CN104810789A - 用于电气设备的电保护装置以及所属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电气设备的电保护装置（1），该电保护装置：具有一故障电流保护机构（2），所述故障电流保护机构则具有一用于检测故障电流的探测机构以及一测评机构，该测评机构用于将所检测到的故障电流与一种阈值进行比较，并且如果所检测到的故障电流超过所述阈值则用于输出触发信号；并且具有一通信模块（11），该通信模块构造用于发送包括关于所检测到的故障电流的信息的故障电流数据，并且接收用于对所述测评机构的运行状态进行调节的运行参数。

Description

用于电气设备的电保护装置以及所属的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电气设备的、具有故障电流保护机构的电保护装置，所述故障电流保护机构具有一用于检测故障电流的探测机构以及一测评机构，所述测评机构用于将所检测到的故障电流与一种阈值进行比较，并且如果所检测到的故障电流超过所述阈值则用于输出一种触发信号。除此以外，本发明涉及一种用于运行用于电气设备的电保护装置。

背景技术

这样的电保护装置比如可以用在建筑物中或者用在工业设备中。这些电保护装置可以包括故障电流保护机构以及功率开关。比如构造为电流差装置或者故障电流装置的故障电流保护机构在低压电网中为基础绝缘机构失灵或者直接接触导电的部件这种情况提供故障保护。由此防止或者降低人员、实物和牲畜的伤害。

故障电流保护机构可以被加装到常见的功率开关上，或者作为外部的、模块化的解决方案来实现。作为替代方案，所述故障电流保护机构可以被集成到紧凑型功率开关中。如果在所述设备的运行中出现故障电流，则通过所述故障电流保护机构探测到所述故障电流，并且所述故障电流保护机构使负责的（紧凑型）功率开关得以触发，并且由此将所述设备转换为无电压的状态。

对于特殊类型的故障电流保护机构来说，作为触发机构设置了所谓的辅助触发器。这些辅助触发器是尤其基于磁体的、机电的系统，用所述机电的系统从由于故障电流引起的触发信号中可以产生尤其用于锁扣机构的运动。在特殊的情况中，辅助触发器也可以被称为触发磁体。对于所述辅助触发器来说，按功能在电压触发器与低电压触发器之间进行区分。如果超过电压阈值，则电压触发器进行触发（也就是说产生机械的运动）。如果低于电压阈值，则欠压触发器进行触发。

所述故障电流保护机构和所述功率开关一般来说布置在单独的壳体中。所述功率开关可以拥有一壳体，在该壳体中设置了一个或者多个附件匣。可以朝这样的附件匣中插入上面所提到的辅助触发器、辅助开关、报警开关或者类似开关。因而，用这种模块化的附件，能够使可以包括功率开关和故障电流保护机构的电保护装置适应于个别需要。

在迄今为止的解决方案中，所述故障电流保护机构一般具有电的触头，在所述电的触头上可以截取运行参数，所述运行参数描述了所述故障电流保护机构的测评机构的运行状态。这样的运行状态比如可以是触发消息、预报警消息或者类似消息。这些消息比如也可以借助于光信号指示灯远程地显示出来。除此以外也知道，远程地为了测试触发（Testauslösungen）来操控一种电保护装置的触发机构。但是，所述利用情况受到了限制，因为作用范围由于最大的导线长度而受到了限制。比如在用于故障电流保护机构的测试触发的电的触头上，必须连接具有300米的最大长度的绞合的导线。

发明内容

本发明的任务是，提供一种包括一故障电流保护机构的电保护装置，该电保护装置可以更为容易并且更为可靠地运行。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的电保护装置并且通过一种具有权利要求11的特征的方法得到解决。本发明的优选的改进方案是从属权利要求的主题。

所述用于电气设备的电保护装置包括：一故障电流保护机构，所述故障电流保护机构则具有一用于检测故障电流的探测机构以及一测评机构，该测评机构用于将所检测到的故障电流与一种阈值进行比较，并且如果所检测到的故障电流超过所述阈值则用于输出一种触发信号；以及一通信模块，该通信模块构造用于发送包括关于所检测到的故障电流的信息的故障电流数据，并且接收用于对所述测评机构的运行状态进行调节的运行参数。

所述电保护装置包括一故障电流保护机构，该故障电流保护机构又具有一探测机构，用该探测机构可以检测故障电流。这个探测机构比如可以构造为总电流变流器（Summenstromwandler）。除此以外，所述故障电流保护机构包括一测评机构，也就是相应的测评电子装置，所述测评电子装置可以将所检测到的故障电流与阈值进行比较。如果所检测到的故障电流超过所述预先确定的阈值，则借助于所述测评机构来输出一种触发信号。可以将这个触发信号输出给一种触发机构，用该触发机构可以使开关机构或者锁扣机构得以触发。鉴于此，将所述电气设备的电线在电方面分开。

按照本发明，所述电保护装置额外地包括一通信模块。这个通信模块为了进行数据传输而与所述故障电流保护机构、尤其是所述故障电流保护机构的测评机构相连接。由此，可以由所述通信模块将表示出所检测到的故障电流的特征的故障电流数据比如发送给通信系统。除此以外，借助于所述通信模块可以接收运行参数，用所述运行参数可以调节所述测评机构的运行状态。通过这种方式，可以将所述故障电流保护机构连接到通信系统上。由此使所述故障电流保护机构能够进行通信。

优选所述探测机构构造用于检测多个在时间上彼此先后相随的、用于所述故障电流的测量值，并且所述故障电流数据包括所述多个测量值。比如可以在预先确定的时刻检测在所述电气设备的至少两根电线之间的电流差。这些故障电流数据可以借助于所述通信模块来传输给通信系统，并且在那里予以提供。通过这种方式，也可以远程地提供所述测量值。由此不需要在现场对所述电气设备进行监控。如果在一种设备中使用所述电保护装置，那就可以远程地对该设备进行监控。由此可以通过所述故障电流数据来提供及时的预先警告。

在另一种设计方案中，所述故障电流保护机构包括一用于根据所接收的运行参数来对所述测评机构的运行状态进行调节的调节机构。所述调节机构比如可以包括相应的电子装置。作为替代方案，所述调节机构可以包括相应的致动器或者电动机，用所述致动器或者电动机可以对所述测评机构的运行状态进行调整。所述调节机构可以通过所接收的运行参数来相应地操控。由此可以以简单的方式远程地对所述测评机构的运行状态进行调整。

此外，有利的是，作为所述运行状态能够调节所述阈值和/或一种时间上的延迟，在所述时间上的延迟结束之后输出所述触发信号。通过这种方式可以以简单的方式来调整所述用于电的电流强度的阈值，自超过所述电的电流强度起输出一种触发信号。同样的情况适用于所述触发信号的时间上的延迟，可以相应地对所述时间上的延迟进行调节。

优选所述保护装置包括一用于使开关机构得以触发的触发机构，并且所述通信模块构造用于接收用来触发所述触发机构的控制信号。通过这种方式能够远程地对所述故障电流保护机构进行功能测试。

在另一种设计方案中，所述通信模块构造用于：发送包括关于所述测评机构的当前的运行状态的信息的状态参量。因此，比如可以读出用于所述阈值的调节量和/或用于所述触发信号的时间上的延迟。此外可以查询，所述故障电流保护机构是否可以投入使用。由此，可以通过当前的状态消息来提供更快的故障诊断。如果比如在一种设备中使用所述电保护装置，那么这就引起设备停止时间的降低。

此外，有利的是，所述通信模块与外部的通信系统相连接，所述外部的通信系统包括操纵台。所述故障电流数据和所述运行参数尤其可以作为数字的信号通过通信总线来传输。由此可以在操纵台中读出所述故障电流保护机构的产品数据。此外，可以由所述操纵台出发来操作所述故障电流保护机构。

在另一种实施方式中，通过所述通信系统来向所述故障电流保护机构供给电能。通过这种方式，可以保证所述故障电流保护机构的可靠的运行。这一点尤其有利，如果否则由所述电气设备来向所述故障电流保护机构供给电能并且在故障情况中分开所述电的连接。

此外有利的是，所述电保护装置包括一功率开关，该功率开关具有用于对过电流和/或短路进行检测的电检测机构，所述功率开关布置在具有多个附件匣的单独的壳体中，并且所述通信模块布置在所述多个附件匣之一中。通过这种方式，可以提供一种特别节省结构空间的电保护装置。

在另一种设计方案中，所述故障电流保护机构通过数据电缆与所述功率开关的电检测机构相连接，并且所述电检测机构与所述通信模块相连接。如果所述功率开关拥有相应的、布置在其附件匣中的通信模块，则所述故障电流保护机构可以通过相应的数据电缆或者数据总线与所述也可以被称为ETU（Electronic Trip Unit（电子脱扣器））的电检测机构相连接。所述电检测机构又为了进行数据传输而与所述通信模块相连接。由此所述故障电流保护机构可以被连接到通信系统上。

所述按本发明的、用于运行用于电气设备的电保护装置的方法，包括：用故障电流保护机构的探测机构来检测故障电流；用所述故障电流保护机构的测评机构将所检测到的故障电流与阈值进行比较；如果所检测到的故障电流超过所述阈值，则用所述测评机构来输出触发信号；用通信模块来发送包括关于所检测到的故障电流的信息的故障电流数据；并且用所述通信模块来接收用于对所述测评机构的运行状态进行调节的运行参数。

在此结合所述按本发明的电保护装置来描述的优点和改进方案按照意义适用于所述按本发明的方法。

附图说明

现在借助于附图对本发明进行详细解释。在此，所述附图示出了电保护装置的示意图，该电保护装置包括故障电流保护机构以及功率开关。

附图标记列表：

1 电保护装置；

2 故障电流保护机构；

3 壳体；

4 功率开关；

5 壳体；

6 触发机构；

7 电缆；

8、9、10 附件匣；

11 通信模块；

12 数据线；

13 数据采集器。

具体实施方式

接下来详细描述的实施例代表着本发明的一种优选的实施方式。

当前在附图中示意性地示出的电保护装置1包括一故障电流保护机构2，该故障电流保护机构也可以被称为RCD（Residual Current Protective Device（剩余电流保护装置））。所述故障电流保护机构2可以是所熟知的结构型式的电流差装置或者故障电流保护机构。在此，所述故障电流保护机构2，如示范性地在附图中所示出的那样，具有一壳体3。除此以外，所述电保护装置1具有一布置在单独的壳体5中的功率开关4。所述故障电流保护机构2的壳体3和所述功率开关4的壳体5可以形状配合地彼此相连接。所述故障电流保护机构2和所述功率开关4典型地被安置在开关柜中，在所述开关柜中它们被连接到相应的汇流排上。

所述功率开关4也可以被称为主开关，并且用于通断像比如在生产设备、住宅建筑和类似物体中可能出现的那样的电流和电压。所述功率开关4一般来说包括这里未详细示出的电检测机构，该电检测机构也可以被称为ETU（Electronic Trip Unit（电子脱扣器））。所述电检测机构可以包括变流器，用该变流器可以检测在所述电线中的电压和电流强度。从所述电压和／或电流强度中可以查明，是否存在着过电流或者短路。除此以外，所述功率开关4包括一在此仅仅示意性地示出的触发机构6。利用所述触发机构6可以使所述功率开关的开关机构得以触发，如果利用所述电检测机构已经检测到过电流和/或短路。

所述故障电流保护机构2包括一这里未示出的探测机构，该探测机构能够探测在所述电气设备中或者在所述电网中的故障电流或者电流差。所述探测机构比如是电流差保护装置或者故障电流保护机构。所述探测机构包括一总电流变流器，该总电流变流器的输出信号不等于零，如果存在着故障电流或者电流差。将所述总电流变流器的输出信号输送给所述故障电流保护机构2的计算单元，用所述计算单元将所述输出信号与阈值进行比较。如果超过所述阈值，则输出相应的触发信号。

在此，所述故障电流保护机构2或者其测评机构通过电缆7与所述功率开关4相连接，用于进行数据传输。所述电缆7比如可以构造为数据总线。尤其所述电缆7与所述功率开关4的电检测机构相连接。所述功率开关4的壳体5可以包括多个附件匣。在当前的实施例中，所述壳体5包括三个附件匣8、9、10。在此，在所述右边的附件匣10中布置了通信模块11。所述通信模块11为了进行数据传输而与所述功率开关4的电检测机构相连接。由此在所述故障电流保护机构2、尤其是所述故障电流保护机构2的测评机构与所述通信模块11之间提供数据通信。

所述故障电流保护机构2的探测机构可以以特定的时间上的间隔来采集关于所述故障电流或者关于所述电流差的测量值。除此以外，可以提供包括关于所述测评机构的当前的运行状态的信息的状态数据。必要时可以用所述故障电流保护机构2的相应的计算机构来使这些数据得以数字化，并且而后可以通过所述测评机构通过所述电缆7将其传输给所述电子的检测机构，并且从那里传输给所述通信模块11。所述通信模块11与通信系统相连接。在当前的实施例中，这一点通过所述数据电缆12来表明。所述数据电缆12又与数据采集器13相连接，用所述数据采集器可以采集并且集中所述数据。从所述数据采集器13到包括操纵台的通信系统之间存在着另一数据连接。

此外，通过所述通信模块11可以接收用于所述故障电流保护机构2的数据。比如，用所述通信模块11可以接收运行参数，用所述运行参数可以调节所述测评机构的运行状态。比如可以设定一种阈值，自超过该阈值起就输出一种触发信号。同样可以设定一种时间上的延迟，在所述时间上的延迟结束之后输出所述触发信号。此外，可以设想，用所述通信机构11接收一种控制信号，用所述控制信号来操控所述触发机构6。

由此，可以将所述电保护装置1以及尤其所述故障电流保护机构2整合到通信系统中。所述通信系统比如可以根据PROFIBUS标准、PROFINET标准、Ethernet（以太网）标准或者类似标准来构成。通过所述通信系统，就不需要在现场存在来得到当前的、关于故障电流的信息。由此节省时间。如果将所述电保护装置1比如用在一种设备中，那就能够远程地对于所述设备进行监控。因此比如可以提供及时的预先警告，由此避免设备停止状态。由于总线系统的使用，而不存在着用于进行数据传输的作用范围限制。除此以外，可以提供快速的故障诊断。最后，通过读出所述故障电流保护机构2的运行参数这种方式，可以更快地进行装置替换。由此可以减少维护时间。

Claims (11)

1.用于电气设备的电保护装置（1），具有

-一故障电流保护机构（2），该故障电流保护机构则具有一用于检测故障电流的探测机构以及一测评机构，该测评机构用于将所检测到的故障电流与一种阈值进行比较，并且如果所检测到的故障电流超过所述阈值则用于输出一种触发信号，

其特征在于

一种通信模块（11），该通信模块被构造用于：发送包括关于所检测到的故障电流的信息的故障电流数据，并且接收用于对所述测评机构的运行状态进行调节的运行参数。

2.按权利要求1所述的电保护装置（1），其中所述探测机构被构造用于：采集多个在时间上彼此先后相随的、用于故障电流的测量值，并且其中所述故障电流数据包括所述多个测量值。

3.按权利要求1或2所述的电保护装置（1），其中所述故障电流保护机构包括一调节机构，用于根据所接收的运行参数来对所述测评机构的运行状态进行调节。

4.按权利要求3所述的电保护装置（1），其中作为运行状态能够调节所述阈值和／或一种时间上的延迟，在所述时间上的延迟结束之后输出所述触发信号。

5.按前述权利要求中任一项所述的电保护装置（1），其中所述电保护装置（1）包括一用于使开关机构得以触发的触发机构（6），并且所述通信模块（11）被构造用于：接收一种用来触发所述触发机构（6）的控制信号。

6.按前述权利要求中任一项所述的电保护装置（1），其中所述通信模块（11）构造用于：发送包括关于所述测评机构的当前的运行状态的信息的状态数据。

7.按前述权利要求中任一项所述的电保护装置（1），其中所述通信模块（11）与外部的通信系统相连接，所述外部的通信系统包括操纵台。

8.按权利要求7所述的电保护装置（1），其中通过所述通信系统来向所述故障电流保护机构（2）供给电能。

9.按前述权利要求中任一项所述的电保护装置（1），其中所述电保护装置（1）包括一功率开关（4），该功率开关具有用于对过电流和/或短路进行检测的电检测机构，所述功率开关布置在具有多个附件匣（8、9、10）的、单独的壳体（5）中，并且所述通信模块（11）布置在所述多个附件匣（8、9、10）之一中。

10.按权利要求9所述的电保护装置（1），其中所述故障电流保护机构（2）通过数据电缆（7）与所述功率开关（4）的电检测机构相连接，并且所述电检测机构与所述通信模块（11）相连接。

11.用来通过以下步骤来运行用于电气设备的电保护装置（1）的方法：

-用故障电流保护机构（2）的探测机构来检测一种故障电流；

-用所述故障电流保护机构（2）的测评机构将所检测到的故障电流与一种阈值进行比较；

-如果所检测到的故障电流超过所述阈值，则用所述测评机构来输出一种触发信号；

其特征在于，

-用通信模块（11）来发送包括关于所检测到的故障电流的信息的故障电流数据；并且

-用所述通信模块（11）来接收用于对所述测评机构的运行状态进行调节的运行参数。