[0007] 目前,许多电子跳闸单元使用可调节(例如但不限于旋转)开关来改变功能性跳闸设定,例如但不限于,长延迟启动(Ir)、长延迟时间(LDT)、短延迟启动(SDPU)、接地故障启动(GFPU)和短延迟时间与接地故障时间(SDT/GFT)。可调节开关通常基于每个单元来标记,并且对于所有电流传感器(例如电流互感器)类型是共有的。Ir可调节开关是基于电流传感器的百分比。例如,Ir可调节开关具有8个位置。最低位置表示电流传感器额定值的40%,并且最高位置对应于电流传感器额定值的100%。
[0008] 电路断续器制造商乐意寻求减小电路断续器与电子跳闸单元的尺寸和成本。因此,期望维持电子跳闸单元的完整功能,同时减小其成本。还期望去除电子跳闸单元的部件,同时还维持其所有功能。
[0009] 包括电路断续器跳闸单元的系统仍有改进余地。

发明内容

[0010] 本公开概念的实施例满足这些和其它需要。
[0011] 在一个实施例中,提供一种电路断续器系统,其包括电路断续器和便携计算装置,所述电路断续器包括处理单元并被配置为运行USB堆栈以便使能与所述处理单元的通信,所述便携计算装置可通过USB连接选择性地连接到所述电路断续器,所述便携计算装置被构造为用作USB主机并实现图形用户接口,以便当所述便携计算装置连接到所述电路断续器的所述USB处理单元时,使能所述便携计算装置与所述电路断续器的所述处理单元之间的通信。
[0012] 在另一个实施例中,提供一种电路断续器,其包括处理单元,其中所述电路断续器被配置为用作响应于便携计算装置的USB外围设备,所述便携计算装置用作通过USB连接而连接到所述处理单元的USB主机,从而使能所述便携计算装置与所述电路断续器的所述处理单元之间的通信。
[0013] 在另一个实施例中,提供一种便携计算装置,其被构造为通过USB连接可选择性地连接到电路断续器。所述便携计算装置包括显示器和处理器设备,所述处理器设备存储可由所述处理器设备执行的一个或多个例程,所述一个或多个例程适于导致所述便携计算装置用作USB主机,并实现可在所述显示器上显示的图形用户接口,当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,所述图形用户接口使能在所述便携计算装置与所述电路断续器的处理单元之间的通信。
[0014] 在又一个实施例中,提供一种计算机程序产品,其有形地体现在便携计算装置的计算机可读介质上,所述便携计算装置被构造为可通过USB连接选择性地连接到电路断续器,所述计算机程序产品包括可由所述便携计算装置的处理器设备执行的一个或多个例程。所述一个或多个例程适于实现可在所述便携计算装置的显示器上显示的图形用户接口,当所述便携计算装置连接到所述电路断续器时,所述图形用户接口使能在所述便携计算装置与所述电路断续器的处理单元之间的通信。附图说明
[0015] 当结合附图阅读时,从优选实施例的如下描述中可以获得本公开概念的完全理解,其中:
[0016] 图1是根据本发明的一个示例性实施例的电路断续器系统的示意图;
[0017] 图2是示出根据所述示例性实施例的图1的系统的电子跳闸单元的某些选定部件的示意图;
[0018] 图3是示出根据所述示例性实施例的图1的系统的便携计算装置的某些选定部件的示意图;
[0019] 图4A-4H示出根据所述示例性实施例的在图3的便携计算装置上实现的各种GUI屏幕;
[0020] 图5是示出根据一个备选示例性实施例的便携计算装置的某些选定部件的示意图;
[0021] 图6是根据本发明的一个备选示例性实施例的电路断续器系统的示意图;
[0022] 图7是示出根据所述备选示例性实施例的图6的系统的电子跳闸单元的某些选定部件的示意图;以及
[0023] 图8是示出根据所述备选示例性实施例的图6的系统的USB模块的某些选定部件的示意图。

具体实施方式

[0024] 在本文中使用的方向性短语(例如,左、右、前、后、上、下及其派生词)涉及在附图中示出的元件的取向,并非限制权利要求,除非在其中明确地叙述。
[0025] 如在本文中采用的,两个或更多个部分“耦接”在一起的陈述将表示所述部分或者直接接合在一起或者通过一个或多个中间部分接合。
[0026] 如在本文中采用的,术语“数个”将表示1或大于1的整数(即多个)。
[0027] 图1是根据本发明的一个示例性实施例的电路断续器系统2的示意图。电路断续器系统2包括可配置电路断续器4(在图示实施例中,可配置电路断续器4是塑壳断路器),该可配置电路断续器4具有操作机构6和电子跳闸单元8,该操作机构6被配置为快速断开和闭合电路断续器4的可分离触点,该电子跳闸单元8在操作上耦接到操作机构6,并且在自动操作模式中被构造为感测过流情况,并响应于该过流情况而将操作机构6移动到其中电路断续器4的可分离触点处于断开的状态中。参见图1,在图示实施例中,电子跳闸单元8不包括用于改变其功能性跳闸设定(例如,但不限于,长延迟启动(Ir)、长延迟时间(LDT)、短延迟启动(SDPU)、接地故障启动(GFPU)和短延迟时间以及接地故障时间(SDT/GFT))的数个可调节开关。相反,如在本文中所详细描述的,电路断续器系统2包括采取便携计算装置10的形式的设定仿真器,在图示实施例中,该设定仿真器被构造为通过包括USB电缆12的即插即用USB接口来与电子跳闸单元8的微处理器通信,该插即用USB接口可选择性地连接到作为电子跳闸单元8的一部分提供的迷你USB连接器14。在该配置中,计算装置10用作USB主机,并且电子跳闸单元8被识别为USB外围装置(特别是人机接口装置(HID))。因此,在本文中详细描述的功能之中,操作者能够:(i)通过将期望设定输入到在计算装置
10上提供的图形用户接口(GUI)中并且经过USB接口向电子跳闸单元8传送设定,建立用于电子跳闸单元8的功能性跳闸设定,以及(ii)使用计算装置10的GUI和USB接口来读取用于电子跳闸单元8的当前功能性跳闸设定。
[0028] 图2是示出根据所述示例性实施例的电子跳闸单元8的某些选定部件的示意图。参见图2,电子跳闸单元8包括控制电子跳闸单元8的操作的微处理器(μP)16。备选地,微处理器16可以是另一类处理或控制单元,例如但不限于,微控制器或一些其它合适的处理装置。电子跳闸单元8还包括模数转换器(ADC)18、随机存取存储器(RAM)20和EEPROM
22,其中每一个均耦接到微处理器16。ADC 18被构造为接收由构成电路断续器4的一部分的传感器(未示出;例如,热敏电阻和/或数个电流互感器)感测的诸如温度信号(指示电路断续器4内的温度)和数个电流信号(指示连接到电路断续器4的系统的每相的电流)之类的信号,并且将这些信号转换成适合于微处理器16的数字数据。如将理解的,可将这些数据存储在RAM 20中并且在微处理器16中实施的跳闸单元程序将其用于确定是否以及何时针对跳闸操作机构6发出跳闸信号24。此外,在所述示例性实施例中,EEPROM 22存储电子跳闸单元8的功能性跳闸设定(例如但不限于,长延迟启动(Ir)、长延迟时间(LDT)、短延迟启动(SDPU)、接地故障启动(GFPU)和短延迟时间以及接地故障时间(SDT/GFT)),根据跳闸单元程序的需要,这些设定被读入微处理器16。
[0029] 电子跳闸单元8还包括内部串行端口接口(SPI)26,该内部串行端口接口(SPI)26被设置成电子跳闸单元8的印刷电路板(PCB)电子器件的一部分。SPI 26在操作上耦接到微处理器16以允许与微处理器16进行串行通信。电子跳闸单元8的PCB电子器件还包括USB微处理器28,该USB微处理器28是被配置为运行USB堆栈的集成电路芯片。运行USB堆栈的USB微处理器28允许电子跳闸单元8与USB主机(例如,在本文其它处描述的计算装置10)相连接,并且与USB主机进行即插即用通信。USB堆栈通常由芯片供应商在无附加成本的情况下提供。USB微处理器28还具有板上串行端口接口(SPI)(以及用于在并行和串行形式之间转换数据的通用异步接收器/发送器(UART))。板上SPI使能与SPI 26的通信并且因而提供了USB微处理器28与微处理器16之间的通信。此外,该相同的配置因而允许耦接到USB连接器14的装置(例如计算装置10)通过SPI 26以及USB微处理器28与微处理器16通信。
[0030] 在图3中示意地描绘了可在系统2中使用的示例性便携计算装置10。示例性便携计算装置10可以是,例如但不限于,膝上型或笔记本PC、平板电脑、智能手机或个人数据助理(PDA)。参见图3,便携计算装置10包括输入设备30(例如键盘、小型键盘或触摸屏)、显示器32、处理器设备34和USB连接器36。用户能够使用输入装置30将输入提供到处理器设备34中,并且处理器设备34向显示器32提供输出信号以使显示器32能够向用户显示信息,如在本文中所详细描述的。
[0031] 处理器设备34包括微处理器(μP)38(或其它合适的处理装置)和与微处理器38通过接口相连的存储器40。存储器40可以是多种类型的内部和/或外部存储介质中的任何一个或多个,所述多种类型的内部和/或外部存储介质例如但不限于,提供存储寄存器(即机器可读介质)的RAM、ROM、EPROM(多个)、EEPROM(多个)、FLASH等,用于诸如以计算机内部存储区域的形式的数据存储,并且存储器40可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器40具有在其中存储的可由微处理器38执行的数个例程。一个或多个例程(通过计算机/处理器可执行指令的方式)实现图形用户接口(GUI)软件应用42,在下文中更详细地描述该GUI软件应用42,并且该GUI软件应用42被配置为(除其他操作外)使用户能够监视、显示和/或改变电路断续器4内的条件、参数、设定和/或事件(图形用户接口(GUI)软件应用42因而包括有形地体现于便携计算装置10的计算机可读介质上的计算机程序产品)。另外一个或多个例程包括USB主机堆栈44,该USB主机堆栈44使计算装置10能够用作USB主机,并且在即插即用的基础上,通过USB连接器36来与USB外围装置(例如,HID)通信。因此,根据本发明的一个方面,计算装置10能够用作USB主机,并且能够通过使用USB电缆12(图1)来连接到跳闸单元8。在该配置中,跳闸单元8将被计算装置10识别为USB外围装置,并且用户然后可使用GUI 42以通过与微处理器16通信来监视、显示和/改变电路断续器4内的条件、参数、设定和/或事件,如在本文其它处所述。
[0032] 图4A-图4H示出根据本发明的一个示例性、非限制性实施例的GUI 42的各种屏幕,其展示了由GUI 42提供的某些功能,当使用在本文中描述的USB电缆12和USB互连将计算装置10耦接到电路断续器4时,所述功能用于监视、显示和/或改变电路断续器4内的条件、参数、设定和/或事件。
[0033] 参照图4A,在本发明的一个方面中,当使用USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8时,GUI 42使用户能调节跳闸单元8的功能性跳闸设定。因此,参见图4A,由GUI42在显示器32上生成的屏幕46A包括切换按钮(toggle button)48A-48E,所述切换按钮用于改变电子跳闸单元8的功能性跳闸设定中的每一个。当用户已经使用按钮48A-48E设定完每个值时,可“按下”(即选定)“保存设定”按钮50来保存设定。作为响应,已设定的值将通过在所述两个装置之间的USB互连传输到电子跳闸单元8的微处理器16。电子跳闸单元8然后可将这些设定例如存储在EEPROM 22中以供由在微处理器16中实现的跳闸单元程序来使用。
[0034] 参照图4B,在本发明的另一个方面中,当使用USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8时,GUI 42使用户能容易地确定跳闸单元8的当前功能性跳闸设定。因此,参见图4B,由GUI 42在显示器32上生成的屏幕46B包括“读取设定”按钮52。响应于选定按钮52,将从跳闸单元8(例如从EEPROM 22)中读取当前存储在电子跳闸单元8中的每个功能性跳闸设定,并且通过在两个装置之间的USB互连将所述每个功能性跳闸设定从电子跳闸单元8的微处理器16传输到计算装置10的微处理器38。然后在屏幕48B中的框54A-54E中将当前功能性跳闸设定显示给用户。
[0035] 如在本领域已知,区域选择性互(ZSI)是一种提供协调上游和下游断路器的有线方法的可选方法。通常,由离开典型断路器右侧的白色/红色条带(Zin)、白色/黑色条带(Zout)和黑色(公共接地)线提供协调信号。通过将下游断路器的Zout线连接到上游断路器的Zin线完成典型连接(双断路器系统)。还必须连接两个断路器的公共黑色线。如果从下游断路器上的负载中感测到大电流故障,两个断路器都将感测到故障。然而,下游断路器将向上游断路器发送互锁信号,如两个断路器的SD时间设定所限定的那样,通知上游断路器不跳闸。该延迟允许下游断路器在没有上游断路器跳闸的情况下清除故障。然而,如果下游断路器由于某些原因没有在设定延迟时间内清除故障,则上游断路器将清除故障。在典型断路器跳闸的固件中启用ZSI选项。
[0036] 根据本发明的另一个方面,当通过USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8时,GUI 42使用户能容易地启用和禁用电子跳闸单元8的ZSI选项。因此,参见图4C,由GUI 42在显示器32上生成的屏幕46C包括“开/关”按钮56。响应于选定按钮56,作为计算装置10的微处理器38生成适当信号并通过在所述两个装置之间的USB互连将所述信号传输到电子跳闸单元8的微处理器16的结果,可将电子跳闸单元8在启用ZSI的模式和禁用ZSI的模式之间切换。
[0037] 如在本领域已知,远程维护模式(Remote Maintenance Mode)是允许将断路器远程地置于最低启动设定与最快时间设定的安全选项。这极大地减小了在故障条件下断路器的破坏性能量,并保护直接站在断路器正面执行断路器维护的人。通常,通过向离开断路器左侧的两条线缆施加24伏的直流电压,经由模拟继电器(analog relay)启用远程维护模式。
[0038] 根据本发明另一个方面,当使用USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8时,GUI 42使用户能容易地启用和禁用电子跳闸单元8的远程维护模式。因此,参见图4D,由GUI 42在显示器32上生成的屏幕46D包括“开/关”按钮58。响应于选定按钮58,电子跳闸单元8可在启用远程维护模式的模式与禁用远程维护模式的模式之间切换。特别地,按钮58的选定将导致计算装置10的微处理器38生成适当信号,并且该适当信号通过所述两个装置之间的USB互连被传输到电子跳闸单元8的微处理器16,所述信号控制电子跳闸单元8的远程维护模式和电子跳闸单元8的模拟继电器的操作。
[0039] 此外,许多断路器具有保护断路器免于在超过设定点的环境温度中操作的过温保护设定点(通常将标准保护设定在85摄氏度)。如果超过设定电,将使断路器跳闸。
[0040] 根据本发明的另一个方面,当使用USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8时,GUI 42使用户能够读取电路断续器4内的(如通过耦接到微处理器16的温度传感器所感测的)环境温度,并改变过温设定点(例如超过85摄氏度的允许范围,达到105摄氏度)。因此,参见图4E,由GUI 42在显示器32上生成的屏幕46E包括框60,该框60显示从电子跳闸单元8中读取的当前环境温度(通过所述两个装置之间的USB互连从电子跳闸单元8的微处理器16传输到计算装置10的微处理器38)。屏幕46E还包括用于改变电子跳闸单元8的过温设定点的切换按钮62。当用户已经使用切换按钮62设定期望的过温设定点时,可选择“保存设定”按钮64保存过温设定点。作为响应,将通过所述两个装置之间的USB互连将该值传输到电子跳闸单元8的微处理器16。然后将由电子跳闸单元8存储该过温设定点,例如存储在RAM 20或EEPROM 22中,以便由在微处理器16中实现的跳闸单元程序使用。
[0041] 如在本文中其它处描述的,电子跳闸单元8的ADC 18被构造为接收数个电流信号,所述数个电流信号指示与电路断续器4连接的系统中每相的电流,并且被构造为将这些信号转换为适用于微处理器16的数字数据。根据本发明的另一个方面,当使用USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8时,GUI 42使用户能够读取并比较与电路断续器4连接的系统中每相的电流。因此,参见图4F,由GUI 42在显示器32上生成的屏幕46F包括框66A、66B、66C,这些框均(例如以数字和图形形式)显示与电路断续器4连接的系统中每相的电流(通过在所述两个装置之间的USB互连将相关数据从电子跳闸单元8的微处理器16传输到计算装置10的微处理器38)。
[0042] 在某些断路器中,如果断路器跳闸,则存储跳闸原因(例如存储在电子跳闸单元8的RAM 20中)。根据本发明的另一个方面,当使用USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8时,GUI 42使用户能够读取并显示电路断续器4的跳闸原因。因此,参见图4G,由GUI 42在显示器32上生成的屏幕46G包括框68,当电路断续器4跳闸时,该框68显示跳闸原因(通过在所述两个装置之间的USB互连将相关数据从电子跳闸单元8的微处理器16传输到计算装置10的微处理器38)。
[0043] 通过改变电流启动和跳闸时间(例如但不限于,长延迟启动(Ir)、长延迟时间(LDT)、短延迟启动(SDPU)和短延迟时间(SDT)),选择性协调允许确定断路器系统的优先顺序。通常,下游断路器被编程为在最短时间内跳闸,并且仅在下游断路器未能在故障时跳闸的情况下,上游断路器才将跳闸。在一个方面,通过使用USB连接将计算装置10顺序地连接到每个电子跳闸单元8并且如图4A以及上述描述调节设定,可在数个电路断续器4上执行选择性协调。备选地,计算装置10可具备多个USB连接器36(图5,备选的计算装置10′),从而使能使用USB连接将计算装置10同时地连接到多个电子跳闸单元8(每一个将被识别为USB外围装置)。因此,参见图4H,由GUI 42在显示器32上生成的屏幕46H包括切换按钮70A-70D、72A-72D和74A-74D以及“保存设定”按钮76,如在本文中其它处(图
4A)所描述的,这些按钮用于改变与计算装置10连接的每个电子跳闸单元8的每一个功能性跳闸设定。结果,可轻易地并容易地执行在已连接的电子跳闸单元8当中的选择性协调。
[0044] 图6是根据本发明的一个备选示例性实施例的电路断续器系统2′的示意图。电路断续器系统2′类似于电路断续器系统2,并且采用相似参考数字标注相似部分。电路断续器系统2′包括可配置电路断续器4′(在图示实施例中,可配置电路断续器4′是塑壳断路器),所述配置电路断续器4′具有操作机构6和备选电子跳闸单元8′,所述操作机构6被配置为快速断开和闭合电路断续器4′的可分离触点,并且所述备选电子跳闸单元8′在操作上耦接到操作机构6,在自动操作模式中,所述电子跳闸单元8′被构造为感测过流条件并响应于该过流条件而移动操作机构6,使其处于其中电路断续器4′的可分离触点断开的状态。参见图1,在图示实施例中,与在本文中其它处描述的电子跳闸单元8相似,电子跳闸单元8′不包括用于改变电子跳闸单元8的功能性跳闸设定的数个可调节开关,所述功能性跳闸设定例如但不限于,长延迟启动(Ir)、长延迟时间(LDT)、短延迟启动(SDPU)、接地故障启动(GFPU),和短延迟时间与接地故障时间(SDT/GFT)。相反,如在本文中所详细描述的,与电路断续器系统2相似,电路断续器系统2′包括如在本文中其它处描述的采取便携计算装置10的形式的设定仿真器,在图示实施例中,该设定仿真器被构造为通过包括USB电缆12的即插即用USB接口来与电子跳闸单元8′的微处理器通信,该即插即用USB接口可选择性地连接到在本文中详细描述的可与电子跳闸单元8′选择性连接的USB模块78。在该配置中,计算装置10用作USB主机,并且电子跳闸单元8′被识别为USB外围装置(特别是人机接口装置(HID))。因此,操作者能够经由USB接口来操作在本文中详细描述的计算装置10的GUI的功能。
[0045] 图7是示出根据所述示例性实施例的USB模块78和电子跳闸单元8′的某些选定部件的示意图。参见图7,电子跳闸单元8′包括与如在本文中详细描述的电子跳闸单元8相同的许多部件,并且采用相似的参考数字标注相似的部件。然而,参见图7,电子跳闸单元8′不包括内部USB微处理器28和迷你USB连接器14。相反,电子跳闸单元8′包括串行测试端口80(其为电子跳闸单元8′提供外部串行连接端口),所述串行测试端口80连接到串行端口接口(SPI)26,所述串行端口接口(SPI)26被设置为电子跳闸单元8′的PCB电子器件的一部分。SPI 26在操作上耦接到微处理器16以允许与微处理器16进行串行通信。参见图7,USB模块78被构造为可选择性地连接到SPI 26以允许电子跳闸单元8′与计算装置10的USB主机相连接并且与该USB主机进行即插即用通信,如在本文中其它处所述。
[0046] 特别地,图8是根据一个示例性实施例的USB模块78的框图。USB模块78包括USB微处理器82、串行端口连接器84以及迷你USB连接器86,其中所述USB微处理器82类似于USB微处理器82,并且如在本文中其它处所描述的,所述USB微处理器82是配置成运行USB堆栈的集成电路芯片,所述串行端口连接器84被构造为能够与测试端口80连接。当通过USB模块78将计算装置10耦接到电子跳闸单元8′时,USB模块78的USB微处理器82(其运行USB堆栈)允许电子跳闸单元8′与计算装置10的USB主机相连接并且(使用使能与SPI 26通信并且因此提供USB微处理器82与微处理器16之间的通信的板上串行端口接口(SPI))与该USB主机进行即插即用通信。
[0047] 因此,针对具有标准测试端口80的电路断续器4′,利用USB模块78的电路断续器系统2′能够提供结合电路断续器系统2在本文中描述的全部功能。
[0048] 在另一个实施例中,当使用USB连接将计算装置10耦接到电子跳闸单元8或电子跳闸单元8′时,可使用GUI 42实现诊断/保健功能。特别地,GUI 42可被配置为监视与电路断续器4或电路断续器4′相连接的系统的“健康”或者监视电路断续器4或电路断续器4′自身部件的“健康”。例如,在涡轮机中,如果主齿轮磨损,将在风力涡轮机的电流中呈现异常模式。因此,如果电路断续器4或电路断续器4′连接到这种风力涡轮机,GUI42可测量并监视风力涡轮机的电流(通过在所述两个装置之间的USB互连,将相关数据从电子跳闸单元的微处理器传输到计算装置10的微处理器38)并且然后将所监视的电流与正常、预期的电流模式相比较。当检测到所监视的电流模式中的异常时(如与正常、预期模式相比),可指示主齿轮的磨损。如将理解的,该概念(基于电流模式的诊断)不仅限于风力涡轮机,而且也可应用于其它领域中(其中异常电流模式可指示部件的不利或恶化健康状态)。作为其它示例,GUI 42可被配置为监视电路断续器4或电路断续器4′内的电流互感器(CT)绝缘击穿和/或触点磨损/击穿(基于已测量电阻值),并且在GUI 42上显示这种情况。将理解,上述实施例仅为示例性,并且可在GUI 42内实现其它诊断/保健功能。
[0049] 在本文中描述的每一个实施例中,跳闸单元微处理器(μP)16具有到独立USB处理器的串行接口。在一个备选实施例中,跳闸单元微处理器(μP)16可在其中内置USB功能,以便无需到独立USB处理器的串行接口。
[0050] 虽然已经详细描述了所公开概念的特定实施例,但是本领域的技术人员可以知道,根据本公开的总体教导,可以发展出对这些细节的各种修改和替换。因此,所公开的具体布置仅仅旨在举例说明而不是作为对所公开概念的范围的限定,所公开概念的范围将被赋予所附权利要求及其任何和所有等同物的完整范围。
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