DE10031964C1 - Leistungsschalter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung, umfassend DOLLAR A - eine Unterbrechereinrichtung (11) zum Verbinden beziehungsweise Trennen einer Last von einer Stromquelle, DOLLAR A - einer Stromerfassungseinrichtung (4) zur Erfassung der die Last versorgenden Leiterströme sowie DOLLAR A - eine digitale elektronische Steuereinrichtung (8) zur Verarbeitung der erfaßten Leiterströme und zur Generierung von Steuer-, Auslöse- und Informationssignalen. Das zu lösende Problem besteht darin, die Kommunikationsfähigkeit derartiger Schaltgeräte zu optimieren. Dazu wird ein Schaltgerät vorgeschlagen, welches Mittel zur Ein- bzw. Auskopplung in bzw. aus einer Stromversorgungsleitung des Schaltgerätes selbst aufweist und wobei im Schaltgerät n verschiedene Betriebsprogramme hinterlegt sind, die mittels einem Sender mit n verschiedenen Signale ausgewählt und aktiviert werden.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungsschalter gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Leistungsschalter, im folgenden auch
Schaltvorrichtung oder Schaltgerät genannt, umfassen, in einem
gemeinsamen Gehäuse integriert, eine Unterbrechereinrichtung in Form von
Schaltkontakten die mit einer Auslöseeinrichtung wie Magnetauslöser
wirkverbunden sind, eine Stromerfassungseinrichtung in Form von
herkömmlichen Stromsensoren sowie eine digitale elektronische
Steuereinrichtung, wie Mikroprozessor und eine Schnittstelle zur
Kommunikation mit externen Geräten zur Programmierung und/oder
Parametrierung.
Derartige Leistungsschalter mit integrierten Mikroprozessoren und
drahtgebundener Schnittstelle zum Anschluß an Bussysteme sind bekannt.
Insbesondere bei der Verwendung in baumartig verzweigten Netzstrukturen
zur selektiven Absicherung von Verbraucherabzweigen ist die
Kommunikationsfähigkeit der Geräte von besonderer Bedeutung.
In der EP 0 923 185 A1 wird ein gattungsgemäßer Leistungsschalter mit einer
Feldbusschnittstelle zum Anschluß an ein Bussystem beschrieben.
Aus der DE 197 36 181 A1 ist ein Leistungsschalter mit einer Einrichtung zur
drahtlosen Datenübertragung mittels Transpondereinheit bekannt. Hierbei
können Parameter des Leistungsschalters durch einen Sender geändert
werden.
Die DE 197 43 997 A1 offenbart eine elektronische Auslöseeinrichtung zur
Energieversorgung und -verteilung für eine Schaltanlage. Die
Auslöseeinrichtung enthält einen nicht flüchtigen Speicher mit einer der Zahl
der unterschiedlichen Betriebszustände entsprechenden Anzahl von
Parametersätzen. Dabei werden die Parametersätze über eine
Steuereinrichtung derart beeinflusst, dass für jeden auftretenden
Betriebszustand der Schaltanlage das Auslösekriterium angepaßt ist.
Die DE 196 03 461 C2 offenbart eine Anordnung räumlich verteilter
Komponenten mit einer gekapselten Schaltanlage, die ein Schaltgerät mit
Unterbrecherkontakten und Sensoren zur Erfassung von Temperatur,
Leiterstrom oder Stellung der Unterbrecherkontakte aufweist, wobei die
Sensoren stets der direkten oder indirekten Erfassung des Schaltgerätes
dienen. Sie umfasst ferner eine separate Steuereinrichtung zur
Signalauswertung, wobei sich die Signalauswertung auf die Stellung des
Schaltgerätes bezieht.
Des weiteren ist in dem Artikel "DartNet - das neue Trägerfrequenz-
Übertragungsverfahren für Mittel- und Niederspannungsnetze" (Bulletin
SEV/SE 12/99, Hauser, S. 15-21) ein Datenübertragungsverfahren über
elektrische Verteilernetze beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kommunikationsfähigkeit einer
gattungsgemäßen Schaltvorrichtung zu verbessern sowie deren
Umprogrammierung oder Parametrierung zu vereinfachen.
Ausgehend von einer Schaltvorrichtung der eingangs genannten Art wird die
Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des
unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.
Durch die Mittel zur Ein- beziehungsweise Auskopplung von Daten in/aus
Stromversorgungsleitungen der Schaltvorrichtung selbst, kann eine bislang
erforderliche zusätzliche Verdrahtung der Schaltvorrichtungen entfallen.
Des weiteren wird hierdurch die Störempfindlichkeit der Geräte (Kabelbruch,
lose Klemm- oder Schraubverbindungen, . . .) reduziert und die Handhabung
der Geräte erleichtert. Zum Beispiel kann die Wartung, Umprogrammierung
oder Parametrierung der Geräte auf einfache Weise, ohne zuvor aufwendige
Kabelverbindungen herzustellen, erfolgen. Hierdurch wird nicht zuletzt auch
die Sicherheit für das Bedienpersonal der Geräte erhöht, da eine unmittelbare
Berührung von Kontaktstellen an den Schaltgeräten unterbleibt.
Gemäß der Erfindung ist die Schaltvorrichtung zusätzlich über eine drahtlose
Schnittstelle zur Funksignalübertragung und eine drahtgebundene Schnittstelle
zum Anschluß an ein Feldbussystem verbunden. Um die Verfügbarkeit der
Schaltvorrichtung zu erhöhen ist die Schaltvorrichtung vorzugsweise noch mit
einer integrierten Bedieneinheit und gegebenenfalls mit einer integrierten
Anzeigeeinheit (Display) versehen. Erfindungsgemäß wird über einen
einfachen Sender (als Programmiergeräteersatz) mit n verschiedenen
Sendesignalen eines von n im Schaltgerät hinterlegten Betriebsprogrammen
einfach ausgewählt und aktiviert.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die drahtlose Schnittstelle
derart ausgebildet, dass diese eine drahtlose Übertragung einer
Betriebsenergie gewährleistet derart, dass auch bei Nichtbetrieb einer
Schaltvorrichtung ohne separate Energieversorgung (selbstversorgend über
Stromwandler) eine einfache Zustandsabfrage derselben gewährleistet ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem
folgenden, anhand zweier Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel.
Der Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist schematisch in
Fig. 1 dargestellt. Die Schaltvorrichtung basiert auf einem üblichen
Schaltgerät, zum Beispiel einem Leistungsschalter, Motorschutzrelais oder
ähnlichem, mit einem Gehäuse 2 umfassend eine hier aus drei Stromwandlern
bestehende Stromerfassungseinrichtung 4, die zur Erfassung der in den
Leitern 21, 22, 23 fließenden Ströme dient, einer Einheit 6, die die von den
Wandlern kommenden Messsignale zur weiteren Verarbeitung aufbereitet und
gleichzeitig daraus die Stromversorgung für die gesamte Elektronik erzeugt,
einer im wesentlichen aus einem Mikroprozessor (inkl. notwendiger Peripherie)
bestehenden Steuereinrichtung 8, welche die Verarbeitung der gemessenen
Ströme übernimmt und einer Auslöseeinheit 10, die die
Unterbrechereinrichtung 11 (Schaltkontakte, z. B. mechanisch oder
halbleitertechnisch) des Schalters bei Erreichen einer der zuvor eingestellten
Bedingungen betätigt. Diese Bedingungen können über ein Bedienfeld 12,
eine drahtgebundene serielle Schnittstelle 14a (optional) und/oder
erfindungsgemäß über Signale der Stromversorgungsleitungen 21, 22, 23
vorgegeben werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist das Schaltgerät sowohl mit Mitteln 14c zur Ein- bzw.
Auskopplung von Daten in/aus den Stromversorgungsleitungen und/oder mit
einer drahtlosen Schnittstelle 14b, vorzugsweise einem Funk-Interface zum
Beispiel auf Basis des bekannten Bluetooth-Konzepts und/oder mit einer
drahtgebundenen Schnittstelle 14a zum Anschluß an ein Bussystem
ausgeführt.
Über die Koppelmittel 14c kann die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit
anderen ggf. örtlich sehr weit entfernten Geräten, die ebenfalls derartige
Koppeleinrichtungen aufweisen, kommuniziern, ohne zusätzlich mit diesen
verdrahtet zu sein. Einzige Voraussetzung ist der Anschluß an das
gemeinsame Stromversorgungsnetz (siehe auch Fig. 2). Hierdurch ist ein
Datenaustausch wie der beim Internet zwischen über die Welt verteilten
Schalteinrichtungen problemlos möglich. Vorzugsweise erfolgt auch die
Datenübertragung mittels Internet-Protokoll.
Über die drahtlose Schnittstelle 14b kann das Schaltgerät mit anderen
Teilnehmern in einem (räumlich eng begrenzten) Umfeld kommunizieren, also
z. B. aktuelle Messdaten oder Statusmeldungen ausgeben oder Parameter
austauschen.
Desweiteren ist die Schaltvorrichtung mit einer Anzeigeeinheit 13 in Form
eines integrierten Displays versehen. Über dieses Display 13 können
Zustandsdaten und Fehlermeldungen angezeigt werden. Weiterhin ist
vorgesehen auch die Programmier- oder Parametrierschritte bzw. -daten
anzuzeigen, so dass über ein einfaches Programmiergerät ohne eigene
Anzeigeeinheit Parameter und/oder Programme einfach ausgewählt,
eingestellt und über die Anzeige am Schaltgerät selbst angezeigt und
kontrolliert werden können. Im einfachsten Fall wird über einen einfachen
Sender (als Programmiergeräteersatz) mit n verschiedenen Sendesignalen
eines von n im Schaltgerät hinterlegten Betriebsprogrammen einfach
ausgewählt und aktiviert. Dieser Vorgang kann dann über die Anzeigeeinheit
13 des Schaltgerätes selbst angezeigt und kontrolliert werden.
Bevorzugte Anwendungen finden sich in der Kommunikation zwischen
Schaltgerät und einem Diagnose- oder Parametriergerät (PC, PDA o. a.) am
Einsatzort des Schaltgeräts (Diagnose, Parametrierung, Wartung). Hierdurch
wird das Ändern der Parameter durch Bedienpersonal vor Ort gewährleistet,
ohne dass das Schaltgerät selbst berührt werden muss. Dadurch kann z. B. ein
Sicherheitsabstand gewahrt bleiben. Die Möglichkeit zur Beeinflussung des
Schaltgeräts besteht aber weiterhin, auch ohne eine aufwändige Vernetzung
realisieren zu müssen.
Eine weitere Anwendung findet sich in der Kommunikation zwischen
Schaltgerät und Diagnose- oder Parametriergerät (PC, PDA o. a.) am
Einsatzort des Schaltgeräts bei gleichzeitiger (optionaler) Ankopplung des
Schaltgeräts an einen Feldbus (z. B. über den UART) und die drahtgebundene
serielle Datenübertragung. Beispiel: Abfrage der Diagnosedaten durch
Wartungspersonal vor Ort, wobei gleichzeitig der Feldbus-Anschluss bestehen
bleibt.
Auch der drahtlose Austausch von Signalen zwischen Schaltgeräten die deren
Verhalten beeinflussen (z. B. Selektivität) ist somit einfach realisierbar.
Als weitere Möglichkeit kann über die Funkstrecke hilfsweise auch die
Betriebsenergie für die drahtlose Schnittstelle 14b übertragen werden.
Dadurch wird es möglich, zumindest eine einfache Zustandsabfrage (OK,
ausgefallen, . . .) des Schaltgeräts durchzuführen, ohne dass es sich selbst in
Betrieb befindet. Dies wäre z. B. für selbstversorgende Geräte interessant,
wenn die in den Leitern 21, 22, 23 fließenden Ströme nicht zum Betrieb der
Elektronik ausreichen.
Fig. 2 zeigt die schematische Anordnung verschiedener erfindungsgemäßer
Schaltvorrichtungen in einer Netztopologie mit verschiedenen Teilnehmern.
Dabei sind die erfindungsgemäßen Schaltvorrichtungen an ein
Niederspannungsnetz angeschlossen, über welches sie Daten durch
Einkopplung bzw. Auskopplung in bzw. aus ihren Stromversorgungsleitungen
21, 22, 23 senden bzw. empfangen. Andere Teilnehmer wie
Personalcomputer, lokale Steuereinrichtungen und Internetserver sind
ebenfalls an das Niederspannungsnetz angeschlossen. Zur Verstärkung der
zu übertragenden Signale sind in Abständen Verstärkerbaugruppen in das
Niederspannungsnetz eingebunden.
2
Gehäuse
4
Stromerfassungseinrichtung
6
Einheit
8
Steuereinrichtung
10
Auslöseeinheit
11
Unterbrechereinrichtung
12
Bedieneinheit
13
Display
14
a Schnittstelle (drahtgebunden)
14
b Schnittstelle (drahtlos)
14
c Mittel zur Ein- bzw. Auskopplung von Daten
21
,
22
,
23
Leiter
Claims (5)
1. Leistungsschalter umfassend in einem Gehäuse (2)
eine Unterbrechereinrichtung (11) zum Verbinden beziehungsweise Trennen einer Last von einer Stromquelle,
einer Stromerfassungseinrichtung (4) zur Erfassung der die Last versorgenden Leiterströme,
eine digitale elektronische Steuereinrichtung (8) zur Verarbeitung der erfaßten Leiterströme und zur Generierung von Steuer-, Auslöse- und Informationssignalen sowie
eine drahtgebundene Schnittstelle (14a) zum Anschluß an ein Feldbussystem, dadurch gekennzeichnet, dass
der Leistungsschalter Mittel (14c) zur Einkopplung beziehungsweise Auskopplung von Daten in beziehungsweise aus einer Stromversorgungsleitung (21, 22, 23) aufweist und
im Leistungsschalter n verschiedene Betriebsprogramme hinterlegt sind, die über einen Sender mit n verschiedenen Sendesignalen ausgewählt und aktiviert werden.
eine Unterbrechereinrichtung (11) zum Verbinden beziehungsweise Trennen einer Last von einer Stromquelle,
einer Stromerfassungseinrichtung (4) zur Erfassung der die Last versorgenden Leiterströme,
eine digitale elektronische Steuereinrichtung (8) zur Verarbeitung der erfaßten Leiterströme und zur Generierung von Steuer-, Auslöse- und Informationssignalen sowie
eine drahtgebundene Schnittstelle (14a) zum Anschluß an ein Feldbussystem, dadurch gekennzeichnet, dass
der Leistungsschalter Mittel (14c) zur Einkopplung beziehungsweise Auskopplung von Daten in beziehungsweise aus einer Stromversorgungsleitung (21, 22, 23) aufweist und
im Leistungsschalter n verschiedene Betriebsprogramme hinterlegt sind, die über einen Sender mit n verschiedenen Sendesignalen ausgewählt und aktiviert werden.
2. Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Mittel (14c) derart ausgebildet sind, dass der Datenaustausch mit anderen
Geräten mittels Internet-Protokoll ausführbar ist.
3. Leistungsschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet
durch eine Schnittstelle (14b) zur Funkdatenübertragung.
4. Leistungsschalter nach dem vorherigen Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass dieser selbstversorgend ausgebildet ist und die
Schnittstelle (14b) zur Übertragung einer Betriebsenergie, die zumindest
auch bei Nichtbetrieb des Leistungsschalters eine einfache
Zustandsabfrage desselben gewährleistet, ausgeführt ist.
5. Leistungsschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zusätzlich eine integrierte Bedieneinheit (12),
vorzugsweise auch ein Display (13), vorhanden ist.
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Family Applications Before (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (2) | DE10066242B4 (de) |
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