DE102015109190A1

DE102015109190A1 - Verfahren, System und Vorrichtung zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags

Info

Publication number: DE102015109190A1
Application number: DE102015109190.9A
Authority: DE
Inventors: Brent Charles Kumfer; Craig Benjamin Williams; Henry Hall Mason Jr.; Marcelo Esteban Valdes
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2015-12-24
Also published as: US20150372482A1; US9325167B2; CN105207189B; CN105207189A

Abstract

Es ist ein Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage geschaffen. Das Schutzsystem für eine Leistungsanlage enthält eine erste Auslöseeinheit (138), die dafür ausgelegt ist, einen ersten Schaltkreis (134) zu überwachen, eine zweite Auslöseeinheit (144), die dafür ausgelegt ist, einen zweiten Schaltkreis (140) zu überwachen, der dem ersten Schaltkreis nachgeschaltet ist, einen Lichtbogenüberschlagssensor, der dafür ausgelegt ist, einen Lichtbogenüberschlag zu detektieren, eine AF-Abschwächungseinrichtung (128), mindestens einen Stromsensor (170) und eine Steuereinrichtung (108). Das Schutzsystem für eine Leistungsanlage ist in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus betreibbar, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, im ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die sowohl vom AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, und wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, im zweiten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder vom AF-Sensor erzeugt werden.

Description

HINTERGRUND
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen allgemein Systeme und Verfahren zur Erfassung und Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags und genauer Systeme zur Erfassung und Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags, die einen kontinuierlichen Schutz bereitstellen und die Reduzierung falscher Detektionen erleichtern.
Zumindest einige bekannte elektrische Verteilerschaltungen, beispielsweise Schaltanlageneinheiten, weisen Leiter auf, die durch eine Isolierung, beispielsweise Luft oder Gas oder feste Dielektrika, voneinander getrennt sind. Falls die Leiter zu nahe beieinander angeordnet sind oder wenn eine Spannung zwischen den Leitern die Isoliereigenschaften der Isolierung zwischen den Leitern übersteigt, kann es jedoch zu einem Lichtbogenüberschlag kommen. Zum Beispiel kann die Isolierung zwischen den Leitern ionisiert werden, wodurch die Isolierung leitend wird und die Bildung eines Lichtbogenüberschlags möglich wird.
Ein Lichtbogenüberschlag enthält eine schnelle Entladung von Energie aufgrund eines Fehlers zwischen zwei Phasenleitern, zwischen einem Phasenleiter und einem neutralen Leiter und/oder zwischen einem Phasenleiter und einem Erdungspunkt. Ein Lichtbogenüberschlag kann beträchtliche Energie in Form von Wärme, intensivem Licht, Druckwellen und/oder Schallwellen freisetzen, die ausreicht, um die Leiter und angrenzende Anlagenteile zu beschädigen. Genauer können Lichtbogenüberschlagstemperaturen 20.000 °C erreichen oder überschreiten, wodurch die Leiter und angrenzende Anlagenteile verdampft werden. Um den Schaden zu mindern, der während eines Lichtbogenüberschlags entsteht, erzeugen bekannte Einrichtungen zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags einen gesteuerten Kurzschluss, der dem Lichtbogenüberschlag Energie entzieht. Jedoch unterbrechen bekannte Einrichtungen zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags den Betrieb der elektrischen Verteilerschaltung nach dem Auslösen erheblich, was auch als Einklinken (engagement) bezeichnet wird. Zum Beispiel kann die elektrische Verteilerschaltung unterbrochen bleiben, bis ein Techniker das System manuell untersucht, repariert und/oder rücksetzt. Somit verursachen „Fehlauslösungen“ (d.h. Auslösungen, die durch falsche Detektion eines Lichtbogenüberschlags bewirkt werden, erhebliche Kosten für Betreiber elektrischer Verteilerschaltungen.
Genauer sind einige bekannte Einrichtungen zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags dafür ausgelegt, aufgrund von gemessenen Strömen, die anzeigen, dass ein Lichtbogenüberschlag stattfindet, einzuklinken. Allerdings kann der Strompegel eines Fehlers, der einen Lichtbogenüberschlag erzeugt, niedriger sein als der Strompegel eines Kurzschlusses, weswegen Lichtbogenüberschläge während mancher standardmäßiger Kurzschlüsse detektiert werden. Außerdem sind standardmäßige Schaltkreisunterbrecher möglicherweise nicht in der Lage, den Kurzschluss zu beseitigen, bevor das System zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags einklinkt, wodurch der Betrieb der elektrischen Verteilerschaltung unterbrochen wird. Somit kann es sein, dass bekannte auf Strom basierende Einrichtungen zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags den Betrieb unterbrechen können, nachdem sie einen Lichtbogenüberschlag, der anhand eines standardmäßigen Schaltkreisunterbrechers hätte bewältigt werden können, falsch detektiert haben.
Einige andere bekannte Systeme zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags verwenden Lichtsensoren, um das Vorhandensein von Licht zu detektieren, das während eines Lichtbogenüberschlags emittiert wird. Jedoch reagieren solche Sensoren häufig empfindlich auf niedrige Lichtpegel, so dass sie auch Licht detektieren, das nicht auf einen Lichtbogenüberschlag zurückgeht, und eine „Fehlauslösung“ der Einrichtung zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags verursachen. Zum Beispiel kann ein typisches Lichtbogenüberschlagsereignis Licht mit einem Lichtstrom in einer Größenordnung von 100.000 Lux in einem Abstand von drei bis vier Fuß vom Lichtbogenüberschlagsereignis erzeugen, während herkömmliche Lichtsensoren im Allgemeinen bei 700 Lux oder weniger gesättigt werden. Licht, das während eines Auslösens aufgrund von Umgebungslicht oder direktem Sonnenlicht von einem Schaltkreisunterbrecher emittiert wird, kann bewirken, dass der Lichtsensor ein Lichtbogenüberschlagsereignis falsch detektiert.
Aufgrund der Kosten, die mit „Fehlauslösungen“ verbunden sind, werden viele bekannte Einrichtungen zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags nur während bestimmter Zeitabschnitte betrieben, beispielsweise wenn ein Techniker an der elektrischen Verteilerschaltung arbeitet. Somit besteht ein Bedarf an einem System zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags, das kontinuierlich arbeiten kann, Lichtbogenüberschlagsereignisse zuverlässig detektiert, um Fehlauslösungen zu reduzieren, und das schnell arbeitet, um zu verhindern, dass Menschen und Anlagenteile zu Schaden kommen.
KURZBESCHREIBUNG
In einem Aspekt ist ein Schutzsystem für eine Leistungsanlage geschaffen. Das Schutzsystem für eine Leistungsanlage enthält eine erste Auslöseeinheit, die dafür ausgelegt ist, einen ersten Schaltkreis zu überwachen, eine zweite Auslöseeinheit, die dafür ausgelegt ist, einen zweiten, dem ersten Schaltkreis nachgeschalteten Schaltkreis zu überwachen, einen Lichtbogenüberschlags-(AF)-Sensor, der dafür ausgelegt ist, einen Lichtbogenüberschlag zu detektieren, eine AF-Abschwächungseinrichtung, mindestens einen Stromsensor und eine Steuereinrichtung, die mit dem AF-Sensor und dem mindestens einen Stromsensor verbunden ist. Das Schutzsystem für eine Leistungsanlage ist in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus betreibbar, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die sowohl von dem AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, und wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem zweiten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder von dem AF-Sensor erzeugt werden.
Das zuvor erwähnte Schutzsystem für eine Leistungsanlage kann ferner eine zonenselektive Verriegelungs-(ZSI)-Funktion umfassen, die an der zweiten Auslöseeinheit oder einer zusätzlichen Hardware-Einrichtung implementiert ist, wobei die ZSI-Funktion dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus ein Sperrsignal auszugeben, wenn festgestellt wird, dass eine Stelle eines Fehlers in dem zweiten Schaltkreis liegt, und ein Freigabesignal auszugeben, wenn der Fehler nach einer vorgegebenen Zeitspanne noch da ist oder festgestellt wird, dass die Stelle des Fehlers in dem ersten Schaltkreis liegt.
Das Sperrsignal kann dazu dienen, ein AF-Relais daran zu hindern, ein Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung zu senden, und das Freigabesignal kann dazu dienen, zuzulassen, dass das AF-Relais das Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung sendet, wobei das AF-Relais schaltungstechnisch zwischen dem AF-Sensor und der Steuereinrichtung angeordnet sein kann.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Schutzsystem für eine Leistungsanlage ferner einen Schalter aufweisen, der schaltungstechnisch zwischen der Steuereinrichtung und der AF-Abschwächungseinrichtung angeordnet ist, wobei das Sperrsignal dazu dienen kann, den Schalter zu öffnen, und wobei das Freigabesignal dazu dienen kann, den Schalter zu schließen.
In dem Schutzsystem für eine Leistungsanlage einer der oben genannten Arten kann die Steuereinrichtung dafür ausgelegt sein, in dem zweiten Modus einen Strommesswert von dem mindestens einen Stromsensor zu empfangen und die AF-Abschwächungseinrichtung zu aktivieren, wenn der Strommesswert einen vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet.
In einer Ausführungsform kann das Schutzsystem für eine Leistungsanlage ferner mindestens einen Spannungssensor umfassen, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt sein kann, in dem ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem AF-Sensor, von dem mindestens einen Stromsensor und von dem mindestens einen Spannungssensor erzeugt werden.
In einer anderen Ausführungsform kann das Schutzsystem für eine Leistungsanlage ferner eine Eingabeeinrichtung umfassen, die dafür ausgelegt ist, selektiv zu steuern, ob das Schutzsystem für eine Leistungsanlage in dem ersten Modus oder in dem zweiten Modus arbeitet.
In dem Schutzsystem für eine Leistungsanlage einer der oben genannten Arten kann jede von der ersten und zweiten Auslöseeinheit mit einem entsprechenden Schaltkreisunterbrecher verbunden sein.
In einem anderen Aspekt ist eine Steuereinrichtung zur Verwendung mit einem Schutzsystem für eine Leistungsanlage geschaffen, das eine erste Auslöseeinheit, die dafür ausgelegt ist, einen ersten Schaltkreis zu überwachen, eine zweite Auslöseeinheit, die dafür ausgelegt ist, einen zweiten, dem ersten Schaltkreis nachgeschalteten Schaltkreis zu überwachen, mindestens einen Stromsensor und einen Lichtbogenüberschlags-(AF)-Sensor aufweist, der dafür ausgelegt ist, einen Lichtbogenüberschlag zu detektieren. Die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt, mit einer AF-Abschwächungseinrichtung verbunden zu sein und in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus zu arbeiten, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die sowohl von dem AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, und wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem zweiten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder von dem AF-Sensor erzeugt werden.
Die genannte Steuereinrichtung kann dafür ausgelegt sein, in dem ersten Modus ein Aktivierungssignal von einem AF-Relais zu empfangen, das schaltungstechnisch zwischen dem AF-Sensor und der Steuereinrichtung angeordnet ist, und das Aktivierungssignal zu der AF-Abschwächungseinrichtung zu senden.
Genauer kann die Steuereinrichtung dafür ausgelegt sein, ein Aktivierungssignal von dem AF-Relais zu empfangen, wenn der AF-Sensor einen Lichtbogenüberschlag detektiert und ein Fehler in dem ersten Schaltkreis auftritt.
Die Steuereinrichtung einer der oben genannten Arten kann dafür ausgelegt sein, in dem zweiten Modus einen Strommesswert von dem mindestens einen Stromsensor zu empfangen und die AF-Abschwächungseinrichtung zu aktivieren, wenn der Strommesswert einen vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet.
Jede der oben genannten Steuereinrichtungen kann dafür ausgelegt sein, auf Basis einer Eingabe, die an der Eingabeeinrichtung empfangen wird, zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umzuschalten.
In einem noch anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Schützen einer Leistungsanlage geschaffen. Das Verfahren enthält ein Überwachen eines ersten Schaltkreises unter Verwendung einer ersten Auslöseeinheit, Überwachen eines zweiten, dem ersten Schaltkreis nachgeschalteten Schaltkreises unter Verwendung einer zweiten Auslöseeinheit, Messen eines Stroms unter Verwendung mindestens eines Stromsensors, Detektieren eines Lichtbogenüberschlags unter Verwendung eines Lichtbogenüberschlags-(AF)-Sensors und Aktivieren einer AF-Abschwächungseinrichtung unter Verwendung einer Steuereinrichtung, die mit dem AF-Sensor verbunden ist. Das Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung enthält ein Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen, die sowohl von dem AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, wenn die Steuereinrichtung in einem ersten Modus arbeitet, und ein Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder dem AF-Sensor erzeugt werden, wenn die Steuereinrichtung in einem zweiten Modus arbeitet.
In dem zuvor genannten Verfahren kann das Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung, wenn die Steuereinrichtung in einem ersten Modus arbeitet, umfassen, dass ein Sperrsignal von einer ZSI-Funktion ausgegeben wird, die in der zweiten Auslöseeinheit oder einer zusätzlichen Hardware-Einrichtung implementiert ist, wenn eine Stelle, an der ein Fehler vorliegt, in dem zweiten Schaltkreis liegt, und dass ein Freigabesignal von der ZSI-Funktion ausgegeben wird, wenn der Fehler nach einer vorgegebenen Zeitspanne noch da ist oder wenn die Stelle, an der der Fehler vorliegt, in dem ersten Schaltkreis liegt.
Außerdem kann das Verfahren ferner umfassen, dass ein schaltungstechnisch zwischen der Steuereinrichtung und der AF-Abschwächungseinrichtung angeordneter Schalter geöffnet wird, wenn die ZSI-Funktion das Sperrsignal ausgibt, und dass der Schalter geschlossen wird, wenn die ZSI-Funktion das Freigabesignal ausgibt.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren ferner umfassen, dass ein AF-Relais daran gehindert wird, ein Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung zu senden, wenn die ZSI-Funktion das Sperrsignal ausgibt, wobei das AF-Relais schaltungstechnisch zwischen dem AF-Sensor und der Steuereinrichtung angeordnet ist, und dass zugelassen wird, dass das AF-Relais das Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung sendet, wenn die ZSI-Funktion das Freigabesignal ausgibt.
In dem Verfahren einer der oben genannten Arten kann das Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung, wenn die Steuereinrichtung in einem zweiten Modus arbeitet, ein Empfangen eines Strommesswerts von dem mindestens einen Stromsensor und Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung, wenn der Strommesswert einen vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet, umfassen.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung, wenn die Steuereinrichtung in einem ersten Modus arbeitet, ein Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen umfassen, die von dem AF-Sensor, dem mindestens einen Stromsensor und mindestens einem Spannungssensor erzeugt werden.
Jedes der oben genannten Verfahren kann ferner ein Empfangen einer Eingabe, die steuert, ob die Steuereinrichtung in dem ersten Modus oder in dem zweiten Modus arbeitet, an einer mit der Steuereinrichtung verbundenen Eingabeeinrichtung umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Beispiels für ein Leistungssystem.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Beispiels für ein Leistungsverteilungssystem, das mit dem in 1 dargestellten Leistungssystem verwendet werden kann.
3 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels für ein Anlagenschutzsystem, das mit dem in 1 dargestellten Leistungssystem verwendet werden kann.
4 ist ein schematisches Diagramm eines alternativen Anlagenschutzsystems, das mit dem in 1 dargestellten Leistungssystem verwendet werden kann.
5 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Schützen von Leistungsanlagen unter Verwendung eines zonenselektiven (ZSI-)Moduls darstellt, wie es in 3 und 4 gezeigt ist.
6 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Schützen von Leistungsanlagen unter Verwendung des in 3 dargestellten Anlagenschutzsystems darstellt.
7 ist ein Ablaufschema, das ein alternatives Verfahren zum Schützen von Leistungsanlagen unter Verwendung des in 4 dargestellten Anlagenschutzsystems darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele für Systeme, Verfahren und Einrichtungen zur Verwendung für den Schutz von Leistungsverteilungsanlagen oder anderen elektrischen Anlagen vor Lichtbogenüberschlägen sind hierin beschrieben. Die Ausführungsformen unterstützen die Reduzierung von Fehlauslösungen durch Sperren der Aktivierung einer Einrichtung zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags unter Verwendung einer zonenselektiven Verriegelungsfunktion, die in einer Auslöseeinheit oder einer anderen Hardware-Einrichtung implementiert ist. Genauer ermöglichen diese Ausführungsformen eine normale Handhabung von Fehlern, bei denen es sich nicht um Lichtbogenüberschläge handelt, oder von nicht nahen Lichtbogenfehlern, beispielsweise von Kurzschlüssen, die in Einspeiserschaltkreisen auftreten, unter Verwendung eines Schaltkreisunterbrechers, während Lichtbogenfehler innerhalb der geschützten Anlage, die auch als Lichtbogenüberschlagsereignisse bezeichnet werden, von einer Einrichtung zur Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags gehandhabt werden. Wie hierin verwendet, ist ein Fehler, bei dem es sich nicht um einen Lichtbogenüberschlag handelt, ein Fehler, der in einem Verteilungssystem auftritt, der aber keine Ableitung von Lichtbogenüberschlagsenergie erfordert (d.h. der kein Lichtbogenüberschlagsfehler in der geschützten Anlage ist). Stattdessen kann ein Fehler, bei dem es sich nicht um einen Lichtbogenüberschlag handelt, in der Regel dadurch eliminiert werden, dass ein Schaltkreisunterbrecher zum Auslösen gebracht wird. Diese Ausführungsformen ermöglichen ferner einen kontinuierlichen Betrieb eines Anlagenschutzsystems in einem ersten Modus, der unter Verwendung einer zonenselektiven Verriegelungs-(ZSI)-Funktion eine Reduzierung von Fehlauslösungen ermöglicht. Ein zweiter Modus, der eine schnelle Abschwächung eines Lichtbogenüberschlags ermöglicht, beispielsweise während Wartungsarbeiten, wird selektiv aktiviert. Um die Detektion von Lichtbogenüberschlägen zu erleichtern, werden auf Licht, Schall und/oder Druck basierende Detektionssysteme in den geschützten Zonen bereitgestellt, um festzustellen, wann Fehler mit Lichtbogenüberschlägen im Zusammenhang stehen. Diese Ausführungsformen ermöglichen eine zuverlässige Detektion von Lichtbogenüberschlägen, während sie gleichzeitig Fehlauslösungen reduzieren, die von bekannten Detektionssystemen, die auf Strom und Licht basieren, bewirkt werden können.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Beispiels für ein Leistungssystem 100, das ein Anlagenschutzsystem 102 und ein Verteilungssystem 104 enthält. In einem Ausführungsbeispiel enthält das Verteilungssystem 104 mindestens eine Schaltanlageneinheit 106. Die Schaltanlageneinheit 106 ist dafür ausgelegt, elektrische Leistung für mindestens einen elektrischen Verbraucher (in 1 nicht dargestellt) bereitzustellen. Das Schutzsystem 102 enthält eine zentrale Steuereinrichtung 108, die einen Prozessor 110 und einen mit dem Prozessor 110 verbundenen Speicherbereich 112 aufweist. Der Prozessor 110 steuert und/oder überwacht den Betrieb der Schaltanlage 106. In einer Ausführungsform steuert und/oder überwacht der Prozessor 110 mehrere Schaltanlageneinheiten 106.
Man beachte, dass sich der Begriff „Prozessor“ allgemein auf programmierbare Systeme und Mikrocontroller, Schaltungen mit reduziertem Befehlssatz (Reduced Instruction Set Circuits, RISC), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASIC), programmierbare logische Schaltungen und jegliche anderen Schaltungen oder Prozessoren bezieht, die in der Lage sind, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die obigen Beispiele dienen nur der Erläuterung und sollen daher die Definition und/ oder die Bedeutung des Begriffs „Prozessor“ in keiner Weise einengen.
Darüber hinaus werden im Speicherbereich 112 Programmcode und Befehle gespeichert, die vom Prozessor 110 ausgeführt werden können, um die Schalteinheiten 106 zu steuern und/oder zu überwachen. Der Speicherbereich 112 kann eine oder mehr als eine Speicherform enthalten. Zum Beispiel kann der Speicherbereich 112 einen Schreib-/Lesespeicher (Random Access Memory, RAM) enthalten, der einen nicht-flüchtigen RAM (Nonvolatile RAM, NVRAM), einen magnetischen RAM (MRAM), einen ferroelektrischen RAM (FeRAM), und jede andere Form von Speicher enthalten kann. Der Speicherbereich 112 kann auch einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher und/oder einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory, EEPROM) enthalten. Jeder andere geeignete magnetische, optische und/ oder Halbleiterspeicher kann für sich oder in Kombination mit anderen Speicherformen im Speicherbereich 112 enthalten sein. Der Speicherbereich 112 kann auch ein abnehmbarer oder herausnehmbarer Speicher sein bzw. einen solchen enthalten, unter anderem eine geeignete Kassette, Disk, CD-ROM oder DVD oder USB-Speichereinrichtung.
Darüber hinaus enthält das Schutzsystem 102 in einem Ausführungsbeispiel von 1 eine Anzeigeeinrichtung 114 und eine Anwender-Eingabeeinrichtung 116, die eine Benutzeroberfläche zur Beobachtung und Steuerung des Verteilungssystems 104 und des Schutzsystems 102 bereitstellen. Die Anzeigeeinrichtung 114 kann unter anderem einen Monitor, einen Fernsehbildschirm, eine Plasmaanzeige, eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LCD), eine Anzeige auf Basis von Leuchtdioden (Light-Emitting Diode, LED), eine Anzeige auf Basis mehrerer organischer Leuchtdioden (OLEDs), eine Anzeige auf Basis von Polymer-Leuchtdioden (PLEDs), eine Anzeige auf Basis mehrerer oberflächlich leitender Elektronenemitter (Surface-Conduction Electron Emitter Display, SED), eine Anzeige, die ein projiziertes und/oder reflektiertes Bild enthält, oder jede andere geeignete elektronische Einrichtung oder jeden anderen geeigneten Anzeigemechanismus enthalten. In einer Ausführungsform weist die Anzeigeeinrichtung 114 einen berührungsempfindlichen Bildschirm bzw. Touch Screen mit einem zugehörigen Touch-Screen-Controller auf. Die Anzeigeeinrichtung 114 kann jede geeignete Gestaltung aufweisen, beispielsweise ein Quadrat, ein Rechteck oder ein längliches Rechteck. In dem Ausführungsbeispiel gibt die Anwender-Eingabeeinrichtung 116 einem Anwender die Möglichkeit, selektiv einen Betriebsmodus im Zusammenhang mit dem Anlagenschutzsystem 102 zu steuern. Zum Beispiel kann die Eingabeeinrichtung 116 ein Schalter sein, der steuert, ob das Anlagenschutzsystem 102 in einem ersten Modus oder einem zweiten Modus arbeitet. Genauer steuert die Eingabeeinrichtung 116, ob die Steuereinrichtung 108 in einem ersten oder kontinuierlichen Modus oder in einem zweiten oder Wartungsmodus ist.
Ebenso enthält das Schutzsystem 102 in dem Ausführungsbeispiel ein Lichtbogenüberschlags-(AF)-Relais 118, das mit der Steuereinrichtung 108 verbunden ist. Das AF-Relais 118 weist einen ZSI-Eingangsanschluss 120, einen AF-Detektionsanschluss 122 und einen Aktivierungsanschluss 124 auf. Der ZSI-Eingangsanschluss 120 ist kommunikationsfähig mit einer ZSI-Funktion 126 verbunden. Die ZSI-Funktion 126 ist an einer Auslöseeinheit oder einer anderen Hardware-Einrichtung implementiert, wie hierin beschrieben. Genauer ist der ZSI-Eingangsanschluss 120 dafür ausgelegt, Signale zu empfangen, die für den Zustand der Schaltkreisunterbrecher und/oder Auslöseeinheiten bezeichnend sind. Der AF-Detektionsanschluss 122 ist kommunikationsfähig mit (in 1 nicht dargestellten) AF-Sensoren in der Schaltanlage 106 verbunden. Der AF-Detektionsanschluss 122 ist dafür ausgelegt, Signale, welche die Detektion eines Lichtbogenüberschlags anzeigen, von den AF-Sensoren zu empfangen. Der Aktivierungsanschluss 124 ist kommunikationsfähig mit der Steuereinrichtung 108 verbunden und ist dafür ausgelegt, ein Aktivierungssignal vom AF-Relais 118 zur Steuereinrichtung 108 zu senden, wenn ein Lichtbogenüberschlag detektiert wird.
Ferner enthält das Schutzsystem 102 eine AF-Abschwächungseinrichtung 128, die kommunikationsfähig mit der Steuereinrichtung 108 verbunden ist. In einer Ausführungsform kann die AF-Abschwächungseinrichtung 128 eine Lichtbogenüberschlag-Eindämmungseinrichtung sein, die einen sekundären Lichtbogen in einer eigenständigen Vorrichtung initiiert, um einem ersten Lichtbogen, beispielsweise einem Lichtbogenüberschlag, der an einer Fehlerstelle in einem Verteilungssystem 104 auftritt, Energie zu entziehen. Alternativ dazu kann die AF-Abschwächungseinrichtung 128 eine Überspannungsschutzeinrichtung bzw. Crowbar-Einrichtung sein, die Energie von einer Fehlerstelle innerhalb des Verteilungssystems 104 in einen Erdschlussfehler abzieht. In dem Ausführungsbeispiel sind die AF-Abschwächungseinrichtung 128 und/oder die Steuereinrichtung 108 mit (in 1 nicht dargestellten) Spannungs- und Stromsensoren verbunden, um den Betrieb des Schutzsystems 102 zu erleichtern, wie nachstehend ausführlich beschrieben wird.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Leistungsverteilungssystems 104. In einem Ausführungsbeispiel weist das Leistungsverteilungssystem 104 eine erste Zone 130 und eine zweite Zone 132 auf. Die erste Zone 130 weist eine Haupt-Leistungseinspeisung 134 auf, die mit einem Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136 verbunden ist, der von einer Haupt-Auslöseeinheit 138 angetrieben wird. Die zweite Zone 132 weist mehrere Einspeiserschaltkreise 140 auf, die mit mehreren Einspeiserschaltkreisunterbrechern 142 verbunden sind, die jeweils von Einspeiserauslöseeinheiten 144 angetrieben werden. In einer Ausführungsform wird die zweite Zone 132 von einer Schaltanlageneinheit 106 definiert, und jeder Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 ist lösbar innerhalb der Schaltanlageneinheit 106 angeschlossen, beispielsweise in mehreren Abteilen. Jeder Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 ist dafür ausgelegt, die Verteilung von Leistung an einen oder mehrere Verbraucher 146 durch entsprechende Einspeiserschaltkreise 140 zu steuern. Die Verbraucher 146 können unter anderem Maschinen, Motoren, Beleuchtung und/oder andere elektrische und mechanische Ausrüstung enthalten, die mit Herstellungs-, Leistungserzeugungs- oder -verteilungsanlagen in Beziehung stehen. Im Betrieb wird der ersten Zone 130 Leistung durch die Haupt-Leistungseinspeisung 134 bereitgestellt. Die Leistung wird dann aufgeteilt und auf die mehreren Einspeiserschaltkreise 140 in der zweiten Zone 132 verteilt, um Verbraucher 146 anzutreiben.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Haupt-Auslöseeinheit 138 und die Einspeiserauslöseeinheiten 144 kommunikationsfähig mit dem AF-Relais 118 verbunden. Zum Beispiel können die Haupt-Auslöseeinheit 138 und die Einspeiserauslöseeinheiten 144 über die ZSI-Funktion 126 direkt kommunikationsfähig an dem AF-Relais 118 angeschlossen sein. Zur Verdeutlichung ist in 2 nur die Verbindung zwischen einer Einspeiserauslöseeinheit 144 und der ZSI-Funktion 126 dargestellt. Alternativ dazu können die Haupt-Auslöseeinheit 138 und die Einspeiserauslöseeinheiten 144 kommunikationsfähig direkt mit dem AF-Relais 118 verbunden sein. In solchen Ausführungsformen ist die ZSI-Funktion 126 innerhalb der Einspeiserauslöseeinheiten 144 implementiert. Darüber hinaus kann die Kommunikation zwischen der Haupt-Auslöseeinheit 138 und den Einspeiserauslöseeinheiten 144 und dem AF-Relais 118 über eine festverdrahtete Kommunikationsverbindung oder über eine drahtlose Kommunikationsverbindung bereitgestellt werden. Die ZSI-Funktion 126 sendet Signale auf Basis der Stelle, an der ein Fehler vorliegt, an das AF-Relais 118, wie hierin beschrieben. In dem Ausführungsbeispiel ist die ZSI-Funktion 126 innerhalb der Einspeiserauslöseeinheiten 144 implementiert. Alternativ dazu kann die ZSI-Funktion 126 in anderen Hardware-Einrichtungen, einschließlich eines separaten ZSI-Moduls, implementiert sein.
Im Betrieb erfasst die Haupt-Auslöseeinheit 138 Betriebsdaten in Bezug auf die Haupt-Leistungseinspeisung 134 und den Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136, unter anderem einschließlich eines Pegels eines Stroms, der durch einen Leiter in der Haupt-Stromeinspeisung 134 fließt, eines Fehlerdetektionszustands des Haupt-Schaltkreisunterbrechers 136 und/oder eines offenen/geschlossenen Zustands des Haupt-Schaltkreisunterbrechers 136. Ebenso können die Einspeiserauslöseeinheiten 144 Betriebsdaten in Bezug auf Einspeiserschaltkreise 140 und Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 erfassen, unter anderem einschließlich eines Pegels des Stroms, der durch jeweilige Leiter der Einspeiserschaltkreise 140 fließt, eines Fehlererfassungszustands der Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 und/oder eines offenen/geschlossenen Zustands der Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142. In manchen Ausführungsformen empfangen die Einspeiserauslöseeinheiten 144 und/oder empfängt eine Hauptauslöseeinheit 138 periodisch mit einer vorgegebenen Frequenz die Betriebsdaten. Darüber hinaus enthalten die Einspeiserauslöseeinheiten 144 und/oder enthält die Haupt-Auslöseeinheit 138 in manchen Ausführungsformen einen (nicht dargestellten) Speicherbereich, der Betriebsdaten für eine vorgegebene Zeitspanne speichern kann.
In dem Ausführungsbeispiel werden die Betriebsdaten zur ZSI-Funktion 126 umgeleitet, die die Zeiten, zu denen die Haupt-Auslöseeinheit 138 und die Einspeiserauslöseeinheiten 144 in den Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136 bzw. die Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 einklinken, selektiv steuert. Genauer empfängt die ZSI-Funktion 126 Betriebsdaten für den Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136 und die Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142. Wenn die Auslöseeinheit 138 und/oder 144 anzeigt, dass ein Fehler aufgetreten ist, stellen die einzelnen Auslöseeinheiten 138 oder 144 jeweils fest, ob die direkt nachgeschaltete Auslöseeinheit 138 oder 144 den Fehler ebenfalls detektiert. Wenn beispielsweise die Haupt-Auslöseeinheit 138 einen Fehler detektiert, werden die einzelnen Einspeiserauslöseeinheiten 144 abgefragt, um festzustellen, ob der Fehler in der zweiten Zone 132 detektiert wird. Wenn die nachgeschaltete Auslöseeinheit (z.B. die Auslöseeinheit 144) den Fehler detektiert, verzögert die vorgeschaltete Auslöseeinheit (z.B. die Haupt-Auslöseeinheit 138) das Auslösen, um sicherzustellen, dass der jeweilige Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 genügend Zeit hat, um den Fehler zu unterbrechen. Falls die nachgeschaltete Auslöseeinheit (z.B. die Einspeiserauslöseeinheit 144) den Fehler nicht detektiert, klinkt die vorgeschaltete Auslöseeinheit (z.B. die Haupt-Auslöseeinheit 138) in den vorgeschalteten Schaltkreisunterbrecher (z.B. den Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136) ein. Die ZSI-Funktion 126 ist auch dafür ausgelegt, ein ZSI-Signal, das den Zustand mindestens eines Unterbrechers 142 anzeigt, an das AF-Relais 118 zu senden. Das ZSI-Signal ist ein Sperrsignal und/oder ein Freigabesignal (z.B. das Fehlen eines Sperrsignals), das die Aktivierung der AF-Abschwächungseinrichtung 128 steuert. Die Steuereinrichtung 108 kann auch den Betrieb der Auslöseeinheiten 138, 144 und/oder der Unterbrecher 136, 142 steuern und kann mit den Unterbrechern 136, 142 indirekt, nämlich über Auslöseeinheiten 138, 144, oder direkt verbunden sein. Obwohl in dem Ausführungsbeispiel eine Haupt-Leistungseinspeisung und ein Einspeiserschaltkreis beschrieben sind, können die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren in jeder Architektur implementiert sein, einschließlich eines ersten Schaltkreises und eines dem ersten Schaltkreis nachgeschalteten zweiten Schaltkreises.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Beispiels für ein Anlagenschutzsystem 102 zur Verwendung mit dem Leistungssystem 100. In dem Ausführungsbeispiel enthält das Anlagenschutzsystem 102 eine Steuereinrichtung 108, die kommunikationsfähig mit der AF-Abschwächungseinrichtung 128 verbunden ist. Das Anlagenschutzsystem 102 weist außerdem ein AF-Relais 118 auf, das mit der Steuereinrichtung 108 verbunden ist. Das AF-Relais 118 ist auch mit der ZSI-Funktion 126 und mehreren AF-Sensoren 148 verbunden. Die AF-Sensoren 148 können unter anderem Licht-, Druck- und/oder Schallsensoren sein, die in der (in 1 dargestellten) Schaltanlageneinheit 106 angeordnet sind. Das Anlagenschutzsystem 102 weist außerdem eine Haupt-Auslöseeinheit 138 und Einspeiserauslöseeinheiten 144 auf, die kommunikationsfähig mit der ZSI-Funktion 126 verbunden sind. Wie oben angegeben, ist die ZSI-Funktion 126 in 3 zwar als separates Modul dargestellt, aber in manchen Ausführungsformen ist die ZSI-Funktion 126 in den Einspeiserauslöseeinheiten 144 implementiert.
Während des Betriebs detektieren mindestens eine Haupt-Auslöseeinheit 138 und eine von den mehreren Einspeiserauslöseeinheiten 144 eine Überstrombedingung oder einen Fehler 150 in einem Schaltkreis. Zum Beispiel detektiert die Einspeiserauslöseeinheit 144 einen Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140. Alternativ dazu detektiert die Haupt-Auslöseeinheit 138 einen Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140 und/oder in der Haupt-Leistungseinspeisung 134. Die ZSI-Funktion 126 stellt fest, ob der Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140 oder in der Haupt-Leistungseinspeisung 134 aufgetreten ist. Die ZSI-Funktion 126 schickt dann auf Basis der Stelle, an der ein Fehler vorliegt, ein Sperr- oder ein Freigabesignal an das AF-Relais 118. Auf Basis der Stelle, an der ein Fehler vorliegt, klinkt die am weitesten nachgeschaltete Auslöseeinheit 138 oder 144, die den Fehler detektiert, in ihren entsprechenden Schaltkreisunterbrecher 136 oder 142 ein. Wenn der Fehler 150 beispielsweise im Einspeiserschaltkreis 140 aufgetreten ist, löst der Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 aus. Wenn der Fehler 150 jedoch in der Haupt-Leistungseinspeisung 134 aufgetreten ist, löst der Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136 aus. Wenn die ZSI-Funktion 126 erkennt, dass der Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140 vorliegt, sendet die ZSI-Funktion 126 ein Sperrsignal an das AF-Relais 118. Alternativ dazu sendet die ZSI-Funktion 126, wenn der Fehler 150 in der Haupt-Leistungseinspeisung 134 vorliegt, kein Sperrsignal an das AF-Relais 118, was dann als Freigabesignal (d.h. einfach das Fehlen des Sperrsignals) betrachtet werden kann. Die ZSI-Funktion 126 beendet außerdem das Senden des Sperrsignals an das AF-Relais 118, wenn der Fehler im Einspeiserschaltkreis 140 nach einer vorgegebenen Schwellenzeitspanne (z.B. 100 Millisekunden) nicht beseitigt worden ist.
Das AF-Relais 118 stellt zum Teil auf Basis von Detektionssignalen, die von AF-Sensoren 148 empfangen werden, und von ZSI-Signalen, die von der ZSI-Funktion 126 empfangen werden, fest, ob der Fehler 150 ein Lichtbogenüberschlag innerhalb der Anlage ist. Genauer stellt das AF-Relais 118 in einer Ausführungsform fest, dass der Fehler 150 ein Lichtbogenüberschlag ist, wenn mindestens ein AF-Sensor 148 einen Lichtbogenüberschlag detektiert und die ZSI-Funktion 126 ein Freigabesignal zum AF-Relais 118 sendet (d.h. kein Sperrsignal sendet). Wenn festgestellt wird, dass der Fehler 150 ein Lichtbogenüberschlag ist, gibt das AF-Relais 118 ein Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung 108 aus, um die AF-Abschwächungseinrichtung 128 zu aktivieren.
Man beachte, dass das AF-Relais 118 unter manchen Umständen das Aktivierungssignal bereits gesendet haben kann, bevor das Sperrsignal von der ZSI-Funktion 126 an das AF-Relais 118 gesendet wird. Wenn beispielsweise ein Lichtbogenüberschlag auftritt und der AF-Sensor 148 Licht detektiert, bevor die Einspeiserauslöseeinheit 144 einen Fehler detektiert, dann sendet das AF-Relais 118 das Aktivierungssignal, bevor die ZSI-Funktion 126 die Gelegenheit hat, das Sperrsignal auf Basis der Erfassung eines Fehlers durch die Einspeiserauslöseeinheit 144 zu senden. Andererseits detektiert der AF-Sensor 148 Licht, beispielsweise vom Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142, der sich als Reaktion auf einen Fehler, der zuvor von der Einspeiserauslöseeinheit 144 detektiert worden ist, öffnet, wobei das Sperrsignal das AF-Relais 118 erreicht, bevor das AF-Relais 118 versucht, das Aktivierungssignal zu senden.
In einem ersten oder kontinuierlichen Betriebsmodus empfängt die Steuereinrichtung 108 das Aktivierungssignal. Die Steuereinrichtung 108 empfängt außerdem einen aktuellen Messwert von mindestens einem Stromsensor 170, der kommunikationsfähig mit der Steuereinrichtung 108 verbunden ist, und empfängt einen Spannungsmesswert von mindestens einem Spannungssensor 172, der kommunikationsfähig mit der Steuereinrichtung 108 verbunden ist. Wenn der Strommesswert über einem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt, der einen Lichtbogenüberschlag anzeigt, und der Spannungsmesswert über einem vorgegebenen Spannungsschwellenwert liegt, der einen Lichtbogenüberschlag anzeigt, sendet die Steuereinrichtung in dem Ausführungsbeispiel, sobald sie das Aktivierungssignal vom AF-Relais 118 empfängt, das Aktivierungssignal an die AF-Abschwächungseinrichtung 128, wodurch sie die AF-Abschwächungseinrichtung 128 aktiviert und Energie, die mit dem Lichtbogenüberschlag im Zusammenhang steht, entzieht. Zum Beispiel kann die AF-Abschwächungseinrichtung 128 eine Plasmakanone in einer Lichtbogeneindämmungseinrichtung abfeuern, um einen gesteuerten Fehler zu erzeugen, der dem Lichtbogenüberschlag Energie entzieht. Falls der Strommesswert nicht über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt oder der Spannungsmesswert nicht über dem vorgegebenen Spannungsschwellenwert liegt, sendet die Steuereinrichtung 108 kein Aktivierungssignal an die AF-Abschwächungseinrichtung 128. Somit werden in dem Ausführungsbeispiel sowohl Strom- als auch Spannungsmesswerte mit entsprechenden Schwellenwerten verglichen. Alternativ dazu vergleicht die Steuereinrichtung 108 in manchen Ausführungsformen (z.B. in Ausführungsformen, in denen die AF-Abschwächungseinrichtung 128 ein Crowbar ist, oder wenn es gewünscht ist, dass die Schutzeinrichtung bei jeder Art von Fehler arbeitet) einen Strommesswert mit einem Stromschwellenwert, vergleicht aber nicht einen Spannungsmesswert mit einem Spannungsschwellenwert, wenn sie feststellt, ob die AF-Abschwächungseinrichtung 128 aktiviert werden soll.
In einem zweiten oder Wartungsbetriebsmodus empfängt die Steuereinrichtung 108 Strommesswerte und Spannungsmesswerte von mindestens einem Stromsensor 170 und mindestens einem Spannungssensor 172. In einer solchen Ausführungsform aktiviert die Steuereinrichtung 108 die AF-Abschwächungseinrichtung 128 (d.h. durch Senden eines Aktivierungssignals), wenn die Strommesswerte den vorgegebenen Stromschwellenwert überschreiten und die Spannungsmesswerte den vorgegebenen Spannungsschwellenwert überschreiten. Genauer kann die Steuereinrichtung 108 die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig von dem Signal, das vom AF-Relais 118 empfangen wird, aktivieren. Ferner kann die Steuereinrichtung 108 im zweiten Modus auch die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig von Strommesswerten aktivieren, wenn die Steuereinrichtung 108 ein Aktivierungssignal vom AF-Relais 118 empfängt. Im ersten Modus hat die Zuverlässigkeit des Systems Vorrang und im zweiten Modus hat die Sicherheit Vorrang. Alternativ dazu aktiviert die Steuereinrichtung 108 in manchen Ausführungsformen im zweiten Betriebsmodus die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig von Spannungsmesswerten nur auf Basis dessen, ob Strommesswerte über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegen.
4 ist ein schematisches Blockschema einer alternativen Ausführungsform 152 des Anlagenschutzsystems 102. Das Anlagenschutzsystem 152 weist ähnliche Komponenten auf wie die Komponenten, die im Anlagenschutzsystem 102 enthalten sind (in 3 dargestellt). Ähnliche Komponenten sind mit gleichen Bezugszahlen versehen. In der in 4 dargestellten Ausführungsform enthält das Anlagenschutzsystem 152 eine Steuereinrichtung 108, die über einen Schalter 154 kommunikationsfähig mit der AF-Abschwächungseinrichtung 128 verbunden ist. Der Schalter 154 ist kommunikationsfähig mit der ZSI-Funktion 126 verbunden und steuert selektiv die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 108 und der AF-Abschwächungseinrichtung 128. Das Anlagenschutzsystem 152 weist außerdem ein AF-Relais 118 auf, das mit der Steuereinrichtung 108 verbunden ist. Das AF-Relais 118 ist mit mehreren AF-Sensoren 148 verbunden, die Lichtbogenüberschläge detektieren. Die AF-Sensoren 148 sind unter anderem Licht-, Druck- und/oder Schallsensoren, die in der Schaltanlageneinheit 106 angeordnet sind. Das Anlagenschutzsystem 152 weist außerdem eine Haupt-Auslöseeinheit 138 und Einspeiserauslöseeinheiten 144 auf, die kommunikationsfähig mit der ZSI-Funktion 126 und/oder der Steuereinrichtung 108 verbunden sind.
Während des Betriebs detektieren mindestens eine Haupt-Auslöseeinheit 138 und eine von den mehreren Einspeiserauslöseeinheiten 144 einen Fehler 150. Zum Beispiel detektiert eine von den Einspeiserauslöseeinheiten 144 einen Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140. Alternativ dazu detektiert die Haupt-Auslöseeinheit 138 einen Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140 und/oder in der Haupt-Leistungseinspeisung 134. Die ZSI-Funktion 126 stellt fest, ob der Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140 oder in der Haupt-Leistungseinspeisung 134 aufgetreten ist. Die ZSI-Funktion 126 schickt dann auf Basis der Stelle, an der der Fehler vorliegt, ein Sperr- oder ein Freigabesignal an das AF-Relais 118. Auf Basis der Stelle, an der der Fehler vorliegt, klinkt die am weitesten nachgeschaltete Auslöseeinheit 138 oder 144, die den Fehler detektiert, in ihren entsprechenden Schaltkreisunterbrecher 136 oder 142 ein. Wenn der Fehler 150 beispielsweise im Einspeiserschaltkreis 140 aufgetreten ist, löst der Einspeiserschaltkreisunterbrecher aus. Wenn der Fehler 150 jedoch in der Haupt-Leistungseinspeisung 134 aufgetreten ist, löst der Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136 aus. Die ZSI-Funktion 126 schickt auch auf Basis der Stelle, an der der Fehler 150 vorliegt, ein Sperr- oder ein Freigabesignal an den Schalter 154. Genauer sendet die ZSI-Funktion 126 ein Sperrsignal an den Schalter 154, wenn die ZSI-Funktion 126 erkennt, dass der Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140 vorliegt. Der Schalter 154 öffnet sich als Reaktion auf das Sperrsignal, so dass die Steuereinrichtung 108 und die AF-Abschwächungseinrichtung 128 nicht miteinander kommunizieren. Alternativ dazu sendet die ZSI-Funktion 126 ein Freigabesignal (das einfach in der Abwesenheit des Sperrsignals bestehen kann) an den Schalter 154, wenn der Fehler 150 in der Haupt-Leistungseinspeisung 134 vorliegt. Der Schalter 154 schließt sich als Reaktion auf das Freigabesignal, so dass die Steuereinrichtung 108 kommunikationsfähig mit der AF-Abschwächungseinrichtung 128 verbunden wird. Die ZSI-Funktion 126 beendet außerdem das Senden des Sperrsignals an den Schalter 154, wenn der Fehler 150 nach einer vorgegebenen Schwellenzeitspanne (z.B. 100 Millisekunden) nicht beseitigt worden ist.
Das AF-Relais 118 empfängt Detektionssignale von den AF-Sensoren 148, welche die Detektion von Licht, Schall und/ oder Druck im Zusammenhang mit einem Lichtbogenüberschlag anzeigen. Das AF-Relais 118 gibt ein Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung 108 aus, um die AF-Abschwächungseinrichtung 128 zu aktivieren, wenn das AF-Relais 118 von mindestens einem AF-Sensor 148 ein Detektionssignal empfängt, das einen Lichtbogenüberschlag anzeigt.
In einem ersten, kontinuierlichen Betriebsmodus empfängt die Steuereinrichtung 108 das Aktivierungssignal vom AF-Relais 118, und wenn der Strommesswert von dem mindestens einen Stromsensor 170 über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt und der Spannungsmesswert von dem mindestens einen Spannungssensor 172 über dem vorgegebenen Spannungsschwellenwert liegt, versucht die Steuereinrichtung 108, das Aktivierungssignal an die AF-Abschwächungseinrichtung 128 zu senden. Wenn der Schalter 154 geschlossen ist (d.h. ein Fehler in der Haupt-Leistungseinspeisung detektiert worden ist oder die ZSI zeitlich abgelaufen ist), empfängt die AF-Abschwächungseinrichtung 128 das Aktivierungssignal und wird aktiv und entzieht Energie, die mit dem Lichtbogenüberschlag in Zusammenhang steht. Zum Beispiel feuert die AF-Abschwächungseinrichtung 128 eine Plasmakanone in einer Lichtbogeneindämmungseinrichtung ab, um einen gesteuerten Fehler zu erzeugen, der dem Lichtbogenüberschlag Energie entzieht. Wenn der Schalter 154 offen ist (d.h. ein Fehler 150 im Einspeiserschaltkreis 140 vorliegt), wird die AF-Abschwächungseinrichtung 128 nicht aktiviert, bis die ZSI feststellt, dass der Leistungsschalter 142 nicht in der Lage ist, den Fehler 150 zu beseitigen. Falls der Strommesswert nicht über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt oder der Spannungsmesswert nicht über dem vorgegebenen Spannungsschwellenwert liegt, versucht die Steuereinrichtung 108 ferner, kein Aktivierungssignal an die AF-Abschwächungseinrichtung 128 zu senden. Somit werden in dem Ausführungsbeispiel sowohl Strom- als auch Spannungsmesswerte mit entsprechenden Schwellenwerten verglichen. Alternativ dazu vergleicht die Steuereinrichtung 108 in manchen Ausführungsformen (z.B. in Ausführungsformen, in denen die AF-Abschwächungseinrichtung 128 ein Crowbar ist) einen Strommesswert mit einem Stromschwellenwert, vergleicht aber nicht einen Spannungsmesswert mit einem Spannungsschwellenwert, wenn sie feststellt, ob die AF-Abschwächungseinrichtung 128 aktiviert werden soll.
In einem zweiten oder Wartungsbetriebsmodus empfängt die Steuereinrichtung 108 ebenfalls Strommesswerte von mindestens einem Stromsensor 170 und Spannungsmesswerte von mindestens einem Spannungssensor 172. In einer solchen Ausführungsform aktiviert die Steuereinrichtung 108 die AF-Abschwächungseinrichtung 128 (d.h. durch Senden eines Aktivierungssignals), wenn die Strommesswerte den vorgegebenen Stromschwellenwert überschreiten und die Spannungsmesswerte den vorgegebenen Spannungsschwellenwert überschreiten, was einen Lichtbogenüberschlag anzeigt. Genauer kann die Steuereinrichtung 108 die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig von dem Signal, das vom AF-Relais 118 empfangen wird, aktivieren. Im zweiten Modus kann die Steuereinrichtung 108 außerdem die ZSI-Funktion 126 außer Kraft setzen, so dass der Schalter 154 immer geschlossen ist. Ferner kann die Steuereinrichtung 108 im zweiten Modus auch die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig von Strommesswerten aktivieren, wenn die Steuereinrichtung 108 ein Aktivierungssignal vom AF-Relais 118 empfängt. Im ersten Modus hat die Zuverlässigkeit des Systems Vorrang und im zweiten Modus hat die Sicherheit Vorrang. Alternativ dazu aktiviert die Steuereinrichtung 108 in manchen Ausführungsformen im zweiten Betriebsmodus die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig von Spannungsmesswerten nur auf Basis dessen, ob Strommesswerte über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegen.
5 ist ein Ablaufschema 200, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Schützen von Leistungsanlagen, beispielsweise einer Schaltanlage 106 (die in 1 und 2 dargestellt ist), unter Verwendung der ZSI-Funktion 126 darstellt. Wie in 2 und 3 dargestellt ist, empfängt in einem Ausführungsbeispiel die ZSI-Funktion 126 beispielsweise ein Signal, das anzeigt, dass ein Fehler, beispielsweise ein Fehler 150, in einer ersten Zone 130 oder einer zweiten Zone 132 aufgetreten ist, 202. Falls der Fehler 150 von einer von den mehreren Einspeiserauslöseeinheiten 144 detektiert wird und in einem Einspeiserschaltkreis vorliegt, wird der dem Fehler 150 am nächsten liegende vorgeschaltete Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 eingeklinkt, 206. Ferner wird ein Zeitnehmer initiiert, 208, und die ZSI-Funktion 126 sendet ein Sperrsignal an die Steuereinrichtung 108 und/oder das AF-Relais 118, 210. Dann stellt die ZSI-Funktion 126 fest, ob der Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 den Fehler 150 beseitigt hat, 212.
Falls der Fehler beseitigt worden ist, endet der Verfahrensablauf. Andernfalls zählt der nächste vorgeschaltete Schaltkreisunterbrecher 136, der das Sperrsignal von der ZSI-Funktion hätte empfangen sollen, mit einer ausreichenden Verzögerung herunter, damit die nachgeschaltete Einrichtung den Fehler beseitigen kann. Falls der Fehler nicht beseitigt wird, übernimmt dieser nächstgelegene vorgeschaltete Schaltkreisunterbrecher 136 schnell eine Sicherungsrolle, um den Fehler zu beseitigen. Wenn der Fehler in der Haupt-Stromeinspeisung 134 auftritt, 204, wird der Haupt-Schaltkreisunterbrecher 136 eingeklinkt, 216, und die ZSI-Funktion 126 sendet ein Freigabesignal an das AF-Relais 118 und/oder den Schalter 154, 218.
6 ist ein Ablaufschema 300, das ein Beispiel für ein Verfahren zum Schützen von Leistungsanlagen, beispielsweise einer Schaltanlage 106 (die in 1 und 2 dargestellt ist), vor Lichtbogenüberschlägen unter Verwendung des Anlagenschutzsystems 102 darstellt. Wie in 3 dargestellt ist, stellt die Steuereinrichtung 108 in einem Ausführungsbeispiel fest, ob die Steuereinrichtung 108 im ersten, kontinuierlichen Modus oder im zweiten, dem Wartungsmodus arbeitet, 302. Die Steuereinrichtung 108 ist dafür ausgelegt, im ersten, kontinuierlichen Modus überflüssige Abfeuerungen wegen falscher Detektionen zu reduzieren. Somit ist die Steuereinrichtung 108 dafür ausgelegt, ein Aktivierungssignal vom AF-Relais 118 zu empfangen, 304, wenn die Steuereinrichtung 108 im ersten, kontinuierlichen Modus ist. Das Aktivierungssignal basiert auf AF-Detektionsdaten von den AF-Sensoren 148 und auf ZSI-Daten von der ZSI-Funktion 126. Genauer empfängt die Steuereinrichtung 108 das Aktivierungssignal, 304, wenn die AF-Sensoren 148 Licht, das auf einen Lichtbogenüberschlag hinweist, detektieren und die ZSI-Funktion 126 feststellt, dass die Einspeiserschaltkreisunterbrecher 142 nicht in der Lage sind, den Fehler zu eliminieren. Falls die Steuereinrichtung 108 beim Empfang des Aktivierungssignals, 304, feststellt, dass der gemessene Strom über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt und die gemessene Spannung über dem vorgegebenen Spannungsschwellenwert liegt (z.B. anhand der Sensoren 170 und 172), 305, aktiviert die Steuereinrichtung 108 in dem Ausführungsbeispiel die AF-Abschwächungseinrichtung 128, 306, um den Lichtbogenüberschlag abzuschwächen. In anderen Ausführungsformen aktiviert die Steuereinrichtung 108 beim Empfang des Aktivierungssignals, 304, unabhängig von einer gemessenen Spannung die AF-Abschwächungseinrichtung 128, 306, falls die Steuereinrichtung 108 feststellt, dass der gemessene Strom über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt, 305. Andernfalls endet der Verfahrensablauf, und die AF-Abschwächungseinrichtung 128 wird nicht aktiviert.
Alternativ dazu ist die Steuereinrichtung 108 dafür ausgelegt, eine Verkürzung der Aktivierungszeit für die AF-Abschwächungseinrichtung 128 zu ermöglichen, wenn die Steuereinrichtung 108 im zweiten, dem Wartungsmodus arbeitet. Die Steuereinrichtung 108 kann beispielsweise dann im zweiten, dem Wartungsmodus arbeiten, wenn ein Techniker Wartungsarbeiten an der Schaltanlage 106 durchführt. Wenn die Steuereinrichtung 108 im zweiten, dem Wartungsmodus arbeitet, empfängt die Steuereinrichtung 108 somit Strom- und Spannungsmesswerte, 308, beispielsweise von mindestens einem Stromsensor 170 und mindestens einem Spannungssensor 172. Die Steuereinrichtung 108 vergleicht die Strom- und Spannungsmesswerte mit dem vorgegebenen Stromschwellenwert und dem vorgegebenen Spannungsschwellenwert, 310, der einen Fehlerstrom im Zusammenhang mit einem Lichtbogenüberschlagsereignis anzeigt. Die Steuereinrichtung 108 ist dafür ausgelegt, die AF-Abschwächungseinrichtung 128 zu aktivieren, 312, wenn der Strommesswert den vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet und der Spannungsmesswert den vorgegebenen Spannungsschwellenwert überschreitet. Die Steuereinrichtung 108 ist dafür ausgelegt, in alternativen Ausführungsformen die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig vom Spannungsmesswert zu aktivieren, 312, wenn der Strommesswert den vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet.
7 ist ein Ablaufschema 400, das ein alternatives Verfahren zum Schützen von Leistungsanlagen, beispielsweise einer Schaltanlage 106 (die in 1 und 2 dargestellt ist), unter Verwendung eines (in 4 dargestellten) Anlagenschutzsystems 152 darstellt. Wie in 4 dargestellt ist, stellt die Steuereinrichtung 108 in der alternativen Ausführungsform fest, ob die Steuereinrichtung 108 im ersten, kontinuierlichen Modus oder im zweiten, dem Wartungsmodus arbeitet, 402. Die Steuereinrichtung 108 ist dafür ausgelegt, überflüssige Abfeuerungen wegen falscher Detektionen zu reduzieren, wenn sie im ersten, kontinuierlichen Modus arbeitet. Somit ist die Steuereinrichtung 108 dafür ausgelegt, ein Aktivierungssignal vom AF-Relais 118 zu empfangen, 404, wenn die Steuereinrichtung 108 im ersten, kontinuierlichen Modus ist. Das Aktivierungssignal basiert auf AF-Detektionsdaten von den AF-Sensoren 148. Genauer empfängt die Steuereinrichtung 108 das Aktivierungssignal, 404, wenn die AF-Sensoren 148 Licht detektieren, das auf einen Lichtbogenüberschlag hinweist. Falls die Steuereinrichtung 108 beim Empfang des Aktivierungssignals, 404, feststellt, dass der gemessene Strom über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt und die gemessene Spannung über dem vorgegebenen Spannungsschwellenwert liegt (z.B. anhand der Sensoren 170 und 172), 405, sendet die Steuereinrichtung 108 ein Aktivierungssignal an die AF-Abschwächungseinrichtung 128, 406. In anderen Ausführungsformen sendet die Steuereinrichtung 108 beim Empfang des Aktivierungssignals, 404, unabhängig von einer gemessenen Spannung ein Aktivierungssignal an die AF-Abschwächungseinrichtung 128, 406, falls die Steuereinrichtung 108 feststellt, dass der gemessene Strom über dem vorgegebenen Stromschwellenwert liegt, 405.
Ferner steuert die ZSI-Funktion 126, wie oben beschrieben, im Block 408, ob der Schalter 154 geschlossen oder offen ist. Falls der Schalter 154 nicht geschlossen (d.h. offen) ist, erreicht das Aktivierungssignal die AF-Abschwächungseinrichtung 128 nicht, und der Verfahrensablauf endet. Falls der Schalter 154 geschlossen ist, erreicht das Aktivierungssignal die AF-Abschwächungseinrichtung 128 und aktiviert die AF-Abschwächungseinrichtung 128, 410. Andernfalls endet der Verfahrensablauf, und die AF-Abschwächungseinrichtung 128 wird nicht aktiviert.
Alternativ dazu ist die Steuereinrichtung 108 dafür ausgelegt, eine Verkürzung der Aktivierungszeit für die AF-Abschwächungseinrichtung 128 zu ermöglichen, wenn die Steuereinrichtung 108 im zweiten, dem Wartungsmodus arbeitet. Wenn die Steuereinrichtung 108 im zweiten, dem Wartungsmodus arbeitet, setzt die Steuereinrichtung 108 somit die ZSI-Funktion 126 außer Kraft. Die Steuereinrichtung 108 empfängt Strom- und Spannungsmesswerte, 414, und vergleicht die Strommesswerte und die Spannungsmesswerte mit einem vorgegebenen Stromschwellenwert und einem vorgegebenen Spannungsschwellenwert, 416, der einen Fehlerstrom im Zusammenhang mit einem Lichtbogenüberschlagsereignis anzeigt. Die Steuereinrichtung 108 aktiviert die AF-Abschwächungseinrichtung 128, 418, wenn mindestens ein Strommesswert den vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet und mindestens ein Spannungsmesswert den vorgegebenen Spannungsschwellenwert überschreitet. Wenn die Strom- und Spannungsmesswerte den vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreiten, kehrt der Ablauf dazu zurück, Strom- und Spannungsmesswerte zu empfangen, 414. Die Steuereinrichtung 108 ist dafür ausgelegt, in alternativen Ausführungsformen die AF-Abschwächungseinrichtung 128 unabhängig vom Spannungsmesswert zu aktivieren, 418, wenn der Strommesswert den vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet.
Ausführungsbeispiele für Systeme, Verfahren und Einrichtungen zur Verwendung für den Schutz von Leistungsverteilungsanlagen oder anderen elektrischen Anlagen sind hierin ausführlich beschrieben. Die Systeme, Verfahren und Vorrichtungen sind nicht auf die hierin konkret beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können Verfahrensschritte der Verfahren und/oder Komponenten des Systems und/oder der Vorrichtung unabhängig und separat von anderen hierin beschriebenen Verfahrensschritten und/oder Komponenten verwendet werden. Ferner können die beschriebenen Verfahrensschritte und/oder Komponenten auch in anderen Systemen, Verfahren und/ oder Vorrichtungen definiert sein oder in Kombination damit verwendet werden und sind nicht auf die Verwirklichung nur der hierin beschriebenen Systeme, Verfahren und Speichermedien beschränkt.
Steuereinrichtungen wie die hierin beschriebenen enthält mindestens einen Prozessor oder mindestens eine Verarbeitungseinheit und einen Systemspeicher. Die Steuereinrichtung kann zumindest irgendeine Art von computerlesbarem Medium aufweisen. Beispielsweise, aber ohne dass dies eine Beschränkung darstellt, enthalten computerlesbare Medien Computer-Speichermedien und Kommunikationsmedien. Computer-Speichermedien enthalten flüchtige und nicht-flüchtige, abnehmbare und nichtabnehmbare Medien, die in Verfahren oder Technologien zur Speicherung von Informationen wie beispielsweise computerlesbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten implementiert sind. Kommunikationsmedien verkörpern typischerweise computerlesbare Befehle, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem modulierten Datensignal wie einer Trägerwelle oder einem anderen Transportmechanismus und enthalten jegliche Informationen liefernde Medien. Der Fachmann ist mit dem modulierten Datensignal vertraut, von dem einer oder mehrere Kennwerte auf solche Weise eingestellt oder geändert wird bzw. werden, dass Informationen in dem Signal kodiert werden. Kombinationen von beliebigen der oben genannten Elemente sind auch im Bereich von computerlesbaren Medien enthalten.
Obwohl die vorliegende Offenbarung im Zusammenhang mit einem Beispiel für eine Leistungsanlagenumgebung beschrieben worden ist, sind Ausführungsformen der Offenbarung mit zahlreichen anderen nicht zweckgebunden oder zweckgebundenen Leistungsanlagenumgebungen oder -konfigurationen ausführbar. Die Leistungsanlagenumgebung soll keine Beschränkung des Bereichs der Anwendung oder der Funktionalität irgendeines Aspektes der Erfindung nahelegen. Darüber hinaus sollte die Leistungsanlagenumgebung nicht so interpretiert werden, als würde sie von einer der in dem Betriebsumgebungsbeispiel dargestellten Komponenten oder Komponentenkombinationen abhängen oder eine solche benötigen.
Ausführungsformen der Offenbarung können im allgemeinen Kontext von computerausführbaren Befehlen beschrieben werden, beispielsweise als Programmkomponenten oder -module, die von einem oder mehreren Computern oder einer oder mehreren anderen Vorrichtungen ausgeführt werden können. Aspekte der Erfindung können mit jeder Anzahl und Organisation von Komponenten oder Modulen implementiert werden. Zum Beispiel sind Aspekte der Offenbarung nicht auf die konkreten computerausführbaren Befehle oder die konkreten Komponenten oder Module beschränkt, die in den hierin beschriebenen Figuren dargestellt sind. Alternative Ausführungsformen der Offenbarung können andere computerausführbare Befehle oder Komponenten mit mehr oder weniger Funktionen als hierin dargestellt und beschrieben enthalten.
Die Reihenfolge der Aus- oder Durchführung der Arbeitsschritte in den Ausführungsformen der hierin dargestellten und beschriebenen Systeme und Verfahren ist nicht wesentlich, solange nichts anderes angegeben ist. Das heißt, die Arbeitsschritte können in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, solange nichts anderes angegeben ist, und Ausführungsformen der Offenbarung können mehr oder weniger Arbeitsschritte enthalten als hierin offenbart. Zum Beispiel soll die Aus- oder Durchführung eines bestimmten Arbeitsschrittes vor, gleichzeitig mit oder nach einem anderen Arbeitsschritt im Bereich der Aspekte der Offenbarung liegen.
Wenn Elemente von Aspekten der Erfindung oder von deren Ausführungsformen eingeführt werden, sollen die Artikel „ein, eine“ und „der, die das“ bedeuten, dass mindestens eines von den Elementen vorhanden ist. Die Begriffe „umfassen“ „enthalten“ und „aufweisen“ sollen inklusiv sein und bedeuten, dass zusätzliche Elemente außer den aufgeführten Elementen vorhanden sein können.
Auch wenn bestimmte Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in manchen Zeichnungen dargestellt sein können und in anderen nicht, ist dies nur der Zweckmäßigkeit geschuldet. Gemäß den Grundlagen der Erfindung kann jedes Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit jedem Merkmale irgendeiner anderen Zeichnung genannt und/oder beansprucht werden.
Die Beschreibung verwendet Beispiele, die die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsweise offenbaren und einen Fachmann in die Lage versetzen sollen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, was die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren einschließt. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele enthalten, die einem Fachmann einfallen können. Diese Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche eingeschlossen sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nur unwesentlich unterscheiden.
Es ist ein Schutzsystem 102 für eine Leistungsanlage geschaffen. Das Schutzsystem für eine Leistungsanlage enthält eine erste Auslöseeinheit 138, die dafür ausgelegt ist, einen ersten Schaltkreis 134 zu überwachen, eine zweite Auslöseeinheit 144, die dafür ausgelegt ist, einen zweiten Schaltkreis 140 zu überwachen, der dem ersten Schaltkreis nachgeschaltet ist, einen Lichtbogenüberschlags-(AF)-Sensor 148, der dafür ausgelegt ist, einen Lichtbogenüberschlag zu detektieren, eine AF-Abschwächungseinrichtung 128, mindestens einen Stromsensor 170 und eine Steuereinrichtung 108. Das Schutzsystem für eine Leistungsanlage ist in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus betreibbar, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, im ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die sowohl vom AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, und wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, im zweiten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder vom AF-Sensor erzeugt werden.
Bezugszeichenliste

100: Leistungssystem
102: Anlagenschutzsystem
104: Leistungsverteilungssystem
106: Schaltanlageneinheit
108: Steuereinrichtung
110: Prozessor
112: Speicherbereich
114: Anzeigeeinrichtung
116: Eingabeeinrichtung
118: AF-Relais
120: ZSI-Eingabeanschluss
122: AF-Detektionsanschluss
124: Aktivierungsanschluss
126: ZSI-Funktion
128: AF-Abschwächungseinrichtung
130: Erste Zone
132: Zweite Zone
134: Haupt-Stromeinspeisung
136: Haupt-Schaltkreisunterbrecher
138: Haupt-Auslöseeinheit
140: Einspeiserschaltkreis
142: Einspeiserschaltkreisunterbrecher
144: Einspeiserauslöseeinheit
146: Verbraucher
148: AF-Sensor
150: Fehler
152: Anlagenschutzsystem
154: Schalter
170: Stromsensor
172: Spannungssensor
200: Ablaufschema
202: Fehlersignal empfangen
204: Fehlerereignis
206: Einspeiserunterbrecher einklinken
208: Zeitnehmer initiieren
210: Sperrsignal senden
212: Fehlerbeseitigung feststellen
216: Hauptunterbrecher einklinken
218: Freigabesignal senden
300: Ablaufschema
302: Modus feststellen
304: Aktivierungssignal empfangen
305: Gemessenen Strom feststellen
306: AF-Abschwächungseinrichtung aktivieren
308: Strom- und Spannungsmesswerte empfangen
310: Strom- und Spannungsmesswerte vergleichen
312: AF-Abschwächungseinrichtung aktivieren
400: Ablaufschema
402: Modus feststellen
404: Aktivierungssignal empfangen
405: Gemessenen Strom feststellen
406: Aktivierungssignal senden
408: Block
410: AF-Abschwächungseinrichtung aktivieren
412: ZSI-Funktion außer Kraft setzen
414: Strom- und Spannungsmesswerte empfangen
416: Strom- und Spannungsmesswerte vergleichen
418: AF-Abschwächungseinrichtung aktivieren

Claims

Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage, umfassend: eine erste Auslöseeinheit (138), die dafür ausgelegt ist, einen ersten Schaltkreis (134) zu überwachen; eine zweite Auslöseeinheit (144), die dafür ausgelegt ist, einen zweiten Schaltkreis (140), der dem ersten Schaltkreis nachgeschaltet ist, zu überwachen; einen Lichtbogenüberschlags-(AF)-Sensor (148), der dafür ausgelegt ist, einen Lichtbogenüberschlag zu detektieren; eine AF-Abschwächungseinrichtung (128); mindestens einen Stromsensor (170); und eine Steuereinrichtung (108), die mit dem AF-Sensor und dem mindestens einen Stromsensor verbunden ist, wobei das Schutzsystem für eine Leistungsanlage in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus arbeiten kann, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die sowohl von dem AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, und wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem zweiten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder von dem AF-Sensor erzeugt werden.
Schutzsystem (102) für Leistungsanlagen nach Anspruch 1, ferner eine zonenselektive Verriegelungs-(ZSI)-Funktion (126) umfassend, die an der zweiten Auslöseeinheit (144) oder einer zusätzlichen Hardware-Einrichtung implementiert ist, wobei die ZSI-Funktion dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus: ein Sperrsignal auszugeben, wenn eine Stelle, an der ein Fehler (150) festgestellt wird, in dem zweiten Schaltkreis (140) liegt; und ein Freigabesignal auszugeben, wenn der Fehler (150) nach einer vorgegebenen Zeitspanne noch immer vorhanden ist oder die Stelle, an der der Fehler festgestellt worden ist, in dem ersten Schaltkreis (134) liegt.
Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage nach Anspruch 2, wobei das Sperrsignal dazu dient, ein AF-Relais (118) daran zu hindern, ein Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung (108) zu senden, und wobei das Freigabesignal dazu dient, dem AF-Relais zu gestatten, das Aktivierungssignal an die Steuereinrichtung zu senden, wobei das AF-Relais schaltungstechnisch zwischen dem AF-Sensor (148) und der Steuereinrichtung angeordnet ist.
Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, ferner einen Schalter (154) umfassend, der schaltungstechnisch zwischen der Steuereinrichtung (108) und der AF-Abschwächungseinrichtung (128) angeordnet ist, wobei das Sperrsignal dazu dient, den Schalter zu öffnen, und wobei das Freigabesignal dazu dient, den Schalter zu schließen.
Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (108) dafür ausgelegt ist, in dem zweiten Modus: einen Strommesswert von dem mindestens einen Stromsensor (170) zu empfangen; und die AF-Abschwächungseinrichtung (128) zu aktivieren, wenn der Strommesswert einen vorgegebenen Stromschwellenwert überschreitet.
Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: mindestens einen Spannungssensor (172), wobei die Steuereinrichtung (108) dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung (128) auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem AF-Sensor (148), dem mindestens einen Stromsensor (170) und dem mindestens einen Spannungssensor erzeugt werden; und/oder eine Eingabeeinrichtung (116), die dafür ausgelegt ist, selektiv zu steuern, ob das Schutzsystem für eine Leistungsanlage in dem ersten Modus oder in dem zweiten Modus arbeitet.
Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sowohl die erste als auch die zweite Auslöseeinheit (138, 144) mit einem entsprechenden Schaltkreisunterbrecher (136, 142) verbunden ist.
Steuereinrichtung (108) zur Verwendung mit einem Schutzsystem (102) für eine Leistungsanlage, das eine erste Auslöseeinheit (138), die dafür ausgelegt ist, einen ersten Schaltkreis (134) zu überwachen, eine zweite Auslöseeinheit (144), die dafür ausgelegt ist, einen zweiten Schaltkreis (140) zu überwachen, der dem ersten Schaltkreis nachgeschaltet ist, mindestens einen Stromsensor (170) und einen Lichtbogenüberschlags-(AF)-Sensor (148) enthält, der dafür ausgelegt ist, einen Lichtbogenüberschlag zu detektieren, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist: mit einer AF-Abschwächungseinrichtung (128) verbunden zu sein; und in einem ersten Modus und einem zweiten Modus zu arbeiten, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die sowohl von dem AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, und wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem zweiten Modus die AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen zu aktivieren, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder dem AF-Sensor erzeugt werden.
Steuereinrichtung (108) nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in dem ersten Modus: ein Aktivierungssignal von einem AF-Relais (118) zu empfangen, das schaltungstechnisch zwischen dem AF-Sensor (148) und der Steuereinrichtung angeordnet ist; und das Aktivierungssignal zu der AF-Abschwächungseinrichtung (128) hin zu senden; wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt sein kann, ein Aktivierungssignal von dem AF-Relais zu empfangen, wenn der AF-Sensor einen Lichtbogenüberschlag detektiert und ein Fehler in dem ersten Schaltkreis auftritt.
Verfahren zum Schützen von Leistungsanlagen, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen eines ersten Schaltkreises (134) mit einer ersten Auslöseeinheit (138); Überwachen eines zweiten Schaltkreises (140), der dem ersten Schaltkreis nachgeschaltet ist, mit einer zweiten Auslöseeinheit (144); Messen eines Stroms mit mindestens einem Stromsensor (170); Detektieren eines Lichtbogenüberschlags mit einem Lichtbogenüberschlag-(AF)-Sensor (148); und Aktivieren einer AF-Abschwächungseinrichtung (128) mit einer Steuereinrichtung (108), die mit dem AF-Sensor verbunden ist, wobei das Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung umfasst: Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen, die sowohl von dem AF-Sensor als auch von dem mindestens einen Stromsensor erzeugt werden, wenn die Steuereinrichtung in einem ersten Modus arbeitet; und Aktivieren der AF-Abschwächungseinrichtung auf Basis von Signalen, die von dem mindestens einen Stromsensor und/oder von dem AF-Sensor erzeugt werden, wenn die Steuereinrichtung in einem zweiten Modus arbeitet.