AT511775A2 - Verfahren zum erkennen lichtbogenverursachter elektrischer wirkungen in einer elektrischen installationsanlage - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen Installationsanlage, wobei wenigstens ein Strom- und/oder Spannungsverlauf in der elektrischen Installationsanlage aufgenommen wird, wird vorgeschlagen, dass der Strom- und/oder Spannungsverlauf mittels einemTransformationsverfahren mit variablem Fenster vom Zeitbereich in einen Bildbereich überführt wird, wobei Koeffizienten ermittelt werden, und dass nachfolgend die Koeffizienten wenigstens mittelbar auf das Erfüllen wenigstens eines vorgebbaren Kriteriums bewertet werden.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen Installationsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind Verfahren bekannt, um in elektrischen Installationsanlagen nach auftretenden Lichtbögen zu suchen, um im Falle eines Lichtbogens wenigstens Teile der betreffenden Installationsanlage abzuschalten. Dabei wird in der Regel ein Strom- und/oder Spannungsverlauf innerhalb der elektrischen Installationsanlage aufgenommen, nachfolgend werden bestimmte unveränderbar vorausgewählte Teilbereiche des Strom- und/oder Spannungsverlaufs mit gespeicherten Mustern verglichen. Es wird bei derartigen Verfahren davon ausgegangen, dass die durch einen Lichtbogen verursachten Wirkungen in bestimmten engen Frequenzbändern „Ähnlichkeiten“ zueinander aufweisen, und es wird versucht einen Lichtbogen durch Vergleich der aufgenommenen Strom-und/oder Spannungsverläufe mit einer oder zwei Mustersequenzen in diesen vorausgewählten Frequenzbändern zu erkennen. Diese bekannten Verfahren weisen allerdings den Nachteil auf, dass damit kaum lichtbogenverursachte Ereignisse richtig zugeordnet werden können, da es sich gezeigt hat, dass die Unterschiede zwischen verschiedenen auftretenden Lichtbögen deutlich größer sind, als bislang angenommen. Dadurch neigen derartige bekannte Verfahren zu Fehlzuordnungen, und verursachen Fehlauslösungen. Dadurch wird die Sicherheit in elektrischen Anlagen durch derartige bekannte Verfahren nicht erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, und mit welchem sowohl eine hohe Netzverfügbarkeit als auch eine hohe Sicherheit gegen die Wirkungen auftretender Lichtbögen gegeben ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.

Dadurch kann eine hohe Netzverfügbarkeit und eine hohe Sicherheit gegen die Wirkungen auftretender Lichtbögen erreicht werden. Dadurch können in der elektrischen Installationsanordnung auftretende Lichtbögen sicher erkannt werden, und von anderen elektrischen Ereignissen unterschieden werden. Dabei « * « · · · ·» * » » · · * ··· • I » · « · · · · · * • «V·« · * * · ^ ·· «» · * «I * kann insbesondere sowohl eine hohe Zeit- als auch Frequenzauflösung bei der Analyse der Strom- und/oder Spannungsverläufen erzielt werden. Dadurch können die messbaren Wirkungen auftretender elektrischer Ereignisse besonders gut hinsichtlich deren Ursache als Lichtbogenereignis bewertet bzw. erkannt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Unterschiede der Wirkungen unterschiedlicher Lichtbögen erheblicher sind, als bislang vermutet, und es nur bedingt möglich ist, ein bestimmtes Frequenzband bzw. einen bestimmten Frequenzgang zu ermitteln, welche besonders signifikant sind, für das ursächliche Zuordnen einer elektrischen Wirkung zu einem Lichtbogen. Durch die nicht ausschließliche Beschränkung auf lediglich einen geringen Teil der Strom- und/oder Spannungsverläufe, werden Wirkungen in mehreren unterschiedlichen Bereichen des Strom- und/oder Spannungsverlaufs für die Bewertung herangezogen.

Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Ansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossene Zeichnung, in welcher lediglich eine bevorzugte Ausführungsform beispielhaft dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer bevorzugten Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer Implementierung eines Verfahrens zum Schutz einer elektrischen Installationsanlage vor lichtbogenverursachten elektrischen Wirkungen, wobei wenigstens ein Strom- und/oder Spannungsverlauf in der elektrischen Installationsanlage aufgenommen und gemäß einem Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen Installationsanlage bearbeitet wird, wobei der Strom- und/oder Spannungsverlauf mittels eines Transformationsverfahrens mit variablem Fenster vom Zeitbereich in einen Bildbereich überführt wird, wobei Koeffizienten ermittelt werden, und wobei nachfolgend die Koeffizienten wenigstens mittelbar auf das Erfüllen wenigstens eines vorgebbaren Kriteriums bewertet werden, wobei - sofern der Strom- • 4 *«·····**··* • φ * « · 4 I · · I * • » • I · «tut * *

• # · · · » I 3 und/oder Spannungsverlauf als lichtbogenverursacht ausgewiesen wird - wenigstens ein Teil der elektrischen Installationsanlage von einem Energieversorgungsnetz getrennt wird.

Dadurch kann eine hohe Netzverfügbarkeit und eine hohe Sicherheit gegen die Wirkungen auftretender Lichtbögen erreicht werden. Dadurch können in der elektrischen Installationsanordnung auftretende Lichtbögen sicher erkannt werden, und von anderen elektrischen Ereignissen unterschieden werden. Dabei kann insbesondere sowohl eine hohe Zeit- als auch Frequenzauflösung bei der Analyse der Strom- und/oder Spannungsverläufen erzielt werden. Dadurch können die messbaren Wirkungen auftretender elektrischer Ereignisse besonders gut hinsichtlich deren Ursache als Lichtbogenereignis bewertet bzw. erkannt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Unterschiede der Wirkungen unterschiedlicher Lichtbögen erheblicher sind, als bislang vermutet, und es nur bedingt möglich ist, ein bestimmtes Frequenzband bzw. einen bestimmten Frequenzgang zu ermitteln, welche besonders signifikant sind, für das ursächliche Zuordnen einer elektrischen Wirkung zu einem Lichtbogen. Durch die nicht ausschließliche Beschränkung auf lediglich einen geringen Teil der Strom- und/oder Spannungsverläufe, werden Wirkungen in mehreren unterschiedlichen Bereichen des Strom- und/oder Spannungsverlaufs für die Bewertung herangezogen.

Bei einer elektrischen Installationsanlage handelt es sich bevorzugt um jede Art einer elektrischen Schaltungsanordnung, welche zur Bereitstellung und Versorgung mit elektrischer Energie vorgesehen und/oder ausgebildet ist. Insbesondere umfasst der Begriff Installationsanlagen im Bereich der Haustechnik.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen Installationsanlage. Als lichtbogenverursachte elektrische Wirkungen werden elektrische Vorgänge angesehen, welche unmittelbar oder mittelbar auf das Auftreten eines Lichtbogens zurückzuführen sind, bzw. durch einen Lichtbogen verursacht wurden. Daher ein Ereignis bzw. die messbaren Wirkungen eines Ereignisses innerhalb einer elektrischen Schaltungsanordnung bzw. Installationsanlage ursächlich einem, insbesondere sog. gefährlichen, Lichtbogen zuzuordnen. Als „gefährlich“ wird ein Lichtbogen etwa bezeichnet, wenn dessen Leistung ausreichend ist in der Umgebung des betreffenden Lichtbogens einen *··* I··* ··*« l

Brand zu verursachen. Die Einteilung in gefährliche und ungefährliche Lichtbögen ist daher möglicherweise neben der Leistung des Lichtbogens, auch von der jeweiligen Umgebung, und der Brennbarkeit bzw. Entzündbarkeit der Gegenstände in der jeweiligen Umgebung abhängig. Als brandverursachend wird etwa eine Verlustleistung von 60W an einer Fehlerstelle angegeben. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, die jeweilige tatsächliche Umgebung der elektrischen Installationsanlage zu berücksichtigen, und etwa in feuerempfindlichen Umgebungen bereits Lichtbögen mit geringeren Leistungen als gefährliche Lichtbögen einzustufen.

Lichtbogenverursachte elektrische Wirkungen innerhalb elektrischer Installationsanlagen äußern sich etwa als Strom- und/oder Spannungsverläufe mit breiten Frequenzgängen, welche neben der Netzfrequenz deutliche hochfrequente Signalanteile aufweisen. Insbesondere entstehen derartige breitbandige Strom-und/oder Spannungsverläufe an Fehlerstellen, an welchen das Wechselstromsignal aperiodisch auf Null fällt.

Beim gegenständlichen Verfahren ist vorgesehen, dass wenigstens ein Strom- und/oder Spannungsverlauf in der elektrischen Installationsanlage aufgenommen wird. Als Strom- und/oder Spannungsverlauf wird dabei der zeitliche Verlauf des Stroms und/oder der Spannung in wenigstens einer elektrischen Leitung der elektrischen Installationsanlage betrachtet.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Strom* und/oder Spannungsverlauf breitbandig aufgenommen wird. Die obere Grenzfrequenz beträgt dabei bevorzugt etwa 20 MHz. Wobei auch größere Bandbreiten und höhere obere Grenzfrequenzen vorgesehen sein können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass in einer Messwerterfassungseinheit 1 wenigstens ein Stromsensor und/oder ein Spannungssensor angeordnet sind, welche dazu ausgebildet sind, einen zeitlichen Verlauf des Stromes in den elektrischen Leitungen und/oder die Spannung zwischen den Leitungen als zeitabhängiges Signal aufzunehmen und auszugeben, wobei die Ausgabe sowohl analog, als auch in wert- und/oder zeitdiskreter, insbesondere digitaler, Form erfolgen kann.

Gemäß dem Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen Installationsanlage ist vorgesehen, dass der Strom- und/oder Spannungsverlauf mittels einem ·· Μ ··········»· * » · · · · « « • · * ♦ « · * · % • · · · * · ·»««* ·«·%« · · · ψ • · * · · * · · 5

Transformationsverfahren vom Zeitbereich in einen Bildbereich überführt wird. Der Strom* und/oder Spannungsverlauf wird als Funktion der Zeit aufgenommen, und liegt folglich im Zeitbereich vor. Für weitere Möglichkeiten der Signalanalyse ist vorgesehen den wenigstens einen aufgenommenen Strom- und/oder

Spannungsverlauf von eben diesem Zeitbereich in einen Bildbereich zu transformieren. Der Bildbereich bzw. dessen Eigenschaften werden dabei durch die Art des gewählten Transformationsverfahrens bestimmt. Beim Bild bereich kann es sich etwa um eine komplexe Zahlenebene oder einen mehrdimensionalen Vektorraum handeln.

Beim gegenständlichen Verfahren ist vorgesehen, dass ein Transformationsverfahren mit variablem Fenster Verwendung findet. Als Fenster wird dabei insbesondere eine Fensterfunktion bezeichnet, welche in einem einfachen Fall etwa ein Integrationsintervall vorgibt. Die Bezeichnung „variabel“ bezieht sich dabei bevorzugt auf unterschiedliche bzw. variable Fensterfunktionen und/oder Fenstergrößen, im Sinn einer zeitlichen Länge.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des gegenständlichen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Transformationsverfahren mit variablem Fenster eine Wavelet-Transformation oder eine Gabor-Transformation oder eine Wigner-Transformation angewendet wird. Dadurch wird sowohl eine gute Zeitauflösung als auch eine gute Frequenzauflösung erzielt. Zudem sind derartige Transformationsverfahren heute bereits gut implementierbar, und erlauben besonders vorteilhafte Bewertungen bzw. Analysen im Hinblick auf das Erkennen lichtbogenverursachter Wirkungen.

Bei Durchführung besagter Transformation mit variablem Fenster werden aus dem - im Zeitbereich auftretenden - Strom- und/oder Spannungsverlauf Koeffizienten im Bildbereich ermittelt. Insbesondere wird eine Koeffizientenmenge ermittelt.

Die betreffenden Koeffizienten werden nachfolgend wenigstens mittelbar auf das Erfüllen wenigstens eines vorgebbaren Kriteriums bewertet. Durch das Erfüllen des wenigstens einen Kriteriums erfolgt wenigstens eine qualitative Zuordnung der untersuchten elektrischen Wirkung im Hinblick auf „lichtbogenverursacht“ oder „nicht-lichtbogenverursacht“. Sofern die Wirkung als „lichtbogenverursacht“ ausgewiesen wird, ist bevorzugt weiters vorgesehen, dass • · ···* »··« ··»* * ·««* * * * · + «·* » · ·«·

• ·· ·» « » tiM «··*· · *» ι * · »* * e · * « 6 eine weitere quantitative Zuordnung dahin gehend erfolgt, ob es sich bei der verursachten Wirkung um eine „gefährliche“ Wirkung oder eine „ungefährliche“ Wirkung handelt. Auf bevorzugte Ausbildungen des wenigstens einen Kriteriums wird an späterer Stelle eingegangen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des gegenständlichen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Koeffizienten mit der Gewichtungsfunktion gewichtet werden. Durch die Gewichtungsfunktion, insbesondere deren Wahl bzw. Vorgabe, kann die weitere Signalanalyse und/oder -bewertung vorteilhaft beeinflusst werden. Dadurch können etwa Bereiche bzw. Teile der Koeffizienten im Bildbereich mehr berücksichtigt werden, als andere Bereiche bzw. Teile der Koeffizienten. Dadurch kann über die Vorgabe der Gewichtungsfunktion eine Anpassung des gegenständlichen Verfahrens an Eigenschaften bzw. Eigenarten der zu überwachenden elektrischen Installationsanlage erfolgen. Dadurch können etwa bestimmte kritische Verbraucher, wie etwa ein Elektromotor mit Kollektorbürsten, berücksichtigt werden, indem deren charakteristische Störkomponenten durch die Gewichtungsfunktion gedämpft werden, und in der weiteren Analyse nur gering bzw. nicht bewertet werden.

Es ist daher in diesem Zusammenhang bevorzugt vorgesehen, dass eine Gewichtungsfunktion vorgegeben wird. Dabei kann etwa vorgesehen sein, eine Gewichtungsfunktion aus einer Gewichtungsfunktion-Bibliothek auszuwählen, etwa aufgrund bestimmter, bekannter Eigenschaften der zu überwachenden elektrischen Installationsanlage, wie etwa der Anzaht elektrischer Abzweigungen, der Länge der elektrischen Leiter, der Art der angeschlossenen Verbraucher usw.. Weiters kann etwa vorgesehen sein, eine vorgebbare Auswahl an Gewichtungsfunktionen für bestimmte häufige und/oder ähnliche Einsatzumgebungen vorzusehen, etwa Gewichtungsfunktionen für Wohnungen bzw. Wohnhäuser, jeweils unterschiedliche Gewichtungsfunktionen für bestimmte Arten von Gewerbebetrieben, wie etwa für Büros, Tischler, Bäcker, Schlosser. Durch die Vorgabe der Einsatzumgebung kann bereits auf die zu erwartenden Verbraucher geschlossen werden, und es wird eine schnelle Konfiguration des gegenständlichen Verfahrens unterstützt. Die Auswahl kann dabei etwa durch einen Fachmann bei der Installation eines entsprechend ausgebildeten Lichtbogensensors erfolgen.

Weiters ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, eine • » «··· * · ··« • » I I · · · »·«· * « « · « ♦ · * y ·· ·· * « *t f für eine bestimmte elektrischen Installationsanlage vorgesehene Gewichtungsfunktion unmittelbar durch Tests in der betreffenden elektrischen Installationsanlage zu ermitteln. Eine derartige Gewichtungsfunktion ist besonders gut an die Eigenschaften bzw. Eigenarten der betreffenden elektrischen Installationsanlage angepasst.

In weiterer Folge ist bevorzugt vorgesehen, die ermittelten und gewichteten Koeffizienten in einem Vektorraum zu bewerten.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des gegenständlichen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Vektorraum aus einer vorgebbaren Anzahl an Vektorräumen ausgewählt wird. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Vektorraum in Abhängigkeit des vorgesehenen Transformationsverfahrens gewählt wird. Etwa, dass zu einem bestimmten Transformationsverfahren ein bestimmter Vektorraum ausgewählt wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass der Vektorraum als Hilbertraum ausgewählt wird. Der Hilbertraum ist ein vollständiger, Linearer, normierter Vektorraum mit einem Skalarprodukt. Die Verwendung des Hilbertraums hat sich als vorteilhaft gezeigt, da dieser eine besonders einfache und aussagekräftige Bewertung der Koeffizienten ermöglicht.

Gemäß einer besonders bevorzugten und weiters noch im Detail besprochenen Ausführungsform des gegenständlichen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Transformationsverfahren eine Wavelet-Transformation vorgesehen ist, und dass als Vektorraum ein Hilbertraum vorgesehen ist. Für die Bewertung der gewichteten Koeffizienten in dem ausgewählten Vektorraum hat sich die Anwendung einer Norm als zweckmäßig gezeigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, dass eine Norm aus einer vorgebbaren Anzahl an Normen ausgewählt wird. Dabei handelt es sich um eine Norm im mathematischen Sinn. Die Anwendung einer Norm ermöglicht eine quantitative Zuordnung der ermittelten Koeffizienten. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine bestimmte Norm für eine bestimmte Ausbildung des gegenständlichen Verfahrens ausgewählt wird, und anschließend bei der weiteren Durchführung des betreffenden Verfahrens unverändert bleibt, wobei jedoch eine Anpassung bzw. Veränderung der betreffenden Norm, etwa im Zuge eines Upgrades, vorgesehen sein kann. *··· · · · * ···· · « « < * ♦ » « · $ · * · » · ··«·* • · · · · » ♦ · « 8·« · * « · ·· ·

In Weiterbildung des gegenständlichen Verfahrens ist bevorzugt vorgesehen, dass aus den Koeffizienten gemäß der Norm wenigstens ein Wert ermittelt wird. Der derart ermittelte wenigstens eine Wert, insbesondere eine Wertpaarung, weist nunmehr den Vorteil auf, in dem betreffenden gewählten Vektorraum mit einem Kriterium, etwa in Form einer anderen

Kriteriumwertepaarung, verglichen werden zu können, da der betreffende ermittelte Wert eine vergleichbare Aussagekraft aufweist. Der betreffende ermittelte Wert kann insbesondere auch eine Wertemenge, mit einer vorgebbaren Anzahl an Elementen, dargestellt werden.

Daher ist in bevorzugter Weiterbildung des gegenständlichen Verfahrens weiters vorgesehen, dass der Wert im Vektorraum mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird, wodurch eine Zuordnung des ursprünglich aufgenommenen Strom- und/oder Spannungsverlaufs zu wenigstens einer Ursachenklasse ermöglicht wird. Der vorgebbare Grenzwert bildet dabei das Kriterium. Bei dem vorgebbaren Grenzwert kann es sich um einen einigen Wert handeln, bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass es sich bei dem wenigstens einen um eine Grenzwertepaarung handelt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Grenzwert empirisch ermittelt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Grenzwert als Grenzfläche einer „Bereichs“ bzw. einer „Umgebung“ in dem Vektorraum ausgebildet ist, und geprüft wird, ob sich die normierten und gewichteten Koeffizienten innerhalb oder außerhalb des betreffenden „Bereichs“ bzw. der „Umgebung“ befinden.

Es hat sich insbesondere die Wahl des Vektorraums als Hilbertraum als vorteilhaft erwiesen, da in diesem eine Winkelmessung zwischen unterschiedlichen Funktionen möglich ist. Dadurch steht ein aussagekräftiger Vergleichswert für die scheinbare Übereinstimmung bzw. Ähnlichkeit zweier Funktionen zur Verfügung.

Bei Überschreiten des Grenzwertes durch den Wert, welcher aus dem Strom- und/oder Spannungsverlauf ermittelt wurde, ist vorgesehen, dass dieser als lichtbogenverursacht ausgewiesen wird, wodurch eine klare Unterscheidung getroffen wird, welche gegebenenfalls als Basis für Schutzmaßnahmen dienen kann.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen installationsanlage weist insbesondere den Vorteil auf, dass dabei auf eine • *

Vorauswahl bestimmter zu analysierender Frequenzbereiche verzichtet wird, und stattdessen eine Bewertung des gesamten Strom- und/oder Spannungsverlaufs erfolgt. Dadurch können lichtbogenverursachte elektrische Wirkungen mit hoher Sicherheit erkannt werden, und Fehlauslösungen vermindert werden.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass gegenständliche Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen Installationsanlage in einem Lichtbogensensor zu implementieren. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Lichtbogensensor wenigstens eine Messwerterfassungseinheit 1, umfassend wenigstens einen Stromsensor und/oder wenigstens einen Spannungssensor, aufweist, sowie weiters einen Mikroprozessor, Mikrokontroller, digitalen Signalprozessor, FPGA und/oder anderen ASIC aufweist, auf welchem das gegenständliche Verfahren implementiert ist. Weiters weist der Lichtbogensensor bevorzugt Ein- und/oder Ausgabemittel,etwa in Form elektrischer Schnittstellen, sowie insbesondere wenigstens ein Anzeigemittel auf.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass gegenständliche Verfahren zum Schutz einer elektrischen Installationsanlage vor lichtbogenverursachten elektrischen Wirkungen in einem Lichtbogenschutzschalter 10 zu implementieren. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der entsprechende Lichtbogenschutzschalter 10 einen Lichtbogensensor gemäß der vorstehenden bevorzugten Ausführung aufweist, sowie weiters Schaltkontakte 12, um ein Abschalten wenigstens eines Teiles der elektrischen Installationsanlage zu ermöglichen. Die betreffenden Schaltkontakte 12 sind bevorzugt wenigstens mittelbar mit dem Lichtbogensensor wirkverbunden.

Die einzige Figur zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Lichtbogenschutzschalters 10, auf welchem eine bevorzugte Variante des gegenständlichen Verfahrens implementiert ist, und welcher nachfolgend beschrieben wird.

Der Lichtbogenschutzschalter 10 ist schaltungstechnisch in der zu überwachenden elektrischen Installationsanlage angeordnet, und weist bevorzugt Anschlussklemmen auf. Die Gesamtheit der elektrischen Leitungen ist in der Figur durch eine einzige Linie 11 dargestellt. Der Lichtbogenschutzschalter 10 weist eine Messwerterfassungseinheit 1 auf, welche einen Stromsensor aufweist, welcher etwa umfassend einen Shuntwiderstand oder einen magnetischen Kreis ausgebildet ist, und welcher einen zeitlichen Stromverlauf aufnimmt.

Der Messwerterfassungseinheit 1 nachgeschaltet ist ein A/D-Wandler 2, welcher einen analog aufgenommenen Stromverlauf in die wert- und zeitdiskrete Form überführt. Im Bereich des A/D-Wandlers 2 sind weiters ein Anti-Aliasing-Filter, sowie gegebenenfalls eine Verstärkereinheit vorgesehen. Dabei können weitere Baugruppen zur Signalaufbereitung vorgesehen sein.

Dem A/D-Wandler 2 nachgeschaltet ist ein Mikrokontroller 9 vorgesehen, welcher weitere Verfahrensschritte durchführt. Innerhalb des Mikrokontrollers 9 sind besonders bevorzugte Verfahrensschritte in Blockschaltbildform dargestellt.

In Block 3 wird eine Wavelet-Transformation

Ws>x(f, a, 6)

dt durchgeführt. Block 4 bezeichnet einen Speicher bzw. eine Eingabe für eine Gewichtungsfunktion. Die Blöcke 3 und 4 sind funktional mit dem Block 5 verbunden, in welchem die Gewichtung der in Block 3 ermittelten Koeffizienten mit der Gewichtungsfunktion gemäß Block 4 erfolgt: T>{Wtyx(t, a, &), A(a, ö, f))

In Block 6 erfolgt die Normierung der gewichteten Koeffizienten: ||X>(>V-®a:(t, a, ö), A(as 6, i)) ||fc

wobei k € R, Λ e Q im nachgeschalteten Block 7 erfolgt die Bewertung der normierten

Koeffizienten im Hilbertraum anhand eines Vergleichs mit dem Kriterium: , , f 1 wenn ||Z>(W^:r(f,a,6), λ(α,6, t))\\k > Λ U^X \ 0 wenn ||I>(W#:z:(f,a,&), λ(α,Μ))||Α. < Λ Überschreitet nun der Wert der Norm das Kriterium in Form eines vorgegebenen Grenzwert, so wird ein Öffnen der Schaltkontakte 12 und folglich eine Trennung vom Versorgungsnetz veranlasst. Nimmt w(a) daher den Wert Eins an, kommt es zu einer Abschaltung, beim Wert Null bleiben die Schaltkontakte geschlossen.

Der Block 7 ist mit dem Auslöser 8 elektrisch und/oder mechanisch wirkverbunden, welcher auf den wenigstens einen Schaltkontakt 12 einzuwirken in der Lage ist.

Weitere Ausführungsformen weisen lediglich einen Teil der beschriebenen Merkmale auf, wobei jede Merkmalskombination, insbesondere auch von verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen, vorgesehen sein kann.

Patentansprüche:

Claims (11)

12 4 4 • * 12 4 4 • * Dl DR. FERDINAND G1BLER Dl DR. WOLFGANG POTH Austrian and European Patent and Trademark Attorneys GIBLER&POTH PATENTANWÄLTE 32803 /lh PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Erkennen lichtbogenverursachter elektrischer Wirkungen in einer elektrischen Installationsanlage, wobei wenigstens ein Strom- und/oder Spannungsverlauf in der elektrischen Installationsanlage aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom- und/oder Spannungsverlauf mittels eines Transformationsverfahrens mit variablem Fenster vom Zeitbereich in einen Bildbereich überführt wird, wobei Koeffizienten ermittelt werden, und dass nachfolgend die Koeffizienten wenigstens mittelbar auf das Erfüllen wenigstens eines vorgebbaren Kriteriums bewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Transformationsverfahren mit variablem Fenster eine Wavelet-Transformation oder eine Gabor-Transformation oder eine Wigner-Transformation angewendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gewichtungsfunktion vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizienten mit der Gewichtungsfunktion gewichtet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vektorraum aus einer vorgebbaren Anzahl an Vektorräumen ausgewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektorraum als Hilbertraum ausgewählt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 13 13 • · 4 * • ft ki··· » · · « ft« ·· ft · *· # dass eine Norm aus einer vorgebbaren Anzahl an Normen ausgewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Koeffizienten gemäß der Norm wenigstens ein Wert ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert im Vektorraum mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten des Grenzwertes durch den Wert der Strom- und/oder Spannungsverlauf als lichtbogenverursacht ausgewiesen wird.

11. Verfahren zum Schutz einer elektrischen Installationsanlage vor lichtbogenverursachten elektrischen Wirkungen, wobei wenigstens ein Strom-und/oder Spannungsverlauf in der elektrischen Installationsanlage aufgenommen und gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 bearbeitet wird, wobei - sofern der Strom- und/oder Spannungsverlauf als lichtbogenverursacht ausgewiesen wird - wenigstens ein Teil der elektrischen Installationsanlage von einem Energieversorgungsnetz getrennt wird. Gibler 8| Poth Patentanwälte OG (Dr. F. Gibler oder Dr. W. Poth)