配电系统和监测配电系统中的区域选择性联锁的方法 |
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| 申请号 | CN202110472208.3 | 申请日 | 2016-06-15 | 公开(公告)号 | CN113078620A | 公开(公告)日 | 2021-07-06 |
| 申请人 | ABB; 瑞士股份有限公司; | 发明人 | L·A·罗科; J·J·杜赫蒂; C·B·威廉斯; | ||||
| 摘要 | 本 申请 涉及配电系统和监测配电系统中的区域选择性联 锁 的方法。描述了配电系统和方法。在一个示例中，描述了测量配电系统的方法，该配电系统包括第一 电路 保护设备和在第一电路保护设备下游耦合于第一电路保护设备的第二电路保护设备。方法包括用第一电路保护设备的ZSI监测器监测第一电路保护设备的ZSI输出端口与第二电路保护设备的ZSI输入端口之间的通信连接的状态、检测第一电路保护设备的ZSI输出端口是否耦合于第二电路保护设备的ZSI输入端口以及指示通信连接的状态。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电路保护设备(106，116)，其包括： |
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| 说明书全文 | 配电系统和监测配电系统中的区域选择性联锁的方法分案申请的相关信息 技术领域[0002] 本申请大体上涉及电力系统，并且更特定地，涉及配电系统和监测配电系统中的区域选择性联锁的方法。 背景技术[0003] 已知的配电系统包括多个开关设备系列，其包括断路器，每个耦合于一个或多个负载。断路器典型地包括脱扣单元，其基于流过断路器的感测电流来控制断路器。更具体地，如果电流在可接受条件外，则脱扣单元促使流过断路器的电流中断。 [0004] 例如，至少一些已知断路器用识别断路器的非期望电流水平的一个或多个电流阈值(也称为“拾取”阈值)来编程。例如，如果故障持续预定时间量地抽取超出一个或多个电流阈值的电流，脱扣单元典型地激活关联的断路器来使电流停止流过断路器。然而，在包括多个断路器的配电系统中，典型的设置使用断路器层级。大的断路器(即，具有高额定电流的断路器)相比较低电流馈线断路器更接近电源安置并且对较低电流馈线断路器馈电。每个馈线断路器可对连接到负载或其他分配设备的多个其他断路器馈电。 [0005] 故障可在断路器层级中的任何地方出现。当出现故障时，每个断路器(具有流过它的相同故障电流)可由于变化的传感器灵敏度和/或容限而检测不同的故障电流量。当出现故障时，最接近故障的断路器应操作成使电流停止流过断路器。如果层级中较高的断路器脱扣，则多个电路或负载可不必要地失去服务。 [0006] 为了适应变化的容限并且确保多个断路器基于相同故障电流未不必要地脱扣，至少一些已知断路器的电流阈值彼此嵌套来避免重叠故障电流阈值。在一些其他已知系统中，在检测到故障电流时，处于较低层的断路器向较高层断路器发送协调或阻断信号。响应于阻断信号，上层断路器的操作与较低层断路器的操作协调。当在这样的系统中出现较低层断路器与较高层之间的通信失效(例如断裂或断开的连接/线)，较高层断路器可仍然不知道较低层断路器已检测到故障并且较高层断路器的不必要障碍脱(nuisance trip)扣更加可能。 发明内容[0007] 在一个方面中，描述电路保护设备。该电路保护设备包括：脱扣机构，用于中断流过电路保护设备的电流；以及脱扣单元，其操作地耦合于脱扣机构。脱扣单元包括区域选择性联锁(Zone Selective Interlock，ZSI)信号发生器、ZSI输出端口和ZSI监测器。ZSI输出端口耦合于ZSI信号发生器用于到第二电路保护设备的ZSI输入端口的通信连接。ZSI监测器耦合于ZSI信号输出端口来监测ZSI输出端口与第二电路保护设备的ZSI输入端口之间的通信连接的状态。 [0008] 在另一个方面中，描述配电系统，其包括第一电路保护设备和第二电路保护设备。该第一电路保护设备包括ZSI输入端口。第二电路保护设备在第一电路保护设备的下游耦合于第一电路保护设备。第二电路保护设备包括用于中断流过所述电路保护设备的电流脱扣机构和耦合于该脱扣机构的脱扣单元。脱扣单元包括ZSI信号发生器、ZSI输出端口和ZSI监测器。ZSI输出端口耦合于ZSI信号发生器并且通信连接到第一电路保护设备的ZSI输入端口。ZSI监测器耦合于ZSI输出端口来监测第一电路保护设备的ZSI输出端口与ZSI输入端口之间的通信连接的状态。 [0009] 在再另一个方面中，描述监测具有多个电路保护设备(其包括具有ZSI的脱扣单元)的配电系统的方法。该方法包括用第一电路保护设备的ZSI监测器监测第一电路保护设备的ZSI输出端口与第二电路保护设备的ZSI输入端口之间的通信连接的状态。方法进一步包括检测第一电路保护设备的ZSI输出端口是否耦合于第二电路保护设备的ZSI输入端口以及指示通信连接的状态。附图说明 [0010] 图1是示范性配电系统的示意框图。 [0011] 图2是图1中的配电系统(其包括示范性区域选择性联锁(ZSI)单元)的一部分的示意框图。 [0012] 图3是供在图1中示出的配电系统中使用的示范性ZSI单元的示意框图。 [0013] 图4是供在图1中示出的配电系统中使用的另一个示范性ZSI单元的电路图。 [0014] 图5是用于监测配电系统(例如图1中示出的系统)的示范性方法的流程图。 具体实施方式[0015] 本文描述配电系统以及操作和/或测试配电系统的方法的示范性实施例。示范性配电系统包括多个电路保护设备，其采用区域选择性联锁(ZSI)配置设置在多个层中。一个或多个下游(例如，在较低层中)电路保护设备能操作成向一个或多个上游(例如，在较高层中)电路保护设备输出阻断信号。下游电路保护设备包括用于输出阻断信号的ZSI信号发生器和耦合于下游电路保护设备的输出以选择性地监测ZSI信号发生器以及上游和下游电路保护设备之间的连接的状态的ZSI监测器。如果ZSI监测器确定ZSI信号发生器和/或电路保护设备之间的连接可能未正确运作，ZSI监测器生成状态指示符来告知用户潜在维护问题。示例实施例从而通过自监测ZSI网络的配置和功能性而不中断ZSI网络来简化配电系统的安装和/或维护。 [0016] 图1是示范性配电系统100的一部分的示意框图，该示范性配电系统100包括经由电路保护设备106向负载104提供电力的源102。电源102可包括例如一个或多个发电机或向负载104提供电流(和所得的电力)的其他设备。电流通过分配总线108传送到负载104。负载104可包括但不限于只包括机器、马达、照明和/或制造或发电或配电设施的其他电气和机械设备。 [0017] 在图示的实施例中，电路保护设备106采用层级(其包括第一层110和第二层112)设置以向配电系统100提供不同级别的保护和监测。例如，第一电路保护设备114(有时称为源电路保护设备)设置在第一层110中以从第一电源102接收电流并且向总线108提供电流。第二电路保护设备116(有时称为馈线电路保护设备)在第一电路保护设备114下游设置在第二层112中并且连接以从总线108接收电流。第二电路保护设备116向负载104提供电流。 如本文使用的，术语“下游”指从电源102朝向负载104的方向。术语“上游”指与下游方向相反的方向，例如从负载104朝向电源102。尽管图1图示设置在两个层110和112中的电路保护设备106，应认识到在任何适合数量的层中可设置任何适合数量的电路保护设备106以使配电系统100能够如本文描述的那样运作。例如，在一些实施例中应认识到一个或多个额外层和/或电路保护设备106可设置在电源102与第一层110之间。另外或备选地，在一些实施例中，一个或多个额外层和/或电路保护设备106可设置在负载104与第二层112电路保护设备 106之间。此外，一个或多个额外电路保护设备106可设置成向总线108提供电力(从任何适合的源102)。相似地，一个或多个额外电路保护设备可连接到总线108以向一个或多个额外负载104提供电力。 [0018] 在示范性实施例中，电路保护设备106是断路器。备选地，电路保护设备106可以是使配电系统100能够如本文描述的那样运作的任何其他设备。在示范性实施例中，每个电路保护设备106具有集成脱扣单元，其包括设置成控制电路保护设备106的操作的控制器。备选地，电路保护设备106中的一个或多个可以是具有独立部件和/或控制器的非集成电路保护设备106。电路保护设备106包括脱扣单元118，其操作地耦合于传感器120和脱扣机构122。脱扣单元118是控制器，其配置成控制电路保护设备106的操作。在示范性实施例中，脱扣单元118是电子脱扣单元(ETU)，其包括耦合于存储器126的处理器124、输入设备128和显示设备130。脱扣单元118可包括或可视为计算设备。在其他实施例中，脱扣单元118可以是任何其他适合类型的脱扣单元。在一些实施例中，电路保护设备106中的一个或多个包括不同类型的脱扣单元118和/或是与电路保护设备106中的至少另一个不同类型的电路保护设备。在一些实施例中，电路保护设备106不包括脱扣单元118，并且本文描述的如由脱扣单元 118执行的功能相反由中央控制器或独立保护继电器(未示出)执行。 [0019] 在示范性实施例中，传感器120是电流传感器，例如电流互感器、Rogowski(罗果夫斯基)线圈、霍尔效应传感器和/或测量流过脱扣机构122和/或电路保护设备106的电流的分路。备选地，传感器120可包括使配电系统100能够如本文描述的那样运作的任何其他传感器。此外，传感器120可在电路保护设备106中集成或可与关联的电路保护设备106分离。不同的传感器120可用于系统100的不同部分。例如，第一层110中的传感器120可与第二层 112中的传感器120不同。每个传感器120生成代表流过关联脱扣机构122和/或电路保护设备106的测量或检测电流的信号(在下文称为“电流信号”)。另外，每个传感器120将电流信号传送到与脱扣机构122关联或耦合的处理器124。对每个处理器124编程以如果电流信号和/或电流信号所代表的电流超出电流阈值则激活脱扣机构122来中断提供给负载104或配电线或总线108的电流。 [0020] 电路保护设备106彼此通信耦合。更特定地，电路保护设备106通信耦合于至少一个上游电路保护设备。在示例实施例中，电路保护设备106经由他们相应脱扣单元118中的通信端口而通信耦合在一起。每个脱扣单元118包括输出端口132(也称为输出)和输入端口134(也称为输入)，它们配置成将信号传送到其他脱扣单元118并且从其他脱扣单元118接收信号。每个脱扣单元的端口132和134可以是物理独立端口或可以是提供一个或多个虚拟端口(例如，端口132和134)的单个物理端口。脱扣单元118的端口132或134通过一个或多个导体136耦合于另一个脱扣单元118的端口134或132。尽管示出使第二电路保护设备114的输出端口132连接到第一电路保护设备114的输入端口134的单个导体136，任何适合数量的导体136可用于使端口132和134耦合。在其他实施例中，导体136可被例如光纤等其他有线通信工具取代。此外，在一些实施例中，端口132和134使用无线通信协议而不使用任何导体 136来通信。在一些实施例中，端口132和/或134是双向(例如，输入/输出)端口。 [0021] 在示例实施例中，脱扣机构122是断路器。将电信号提供给脱扣机构122以促使断路器脱扣且中断通过脱扣机构122的电流流动。在其他实施例中，脱扣机构122包括例如一个或多个其他断路器设备和/或电弧遏制设备。示范性断路器设备包括例如电路开关、接触臂和/或中断流过断路器设备到耦合于断路器设备的负载104的电流的电路中断器。示范性电弧遏制设备包括例如遏制组件、多个电极、等离子枪和触发电路，其促使等离子枪将烧蚀等离子体发射到电极之间的间隙内以便使能量从电弧或电路上检测的其他电故障转入遏制组件。 [0022] 每个处理器124控制电路保护设备106的操作并且从与脱扣机构122(其耦合于处理器124)关联的传感器120收集测量的操作条件数据，例如代表电流测量的数据(也称为“电流数据”)。处理器124将电流数据存储在耦合于处理器124的存储器126中。应理解术语“处理器”大体上指任何可编程系统，其包括系统和微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路和能够执行本文描述的功能的任何其他电路或处理器。上文的示例仅仅是示范性的，并且从而不意在以任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。 [0023] 存储器126存储由处理器124可执行的程序代码和指令来控制电路保护设备106。存储器126可包括但不限于只包括非易失性RAM(NVRAM)、磁性RAM(MRAM)、铁电RAM(FeRAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器和/或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。任何其他适合的磁、光和/或半导体存储器(独自或与其他形式的存储器结合)可包括在存储器126中。存储器126还可以是或包括可拆分或可移动存储器，其包括但不限于适合的带盒、盘、CD ROM、DVD或USB存储器。 [0024] 输入设备128从例如用户、另一个脱扣单元118、远程计算设备等接收输入。输入设备128可包括例如键盘、读卡器(智能读卡器)、指向设备、鼠标、操纵杆、触敏面板(例如，触摸板或触屏)、陀螺仪、加速计、位置检测器、小键盘、通信端口、一个或多个按钮和/或音频输入接口。例如触屏等单个部件既可充当显示设备130也可充当输入设备128。在一些实施例中，输入设备128可包括通信接口，用于从远程设备(包括从另一个脱扣单元118)接收输入。尽管示出单个输入设备128，脱扣单元118可包括不只一个输入设备128或不包括输入设备128。 [0025] 显示设备130直观呈现关于电路保护设备106和/或脱扣机构122的信息。显示设备130可包括真空荧光显示器(VFD)、一个或多个发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、等离子体显示器和/或能够向用户直观传达信息的任何适合的可视输出设备。 例如，处理器124可激活显示设备130的一个或多个部件来指示电路保护设备106和/或脱扣机构122活跃和/或正常操作、接收阻断信号、传送阻断信号、指示出现故障或失效和/或脱扣机构122和/或指示电路保护设备106的任何其他状态。在一些实施例中，显示设备130对于用户与电路保护设备106之间的交互向用户呈现图形用户界面(GUI)。GUI允许用户例如控制电路保护设备106、监测电路保护设备106的操作/状态、测试电路保护设备106的操作和/或修改电路保护设备106的操作参数。 [0026] 系统100是区域选择性联锁(ZSI)系统。在示例实施例中，下游电路保护设备106(例如，第二电路保护设备116)的脱扣单元118包括如下文进一步描述的ZSI单元140。一般，在下游电路保护设备106检测的电流量超出阻断阈值时，下游电路保护设备106经由输出端口132向上游电路保护设备106输出阻断信号。阻断阈值典型地小于下游电路保护设备106脱扣所在的脱扣阈值。响应于接收阻断信号，上游电路保护设备106可从无限制操作模式转移到受限操作模式，以防止上游和下游电路保护设备以相似脱扣计时序列操作。另外或备选地，响应于从下游电路保护设备106接收阻断信号，上游电路保护设备106可切换到以或使用较高脱扣阈值操作，例如从保护阈值切换到备份阈值。 [0027] 在一些实施例中，在无限制操作模式中，可执行无限制脱扣计时序列，其包括使电流超出保护阈值所在的时间值累积直到达到无限制时间阈值。在受限操作模式中，可执行受限脱扣计时序列，其包括使电流超出备份阈值所在的时间值累积直到达到受限时间阈值。如果达到受限时间阈值或无限制时间阈值，脱扣单元118生成脱扣信号。备选地，无限制脱扣计时序列和受限脱扣计时序列可包括使脱扣单元118能够如本文描述的那样运作的任何其他动作或响应。应认识到无限制脱扣计时序列促使在比受限脱扣计时序列促使生成脱扣信号所在的时期更短的时期生成脱扣信号。 [0028] 在示例实施例中，ZSI单元140配置成在通过第二电路保护设备116的监测电流大于阈值(例如ZSI阻断阈值)时输出阻断信号。在一些实施例中，ZSI阻断阈值电流小于使脱扣机构122脱扣所需要的电流。响应于阻断信号，上游第一电路保护设备114识别出第二电路保护设备116在运作并且脱扣机构122将在下游故障期间中断电流流动。作为响应，上游第一电路保护设备114的脱扣单元118配置成采用受限操作模式操作。受限操作模式可在下游故障期间使第一电路保护设备114在第二电路保护设备116之前脱扣的风险降低，也称为“障碍脱扣”。如果第一电路保护设备114脱扣，耦合于第一电路保护设备114的其他下游第二电路保护设备116被中断并且电流将未流到耦合于电路保护设备116的任何负载。 [0029] 如果第一与第二电路保护设备114、116之间的通信连接被损坏或断开，第一电路保护设备114可未接收阻断信号。在示例实施例中，ZSI单元140配置成自监测上游第一电路保护设备114的输入端口134与下游第二电路保护设备116的输出端口之间的通信连接的状态。例如，ZSI单元140可检测到电路保护设备106之间的连接断开并且提供状态指示符来将问题告知用户。另外，ZSI单元140配置成监测连接状态使得监测连接未显著影响第一信号并且第一电路保护设备未识别假第一信号。 [0030] 图2是可在配电系统(例如图1中示出的系统100)中用作ZSI单元140的示例自监测ZSI单元240。ZSI单元240包括输出端口132、ZSI信号发生器242和ZSI监测器244。ZSI监测器244包括ZSI传感器246。在一些实施例中，ZSI单元240可包括更多或更少的部件。在其他实施例中，ZSI单元240的部件可被独立配置，例如ZSI监测器244和ZSI传感器246可是独立的。 输出端口132向第一保护设备114的对应输入端口134输出“ZSI Out+”和“ZSI Out‑”信号，其统称为“ZSI Out”信号(即，阻断信号)。在其他实施例中，输出端口132可输出任何数量的信号。 [0031] ZSI信号发生器242生成ZSI Out信号。在一些实施例中，ZSI信号发生器242包括耦合于输出端口132的至少一个电压或电流源(未在图2中示出)。在示例实施例中，ZSI信号发生器242配置成响应于例如传感器120(在图1中示出)所检测的高电流等脱扣事件生成阻断信号以阻断上游第一电路保护设备114，如上文描述的。在示例实施例中，ZSI单元240是低态有效(active low)设备。在上游第一电路保护设备114处缺乏来自ZSI信号发生器242的信号，这是阻断信号。在正常操作期间，当没有阻断信号要传送时，ZSI Out+信号具有比ZSI Out‑信号更高的电势(即，电压)。第一电路保护设备114或第二电路保护设备116可对ZSI Out+信号供应电压。在请求阻断信号时，ZSI发生器242使ZSI Out+信号耦合于ZSI Out‑信号来使电压差降至大致零。备选地，ZSI单元240可以是高有效设备，其中ZSI信号发生器242发送阻断信号以通过向ZSI Out+信号施加电压来阻断上游第一电路保护设备。 [0032] ZSI传感器246耦合于ZSI信号发生器242的输出来监测输出端口132与第一电路保护设备114之间的连接。在一些实施例中，ZSI传感器246可包括多个ZSI传感器246来监测ZSI单元240。ZSI传感器246可以是任何类型的传感器，例如电压传感器、电流传感器等。在示例实施例中，ZSI传感器246是电压传感器(例如，电阻器)，其观察ZSI信号发生器242的输出，如下文描述的。如本文使用的，由ZSI传感器246产生的数据称为“传感器数据”。ZSI传感器246配置成监测ZSI信号发生器242的输出使得ZSI单元240与第一电路保护设备114之间不正确的连接产生这样的传感器数据，其与来自正常操作的正确连接ZSI单元240的传感器数据不同。此外，ZSI传感器244配置成产生传感器数据而无论是否在正确连接的ZSI单元240中发送阻断信号。如在下文进一步描述的，如果阻断信号在由ZSI信号发生器242生成时未被ZSI传感器246检测，传感器数据可指示ZSI信号发生器242有故障，或ZSI单元240与第一电路保护设备114之间的连接可断开或需要维护。在一些实施例中，ZSI传感器246选择性地监测ZSI信号发生器242的输出。ZSI传感器246可配置成在被用户选择时手动、定期或根据任何其他选择性监测调度来监测输出。备选地，ZSI传感器246可在ZSI监测器244选择性地对传感器数据采样时持续监测ZSI信号发生器242的输出。 [0033] ZSI监测器244通信耦合于ZSI传感器246。在一些实施例中，ZSI监测器244包括ZSI传感器246。ZSI监测器244配置成选择性地监测ZSI传感器246。备选地，ZSI监测器244可配置成持续监测ZSI传感器246。在示例实施例中，ZSI监测器244可至少部分由处理器124实现。备选地，ZSI监测器244可完全或部分由处理器或与处理器124分离的微控制器实现。 [0034] ZSI监测器244配置成检查来自ZSI传感器246的传感器数据。在示例实施例中，ZSI监测器244监测跨ZSI传感器246的电压。ZSI传感器246处的第一电压指示阻断信号未被发送并且ZSI单元240连接到第一电路保护设备114。ZSI传感器246处的第二电压指示阻断信号、有故障电源或ZSI信号发生器242与第一电路保护设备114之间不正确或断开的连接。第一电压与第二电压不同。在示例实施例中，第一电压大于第二电压并且第二电压是大致零伏。在其他实施例中，第一电压可小于第二电压和/或第一电压可以是大致零伏。如果ZSI监测器244确定传感器数据指示不正确或断开的连接，ZSI监测器244生成配电系统可需要维护这一警告。在ZSI监测器244检测到来自ZSI传感器246的传感器数据(其指示生成阻断信号)时，ZSI监测器244确定是否应将阻断信号发送到第一电路保护设备114，如下文进一步描述的。另外，ZSI监测器244可配置成确定阻断信号的持续时间。确定持续时间使ZSI监测器244能够识别这样的传感器数据，其指示阻断信号和维护问题，例如ZSI信号发生器242生成太短或太长的阻断信号或电路保护设备106之间的连接在阻断信号期间被损坏。 [0035] 在示例实施例中，ZSI监测器244生成状态指示符，其包括警告。该状态指示符代表ZSI单元240与第一电路保护设备114之间的连接的状态。状态指示符可被传送到显示设备，例如显示设备130(在图1中示出)、远离电路保护设备106的设备或向用户指示ZSI单元240与第一电路保护设备114之间的连接的状态的任何其他可视或音频工具。在一些实施例中，状态指示符包括例如时戳、传感器数据的样本和警告(如有的话)的位点等信息。在其他实施例中，状态指示符包括一个或多个连接的一般状态(例如，正常操作、检测的问题、发送的阻断信号等)。状态指示符可在配电系统中基于请求、时间调度(即，定期)或手动传送。在一些实施例中，状态指示符可与多个过去状态指示符一起存储作为电路保护设备的历史数据库。 [0036] 在一些实施例中，ZSI监测器244和ZSI传感器246促使一些电流在第一电路保护设备114与ZSI单元240之间流动。配置ZSI监测器244和ZSI传感器246使得流过ZSI监测器244和/或ZSI传感器246的电流的幅度小于ZSI信号发生器242与第一电路保护设备114之间的ZSI Out信号的电流幅度。因此，流过ZSI监测器244和ZSI传感器246的电流大致未影响ZSI Out信号并且第一电路保护设备114未将电流检测为阻断信号。 [0037] 图3是供在配电系统(例如图1中示出的系统100)使用的另一个ZSI单元340的示例示意图。除如另外描述的之外，ZSI单元340与图2中示出的ZSI单元240相似地操作并且包括使用相同标号的相似部件。在示例实施例中，ZSI单元340向图1中示出的第一电路保护设备114发送低态有效阻断信号。在ZSI单元340未发送阻断信号时，在第一电路保护设备114处施加第一电压。为了向第一电路保护设备114发送阻断信号，ZSI单元340促使向第一电路保护设备114施加比第一电压还低的第二电压(例如，大致零伏)。第一电路保护设备114配置成将第二电压检测为阻断信号并且开始受限操作模式。在其他实施例中，ZSI单元340可配置成作为高有效设备操作。 [0038] ZSI信号发生器242耦合于光耦合器305。在示例实施例中，ZSI信号发生器242通过向光耦合器305供应电流以向闭合开关T1发送阻断信号。光耦合器305连接ZSI Out+信号和ZSI Out‑信号来降低ZSI Out信号之间的电压差Vo。第一电路保护设备114将降低的电压差Vo检测为阻断信号。在示例实施例中，ZSI监测器244和ZSI传感器246(在图2中示出)至少部分在处理器124中实现。ZSI单元240是配置有选择性测试电路300的“测试脉冲”。选择性测试电路300包括光耦合器325，其配置成选择性地允许电流在输出端口132与ZSI监测器244之间流动。在其他实施例中，选择性测试电路300可包括用于使ZSI传感器246和ZSI监测器244选择性地耦合于ZSI信号发生器242和/或输出端口132的任何部件。 [0039] 选择性测试电路300耦合于光耦合器315和输出端口132。选择性测试电路300进一步耦合于处理器124和选择性输出320。选择性测试电路300配置成控制从输出端口132到ZSI监测器244的电流流动。选择性输出320提供信号来控制光耦合器315以使来自输出端口132的电流选择性地耦合于ZSI监测器244。 [0040] ZSI监测器244包括处理器124、光耦合器315、用于将测试信号从光耦合器315提供给处理器124的测试输入310和选择性测试电路300。测试信号使ZSI监测器244能够检测阻断信号和到输出端口132的不正确连接。测试信号可以是处理器124配置成检测到的任何类型的信号。光耦合器315配置成基于选择性测试电路300以及ZSI Out+信号与ZSI Out‑信号之间的电压差Vo来控制测试信号。当选择性测试电路300未使来自输出端口132的电流耦合于ZSI监测器244时(即，它不在测试时)，没有电流流过光耦合器315的二极管，并且在测试输入310上没有生成测试信号。在选择性测试电路300选择测试时，电流可以在输出端口132与光耦合器315和325之间流动。如果电压差Vo大于阈值电压，光耦合器315向测试输入310提供测试信号。阈值电压是对应于电压差Vo的电压，其在ZSI单元340未发送阻断信号时大致在第一电路保护设备114处施加的第一电压。当电压差Vo小于阈值电压(例如，零伏)时，光耦合器315未向测试输入310提供测试信号。在其他实施例中，测试信号可通过任何其他适合的方法生成。处理器124配置成检测在测试输入310上是否存在测试信号。在示例实施例中，测试信号是低态有效信号，并且测试输入310到地面的连接是这样的测试信号，其指示发送阻断信号或在输出端口132与第一电路保护设备114之间存在连接问题。备选地，测试信号可以是高有效信号，其通过使测试输入310从地面断开来识别阻断信号或两个电路保护设备106之间不正确或断开的连接。在其他实施例中，测试信号和光耦合器315可采用备选配置来配置以监测ZSI Out信号。 [0041] 为了监测ZSI Out信号，ZSI监测器244在选择性输出320处输出第一电压以促使选择性测试电路300连接输出端口132和光耦合器215。ZSI监测器244可配置成基于用户的输入、周期性间隔或根据选择监测频率的任何其他方法在选择性输出320处输出第一电压。ZSI监测器244可确定或接收不监测ZSI Out信号的请求。ZSI监测器244然后在选择性输出 320处输出第二电压以使选择性测试电路300断开并且防止电流从输出端口132流到光耦合器315。在其他实施例中，ZSI监测器244可采用备选配置来配置以在ZSI监测器244不在监测ZSI Out信号时选择性地防止电流从输出端口132流到ZSI传感器246。在一些实施例中，ZSI监测器244继续监测ZSI Out信号但未生成状态指示符。 [0042] 图4是可在配电系统(例如系统100)中使用的ZSI单元440的示例电路图。除如另外描述的以外，ZSI单元440与图2和3中示出的ZSI单元240、340相似地操作并且包括使用相同标号的相似部件。在示范性实施例中，ZSI单元440包括处理器124、输出端口132、ZSI信号发生器242、ZSI监测器244和光耦合器305。ZSI监测器244进一步包括传感器246、光耦合器315、选择性输出源450和测试信号源455。 [0043] ZSI信号发生器242经由光耦合器305耦合于ZSI单元440并且配置成向上游电路保护设备(例如，图1中示出的第一电路保护设备114)传送阻断信号。在示例实施例中，ZSI信号发生器242配置成通过使ZSI Out+信号耦合于ZSI Out‑信号而向上游电路保护设备发送低态有效阻断信号来使ZSI Out信号之间的电压差Vo降至大致零。ZSI传感器246是电阻器R34，其配置为电压传感器。处理器124耦合于ZSI传感器246来监测跨ZSI传感器246的电压。ZSI传感器246耦合于光耦合器315和测试信号源455。 [0044] ZSI监测器244耦合于输出端口132。二极管D19配置成促进从ZSI Out信号和ZSI监测器244的单向电流。电阻器R17从ZSI Out+信号到开关Q1抽取电流。电阻器R17大小适于使得抽取的电流明显小于ZSI Out信号并且抽取的电流大体上流到开关Q1。开关Q1基于ZSI Out+信号使选择性输出源450连接到光耦合器315或断开选择性输出源450到光耦合器315。选择性输出源450与图3中示出的选择性测试电路300和选择性输出320相似。选择性输出源 450通过改变生成的信号的幅度来使用户能够选择性地监测ZSI单元440与上游电路保护设备106之间的连接。在示例实施例中，选择性输出源450配置成向光耦合器315输出DC信号。 在其他实施例中，选择性输出源可配置成输出备选信号(例如，AC信号)来连接光耦合器 315。 [0045] 当ZSI信号发生器242未发送阻断信号并且没有连接问题时，开关Q1使来自选择性输出源450的DC信号能够流到光耦合器315。作为响应，光耦合器315使ZSI传感器246耦合于测试信号源455来产生跨ZSI传感器246的第一电压。在发送阻断信号时，ZSI Out信号之间的电压差Vo降至大致零。开关Q1使选择性输出源450从光耦合器315断开。作为响应，光耦合器315使ZSI传感器246从测试信号源455断开来产生小于跨ZSI传感器246的第一电压(例如，零伏)的第二电压。处理器124配置成监测ZSI传感器246来检测第一或第二电压是否跨ZSI传感器246。另外，配置ZSI单元440使得ZSI信号发生器242中的失效或ZSI Out+信号或ZSI Out‑信号的不正确连接可产生与阻断信号相似的传感器数据。例如，如果ZSI Out+信号错接并且相对于ZSI Out‑信号具有大致零电压，开关Q1未使控制源450连接到光耦合器315。光耦合器315未使测试信号源455连接到ZSI传感器246，从而导致指示ZSI传感器244处的第二电压的传感器数据。在一些实施例中，ZSI监测器244配置成识别什么部件引起警告。 [0046] 图5是监测配电系统(例如系统100)的示例方法500。配电系统包括采用上游/下游配置与ZSI系统一起设置的多个电路保护设备。方法500特别监测ZSI单元(其包括ZSI信号发生器、ZSI传感器和下游电路保护设备的ZSI监测器)与上游电路保护设备的输入端口之间的连接。ZSI信号发生器配置成经由连接向上游电路保护设备传送阻断信号。在示例实施例中，ZSI系统是低态有效系统。 [0047] ZSI监测器通过监测510跨ZSI传感器的电压而开始。在其他实施例中，ZSI监测器510监测510与ZSI传感器不同的数据，例如但不限于电流数据、功率数据和热数据。ZSI监测器可持续、定期或任何其他定义的监测频率(例如，手动定义)监测510跨ZSI传感器的电压直到ZSI监测器检测到520与正常操作期间跨ZSI传感器的电压不同的跨ZSI传感器电压。在其他实施例中，ZSI监测器可检测来自ZSI传感器的传感器数据中的任何改变。 [0048] 如果检测到电压，ZSI监测器确定530是否请求阻断信号。如果ZSI监测器确定530未请求阻断信号，监测器应检测电压，系统正常运作，并且ZSI监测器持续监测510跨ZSI传感器的电压。如果ZSI监测器确定530请求阻断信号，跨ZSI传感器检测的电压可指示ZSI单元未能生成阻断信号并且可未正确运作。ZSI监测器然后传送550状态指示符，其具有要由用户检查的警告。在一些实施例中，ZSI监测器可将状态指示符传送550到远程设备或显示设备。 [0049] 如果ZSI监测器未检测520跨ZSI传感器的电压或如果电压与正常操作期间的电压不同，电压可指示相上游电路保护设备发送阻断信号或电路保护设备之间的连接有问题。ZSI监测器确定540是否预期ZSI阻断信号。在示例实施例中，ZSI监测器检查是否发送对于阻断信号的请求。如果发送对于阻断信号的请求，电压缺乏确认了阻断信号被正确发送并且ZSI监测器开始再次监测510ZSI传感器电压。在一些实施例中，ZSI监测器可确定阻断信号的持续时间是否在预期范围内。如果阻断信号的持续时间在预期范围外，跨ZSI传感器的电压缺乏可指示维护问题。如果ZSI监测器确定540未预期阻断信号，电压缺乏指示电路保护设备之间的连接有问题并且ZSI监测器传送550状态指示符，其具有要由用户检查的警告。 [0050] 上文描述的用于监测具有电路保护设备的配电系统中的ZSI网络的系统和方法使配电系统能够自监测ZSI网络而不需要外部监测设备或中断ZSI网络能力(即，阻断信号未被中断并且监测未生成假阻断信号)。通过向配电系统的用户提供具有警告的可视和/或音频状态指示符，将电路保护设备之间的连接问题告知用户。另外，电路保护设备的监测单元配置成选择性地监测ZSI网络以使用户能够控制测试的频率。 [0051] 本文描述的方法和系统的技术效果可包括以下中的一个或多个：(a)用下游保护设备的ZSI监测器监测下游电路保护设备的ZSI输出端口与上游电路保护设备的ZSI输入端口之间的通信连接的状态；(b)检测下游电路保护设备的ZSI输出端口是否耦合于上游电路保护设备的ZSI输入端口；以及(c)指示连接状态。 [0052] 在上文详细描述配电系统和操作配电系统的方法的示范性实施例。系统和方法不限于本文描述的特定实施例，而相反，系统的部件和和/或方法的操作可独立且与本文描述的其他部件和/或操作分开使用。此外，描述的部件和/或操作还可在其他系统、方法和/或设备中限定，或结合其他系统、方法和/或设备使用，并且不限于只用本文描述的电力系统实践。 [0053] 在本文图示和描述的本发明的实施例中的操作的执行或履行顺序不是必不可少的，除非另外规定。即，操作可按任何顺序进行，除非另外规定，并且本发明的实施例可包括另外的或比本文公开的那些更少的操作。例如，预期在另一个操作之前、与其同时或在其之后执行或进行特定操作在本发明的方面的范围内。 [0054] 尽管本发明的各种实施例的特定特征可在一些图中示出并且不在其他图中示出，这只是为了方便。根据本发明的原理，图的任何特征可与任何其他图的任何特征结合参考和/或要求保护。 [0055] 该书面描述使用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何设备或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想起的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。 |
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