DE102012215400A1 - Method for determining the state of an electrical system - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage offenbart mit den Schritten: – Bestimmen der Temperatur an einem zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage; – Bestimmen des Stromes durch den zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage; – Berechnen des zulässigen Bemessungsbetriebsstroms aus der Temperatur und dem Strom am zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage; und – Vergleichen des berechneten Bemessungsbetriebsstroms am zu überwachenden Punkt mit dem Bemessungsbetriebsstrom der elektrischen Anlage.A method for determining the state of an electrical system is disclosed, comprising the steps of: determining the temperature at a point of the electrical system to be monitored; - Determining the current through the point of the electrical system to be monitored; - Calculation of the permissible rated operating current from the temperature and the current at the point of the electrical system to be monitored; and comparing the calculated rated operational current at the point to be monitored with the rated operational current of the electrical system.

Description

Ein Schaltschrank dient im Allgemeinen dazu, stromführende oder elektronische Geräte aufzunehmen. Die sich im Schaltschrank befindlichen Geräte können beispielsweise elektronische Bauelemente sein. Die elektronischen Bauelemente weisen im Betrieb eine Verlustleistung auf, die sich in der Entstehung von Wärme äußert. Durch die Umkapselung der Bauelemente vom Gehäuse des Schaltschrankes führt dies zu einer weiteren Erwärmung der Bauelemente, was deren Lebensdauer beeinträchtigen kann. A control cabinet is generally used to receive live or electronic equipment. The devices located in the cabinet can be, for example, electronic components. The electronic components have a power loss in operation, which manifests itself in the formation of heat. By encapsulating the components of the housing of the control cabinet, this leads to a further heating of the components, which can affect their life.

Um die im Schaltschrank befindlichen Bauelemente vor einer Überhitzung zu schützen und durch die betriebsbedingte Verlustleistung nicht zu beschädigen, werden typischerweise die Bauelemente mit einer geringeren Leistung als der möglichen Maximalleistung betrieben, was als sogenanntes „Derating“ bezeichnet wird. Dadurch wird die Lebensdauer der im Schaltschrank befindlichen Bauelemente erhöht. Zusätzlich wird typischerweise nicht der gesamte zur Verfügung stehende Raum im Schaltschrank mit elektronischen Bauelementen gefüllt, um eine unzulässige Erwärmung dieser zu verhindern. In order to protect the components located in the cabinet from overheating and not to be damaged by the operational power loss, the components are typically operated at a lower power than the maximum power possible, which is referred to as so-called "derating". This increases the service life of the components in the control cabinet. In addition, typically not all of the available space in the cabinet is filled with electronic components to prevent inadmissible heating of them.

Zur Erwärmung des Schaltschrankes tragen unter anderem auch bewegliche und feste elektrische Kontaktstellen bei. Durch geeignete Qualitätssicherungsmaßnahmen sowie Festlegung zu Anzugsdrehmomenten und Verbindungs-Sicherungsmaßnahmen wird der Widerstand der Kontaktstellen innerhalb einer festgelegten technischen Spezifikation gehalten. Durch diese Maßnahme kann das Erwärmungsverhalten des Kontaktes durch sogenannte Baumusterprüfungen bestimmt werden. Among other things, moving and fixed electrical contact points contribute to the heating of the control cabinet. Appropriate quality assurance measures as well as specification of tightening torques and connection safety measures will keep the resistance of the contact points within a specified technical specification. By this measure, the heating behavior of the contact can be determined by so-called prototype tests.

Entsprechend den äußeren Einflüssen kann eine elektrische Kontaktstelle altern, wodurch sich die Widerstandsverhältnisse und somit die Verlustleitung und das Erwärmungsverhalten ändert. Problematisch ist dies vor allem an beweglichen Kontakten, die einem mechanischen Verschleiß unterliegen oder bei denen sich die Kontaktbedingungen nicht immer gleichen. Einer Kontrolle entziehen sich ebenfalls Anschluss- und Verbindungspunkte, die kundenseitig modifiziert werden können. Ein Produkthersteller kann nicht dafür garantieren, dass Kundenanschlüsse oder Anschlüsse bzw. Verbindungen durch Dritte mit den vorgegebenen technischen Spezifikationen, Vorschriften und der nötigen Sorgfalt hergestellt werden. Solche elektrischen Kontakte bzw. Verbindungen können fehlerbehaftet sein und zum Beispiel zu einer unzulässigen Erwärmung, frühzeitigen Alterung oder Beschädigung der Anlage führen. According to the external influences, an electrical contact point may age, whereby the resistance conditions and thus the loss conduction and the heating behavior changes. This is particularly problematic on moving contacts, which are subject to mechanical wear or in which the contact conditions are not always the same. A control also eludes connection and connection points that can be modified by the customer. A product manufacturer can not guarantee that customer connections or connections or connections are made by third parties with the specified technical specifications, regulations and the necessary care. Such electrical contacts or connections may be faulty and, for example, lead to unacceptable heating, premature aging or damage to the system.

Aus den oben genannten Gründen werden technische Anlagen wie Schaltschränke in regelmäßigen Zyklen kontrolliert und gewartet. Eine Wartung verursacht Kosten und verringert die Verfügbarkeit der Anlagen. Außerdem ist eine zyklische Wartung nur punktuell und nicht so effektiv wie eine kontinuierliche Überwachung. Fehler, die zwischen den Wartungszyklen auftreten, werden möglicherweise erst zu spät erfasst. Unter Umständen ist auch eine Fehlererkennung während einer Wartung nicht möglich, weil die Anlage hierzu normalerweise außer Betrieb genommen wird und deshalb kritische Temperaturzustände nicht auffindbar sind. For the reasons mentioned above, technical systems such as control cabinets are checked and maintained in regular cycles. Maintenance causes costs and reduces the availability of the equipment. In addition, cyclical maintenance is only punctual and not as effective as continuous monitoring. Errors that occur between the maintenance cycles may be detected too late. Under certain circumstances, an error detection during maintenance is not possible because the system is normally taken out of service and therefore critical temperature conditions can not be found.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung einer elektrischen Anlage zur Verfügung zu stellen, welches die oben genannten Nachteile überwindet. It is an object of the present invention to provide a method for the continuous monitoring of an electrical installation, which overcomes the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage umfasst die Schritte

  • – Bestimmen der Temperatur an einem zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage;
  • – Bestimmen des Stromes durch den zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage;
  • – Berechnen des zulässigen Bemessungsbetriebesstroms aus der Temperatur und dem Strom am zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage; und
  • – Vergleichen des berechneten Bemessungsbetriebsstroms am zu überwachenden Punkt mit dem Bemessungsbetriebsstrom der elektrischen Anlage.
This object is achieved by a method according to claim 1. The method for determining the condition of an electrical installation comprises the steps
  • Determining the temperature at a point to be monitored of the electrical system;
  • - Determining the current through the monitored point of the electrical system;
  • Calculating the permissible rated operating current from the temperature and the current at the point of the electrical installation to be monitored; and
  • - Compare the calculated rated operational current at the point to be monitored with the rated operational current of the electrical system.

Vorteilhaft hierbei ist, dass durch das gezielte Zusammenfassen und die gezielte Analyse von verschiedenen Zuständen der elektrischen Anlage ein zustandsbasiertes Wartungssystem realisiert wird. Das Verfahren ist in der Lage, Fehler zu erkennen und ebenfalls auch für die Zukunft Fehler oder Probleme vorherzusagen und die nötigen Maßnahmen zur Verhinderung oder Verminderung der Konsequenzen einzuleiten. Dadurch können turnusmäßige, zeitintensive und kostspielige Wartungsarbeiten verkürzt werden. Andererseits wird die Sicherheit durch das Überwachungs- und Meldungssystem erhöht, wodurch die Wartungsintervalle vergrößert werden können, was die Verfügbarkeit erhöht und somit die laufenden Betriebskosten verringert. The advantage here is that a state-based maintenance system is realized by the specific summarization and the targeted analysis of different states of the electrical system. The process is capable of detecting errors and also predicting future mistakes or problems and taking the necessary measures to prevent or reduce the consequences. As a result, regular, time-consuming and costly maintenance work can be shortened. On the other hand, the security is increased by the monitoring and reporting system, whereby the maintenance intervals can be increased, which increases the availability and thus reduces the ongoing operating costs.

Die Bestimmung der Temperatur am zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage kann durch eine mittelbare oder unmittelbare Messung am zu überwachenden Punkt vorgenommen werden. Ebenfalls kann die Bestimmung des Stromes am zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage durch eine mittelbare oder unmittelbare Messung am zu überwachenden Punkt vorgenommen werden. The determination of the temperature at the point to be monitored of the electrical system can be made by an indirect or direct measurement at the point to be monitored. Also the determination of the current at the point of the electrical installation to be monitored can be carried out by means of an indirect or direct measurement at the point to be monitored.

In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:

  • – Auslösen einer Fehlermeldung, falls der berechnete Bemessungsbetriebsstrom am zu überwachenden Punkt kleiner als der Bemessungsbetriebsstrom der elektrischen Anlage ist.
In one embodiment, the method comprises the further step:
  • - Triggering of an error message if the calculated rated operating current at the point to be monitored is lower than the rated operational current of the electrical system.

In einer weiteren Ausgestaltung werden die Schritte zum Berechnen und Vergleichen von einem Rechenprogramm ausgeführt. Alternativ können die Schritte zum Berechnen und Vergleichen von Schaltkreisen eines Steuergerätes ausgeführt werden, somit in „Hardware“ implementiert werden. In a further embodiment, the steps for calculating and comparing are carried out by a computer program. Alternatively, the steps of calculating and comparing circuits of a controller may be performed, thus implemented in "hardware".

In einer weiteren Ausgestaltung wird das Auslösen einer Fehlermeldung oder das Ergebnis der Berechnung an eine Leitwarte oder einen Wartungsdienst übermittelt. In another embodiment, the triggering of an error message or the result of the calculation is transmitted to a control room or a maintenance service.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest einer der Schritte zum Berechnen oder Vergleichen innerhalb der elektrischen Anlage ausgeführt. Zumindest einer der Schritte zum Berechnen oder Vergleichen kann in einer Berechnungseinheit ausgeführt werden, die Teil der elektrischen Anlage ist. In a further embodiment of the invention, at least one of the steps for calculating or comparing is performed within the electrical system. At least one of the steps of calculating or comparing may be performed in a computing unit that is part of the electrical system.

In einer weiteren Ausgestaltung wird alternativ zumindest einer der Schritte zum Berechnen oder Vergleichen außerhalb der elektrischen Anlage ausgeführt. In a further embodiment, at least one of the steps for calculating or comparing outside the electrical installation is alternatively carried out.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben: The invention will be described below with reference to the following figures:

1 Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage; 1 Method for determining the condition of an electrical installation;

2 Ausgestaltung des Verfahrens zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage; und 2 Embodiment of the method for determining the state of an electrical system; and

3 elektrische Anlage mit Berechnungseinheit zum Ausführen des Verfahrens zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage. 3 electrical installation with calculation unit for carrying out the method for determining the state of an electrical system.

In 1 ist ein Flussdiagramm zum Verfahren 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage dargestellt. Der Beginn des Verfahrens 100 ist mit dem Bezugszeichen 101 gekennzeichnet. Das Verfahren 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage umfasst mehrere Schritte. Im Schritt 210 wird die Temperatur an einem zu überwachenden Punkt 700 der elektrischen Anlage 600 bestimmt. In 1 is a flowchart of the process 100 for determining the state of an electrical system shown. The beginning of the procedure 100 is with the reference numeral 101 characterized. The procedure 100 for determining the state of an electrical system comprises several steps. In step 210 the temperature is at a point to be monitored 700 the electrical system 600 certainly.

In 3 ist die elektrische Anlage 600 dargestellt, in welcher das Verfahren 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage angewendet werden kann. Die elektrische Anlage 600 umfasst mehrere Felder 601, 602, 603, 604. Im elektrischen Feld 603 ist ein zu überwachender Punkt 700 angeordnet. Der zu überwachende Punkt 700 kann eine bewegliche oder feste elektrische Kontaktstelle oder ein Anschluss oder ein Verbindungspunkt sein. In 3 is the electrical system 600 in which the method 100 can be applied to determine the state of an electrical system. The electrical system 600 includes several fields 601 . 602 . 603 . 604 , In the electric field 603 is a point to be monitored 700 arranged. The point to be monitored 700 may be a movable or fixed electrical contact or a connection or connection point.

Der Schritt 210 zum Messen der Temperatur am Punkt 700 der elektrischen Anlage 600 wird beispielsweise durch eine Mess-Sonde 801 ausgeführt. The step 210 to measure the temperature at the point 700 the electrical system 600 is for example by a measuring probe 801 executed.

In einem weiteren Schritt umfasst das Verfahren 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage den Schritt 220 zum Bestimmen des Stromes durch den zu überwachenden Punkt 700. Der Strom kann mittels der Mess-Sonde 802 gemäß 3 am zu überwachenden Punkt 700 gemessen werden. In a further step, the method comprises 100 to determine the state of an electrical system the step 220 for determining the current through the point to be monitored 700 , The current can be measured by means of the measuring probe 802 according to 3 at the point to be monitored 700 be measured.

Die Bestimmung der Temperatur am zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage kann durch eine mittelbare oder unmittelbare Messung am zu überwachenden Punkt vorgenommen werden. Ebenfalls kann die Bestimmung des Stromes am zu überwachenden Punkt der elektrischen Anlage durch eine mittelbare oder unmittelbare Messung am zu überwachenden Punkt vorgenommen werden. The determination of the temperature at the point to be monitored of the electrical system can be made by an indirect or direct measurement at the point to be monitored. Likewise, the determination of the current at the point of the electrical installation to be monitored can be carried out by means of an indirect or direct measurement at the point to be monitored.

In einem weiteren Schritt 300 wird der zulässige Bemessungsbetriebsstrom aus der Temperatur und dem Strom am zu überwachenden Punkt 700 berechnet. Der Bemessungsbetriebsstrom Ib des zu überwachenden Punktes 700 kann beispielsweise mittels folgender Formel berechnet werden:

Figure DE102012215400A1_0002
wobei Tm die Temperatur der Messstelle gemäß Schritt 210 und Im der elektrische Strom am zu überwachenden Punkt 700 gemäß Schritt 220 darstellen. Des Weiteren sind in der Formel für den Bemessungsbetriebsstrom Ib die äußere Umgebungstemperatur TU und die zulässige Grenzübertemperatur TGrenz enthalten. In a further step 300 the permissible rated operating current is the temperature and the current at the point to be monitored 700 calculated. The rated operational current I b of the point to be monitored 700 can for example be calculated by the following formula:
Figure DE102012215400A1_0002
where T m is the temperature of the measuring point according to step 210 and I m is the electric current at the point to be monitored 700 according to step 220 represent. Furthermore, in the formula for the rated operational current I b, the external ambient temperature T U and the permissible limit overtemperature T limit are included.

In Schritt 400 wird der berechnete Bemessungsbetriebsstrom am zu überwachenden Punkt 700 mit dem Bemessungsbetriebsstrom der elektrischen Anlage 600 verglichen. Der Bemessungsbetriebsstrom der elektrischen Anlage 600 kann gemäß folgender Formel bestimmt werden:

Figure DE102012215400A1_0003
wobei IE den Bemessungsbetriebsstrom der Anlage bei 35°C darstellt, TU die äußere Umgebungstemperatur und TGrenz die zulässige Grenzübertemperatur. In step 400 the calculated rated operating current is at the point to be monitored 700 with the rated operational current of the electrical system 600 compared. The rated operational current of the electrical system 600 can be determined according to the following formula:
Figure DE102012215400A1_0003
where I E represents the rated operational current of the system at 35 ° C, T U the external ambient temperature and T limit the permissible limit overtemperature .

Die Schritte 300 zum Berechnen und 400 zum Vergleichen können von einem Rechenprogramm ausgeführt werden. Ebenso ist es möglich, dass die Schritte 300 zum Berechnen und 400 zum Vergleichen von einem Schaltkreis eines Steuergerätes ausgeführt werden. Zumindest einer der Schritte 300 zum Berechnen oder 400 zum Vergleichen kann innerhalb der elektrischen Anlage 600 ausgeführt werden. Die Schritte 300 zum Berechnen oder 400 zum Vergleichen können von einer Berechnungseinheit 900 ausgeführt werden, die Teil der elektrischen Anlage 600 ist. The steps 300 to calculate and 400 for comparison can be performed by a computer program. Likewise it is possible that the steps 300 to calculate and 400 be performed for comparing a circuit of a control unit. At least one of the steps 300 to calculate or 400 for comparison can be within the electrical system 600 be executed. The steps 300 to calculate or 400 for comparison can be from a calculation unit 900 be executed, the part of the electrical system 600 is.

Gemäß 3 werden die Signale der Temperaturmessung 801 und der Strommessung 802 zur Berechnungseinheit 900 geführt, die in dem Schaltfeld 604 der elektrischen Anlage 600 angebracht ist. Die Berechnungseinheit 900 ist in 3 einem anderen Schaltfeld als der zu überwachende Punkt 700 angeordnet, kann sich aber ebenso im selben Schaltfeld wie der zu überwachende Punkt 700 befinden. According to 3 become the signals of temperature measurement 801 and the current measurement 802 to the calculation unit 900 led in the panel 604 the electrical system 600 is appropriate. The calculation unit 900 is in 3 another button than the point to be monitored 700 arranged, but can also be in the same panel as the point to be monitored 700 are located.

Ebenfalls ist denkbar, dass zumindest einer der Schritte 300 zum Berechnen oder 400 zum Vergleichen außerhalb der elektrischen Anlage 600 ausgeführt wird. It is also conceivable that at least one of the steps 300 to calculate or 400 for comparing outside the electrical system 600 is performed.

Das Ergebnis der Berechnung kann an eine Leitwarte oder einen Wartungsdienst übermittelt werden. The result of the calculation can be transmitted to a control room or a maintenance service.

In 2 ist das Verfahren 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage mit einem weiteren zusätzlichen Schritt dargestellt. Schritt 500 beinhaltet das Auslösen einer Fehlermeldung, falls der berechnete Betriebsstrom Ib am zu überwachenden Punkt 700 kleiner als der Bemessungsbetriebsstrom Ie[Tu] der elektrischen Anlage 600 ist, somit dass Ib kleiner Ie[Tu] ist. In so einem Fall kann davon ausgegangen werden, dass es zu einer deutlichen Verschlechterung des Kontaktes, der Verbindung oder des Abschnittes gekommen ist. Deutliche Alterserscheinungen können aufgetreten sein und eine Wartung wird dringend empfohlen. Auch hier ist es möglich, dass das Auslösen der Fehlermeldung an eine Leitwarte oder einen Wartungsdienst übermittelt wird. In 2 is the procedure 100 for determining the state of an electrical system with a further additional step. step 500 includes the triggering of an error message if the calculated operating current I b at the point to be monitored 700 less than the rated operational current I e [Tu] of the electrical system 600 is, so that I b is smaller I e [Tu] . In such a case, it can be assumed that there has been a significant deterioration in the contact, the connection or the section. Significant signs of aging may have occurred and maintenance is strongly recommended. Again, it is possible that the triggering of the error message is transmitted to a control room or a maintenance service.

In den 1 und 2 ist das Ende des Verfahrens 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage mit dem Bezugszeichen 102 gekennzeichnet. Die Schritte 210 zum Messen der Temperatur an einem zu überwachenden Punkt 700 und 220 zum Messen des Stromes durch den zu überwachenden Punkt 700 können in einer beliebigen Reihenfolge oder auch parallel vorgenommen werden. In the 1 and 2 is the end of the process 100 for determining the state of an electrical system with the reference numeral 102 characterized. The steps 210 for measuring the temperature at a point to be monitored 700 and 220 for measuring the current through the point to be monitored 700 can be done in any order or in parallel.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage, mit dem ermöglicht wird, elektrische Kontakte oder Verbindungen zu überwachen und Alterserscheinungen oder Fehler frühzeitig zu erkennen. Das Verfahren ist in der Lage, Meldungen zu generieren, Maßnahmen vorzuschlagen und diese zu versenden. Das Verfahren zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage ist in der Lage, nicht nur den Ist-Zustand der Anlage zu erkennen und zu analysieren, sondern auch zukünftige Betriebszustände vorauszusagen. Ebenfalls können mögliche Reserven einer technischen Anlage ermittelt werden und Aussagen über die Auslastung der überwachten Anlage getroffen werden. The invention relates to a method for determining the state of an electrical system, with which it is possible to monitor electrical contacts or connections and to detect signs of aging or errors early. The procedure is able to generate messages, suggest measures and send them. The method of determining the state of an electrical system is capable of detecting and analyzing not only the actual state of the system but also future ones Predict operating conditions. Likewise possible reserves of a technical plant can be determined and statements about the utilization of the monitored plant can be made.

Das Verfahren 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptschritten:
(i) der Temperaturerfassung/-bestimmung und (ii) der Stromerfassung/-bestimmung am zu überwachenden Punkt. Die Temperaturerfassung kann dabei über verschiedenste Sensoren am zu überwachenden Punkt 700 realisiert werden. Die Messstelle muss dabei nicht direkt auf den zu überwachenden Punkt 700 oder der Verbindung liegen. Bei kabelgebundenen Sensoren sollte der Messpunkt aber in der Nähe und in gutem thermischen Kontakt mit dem zu überwachenden Punkt stehen. Bei einer berührungslosen Messtechnik wie beispielsweise der Infrarot-Technik oder bei funkenden Sensoren ist sicherzustellen, dass der Messpunkt auf dem zu überwachenden Punkt in ausreichendem thermischen Kontakt zu der zu überwachenden Stelle steht, so dass Temperaturveränderungen an der zu messenden Stelle mit einer vorgegebenen Genauigkeit registriert werden können. The procedure 100 To determine the state of an electrical system consists essentially of two main steps:
(i) the temperature detection / determination and (ii) the current detection / determination at the point to be monitored. The temperature detection can be done via a variety of sensors at the point to be monitored 700 will be realized. The measuring point does not have to be directly on the point to be monitored 700 or the connection. For wired sensors, however, the point of measurement should be near and in good thermal contact with the point to be monitored. In non-contact measurement technology, such as infrared technology or with sparking sensors, it must be ensured that the measuring point on the point to be monitored is in sufficient thermal contact with the point to be monitored, so that temperature changes at the point to be measured are registered with a given accuracy can.

Der zum zu überwachenden Punkt 700 zugehörige elektrische Strom kann mit jeglicher Messtechnik, die in der Lage ist, Ströme zu erkennen und zu messen, erfasst werden. Beispielsweise kann die Erfassung über konventionelle Wandler, Hallsensoren, GMR-Sensoren oder Rogowski-Spulen mit entsprechender Auswerteelektronik gemessen werden. Es ist nicht notwendig, dass die Stromerfassung direkt an der Messstelle realisiert wird. Die Messung kann an einem beliebigen Punkt in- oder außerhalb der Anlage erfolgen. Wichtig ist lediglich, dass die Messwerte einem Punkt, einer Verbindung, einem Kontakt oder einem Abschnitt zugeordnet werden können, an dem sich auch die Temperaturerfassung befindet. Die Strommessung kann somit mittelbar oder unmittelbar sein. Ebenfalls ist es möglich, den elektrischen Strom durch einen Kontakt, eine Verbindung oder einen Abschnitt, der mit der Temperaturerfassung ausgestattet ist, zu errechnen. Das heißt, dass eine separate Stromerfassung nicht für jeden zu überwachenden Punkt erforderlich ist. Es ist beispielsweise möglich, gemessene Stromwerte in der Anlage zu verwenden und durch Berechnungen den aktuell fließenden Strom durch den Kontakt, die Verbindung oder den Abschnitt zu ermitteln. Ebenfalls ist es möglich, den Strom durch bekannte Lastbedingungen wie Ohmsche, induktive oder kapazitive Verbraucher zu errechnen. The point to be monitored 700 associated electrical power can be detected with any measurement technique capable of detecting and measuring currents. For example, the detection of conventional transducers, Hall sensors, GMR sensors or Rogowski coils can be measured with appropriate evaluation. It is not necessary that the current detection is realized directly at the measuring point. The measurement can be done at any point inside or outside the system. It is only important that the measured values can be assigned to a point, a connection, a contact or a section where the temperature detection is located. The current measurement can thus be direct or indirect. It is also possible to calculate the electric current through a contact, a connection or a section equipped with the temperature detection. This means that separate current detection is not required for each point to be monitored. For example, it is possible to use measured current values in the system and to use calculations to determine the current flowing through the contact, connection or section. It is also possible to calculate the current through known load conditions such as resistive, inductive or capacitive loads.

Anhand der gewonnenen Daten zur Temperatur und zum elektrischen Strom durch den zu überwachenden Punkt kann bestimmt werden, ob der zu überwachende Punkt innerhalb der Spezifikation liegt. Anhand der Werte kann weiter bestimmt werden, ob ein Fehler vorliegt, eine Alterserscheinung aufgetreten ist, oder ob in Zukunft ein Fehler auftreten könnte. On the basis of the obtained data on the temperature and the electrical current through the point to be monitored, it can be determined whether the point to be monitored lies within the specification. The values can further be used to determine whether an error has occurred, an aging phenomenon has occurred, or whether an error could occur in the future.

Zusätzlich können Aussagen getroffen werden, ob eine Grenztemperatur überschritten ist bzw. bei welchem fiktiven Betriebsstrom eine Grenztemperatur überschritten würde. Daraus lassen sich die Leistungsreserven der Anlage berechnen. In addition, statements can be made as to whether a limit temperature has been exceeded or at which fictitious operating current a limit temperature would be exceeded. From this, the power reserves of the system can be calculated.

Die Berechnungen sowie die Analysen können entweder hardwareseitig über ein entsprechend intelligentes Gerät oder ausschließlich softwareseitig realisiert werden. So ist es möglich, ein entsprechendes Programm in einer Visualisierungssoftware oder einem Computer zu integrieren. Das analysierende Gerät oder die Software kann über weitere Kommunikationsstrukturen vernetzt sein, so dass die Informationen z. B. an eine Leitwarte oder einen Wartungsdienst weitergegeben werden können. The calculations as well as the analyzes can either be realized on the hardware side via a correspondingly intelligent device or exclusively on the software side. So it is possible to integrate a corresponding program in a visualization software or a computer. The analyzing device or the software can be networked via other communication structures, so that the information z. B. can be passed to a control room or a maintenance service.

Aus einer normgerechten Baumusterprüfung, z. B. nach IEC 61439 für Niederspannungsanlagen, sind die zulässigen Grenzübertemperaturen von verschiedenen Punkten wie z. B. Anschlusspunkten oder eingebauter Betriebsmittel wie z. B. Geräte, Stromschienen, Sammelschienen usw., zu entnehmen. Beispielsweise darf ein Kabelanschluss eine Grenzübertemperatur von 70K bei einer äußeren Umgebungstemperatur von 35°C aufweisen. Demnach soll eine absolute maximale Temperatur von 105°C herrschen. From a standard type examination, z. For example, according to IEC 61439 for low-voltage systems, the permissible limit overtemperatures of various points such. B. connection points or built-in equipment such. As devices, busbars, busbars, etc., refer to. For example, a cable connection may have a limit temperature of 70K at an external ambient temperature of 35 ° C. Accordingly, an absolute maximum temperature of 105 ° C prevail.

In einer sogenannten Baumusterprüfung wird nachgewiesen, dass diese Grenzübertemperatur in einem Anlagentyp an einer Messstelle bei beispielsweise 3000A anliegt und sich, sofern diese Messstelle die begrenzende Messstelle der Anlage in der Baumusterprüfung ist, insgesamt eine zulässige Bemessungsbetriebsstrom von 3000A für die elektrische Anlage ergibt. Wird die Anlage in einem Raum aufgestellt, in dem nach den technischen Informationen des Aufstellortes eine Umgebungstemperatur von bis zu 40°C vorherrscht, so muss die Anlage einem „Derating“ unterzogen werden. Nach dem „Derating“ kann die Anlage unter diesen Betriebsbedingungen entsprechend der Formel für Ie[Tu] nur noch mit einem zulässigen Bemessungsbetriebsstrom von rund 2891A betrieben werden. In a so-called type examination, it is proven that this limit overheating temperature in a system type at a measuring point at 3000A is applied and, if this measuring point is the limiting measuring point of the system in the type examination, a total rated operating current of 3000A for the electrical system results. If the system is installed in a room in which, according to the technical information of the place of installation, an ambient temperature of up to 40 ° C prevails, the system must be subjected to derating. After "derating", the system can only be operated under these operating conditions according to the formula for I e [Tu] with a permissible rated operating current of around 2891A.

Durch die Temperaturerfassung ist die Temperatur am zu überwachenden Punkt bekannt. Mittels der Formel für Ib wird der zulässige Bemessungsbetriebsstrom am zu überwachenden Punkt 700 bestimmt. Anhand des Vergleichs dieses Bemessungsbetriebsstromes Ib mit dem anlagenspezifischen Bemessungsbetriebsstrom Ie[Tu] können Aussagen über den Zustand am zu überwachenden Punkt (beispielsweise Kontakt, Verbindung oder Abschnitt) getroffen werden. By the temperature detection, the temperature at the point to be monitored is known. By means of the formula for I b , the permissible rated operating current at the point to be monitored 700 certainly. On the basis of the comparison of this rated operational current I b with the system-specific rated operational current I e [Tu] , statements about the state at the point to be monitored (for example contact, connection or section) can be made.

Bei einem höheren Wert für den berechneten Bemessungsbetriebsstrom Ib am zu überwachenden Punkt 700 im Vergleich zum Bemessungsbetriebsstromes Ib der elektrischen Anlage 600 liegt die Messstelle des zu überwachenden Punktes 700 innerhalb der Spezifikation. Sobald eine Abweichung von der Spezifikation festgestellt wird, können in verschiedenen Stufen unterschiedliche Meldungen oder Warnungen abgegeben werden. Über eine kontinuierliche Überwachung der Zustandswerte können mit Hilfe der Erfindung genaue Angaben zu Alterungserscheinungen, Fehlern oder Voraussagen getroffen werden, die den Zustand der elektrischen Anlage beschreiben. At a higher value for the calculated rated operational current I b at the point to be monitored 700 compared to the rated operational current I b of the electrical system 600 lies the measuring point of the point to be monitored 700 within the specification. As soon as a deviation from the specification is detected, different messages or warnings can be issued in different stages. By means of a continuous monitoring of the state values, with the aid of the invention it is possible to obtain precise information on signs of aging, errors or predictions which describe the state of the electrical system.

Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens 100 zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage ergibt sich beispielsweise bei Systemen mit turnusmäßiger Wartung der Energieversorgung einer Serverfarm. Die Energieversorgung besteht aus zwei separaten Einspeisungen, die die Server mit Energie versorgen. Die Anlage wird im normalen Betrieb gleichzeitig über beide Einspeisungen versorgt. Aufgrund der Dimensionierung können nicht alle Server ausschließlich über nur eine Einspeisung versorgt werden. Während einer Wartung sind deshalb einige Server abzuschalten. Darunter können auch wichtige systemkritische Systeme fallen oder Server, deren Ausfall mit hohen Kosten verbunden ist. In einem solchen Fall könnte das Überwachungssystem die Leistungsreserve der verbleibenden Einspeisung ermitteln und Empfehlungen zum Lastabwurf geben. Beispielsweise ist es möglich, aufgrund der thermischen Trägheit eine Einspeisung mit allen nachgeschalteten Servern zeitweise zu betreiben. Die Überwachung stellt dabei sicher, dass während der Wartungsarbeiten die Anlage nicht durch Überlastung beschädigt wird, und sie gibt Hinweise zum Zeitfenster, in der die Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen. The efficiency of the process 100 For determining the state of an electrical system results, for example, in systems with regular maintenance of the power supply of a server farm. The power supply consists of two separate infeeds, which supply the servers with energy. In normal operation, the system is supplied simultaneously via both infeeds. Due to the dimensioning, not all servers can be supplied exclusively via one feed. During maintenance, therefore, some servers are shut down. This can include important system-critical systems or servers whose failure is associated with high costs. In such a case, the monitoring system could determine the power reserve of the remaining feed and provide recommendations for load shedding. For example, due to the thermal inertia, it is possible to temporarily operate an infeed with all the downstream servers. The monitoring ensures that the system is not damaged by overload during maintenance work and provides information about the time window during which the maintenance work must be carried out.

Claims (10)

Verfahren (100) zur Bestimmung des Zustandes einer elektrischen Anlage mit den Schritten: – Bestimmen (210) der Temperatur an einem zu überwachenden Punkt (700) der elektrischen Anlage (600); – Bestimmen (220) des Stromes durch den zu überwachenden Punkt (700) der elektrischen Anlage (600); – Berechnen (300) des zulässigen Bemessungsbetriebsstroms aus der Temperatur und dem Strom am zu überwachenden Punkt (700) der elektrischen Anlage (600); und – Vergleichen (400) des berechneten Bemessungsbetriebsstroms am zu überwachenden Punkt (700) mit dem Bemessungsbetriebsstrom der elektrischen Anlage (600). Procedure ( 100 ) for determining the state of an electrical system, comprising the steps of: - determining ( 210 ) the temperature at a point to be monitored ( 700 ) of the electrical system ( 600 ); - Determine ( 220 ) of the current through the point to be monitored ( 700 ) of the electrical system ( 600 ); - To calculate ( 300 ) of the permissible rated operating current from the temperature and the current at the point to be monitored ( 700 ) of the electrical system ( 600 ); and - comparing ( 400 ) of the calculated rated operating current at the point to be monitored ( 700 ) with the rated operational current of the electrical system ( 600 ). Verfahren (100) nach Anspruch 1, beim dem die Temperatur am zu überwachenden Punkt (700) der elektrischen Anlage (600) durch eine mittelbare oder unmittelbare Messung am zu überwachenden Punkt (700) vorgenommen wird. Procedure ( 100 ) according to claim 1, wherein the temperature at the point to be monitored ( 700 ) of the electrical system ( 600 ) by an indirect or direct measurement at the point to be monitored ( 700 ) is made. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, beim dem der Strom am zu überwachenden Punkt (700) der elektrischen Anlage (600) durch eine mittelbare oder unmittelbare Messung am zu überwachenden Punkt (700) vorgenommen wird. Procedure ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the current at the point to be monitored ( 700 ) of the electrical system ( 600 ) by an indirect or direct measurement at the point to be monitored ( 700 ) is made. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit dem weiteren Schritt: – Auslösen (500) einer Fehlermeldung, falls der berechnete Bemessungsbetriebsstrom am zu überwachenden Punkt (700) kleiner als der Bemessungsbetriebsstrom der elektrischen Anlage (600) ist. Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 3 with the further step: - triggering ( 500 ) an error message if the calculated rated operating current at the point to be monitored ( 700 ) smaller than the rated operational current of the electrical system ( 600 ). Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Schritte zum Berechnen (300) und Vergleichen (400) von einem Rechenprogramm ausgeführt werden. Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the steps for calculating ( 300 ) and comparing ( 400 ) are executed by a computer program. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Schritte zum Berechnen (300) und Vergleichen (400) von Schaltkreisen eines Steuergerätes ausgeführt werden. Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 4, in which the steps for calculating ( 300 ) and comparing ( 400 ) of circuits of a control unit are executed. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem das Auslösen (500) einer Fehlermeldung oder das Ergebnis der Berechnung an eine Leitwarte oder einen Wartungsdienst übermittelt wird. Procedure ( 100 ) according to one of claims 4 to 6, wherein the triggering ( 500 ) an error message or the result of the calculation is transmitted to a control room or a maintenance service. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest einer der Schritte zum Berechnen (300) oder Vergleichen (400) innerhalb der elektrischen Anlage (600) ausgeführt wird. Procedure ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the steps for calculating ( 300 ) or compare ( 400 ) within the electrical system ( 600 ) is performed. Verfahren (100) nach Anspruch 8, bei dem zumindest einer der Schritte zum Berechnen (300) oder Vergleichen (400) in einer Berechnungseinheit (900) ausgeführt wird, die Teil der elektrischen Anlage (600) ist. Procedure ( 100 ) according to claim 8, wherein at least one of the steps for calculating ( 300 ) or compare ( 400 ) in a calculation unit ( 900 ) which is part of the electrical system ( 600 ). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem zumindest einer der Schritte zum Berechnen (300) oder Vergleichen (400) außerhalb der elektrischen Anlage (600) ausgeführt wird. Procedure ( 100 ) according to one of claims 1 to 7, wherein at least one of the steps for calculating ( 300 ) or compare ( 400 ) outside the electrical system ( 600 ) is performed.
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