CN118043925A - 保护开关设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保护低压电路的保护开关设备，具有：‑确定低压电路的差电流的大小；‑机械分离触点单元，使得能够切换触点的断开以避免电流流动或触点的闭合以用于低压电路中的电流流动，‑电子中断单元，其在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且其通过基于半导体的开关元件能够切换到开关元件的高阻状态以避免电流流动或开关元件的低阻状态以用于低压电路中的电流流动，‑将确定的差电流的大小与差电流界限值进行比较，并且在超过差电流界限值时切换低压电路中的电流流动的避免，‑在保护开关设备的触点闭合和电子中断单元是低阻的情况下，在出现低压电路的电压降低状态时，电子中断单元变为高阻，并且在脱离电压降低状态之后，电子中断单元又变为低阻。

Description

保护开关设备及方法

技术领域

本发明涉及具有电子中断单元的用于低压电路的、专门用于识别故障电流的保护开关设备的技术领域，以及一种针对具有电子中断单元的用于低压电路的、专门用于识别故障电流的保护开关设备的方法。

背景技术

低压是指交流电压高达1000伏或直流电压高达1500伏的电压。低压特别是指大于小电压的电压，小电压的值为50伏交流电压或120伏直流电压。

低压电路或低压电网或低压系统是指额定电流或标称电流直至125安培、更特别是直至63安培的电路。低压电路特别是指额定电流或标称电流直至50安培、40安培、32安培、25安培、16安培、10安培或6安培的电路。提到的电流值特别是指额定电流、标称电流或/和关断电流、即在正常情况下引导通过电路的最大电流，或者电路通常中断的电流，例如通过保护装置、诸如保护开关设备或线路保护开关或断路器中断的电流。

线路保护开关是从很久前就已知的过流保护装置，其在电气安装技术中应用在低压电路中。线路保护开关保护线路免受由电流过高和/或短路引起的发热而造成的损坏。线路保护开关可以在过载和/或短路的情况下自动关断电路。线路保护开关是一种非自动复位的保险丝元件。

与线路保护开关不同的是，断路器的电流被设置为大于125安培，在某些情况下也从63安培开始。因此，线路保护开关的结构更简单并且更精致。线路保护开关通常具有用于如下固定可能性，即固定在所谓的顶帽式导轨(支承导轨，DIN导轨，TH35)上。

线路保护开关采用机电结构。在壳体中，它们具有用于中断(触发)电流的机械开关触点或工作电流触发器。通常，双金属保护元件或双金属元件用于在长时间过流(过流保护)或热过载(过载保护)的情况下触发(中断)。具有线圈的电磁触发器用于在超过过流界限值或在发生短路(短路保护)的情况下短时间地触发。设置一个或多个灭弧室或用于灭弧的装置。此外，设置用于要保护的电路的导体的连接元件。

用于电路、特别是用于低压电路或低压设备的故障电流保护开关是普遍已知的。故障电流保护开关也被称为剩余电流装置(Residual Current Devices)，简称RCD。故障电流保护开关确定电路中的电流总和，该电流总和在正常情况下为零，并且在超过差电流值时、即在电流总和不等于零，其超过特定的(差)电流值或故障电流值时，中断电路。

几乎所有迄今的故障电流保护开关都具有总和电流互感器，其初级绕组通过电路的导体形成，并且其次级绕组输出电流总和，该电流总和直接或间接地用于中断电路。

为此，两个或更多个导体(通常是单相交流电网中的去向导体和返回导体或外导体和中性导体)、三相交流电网中的所有三个外导体或所有三个外导体和中性导体被引导穿过电流互感器，该电流互感器通常具有由铁磁材料制成的环形芯。只有来自导体的差电流、即偏离去向电流和返回电流的电流被转换。通常，电路中的电流总和等于零。因此可以识别故障电流。

如果例如在能量收集器侧或耗电器侧有电流向地流出，则在这方面称为故障电流。例如当存在从电路的相导体到地的电连接时，存在故障情况。例如，当人员接触相导体时。然后，电流的一部分不像通常那样通过中性导体或零导体回流，而是通过人员和地回流。该故障电流现在可以借助总和电流互感器来采集，因为在数值上采集的去电流和返回电流的总和不等于零。通过继电器或保持磁体触发器(例如具有连接的机械装置)引起电路、例如至少一个、一部分或所有的线路的中断。用于采集测交变故障电流的故障电流保护开关通常从专利文献DE 44 32 643 A1已知。

故障电流保护开关的主要功能是保护人员免于电流(触电)，以及保护装置、机器或建筑物免于由于电绝缘故障引起的火灾。

如果故障电流保护开关或其总和电流互感器被设计为，使得总和电流互感器的次级侧的能量足够用于操作触发单元或中断单元或触发器，则这种故障电流保护开关被称为与电网电压无关的。

当需要或使用用于触发回路的辅助能量时，该辅助能量通常通过设置在故障电流保护开关中的电源件产生，这种故障电流保护开关被称为与电网电压相关的。也就是说，与电网电压相关的故障电流保护开关包含用于为故障电流识别供电的电源件(不是与电网电压无关)。这些电源件例如是必需的，以便识别直流电网以及混合的直流/交流电网中或在具有高频的电路中的故障电流。

故障电流保护开关主要由以下功能模块组成：总和电流互感器、触发电路、磁吸触发器、机械机构和触点。此外，通常设置具有检查按钮和检查电阻的检查电路。故障电流保护开关或故障电流保护装置的工作能力可以通过检查按钮来控制。

故障电流保护开关以不同的类型存在，这些类型通过字母或字母组合来表示，如AC、A、F、G、K、S、B、B+。每种类型采集特定类型的故障电流。目前已知用于相导体和中性导体(L+N)的2极故障电流保护开关、用于三个相导体(L1、L2、L3)的3极故障电流保护开关和用于三个相导体和中性导体(L1、L2、L3、N)的4极故障电流保护开关。

例如，类型AG仅采集纯正弦形的故障电流。类型A既采集纯正弦形的交流电流，也采集脉动的直流故障电流。类型F是混频敏感的故障电流保护装置。它们采集所有的故障电流类型，如类型A，此外，它们适用于采集由频率高达1kHz的频率混合组成的故障电流。类型K包含类型A的特性，然而其在其关断特性方面短暂地时间延迟。类型S是选择性的故障电流保护开关，其可以在额定差电流总和触发时间方面进行分级。

具有电子中断单元的保护开关设备是相对较新的发展。保护开关设备具有基于半导体的电子中断单元。也就是说，低压电路的电流引导通过半导体器件或半导体开关，该半导体器件或半导体开关可以中断电流或切换为导电。具有电子中断单元的保护开关设备还通常具有机械分离触点系统，其特别是根据低压电路的相关标准具有分离特性，其中机械分离触点系统的触点串联连接到电子中断单元，即要保护的低压电路的电流既引导通过机械分离触点系统又引导通过电子中断单元。

本发明尤其涉及低压交流电路，其具有交流电压，其通常具有频率f的取决于时间的正弦交流电压。交流电压的瞬时电压值u(t)的时间依赖关系通过如下等式来描述：

u(t)＝U*sin(2π*f*t)

其中：

u(t)＝时间t处的瞬时电压值

U＝电压的幅度

谐波交流电压可以通过指针的旋转来表示，指针的长度对应于电压的幅度(U)。在此，瞬时偏转是指针在坐标系上的投影。振荡周期对应于指针的完全旋转，并且其全角为2π(2Pi)或360°。角频率是这个旋转指针相角的变化率。谐波振荡的角频率总是其频率的2π倍，即：

ω＝2π*f＝2π/T＝交流电压的角频率(T＝振荡的周期持续时间)

角频率(ω)的说明相对于频率(f)通常是优选的，因为许多振动理论公式由于三角函数的出现可以借助角频率来更紧凑地表示，根据定义，三角函数的周期为2π：

u(t)＝u*sin(ωt)

在时间上不恒定的角频率的情况下，也使用术语瞬时角频率。

在正弦的、特别是在时间上恒定的交流电压的情况下，根据角速度ω和时间t的、取决于时间的值对应于取决于时间的角度该角度也称为相角/>也就是说，相角周期性地通过0...2π或0°...360°的范围。也就是说，相角周期性地呈现0和2π或0°和360°之间的值(/>或/> 由于周期性；缩写为：/>或)。

因此，瞬时电压值u(t)指的是在时间点t的电压的瞬时值，即，在正弦(周期性的)交流电压的情况下指的是关于相角的电压的值(/>或/>针对相应的周期)。

以电子方式(与电网电压相关地)进行故障电流检测的电子故障电流保护设备在不同地区(例如德国)是不允许的。对此的一个原因是，在故障情况下与电网电压相关的识别和断电。这导致，在电网电压的界限以下故障电流识别不再起作用。根据DIN EN 61008第9.17.1节，目前必须在低于该界限电压时自动地触发故障电流保护开关并且进入隔离的关断状态，以防止未受保护的接通状态。如果设备不触发，则可能出现危险情况，因为支路接通并且不再保证故障电流保护。

另一方面，设备在触发之后必须再次手动地接合，这是费事的，因为人员必须人工地接通故障电流保护开关。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，改进上述类型的、特别是用于采集故障电流的保护开关设备，特别是实现特别是在故障电流识别时的安全状态，或者提供一种用于这种保护开关设备的新型方案。

上述技术问题通过具有权利要求1的特征的保护开关设备以及通过根据权利要求15的方法来解决。

根据本发明提供了一种用于保护低压电路、特别是低压交流电路的保护开关设备，特别是用于采集故障电流(差电流)，具有：

-壳体，具有用于低压电路的导体的电网侧的接头和负载侧的接头，

-(第一)电压传感器单元，用于确定低压电路的电压的大小，

-故障电流传感器单元，用于确定低压电路的导体的差电流的大小，

-机械分离触点单元，使得能够切换用于避免电流流动的触点断开或用于低压电路中的电流流动的触点闭合，

因此可以切换低压电路中的(特别是)电流隔离；

在机械分离触点单元中，触点的断开也可以被称为断路，触点的闭合也可以被称为接合；

-电子中断单元，该电子中断单元在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且该电子中断单元能够通过基于半导体的开关元件切换到开关元件的高阻的(特别是不导通的)状态以避免电流流动或者切换到开关元件的低阻的(特别是导通的)状态以用于低压电路中的电流流动，

在电子中断单元中，开关元件的高阻状态也被称为关断状态(过程：关断)，并且开关元件的低阻状态被称为接通状态(过程：接通)；

-控制单元，其与电压传感器单元、故障电流传感器单元、机械分离触点单元和电子中断单元连接，其中，当超过差电流界限值时，切换低压电路的电流流动的避免(用于避免故障电流)。

保护开关设备被设计为，

在保护开关设备的触点闭合和电子中断单元是低阻的情况下，在出现低压电路的电压降低状态时，电子中断单元变为高阻，以及

在脱离电压降低状态之后，电子中断单元又变为低阻。

电子中断单元变为高阻和低阻(由于电压降低状态或其取消)(借助故障电流传感器单元)和与电网电压相关的差电流采集的工作能力相关联。

也就是说，在低压电路出现电压降低状态时，在停止(借助故障电流传感器单元的低压电路的导体的)差电流的确定之前，电子中断单元变为高阻。

在脱离电压降低状态之后，电子中断单元只有在(借助故障电流传感器单元的低压电路的导体的)差电流的确定已经开始之后才再次变为低阻。

特别地，电压降低状态是低压电路的无电压或近似无电压的状态。

也就是说，例如在低压电路的(近似)无电压的状态下，在保护开关设备的触点闭合时，电子中断单元是高阻的。在重新施加电压之后，电子中断单元变为低阻。

这具有特别的优点，即在低压电路中的电压降低状态或电压消失之后，保护开关设备可以自动地再次实现电流流动(如果保护开关设备已经接通/触点是闭合的)。有利地，不需要单独手动地接通保护开关设备，这在电压消失之后在大量的保护开关设备的情况下很快地变得开销高。

此外，有利地，不会由于无效的(过低的)电网电压而形成保护开关设备的不安全的状态(保护开关设备总是处于安全状态，因此待保护的低压电路也处于安全状态)。

本发明的有利的设计方案在从属权利要求和实施例中给出。

在本发明的一种有利的设计方案中，电压降低状态的上界限小于或等于保护开关设备的运行电压范围的下界限。

在具有230伏特的运行电压或额定电压的低压电路中，例如运行电压范围的下界限是在50伏特至196伏特的范围中的值(在230伏特的额定电压的情况下为额定电压的85％)，也就是说，例如50V、60V、70V、80V、85V、90V、100V、110V、115V、120V、130V、140V、150V、160V、170V、180V、190V、196V。

有利地，保护开关设备中的电压降低范围的上界限可以是可配置的，例如根据上述范围中的值，通常小于额定电压的值。

替换地，运行电压范围的下界限可以有利地是(保护)小电压的最大值、通常是例如50伏特交流电压或120伏特直流电压。

因此，保护开关设备可以被设计为，使得在保护开关设备的触点闭合(接合状态)和电子中断单元是低阻(接通状态)的情况下，当出现低压电路的电压降低状态时(即例如，a)低于运行电压范围，b)在无电压状态下，或者c)小于保护小电压的最大值)，电子中断单元变为高阻。在脱离电压降低状态之后(电压恢复；恢复到运行电压范围；特别是无故障状态)，电子中断单元重新变为低阻。

这具有特别的优点，即保护开关设备一方面自动地再次实现电流流动(如果保护开关设备事先接合/触点是闭合的)。有利地，不需要单独接通保护开关设备，这在电压消失之后在大量保护开关设备的情况下很快地变得开销高。另一方面，保护开关设备在任何时候都建立低压电路的安全状态。如果在运行电压范围内，则通过保护开关设备确保保护开关设备的保护功能。如果低压电路的电压下降到低于保护开关设备的运行电压范围，则建立高阻状态，从而在低压电路中不能施加未受保护的危险电压(即使其小于额定电压)。如果再次脱离电压降低状态，即例如电压处于运行电压范围内，则通过保护开关设备再次提供保护开关设备的保护功能。因此，在任何时候都提供安全状态。有利地，可以调整/配置运行电压范围(下)界限。

在本发明的一个有利的设计方案中，保护开关设备可以配置为，使得保护开关设备的特性在脱离电压降低状态之后是可设置的/可配置的。特别地，保护开关设备可以被配置为，使得在脱离电压降低状态之后，电子中断单元变为低阻或保持高阻是可设置的/可配置的。

这具有特别的优点，即用户可以有意识地配置保护开关设备的特性。设置“在脱离电压降低状态之后保持高阻”尤其对于危险的装置或危及安全的应用可能是有利的，设置“在脱离电压降低状态之后变为低阻”尤其对于具有高需要的设备可用性的设备可能是有利的。

在本发明的一个有利的设计方案中，只有当检查功能允许开关元件的低阻状态时，在脱离电压降低状态之后，电子中断单元才变为低阻。

这具有特别的优点，即，一方面实现提高的运行安全性，其中，例如具有故障的保护功能的设备(在该设备中，检查功能不允许低阻状态)不作为引导电流并承担保护功能的设备在电路中接通。

另一方面，引入了一种全新的运行方案，其中，保护开关设备的用户虽然例如可以接合该保护开关设备(即通过机械手柄闭合机械分离触点单元的触点)，但是不能接通该保护开关设备(没有电子中断单元的开关元件的低阻状态)。接通仅通过保护开关设备本身实现。保护开关设备的接通，即低压电路中的电流流动，不能由用户强制。特别地，即使在保护开关设备的无故障状态下或在低压电路的无故障情况下(例如没有故障电流)，也不能由用户强制接通保护开关设备。特别是也不是在电压消失或电压降低之后。

在本发明的一个有利的设计方案中，设置与控制单元连接的通信单元，该通信单元特别是发出关于电子中断单元在脱离电压降低状态之后变为低阻的消息。

这具有特别的优点，即这样的事件可以报告给上级的控制器或管理系统，从而给出关于电压消失或重新建立的运行准备/能量供应的信息。

在本发明的一个有利的设计方案中，在保护开关设备上设置用于信息显示的显示单元，该显示单元与控制单元(SE)连接。显示单元尤其可以显示保护开关设备的状态。显示单元尤其可以显示关于在重新施加电压之后电子中断单元变为低阻消息。

信息显示器尤其可以显示电子中断单元(EU)的开关元件的(开关)状态或/和尤其可以显示机械分离触点单元(MK)的触点的位置。

这具有特别的优点，即用户可以快速地识别保护开关设备的(开关)状态，特别是电子中断单元的(开关)状态。

特别地，有利地通知用户电压降低状态的脱离或设备处恢复的运行准备/能量供应。

在本发明的一种有利的设计方案中，检查功能包括保护开关设备的工作能力的自测试，其中，检查保护开关设备的单元、特别是多个单元的至少一个部件、特别是多个部件，并且在单元、特别是多个单元的至少一个部件、特别是多个部件具有工作能力的情况下，允许(电子中断单元的)的低阻状态。

例如，对保护开关设备的单元的至少一个部件的工作能力的自测试可以在于，由单元的部件或单元(例如电压传感器单元或故障电流传感器单元)提供给控制单元的值，例如所确定的电压或差电流的大小的值，不超过规定的界限值(上界限值或/和下界限值)。

这具有特别的优点，即不接通具有故障或有缺陷的部件或单元的保护开关设备(不允许电流流过高阻的开关元件)，从而在低压电路中实现提高的运行安全性。

在本发明的一种有利的设计方案中，电子中断单元在工作能力方面如下地被检查，即，基于半导体的开关元件是能正常工作的。

这例如可以通过如下方式实现，即，短时间地接通电子中断单元，也就是说，短时间地将基于半导体的开关元件切换为低阻。在此，短时间是指特定时间段，特别是小于1ms或小于5ms的时间段。

此外，短时间是指交流电压的相角的时间范围，在该时间范围中，交流电压的瞬时电压值u(t)、特别是瞬时电压值的绝对值小于特定的电压值，例如小于或等于50伏。也就是说，只要瞬时电压值(的绝对值)(＝电压的瞬时值)小于50伏，就可以针对该时间间隔/该时间段或该时间间隔/时间段的一部分将用于检查工作能力的电子中断单元切换为低阻。在该短时间接通时所确定的电流的大小或(例如通过第二电压传感器单元所确定的)负载侧的接头上的电压的大小(例如通过第二电压传感器单元)可以被分析，以便推断出电子中断单元或基于半导体的开关元件的工作能力。如果在短时间接通时在负载侧的接头上存在与在电网侧的接头上相同的电压大小，则例如电子中断单元或基于半导体的开关元件是能正常工作的(只要在负载侧的接头上不存在短路)。附加地，因此可以并行地分析电流的大小。

这具有特别的优点，即不接通具有故障或有缺陷的电子中断单元的保护开关设备(不允许电流流过高阻的开关元件)，从而在低压电路中实现提高的运行安全性。此外，给出了检查电子中断单元的工作能力的简单的可能性。

在本发明的一种有利的设计方案中，检查电子中断单元在工作能力方面如下地被检查，即电子中断单元的诸如能量吸收器或过压保护元件之类的过压保护部件是能正常工作的。

检查例如可以通过如下方式进行，即，短时间地接通电子中断单元，也就是说，短时间地将基于半导体的开关元件切换为低阻，参见上文。通过监测电压或/和电流的大小可以进行检查，因为过压保护部件在这种开关过程中通常产生短时间的电流流动，该电流流动可以被分析。由此可以推断出工作能力。

这具有特别的优点，即不接通具有故障或有缺陷的电子中断单元的保护开关设备(不允许电流流过高阻的开关元件)，从而在低压电路中实现提高的运行安全性。此外，给出了检查电子中断单元的部件的工作能力的简单的可能性。

在本发明的一种有利的设计方案中，(第一)电压传感器单元在其用于确定电压的大小的工作能力方面被检查。这例如可以一方面通过如下方式进行，即，(第一)电压传感器单元提供电压的大小的值，该值不超过所定义的界限值(上界限值或/和下界限值)或者位于预期的值范围中。

替换地，这可以通过设置第二电压传感器单元来实现，例如电网侧的接头处的第一电压传感器单元和负载侧的接头处的第二电压传感器单元，其中，两个电压值彼此比较，特别是在电子中断单元断开/接通(以及触点闭合)的情况下。例如在电子中断单元接通的情况下，由电压的大小的相应的偏差可以推断出用于确定电压的大小的工作能力。如果例如电压差过高，则不存在工作能力。

这具有特别的优点，即不接通具有故障或有缺陷的电子中断单元的保护开关设备(不允许电流流过高阻的开关元件)，从而在低压电路中实现提高的运行安全性。此外，给出了检查单元、电压传感器单元或电子中断单元的工作能力的简单的可能性。

在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得监测设备、单元或/和部件的温度。特别地，监测微处理器、基于半导体的开关元件或其他半导体元件的温度在此是有利的。

如果温度超过特定的温度界限值，则工作能力缺失或受到威胁。

这具有特别的优点，即不接通具有不能正常工作的单元或部件的保护开关设备(不允许电流流过高阻的开关元件)，从而在低压电路中实现提高的运行安全性。

在本发明的一种有利的设计方案中，检查功能执行以下参数中的至少一个、特别是多个或全部的检查：

-检查是否超过差电流界限值，

-检查是否超过第一过压值或/和更高的第二过压值或/和更高的第三过压值，特别是在电网侧的接头的区域处或在电网侧的接头的区域中，

-检查是否低于第一欠压值，特别是在电网侧的接头的区域处或在电网侧的接头的区域中，

-检查是否超过第一温度界限值或/和更高的第二温度界限值或/和更高的第三温度界限值，

-检查负载侧的接头的参数，特别是检查是否低于负载侧的第一或/和第二电阻值或者负载侧的第一或/和第二阻抗值。

在此，过压或过压值是指超过有效的运行电压。不是指过压下降(überspannungsdip)的大小，例如在所谓的突发或浪涌的情况下，该突发或浪涌典型地可以为4kV或8kV(在230伏或400伏电网的情况下)，和所谓的电网过压(即例如低压电路的标准电压的十倍)的情况下。

特别地，第一过压值可以比标准电压值高特定的百分比。例如在230伏的标准电压值的情况下例如高10％，230V+10％。

特别地，第二过压值可以比标准电压值高特定的更高的百分比。例如在230伏的标准电压值的情况下例如高20％，230V+20％。

特别地，第三过压值可以比标准电压值高特定的还更高的百分比。例如在230伏的标准电压值的情况下例如高30％，230V+30％。

这具有特别的优点，即，例如保护开关设备不接通到具有偏差的标准电压(运行电压)的电网上或者不接通到具有错误参数的负载上。因此，例如在将例如230伏保护开关设备错误地连接到例如电压为40伏的两个相上的情况下，就可以识别和避免缺失的保护，以及避免以过高的电压对负载进行错误供电。同样可以避免与此相关联的保护开关设备的潜在损坏。以类似的方式，可以在接合全电源电压之前识别并避免接通到短路。以类似的方式，在电压过低的情况下(115伏电网中的230伏设备)可以避免问题和缺失的保护。因此，在低压电路中实现了提高的运行安全性。

在本发明的一种有利的设计方案中，根据前面的实现方案：

在超过第一过压值时，输出过压信息，

在超过第二过压值时，电子中断单元变为高阻，

在超过第三过压值时，通过机械分离触点单元断开触点(断路)，

在低于第一欠压值时，输出欠压信息或/和电子中断单元保持高阻(特别是在第三欠压界限值的情况下)，特别是只要电压大小大于第二欠压值，

在超过第一温度界限值时，输出温度信息，

在超过第二温度界限值时，电子中断单元变为高阻，

在超过第三温度界限值时，断开触点(断路)，

在低于负载侧的第一电阻值或负载侧的第一阻抗值时，输出阻抗信息，或者

在低于负载侧的第二电阻值或负载侧的第二阻抗值时，电子中断单元保持高阻。

这具有特别的优点，即根据超过或低于特定的所定义的参数来执行分级地定义的措施-警告-保持高阻-电流隔离。因此，在低压电路中实现了提高的运行安全性。

在本发明的一种有利的设计方案中，在分离触点单元接合和中断单元是低阻的情况下，以及

-在所确定的差电流超过第一差电流阈值的情况下，电子中断单元变为高阻并且机械分离触点单元(MK)保持闭合，

-在所确定的差电流超过较高的第二差电流阈值的情况下，电子中断单元变为高阻并且机械分离触点单元(MK)断开。

这具有特别的优点，即，存在用于根据本发明的保护开关设备的分级的关断方案。

在本发明的一种有利的设计方案中，保护开关设备被设计为，使得机械分离触点单元的触点可以通过控制单元断开、但不能闭合。

这具有特别的优点，即在低压电路中实现提高的运行安全性，特别是不可能实现远程的电子接合。

在本发明的一种有利的设计方案中，机械分离触点单元能够通过设备上的机械手柄手动操作，以便切换触点的断开以避免电流流动或触点的闭合以用于电流流动。

这具有特别的优点，即提供了故障电流保护开关的经典功能性。

在本发明的一种有利的设计方案中，进行机械分离触点单元的触点位置的(机械)显示。

这具有特别的优点，即在无能量的状态下也可以目视检查触点位置。因此，在低压电路中实现了提高的运行安全性。

在本发明的一种有利的设计方案中，机械分离触点单元具有自由触发装置，使得当在触点的闭合过程开始之后启动触点的断开时，即使继续维持闭合过程，触点也返回到断开位置中。

或者换句话说，当在触点的闭合开始之后开始触点的断开时，即使通过手柄维持触点的闭合过程不变，运动触点也返回到断开位置并且保持在该断开位置中。

这具有特别的优点，即在低压电路中实现提高的运行安全性。在接合到未识别到的(未知的)短路上时，用户操作机械分离触点单元的手柄并且因此想要闭合触点。然而，在短路时，触点必须断开，这与操作方向(通过用户闭合触点)相反。只有反向于操作方向(快速)断开触点才能防止更大的错误。

可以设置电流传感器单元。

根据本发明，要求保护一种针对具有电子(基于半导体的)开关元件的用于低压电路的保护开关设备的相应的方法，具有相同的和其它的优点。

针对用于保护低压电路的、特别是用于故障电流识别的保护开关设备的方法，具有：

-确定低压电路的差电流的大小，

-机械分离触点单元，使得能够切换用于避免电流流动的触点断开或用于低压电路中的电流流动的触点闭合，

-电子中断单元，该电子中断单元在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且该电子中断单元通过基于半导体的开关元件能够切换到开关元件的高阻状态以避免电流流动和开关元件或切换到低阻状态以用于低压电路中的电流流动，

-将所确定的差电流的大小与至少一个差电流界限值进行比较，并且在超过差电流界限值时切换低压电路中的电流流动的避免，

-在保护开关设备的触点闭合和电子中断单元是低阻的情况下，在出现低压电路的电压降低状态时，电子中断单元变为高阻，以及

在脱离电压降低状态之后，电子中断单元又变为低阻。

根据本发明，要求保护一种相应的计算机程序产品。该计算机程序产品包括指令，在由微控制器(例如在控制单元中)执行程序时，该指令促使微控制器使用于保护开关设备的电子中断单元变为低阻。微控制器是保护开关设备、特别是控制单元的一部分。

根据本发明，要求保护一种相应的计算机可读的存储介质，在其上存储计算机程序产品。

根据本发明，要求保护一种传输计算机程序产品的相应的数据载体信号。

所有设计方案，无论是引用权利要求1或15，还是仅引用权利要求的单个特征或特征组合，特别是从属装置权利要求对独立方法权利要求的引用，都引起保护开关设备的改进、特别是保护开关设备的安全性的改进，并且提供用于保护开关设备的新方案。

附图说明

结合下面对结合附图详细阐述的实施例的描述更清楚且明晰地理解所描述的本发明的特点、特征和优点以及其实现方式。

在此在附图中：

图1示出了保护开关设备的第一图示，

图2示出了保护开关设备的状态的第一图示，

图3示出了保护开关设备的第二图示，

图4示出了保护开关设备的状态的第二图示。

具体实施方式

图1示出了用于保护低压电路的保护开关设备SG的图示，该保护开关设备具有壳体GEH，该保护开关设备具有：

-用于低压电路的导体的接头，特别是用于保护开关设备SG的电网侧、特别是能量源侧的接头EQ的电网侧的第一接头L1、N1，以及用于保护开关设备SG的负载侧的、特别是能量吸收侧(在无源负载的情况下)的接头ES(耗电器侧接头)的负载侧的第二接头L2、N2，其中特别可以设置相导体侧的接头L1、L2和中性导体侧的接头N1、N2；

负载侧的接头L2、N2可以具有无源负载(耗电器)或/和有源负载((另外的)能量源)，或者是例如在时间顺序上既是无源也是有源的负载；

-(第一)电压传感器单元SU，用于确定低压电路的电压的大小，从而特别是提供瞬时(与相角相关的)电压值DU，

-故障电流传感器单元FI，用于确定低压电路的差电流的大小，故障电流传感器单元例如可以是总和电流互感器，如其通常在经典结构类型的故障电流保护开关中或根据现有技术所应用的那样，

-机械分离触点单元MK，其尤其能够通过机械手柄HH操作和切换，从而能够(特别是通过手柄)切换用于避免电流流动的触点断开或用于低压电路中的电流流动的触点闭合，因此可以切换低压电路中的(特别是)电流隔离；

在机械分离触点单元MK中，触点的断开也被称为断路，触点的闭合也被称为接合；

-电子中断单元EU，该电子中断单元在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且该电子中断单元通过基于半导体的开关元件可以切换到开关元件的高阻状态以避免电流流动或切换到开关元件的低阻状态以用于低压电路中的电流流动；

在电子中断单元EU中，开关元件的高阻状态(以避免电流流动)也称为关断状态(过程：关断)，开关元件的(导通的)低阻状态(以用于电流流动)被称为接通状态(过程：接通)；

-控制单元SE，其与(第一)电压传感器单元SU、故障电流传感器单元FI、机械分离触点单元MK和电子中断单元EU连接，其中在超过(至少)一个差电流界限值的情况下启动低压电路的电流流动的避免，特别是以便避免故障电流。

在该示例中，负载侧的接头L2、N2与机械分离触点单元MK连接。机械分离触点单元MK另一方面与电子中断单元EU连接。电子中断单元EU另一方面与电网侧的接头LI、NI连接。另外的、特别是相反的布置(机械分离触点单元MK与电网侧的接头连接，电子的中断单元与负载侧的接头连接)同样是可能的。

(第一)电压传感器单元SU和故障电流传感器单元FI可以布置在机械分离触点单元MK和电子中断单元EU之间。同样地，(第一)电压传感器单元SU和故障电流传感器单元FI可以布置在电网侧的接头上，如在图1中示出的那样。

保护开关设备SG可以具有带有电源件NT的能量供应装置(在图1中未示出)。电源件NT一方面与低压电路的导体连接。电源件NT另一方面用于控制单元SE或/和电子中断单元EU以及必要时(第一)电压传感器单元SU或/和故障电流传感器单元FI的能量供应。

保护开关设备SG、特别是控制单元SE可以具有微控制器(＝微处理器)，计算机程序产品在该微控制器上运行，该计算机程序产品包括指令，在通过微控制器执行程序时，该指令促使微控制器在脱离电压降低状态之后使电子中断单元变为低阻。此外，能够实现可配置性或/和执行用于保护开关设备的检查功能(如上文和下文所述)。

计算机程序产品可以有利地存储在计算机可读的存储介质、例如U盘、CD-ROM等上；以便例如使得能够升级到扩展版本。

替换地，计算机程序产品也可以有利地通过数据载体信号来传输。

控制单元SE可以：

*利用数字电路、例如利用(另外的)微处理器实现；(另外的)微处理器还可以包括模拟部分；

*利用具有模拟电路部分的数字电路实现。

保护开关设备SG、特别是控制单元SE被设计为，使得在超过差电流界限值的情况下启动低压电路的电流流动的避免(以便避免故障电流)。这特别是通过电子中断单元EU从低阻状态变换到高阻状态来实现。

例如通过从控制单元SE发送到电子中断单元EU的第一中断信号TRIP来启动低压电路的电流流动的避免，如图1所示。

根据图1，电子中断单元EU单极地绘制在导体中、在该示例中优选地在相导体中。在第一变型方案中，这意味着一个导体中断。至少一个导体、特别是有源导体或相导体具有基于半导体的开关元件。中性导体可以是无开关元件的，即没有基于半导体的开关元件。也就是说，中性导体是直接连接的，即不会变为高阻。也就是说，只有(相导体的)一个单极中断。如果设置另外的有源导体/相导体，则在电子中断单元EU的第二变型方案中，相导体具有基于半导体的开关元件。中性导体是直接连接的，即不会变为高阻。例如用于三相交流电路。

在电子中断单元EU的第三变型方案中，中性导体也可以具有基于半导体的开关元件，即在电子中断单元EU中断时，两个导体都变为高阻(两极的或多极的实施)。

电子中断单元EU可以具有半导体器件、如双极晶体管、场效应晶体管(FET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物层场效应晶体管(MOSFET)或其他(自换向)功率半导体。特别地，IGBT和MOSFET由于其低的导通电阻、高的结电阻和良好的开关行为，特别适合于根据本发明的保护开关设备。

在第一变型方案中，机械分离触点系统MK可以单极中断。也就是说，两个导体中只有一个导体、特别是有源导体或相导体被中断、即具有机械触点。因此，中性导体是无触点的，即中性导体直接连接。

如果设置另外的有源导体/相导体，则在第二变型方案中，相导体具有机械分离触点系统的机械触点。在第二变型方案中，中性导体直接连接。例如用于三相交流电路。

在机械分离触点系统MK的第三变型方案中，中性导体同样具有机械触点，如图1所示。

机械分离触点系统MK特别是指(符合标准的)分离功能，其通过分离触点系统MK实现。分离功能是指以下几点：

-根据标准的最小空气距离(触点的最小距离)，

-机械分离触点系统的触点的触点位置指示，

-机械分离触点系统的操作始终是可能的(没有分离触点系统的锁止)，所谓的根据标准的自由触发，

关于分离触点系统的触点之间的最小空气距离，该最小空气距离基本上取决于电压。其他参数是污染程度、场类型(均匀，非均匀)和气压或高于标准零点的高度。

对于该最小空气距离或爬电距离有相应的规定或标准。这些规定例如在空气中针对冲击耐压强度规定了最小空气距离，其依据污染程度用于不均匀的和均匀的(理想的)电场。冲击耐压强度是施加相应的冲击电压时能够承受的强度。只有在存在该最小长度(最小距离)的情况下，分离触点系统或保护开关设备才具有分离功能(分离器特性)。

在此，在本发明的意义上，对于分离器功能及其特性，标准系列DIN EN 60947或者IEC 60947是相关的，在此通过引用的方式参考。

分离触点系统的特征有利地在于，依据额定冲击耐压强度和污染程度，断开的分离触点在关断位置(断开的位置，断开的触点)中的最小空气距离。最小空气距离尤其在(最小)0.01mm与14mm之间。尤其有利地，最小空气距离在0.33kV时的0.01mm与12kV时的14mm之间，尤其对于污染程度1以及尤其对于不均匀场。

有利地，最小空气距离可以具有以下值：

E DIN EN 60947-1(VDE 0660-100)：2018-06

表13-最小空气距离

污染程度和场类型对应于在标准中定义的污染程度和场类型。由此可以有利地实现根据额定冲击耐压强度确定尺寸的符合标准的保护开关设备。

替换地或附加地，机械分离触点单元MK可以通过控制单元SE进行控制，以便在超过至少一个差电流界限值时启动低压电路的电流流动的避免。特别地，在此可能引起电流隔离。启动电流流动的避免或可能的低压电路的电流中断例如通过第二中断信号TRIPG实现，该第二中断信号从控制单元SE发送到机械分离触点单元(分离触点系统)MK，如图1所示。特别地，触点的断开可以不被手柄锁止，也就是说，即使在手柄锁止(触点闭合)的情况下，触点也被断开(所谓的自由的触发/自由触发)。

机械分离触点单元可以被设计为，使得确定触点的位置信息(断开/闭合)并且将其传输给控制单元SE。位置信息例如可以通过第一位置传感器来确定。替换地或附加地，可以确定手柄的位置(断开/关闭)的手柄信息并且将其传输给控制单元SE。手柄信息例如可以通过第二位置传感器来确定。

在一种有利的设计方案中，在所确定的差电流大小超过第二差电流阈值的情况下，特别是通过机械分离触点单元MK启动低压电路的中断。

根据本发明，保护开关设备SG被设计为，使得电子中断单元EU在断路状态下，即当机械分离触点单元MK的触点断开时，是高阻的。如果保护开关设备SG的用户操作机械手柄用于接通过程，以便闭合触点，则尤其在触点闭合(即接合)之后执行检查功能。如果检查功能提供肯定的结果，则电子中断单元EU变为低阻。否则不变为低阻。

也就是说，只有当检查功能允许开关元件的低阻状态时，电子中断单元EU才变为低阻。

此外，根据本发明，保护开关设备SG被设计为，使得当保护开关设备SG的触点闭合的情况下，当出现低压电路的电压降低状态时，电子中断单元变为高阻。在脱离电压降低状态之后，电子中断单元又变为低阻。也就是说，例如在低压电路中的电压消失之后，通过电子中断单元EU自动地变为低阻，在低压电路中又自动地建立(潜在的)电流流动。

在脱离电压降低状态之后，保护开关设备的特性可以是可配置的。

也就是说，在脱离电压降低状态之后，尤其可以配置电子中断单元变为低阻或保持高阻。

配置可以包含时间部件。例如，针对电压降低状态持续低于第一持续时间，可以进行电子中断单元变为低阻。在电压降低状态持续超过第一持续时间的情况下，电子中断单元保持高阻。

第一持续时间可以在分钟范围或个位数的小时范围内。

例如，第一持续时间可以为5小时。例如，当电压降低状态“仅”存在一分钟或几分钟或一小时或几小时时，可以允许变为低阻(重新接通)。例如，当电压降低状态存在超过4小时、5小时、6小时、7小时或8小时或一天或更长时间时，可以保持高阻状态。

有利地，在脱离电压降低状态之后，也就是说例如在结束电压消失之后，只有当检查功能允许开关元件的低阻状态时，电子中断单元才变为低阻。

脱离电压降低状态的事件可以有利地在保护开关设备上通过显示单元AE显示或/和通过通信单元进行通信。

显示单元AE有利地与控制单元SE连接，如在图1中示出的那样。

通信单元(在图1中未示出)有利地与控制单元(SE)连接并且能够实现有线或/和无线通信，例如通过蓝牙或WLAN。

在图2中示出了保护开关设备SG的不同状态ON、OFF、Standby。图2原则性地示出了在低压电路的电压大小波动(电网电压波动)的情况下，(与电网电压相关的)保护开关设备的特性的流程图，该保护开关设备特别是用于识别故障电流(差电流)。

在接通状态ON，300，Z4中，设备周期性地检查其自身的工作能力。这例如特别是涉及电子中断单元EU的工作能力和故障电流传感器单元或(电子)故障电流测量/差电流测量的工作能力。如果在单元或部件中识别出故障，则保护开关设备自动进入安全的、电流隔离的状态OFF，100，Z1，状态变换350。也就是说，机械分离触点单元MK的触点(通过控制单元SE)断开。

如果保护开关设备处于接通状态ON，300，Z4，并且低压电路中的电压下降低于保护开关设备的运行电压范围的下界限(可以与电压降低状态的上界限相同)，则电子中断单元EU“关断”，也就是说具有高阻状态，也就是说处于状态Standby，200，Z2，状态变换250。

运行电压范围的下界限可以是用于保护开关设备的自身工作能力的电压界限。

也就是说，保护开关设备不是如例如在标准方面所要求的那样进入电流隔离状态OFF，而是触点继续保持闭合并且仅电子中断单元变为高阻。

在(近似无电压的)状态下，保护开关设备例如通过显示单元DISP发出状态Standby，200的信号，即无电压状态Standby。

电子中断单元的关断可以可靠地进行，因为例如可以在保护开关设备中使用自锁的功率半导体，该功率半导体只能通过施加栅极电压来接通。

如果设备处于电压降低状态Standby 200中并且电网电压又返回或者电网电压超过用于自身工作能力的电压界限或者运行电压范围的下界限(状态变换220)，则设备进入状态Standby，210，Z3。电子中断单元在此原则上又可以变为低阻。然而，在电子中断单元EU再次变为低阻之前，检查功能执行对保护开关设备的工作能力的自测试，特别是对差电流的(与电网电压相关的)确定的自测试。在保护开关设备的单元、特别是多个单元的至少一个部件、特别是多个部件中检查。在单元、特别是多个单元的至少一个部件、特别是多个部件具有工作能力的情况下，允许低阻状态。

如果识别出故障，则设备自动进入安全的电流隔离的OFF状态100，Z1，状态变换150。

如果没有识别出故障，则保护开关设备通过电子中断单元EU的变为低阻进入状态ON，300，Z4，状态变换270。

保护开关设备SG在状态ON，300，Z4中循环地对电子中断单元EU或其基于半导体的开关元件以及其它单元的工作能力执行自测试。特别地，该设备对差电流的(与电网电压相关的)确定进行周期性的自测试。由此自动地识别保护开关设备中的缺陷。在有缺陷的情况下，可以激活电子中断单元EU的高阻状态，或者更好地断开机械分离触点单元MK的触点，也就是说，独立地建立电流隔离状态。

下面借助状态Z1、Z2、Z3和Z4参照图3进一步阐述这一点。

图3示出了根据图1的保护开关设备SG的可能的外部图示。图3示出了可安装在顶帽式导轨上的保护开关设备SG，其宽度例如为1TE、1.5TE或2TE，具有双极接头(L、N)。

在电气安装和开关柜结构中，诸如保护开关设备、线路保护开关、故障电流保护开关等的安装设备的宽度以节距单位(简称TE)给出。节距单位的宽度为18mm。根据标准DIN43880：1988-12，设备的安装宽度应在17.5至18.0mm之间，或由该尺寸乘以0.5或其整数倍计算，即：k×0.5×18mm或k×0.5×17.5mm(其中，k＝1、2、3、...)。

因此，例如单极线路保护开关具有1TE的宽度。根据DIN 43871“用于直至63A的安装设备的小型安装分配器”，电气安装分配器的内装件与节距单位相协调，例如与承载导轨/顶帽式导轨的宽度相协调。

图3示出了具有用于机械分离触点单元MK的手柄HH的保护开关设备SG。机械分离触点单元MK的手柄HH可以由用户操作，也就是说，可以进行接合和断路。根据图3的保护开关设备SG具有显示单元AE，用于保护开关设备SG处的信息显示。在根据图3的示例中，显示单元AE集成在手柄HH中。

显示单元AE例如具有(至少)一个发光二极管/亮光二极管、例如双色发光二极管，该双色发光二极管例如可以黄色闪烁或红色发光。在根据图3的示例中，发光二极管根据手柄的位置被部分地遮盖。

在第一状态Z1中，保护开关设备SG被断路并关断，也就是说，机械分离触点单元MK断开并且电子中断单元EU是高阻的。显示单元AE例如显示绿色状态，例如通过彩色标记，在示例中显示在手柄HH的区域处或显示在手柄HH的区域中。

在第二状态Z2中，保护开关设备SG接合并关断，也就是说，机械分离触点单元MK闭合并且电子中断单元EU是高阻的。然而，保护开关设备SG不具有能量供应，因为例如低压电路是无电压的。显示单元AE例如显示黄色状态，例如通过彩色标记，在示例中显示在手柄HH的区域处或显示在手柄HH的区域中。

在第三状态Z3中，保护开关设备SG接合但仍关断，也就是说，机械分离触点单元MK闭合并且电子中断单元EU是高阻的。保护开关设备SG(在正常情况下)被供应能量。然而，保护开关设备SG尚未接通，即低压电路中的电流仍不能流动。在这种状态下，保护开关设备SG例如执行其检查功能。显示单元AE例如显示闪烁的黄色状态，例如通过闪烁的发光二极管，在该示例中显示在手柄HH的区域处或显示在手柄HH的区域中。

在第四状态Z4中，保护开关设备SG接合并接通，也就是说，机械分离触点单元MK闭合并且电子中断单元EU是低阻的。(保护开关设备SG(在正常情况下)被供应能量。)低压电路中的电流可以流动。在这种状态下，保护开关设备SG例如以肯定的结果结束了其检查功能。显示单元AE例如显示红色状态，例如通过发红光的发光二极管/亮光二极管，在该示例中显示在手柄HH的区域处或显示在手柄HH的区域中。在电压消失和恢复的(潜在的)电流流动或能量流之后，除了“红色”显示之外或作为“红色”显示的替换，在此可以进行另外的显示，例如：

-同时显示红色和黄色，

-同时显示红色和橙色。

图4示出了保护开关设备SG的状态Z1、Z2、Z3、Z4的图示。在此，第二和第三状态Z2、Z3组合成模式控制(Modus Control)(Standby)。也就是说，保护开关设备SG基本上具有三种模式。第一模式OFF(关闭)，其中，机械分离触点单元MK断开并且电子中断单元EU是高阻的；第二模式CONTROL(＝Standby)，其中，机械分离触点单元MK闭合并且电子中断单元EU是高阻的；第三模式ON(开启)，其中，机械分离触点单元MK闭合并且电子中断单元EU是低阻的。

从第一模式OFF到第二模式CONTROL的变换只能手动地由用户通过操作BT手柄来实现。从第二模式CONTROL返回到第一模式OFF的变换可以手动地由用户通过操作BT手柄并且可选地通过控制单元SE来实现。

从第二模式CONTROL(＝Standby)到第三模式ON和返回的变换只能通过保护开关设备SG本身“自动地”实现，通过自动的接通过程BE(或自动的断开过程，例如在满足短路条件时)。特别地，从第二模式CONTROL到第三模式ON的切换不能被用户强制。在脱离电压降低状态(例如电压消失)的情况下，根据设计方案，接合的保护开关设备在重新施加电压之后自动地返回到低阻状态/接通/第三状态ON。

检查功能具有对保护开关设备的工作能力的自测试。在该自测试中，检查保护开关设备SG的单元、特别是多个单元的至少一个部件、特别是多个部件。在受检查的部件或单元具有工作能力的情况下，允许低阻状态。

对保护开关设备的单元的至少一个部件的工作能力的自测试可以在于，由单元的部件或单元(例如电压传感器单元或故障电流传感器单元)提供给控制单元的值，例如所确定的电压或故障电流的大小的值，不超过所定义的界限值(上界限值或/和下界限值)。

另外的自测试可以在于，短时间地接通电子中断单元，即短时间地将基于半导体的开关元件切换为低阻。在此，短时间意是指一个特定时间段，在该特定时间段内交流电压的瞬时电压值u(t)不超过例如50伏的特定值。因此，例如可以在交流电压的过零点(0°)接合交流电压约444μs/直至8°(电子中断单元EU低阻)，即直至达到最大50伏的瞬时电压值。

替换地，也可以在约-8°(关于交流电压的过零点)接通，经过过零点并且在+8°时又关断，即关于约888μs。也就是说，接通时间段小于1ms、尤其小于0.9ms、更特别是大约0.8ms(或者分别是一半，分别取决于接通时间点)。

通过这种短时间的接通可以检查不同的单元或其部件：

-电子中断单元EU，

-电压传感器单元SU。

此外，设备的自测试可以具有温度测量，例如微处理器或基于半导体的开关元件的温度测量。通过微处理器处的温度监测，例如可以检查控制单元。

除了设备的自测试之外，检查功能还可以具有对低压电路的测试，更特别是对负载侧的或电网侧的接头的测试。例如，可以执行以下参数中的至少一个、特别是多个或所有参数的检查：

-检查是否超过第一过压值或/和更高的第二过压值或/和更高的第三过压值，特别是在电网侧的接头的区域处或在电网侧的接头的区域中，

-检查是否低于第一欠压值，特别是在电网侧的接头的区域处或在电网侧的接头的区域中，

-检查负载侧的接头的参数，特别是检查是否低于负载侧的第一或/和第二电阻值或者负载侧的第一或/和第二阻抗值，

特别是超过负载侧的第一或/和第二差电流。

过压值和欠压值的检查可以通过由电压传感器单元进行的测量来进行。界限值可以如已经示出的那样确定。

根据待检查的参数的实施方式、即之前的实施方式，可以：

在超过第一过压值时，输出过压信息(电压过高)，

在超过第二过压值时，电子中断单元变为高阻(电压大小临界)，

在超过第三过压值时，通过机械分离触点单元断开触点(断路)(电压大小危险(对于设备的继续运行))，

在低于第一欠压值时输出欠压信息(设备能够工作并且具有保护能力，但是“电网中的电压过低”)，在低于第三欠压值时，电子中断单元保持高阻(电压过小，设备不再具有保护能力)，特别是只要电压大小大于第二欠压值(否则不能进行显示或动作，因为电压过小)，

在超过第一温度界限值时，输出温度信息(提高的温度)，

在超过第二温度界限值时，电子中断单元变为高阻(临界温度)，

在超过第三温度界限值时，触点断开(断路)(温度过高(对于设备的安全运行))，

在低于负载侧的第一电阻值或负载侧的第一阻抗值时，输出阻抗信息(低阻的耗电器，过载？)，或者

在低于负载侧的第二电阻值或负载侧的第二阻抗值时，电子中断单元保持高阻(负载侧上的短路)。

因此，可以根据超过或低于特定的所定义的参数来执行分级地定义的措施-警告-保持高阻-电流隔离，这提高了低压电路中的运行安全性。

高阻是指一种状态，在该状态中，仅还流过可忽略的大小的电流。高阻特别是指大于1千欧姆、更好地大于10千欧姆、100千欧姆、1兆欧姆、10兆欧姆、100兆欧姆、1千兆欧姆或更大的电阻值。

低阻是指一种状态，在该状态中，在保护开关设备上给出的电流值能够流动。低阻特别是指小于10欧姆、更好地小于1欧姆、100毫欧姆、10毫欧姆、1毫欧姆或更小的电阻值。

本发明的优点是，不会由于无效的(过低的)电网电压而产生不安全的状态。

-在电网电压过低的情况下，在控制单元中不会出现未定义的状态，也就是说，在与电网电压相关的差电流确定中也不会出现未定义的状态。

-设备在低于电压界限时不切换到隔离状态。

-设备可以在有效的电网电压恢复后再次接通。

在电网电压过低的情况下，在负载侧上不会出现(处于电压下的)不受保护的状态，尽管进行了与电网电压相关的差电流确定，因为电子中断单元(自动地)关断或切换为高阻。

虽然在细节上通过实施例对本发明进行了详细的阐述和描述，但是本发明不限于所公开的示例并且本领域技术人员可以从中导出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (24)

1.一种用于保护低压电路的保护开关设备(SG)，具有：

-壳体(GEH)，所述壳体具有用于所述低压电路的导体的电网侧的接头和负载侧的接头(L1，N1，L2，N2)，

-电压传感器单元(SU)，所述电压传感器单元用于确定所述低压电路的电压的大小，

-故障电流传感器单元(FI)，所述故障电流传感器单元用于确定所述低压电路的导体的差电流的大小，

-机械分离触点单元(MK)，使得能够切换触点的断开以避免电流流动或触点的闭合以用于低压电路中的电流流动，

-电子中断单元(EU)，所述电子中断单元在电路侧与所述机械分离触点单元(MK)串联连接，并且所述电子中断单元通过基于半导体的开关元件能够切换到所述开关元件的高阻状态以避免电流流动或切换到所述开关元件的低阻状态以用于所述低压电路中的电流流动，

-控制单元(SE)，所述控制单元与所述电压传感器单元(SU)、所述故障电流传感器单元(FI)、所述机械分离触点单元(MK)和所述电子中断单元(EU)连接，其中，在超过差电流界限值的情况下，切换所述低压电路的电流流动的避免，

-所述保护开关设备(SG)被设计为，使得在所述保护开关设备的触点闭合和电子中断单元是低阻的情况下，在出现所述低压电路的电压降低状态时，所述电子中断单元变为高阻，以及

在脱离所述电压降低状态之后，所述电子中断单元又变为低阻。

2.根据权利要求1所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述电压降低状态是所述低压电路的无电压或近似无电压的状态，或者

所述电压降低状态的上界限小于或等于所述保护开关设备的运行电压范围的下界限。

3.根据权利要求1或2所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述保护开关设备(SG)被设计为，使得从所述电压降低状态的上界限起，能够确定所述差电流的大小。

4.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述保护开关设备(SG)被设计为，使得仅在所述低压电路中存在电压的情况下，特别是从所述电压降低状态的上界限起，才能够特别是通过所述故障电流传感器单元(FI)确定所述低压电路的导体的差电流的大小。

5.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

在脱离所述电压降低状态之后，所述保护开关设备的特性是能够配置的，特别地在脱离所述电压降低状态之后所述电子中断单元变为低阻或保持高阻是能够配置的。

6.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

在出现所述低压电路的电压降低状态时，在停止对所述差电流的确定之前，所述电子中断单元变为高阻，

在脱离所述电压降低状态之后，只有当所述差电流的确定已经开始时，所述电子中断单元才再次变为低阻。

7.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

在所述保护开关设备上设置用于信息显示的显示单元，所述显示单元与所述控制单元(SE)连接，

所述信息显示尤其显示所述电子中断单元(EU)的开关元件的开关状态或/和尤其显示所述机械分离触点单元(MK)的触点的位置。

8.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

在脱离所述电压降低状态之后，只要检查功能允许所述开关元件的低阻状态，所述电子中断单元(EU)就变为低阻。

9.根据权利要求8所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述检查功能包括所述保护开关设备的工作能力的自测试，其中，检查所述保护开关设备的单元、特别是多个单元的至少一个部件、特别是多个部件，

并且在单元、特别是多个单元的至少一个部件、特别是多个部件具有工作能力的情况下，允许所述低阻状态。

10.根据权利要求9所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述电子中断单元(EU)在工作能力方面如下地被检查，即，所述基于半导体的开关元件是能正常工作的。

11.根据权利要求9或10所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述电压传感器单元(SU)在其用于确定电压的大小的工作能力方面被检查，或/和

所述故障电流传感器单元(FI)在其用于确定所述差电流的大小的工作能力方面被检查。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述检查功能执行以下参数中的至少一个、特别是多个或全部的检查：

-检查是否超过差电流界限值，

-检查是否超过第一过压值或/和第二过压值或/和第三过压值，

-检查是否低于第一欠压值，

-检查是否超过第一温度界限值或/和第二温度界限值或/和第三温度界限值，

-检查所述负载侧的接头的参数，特别是检查是否低于负载侧的第一或/和第二电阻值或者负载侧的第一或/和第二阻抗值。

13.根据权利要求12所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

在超过所述第一过压值时，输出过压信息，

在超过所述第二过压值时，所述电子中断单元变为高阻，

在超过所述第三过压值时，断开所述触点，

在低于所述第一欠压值时，输出欠压信息或/和所述电子中断单元保持高阻，特别是只要电压大小大于第二欠压值，

在超过所述第一温度界限值时，输出温度信息，

在超过所述第二温度界限值时，所述电子中断单元变为高阻，

在超过所述第三温度界限值时，断开所述触点，

在低于负载侧的第一电阻值或负载侧的第一阻抗值时，输出阻抗信息，

在低于负载侧的第二电阻值或负载侧的第二阻抗值时，所述电子中断单元保持高阻。

14.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

在分离触点单元闭合并且中断单元是低阻的情况下，以及

-在所确定的差电流超过第一差电流阈值的情况下，所述电子中断单元变为高阻并且所述机械分离触点单元(MK)保持闭合，

-在所确定的差电流超过第二差电流阈值的情况下，所述电子中断单元变为高阻并且所述机械分离触点单元(MK)断开。

15.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述保护开关设备(SG)被设计为，使得所述机械分离触点单元的触点能够通过所述控制单元(SE)断开、但不能闭合，

特别地，触点的断开不能通过手柄锁止。

16.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

设置与所述控制单元连接的通信单元，所述通信单元特别是在重新施加电压之后发出关于所述电子中断单元变为低阻的消息。

17.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述保护开关设备(SG)被设计为，使得所述触点的位置信息特别是通过位置传感器被确定，并且被传输到所述控制单元SE。

18.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述机械分离触点单元(MK)能够通过所述设备上的机械手柄手动地操作，以便切换触点的断开以避免电流流动或触点的闭合以用于电流流动。

19.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，

其特征在于，

所述保护开关设备(SG)设计为，使得所述电子中断单元(EU)在脱离所述电压降低状态之后仅当所述触点、特别是所述手柄闭合时才再次变为低阻。

20.一种针对用于保护低压电路的保护开关设备(SG)的方法，包括：

-确定所述低压电路的差电流的大小，

-机械分离触点单元，使得能够切换触点的断开以避免电流流动或触点的闭合以用于低压电路中的电流流动，

-电子中断单元，所述电子中断单元在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且所述电子中断单元能够通过基于半导体的开关元件切换到所述开关元件的高阻状态以避免电流流动或切换到所述开关元件的低阻状态以用于所述低压电路中的电流流动，

-将所确定的差电流的大小与至少一个差电流界限值进行比较，并且在超过差电流界限值时切换低压电路中的电流流动的避免，

-在所述保护开关设备的触点闭合和电子中断单元是低阻的情况下，在出现所述低压电路的电压降低状态时，所述电子中断单元变为高阻，以及

在脱离所述电压降低状态之后，所述电子中断单元又变为低阻。

21.根据权利要求20所述的方法，

其特征在于，

能够对所述保护开关设备的特性进行配置，特别是针对脱离所述电压降低状态之后的特性，

特别是在脱离所述电压降低状态之后，能够对所述电子中断单元变为低阻或保持高阻进行配置。

22.一种计算机程序产品，包括指令，在由微控制器执行程序时，所述指令促使所述微控制器执行用于根据权利要求1至19中任一项所述的保护开关设备的电子中断单元变为低阻。

23.一种计算机可读的存储介质，在所述计算机可读的存储介质上存储有根据权利要求22所述的计算机程序产品。

24.一种数据载体信号，所述数据载体信号传输根据权利要求22所述的计算机程序产品。