CN107449999A - 干扰电弧识别单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低压电路的干扰电弧识别单元，具有用于周期地确定电路的电压值(u(n)、u(k))的至少一个电压传感器，所述电压传感器与评估单元连接，所述评估单元构造为：连续地将第一数量的电压值(u(n)、u(k))的第一半部分加和为第一部分和(TS1)且将电压值(u(n)、u(k))的第二半部分加和为第二部分和(TS2)，且确定两个部分和的差异(DU)。一方面将差异(DU)或差异(DU)的量值与第一阈值(SW1)进行比较，且在上超所述第一阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)，或另一方面将差异(DU)与第二阈值(SW2)进行比较，且在下超所述第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。

Description

干扰电弧识别单元
技术领域
本发明涉及干扰电弧识别单元，功率开关，短路器和用于干扰电弧识别的方法。
背景技术
在低压电路或低压设备中，即在用于直至1000伏特交流电压或1500伏特直流电压的电路的低压网络中，短路通常与出现的干扰电弧关联，如并联或串联干扰电弧。特别地，在大功率配电设备和开关设备中，此干扰电弧在断开不够快时能够导致运行装置、设备部分或整个开关设备的毁灭性损坏。为避免长时间的且大面积的能量供给中断且降低人员损害，要求在数毫秒内识别且熄灭此类干扰电弧，特别是强电流或并联干扰电弧。常规的能量供给设备的保护系统(例如，熔断器和功率开关)不能够在要求的时间要求下提供可靠的保护。
功率开关在此特别地意味着用于低压的开关。功率开关，特别是低压设备内的功率开关通常用于63至6300安培的电流。特别地，密封的功率开关，如Moulded Case CircuitBreaker，用于63至1600安培的电流，特别是125至630或1200安培的电流。开放的功率开关或如Air Circuit Breaker的空气功率开关特别地用于630至6300安培的电流，特别是1200至6300安培的电流。
功率开关在本发明的意义中能够特别地具有电子触发单元，其也称为ElectronicTrip Unit，简称为ETU。
功率开关监测通过其流动的电流，且在上超电流极限值或电流-时段极限值时(即在存在对于一定的时段的电流值时)，中断通向能量阱或消耗器的电流或能量流，这称为触发。触发条件的确定和功率开关的触发能够通过电子触发单元进行。
短路器是用于导线或汇流排的短路的特殊的装置，以产生限定的短路来保护电路或设备。
常规的干扰电弧检测系统评估由于电弧产生的光发射且以此检测干扰电弧。
其缺点是必须与电导线或汇流排平行地敷设光波导体或光检测系统，以识别可能出现的干扰电弧。
发明内容
本发明的任务是给出用于干扰电弧识别的可能性。
此任务通过按照本发明的干扰电弧识别单元、按照本发明的功率开关、按照本发明的短路器和按照本发明的方法解决。
根据本发明建议，用于低压电路的干扰电弧识别单元具有用于周期地确定电路的电压值(u(k))的至少一个电压传感器和与之连接的评估单元。评估单元构造为连续地将第一数量的电压值(u(k))的第一半部分加和为第一部分和(TS1)且将电压值(u(k))的第二半部分加和为第二部分和(TS2)。确定两个部分和的差异(DU)。一方面，将差异(DU)或差异(DU)的量值与第一阈值(SW1)进行比较。在上超此第一阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。或另一方面将差异(DU)与第二阈值(SW2)进行比较，且在下超此第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。替代地，也能够并行地关于两个阈值进行比较，在上超以及下超所述阈值时发出干扰电弧识别信号。
第一和第二阈值的量值在此能够是相同的，其中符号不同。
本发明的有利的构造在下面中给出。
在本发明的一个有利构造中，低压电路是交流电路。这具有特别的优点，即在此本发明能够特别有效地被使用。
在本发明的一个有利构造中，干扰电弧识别单元构造为以低压电路的频率的倍数确定电压值(u(k))，或以2至100kHz的范围内的采样频率，特别地在10至40或60kHz的范围内的采样频率，特别地以40至50kHz的采样频率确定电压值(u(k))。这具有特别的优点，即存在最优数量的电压值以用于根据本发明的评估。在50或60Hz的低压电流的网络频率的情况下，因此网络频率的每个基波存在大约1000个电压值。在此数量下，表明了使用本发明的很好的干扰电弧的识别。
在本发明的一个有利构造中，评估单元构造为通过时间窗确定第一数量。即，待加和的电流值的数量通过待使用的时间窗确定。从例如能够处在0.1至5ms或10ms的范围内特别地能够为1ms的此时间窗中，此外通过所使用的采样频率得到第一数量的电压值。这具有特别的优点，即评估逐部分地进行且因此实现了干扰电弧的特别精确的识别。
在本发明的一个有利构造中，评估单元构造为对于每个确定的电压值(u(k))执行差异确定。即根据本发明的差异确定对于每个新的电压值连续地执行。这具有特别的优点，即实现了特别及时且快速的干扰电弧确定。
在本发明的一个有利构造中，评估单元构造为将差异(DU)与因数相乘，所述因数的大小取决于第一数量。特别地，因数是常数和第一数量的倒数的乘积。这具有特别的优点，即提供了归一化的差异(DU)，所述归一化的差异与归一化的阈值进行比较。因此，实现了以客观比较的评估。
在本发明的一个有利构造中，评估单元构造为连续地将第二数量的差异(DU)加和为差异和(DS)，作为差异(DU)的替代将差异和(DS)与第一或第二阈值(SW1、SW2)进行比较，且在上超或下超第一或第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。这具有特别的优点，即实现了更精确的干扰电弧确定，因为在干扰电弧情况下出现的差异被加和。以此，提供了更精确且更大的值用于与阈值进行比较。
在本发明的一个有利构造中，此外提供了至少一个电流传感器，所述电流传感器周期地确定电路的电流值。此电流传感器与评估单元连接，所述评估单元构造为连续地将所确定的电流值与第三阈值(SW3)进行比较，且仅在上超此第三阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。这具有特别的优点，即存在出现干扰电弧的另外的标准，且因此避免了错误地发出干扰电弧识别信号。干扰电弧经常在较高的电流下才出现。此情况根据本发明在评估中被考虑到。
根据本发明此外提供了用于低压电路的功率开关。此功率开关具有根据本发明的干扰电弧识别单元。此干扰电弧识别单元与功率开关连接，其中干扰电弧识别单元构造为在发出干扰电弧识别信号时触发功率开关，即中断电路。因此，可实现干扰电弧的熄灭。如果功率开关具有电子触发单元，则能够在存在干扰电弧识别信号时实现功率开关的很快的触发。这具有特别的优点，即功率开关被扩展以用于保护电设备的另外的有利的功能性。识别和断开干扰电弧在此有利地在一个装置内进行。如需要可协同使用所存在的组件，如电压和/或电流传感器、电源、用于评估单元的微处理器等，且因此实现协同效应。
根据本发明此外提供了短路器，所述短路器具有与短路器连接的干扰电弧识别单元。此干扰电弧识别单元构造为在发出干扰电弧识别信号时使短路器将电路短路，以导致干扰电弧的熄灭。这具有特别的优点，即提供了用于熄灭干扰电弧的简单、快速且有效的可能性。
根据本发明此外提供了用于电路的干扰电弧识别方法。在此，周期地确定电路的电压值(u(k))。连续地将第一数量的电压值(u(k))的第一半部分加和为第一部分和(TS1)且将电压值(u(k))的第二半部分加和为第二部分和(TS2)。确定两个部分和的差异(DU)。一方面，将差异(DU)或差异(DU)的量值与第一阈值(SW1)进行比较。在上超此第一阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。或另一方面将差异(DU)与第二阈值(SW2)进行比较，且在下超此第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。替代地，也能够将差异与第一和第二阈值进行比较，在上超以及下超所述阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。在此，第一和第二阈值的量值能够是相同的。这具有用于干扰电弧识别的简单的方法的特别的优点。
本发明的所有构造和特征导致干扰电弧的识别及其熄灭的改进。
附图说明
本发明的所描述的特点、特征和优点及其实现方式结合实施例的如下描述变得更清晰和明确，所述实施例结合附图详细解释。
各图为：
图1示出了在电弧点燃之后的电压和电流时间历程的曲线图。
图2示出了电路的等效电路图。
图3示出了用于干扰电弧识别的第一流程图。
图4示出了根据本发明的解决方法的方框图。
图5示出了用于解释本发明的使用的第一图示。
图6示出了用于解释本发明的使用的第二图示。
图7示出了用于解释本发明的使用的第三图示。
具体实施方式
在其中电弧点燃的电路或网络中能够测量电流和电压历程，其具有明显的历程。对于干扰电弧的典型的电压和电流历程在图1中图示。图1示出了曲线图的图示，在所述曲线图中图示了在电路中、特别是在低压电路中电弧或干扰电弧特别是并联干扰电弧点燃之后的电压U和电流I的时间历程。
在横轴X轴上以毫秒(ms)为单位图示了时间。在纵轴Y轴上在左侧刻度上绘出了以伏特(V)为单位的电压U的大小。在右侧刻度上绘出了以安培(A)为单位的电流的大小。
在电弧点燃之后，电流I具有近似于正弦形的历程。电压U具有明显扭曲的历程，例如“锯齿形”的历程，带有快速的电压变化。粗略地解释，电压历程几乎近似于矩形，而非通常的正弦形历程。抽象地考虑，则在电压历程中识别出矩形形状，所述矩形在高度上显示出高随机性的成分。矩形形状的特征在于在电弧点燃时且在交流电压的随后的电压过零时出现明显升高的电压变化，这在下文中称为电压跳变，因为电压变化的斜率与正弦形电压历程相比明显更大。
根据本发明，应识别此类电压变化或电压跳变，且因此发出干扰电弧识别信号。
为此，周期性地例如以固定的采样时间或采样频率fa确定、记录或测量电路的电压值。在此，采样频率或测量频率应为被测量的交变量的频率的倍数。例如，在通常的电网中，例如带有50Hz或60Hz网络频率的电网中，测量频率能够处在千赫兹的范围内，例如在1至200kHz之间，特别地在10至40或60kHz之间，特别地为40至50kHz。
借助于此电压值，根据本发明应确定干扰电弧识别信号。
根据本发明，识别在电弧点燃时且在每个随后的电压过零时的电压跳变，且因此检测到干扰电弧。在电压历程中提取此信号特征时明显的优点是周期性的出现。因此，在电弧点燃时信号特征的第一次出现如希望地或非如希望地不导致检测到干扰电弧时，可实现附加的检测安全性。对于此信号特征的提取，根据本发明应使用带有差异计算的加和，这称为W-RU方法且在一个构造中称为W-RUs方法。
评估如下进行，即引入差异或电压跳变DU。所述差异UD的确定如下：
其中：
u(k)为(先前)时刻k的电压值
u(n)为当前时刻n的电压值
DU(n)为与当前时刻n的差异
j为第一数量，即用于计算差异的时刻或采样值的数量。
使用以上公式对于当前测量的电压值u(n)确定差异DU(n)。作为计算的基础使用第一数量j，所述第一数量j例如能够为固定的数量。例如，对于每个计算使用固定数量j的采样值。例如，j在10至1000的范围内，特别地在40至50的范围内。
对于j＝40的情况阐述了计算。为此使用当前测量的电压值u(n)和处于其之前即先前的或过去的39个电压值
u(n-1)至u(n-(40-1))，即
u(n-1)至u(n-40+1)，即
u(n-1)至u(39)。
总计(j＝)40个电压值。
对于第一部分和(TS1)，对于
k＝n-(j-1)＝n-(40-1)＝n-39
至
k＝n-j/2＝n-40/2＝n-20的电压值u(k)
进行加和，也就是将先前的(较旧的)第39个电压值至先前的(较新的)第20个电压值加和，总计20个值。
作为第二部分和(TS2)将
k＝n-(j/2-1)＝n-(40/2-1)＝n-19
至
k＝n的电压值u(k)
进行加和，也就是将先前的第19个电压值直至当前的电压值u(n)进行加和，也总计20个电压值。
将两个部分和的差异DU与取决于数量j的第一阈值SW1进行比较。在上超此第一阈值时发出干扰电弧识别信号。
在此，分别将第一数量j的各半部分加和。本发明的半部分加和也意味着以一值偏差的半值。即，根据第一变体，能够在第一部分和中将19个值加和且在第二部分和中将21个值加和，其中j的值为40。在第二变体中在奇数个第一数量j的情况中意味着非对称的分布。即，在第一部分和中能够例如将19个值加和，且在第二部分和中能够将20个值加和，其中j在此情况中的值为39。作为部分和，也能够使用由各电压值例如通过部分和确定的平均值。即，也能够由明显偏差的数量的电压值例如对每个部分和形成平均值。
替代地，两个部分和或差异能够与例如包含第一数量j的倒数的因数相乘，因此例如与1/j或与2/j相乘。
由此，可进行与所使用的采样值的数量无关的即与第一数量无关的第一阈值SW1进行比较，因为差异被归一化到电路中使用的电压，即对应于等效地发生的电压跳变。差异的值因此不再取决于加和的数量，然而取决于所使用的电压。
根据第一或第二变体能够将半部分划分为第一部分和数量g和h，其中j＝g+h且g≠h。
第一数量j或所使用的采样值的数量j通过所使用的采样频率确定了所使用的时间段。反之，在采样频率和待检验的时间窗预先确定的情况下，应使用的第一数量被确定。这三个量：时间窗ta、采样频率fa和采样值的数量(＝第一数量)j，分别相互可转换，即j＝ta·fa。
在低压电路的网络频率为50至60Hz的情况下，已表明对于可靠地检测干扰电弧得到如下值：1至200kHz、特别是1至60kHz、特别是40至50kHz的采样频率，且0.1ms至5ms或10ms特别是大约为1ms的时间窗或扩张时间。因此，对于所需要的采样值或采样点的第一数量j为j＝40至50。扩张时间意味着在时间窗的长度，在其上计算部分和或等效电压跳变。
两个部分和TS1和TS2也能够互换。即，从第二部分和中减去第一部分和。由此，仅改变符号。例如，以类似的方式在交流电网中在边沿改变之后，即在从通常的正弦形的交流电压的上升沿改变到下降沿时，也能够出现符号改变。上升沿在正弦形电压的情况中通常在0°至90°和270°至360°的范围内出现，下降沿通常在90°至270°的范围内出现。
如果不将差异DU的量值而将绝对值与第一或第二阈值进行比较，则如需要也要求符号的匹配。
关键的是至少在内容方面将差异DU的至少一个量值与第一或第二阈值SW1、SW2的至少一个量值进行比较。在量值方面上超所述阈值时，发出干扰电弧识别信号SLES。优选地，差异的量值能够与第一阈值SW1进行比较，以实现特别好的干扰电弧识别。一般地，所确定的差异也能够与两个阈值SW1、SW2进行比较，其中第一阈值SW1为正且在上超所述第一阈值SW1时，类似于差异的量值，发出干扰电弧识别信号SLES，且第二阈值SW2为负(对于负差异)，且在下超所述第二阈值时发出干扰电弧识别信号SLES。
为更可靠地检测干扰电弧，必要的是将运行情况、即不带有干扰电弧的设备与故障情况、即带有干扰电弧的设备界定。利用阈值比较，作出在如下两种状态之间的区分，即a)存在干扰电弧，和b)不存在干扰电弧。
在图3中图示了此类图。在第一步骤1中根据本发明连续计算差异DU的。在第二步骤2中，将此差异分别与第一阈值SW1或第二阈值SW2进行比较。如果上超第一阈值SW1或下超第二阈值SW2，则在第三步骤3中显示识别到干扰电弧和/或发出干扰电弧识别信号。如果不上超第一阈值SW1或不下超第二阈值SW2，则在第四步骤4中能够通报不存在干扰电弧。
例如，第一阈值SW1在归一化计算的情况中能够处在8至300伏特的范围内，特别地在10至30或100伏特的范围内，特别地在15至20或25伏特的范围内。在此应注意到计算的差异DU或等效电压跳变处在真实的在电压历程中可识别的电压跳变以下。
另外的改进可通过将差异DU另外地加和到差异和DS来实现。这在下文中也称为W-RUs方法。在不产生大的电压跳变的干扰电弧的情况中，因此能够实现更快的检测。
在W-RUs方法中，将特别地在由于多个小的相继点燃的电弧导致的电弧点燃时出现的各个差异或电压跳变加和。
所确定的差异DU以第二数量z加和为差异和DS，所述第二数量z能够处在第一数量j的范围内但也能够更大或更小。例如，第二数量z能够具有j的值的六分之一至六分之四。
z为第二数量，即用于计算差异和的差异DU的数量
DS(n)为关于当前值n的差异和。
第二数量z在此又能够通过采样频率fa和为加和所考虑的时间窗ts确定，即z＝ts·fa。
在使用加和时，能够或应该合适地选择用于计算单个的电压跳变的第一时间窗或第一扩张时间ta，例如选择为更小。时间ta能够在此为大约0.05至1ms，特别地为0.2ms。
此外，已被发现是有利的是用于加和的差异不第二次用于随后的加和。
对于算法的简单的根据程序的转化，例如能够对于每个电压值u(n)或采样点，按如下方式计算每个电压值u(n)的关于第一数量j或扩张参数的量的相对的等效电压跳变或采样差异DA(n)：
即，差异DU除以第一数量j以得到对于电压值u(n)的采样差异。计算出的采样差异DA(n)描述了每个电压值u(n)或采样值的相对的等效电压跳变。这执行了一种归一化。
例如，测量到第一电压值u(1)为36伏特，随后的第二电压值u(2)为40伏特，随后的第三电压值u(3)为50伏特，随后的第四电压值u(4)为60伏特，随后的第五电压值u(5)为70伏特，随后的第六电压值u(6)为72伏特，随后的第七电压值u(7)为74伏特。
例如，第一数量j的值为4。
根据公式2，第一部分和为76伏特，第二部分和为110伏特。部分和的纯差异为34伏特，乘以2/j即2/4，则得到差异DU(4)为17伏特。即，差异关于其值为17伏特的四个电压值的平均电压跳变。
对于最初四个电压值u(1)，…，u(4)或采样值，采样差异DA(4)的值为：17伏特除以4等于4.25伏特(即，每个电压值的相对电压跳变)。
对于下四个电压值u(2)，…，u(5)，部分和的差异为130伏特-90伏特＝40伏特。差异DU(5)又为20伏特。采样差异DA(5)为5伏特(即，每个电压值的相对电压跳变)。
对于下四个电压值u(3)，…，u(6)，部分和的差异为142伏特-110伏特＝32伏特，差异DU(6)则为16伏特，采样差异DA(6)为4伏特(即，每个电压值的相对电压跳变)。
对于下四个电压值u(4)，…，u(7)，部分和的差异为146伏特-130伏特＝16伏特，差异DU(7)则为8伏特，采样差异DA(7)为2伏特(即，每个电压值的相对电压跳变)。
在本发明的一个构造中，现在应对于每个(连续地)计算的采样差异DA(n)将各最大值加和。为此，将采样差异DA(n)分别与用于计算差异和采样差异的j个电压值关联，见下表。
如果尚未存在用于计算的第一数量j个电压值u(n)、u(k)，则差异或采样差异能够被设为零，见列DA(1)、DA(2)、DA(3)内的括号内给出的值0伏特。
从每个电压值U(n)的j个相关的采样差异分别确定最大采样差异DAmax(n)。在此，当然对于紧邻的先前的采样差异DA(n)仅存在少于j的采样差异DA，其中然后使用当前的采样差异DA或所存在的采样差异的最大的采样差异DA。
将每个电压值U(n)的最大的采样差异DAmax加和为最大采样差异和SMA，具体是加和为第二数量z的最大采样差异和SMA。
如果第二数量z的值例如为6，则对于最初6个最大采样差异的最大采样差异和为SMA(6)＝28.25伏特。
将最大采样差异和SMA或其量值与第一阈值SW1和/或第二阈值SW2进行比较，且在量值方面上超所述阈值时发出干扰电弧识别信号SLES。其优点是将多个依次出现的电压跳变加和且将其和用于评估干扰电弧的存在。
在本发明的一个构造中能够建议另外的阈值比较，使得为计算采样差异DA(n)，在DU(n)的值的量值下超第四阈值SW4时将DU(n)的值设置为零。对于低压网络，此第四阈值SW4能够处在8至50伏特的范围内，特别是处在10至30伏特的范围内，特别地处在10至20或25伏特的范围内。第四阈值也能够与第一或第二阈值的量值相同或处在其数量级内。这具有优点，即不考虑或更少考虑典型地通常正弦形的电压历程。例如，根据实施例，其值为8伏特的第七差异DU(7)在量值方面处于第四阈值SW4以下，所述第四阈值SW4具有10伏特的量值。以此，第七差异DU(7)将具有0伏特的值。这特别地在列DA(7)中通过方括号中的0伏特图示。
图2示出了电路的等效电路图，所述电路具有：提供网络电压un(t)的电源100；连接到电源上的网络入口或馈入电缆200，其通过如馈入电缆电阻Rek和馈入电缆电感或线圈Lek的等效电路图元件图示，其后是耗电器、运行装置或能量阱300，其又通过如消耗器电阻RBM和消耗器电感或线圈LBM的等效电路图元件图示。在馈入电缆200和消耗器300之间能够测量电压um(t)和电流量，如电流值im(t)和/或电流相对于时间的改变i’m(t)、即电流值相对于时间的一阶导数。这些量特别是电压或电压值在测量点600上被测量，以在干扰电弧识别单元内被进一步处理。
在干扰电弧方面被监测的区域通过虚线500图示。
在电路中能够出现干扰电弧，所述干扰电弧通过带有电弧电压Ulb(t)的电弧400图示。
根据本发明的干扰电弧识别能够与另外的标准组合。例如，与电路的电流的高度的另外的比较。所测量的电流、特别是例如根据Mann-Morrison方法能够被计算的所测量的电流的有效值，在此与第三阈值SW3进行比较，且仅在也上超此第三阈值SW3且满足干扰电弧识别信号的标准时发出干扰电弧识别信号。称为过电流断开的此标准得到更可靠的故障界定。对于干扰电弧识别，必须在电路中流过最小干扰电弧电流，以产生干扰电弧识别信号。作为过电流断开的阈值，能够选择与运行电流相关的值。替代地，阈值确定也能够对于电弧特定地进行，因为燃烧的并联的低压电弧需要通常1000A的电弧电流。串联电弧在明显更低的电流下是可能的。即，第三阈值SW3能够根据使用或应用具有从1A、10A、100A、1000A或5000A起的每个值。
过电流断开和根据本发明的电弧电压计算之间的关联在图4中图示。
图4示出了如下图示，即其中电路的所确定的电压U或um(t)和所确定的电流量被提供到第一评估单元AE1以用于根据本发明确定电弧电压。电路的所确定的电流量被提供到第二评估单元AE2以用于检验电流标准，即第三阈值SW3的上超。
两个评估单元AE1、AE2的输出与“与”单元&关联，所述“与”单元的输出在满足标准时发出干扰电弧识别信号SLES。两个评估单元在此能够作为子单元或下级单元布置在评估单元AE内。
此外，干扰电弧识别信号的发出仅能够在差异或差异和或/和电流标准至少两次上超相应的阈值时进行。类似地，上超阈值三次、四次、五次等也能够导致发出干扰电弧识别信号。因此，实现了特别地更可靠的干扰电弧的评估和识别。
图5示出了用于带有用于识别干扰电弧的选择性处置干扰电弧识别单元的设备构造的概览电路图的示意性图示。图5示出了带有熔断器SI的低压馈电部NSE，所述低压馈电NSE之后为用于三相交流电网或电路的导体的汇流排或母线L1、L2、L3。中性导体或零导体未图示。三个汇流排L1、L2、L3的每个分别与电压传感器SEU1、SEU2、SEU3和电流传感器SEI1、SEI2、SEI3的各一个相关。汇流排与开关设备和/或配电设备SVA连接。电压和电流传感器与具有根据本发明的评估单元AE的根据本发明的干扰电弧识别单元SEE连接。所述干扰电弧识别单元SEE具有输出部以用于发出干扰电弧识别信号SLES。电压和电流传感器确定汇流排L1、L2、L3的电压值和电流量(电流值和/或电流值改变)，且将其提供到根据本发明的干扰电弧识别单元SEE。传感器在此布置在干扰电弧识别单元外部且与之连接。
图6示出了用于带有用于识别干扰电弧的中央干扰电弧识别单元的设备构造的概览电路图的另一个示意性图示。图6示出了低压馈电部NSE，其后为馈电电缆ELT1，其后为馈电开关ESCH，其后为电流传感器SEI1和电压传感器SEU1，其后为母线SS。在母线SS上提供了三个输出电路ABG I、ABG II和ABG III。所述输出电路分别与一个输出电路电缆ALT1、ALT2、ALT3相关。传感器SEI1、SEU1与干扰电弧识别单元SEE连接，所述干扰电弧识别单元SEE的输出部又与馈电开关ESCH连接。馈电开关ESCH在此能够为功率开关。在识别到干扰电弧时，例如在输出电路的一个内出现干扰电弧时，能够中断电路即中断母线SS的供电。
图7示出了根据图6的图示，其区别是，传感器布置在第二输出电路ABG II内，所述第二输出电路ABG II此外具有熔断器SI和短路器KS。传感器SEI1和SEU1记录了输出电路ABG II的电流和电压值，且将其传递到干扰电弧识别单元SEE。如果干扰电弧识别单元SEE识别到干扰电弧，则在其输出部上发出干扰电弧识别信号且传输到短路器KS。所述短路器KS然后将输出电路ABG II短路，以熄灭干扰电弧。
根据图6或图7的干扰电弧识别例如能够构造为移动式系统。
在下文中再次解释本发明。
以本发明能够识别特别是在低压开关设备和配电设备内的干扰电流，特别是并联的或强电流的干扰电流。根据本发明，为此特别地提供了基于测量的电压值或电流值或信号的评估的数字解决方案或检测算法。为识别干扰电弧，特别地测量电压且借助于根据本发明的计算确定干扰电弧。由于在实践中要求的快速电弧检测，在此能够根据本发明提供特别快的时间评估。
以此发明能够例如基于在馈电部上的中央电压或电流测量，快速检测到例如在开关设备和配单设备内的强电流的干扰电弧。
本发明能够特别有利地使用在功率开关或短路器内或与之组合使用。
不要求光波导体在用于干扰电弧识别的设备内的昂贵的安装。电压/电流测量能够在中央实现且如需要与另外的运行装置协同地使用。
另外，可简单地实现在现有的开关设备和配电设备内的实施，因为根据本发明的检测系统例如能够仅安装在中央且不要求在单独的待保护的元件内的安装。
本发明能够实施为带有中央电压和电流确定的组件。
目前在市场上可购得的检测系统基于光学故障识别且因此具有由于异常光(例如，闪电)的影响导致的错误触发的可能性。在根据本发明的基于电压或电流测量的解决方法中，不存在此风险可能性。
虽然在细节上通过实施例详细图示和描述了本发明，但本发明不通过公开的示例限制且专业人员能够由此导出另外的变体，而不偏离本发明的保护范围。
附图标号列表
A 安培
ABG I 输出电路I
ABG II 输出电路II
ABG III 输出电路III
ALT 1 输出电路电缆1
ALT 2 输出电路电缆2
ALT 3 输出电路电缆3
ARB 工作范围
AE 评估单元
AE1 第一评估单元
AE2 第二评估单元
ELT1 馈电电缆1
ESCH 馈电开关，功率开关
I 电流
ilb 电弧电流
im 测量的电流值
i’m 电流值的改变的值
KS 短路器
LBM 消耗器电感
LEK 馈电电缆电感
L1 汇流排，导体1
L2 汇流排，导体2
L3 汇流排，导体3
ms 毫秒
NSE 低压馈电部
RBM 消耗器电阻
REK 馈电电缆电阻
SEE 干扰电弧识别单元
SEI 1 电流传感器
SEI 2 电流传感器
SEI 3 电流传感器
SEU1 电压传感器
SEU2 电压传感器
SEU3 电压传感器
SLES 干扰电弧识别信号
SI 熔断器
SS 母线
SVA 开关设备和配电设备
SW1 电弧电压阈值
SW2 电弧电压阈值
SW3 电流断开阈值
SW4 差异阈值
t 时间
U 电压
Ulb 电弧电压
um 测量的电压值
un 能量源/网络的电压值
V 伏特
& “与”单元
1 步骤1连续计算
2 步骤2阈值比较
3 步骤3发出干扰电弧识别信号
4 步骤4无干扰电弧
100 能量源
200 网络入口/馈电电缆
300 消耗器/运行装置/能量阱
400 电弧
500 监测区域
600 测量点

Claims (16)

1.一种用于低压电路的干扰电弧识别单元，具有
用于周期地确定电路的电压值(u(n)、u(k))的至少一个电压传感器，
与所述电压传感器连接的评估单元，所述评估单元构造为
连续地将第一数量的电压值(u(n)、u(k))的第一半部分加和为第一部分和(TS1)且将电压值(u(n)、u(k))的第二半部分加和为第二部分和(TS2)，
确定两个部分和的差异(DU)，
一方面将差异(DU)或差异(DU)的量值与第一阈值(SW1)进行比较，且在上超所述第一阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)，
和/或另一方面将差异(DU)与第二阈值(SW2)进行比较，且在下超所述第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。
2.根据权利要求1所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，所述低压电路是交流电路。
3.根据前述权利要求中任一项所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，以低压电路的频率的倍数，或以1至200kHz的范围内的采样频率确定电压值(u(n)、u(k))。
4.根据前述权利要求中任一项所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，通过时间窗确定所述第一数量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，对于每个确定的电压值(u(n)、u(k))执行差异确定(DU)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，将所述差异(DU)与因数相乘，所述因数的大小取决于第一数量。
7.根据权利要求6所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，因数是常数和第一数量的倒数的乘积。
8.根据前述权利要求中任一项所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，所述第一阈值(SW1)和第二阈值(SW2)具有相同的量值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，连续地将第二数量的差异(DU)加和为差异和(DS)，作为差异(DU)的替代，将差异和(DS)与第一或第二阈值(SW1、SW2)进行比较，且在上超或下超第一或第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的干扰电弧识别单元，其特征在于，提供至少一个电流传感器，所述电流传感器周期地确定电路的电流值，所述电流传感器与评估单元连接，所述评估单元构造为
连续地将所确定的电流值与第三阈值(SW3)进行比较，且仅在上超此第三阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。
11.一种用于低压电路的功率开关，所述功率开关具有根据权利要求1至10中任一项所述的干扰电弧识别单元，所述干扰电弧识别单元与功率开关连接，且所述干扰电弧识别单元构造为在发出干扰电弧识别信号时触发功率开关以中断电路。
12.一种短路器，所述短路器具有根据权利要求1至10中任一项所述的干扰电弧识别单元，所述干扰电弧识别单元与短路器连接且构造为在发出干扰电弧识别信号(SLES)时使短路器将电路短路以导致干扰电弧的熄灭。
13.一种用于电路的干扰电弧识别方法，
其中周期地确定电路的电压值(u(n)、u(k))，
连续地将第一数量的电压值(u(n)、u(k))的第一半部分加和为第一部分和(TS1)且将电压值(u(n)、u(k))的第二半部分加和为第二部分和(TS2)，
确定两个部分和的差异(DU)，
一方面将差异(DU)或差异(DU)的量值与第一阈值(SW1)进行比较，且在上超所述第一阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)，
和/或另一方面将差异(DU)与第二阈值(SW2)进行比较，且在下超所述第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，
连续地将第二数量的差异(DU)加和为差异和(DS)，作为差异(DU)的替代，将差异和(DS)与第一或第二阈值(SW1、SW2)进行比较，且在上超或下超所述第一或第二阈值时发出干扰电弧识别信号(SLES)。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，
以低压电路的频率的倍数，或以1至100kHz的范围内的采样频率确定电压值(u(n)、u(k))，或
将所述差异(DU)与因数相乘，所述因数的大小取决于第一数量，特别是所述因数是常数和第一数量的倒数的乘积。
16.根据权利要求13、14或15所述的方法，其特征在于，干扰电弧识别信号用于电路的中断或短路。
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