DE102016105882A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schutzleiterüberwachung - Google Patents

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Abstract

Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere ein Verfahren zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse (20), zur Überwachung eines Schutzleiters (PE) auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, umfassend die Schritte: Ermittlung einer Verfügbarkeit eines Schutzleiters (PE) und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Ermittlung eine Freigabe einer Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei positiver Ermittlung der Verfügbarkeit oder eine Sperrung der Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei negativer Ermittlung der Verfügbarkeit, in dem mindestens eine Personenschutzschaltereinheit (120) geschlossen bzw. geöffnet wird, wobei in einer Anlaufphase zeitlich vor einer PE-Prüfung eine L/N-Potentialermittlung, bei welcher die Lage eines Phasenleiters (L) und/oder eines Neutralleiters (N) einer anzuschließenden Stromversorgung (10) identifiziert wird/werden, durchgeführt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (100) zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Handsensoreinheit (220) und ein System (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere ein Verfahren zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, gemäß Anspruch 1.
  • Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere eine Vorrichtung zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Auch betrifft die Erfindung eine Handsensoreinheit zur Bedienung einer Vorrichtung zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere einer Vorrichtung zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
  • Nicht zuletzt betrifft die Erfindung ein System zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere ein System zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Derartige Schutzeinrichtungen sind allgemein als Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), Differenzstromschutzschalter (DI-Schalter), Personenschutzschalter oder auch Personenschutzadapter (PRCD) und ähnlichen Bezeichnungen, allgemein auch als RCD (Residual-Current-Device), bekannt.
  • Aus der DE 10 2013 017 252 A1 ist beispielsweise eine Überwachungselektronik mit einer elektrischen Leitung und mindestens einer mit der elektrischen Leitung verbundenen Steckkontakteinheit, auf einer Stromleitungsverlängerung/Kabeltrommel bekannt, wobei die Kabeltrommel-Stromleitungsverlängerung ein mit der elektrischen Leitung elektrisch leitend verbundene Überwachungselektronik integriert hat, welche zur Prüfung der Verbindung des Schutzleiters und dessen Spannungsfreiheit auf die Steckkontakteinheit ausgerichtet ist. Die Überwachungselektronik arbeitet zum einem mit einer kapazitiven Phasenfelderkennung, zum andern mit einem Programm auf einem Micro Controller hinterlegt, wobei die Überwachungselektronik die permanente Prüfung des Netzzustandes übernimmt. Mit einem potentialfreien Kontakt am Ausgang wird im Fehlerfall eine sofortige Netztrennung der Trommelsteckdosen ausgelöst. Hierbei wird das Fehlen bzw. eine Unterbrechung des „PE” dadurch erkannt, dass innerhalb der Zuleitung eine kapazitive Kopplung des Feldes um eine Phase herum sich sofort bei fehlender Erde auf den „PE” kapazitiv überträgt und diese Impulse von der IC-Schaltung der 2. Stufe erkannt werden, als stünde der „PE” unter Netzspannung. Eine Auslösung bei fehlendem Schutzleiter durch sofortige Netzunterbrechung ist die Folge. Die Schaltung erfolgt insgesamt berührungslos u. elektrisch verbindungslos, ohne ein zusätzlich erforderliches unsicheres Erdpotential zur Spannungserkennung „Phase”, welches von Standort zu Standort immer verschieden ist, ob Innen oder Außenbereich, oder ob mit Arbeitshandschuh oder Sicherheitshandschuh eingeschaltet wird, ist hier nicht relevant. Allein das Feld um eine Phase ist hier entscheidend, sobald dieses erkannt wird. Bisherige Techniken sind hier nur über Hilfspotentiale durch Berührung bekannt.
  • Die bekannte Lösung arbeitet ausschließlich mit den Signalen „L“, „N“ und „PE“. Dadurch kann diese Version kein L-Potential auf dem PE als Fremdspannung erkennen, wenn diese Fremdspannung schon beim Einschalten anliegt. Durch die Verwendung einer Schuko-Steckverbindung ist die Lage der Potentiale von N und L jedoch beliebig, was durch die bekannte Lösung nicht ermittelt werden kann. Vor Beginn der PE-Überprüfung wählt die bekannte Schaltung N als Vergleichspotential für die PE-Überprüfung aus. Dazu geht sie irrtümlich davon aus, dass das N-Potential immer mit dem PE-Leiter verbunden ist und bestimmt somit das Potential als N, welches gegenüber dem PE keine größere Potentialdifferenz aufweist. Ist der PE fehlerhafterweise mit dem L-Potential bzw. L-Leiter verbunden, wird automatisch L als Vergleichspotential für die PE-Überprüfung geschaltet. In diesem Fall wird der PE mit dem L-Potential verglichen und bei Potentialgleichheit wird immer der PE als ordnungsgemäß erkannt, d.h. es erfolgt keine Trennung vom Netz, obwohl der PE das L-Potential führt und somit für einen Benutzer Lebensgefahr besteht.
  • Zudem vergleicht die bekannte Lösung die Spannungsdifferenz zwischen PE und dem eingestellten Vergleichspotential extrem hochohmig, das heißt im Giga-Ohm-Bereich und darüber. Bei dieser Hochohmigkeit können zum einen Exemplar-Streuungen am C-MOS-Baustein zu stark abweichenden Vergleichsergebnissen führen oder bei PE-Unterbrechung und einem sehr kurzen Anschlusskable, zum Beispiel bei einem Einbau der Einrichtung in elektrische Betriebsmittel, kann es schon bei kleinen kapazitiven Kopplungen (einige pF) mit dem Erdpotential zu einer Nichterkennung der PE-Unterbrechung kommen.
  • Außerdem weist die bekannte Lösung netzseitig keine Sicherung und keinen Überspannungsschutz auf.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie einen Handsensor und ein System zur Schutzleiter überwachung, insbesondere ein System zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen zu schaffen, bei dem eine zuverlässigere und sicherere PE-Überwachung durchführbar ist.
  • Diese und weitere Aufgaben werden ausgehend von einem Verfahren gemäß Anspruch 1, einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7, einem Handsensor gemäß Anspruch 10 und einem System gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einem Verfahren zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere einem Verfahren zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, die Schritte umfasst sind: Ermittlung einer Verfügbarkeit eines Schutzleiters und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Ermittlung eine Freigabe einer Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei positiver Ermittlung der Verfügbarkeit oder eine Sperrung der Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei negativer Ermittlung der Verfügbarkeit, in dem mindestens ein Personenschutzschalter geschlossen bzw. geöffnet wird, wobei in einer Anlaufphase zeitlich vor einer PE-Prüfung eine L/N-Potentialermittlung, bei welcher die Lage eines Phasenleiters (L) und/oder eines Neutralleiters (N) eines anzuschließenden Steckers identifiziert wird/werden, durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst das Öffnen und Schließen eines Personenschutzschalters, um Personen zu schützen. Hierzu wird ein Schutzleiter überprüft. Die Überprüfung erfolgt dahingehend, dass dieser Schutzleiter auf Fremdspannungen und/oder Unterbrechungen untersucht bzw. analysiert wird. Liegt eine Fremdspannung an und/oder liegt eine Unterbrechung vor, so wird der Schutzschalter entsprechend geschaltet, so dass eine bedienende Person geschützt ist. Die Prüfung erfolgt bevorzugt in mehreren Phasen. In einer Anlaufphase vor der eigentlichen PE-Prüfung oder PE-Überwachung wird eine L/N-Potentialermittlung durchgeführt. Hierbei wird erkannt, wo das L-Potential und wo das N-Potential anliegt. Nach Identifizierung der Potentiallagen wird die eigentliche PE-Prüfung bzw. PE-Überwachung durchgeführt. In einer Ausführungsform ist zusätzlich eine Antivalenzprüfung vorgesehen.
  • In einer Ausführungsform ist entsprechend vorgesehen, dass in der Anlaufphase zur Identifizierung des Neutralleiters und/oder eines Phasenleiters das Potential des Neutralleiters (N-Leiters), somit ein Neutralleiterpotential, an den Kontakten des anzuschließenden Steckers unter Nutzung eines Erdpotentials, somit unabhängig von einem PE-Leiter, ermittelt wird. Die Identifizierung umfasst in einer Ausführunsgform die Identifizierung eines Neutralleiterpotentials.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass in der Anlaufphase das Erdpotential über mindestens eine Handsensoreinheit mit einem elektrisch leitenden Kontakt bereitgestellt wird. Der elektrische leitende Kontakt ist beispielsweise als Metallplatte oder dergleichen ausgebildet. Der elektrische leitende Kontakt hat bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit von über 30 × 106 S/m bei 300 K. In einer anderen Ausführungsform sind andere Leitfähigkeiten vorgesehen, beispielsweise im Bereich von über 100 S/m und weiter bevorzugt von über 106 S/m, insbesondere bei Temperaturen von etwa 25 bis 27°C, d.h. bei etwa 300 K.
  • Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass in der Anlaufphase die L/N-Ermittlung zeitlich in zwei unterschiedlichen Zeitfenstern durchgeführt wird und/oder eine Antivalenzprüfung durchgeführt wird. Die Anlaufphase wird bei dem Verfahren in mindestens zwei Zeitfenster zeitlich aufgeteilt. Die L/N-Ermittlung erfolgt nicht parallel sondern nacheinander in unterschiedlichen Zeitfenstern. So wird beispielsweise eine L-Ermittlung vor oder nach einer N-Ermittlung durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Antivalenzprüfung durchgeführt. Die Antivalenzprüfung erfolgt in einer Ausführung statt der L/N-Ermittlung zeitlich in zwei unterschiedlichen Zeitfenstern. In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Antivalenzprüfung zusätzlich zu der L/N-Ermittlung zeitlich in zwei unterschiedlichen Zeitfenstern. Bevorzugt erfolgt die Antivalenzprüfung zeitlich nach der L/N-Ermittlung.
  • Zudem ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass zeitlich nach der Anlaufphase in der PE-Prüfung eine permanente Überwachung mit einem Mess-Strom von größer gleich 0,2 mA, insbesondere eine niederohmige Überwachung, auf Unterbrechung und/oder Fremdspannung durchgeführt wird. Die niederohmige Überwachung erfolgt mit einem Mess-Strom von größer gleich 0,2 mA.
  • Das Verfahren ist insbesondere zur PE-Überwachung einer ortsveränderlichen Personenschutzeinrichtung mit PE-Überwachung vorgesehen. Dabei hat die PE-Überwachung die Aufgabe, den Schutzleiter (PE) auf Unterbrechung und Fremdspannung zu überwachen. Weil die ortsveränderliche Personenschutzeinrichtung auch mit einem Schuko-Stecksystem, wobei Schuko das Akronym für Schutz-Kontakt ist, arbeitet, ist die Lage von Phase (L) und Neutralleiter (N) an den beiden Kontakten oder Stiften des Schuko-Steckers zunächst unbekannt. Aus diesem Grund muss die PE-Überwachung in der Anlaufphase, vor Aufnahme der eigentlichen PE-Überwachung, die Lage von (L) und (N) ermitteln. Dabei wird vor Beginn der PE-Überwachung ebenfalls das N-Potential an den beiden Stiften/Kontakten des Schuko-Steckers gesucht und als PE-Vergleichspotential definiert. Dies erfolgt unter Nutzung des Erd-Potentials. Das N Potential wird somit unabhängig von PE ermittelt. Das Erdpotential erhält das Funktionsmodul L/N-Potentialermittlung über den Handsensor. Dazu wird die ortsveränderliche Personenschutzeinrichtung beim Einschalten an der Unterschale mit der Hand umfasst. Dabei wird kapazitiv das Erdpotential von der Hand über die isolierenden Wände der Unterschale auf die metallisierte Fläche auf der Innenseite der Unterschale übertragen. Die maximal mögliche Koppelkapazität beträgt 120pF, somit fließt für die Zeit der Anlaufphase maximal ein Strom von < 12μA durch den menschlichen Körper. Das Funktionsmodul L/N-Potentialermittlung arbeitet bis zu einer minimalen Koppelkapazität zum Erdpotential von 20 pF. Das Einschalten der ortsveränderlichen Personenschutzeinrichtung ist dadurch auch mit Arbeitshandschuhen möglich. Das Verfahren umfasst somit zeitlich zwei unterschiedliche Phasen: einmal die Anlaufphase mit der L/N-Potentialermittlung und einmal die PE-Überwachungsphase. Die L/N-Potentialermittlung erfolgt in zwei unterschiedlichen Zeitfenstern. In dem ersten Zeitfenster der Anlaufphase wird das Potential einer ersten Klemme oder einer ersten Verbindung des Schuko-Steckers, über ein Relais, beispielsweise ein Photo-MOS-Relais mit dem internen Bezugspotential (GND) der entsprechenden Sensor- und/oder Steuerungs-Elektronik oder einer anderen entsprechenden Vorrichtung zur Umsetzung des Verfahrens verbunden. Ein Spannungssensor vergleicht über eine Reihenschaltung von Koppelkapazitäten das Erdpotential mit dem internen Bezugspotential (GND) der Vorrichtung / Elektronik. Wenn der Potentialunterschied zwischen dem internen Bezugspotential (GND) der Elektronik und dem Erdpotential größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist, beispielsweise größer 5,2V, wird ein Speicher, beispielsweise ein RS-Speicher auf ein entsprechendes Niveau, beispielsweise high, gesetzt. Dies bedeutet, dass an der ersten Klemme die Phase L anliegt. Würde an der ersten Klemme der Neutralleiter N anliegen, bleibt der Speicher auf dem zuvor vorhandenem Potential, beispielsweise low, welches dem Resetzustand entspricht.
  • In dem zweiten Zeitfenster wird das Potential der zweiten Klemme oder Verbindung mit dem Versorgungssystem, TN-C-S-System oder dem Schuko Stecker über ein zweites Photo-MOS-Relais mit dem internen Bezugspotential (GND) der Sensor- und Steuerungs-Elektronik verbunden. Ein Spannungssensor vergleicht nun über die Reihenschaltung der Koppelkapazitäten das Erdpotential mit dem internen Bezugspotential (GND) der Elektronik. Wenn der Potentialunterschied zwischen dem internen Bezugspotential (GND) der Elektronik und dem Erdpotential größer als der festgelegte Schwellwert, beispielsweise 5,2V, ist, wird der Speicher auf ein anderes Niveau gesetzt, beispielsweise auf high. Dies bedeutet, dass an der zweiten Klemme die Phase L anliegt. Würde an der zweiten Klemme der Neutralleiter N anliegen, bliebe der RS-Speicher auf dem voreingestellten Niveau, beispielsweise low, also dem Resetzustand.
  • Noch in der Anlaufphase, werden die beiden (RS-)Speicher von einem anderen Funktionsmodul, dem Funktionsmodul Antivalenz-Prüfung mit einem Baustein, hier einem Exklusiv-Oder-Baustein, auf Antivalenz geprüft. Immer dann wenn einer der beiden Speicher ein High-Signal führt und der andere ein Low-Signal führt, wenn also das jeweilige Niveau eines Speichers unterschiedlich zu dem Niveau des jeweiligen anderen Speichers ist, ist die Prüfbedingung erfüllt. Wenn also der der ersten Klemme zugeordnete (RS-)Speicher auf high gesetzt ist, was bedeutet, dass eine L-Phase anliegt, und Antivalenz zwischen den beiden RS-Speichern besteht, wird das Potential der zweiten Klemme, an der dann der Neutralleiter N anliegt, mit dem internen Bezugspotential (GND) der Elektronik verbunden. Wenn der der ersten Klemme zugeordnete (RS-)Speicher auf low gesetzt ist, was bedeutet, dass der Neutralleiter N an der ersten Klemme anliegt, wird das Potential der ersten Klemme mit dem internen Bezugspotential (GND) der Elektronik verbunden. Wenn beide RS-Speicher den gleichen Signalpegel oder das gleiche Niveau führen, liegt ein Fehler, hier ein L/N-Fehler vor. Es wird sofort über ein weiteres Funktionsmodul, hier FI-Auslösung, der Personenschutzschalter ausgelöst.
  • Nach der Anlaufphase erfolgt die PE-Prüfung. Hierbei übernimmt ein weiteres Funktionsmodul, hier PE-Prüfung, nach Ablauf der Anlaufphase die PE-Überwachung auf Unterbrechung und Fremdspannung. Dazu wird permanent der Schutzleiter (PE) mit dem Neutralleiter (N) auf Spannungsdifferenzen verglichen. Wenn die Spannungsdifferenz grösser als ein vorgegebener Schwellwert, hier beispielsweise 18Veff oder 40Veff ist, liegt ein „PE-Fehler“ vor. Damit wird eine Fremdspannung auf dem PE erkannt. Diese Funktion wird durch zwei entsprechende Schaltkreise realisiert. Zur Erkennung der PE-Unterbrechung sind jeweils Widerstände, beispielsweise zwei Widerstände von 470kΩ + 470kΩ = 940kΩ von der ersten und der zweiten Klemme gegen PE geschaltet. Diese erzeugen einen PE-Mess-Strom, beispielsweise einen Messstrom von ca. 0,2mA. Bei einer PE-Unterbrechung entsteht somit auf dem PE eine Fremdspannung die grösser als, als der entsprechende Schwellwert, hier größer als 18Veff oder 40Veff ist. Diese wird von einem Messsystem als ein „PE-Fehler“ erkannt. Das PE-Messsystem hat einen Eingangswiderstand, beispielsweise von 1,5MΩ, und ist somit bezogen auf die typischen Eingangswiderstände der bekannten Lösungen um einen Faktor, vorliegend etwa 1000000, niederohmiger. Somit können kapazitive Kopplungen durch Leitungen oder das Berühren der unterbrochenen PE-Leitung die Erkennung einer PE-Unterbrechung nicht unterbinden.
  • In einer Ausführungsform löst das Funktionsmodul FI-Auslösung den Personenschutzschalter nach Ablauf der Anlaufphase und Auftreten eines L/N-Fehlers oder eines PE-Fehlers aus. Das Auslösen des Personenschutzschalters erfolgt über eine elektronische Öffner-Funktion, die geöffnet ist, wenn kein Fehler anliegt. Durch die elektronische Öffner-Funktion wird auch bei Ausfall der PE-Überwachung sofort eine dauerhafte Personenschutzschalterauslösung ausgeführt. Während der Anlaufphase wird die Personenschutzschalterauslösung für eine vorbestimmte Zeitspanne, beispielsweise ca. 0,7 Sekunden, unterbunden. Durch diese separate Zeitstufe oder Zeitspanne erfolgt eine Personenschutzschalterauslösung auch dann, wenn ein Schrittschaltwerk im Funktionsmodul Anlaufsteuerung nicht das Ende der Anlaufphase in der vorgegebenen Zeit, z.B. durch einen Defekt, erreicht (Timeout). Die Personenschutzschalterauslösung erfolgt durch Erzeugung eines Fehlerstroms, beispielsweise von 33 mA.
  • In einer Ausführungsform übernimmt das Funktionsmodul Anlaufsteuerung die Aktivierung der einzelnen Arbeitsschritte in der Anlaufphase. Nach Einschalten einer Versorgungsspannung über den vorgeschalteten Personenschutzschalter wird zunächst ein Resetsignal erzeugt. Es werden in der Anlaufphase folgende Arbeitsschritte in einer vorgegebenen Taktung, beispielsweise von je 40 Millisekunden, durchgeführt:
    • 1. Reset, Freigabe der Taktung, beispielsweise der 40-Millisekundentaktung, Schaltung der ersten Klemme auf das interne Bezugspotential (GND) der Elektronik
    • 2. Pause
    • 3. Potential an der ersten Klemme mit dem Erdpotential vergleichen, ggf. RS-Speicher setzen
    • 4. Pause
    • 5. zweite Klemme auf das interne Bezugspotential (GND) der Elektronik schalten
    • 6. Potential an der zweiten Klemme mit dem Erdpotential vergleichen, ggf. RS-Speicher setzen
    • 7. Pause
    • 8. Umschaltung von Anlauf auf PE-Überwachung, beenden der Freigabe des Taktes (40ms Takt), die Klemme mit dem eindeutig identifizierten N-Potential auf das interne Bezugspotential (GND) der Elektronik schalten.
  • Mit dem Resetsignal werden folgende Bausteine, die in dem Verfahren und der Vorrichtung zur Anwendung kommen, in ihre Grundstellung gebracht:
    Ein Frequenzteiler (hier 50 Hz-Frequenzteiler), ein Ringzähler und die beiden RS-Speicher. Ein NAND-Schmitt-Trigger erhält auf einen Eingang über einen Widerstand eine Wechselspannung, hier von 50Hz (entspricht einer Periodendauer von 20ms) aus der Stromversorgung. Dieser formt daraus eine Rechteckspannung (hier eine 50Hz-Rechteckspannung), wenn am zweiten Eingang ein Freigabesignal vom Ringzähler von Arbeitsschritt 1 bis 7 anliegt. Der Ausgang des NAND-Schmitt-Triggers ist mit dem Frequenzteiler (hier zwei zu eins Frequenzteiler) verbunden. Der Frequenzteiler liefert ein symmetrisches Rechtecksignal, hier mit 25Hz (40ms), an einen Clock-Eingang des Ringzählers. Der Ringzähler liefert über seine Ausgänge die Steuersignale zur Ausführung der Arbeitsschritte 1 bis 8 an die entsprechenden Funktionsmodule. Mit einem Ausgang (hier dem für Arbeitsschritt 8) wird auch die Taktfreigabe (40ms) zurückgenommen.
  • In einer Ausführungsform besitzt das Funktionsmodul Stromversorgung netzseitig eine Sicherung, beispielsweise eine 0,1AT Sicherung und/oder danach einen Überspannungsschutz mit einem Varistor / VDR. Weiterhin erzeugt die Stromversorgung eine entsprechende Versorgungsspannung, hier beispielsweise eine 9Vdc Versorgung, für die Elektronik der PE-Überwachung und das (50Hz-)Taktsignal für das Funktionsmodul Anlaufsteuerung. Die Stromversorgung erhält ihre Eingangsenergie über die eingangsseitigen Klemmen aus der Netzspeisung, hier eines 230Vac-Netzes, mit dem Einschalten der Personenschutzschaltereinrichtung. Sie besitzt netzseitig einen Sicherheitstrenntransformator.
  • Die Erfindung schließt weiter die technische Lehre ein, dass bei einer Vorrichtung zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere eine Vorrichtung zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, Mittel zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vorgesehen sind, insbesondere umfassend eine PE-Überwachungsschaltung mit einem Baustein zur Ermittlung einer Verfügbarkeit eines Schutzleiters und einem Baustein, der in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Ermittlung eine Freigabe einer Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei positiver Ermittlung der Verfügbarkeit oder eine Sperrung der Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei negativer Ermittlung der Verfügbarkeit bewirkt, in dem mindestens eine Personenschutzschaltereinheit geschlossen bzw. geöffnet wird, wobei in dem Baustein zur Ermittlung der Verfügbarkeit in einer Anlaufphase zeitlich vor einer PE-Prüfung eine L/N-Potentialermittlung, bei welcher die Lage eines Phasenleiters (L) und/oder eines Neutralleiters (N) einer anzuschließenden Stromversorgung identifizierbar ist/sind, durchführbar ist.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Baustein zur Ermittlung umfasst: mindestens eine Stromversorgungseinheit, mindestens eine Anlaufsteuerungseinheit, mindestens eine L/N Potentialermittlungseinheit, mindestens eine Antivalenzprüfungseinheit, mindestens eine PE-Prüfungseinheit, mindestens eine FI-Auslösungseinheit und/oder mindestens eine Handsensoreinheit, und der weitere Baustein umfasst: mindestens eine Personenschutzschaltereinheit, wobei der erste Baustein und der weitere Baustein miteinander gekoppelt sind.
  • Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass mindestens eine Handsensoreinheit vorgesehen ist, welche einen elektrisch leitenden Kontakt aufweist.
  • Die Erfindung schließt zudem die technische Lehre ein, dass bei einer Handsensoreinheit zur Bedienung einer Vorrichtung zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere einer Vorrichtung zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen wie vortstehend beschrieben, eine Bedieneinheit zum Bedienen der Vorrichtung und ein elektrisch leitender Kontakt vorgesehen sind.
  • Nicht zuletzt schließt die Erfindung die technische Lehre ein, dass bei einem System zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere ein System zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, mit einer Vorrichtung wie vorstehend beschriebn und/oder einer Handsensoreinheit, vorgesehen ist, dass ein TN-C-S System vorgesehen ist, welches eingangsseitig über einen Schuko-Stecker mit der Personenschutzschaltereinheit gekoppelt ist, welches mit dem Baustein zur Ermittlung und/oder Prüfung gekoppelt ist, wobei die Vorrichtung ausgangsseitig über ein Schuko-Kopplung mit einem Verbraucher koppelbar ist und/oder gekoppelt ist.
  • In einer Ausführungsform ist ein Stecker mit einem L-Leiter, einem N-Leiter und einem PE-Leiter vorgesehen. Der Stecker wird in ein entsprechendes Gegenstück gesteckt und somit mit der Vorrichtung elektrisch gekoppelt, genauer mit einem Personenschutzschalter. Der Personenschutzschalter hat in einer Ausführungsform mindestens drei Eingänge. Einer der Eingänge ist eine L-Leiter-Eingang. Ein anderen Eingang ist ein N-Leiter-Eingang. Ein weiterer Eingang ist ein PE-Leiter-Eingang. Entsprechend weist der Personenschutzschalter eine gleiche Anzahl an Ausgängen auf.
  • Bei drei Eingängen weist der Personenschutzschalter entsprehcend 3 Ausgänge auf. Ein Ausgang ist ein L-Leiter-Ausgang. Ein anderer Ausgang ist ein N-Leiter-Ausgang. Noch ein weiterer Ausgang ist eine PE-Leiter-Ausgang. Mit dem Personenschutzschalter ist eine PE-Überwachungseinheit gekoppelt. Diese umfasst eine Stromversorgungseinheit, bevorzugt mit einem Transformator. Diese ist eingangsseitig mit zwei Ausgängen des Personenschutzschalters gekoppelt, vorzugsweise mit einem L-Leiter-Ausgang und einem N-Leiter-Ausgang. Ausgangsseitig ist die Stromversorgungseinheit mit einer Anlaufsteuereinheit über deren Eingangsseite gekoppelt. Die Anlaufsteuereinheit ist ausgangsseitig mit einer L/N-Potentialermittlungseinheit über deren Eingang gekoppelt. Weiter ist die Anlaufsteuereinheit ausgangsseitig mit einem Eingang einer FI-Auslöseeinheit gekoppelt. Auch ist die Anlaufsteuereinheit ausgangsseitig mit einem Eingang einer PE-Prüfungseinheit oder PE-Fehlererkennungseinheit verbunden. Die L/N-Potentialermittlungseinheit ist mit einer Handsensoreinheit gekoppelt. Von der Handsensoreinheit erhält die L/N-Potentialermittlungseinheit ein entsprechendes Signal. In Abhängigkeit von einer eingangsseitigen Schaltung werden Signale an die Antivalenzprüfungseinheit weitergegeben. Hierzu weist die L/N-Potentialermittlungseinheit mindestes zwei Ausgänge auf. Die Antivalenprüfungseinheit gibt nach Antivalenzprüfung Signale über einen Ausgang an die FI-Auslöseeinheit. Diese schaltet entsprehend eine Leitung von einem Ausgang bzw. zu einem Eingang.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Für gleiche oder ähnliche Bauteile oder Merkmale werden dabei einheitliche Bezugszeichen verwendet. Merkmale oder Bauteile verschiedener Ausführungsformen können kombiniert werden, um so weitere Ausführungsformen zu erhalten. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte, können so für sich als auch in verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Es zeigen:
  • 1 schematisch einen Funktions-Schaltplan zur Realisierung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung oder des Systems,
  • 2 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung und
  • 3 schematisch einen Schaltplan zur Identifizierung von L und N durch Vergleich mit Erdpotential.
  • Die 1 bis 3 zeigen (Funktions-)Schaltpläne bzw. Ausführungsformen einer Vorrichtung in verschiedenen Detaillierungsgeraden zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder des Systems.
  • 1 zeigt schematisch einen Funktions-Schaltplan zur Realisierung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung oder des Systems. In dem Plan links oben, das heißt eingangsseitig, ist bei Bezugszeichen 10 eine Stromversorgung über einen Stecker 11 zur Verbindung mit der (ortsfesten oder ortsveränderlichen) Stromversorgung, hier einem Speisenetz (nicht dargestellt), abgebildet. Der Stecker 11 ist als Schutzkontakt-Stecker, kurz Schuko-Stecker 11a ausgebildet. Der Schuko-Stecker umfasst drei Leiter 12, einen L-Leiter L, einen N-Leiter N und einen Schutzleiter oder auch einen sogenannten protective earth Leiter, kurz PE-Leiter PE. Die Leiter L, N, PE sind nicht auf die in dem Plan angegebene Anordnung begrenzt. Vielmehr kann die Anordnung je nach Ausführungsform variieren. Das Speisenetz ist vorzugsweise ein TN-C-S-Netz. Bei dem N-Leiter oder Neutralleiter N liegt das Neutralleiterpotential an. Bei dem L-Leiter oder Phasenleiter L liegt das Phasenleiterpotential an.
  • Ausgangsseitig ist bei Bezugszeichen 20 ein (ortsveränderlicher) Stromanschluss mit einer Verbindung zu einem Verbraucher, hier in Form einer Kupplung 21 zum Verbraucher, vorgesehen. Die Kupplung 21 ist als Schutzkontakt-Kupplung oder kurz Schuko-Kupplung 21a ausgebildet. Diese stellt entsprechend die Leiter L, N, PE für einen Verbraucher bereit. Für die Anordnung der Leiter gilt entsprechendes wie für die Anordnung an der Eingangsseite. Zwischen der Verbindung zum Speisenetzt 10 und der Verbindung zum Verbraucher 20 ist eine Vorrichtung 100 zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere eine Vorrichtung 100 zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse 20, zur Überwachung eines Schutzleiters PE auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, vorgesehen. Die Vorrichtung 100 umfasst eine PE-Überwachungsschaltung 110 mit einer Personenschutzschaltereinheit 120 und einer PE-Überwachungseinheit 140. Die Personenschutzschaltereinheit 120 und die PE-Überwachungseinheit 140 sind miteinander gekoppelt. Die PE-Überwachungseinheit 140 weist verschiedene Bausteine oder Funktionsmodule auf. So umfasst die PE-Überwachungseinheit 140 eine Stromversorgungseinheit 160. Die Stromversorgungseinheit 160 weist hier einen Sicherheitstrenntransformator 161 auf. Die Stromversorgungseinheit 160 hat drei Ausgänge 162, 163, 164. Der 50Hz-Ausgang 162 der Stromversorgungseinheit 160 ist mit einer Anlaufsteuerungseinheit 180 verbunden. Der Ausgang 163 der Stromversorgungseinheit 160 stellt das interne Bezugspotential (GND) für die Elektronik der PE-Überwachungseinheit 140 bereit. Der Ausgang 162 liefert die +9V-Versorgung für die Elektronik der PE-Überwachungseinheit 140. Weiter umfasst die PE-Überwachungseinheit 140 eine L/N-Potentialermittlungseinheit 200. Die L/N-Potentialermittlungseinheit ist eingangsseitig mit der Anlaufsteuerungseinheit 180 an dessen Ausgangsseite gekoppelt. Weiter umfasst die PE-Überwachungseinheit 140 eine Handsensoreinheit 220. Über die Handsensoreinheit 220 ist u.a. die Vorrichtung 100 bedienbar. Dazu umfasst die Handsensoreinheit 220 ein Gehäuse 221 (siehe hierzu 3). Dieses Gehäuse 221 weist ein Gehäuseoberteil 222, hier in Form einer Gehäuseschale 222a, vorzugsweise aus einem nichtleitenden oder schlecht leitendem Material wie Kunststoff, auf. Weiter umfasst das Gehäuse 221 ein Gehäuseunterteil 223, hier in Form einer Gehäuseunterschale 223a. An und/oder in der Gehäuseunterschale 223a ist ein elektrisch leitender Kontakt bei 225 vorgesehen. Der elektrisch leitende Kontakt 225 ist hier in Form einer metallisierten Fläche oder einer Metallfläche ausgebildet. Bevorzugt weist der Kontakt 225 eine nach außen zugängliche Oberfläche von etwa 60 cm2 auf. Der Kontakt 225 ist so ausgebildet, dass er eine maximale Kapazität von etwa 120 pF aufweist. Eine L/N-Potentialermittlungseinheit 200 ist eingangsseitig an dem Eingang 202 mit der Handsensoreinheit 220 verbunden. Weiter weist die L/N-Potentialermittlungseinheit 200 Speicher auf. Vorliegend sind zwei Speicher vorgesehen: ein erster Speicher X1/1 und ein zweiter Speicher X1/2. Jeder dieser Speicher ist ausgangsseitig mit einer Antivalenzprüfungseinheit 240 verbunden, so dass das jeweilige Signal des jeweiligen Speichers X1/1 bzw. X1/2 ein Eingangssignal für die Antivalenzprüfungseinheit 240 darstellt. Die Antivalenzprüfungseinheit 240 ist somit eingangsseitig mit der der L/N-Potentialermittlungseinheit 200, genauer mit deren Speicher X1/1 und X1/2 verbunden. Ausgangsseitig weist die Antivalenzprüfungseinheit 240 einen L/N-Fehlerausgang 241 auf. Dieser gibt ein Signal, welches sich aus einer Antivalenzprüfung der Werte der eingangsseitigen Speicher X1/1 und X1/2 ergibt, aus. Dieses L/N-Fehlerausgangssignal wird an einen Eingang 261 einer FI-Auslösungseinheit 260 übertragen. Ebenfalls eingangsseitig ist die FI-Auslösungseinheit 260 über den Eingang 262 mit der Anlaufsteuerungeinheit 180 verbunden. Die Anlaufsteuerungseinheit 180 weist vorliegende drei Ausgänge auf. Ein erster Ausgang der Anlaufsteuerungseinheit 180 ist ein Auslösesperreausgang 181. Dieser Auslösesperreausgang 181 gibt ein entsprechendes Signal an die FI-Auslösungseinheit 260 ab, anhand dessen die FI-Auslösungseinheit 260 zusammen mit den weiteren Eingangssignalen sperrt oder freigibt. Über einen Prüfungsausgang 182 ist die Anlaufsteuerungseinheit 180 mit der PE-Prüfungseinheit 280 verbunden. Die PE-Prüfungseinheit 280 prüft auf Unterbrechung und Fremdspannung. Entsprechend dieser Prüfung weist die PE-Prüfungseinheit 280 einen PE-Fehler-Ausgang 281 auf. Dieser PE-Fehler-Ausgang 281 ist mit einem Eingang 263 der FI-Auslösungseinheit 260 verbunden. Über die drei Eingänge 261, 262 und 263 sperrt die FI-Auslösungseinheit 260 ein Signal zu der Personenschutzschaltereinheit 120 oder gibt das Signal frei bzw. leitet es weiter. Die Personenschutzschaltereinheit 120 umfasst einen Personenschutzschalter 121. Der Personenschutzschalter 121 ist als Fehlerstromschutzschalter mit einer Unterspannungsauslösung ausgebildet. Dabei weist der Personenschutzschalter 121 drei Eingänge und drei Ausgänge auf. Die drei Eingänge umfassen einen ersten Eingang IN1, der entweder ein Signal von einem L- oder N-Leiter des Schuko-Steckers 11a erhält. Weiter umfassen die drei Eingänge einen PE-Eingang PE, der sein Eingangssignal von dem PE-Leiter des Schuko-Steckers 11a erhält. Ein dritter Eingang des Personenschutzschalters 121 ist als IN2-Eingang ausgebildet. Dieser erhält sein Eingangssignal von dem anderen L- oder N-Leiter des Schuku-Steckers 11a. Die drei Ausgänge des Personenschutzschalters 121 korrespondieren zu den Eingängen. Entsprechend sind die drei Ausgänge ein OUT1-Ausgang, der ein L-oder N-Signal an die Schuko-Kupplung 21a ausgibt, ein OUT2-Ausgang, der das komplementäre, also N- oder L-Signal an die Schuko-Kupplung 21a ausgibt, und ein PE-Ausgang (PE), der entsprechend das PE-Signal an die Schuko-Kupplung 21a ausgibt. Das OUT1-Signal gelangt eingangsseitig zu einem Eingang der Stromversorgungseinheit 160. Ebenso gelangt das OUT2-Signal zu einem Eingang der Stromversorgungseinheit 160. Somit sind zwei Eingänge der Stromversorgungseinheit 160 mit dem OUT1 bzw dem OUT2-Signal verbunden, worüber die Stomversorung der Stromversorgungseinheit 160 erfolgt, sofern kein Fehlersignal vorliegt.
  • Der Funktionsschaltplan zeigt somit übersichtlcih die Funktionsmodule der Vorrichtung 100 bzw. der Schaltung 110 sowie die Anschaltung an die Personenschutzschaltereinheit 120, hier ausgeführt als PRCD (Portable Residual Current Device oder ortsveränderliche Fehlerstrom-Schutzeinrichtung). Das in 1 dargestellte System 1 stellt eine Ausführungsform der Vorrichtung 100 bzw. des Systems 1 als eine ortsveränderliche Personenschutzeinrichtung mit PE-Überwachung dar, insbesondere eine SPE-PRCD (Witsched Protective Earth Portable Residual Current Device oder ortsveränderliche Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit geschaltetem Schutzleiter). Die PE-Überwachung hat die Aufgabe, den Schutzleiter (protective earth – PE) auf Unterbrechung und Fremdspannung zu überwachen. Weil die ortsveränderliche Personenschutzeinrichtung mit dem Schuko-Stecksystem arbeitet, ist die Lage von Phase L und Neutralleiter N an den beiden Stiften oder Kontakten des Schuko-Steckers unbekannt. Aus diesem Grund muss die PE-Überwachung in einer Anlaufphase, vor Aufnahme der PE-Überwachung, die Lage der Phasen oder Leiter L und N ermitteln. In dem Ausführungsbeispiel nach 1 wird vor Beginn der PE-Überwachung das N-Potential an den beiden Stiften des Schuko-Steckers gesucht und als PE-Vergleichspotential definiert. Dies erfolgt vorliegend unter Nutzung des Erd-Potentials. Das N Potential wird somit unabhängig vom PE(-Potential) ermittelt. Das Erdpotential erhält das Funktionsmodul L/N-Potentialermittlungseinheit 200 über die Handsensoreinheit 220. Dazu wird die ortsveränderliche Personenschutzeinrichtung 100 beim Einschalten an der Unterschale 223 der Handsensoreinheit 220 mit der Hand umfasst. Dabei wird kapazitiv das Erdpotential von der Hand über die isolierenden Wände der Unterschale 223 auf die metallisierte Fläche / den Kontakt 225 auf der Innenseite der Unterschale 223 übertragen. Die maximal mögliche Koppelkapazität kann festgelegt werden und beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 120pF. Somit fließt für die Zeit der Anlaufphase ein festgelegter maximaler Strom, hier ein Strom von kleiner gleich 12µA, durch den menschlichen Körper. Das Funktionsmodul L/N-Potentialermittlungseinheit 200 arbeitet bis zu einer festgelegten minimalen Koppelkapazität zum Erdpotential, vorliegend von 20 pF. Das Einschalten der ortsveränderlichen Personenschutzeinrichtung 100 ist dadurch auch mit Arbeitshandschuhen möglich.
  • 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 weist den Schuko-Stecker 11, 11a auf. Von diesem gehen die Leiter PE, L, N über ein gemeinsames Kabel zu der Vorrichtung 100, die in einem Gehäuse 221 angeordnet ist. Das Gehäuse 221 weist die Oberschale 222a und die Unterschale 223a auf. An der Unterschale 223a ist der elektrisch leitenede Kontakt 225, beispielsweise eine metallische Fläche – hier nur angedeutet dargestellt – angeorndet. An der Oberschale 222a befindet sich eine Bedieneinheit 227 mit Betätigungsschaltern 227a in Form von Druckknöpfen. Von dem Gehäuse 221 werden die Leiter PE, N, L über ein gemeinsames Kabel weiter geführt zu der Kupplung 21, die als Schuko-Kupplung 21 ausgebildet ist.
  • Die 3 zeigt schematisch einen Schaltplan zur Identifizierung der Leiter L und N bzw. des N- und/oder L-Potentials durch Vergleich mit Erdpotential. Die L/N-Potentialermittlungseinheit 200 findet in zwei Zeitfenstern statt. Im ersten Zeitfenster wird das Potential einer Verbindung, hier Klemme X1-1, über ein Relais, hier ausgebildet als Photo-MOS-Relais (OC1) mit dem internen Bezugspotential GND der Schaltung oder auch der Sensor- und Steuerungs-Elektronik verbunden. Ein Spannungssensor IC10B vergleicht über eine Reihenschaltung von Koppelkapzitäten Ck, hier der Koppelkapazitäten Cg – Ch – Chbm, welche vorliegend ein Mindestkapazität aufweisen, vorzugsweise von >= 20 pF, das Erdpotential mit dem internen Bezugspotential GND. Wenn der Potentialunterschied zwischen dem internen Bezugspotential GND und dem Erdpotential größer als eine vorgegebenen Spannung, hier 5,2V, ist, wird der entsprechende (RS-)Speicher X1/1 auf high gesetzt. Dies bedeutet an Speicher X1/1 liegt die Phase L an. Würde an Speicher X1/1 der Neutralleiter N anliegen, bleibt der (RS-)Speicher X1/1 auf low, also dem Resetzustand. Im zweiten Zeitfenster wird das Potential einer Verbindung, hier der Klemme X1-2, über ein Relais, hier das Photo-MOS-Relais OC2 mit dem GND der Schaltung oder der Sensor- und Steuerungs-Elektronik verbunden. Ein Spannungssensor IC10D – hier nicht dargestellt – vergleicht über die Reihenschaltung der Koppelkapazitäten Ck, hier der Koppelkapazitäten Cg – Ch – Chbm das Erdpotential mit dem internen Bezugspotential GND der Schaltung/Elektronik GND. Wenn der Potentialunterschied zwischen dem internen Bezugspotential GND und dem Erdpotential größer als der vorgeingestellte Spannungswert, hier 5,2V, ist, wird der entsprechende RS-Speicher X1/2 auf high gesetzt. Dies bedeutet an X1/2 liegt die Phase L an. Würde an X1/2 der Neutralleiter N anliegen, bleibt der RS-Speicher X1/2 auf low, also dem Resetzustand. Mit Ende der Anlaufphase werden die beiden RS-Speicher X1/1 und X1/2 vom Funktionsmodul Antivalenzprüfungseinheit 240 mit einem Exklusiv-Oder-Baustein auf Antivalenz geprüft. Immer dann wenn einer der beiden RS-Speicher X1/1 bzw X1/2 ein High-Signal führt und der andere Speicher X1/2 bzw. X1/1 ein Low-Signal führt, ist die Prüfbedingung erfüllt. Wenn der der Klemme X1-1 zugeordnete RS-Speicher auf high gesetzt ist (X1-1 = Phase L) und Antivalenz zwischen den beiden RS-Speichern besteht, wird das Potential der Klemme X1-2 = Neutralleiter N) mit dem internen Bezugspotential GND der Schaltung/Elektronik GND verbunden. Wenn der der Klemme X1/1 zugeordnete RS-Speicher auf low gesetzt ist (X1-1 = Neutralleiter N), wird das Potential der Klemme (X1-1 = Neutralleiter N) mit dem internen Bezugspotential GND der Schaltung/Elektronik-GND verbunden. Wenn beide RS-Speicher den gleichen Signalpegel führen, liegt ein L/N-Fehler vor. Es wird sofort über das Funktionsmodul FI-Auslösungseinheit 260 der Personenschutzschalter 121 ausgelöst.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    10
    Stromversorgung, Speisenetz
    11
    Stecker
    11a
    Schuko-Stecker
    12
    Leiter
    20
    Stromanschluss
    21
    Kupplung
    21a
    Schuko-Kupplung
    100
    Vorrichtung
    110
    PE-Überwachungsschaltung
    120
    Personenschutzschaltereinheit
    121
    Personenschutzschalter
    140
    PE-Überwachungseinheit
    160
    Stromversorgungseinheit
    161
    Sicherheitstransformator
    162
    Ausgang, 50Hz
    163
    Ausgang, internes Bezugspotential (GND)
    164
    Ausgang, +9V
    180
    Anlaufsteuerungseinheit
    181
    Auslösesperrausgang
    182
    Prüfungsausgang
    200
    L/N-Potentialermittlungseinheit
    202
    Eingang
    220
    Handsensoreinheit
    221
    Gehäuse
    222
    Gehäuseoberteil
    222a
    Gehäuseschale
    223
    Gehäuseunterteil
    223a
    Gehäuseunterschale
    225
    elektrisch leitender Kontakt
    227
    Bedieneinheit
    227a
    Betätigungsschalter
    240
    Antivalenzprüfungseinheit
    241
    L/N-Fehlerausgang
    260
    FI-Auslösungseinheit
    261
    Eingang
    262
    Eingang
    263
    Eingang
    280
    PE-Prüfungseinheit
    281
    PE-Fehlerausgang
    285
    Widerstand zur PE-Mess-Strom-Erzeugung
    286
    Widerstand zur PE-Mess-Strom-Erzeugung
    L
    L-Leiter
    N
    N-Leiter
    PE
    PE-Leiter, Schutzleiter, (PE-)Eingang, (PE-)Ausgang
    X1/1
    Speicher
    X1/2
    Speicher
    IN1
    Eingang
    IN2
    Eingnag
    OUT1
    AusgangOUT2 Ausgang
    X1-1
    Klemme
    X1-2
    Klemme
    OC1, OC2
    Relais
    GND
    Erdungspotential
    Ck
    Koppelkapazität
    Cg
    Koppelkapazität
    Ch
    Koppelkapazität
    Chbm
    Koppelkapazität
    IC10D,-B
    Spannungssensor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013017252 A1 [0006]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere ein Verfahren zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse (20), zur Überwachung eines Schutzleiters (PE) auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, umfassend die Schritte: Ermittlung einer Verfügbarkeit eines Schutzleiters (PE) und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Ermittlung eine Freigabe einer Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei positiver Ermittlung der Verfügbarkeit oder eine Sperrung der Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei negativer Ermittlung der Verfügbarkeit, in dem mindestens eine Personenschutzschaltereinheit (120) geschlossen bzw. geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Anlaufphase zeitlich vor einer PE-Prüfung eine L/N-Potentialermittlung, bei welcher die Lage eines Phasenleiters (L) und/oder eines Neutralleiters (N) einer anzuschließenden Stromversorgung (10) identifiziert wird/werden, durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlaufphase zur Identifizierung des Neutralleiters N und/oder eines Phasenleiters (L) das Potential des N-Leiters an Kontakten des anzuschließenden Steckers (11, 11a) unter Nutzung eines Erdpotentials, somit unabhängig von einem Schutzleiter (PE), ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlaufphase das Erdpotential über mindestens eine Handsensoreinheit (220) mit einem elektrisch leitenden Kontakt (225) bereitgestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlaufphase die L/N-Ermittlung zeitlich in zwei unterschiedlichen Zeitfenstern durchgeführt wird und/oder eine Antivalenzprüfung durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich nach der Anlaufphase in der PE-Prüfung eine permanente Überwachung mit einem Mess-Strom von größer gleich 0,2 mA auf Unterbrechung und/oder Fremdspannung durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall der PE-Prüfung eine dauerhafte Personenschutzschalterauslösung durchgeführt wird.
  7. Vorrichtung zur Schutzleiterüberwachung (100), insbesondere eine Vorrichtung zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters (PE) auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, umfassend Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, insbesondere umfassend eine PE-Überwachungsschaltung (110) mit einem Baustein zur Ermittlung einer Verfügbarkeit eines Schutzleiters und einem Baustein, der in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Ermittlung eine Freigabe einer Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei positiver Ermittlung der Verfügbarkeit oder eine Sperrung der Spannungsversorgung für nachgeschaltete Verbraucher bei negativer Ermittlung der Verfügbarkeit bewirkt, in dem mindestens eine Personenschutzschaltereinheit (120) geschlossen bzw. geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Baustein zur Ermittlung der Verfügbarkeit in einer Anlaufphase zeitlich vor einer PE-Prüfung eine L/N-Potentialermittlung, bei welcher die Lage eines Phasenleiters (L) und/oder eines Neutralleiters (N) einer anzuschließenden Stromversorgung identifizierbar ist/sind, durchführbar ist.
  8. Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Baustein zur Ermittlung umfasst: mindestens eine Stromversorgungseinheit (160), mindestens eine Anlaufsteuerungseinheit (180), mindestens eine L/N Potentialermittlungseinheit (200), mindestens eine Antivalenzprüfungseinheit (240), mindestens eine PE-Prüfungseinheit (280), mindestens eine FI-Auslösungseinheit (260) und/oder mindestens eine Handsensoreinheit (220), und der weitere Baustein umfasst: mindestens eine Personenschutzschaltereinheit (120), wobei der erste Baustein und der weitere Baustein miteinander gekoppelt sind.
  9. Vorrichtung (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Handsensoreinheit (220) vorgesehen ist, welche einen elektrisch leitenden Kontakt (225) aufweist.
  10. Handsensoreinheit (220) zur Bedienung einer Vorrichtung (100) zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere einer Vorrichtung (100) zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters (PE) auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9, mit einer Bedieneinheit (227) zum Bedienen der Vorrichtung (100) und einem elektrisch leitenden Kontakt (225).
  11. System (1) zur Schutzleiterüberwachung, insbesondere ein System (1) zur PE-Schutzleiterüberwachung für ortsveränderliche Stromanschlüsse, zur Überwachung eines Schutzleiters (PE) auf Unterbrechungen und/oder Fremdspannungen, mit einer Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9 und/oder einer Handsensoreinheit (220), dadurch gekennzeichnet, dass ein TN-C-S System vorgesehen ist, welches eingangsseitig über einen Schuko-Stecker (11a) mit der Personenschutzschaltereinheit (120) gekoppelt ist, welches mit dem Baustein zur Ermittlung gekoppelt ist, wobei die Vorrichtung (100) ausgangsseitig über ein Schuko-Kopplung (21a) mit einem Verbraucher koppelbar ist und/oder gekoppelt ist.
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