DE102015225910A1 - Fehlerstromschutzschalter - Google Patents

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    • H02H3/32Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter für einen, insbesondere Niederspannungs-, Stromkreis mit einer Serienschaltung aufweisend – einen Summenstromwandler, zur Ermittlung eines Differenzstromes des Stromkreises, – einer netzabhängigen Fehlerstromschutzschaltereinheit, die mit einem Netzteil verbunden ist, welches wiederum mit dem Stromkreis verbunden ist, – einer Auslöseeinheit, zur Unterbrechung des Stromkreises, wobei die Serienschaltung derart ausgestaltet ist, dass bei Überschreitung eines ersten Differenzstromwertes im Stromkreis die Auslöseeinheit den Stromkreis unterbricht. Es ist eine Filtereinheit vorgesehen, die funktional zwischen Summenstromwandler und netzabhängiger Fehlerstromschutzschaltereinheit vorgesehen ist, wobei diese derart ausgestaltet ist, dass mindestens zwei Frequenzbereiche gedämpft werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Fehlerstromschutzschalter nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 14.
  • Fehlerstromschutzschalter für elektrische Stromkreise, insbesondere für Niederspannungsstromkreise bzw. -anlagen, sind allgemein bekannt und befinden sich mittlerweile in fast jedem Haushalt. Mit Niederspannung sind Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Fehlerstromschutzschalter werden auch als Residual Current Devices bezeichnet, kurz RCD, bzw. Residual Current (Operated) Circuit Breaker, kurz RCCB.
  • In einem elektrischen Stromkreis ermitteln Fehlerstromschutzschalter die Stromsumme, die im Normalfall null ist, und unterbrechen beim Überschreiten eines Differenzstromwertes, d.h. einer Stromsumme von ungleich null, die einen bestimmten (Differenz-)Stromwert übersteigt, den elektrischen Stromkreis. Dazu weisen alle bisherigen Fehlerstromschutzschalter einen Summenstromwandler auf, dessen Primärwicklung durch die Leiter des Stromkreises gebildet wird und dessen Sekundärwicklung die Stromsumme bzw. ein Äquivalent abgibt, welche direkt oder indirekt zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises verwendet wird.
  • Wenn der Summenstromwandler so ausgebildet ist, dass die sekundärseitige Energie zur Betätigung einer Auslöseeinheit bzw. einer Unterbrechungseinheit bzw. eines Auslösers ausreicht, dann nennt man derartige Fehlerstromschutzschalter netzspannungsunabhängig, andernfalls netzspannungsabhängig.
  • Üblicherweise weist ein Fehlerstromschutzschalter neben dem Summenstromwandler, der den Differenzstromwert ermittelt, eine Auslöseeinheit zur Unterbrechung des elektrischen Stromkreises auf. Ferner eine Fehlerstromschutzschaltereinheit, die Summenstromwandler und Auslöseeinheit verbindet, so dass bei überschreiten eines bestimmten, ersten Differenzstromwertes, der in der Fehlerstromschutzschaltereinheit eingestellt werden kann, die Auslöseeinheit den elektrischen Stromkreis unterbricht. Derartige Fehlerstromschutzschaltereinheiten können netzspannungsabhängig als auch netzspannungsunabhängig ausgestaltet sein.
  • Im Allgemeinen haben netzspannungsunabhängige Fehlerstromschutzschalter eine sehr einfache Funktionsweise. Diese besitzen aufgrund der Netzspannungsunabhängigkeit und der Tatsache, dass kein Netzteil zur Energieversorgung vorhanden ist, eine sehr begrenzte Funktionalität.
  • Die Errichtung und der Betrieb von elektrischen Stromkreisen bzw. Anlagen mit Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen und drehzahlgeregelten elektrischen Antrieben stellt die Anlagenhersteller sowie Anlagenbetreiber vor große Herausforderungen. Zum einen muss der Fehlerstromschutz wirkungsvoll zum Schutz gegen elektrischen Schlag als auch zur Brandverhütung sichergestellt werden. Des Weiteren soll die Anlagenverfügbarkeit möglichst hoch sein. D.h. Standzeiten infolge Fehlauslösungen eines installierten Fehlerstromschutzschalters, beispielsweise eines netzeingangsseitig platziertem Fehlerstromschutzschalter, i.d.R. nach Errichtungsbestimmungen ein allstromsensitiver, d.h. netzabhängiger Fehlerstromschutzschalter, sollen möglichst ausgeschlossen bzw. minimiert werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fehlerstromschutzschalter, insbesondere einen netzspannungsabhängigen Fehlerstromschutzschalter, insbesondere für Antriebssysteme mit Frequenzumrichter, zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff durch einen Fehlerstromschutzschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
  • Bei einem Fehlerstromschutzschalter für einen, insbesondere Niederspannungs-, Stromkreis mit einer Schaltung, insbesondere Serienschaltung, aufweisend
    • – einen Summenstromwandler, zur Ermittlung eines Differenzstromes des Stromkreises,
    • – einer netzabhängigen Fehlerstromschutzschaltereinheit, die mit einem Netzteil verbunden ist, welches wiederum mit dem Stromkreis verbunden ist,
    • – einer Auslöseeinheit, zur Unterbrechung des Stromkreises, wobei die Schaltung, insbesondere Serienschaltung, derart ausgestaltet ist, dass bei Überschreitung eines ersten Differenzstromwertes im Stromkreis die Auslöseeinheit den Stromkreis unterbricht,
    ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Filtereinheit vorgesehen ist, die funktional zwischen Summenstromwandler und netzabhängiger Fehlerstromschutzschaltereinheit angeordnet ist. Dabei kann die sowohl als separate Einheit ausgestaltet sein, als auch dem Summenstromwandler oder der Fehlerstromschutzschaltereinheit zugeordnet sein, beispielsweise als integraler Teil dessen. Wichtig ist, dass vor der Differenzstromauswertung, die üblicherweise in der Fehlerstromschutzschaltereinheit durchgeführt wird, eine Filterung des Summenstromsignals bzw. des Differenzstromsignals erfolgt. Die Filtereinheit ist dabei derart ausgestaltet, dass mindestens ein, besser zwei Frequenzbereiche gedämpft werden. Idealerweise werden die Frequenzbereiche voll gesperrt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass technische Ableitströme, die eine spezifische Frequenz aufweisen, herausgefiltert werden, so dass Fehlauslösungen eines Fehlerstromschutzschalters vermieden werden. Des Weiteren werden dadurch Fehlauslösungen vermieden. Ferner wird durch die gezielte Dämpfung von frequenzabhängigen störenden Signalen die Sensitivität erhöht, wodurch der allgemeine Schutz eines Fehlerstromschutzschalters erhöht wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit Teil der netzabhängigen Fehlerstromschutzschaltereinheit. Dies hat den besonderen Vorteil, dass Funktionen und Baugruppen der netzabhängigen Fehlerstromschutzschaltereinheit mitgenutzt werden können, wodurch sich eine effektive und kompakte Bauweise ergibt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dämpft die Filtereinheit mindestens drei Frequenzbereiche. Dies hat den besonderen Vorteil, dass mehrere störende Signale gleichzeitig gezielt gedämpft bzw. ausgegrenzt werden können. Damit kann eine Filterung von mehreren Harmonischen der Netzfrequenz, von z.B. 50Hz, durchgeführt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dämpft die Filtereinheit mindestens vier oder mehr Frequenzbereiche. Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben den netzeingangsseitigen Störsignalen zudem gleichzeitig auch störende Frequenzen, wie sie z.B. durch eine Antriebstaktung (DC/AC-Ansteuerung des Motor) entstehen können, wie Motorträgerfrequenz und deren Harmonische, mit einbezogen werden können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit derart ausgestaltet, dass die zu dämpfenden Frequenzbereiche zuschaltbar sind. Dies hat den besonderen Vorteil, dass im Bedarfsfall die Dämpfung von auftretenden störenden Frequenzen zugeschaltet werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit derart ausgestaltet ist, dass die Frequenzbereiche einstellbar sind. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die zu dämpfenden Frequenzbereiche individuell an die jeweilige Störsituation des Stromkreises bzw. der Anlage angepasst werden kann. Insbesondere bei einer digitalen Lösung mit einer Prozessoreinheit sind hier auf Basis von Software/Firmware flexible und effektive Lösungen inklusive digitaler Filterstufe(n) realisierbar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit oder die netzabhängige Fehlerstromschutzschaltereinheit derart ausgestaltet ist, dass eine Frequenzanalyse durchgeführt wird, um Frequenzen – wie harmonische Frequenzen der Netzfrequenz, Motorfrequenzen oder/und deren Harmonische, Störfrequenzen – des Stromkreises zu ermitteln, die einen ersten Pegel überschreiten. Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben der Filterung auch die störenden Ableitströme und deren Frequenzen durch den Fehlerstromschutzschalter selbst ermittelt, ggfs. ausgewertet, werden können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die dämpfbaren Frequenzbereiche der Filtereinheit auf die ermittelten Frequenzen, wie harmonische der Netzfrequenz oder/und Störfrequenzen, eingestellt werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben der Ermittlung von störenden Frequenzen diese auch gleich automatisch gedämpft werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtereinheit mindestens eine Bandsperre oder/und mindestens ein Notchfilter oder/und mindestens einen Bandpass auf. Dies hat den besonderen Vorteil, dass je nach Einsatzzweck Filterstufen gezielt gewählt und angewendet werden können. Zudem ist die Kombination von mehreren Filterstufen möglich, welche in Reihe oder parallel mit weiteren Funktionen (Addier, Subtrahier, Multiplex-Funktionen) effektiv kombiniert werden können.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit in analoger Technik mit diskreten Komponenten aufgebaut. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache, kostengünstige Lösung möglich ist, die zudem fest implementiert sein kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit als digitales Filter realisiert. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Filterstufen effektiv kombinierbar, flexibel an das System anpassbar sind. Damit ist ein universeller Schutz für den Kunden realisierbar. Digitale Lösungen können bei der Anlagenprojektierung, der Anlageninbetriebnahme oder auch bei regulären Serviceeinsätze / Wartungen gezielt überwacht und bei Bedarf angepasst werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das digitale Filter ein infinite impulse response (IIR) oder finite impulse response (FIR) Filter. Dies hat den besonderen Vorteil, dass digitale Filterstufen für einen maximalen Kundennutzen Verwendung finden.
  • Alle Ausgestaltungen der Erfindung bewirken eine Verbesserung eines Fehlerstromschutzschalters.
  • 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 eine erste Anordnung mit einem Fehlerstromschutzschalter
  • 2 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines Differenzstromes
  • 3 eine Darstellung des Frequenzganges eines Differenzstromes
  • 4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalters
  • 1 zeigt eine Anordnung mit einem Stromkreis, im Beispiel ein Dreiphasen-Stromkreis, mit den Leitern L1, L2, L3, N, der einen Fehlerstromschutzschalter RCD aufweist. Dieser kann die 3 Leiter des Stromanschlusses L1, L2, L3 und optional auch den N bzw. PE Leiter überwachen. An den Ausgang des Fehlerstromschutzschalters RCD ist der Eingang eines ersten Filters EMV1 angeschlossen, beispielsweise ein Filter um Forderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit zu erfüllen. An den Ausgang des Filters EMV1 ist der Eingang eines Frequenzumrichters FUR, beispielsweise zur Drehzahlsteuerung von Antrieben, geschaltet. Der Frequenzumrichter FUR weist einen eingangsseitigen Wechsel- zu Gleichstromumrichter WGU, einen daran angeschlossenen Gleichspannungszwischenkreis GZK, einen daran angeschlossenen ausgangsseitigen bzw. antriebs- oder verbraucherseitigen Gleich- zu Wechselstromumrichter GWU auf, sowie einen Steuerkreis SK, der zumindest mit den Umrichtern WGU, GWU verbunden ist. An den Ausgang des Frequenzumrichters FUR ist der Eingang eines zweiten Filters EMV2 angeschaltet, beispielsweise ein weiteres Filter um Forderungen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit zu erfüllen. An den Ausgang des zweiten Filters EMV2 ist ein Antrieb M, als Verbraucher, angeschaltet. Beispielsweise ein Motor, dessen Drehzahl geregelt werden soll.
  • Die Filter sind nur beispielhaft angegeben. Sie müssen in der Praxis nicht genauso ausgeführt sein. Die Filter können auch komplett entfallen. Andererseits können das bzw. die Filter auch im Frequenzumrichter eingebaut sein.
  • In einer solchen Anordnung bzw. Anlage gemäß 1 treten unerwünschte technische Ableitströme und Störungen auf, die zu einer Auslösung des Fehlerstromschutzschalters, d.h. zu einer Unterbrechung des Stromkreises bzw. Abschaltung des Antriebes führen können, obwohl kein Fehlerfall, insbesondere im Sinne von Isolation, Brandschutz bzw. Personenschutz gegen direktes und indirektes Berühren, vorliegt.
  • 2 zeigt den zeitlichen Verlauf von derartigen Fehlerströmen bzw. Differenzströmen, die vom Summenstromwandler ermittelt werden.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass diese unerwünschten Fehlerströme bestimmte Frequenzen aufweisen, insbesondere in Abhängigkeit der Systemkonfiguration und Betriebsart der Anlage.
  • 3 zeigt eine Darstellung des Frequenzganges eines Differenzstromes.
  • Insbesondere treten Störfrequenzen technischer Ableitströme der Anlage im Bereich harmonischer Vielfacher der Netzfrequenz (Frequenz = n·50Hz) auf, die zu häufigem Auslösen des Fehlerstromschalters führen. Insbesondere, da bei niedrigen Frequenzen laut Norm enge Ansprechwerte vorgeschrieben sind.
  • Typische Störfrequenzen unter 1 kHz sind störende Spitzen bei 150Hz, 450Hz und 750Hz, insbesondere bei einer Netzfrequenz von 50 Hz. Darüber hinaus können störende Frequenzen über 1kHz vorhanden sein, welche in der Regel von der Taktung einer DC/AC-Konverterstufe eines Antriebsumrichters kommen. Ferner die Motorträgerfrequenz (Ansteuerfrequenz des Antriebs) sowie die dazugehörigen Harmonischen. Trotz nach Norm höherer Ansprechschwellen der RCD-Auslöseschwelle können hier bei Auftreten höherer Amplituden bei höheren Frequenzen Fehlauslösungen auftreten.
  • Erfindungsgemäß werden diese Frequenzen bedämpft, um ein Auslösen des Fehlerstromschutzschalters durch unkritische, aber störende technische Ableitströme zu verhindern.
  • 4 zeigt einen Fehlerstromschutzschalter FI, beispielsweise für einen Niederspannungs-Stromkreis, beispielsweise ein Dreiphasen-Niederspannungs-Stromkreis mit 4 Leitern L1, L2, L3, N, wobei die Leiter L1, L2, L3 die Phasenleiter und der Leiter N der Neutralleiter bzw. PE-Leiter ist. Alternativ kann auch ein Dreiphasen-Niederspannungs-Stromkreis mit 3 Leitern L1, L2, L3, wobei die Leiter L1, L2, L3 die Phasenleiter sind, vorgesehen sein. Der Fehlerstromschutzschalter FI weist eine Serienschaltung
    • – eines Summenstromwandlers SW, zur Ermittlung der Stromsumme des Stromkreises, beispielsweise der Leiter L1, L2, L3, N, eine damit verbundene
    • – netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschaltereinheit FIE, die ein Netzteil PS aufweist bzw. mit einem Netzteil PS verbunden ist, das mit dem Stromkreis, i.B. mit den Leitern L1, L2, L3, N verbunden ist, eine mit der Fehlerstromschutzschaltereinheit FIE verbundene
    • – Auslöseeinheit AE zur Unterbrechung des Stromkreises, i.B. der Leiter L1, L2, L3, N,
    auf. Die genannten Einheiten wirken derart zusammen, dass wenn die Stromsumme des Stromkreises, i.B. der Leiter L1, L2, L3, N, einen ersten Differenzstromwert überschreitet der Stromkreis durch die Auslöseeinheit unterbrochen wird. Der erste Differenzstromwert kann beispielsweise in der Fehlerstromschutzschaltereinheit FIE eingestellt werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Signal des Summenstromwandlers SW, d.h. der Differenzstrom, gefiltert wird, bevor er durch die netzspannungsabhängige Fehlerstromschutzschaltereinheit FIE hinsichtlich des Vorliegens eines ersten Differenzstromwertes oder anderer Auslösekriterien ausgewertet wird. Dabei kann eine Filtereinheit FE zwischen Summenstromwandler SW und Fehlerstromschutzschaltereinheit FIE angeordnet sein, als auch Teil eines der beiden Einheiten sein, wie sie beispielsweise Teil der Fehlerstromschutzschaltereinheit FIE gemäß 4 ist. Ebenso kann die Filtereinheit FE aus mehreren Teileinheiten bestehen, wie beispielhaft in 4 eingezeichnet.
  • Erfindungsgemäß ist eine Filtereinheit (FE) vorgesehen, die funktional zwischen Summenstromwandler (SW) und netzabhängiger Fehlerstromschutzschaltereinheit (FIE) vorgesehen ist, wobei diese derart ausgestaltet ist, dass mindestens ein, besser zwei Frequenzbereiche gedämpft werden. Vorteilhafterweise können mindestens drei oder mindestens vier oder mehr Frequenzbereiche, insbesondere gleichzeitig, gedämpft respektive gefiltert werden. Je nach Störsituation können die zu dämpfenden Frequenzbereiche zuschaltbar sein. Vorteilhafterweise können die Frequenzbereiche einstellbar sein, so dass eine Anpassung an die jeweilige Störsituation vorgenommen werden kann. Vorteilhafterweise kann eine Frequenzanalyse durchgeführt werden, die in der netzabhängigen Fehlerstromschutzschaltereinheit FIE durchgeführt werden könnte, was durch einen Bypass der Filtereinheit in 4 dargestellt ist. Damit können Frequenzen des Stromkreises ermittelt werden, die einen ersten Pegel überschreiten, um diese zu dämpfen. Insbesondere Harmonische der Netzfrequenzen können beispielsweise ermittelt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Filtereinheit FE derart ausgestaltet sein, dass die dämpfbaren Frequenzbereiche der Filtereinheit FE auf die ermittelten Frequenzen eingestellt werden, beispielsweise automatisch durch eine Steuerung oder Regelung der Fehlerstromschutzschaltereinheit.
  • Mit Frequenz ist die Frequenz, als auch ein Bereich um die Frequenz gemeint. Im allgemeinen Frequenzbereich.
  • Die Filtereinheit (FE) kann durch Bandsperren für die zu dämpfenden Frequenzbereiche realisiert sein. Die Filtereinheit kann zusätzlich oder alternativ auch Notchfilter bzw. Kerbfilter aufweisen, um die Frequenzen bzw. Frequenzbereiche zu bedämpfen. Alternativ kann die Filtereinheit auch einen Bandpass oder/und Serienschwingkreis oder/und Parallelschwingkreis aufweisen. Beliebige Kombinationen sind denkbar.
  • Die Filtereinheit (FE) kann in analoger Technik, beispielsweise mit diskreten Komponenten, aufgebaut sein. Eine analoge Filtereinheit (FE) kann Operationsverstärker enthalten. Die Filtereinheit (FE) kann auch als digitales Filter realisiert sein. Hierfür kann vorab eine Analog-Digital-Umsetzung des Signales des Summenstromwandlers bzw. des Differenzstromes erfolgen. Die Filterung kann im Frequenzbereich erfolgen, wobei die Umsetzung durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) oder diskrete Fourier-Transformation (DFT) erfolgen kann. Hierfür könnte eine Fourier-Transformation, die bereits in der Fehlerstromschutzschaltereinheit durchgeführt wird, mitverwendet werden. Das digitale Filter kann als infinite impulse response (IIR) oder finite impulse response (FIR) filter realisiert sein. Des Weiteren kann eine Fourier-Transformation parallel zur Filtermethodik (analog oder digital) mit Verwendung finden.
  • Durch die Erfindung können möglicherweise die EMV-Filter EMV1 und EMV2 gemäß 2 entfallen oder einfacher bzw. kostengünstiger ausgeführt sein. Ferner können mögliche Zusatzgeräte entfallen. Des Weiteren kann sich die Sicherheit der Anlage bezüglich Fehlerstromschutz erfindungsgemäß erhöhen, da Fehlerstromschutzschalter mit höherer Empfindlichkeit, also kleineren Bemessungsfehlerstrom, verwendet werden können und somit ein größerer Schutz, v.a. im Personenschutz, zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Im Folgenden soll die Erfindung noch einmal mit anderen Worten erläutert werden.
  • Verwendung eines Fehlerstromschutzschalters mit mindestens einem aktiven, d.h. netzabhängigen, Fehlerstromerfassungsteil, z.B. ein allstromsensitiver Fehlstromschutzschalter FI vom Typ B. Die Ableitstromkompensation ist dahingehend realisiert, dass mittels Filterung (analog bzw. digital) auf mindestens 2 oder mehr Frequenzen, z.B. mittels eines Bandsperre, die störenden Frequenzen unterdrückt bzw. gedämpft werden. Dazu können beispielsweise mittels eines Bandfilters, vorteilhafterweise eines einstellbaren Bandfilters, oder einer Frequenzanalyse Störungen oder Netzharmonische gesucht werden. Beispielsweise können solche Frequenzen 150Hz, 450Hz, oder 750Hz sein.
  • Ist bei einer Frequenz einer entsprechender Pegel vorhanden, kann auch der Pegel bei dieser Frequenz vom ermittelten Summenfehlerstrom bzw. Differenzstrom gewichtet abgezogen werden.
  • Der Fehlerstromschutzschalter kann einen Ausgang aufweisen, an dem eine Information über die aktive Wirkung der Filtereinheit bzw. der Bedämpfung einer, zweier, dreier oder mehrerer Frequenzbereiche abgegeben wird, beispielsweise ein Meldeausgang.
  • Durch die Erfindung ist eine Verbesserung der Fehlauslösefestigkeit möglich. Dadurch ist mehr Flexibilität und Nutzen für einen Anlagenbetreiber, insbesondere bei Anlagen mit Frequenzumrichtern bzw. Umrichtern allgemein, gegeben.
  • Die Erfindung kann vorteilhaft an Stelle von Antriebssystemen mit Frequenzumrichtern auch für alle Systeme mit einer AC/DC- und oder DC-/AC-Wandlung bzw. Taktung eingesetzt werden. Beispielsweise für USV-Anlagen, Photovoltaik/PV-Wechselrichter, Antriebssysteme allgemein, etc.
  • Die Filter können verschiedenartig ausgestaltet sein, u.a. Bandpassfilter, Bandsperre, Notchfilter, etc. aber auch verschiedenste Kombinationen sind möglich unter Zuhilfenahme von Addier-/Subtrahierfunktionen bzw. sämtliche Möglichkeiten der digitalen Signalverarbeitung. Vor- bzw. nach den Filterstufen können weitere Signalmodule verwendet werden, um eine gewünschte Signalvorverarbeitung oder/und Signalnachverarbeitung zu ermöglichen. Dies können unter anderem Verstärkerstufen, Multiplexer, etc. sein.
  • Zu filternde Frequenzen sind sogenannte Störfrequenzen, wie z.B. Netzfrequenz und deren Harmonische Ableitungen (Fortsetzungen). Des Weiteren auch höhere Frequenzen, wie z.B. Antriebstaktung Motorträgerfrequenz und deren Fortsetzungen (Harmonische). Darüber hinaus können auch Rauschen, Netzstörungen des Stromnetzes, etc. ausgewählt werden.
  • 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 (15)

  1. Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen, insbesondere Niederspannungs-, Stromkreis (L1, L2, L3, N), mit einer Schaltung aufweisend – einen Summenstromwandler (SW), zur Ermittlung eines Differenzstromes des Stromkreises (L1, L2, L3, N), – einer netzabhängigen Fehlerstromschutzschaltereinheit (FIE), die mit einem Netzteil verbunden ist, welches wiederum mit dem Stromkreis (L1, L2, L3, N) verbunden ist, – einer Auslöseeinheit (AE), zur Unterbrechung des Stromkreises (L1, L2, L3, N), wobei die Schaltung derart ausgestaltet ist, dass bei Überschreitung eines ersten Differenzstromwertes im Stromkreis (L1, L2, L3, N) die Auslöseeinheit (AE) den Stromkreis unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtereinheit (FE) vorgesehen ist, die funktional zwischen Summenstromwandler (SW) und netzabhängiger Fehlerstromschutzschaltereinheit (FIE) vorgesehen ist, wobei diese derart ausgestaltet ist, dass mindestens ein Frequenzbereich gedämpft wird.
  2. Fehlerstromschutzschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) derart ausgestaltet ist, dass mindestens zwei Frequenzbereiche gedämpft werden.
  3. Fehlerstromschutzschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) Teil der netzabhängigen Fehlerstromschutzschaltereinheit (FIE) ist.
  4. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) mindestens drei Frequenzbereiche dämpft.
  5. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) mindestens vier oder mehr Frequenzbereiche dämpft.
  6. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) derart ausgestaltet ist, dass die zu dämpfenden Frequenzbereiche zuschaltbar sind.
  7. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) derart ausgestaltet ist, dass die Frequenzbereiche einstellbar sind.
  8. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) oder die netzabhängige Fehlerstromschutzschaltereinheit (FIE) derart ausgestaltet ist, dass eine Frequenzanalyse durchgeführt wird, um Frequenzen im Stromkreises zu ermitteln, die einen ersten Pegel überschreiten.
  9. Fehlerstromschutzschalter nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dämpfbaren Frequenzbereiche der Filtereinheit (FE) auf die ermittelten Frequenzen eingestellt werden.
  10. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) mindestens eine Bandsperre oder/und mindestens ein Notchfilter oder/und mindestens ein Bandpaß aufweist.
  11. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) in analoger Technik mit diskreten Komponenten aufgebaut ist.
  12. Fehlerstromschutzschalter nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (FE) als digitales Filter realisiert ist.
  13. Fehlerstromschutzschalter nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Filter ein infinite impulse response oder finite impulse response Filter ist.
  14. Verfahren für einen Fehlerstromschutzschalter (FI) für einen, insbesondere Niederspannungs-, Stromkreis (L1, L2, L3, N) bei dem – ein Differenzstrom des Stromkreises (L1, L2, L3, N) ermittelt wird, – dieser mit einem ersten Differenzstromwert verglichen wird und – bei einer Überschreitung der elektrische Stromkreis (L1, L2, L3, N) unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Differenzstrom gefiltert wird, wobei mindestens ein Frequenzbereich gedämpft wird.
  15. Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, drei oder mehr Frequenzbereiche gedämpft werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020103554A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 深圳市晶扬电子有限公司 漏电检测集成电路芯片、漏电检测保护电路及电器设备
DE102019212661A1 (de) * 2019-08-23 2021-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Elektronisches Schutzschaltgerät und Verfahren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020103554A1 (zh) * 2018-11-23 2020-05-28 深圳市晶扬电子有限公司 漏电检测集成电路芯片、漏电检测保护电路及电器设备
DE102019212661A1 (de) * 2019-08-23 2021-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Elektronisches Schutzschaltgerät und Verfahren

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