DE102015218914A1 - Brandschutzschalter - Google Patents

Brandschutzschalter Download PDF

Info

Publication number
DE102015218914A1
DE102015218914A1 DE102015218914.7A DE102015218914A DE102015218914A1 DE 102015218914 A1 DE102015218914 A1 DE 102015218914A1 DE 102015218914 A DE102015218914 A DE 102015218914A DE 102015218914 A1 DE102015218914 A1 DE 102015218914A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control unit
current
voltage
values
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015218914.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Manfred Adlhoch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of DE102015218914A1 publication Critical patent/DE102015218914A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/50Means for detecting the presence of an arc or discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/30Means for indicating condition of fuse structurally associated with the fuse
    • H01H85/32Indicating lamp structurally associated with the protective device
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015Using arc detectors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/04Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • H02H3/042Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned combined with means for locating the fault

Landscapes

  • Breakers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brandschutzschalter für einen elektrischen Stromkreis, aufweisend: ein Netzteil, zur Stromversorgung, mindestens einen Stromsensor, zur fortlaufenden Ermittlung elektrischer Stromwerte des elektrischen Stromkreises, mindestens einen Spannungssensors, zur fortlaufenden Ermittlung elektrischer Spannungswerte des elektrischen Stromkreises, eine Steuerungseinheit, aufweisend einen Analog-Digital-Umsetzer, eine Prozessoreinheit und einen Speicher, in der die ermittelten Stromwerte und Spannungswerte digitalisiert und verarbeitet werden und die derart ausgestaltet ist, dass bei Erkennung eines Fehlerlichtbogens ein Signal zur Unterbrechung des elektrische Stromkreis abgegeben wird. Die Steuerungseinheit ist ferner derart ausgestaltet, dass nach Erkennung eines Fehlerlichtbogens die ermittelten Strom- und Spannungswerte für einen ersten Zeitraum bis zur Erkennung des Fehlerlichtbogens an einer Ausgabeeinheit zur Verfügung stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brandschutzschalter.
  • Brandschutzschalter sind relativ neuartige Schutzeinrichtungen für Stromkreise bzw. Spannungsnetze, insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. Niederspannungsnetze. Mit Niederspannung sind Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Brandschutzschalter dienen zum Erkennen von Fehlerlichtbögen, wie parallele oder serielle Lichtbögen, in einem Stromkreis bzw. elektrischem Netz. Solche Fehlerlichtbögen, manchmal auch als Störlichtbögen bezeichnet, können durch schlecht geklemmte elektrische Verbindungen in Verteilerdosen oder Steckdosen bzw. durch schlechte Isolierungen und Kontakte entstehen. Brandschutzschalter können insbesondere in Hausinstallationseinrichtungen, wie Sicherungskästen, eingesetzt werden, um derartige Fehler zu erkennen und bei vorliegen eines Fehlers den elektrischen Stromkreis zu unterbrechen.
  • Mit Fehlerlichtbögen sind insbesondere Lichtbögen gemeint, sowohl serielle als auch parallele, die durch Fehler im Stromkreis entstehen. Lichtbögen, die regulär beim Schalten bzw. durch den Betrieb von gewünschten elektrischen Verbrauchern entstehen, sind hier nicht gemeint.
  • Brandschutzschalter verwenden verschiedene Prinzipien zur Ermittlung von Fehlerlichtbögen. Ein Prinzip ist die Messung des Frequenzspektrums in einem elektrischen Stromkreis, d.h. auf der elektrischen Leitung. Hierbei werden die hochfrequenten Signale bzw. Signalanteile im Stromkreis/auf der elektrischen Leitung ermittelt. Mit hochfrequenten Signalen bzw. Signalanteilen sind Signale mit einer Frequenz ab 30 KHz gemeint. Es können aber auch Signale ab einer höheren Frequenz ermittelt werden, wie z.B. ab 50 KHz, 100 KHz, 300KHz, 500 KHz, 800 KHz, 1 MHz, 1,5 MHZ, 2 MHz, usw. Jede Frequenzgrenze ist hier möglich. Mit Hilfe der ermittelten hochfrequenten Signale können Störlichtbögen im elektrischen Stromkreis ermittelt werden.
  • Zur Ermittlung der hochfrequenten Signale weisen Brandschutz schalter einen Spannungs- und/oder Stromsensor auf.
  • Des Weiteren kann in einem Brandschutzschalter ein Mischer, der aus den ermittelten hochfrequenten Signalen und einer von einem Oszillator erzeugten, festen Oszillatorfrequenz, durch Mischung, d.h. Multiplikation, ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt; einen Analog-Digital-Umsetzer, der das Zwischenfrequenzsignal in ein Digitalsignal umsetzt; einen Prozessor, der das Digitalsignal hinsichtlich Störlichtbögen auswertet und ein Signal zur Unterbrechung des elektrischen Stromkrei ses im Falle der Ermittlung von Störlichtbögen ausgibt, vorgesehen sein.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brandschutzschalter, insbesondere für Niederspannungsanlagen, zu verbes sern.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Brandschutzschalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird ein Brandschutzschalter, insbesondere für Fehlerlichtbögen, für einen elektrischen Stromkreis, wie beispielsweise einen Niederspannungsstromkreis, vorgeschlagen, aufweisend,
    • – ein Netzteil, zur Stromversorgung,
    • – mindestens einen Stromsensor, zur fortlaufenden Ermittlung elektrischer Stromwerte des elektrischen Stromkreises,
    • – mindestens einen Spannungssensors, zur fortlaufenden Ermittlung elektrischer Spannungswerte des elektrischen Stromkreises,
    • – einer Steuerungseinheit, aufweisend einen Analog-Digital-Umsetzer, eine Prozessoreinheit und einen Speicher, in der die ermittelten Stromwerte und Spannungswerte digitalisiert und verarbeitet werden und die derart ausgestaltet ist, dass bei Erkennung eines Fehlerlichtbogens ein Signal zur Unterbrechung des elektrische Stromkreis abgegeben wird,
    • – dass die Steuerungseinheit ferner derart ausgestaltet ist, dass nach Erkennung eines Fehlerlichtbogens die ermittelten Strom- und Spannungswerte für einen ersten Zeitraum bis zur Erkennung des Fehlerlichtbogens an einer Ausgabeeinheit zur Verfügung stehen.
  • Mit erstem Zeitraum ist ein Zeitraum von mehreren Sekunden bis zu mehreren bzw. vielen Minuten gemeint. Er kann allerdings auch ein längerer Zeitraum im Stunden oder Tagebereich gemeint sein. Insbesondere sollen die Werte bis zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises zur Verfügung stehen, um mit diesen Werten beispielsweise eine mögliche Ursachenermittlung durchzuführen. Der Zeitraum ist entsprechend groß zu wählen.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Funktionalität eines netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschalters erweitert wird.
  • Ziel ist es für den Fall einer Auslösung auch im Nachhinein eine Analyse der Werte respektive Messwerte bzw. Messdaten vorzunehmen um die Ausfallursache zu ermitteln bzw. weitere vorbeugende Maßnahmen prüfen zu können. Der Zeitraum dieser Aufzeichnung, welcher ähnlich wie bei einem Oszilloskop mit dem Triggerevent (Event = Auslösung = Trip) eine vordefinierte bzw. einstellbare Zeit, vor und nach dem Triggerzeitpunkt (Auslösung) eine definierte Zeit bzw. Anzahl Messpunkte aufzeichnet.
  • In der Regel kann hier je nach Speichergröße und Nutzen ein Wert zwischen t = 0 Sekunden bis t = einigen oder vielen Minuten erfolgen. Die Obergrenze ergibt sich durch die Größe der verwendeten Speichermodule im Gerät und eingestellter Abtastrate, sowie Anzahl Messkanäle und dazugehöriger Auflösung je Messkanal (= Datentiefe).
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Auslöseeinheit vorgesehen, zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises bei Erkennung eines Fehlerlichtbogens durch die Steuerungseinheit.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Unterbrechung des elektrischen Stromkreises im Brandschutzschalter erfolgt. Dadurch kann aktiv der zu schützende Stromkreis gezielt bzgl. Erkennungsmerkmalen auf Basis des Brandschutzes getrennt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass serielle oder/und parallele Fehlerlichtbögen erkannt werden.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass die seriellen bzw. parallelen Störlichtbögen aufgrund von Isolationsfehler gezielt erkannt werden, was durch einen RCD, MCB oder MCCB nicht möglich ist. Serielle Störlichtbögen sind in Reihe zum Verbraucher ausgerichtet. Parallele Störlichtbögen sind parallel zum Verbraucher (z.B. zwischen L und N) ausgerichtet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine Signalaufbereitungseinheit vorgesehen, die in mindestens einem Sensor integriert oder zwischen mindestens einem Sensor und der Steuerungseinheit angeordnet oder in der Steuerungseinheit integriert ist, in der die ermittelten Stromwerte oder/und Spannungswerte wahlweise hinsichtlich Amplitude und Frequenzbereich angepasst werden.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass durch die Aufbereitung bzw. Anpassung der Sensorwerte eine einfachere und bessere Verarbeitung in der Steuerungseinheit ermöglicht wird. Insbesondere kann beispielsweise eine frequenzmäßige Anpassung durch ein Tiefpass- oder Bandpassfilter erfolgen.
  • Je nach Wahl der Art des Sensors und Umgebungsbereich ergeben sich physikalische Eigenschaften, welche durch geeignete Maßnahmen (= Sensoraufbereitung bzw. Sensoranpassung oder Sensoransteuerung) korrigiert bzw. eingestellt, gefiltert, verstärkt, etc. werden. Beispielsweise:
    • – Signalverstärkung mittels Operationsverstärker oder Transistoren, etc.
    • – Signalfilterung z.B. gegen Antialiasingeffekte oder sonstige Effekte um das gesuchte Nutzsignal vom Sensorsignal zur extrahieren.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass der fortlaufend ermittelte Spannungswert mit einem Spannungsoberwert und einem Spannungsunterwert verglichen wird und bei einer Über- oder Unterschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben der Überwachung der Versorgungsspannung der Primärleiter auch ein Eigenschutz bzw. Schutz anderer an dem Stromkreis, wie beispielsweise einer Niederspannungsverteilung, angeschlossenen Verbraucher und/oder weiterer Schutzschaltgeräte erfolgen kann.
  • Da ein Verschieben des Sternpunktes zu gefährlichen Überspannungsspitzen einer Phase kommen kann, ist dies zur Sicherstellung der Schutzfunktionen der Schutzschaltgeräte, vor allem bei aktiven, netzspannungsabhängigen Geräte wichtig. Des Weiteren könnten überhöhte Ableitströme gegen Erde fließen, die die Funktionsweise bzw. Überwachungszuverlässigkeit beeinträchtigen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass der fortlaufend ermittelte Stromwert mit einem Stromoberwert verglichen wird und bei einer Überschreitung eine Meldung abgegeben wird. Dies hat den besonderen Vorteil, dass grenzwertige Stromspitzen sicher erkannt und bewertet werden können und ggf. zu einer Aktion führen (Auslösung, Warnung, Anzeige, etc.). Beispielsweise können hier sogenannte Inrush-Ströme, also kurzzeitig hohe Anlaufströme von elektrischen Antrieben gemeint sein. Diese wiederum bewirken ggf. Fehlauslösungen verschiedener Schutzschaltgeräte bzw. können auch zu Beschädigungen führen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass fortlaufend eine Frequenzanalyse des ermittelten Strom- oder/und Spannungswertes durchgeführt wird, die ermittelten frequenzabhängigen Amplitudenwerte mit frequenzabhängigen Amplitudengrenzwerten verglichen werden und bei Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Überwachung gegen nach Norm unerlaubte bzw. im Stromkreis bzw. Stromsystem unerwünschte Störfrequenzen durchgeführt werden kann. Des Weiteren ist es dadurch möglich einen Verschleiß von Verbrauchern bzw. einen Ausfall eines Verbrauchers zu erkennen. Darüber hinaus können mangelhaft projektierte bzw. abgestimmte Stromkreise bzw. Anlagen, beispielsweise Antriebssysteme mit fehlenden bzw. ungeeigneten Filtern, erkannt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass die Frequenzanalyse mittels einer schnellen Fourier-Transformation durchgeführt wird.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass durch eine Prozessoreinheit, wie ein Mikrocontroller bzw. eine CPU, infolge einer FFT oder DFT eine effektive Methodik angewandt werden kann um einfach und schnell ein komplettes Signalspektrum eines oder mehrerer Sensorkanäle zu erhalten.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass die ermittelten frequenzabhängigen Amplitudenwerte mit frequenzabhängigen Amplitudengrenzwerten verglichen werden, wobei nur Werte bei Frequenzen der ungeradzahligen Oberwelle der Netzfrequenz miteinander verglichen werden.
  • Mit ungeradzahliger Oberwelle ist beispielsweise die 3., 5., 7., 9., 11., 13., usw. Oberwelle gemeint. Bezogen auf die Netzfrequenz von üblicherweise 50 oder 60 Hz, bzw. je nach Land eine andere Netzfrequenz, sind beispielsweise die Oberwelle von 150 Hz, 250 Hz, 350 Hz, 450 Hz, 550 Hz, 650 Hz, 750 Hz, ... (bezogen auf 50 Hz) gemeint. Es kann auch nur ein Teil der ungeradzahligen Oberwellen verglichen werden, beispielsweise die Oberwelle von 150 Hz, 450 Hz oder/und 750 Hz, respektive die 3., 9. oder/und 15. Oberwelle.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei Störfrequenzen inklusive deren Harmonischen Ableitungen/Weiterführungen ein Quervergleich bzw. Querbetrachtung verschiedener Sensorkanäle bzw. Sensortypen miteinander genau bei diesen speziellen Frequenzen miteinander verglichen werden können um auf Korrelationen schließen zu können. Hiermit können weitere Erkenntnisse darüber gewonnen werden um Auslöseursachen zu ermitteln und möglichen Stromkreis bzw. Anlageneigenschaften genauer analysieren zu können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass der Verlauf des Strom- oder/und Spannungswertes über der Frequenz an der Ausgabeeinheit zur Verfügung steht.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Überwachung gegen nach Norm unerlaubte, bzw. im System unerwünschte Störfrequenzen durchgeführt werden kann. Des Weiteren ist es dadurch möglich einen Verschleiß eines Verbrauchers bzw. Ausfall von Verbrauchern zu erkennen. Darüber hinaus können damit auch mangelhaft projektierte bzw. abgestimmte Anlagen, beispielsweise Antriebssysteme mit fehlenden bzw. ungeeigneten Filtern, erkannt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass aus den frequenzabhängigen Amplitudenwerte ein oder mehrere Rauschleistungswerte ermittelt werden, die an der Ausgabeeinheit zur Verfügung gestellt werden können.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Verhältnis Rauschen zu Signalgüte ermittelt werden kann. Im Englischen bedeutet dies SNR (Signal to Noise Ratio). Hiermit können gezielt einzelne Störbereiche, also einzelne Frequenzen bzw. auch bestimmte Frequenzbereiche gemeint und analysiert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass nach einer Erkennung eines Fehlerlichtbogens die ermittelten Strom- oder/und Spannungswerte für einen ersten Zeitraum bis zur Erkennung des Fehlerlichtbogens gespeichert werden.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Werte für weitere Abfragen zur Verfügung stehen bzw. im Nachhinein abgefragt werden können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit oder/und Ausgabeeinheit derart ausgestaltet, dass der zeitliche Verlauf der Strom- oder/und Spannungswerte zur Verfügung steht.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine umfangreichere Darstellung des Verlaufs zur Verfügung steht um die Fehlerursache besser ermitteln zu können. Des weiteren hat es den Vorteil, dass eine Überwachung und mögliche Ausgabe/Anzeige einer sogenannten Trendanalyse schon vor einer Auslösung zur Verfügung gestellt wird, mit dem besonderen Vorteil der Vorausfallsüberwachung und auch Dimensionierung, Justierung oder Diagnose/Wartung des Stromkreises bzw. der Anlage und seiner Anlagenteile.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass an Stelle der Abgabe einer Meldung oder parallel dazu ein Signal zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises abgegeben wird.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass der erfindungsgemäße Brandschutzschalter nicht nur eine erweiterte Funktionalität hinsichtlich der Überwachung eines Stromkreises aufweist, sondern auch eine erweiterte Schutzfunktionalität einbringt. So können beispielsweise einem Kunden weitere Funktionalitäten angeboten werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass der fortlaufende Strom- oder/und Spannungswert nach der Zeit differenziert wird und der Verlauf an der Ausgabeeinheit zur Verfügung steht.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Überwachung und mögliche Ausgabe/Anzeige einer sogenannten Trendanalyse vor, während oder/und nach einer Auslösung zur Verfügung gestellt wird, mit dem besonderen Vorteil der Vorausfallsüberwachung und auch Dimensionierung, Justierung oder Diagnose/Wartung des Stromkreises bzw. der Anlage und seiner Anlagenteile.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass aus den fortlaufend ermittelten Strom- und Spannungswerten Leistungswerte oder/und Energiewerte ermittelt werden, die an der Ausgabeeinheit zur Verfügung stehen. Wie beispielsweise die elektrische Leistung in Watt, die Effektiv- und Blindleistung, die elektrische Energie bzw. der Energieverbrauch in KWh, Cos-Phi, etc.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass sogenannte Meteringfunktionen, also Prozessdaten zur Energiebilanz, Energieeffizienz, Stromsparfunktionen, etc. automatisch ohne Zusatzaufwand (dem Kunden) angeboten werden können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerungseinheit derart ausgestaltet, dass die Frequenz der Spannungswerte mit einem Frequenzuntergrenzwert und mit einem Frequenzobergrenzwert verglichen wird und bei einer Unter- oder Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  • Die Frequenz der Spannungswerte ist üblicherweise die Netzfrequenz, die Landesspezifisch ist und beispielsweise 50 Hz für viele europäische Länder und 60 Hz für den überwiegenden Teil der USA bzw. auch Brasilien beträgt. Ein Frequenzuntergrenzwert kann beispielsweise 40 Hz sein oder im Bereich von 45 bis 40 Hz liegen und ein Frequenzobergrenzwert kann beispielsweise 60 Hz sein oder im 55 bis 60 Hz liegen, jeweils bezogen auf ein 50 Hz Stromnetz.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Überwachung hinsichtlich der Netzfrequenz erfolgt und bei beispielsweise schwankender Netzfrequenz eine Warnung abgegeben wird. Dies hat ferner den Vorteil, dass eine Verschiebung der Versorgungsfrequenz erkannt wird und damit einhergehend die Funktions- und Wirkungsweise des Brandschutzschalters mit überwacht werden kann, da ein Brandschutzschalter auf eine bestimmte Netzfrequenz typgeprüft wurde. Bei abweichenden Frequenzen ändert sich die Funktionsfähigkeit bis hin zum Verlust der Schutzfunktion. Manche Brandschutzschalter sind in breiteren Frequenzbereichen einsatzfähig. Hier können abweichende Grenzen festgesetzt werden. Beispielsweise können autarke, mobile Maschinen und Anlagen eine eigene Stromversorgung besitzen mit einem Frequenzumrichter bzw. Generator, welcher ein bestimmtes Frequenzband als Versorgungsfrequenz generiert. Dies kann damit überwacht werden, damit die Schutzfunktion stets sichergestellt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrische Stromkreis ein Dreiphasen-Wechselstromkreis, pro Phase ist ein Spannungssensor vorgesehen, die Steuerungseinheit ist derart ausgestaltet, dass die ermittelten Spannungswerte pro Phase miteinander verglichen werden um eine Sternpunktabweichung festzustellen, und bei einer Sternpunktabweichung, die einen Sternpunktabweichungsgrenzwert überschreitet, eine Meldung abgegeben wird. Ein Vergleich könnte beispielsweise dahingehend erfolgen, dass der Spannungswert einer Phase mehr als 10% vom Spannungswert einer anderen Phase abweicht. Alternativ, dass der Spannungswert einer Phase mehr als 10% von seinem Spannungssollwert, wie beispielsweise 230 Volt oder 400 Volt abweicht. Ebenso ist damit gemeint, dass die Spannungswerte zwischen den Phasen ermittelt werden und gegen einen Sollwert oder/und gegen die anderen beiden Phase-Phase Spannungswerte verglichen werden. Ein anderer Wert als 10%, beispielsweise jeder Wert im Bereich 5% bis 20%, ist möglich.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass die nach Norm erlaubten Grenzwerte überprüft und kontrolliert werden können. Hiermit kann eine Warnung mittels einstellbarer Prüfgrenzen ausgegeben werden. Eine Abschaltung kann mittels dieser oder einer zweiten Grenzwertbetrachtung (Schwelle) vorgenommen werden.
  • Somit kann zwischen Warnschwelle und Auslöseschwelle unterschieden werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Stromkreis ein Dreiphasen-Wechselstromkreis,
    pro Phase ist ein Stromsensor vorgesehen,
    die Steuerungseinheit ist derart ausgestaltet, dass die Stromwerte pro Phase mit einem Stromoberwert verglichen werden und bei einer Überschreitung eine Meldung abgegeben wird. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Überwachung der einzelnen Stromkreise erfolgen kann.
  • Beispielsweise:
    • – Fehlerzuordnung je Phase und Strom, abhängig von den verwendeten Sensorarten und deren damit sich ergebenden Möglichekeiten
    • – Überwachung der Stromtragfähigkeit
    • – Überwachung von Stromspitzen je Phase
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für den Neutralleiter ein Stromsensor vorgesehen, die Steuerungseinheit ist derart ausgestaltet, dass der Stromwert für den Neutralleiter mit einem Neutralleiterstromoberwert verglichen wird und bei einer Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  • Ein Neutralleiterstromoberwert kann beispielsweise im Bereich der Stromtragfähigkeit liegen.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Unterbrechung des Neutralleiters erkannt werden kann, welches gefährliche Überspannungen in Mehrphasensystemen zur Folge haben kann, welches wiederum Verbraucher und andere Schutzschaltgeräte beschädigen oder zerstören könnte.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrische Stromkreis ein Dreiphasen-Wechselstromkreis, pro Phase ist ein Spannungssensor vorgesehen, die Steuerungseinheit ist derart ausgestaltet, dass die fortlaufend ermittelten Spannungswerte pro Phase mit einem Spannungsoberwert, einem ersten Spannungsunterwert und einem zweiten Spannungsunterwert verglichen wird und bei einer Überschreitung eine erste, bei einer ersten Unterschreitung eine zweite Meldung, bei einer zweiten Unterschreitung eine Phasenausfallmeldung abgegeben wird oder dass eine Neutralleiterausfallmeldung abgegeben wird.
  • Es kann eine Überwachung dahingehend erfolgen, dass erlaubte Warnungs- und Störungsgrenzen nicht überschritten werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass potenziell gefährliche Anlagenfehler wie z.B.: Phasenausfall (Ausfall einer oder zweier Phasen), Sternpunktverschiebung, Ausfall N-Leiter aufgrund Leitungsunterbrechung, etc. wirkungsvoll aufgespürt und erkannt werden und somit der Stromkreis bzw. eine Niederspannungsverteilung wirkungsvoll geschützt werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Stromsensor ein Hallsensor oder/und Widerstand oder/und Stromwandler oder/und Transformator oder/und Rogowski-Spule. Dies hat den besonderen Vorteil, dass unterschiedlichste Sensorarten zur Strommessung zum Einsatz kommen können, welche je nach Anwendungsgebiet ihre Vorteile einbringen können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausgabeeinheit ein Ausgabeinterface oder/und eine visuelle Anzeige oder/und ein Display oder/und eine Lichtemitterdiode oder/und einen Busanschluss auf.
  • Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Gerät individuell und flexibel in einen Anlagenverbund mittels diverser Schnittstellen eingebunden werden kann. Dies kann mittels Steuerleitungen, Busverbindungen, visuellen Anzeigeelementen, etc. geschehen. Ferner, dass Meldungen des Gerätes in einen Anlagenverbund direkt sichtbar sind.
  • Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 als auch rückbezogen lediglich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen des Patentanspruchs 1 bewirken eine Verbesserung eines Brandschutzschalters.
  • Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Dabei zeigt:
  • 1 ein erstes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Brandschutzschalters
  • 2 ein zweites Blockschaltbild zur Erläuterung der Erfindung
  • 3 eine Funktionsabbildung zur Erläuterung der Erfindung
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Brandschutzschalters für einen elektrischen Stromkreis L1, L2, L3, beispielsweise einen dreiphasigen Niederspannungsstromkreis, aufweisend,
    • – ein Netzteil PS, zur Stromversorgung, das mit dem elektrischen Stromkreis L1, L2, L3 verbunden ist,
    • – mindestens einen Stromsensor I1, I2, I3, zur fortlaufenden Ermittlung eines elektrischen Stromwertes des elektrischen Stromkreises L1, L2, L3,
    • – mindestens einen Spannungssensors U1, U2, U3, zur fortlaufenden Ermittlung eines elektrischen Spannungswertes des elektrischen Stromkreises L1, L2, L3,
    • – einer Steuerungseinheit SE, aufweisend einen Analog-Digital-Umsetzer ADC, eine Prozessoreinheit MCU und einen Speicher MEM, in der die ermittelten und aufbereiteten Stromwerte oder/und Spannungswerte digitalisiert und verarbeitet werden und die derart ausgestaltet ist, dass bei bzw. nach Erkennung eines Fehlerlichtbogens ein Signal zur Unterbrechung eines elektrischen Stromkreises abgegeben wird. Dieses kann an eine externe Einheit, die den elektrischen Stromkreis unterbricht, beispielsweise ein Schalter, wie ein Leitungsschutzschalter, abgegeben werden. Ebenso kann sich im oder am Brandschutzschalter eine Auslöseeinheit Trip vorgesehen sein, zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises L1, L2, L3.
  • Die Steuerungseinheit SE ist ferner derart ausgestaltet, dass nach einer Erkennung eines Fehlerlichtbogens die ermittelten Strom oder/und Spannungswerte für einen ersten Zeitraum bis zur Erkennung des Fehlerlichtbogens an einer Ausgabeeinheit AE zur Verfügung stehen.
  • Die Ausgabeeinheit kann eine graphische Anzeige GA oder/und ein Interface IF, wie einen Bus-Anschluss, umfassen. Ferner eine oder mehrere Lichtemitterdioden respektive LED aufweisen oder/und ein Display.
  • Des Weiteren kann mindestens eine Signalaufbereitungseinheit SAE vorgesehen sein, die in mindestens einem Sensor integriert oder zwischen mindestens einem Sensor und der Steuerungseinheit angeordnet, wie in 1, oder in der Steuerungseinheit integriert sein kann, in der die ermittelten Stromwerte oder/und Spannungswerte wahlweise hinsichtlich Amplitude und Frequenzbereich angepasst werden. Beispielsweise kann eine Frequenzbegrenzung durch ein Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter erfolgen.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass alle Ausgestaltungen einen Fehlerstromschutzschalter in seiner Funktion erweitern. Damit werden, neben der Einhaltung aller Vorschriften sowie Richtlinien zur Errichtung von elektrischen Anlagen, spezielle Überwachungsgeräte überflüssig. Zudem stehen neue Funktionen zur Verfügung.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild gemäß 1, mit dem Unterschied, dass der Stromkreis L1, L2, L3 einen Neutralleiter N aufweist.
  • Des Weiteren ist die Signalaufbereitungseinheit SAE teil der Steuerungseinheit SE. Zudem ist die Signalaufbereitungseinheit SAE in 2 Teileinheiten aufgeteilt, eine erste Signalaufbereitungseinheit SAE1 für die Stromsensoren I1, I2, I3 und eine zweite Signalaufbereitungseinheit SAE2 für die Spannungssensoren U1, U2, U3.
  • Weiterhin ist das Netzteil PS ein Teil der Steuerungseinheit SE, beispielsweise hier integriert.
  • Ferner sind die Stromsensoren I1, I2, I3, als Stromwandler bzw. Strom-Transformatoren ausgestaltet, die mit der Signalaufbereitungseinheit SAE1, die als Stromwandler-Strommesseinheit ausgestaltet ist, verbunden sind. Diese kann Teil der Steuerungseinheit SE sein, aber auch separat ausgeführt sein.
  • 3 zeigt eine Funktionsabbildung zur Erläuterung der Funktionsweise, bei der gemessene Stromwerte I1, I2, I3 und Spannungswerte U1, U2, U3 einer Signalaufbereitungseinheit SAE zugeführt werden, die die aufbereiteten Messwerte, bzw. mindestens einen Teil dessen, durch eine Verteilfunktion V in drei verschiedene Richtungen abgibt.
  • Zum Ersten einer Anzeigeeinheit AE, die die Messwerte, aber auch Diagnose-, Trend- oder/und Prozessdaten, anzeigt, zur Verfügung stellt oder/und abgibt.
  • Alle relevanten, ermittelten Signale und abgeleitete Größen, welche zur möglichen Ursachenfindung der Auslösegrundes verwendet werden können, können
    • a) im Speicher MEM abgespeichert werden
    • b) optional über Businterface IF abgegeben werden, bspw. an einen Servicetechniker bzw. eine Leitwarte
    • c) über eine graphische Anzeige GA angezeigt bzw. gemeldet werden.
  • Beispielsweise kann ferner angezeigt werden: Erkennung eines Fehlerlichtbogens, Stromobergrenzwert überschritten, Spannungsobergrenzwert, Sternpunktabweichungsgrenzwert überschritten, Oberwellenanteil zu groß, Oberwelle x zu hohe Amplitude, Frequenzuntergrenzwert bzw. Frequenzobergrenzwert überschritten, Spannungsuntergrenzwert unterschritten – eine Phase ist ausgefallen, Neutralleiterstromoberwert überschritten, usw.
  • Zum Zweiten einer Signalanalysefunktion ANL, die eine Analyse hinsichtlich der Erfüllung bestimmter Kriterien durchführt und daraufhin beispielsweise eine Meldung abgibt, die mittels einer zweiten oder der ersten Anzeigeeinheit AE, AE2 angezeigt werden kann. Dazu ist die Signalanalyseeinheit ANL mit dieser verbunden.
  • Beispielsweise kann eine Analyse dahingehende erfolgen, dass Stromobergrenzwert überschritten, Spannungsobergrenzwert, Sternpunktabweichungsgrenzwert überschritten, Oberwellenanteil zu groß, Oberwelle x zu hohe Amplitude, Frequenzuntergrenzwert bzw. Frequenzobergrenzwert überschritten, Spannungsuntergrenzwert unterschritten – eine Phase ist ausgefallen, Neutralleiterstromoberwert überschritten, usw.
  • Zum Dritten einer Auslöseanalysefunktion AAL, die den elektrischen Stromkreis auf das Vorliegen von Kriterien prüft, bei denen eine Unterbrechung des elektrischen Stromkreises erfolgen soll und ggfs. eine entsprechende Unterbrechung durch die Auslöseeinheit Trip initiiert. Beispielsweise Erkennung eines Fehlerlichtbogens, Stromobergrenzwert überschritten, Spannungsobergrenzwert, Sternpunktabweichungsgrenzwert überschritten, Oberwellenanteil zu groß, Oberwelle x zu hohe Amplitude, Frequenzuntergrenzwert bzw. Frequenzobergrenzwert überschritten, Spannungsuntergrenzwert unterschritten – eine Phase ist ausgefallen, Neutralleiterstromoberwert überschritten, usw. Des Weiteren kann die Auslöseanalysefunktion AAL mit einer Dritten oder der Ersten bzw. Zweiten Anzeigeeinheit AE, AE2, AE3 verbunden sein, um einen Auslösevorgang, d.h. die Unterbrechung des elektrischen Stromkreises, anzuzeigen.
  • Erfindungsgemäß werden Basisfunktionen, wie Strom- und Spannungsmessung, für weitere Überwachungsfunktionen verwendet. Dies können beispielsweise weitere Grenzwertüberwachungen, Asymmetrieüberwachungen in dreiphasigen Stromkreisen, Harmonischenüberwachungen, EMV-Überwachungen, Signal to Noise Ratio (SNR) Überwachungen, Trend von Messwerten Überwachungen sein.
  • Dies hat den Vorteil, dass neben der Einhaltung aller Vorschriften sowie Richtlinien zur Errichtung von Stromkreisen bzw. Anlagen auch möglicherweise spezielle Überwachungsgeräte vermieden werden. Ferner stellt der erfindungsgemäße Brandschutzschalter neue Funktionen zur Verfügung.
  • Im Folgenden soll die Erfindung noch mal mit anderen Worten erläutert und dargestellt werden.
  • Elektronisch aufgebaute Schutzschaltgeräte, wie Brandschutzschalter übernehmen erfindungsgemäß weitere und neue Überwachungsfunktionen, z.B. als Zusatzfeatures. Vorteilhafterweise können vorhandene Sensoreinheiten mit verwendet werden.
  • Als neue bzw. abgeleitete Funktionen können sich hieraus ergeben:
    • – Überwachung Netz-Asymmetrie (Strom/Spannung) => kann Dauerhaft den Anteil Ableitströme erhöhen; kann ggf. Netzteile oder ähnliches beschädigen – so Vermeidung dessen.
    • – Überwachung Netzqualität
    • – Harmonische Analyse => wiederkehrende krit. Störfrequenzen, relevant für die Antriebstechnik und deren zuverlässiges Verhalten
    • – EMV-Analyse => SNR-Analyse bei Fehlerlichtbogen-Frequenzbändern, bzw. bei von Brandschutzschalten zur Fehlerlichtbogenerkennung verwendeten Frequenzbereichen.
    • – Überwachung Phasen => Erkennung d. Ausfall einer Phase; Identifizierung der resultierenden Phase in Bezug zu einer Fehlergröße (z.B. Brandschutzschalter hat Fehler an Phase 2 erkannt)
    • – Überwachung von periodischen und/oder Serienfehlern
    • – Überwachung von Zuständen/Fehlern über die Zeit
    • – Energie Management
    • – Zustandüberwachung
    • 1) Messung / Analyse der Netzqualität zur Bewertung der Sicheren Arbeitsweise des RCD. Ziel: Vorausfallserkennung
    • 2) Zuordnung Fehlerbild/Analyse bei Auslösung/Abschaltvorgang Ziel: Ursachenfindung bei Auslösevorgang
    • 3) Diagnose- / Prozessdaten zur allgemeinen Anlagenvisualisierung und -überwachung Ziel: Automatisierung zur Schaffung von Transparenz und höherer Anlagenverfügbarkeit
  • Die Besonderheit eines Brandschutzschalters respektive Arc Fault Detection Devices, kurz AFDD, mit erfindungsgemäßer Ausgestaltung liegt darin, dass neben der Anzeige/Ausgabe von reinen Messdaten auch Werte bzgl. der Netzqualität (Oberwellen, Sternpunktabweichung, Frequenzabweichung der Netzfrequenz, usw.) konkret für die Vorausfallerkennung des AFDD zur Verfügung stehen und betrachtet werden können. Zudem könnte noch während eines Auslösevorgangs eine Analyse der Auslöseursache erfolgen.
    • – Verschiebung Sternpunkt => Folge: Spannungsüberhöhung an einzelner Phase, was das Netzteil eines Brandschutzschalters zerstören kann.
    • – Asymmetrisches Schalten von Verbrauchern mit EMV-Filtern (X-/Y-Kondensatoren) => Folge: Hohe Ableitströme im Schaltvorgang (z.B. Einschalten Motorschutzschalter mit unsymmetrischem Schaltverhalten).
    • – Oberschwingungen im System (ungleich 50Hz) mit kritischer Amplitude, je nach Frequenz.
    • – Fehleranalyse-/anzeige nach/bei Abschaltvorgang => Identifizierung der fehlerhaften Phase.
  • In der Steuerungseinheit werden die „rohen“, digitalisierten Messdaten normiert, d.h. nach jeweils physikalischen Einheiten umgerechnet und skaliert, jeweils im gewünschten Verhältnis (Signalauflösung zu Signalgenauigkeit).
  • Beispiel: ADC-Wandlerbereich 4096 Digits; Stromwert von 0 mA entspricht 100 Digit (Offsetwert); 10mA entsprechen 250 Digits => Ein ADC-Wert von 350 Digits wird somit normiert 10mA ergeben.
  • Anschließend werden die jeweiligen gewünschten Größen berechnet. Dies geschieht durch digitale Signalverarbeitung in der Prozessoreinheit MCU, beispielsweise durch einen Mikrocontroller mittels Firmware/Maschinencode.
  • Messung / Analyse der Netzqualität, beispielsweise zur Vorausfallserkennung, durch:
    • – Betrachtung der Spannungswerte auf Spannungsabweichung (Ober- und Untergrenze) einer einzelnen Phase (entspricht Überschreitung eingestellter Grenzwerte) => Meldung
    • – Betrachtung der Spannungswerte auf Sternpunktabweichung, d.h. relative Abweichung der Phasen zueinander (entspricht Überschreitung eingestellter Grenzwerte) => Meldung
    • – Betrachtung der Stromwerte im Frequenzbereich a) 3., 5., 7., ... Harmonische der Netzfrequenz (z.B. 50Hz) Überschreitung von frequenzabhängigen Amplitudengrenzwerten => Meldung b) Betrachtung höherer Amplituden im höheren Frequenzbereich bzw. -band, Überschreitung von Grenzwerte => Meldung
    • – Im Frequenzbereich ergibt sich ein Diagramm Amplitude von Strom- oder/und Spannungswert (z.B. RMS) über der Frequenz. Steigen ein oder mehrere Amplitudenwerte (RMS) im Frequenzband, z.B. 0–1kHz bzw. 0–20kHz über einen kritischen Grenzwert, so steigt die Gefahr von Fehlauslösungen. => Meldung
  • Zuordnung Fehlerbild/Analyse bei Auslösung/Abschaltvorgang
    • Ziel: Ursachenfindung bei Auslösevorgang
  • Bei Auslösung sollen alle zum Zeitpunkt der Auslösung verfügbaren Sensorsignale und deren Ableitungen zwischengespeichert werden und mittels Ausgabeeinheit, wie Kommunikationsschnittstelle und/oder Anzeige, nach Anforderung ausgegeben werden.
  • Unter Ableitungen von ermittelten Werten (Strom, Spannung) sind mathematische Ableitungen gemeint, zum Beispiel Differential, Integral, Fourier Transformation, usw.
  • Diagnose-/Prozessdaten zur allgemeinen Anlagenvisualisierung und -überwachung
    • Ziel: Automatisierung zur Schaffung von Transparenz und höherer Anlagenverfügbarkeit.
  • Funktion/Modul AAL:
  • Hier ist die Sammlung aller relevanten, ermittelten Werte respektive Signale (Meßsignale und abgeleitete Größen) gemeint, welche zur möglichen Ursachenfindung der Auslösegrundes,
    • a) im Speicher abgespeichert werden
    • b) optional über Businterface an Servicetechniker bzw. Leitwarte ausgegeben
    • c) über Graphische Anzeige gemeldet wird
  • Mit dieser Funktion wird erreicht, an welcher Phase, welcher Fehler aufgetreten ist, damit bei Bedarf eine rasche Analyse und Fehlervermeidung/-abstellung erfolgen kann.
  • Funktion/Modul ANL:
  • Betrachtung aller verfügbaren Werte respektive Signale und deren Ableitungen auf Sicherung des Netzes, sprich einer Vorausfallerkennung.
  • Dabei werden relevante Größen der Netzqualität betrachtet und bei Überschreiten von Grenzwerten eine Reaktion abgeleitet, d.h. Meldung oder/und Anzeige bis hin zur Auslösung.
  • Erfindungsgemäß kann eine Kombination erfolgen aus:
    • a) Anzeige/Ausgabe von ermittelten Diagnose-/Trend- und Prozessdaten.
    • b) Bestimmung und Analyse der Faktoren bzgl. Netzqualität inkl. Anzeige/Ausgabe zum Zwecke des Anlagenschutzes und Vorausfallserkennung/-analyse.
    • c) Bestimmung und Speicherung/Anzeige/Ausgabe aller relevanten Daten zum Zeitpunkt der Auslöseentscheidung zum Zwecke Findung des Auslösegrundes (Zuordnung Fehlerort, Fehlerzeit, Fehlerursache).
  • Als weitere Größen können verwendet werden:
    • – Spannungswerte je Phase auf Grenzwert Spannung
    • – Spannungswerte der 3 Phasen auf Sternpunktsymmetrie zueinander (Sternpunktabweichung)
    • – Ableitung des Differenzstromes nach der Zeit und dessen Darstellung über die Zeit
    • – Ableitung des Differenzstromes nach der Zeit und dessen Darstellung im Frequenzbereich.
    • – Spannungswerte je Phase auf Grenzwert Netzfrequenz (Abweichung von z.B. 50/60 Hz)
    • – Stromwerte je Phase (optional inkl. N-Leiter) auf Grenzwerte (Überlast bzw. Derating)
  • Die Erfindung ermöglicht die Integration einer Überwachungsfunktionalität in einem Brandschutzschalter. Es ergibt sich damit ein Zusatznutzen für den Endkunden.
  • Vorteile:
    • – Kostenersparnis für den Kunden bzw. Zusatznutzen
    • – Platzersparnis im Schaltschrank
    • – Verringerung des Verdrahtungsaufwandes
    • – Vereinigung von reiner Anzeige Messdaten, Auswertung Netzqualität für Kriterium Vorausfallerkennung sowie Analyse der möglichen Ausfallursache bei Auslösung
    • – Automatisierung der Anlage
    • – Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit
    • – Erweiterer Schutz der Anlage bzgl. Analyse der Netzqualität (Vorausfallserkennung)
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (23)

  1. Brandschutzschalter für einen elektrischen Stromkreis, aufweisend, – ein Netzteil, zur Stromversorgung, – mindestens einen Stromsensor, zur fortlaufenden Ermittlung elektrischer Stromwerte des elektrischen Stromkreises, – mindestens einen Spannungssensors, zur fortlaufenden Ermittlung elektrischer Spannungswerte des elektrischen Stromkreises, – einer Steuerungseinheit, aufweisend einen Analog-Digital-Umsetzer, eine Prozessoreinheit und einen Speicher, in der die ermittelten Stromwerte und Spannungswerte digitalisiert und verarbeitet werden und die derart ausgestaltet ist, dass bei Erkennung eines Fehlerlichtbogens ein Signal zur Unterbrechung des elektrische Stromkreis abgegeben wird, – dass die Steuerungseinheit ferner derart ausgestaltet ist, dass nach Erkennung eines Fehlerlichtbogens die ermittelten Strom- und Spannungswerte für einen ersten Zeitraum bis zur Erkennung des Fehlerlichtbogens an einer Ausgabeeinheit zur Verfügung stehen.
  2. Brandschutzschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auslöseeinheit vorgesehen ist, zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises bei Erkennung eines Fehlerlichtbogens durch die Steuerungseinheit.
  3. Brandschutzschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass serielle oder/und parallel Fehlerlichtbögen erkannt werden.
  4. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Signalaufbereitungseinheit vorgesehen ist, die in mindestens einem Sensor integriert oder zwischen mindestens einem Sensor und der Steuerungseinheit angeordnet oder in der Steuerungseinheit integriert ist, in der die ermittelten Stromwerte oder/und Spannungswerte wahlweise hinsichtlich Amplitude und Frequenzbereich angepasst werden.
  5. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass der fortlaufend ermittelte Spannungswert mit einem Spannungsoberwert und einem Spannungsunterwert verglichen wird und bei einer Über- oder Unterschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  6. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass der fortlaufend ermittelte Stromwert mit einem Stromoberwert verglichen wird und bei einer Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  7. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass fortlaufend eine Frequenzanalyse des ermittelten Strom- oder/und Spannungswertes durchgeführt wird, die ermittelten frequenzabhängigen Amplitudenwerte mit frequenzabhängigen Amplitudengrenzwerten verglichen werden und bei Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  8. Brandschutzschalter nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass die Frequenzanalyse mittels einer schnellen Fourier-Transformation durchgeführt wird.
  9. Brandschutzschalter nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass die ermittelten frequenzabhängigen Amplitudenwerte mit frequenzabhängigen Amplitudengrenzwerten verglichen werden, wobei nur Werte bei Frequenzen der ungeradzahligen Oberwelle der Netzfrequenz miteinander verglichen werden.
  10. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass der Verlauf des Strom- oder/und Spannungswertes über der Frequenz an der Ausgabeeinheit zur Verfügung steht.
  11. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit derart ausgestaltet ist, dass aus den frequenzabhängigen Amplitudenwerte ein oder mehrere Rauschleistungswerte ermittelt werden, die an der Ausgabeeinheit zur Verfügung gestellt werden können.
  12. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass nach einer Erkennung eines Fehlerlichtbogens die ermittelten Strom- oder/und Spannungswerte für einen ersten Zeitraum bis zur Erkennung des Fehlerlichtbogens gespeichert werden.
  13. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit oder/und Ausgabeeinheit derart ausgestaltet ist, dass der zeitliche Verlauf der Strom- oder/und Spannungswerte zur Verfügung steht.
  14. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass an Stelle der Abgabe einer Meldung oder parallel dazu ein Signal zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises abgegeben wird.
  15. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass der fortlaufende Strom- oder/und Spannungswert nach der Zeit differenziert wird und der Verlauf an der Ausgabeeinheit zur Verfügung steht.
  16. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass aus den fortlaufend ermittelten Strom- und Spannungswerten Leistungswerte oder/und Energiewerte ermittelt werden, die an der Ausgabeeinheit zur Verfügung stehen.
  17. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass die Frequenz der Spannungswerte mit einem Frequenzuntergrenzwert und mit einem Frequenzobergrenzwert verglichen wird und bei einer Unter- oder Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  18. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Stromkreis ein Dreiphasen-Wechselstromkreis ist, dass pro Phase ein Spannungssensor vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass die ermittelten Spannungswerte pro Phase oder/und zwischen zwei Phasen miteinander verglichen werden um eine Sternpunktabweichung festzustellen, und bei einer Sternpunktabweichung, die einen Sternpunktabweichungsgrenzwert überschreitet, eine Meldung abgegeben wird.
  19. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis ein Dreiphasen-Wechselstromkreis ist, dass pro Phase ein Stromsensor vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass die Stromwerte pro Phase mit einem Stromoberwert verglichen werden und bei einer Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  20. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 19, dadurch gekennzeichnet, dass für den Neutralleiter ein Stromsensor vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass der Stromwert für den Neutralleiter mit einem Neutralleiterstromoberwert verglichen wird und bei einer Überschreitung eine Meldung abgegeben wird.
  21. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Stromkreis ein Dreiphasen-Wechselstromkreis ist, dass pro Phase ein Spannungssensor vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit derart ausgestaltet ist, dass die fortlaufend ermittelten Spannungswerte pro Phase mit einem Spannungsoberwert, einem ersten Spannungsunterwert und einem zweiten Spannungsunterwert verglichen wird und bei einer Überschreitung eine erste, bei einer ersten Unterschreitung eine zweite Meldung, bei einer zweiten Unterschreitung eine Phasenausfallmeldung abgegeben wird oder dass eine Neutralleiterausfallmeldung abgegeben wird.
  22. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor ein Hallsensor oder/und Widerstand oder/und Stromwandler oder/und Transformator oder/und Rogowski-Spule ist.
  23. Brandschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit ein Ausgabeinterface oder/und eine visuelle Anzeige aufweist oder/und ein Display oder/und eine Lichtemitterdiode oder/und einen Busanschluss aufweist.
DE102015218914.7A 2015-06-30 2015-09-30 Brandschutzschalter Pending DE102015218914A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015212201.8 2015-06-30
DE102015212201 2015-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015218914A1 true DE102015218914A1 (de) 2017-01-05

Family

ID=57582521

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015218911.2A Pending DE102015218911A1 (de) 2015-06-30 2015-09-30 Fehlerstromschutzschalter
DE102015218914.7A Pending DE102015218914A1 (de) 2015-06-30 2015-09-30 Brandschutzschalter

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015218911.2A Pending DE102015218911A1 (de) 2015-06-30 2015-09-30 Fehlerstromschutzschalter

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE102015218911A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107145181B (zh) * 2017-06-09 2018-05-08 中山大学 一种用于大功率电气火灾实验的主电路
EP3422512A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Brandschutzschalter und verfahren
CN110875587A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 西门子股份公司 低压断路器和方法
DE102018121729A1 (de) * 2018-09-06 2020-03-12 Lisa Dräxlmaier GmbH Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Absicherung einer elektrischen Verbindung
DE102019212661A1 (de) * 2019-08-23 2021-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Elektronisches Schutzschaltgerät und Verfahren
DE102021201810A1 (de) 2021-02-25 2022-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Niederspannungsleistungsschalter und Leistungsmessanordnung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017127766B3 (de) 2017-11-24 2018-10-18 Beckhoff Automation Gmbh Busklemme für ein automatisierungssystem und verfahren zum überwachen eines versorgungsstromnetzes
DE102019007224B3 (de) 2019-10-17 2021-03-25 SAFETYTEST GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des resistiven Anteils der Ableitstromimpedanz im Wechselstromnetz
DE102020116428A1 (de) 2020-06-22 2021-12-23 Magnetec Gmbh Sensor, Schutzschalter, Ladekabel und Ladestation
US20230408601A1 (en) * 2022-06-17 2023-12-21 Honeywell Limited Fault detection in a power distribution system providing high voltage direct current through multiple channels with a floating ground

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004020402U1 (de) * 2003-05-19 2005-07-07 Ellenberger & Poensgen Gmbh Vorrichtung zur Erkennung von Störlichtbögen
DE102004056436A1 (de) * 2004-11-19 2006-06-01 Esw-Extel Systems Wedel Gesellschaft Für Ausrüstung Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Fehlerstrom-Lichtbögen in elektrischen Stromkreisen
US20130038971A1 (en) * 2010-06-03 2013-02-14 Shakira Limited Arc fault detector for ac or dc installations
DE102014108801A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-08 Volterra Semiconductor Corp. Photovoltaikpanels mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit und zugehörige Systeme und Verfahren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD270421A1 (de) * 1988-03-25 1989-07-26 Koepenick Funkwerk Veb Schaltungsanordnung zur diagnose und indikation von fehlerstroemen in gleichstromversorgungsnetzen
AT409675B (de) * 1999-06-04 2002-10-25 Schneider Schaltgeraetebau Und Überwachungssystem für nh-sicherungssysteme
AT412047B (de) * 2002-05-27 2004-08-26 Moeller Gebaeudeautomation Kg Fehlerstromschutzschalter
DE102011084362B4 (de) * 2011-03-30 2015-03-05 Bender Gmbh & Co. Kg Elektrische Schutz- und Überwachungseinrichtung in einem Elektrofahrzeug zum sicheren Fahrbetrieb sowie zum sicheren Lade- und Rückspeisebetrieb des Elektrofahrzeugs an einer Ladestation
FR3010585B1 (fr) * 2013-09-12 2017-04-28 Schneider Electric Ind Sas Dispositif de controle et de protection electrique

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202004020402U1 (de) * 2003-05-19 2005-07-07 Ellenberger & Poensgen Gmbh Vorrichtung zur Erkennung von Störlichtbögen
DE102004056436A1 (de) * 2004-11-19 2006-06-01 Esw-Extel Systems Wedel Gesellschaft Für Ausrüstung Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Fehlerstrom-Lichtbögen in elektrischen Stromkreisen
US20130038971A1 (en) * 2010-06-03 2013-02-14 Shakira Limited Arc fault detector for ac or dc installations
DE102014108801A1 (de) * 2013-06-25 2015-01-08 Volterra Semiconductor Corp. Photovoltaikpanels mit Lichtbogenerkennungsfähigkeit und zugehörige Systeme und Verfahren

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107145181B (zh) * 2017-06-09 2018-05-08 中山大学 一种用于大功率电气火灾实验的主电路
EP3422512A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Brandschutzschalter und verfahren
CN109217231A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 西门子股份公司 防火开关和方法
CN110875587A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 西门子股份公司 低压断路器和方法
DE102018121729A1 (de) * 2018-09-06 2020-03-12 Lisa Dräxlmaier GmbH Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Absicherung einer elektrischen Verbindung
DE102018121729B4 (de) * 2018-09-06 2020-03-26 Lisa Dräxlmaier GmbH Sicherungsvorrichtung und Verfahren zur Absicherung einer elektrischen Verbindung
DE102019212661A1 (de) * 2019-08-23 2021-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Elektronisches Schutzschaltgerät und Verfahren
DE102021201810A1 (de) 2021-02-25 2022-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Niederspannungsleistungsschalter und Leistungsmessanordnung
US20220271524A1 (en) * 2021-02-25 2022-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Low-voltage circuit breaker and power measuring arrangement
US11784486B2 (en) * 2021-02-25 2023-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Low-voltage circuit breaker and power measuring arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015218911A1 (de) 2017-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015218914A1 (de) Brandschutzschalter
DE112012001189B4 (de) Verfahren, Systeme und Einrichtungen zum Erkennen paralleler elektrischer Fehlerlichtbögen
DE102004056436B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Fehlerstrom-Lichtbögen in elektrischen Stromkreisen
DE102015207456B3 (de) Isolationsüberwachungsgerät mit Spannungsüberwachung und zugrunde liegendes Verfahren
EP1894283B1 (de) Fehlerstromanalysator zur erfassung eines fehlerstroms und einrichtung mit fehlerstromerfassungsfunktion
WO2011012450A1 (de) Einrichtung und verfahren zur bereitstellung elektrischer energie an einen verbraucherstromkreis
DE102013207141A1 (de) Allstromsensitive Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) mit Parameterkonfiguration
DE102012218504A1 (de) Differenzstrom-Überwachungseinrichtung mit Lichtbogenerkennung
DE102010063419A1 (de) Verfahren zum Detektieren von Störlichtbogenereignissen durch einen Fehlerzähler und Vorrichtung
DE102018122248A1 (de) Verfahren und Systeme zur Erdschlusserfassung in einem Leistungsverteilungssystem
EP2064793A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines fehlersignals, das einen in einem sekundären stromwandlerstromkreis vorliegenden fehler anzeigt, sowie differentialschutzgerät
DE102016100671A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kurzschlussüberwachung einer Drehstromlast
DE102018114540B3 (de) Verfahren zur Erkennung von Lichtbögen in Gleichstromkreisen
EP3422512B1 (de) Brandschutzschalter und verfahren
DE102014221042A1 (de) Fehlerstromschutzvorrichtung zur Ableitstromerfassung
EP3696927A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur überwachung mehrerer stromabgänge in einem stromnetz
EP2869072A1 (de) Einrichtung und Verfahren zur Erfassung der elektrischen Energie von ein- oder mehrphasigen Verbrauchern
EP2282219A1 (de) Einrichtung und Verfahren zur Bereitstellung elektrischer Energie an einen Verbraucherstromkreis
EP3785358B1 (de) Ermitteln einer funktion eines kondensators einer passiven filterschaltung
DE102015216963A1 (de) Frequenzumrichter
DE102016212944A1 (de) Energieverteilungssystem
DE102015224807A1 (de) Brandschutzschalter zur Erkennung von Störlichtbögen
WO2010130275A2 (de) Elektrischer energiezähler
EP3089299B1 (de) Brandschutzschalter zur erkennung von störlichtbögen
DE10237342B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerstromüberwachung in einem elektrischen Wechselstromnetz

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01R0031020000

Ipc: G01R0031500000

R016 Response to examination communication