DE102020200995A1

DE102020200995A1 - Fernantrieb, Anordnung und Testverfahren

Info

Publication number: DE102020200995A1
Application number: DE102020200995.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Karl; Jesco Doyen; Thomas Lohr; Thomas Hochmuth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-07-29
Anticipated expiration: 2040-01-29
Also published as: DE102020200995B4; CN113258668A

Abstract

Der erfindungsgemäße Fernantrieb (1) ist zur Kopplung mit einem Fehlerstromschutzschaltgerät (100) vorgesehen, um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung (20) des Fernantriebs (1) das angekoppelte Fehlerstromschutzschaltgerät (100) zu betätigen. Hierzu weist der Fernantrieb (1) eine Steuervorrichtung (30) auf, welche zur Durchführung eines FI-Tests ausgangsseitig zumindest zwei elektrische Anschlüsse (33, 34) aufweist. Die beiden Anschlüsse (33, 34) sind mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät (100) verbindbar, um dieses durch Erzeugen eines Fehlerstroms testweise auszulösen. Weiterhin weist der Fernantrieb (1) eine Eingangsschnittstelle (9) zum Empfangen eines Auslösesignals des an den Fernantrieb (1) angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) auf. Die Steuervorrichtung (30) des Fernantriebs (1) ist dabei eingangsseitig mit der Eingangsschnittstelle (9) und ausgangsseitig mit der Antriebseinrichtung (20) verbunden, wobei eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung (20) zum Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) durch die Steuervorrichtung (30) erst nach Empfang des Auslösesignals erfolgt. Auf diese Weise kann auf die Durchführung manueller vor-Ort-Tests zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) durch manuelles Betätigen eines an einer Betätigungsseite des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) angeordneten Testknopfes verzichtet werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fernantrieb zur Kopplung mit einem Fehlerstromschutzschaltgerät, um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung des Fernantriebs das angekoppelte Fehlerstromschutzschaltgerät zu betätigen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anordnung bestehend aus einem Fernantrieb sowie einem mit dem Fernantrieb gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerät, sowie ein Testverfahren zur Durchführung eines FI-Tests eines Fehlerstromschutzschaltgerätes mit Hilfe des an das Fehlerstromschutzschaltgerät gekoppelten Fernantriebs.
Unter dem Begriff „Schutzschaltgeräte“, welche prinzipiell für mit einem Fernantrieb koppelbar sind, kommen beispielsweise Leitungsschutzschalter (LS-Schalter), Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter), Brandschutzschalter, aber auch Kombinationsgeräte wie FI-LS-Schutzschalter oder Lasttrennschalter in Betracht.
Bei einem Fehlerstromschutzschalter handelt es sich um ein Schaltgerät zur Erfassung eines Erdfehlerstroms, wenn in dem durch das Schaltgerät abgesicherten Stromkreis ein elektrische Strom „auf falschem Weg“, etwa durch den Körper einer Person, gegen Erde fließt. Bei Auftreten eines derartigen Erdfehlerstroms wird der durch den Fehlerstromschutzschalter abgesicherte Stromkreis innerhalb kürzester Zeit unterbrochen und somit vom restlichen Stromnetz getrennt. Hierzu wird mit Hilfe eines Summenstromwandlers die Stromstärke des zu einem elektrischen Verbraucher hinfließenden Stromes mit der Stromstärke des von dem Verbraucher zurückfließenden Stromes vorzeichenbehaftet verglichen. Bei Auftreten eines Fehlerstromes - beispielsweise eines Erdfehlerstromes - sind die durch den Summenstromwandlers hin- und rückfließenden elektrischen Ströme unterschiedlich groß. Dadurch wird im Magnetkern des Summenstromwandlers ein magnetisches Feld erzeugt, wodurch in einer um den Magnetkern gewickelten Sekundärspule ein Sekundärstrom induziert wird. Dieser Sekundärstrom führt schließlich dazu, dass ein im abgesicherten Stromkreis angeordneter Schaltkontakt geöffnet und der betreffende Stromkreis somit unterbrochen wird. Auf diese Weise ist ein Personenschutz, aber auch ein Sach- oder Brandschutz elektrischer Geräte oder Anlagen realisierbar. Derartige Fehlerstromschutzschalter sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 957 558 A2 , DE 10 2014 208 036 A1 oder DE 10 2014 202 485 A1 prinzipiell vorbekannt.
Ein Fernantrieb ermöglicht die Betätigung eines Niederspannungs-Schutzschaltgerätes aus der Ferne. Derartige Niederspannungs-Schutzschaltgeräte werden auch als Reiheneinbaugeräte bezeichnet. Der Fernantrieb, welcher aus der Ferne ansteuerbar ist, ist dabei mit dem Schutzschaltgerät mechanisch gekoppelt und kann sowohl zum Ausschalten als auch zum Einschalten des angekoppelten Schutzschaltgerätes eingesetzt werden. Derartige Fernantriebe sind prinzipiell aus dem Stand der Technik - beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 102 16 055 B4 - vorbekannt.
Weiterhin gibt es bei Fernantrieben die Funktion einer automatischen Wiedereinschaltung des gekoppelten Schutzschaltgerätes nach dessen fehlerbedingter Auslösung bzw. Abschaltung. Fernantriebe mit einer derartigen automatischen Wiedereinschalt-Funktion werden im Englischen auch als „automatic reclosing devices“, kurz: ARD bezeichnet. Hierbei kann das Problem auftreten, dass der zur Auslösung des Schutzschaltgerätes führende Betriebszustand, beispielsweise ein Kurzschluss oder Erdfehlerstrom, noch vorhanden ist, wenn mittels des ARD-Fernantriebs der Wiedereinschaltvorgang bereits initiiert wird. Dies kann zu unerwünschten Folgen, beispielsweise Beschädigungen an den Geräten, aber auch der Gefährdung von Gesundheit oder Leben durch elektrischen Strom, führen und ist daher unter allen Umständen zu vermeiden.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fernantrieb, eine Anordnung bestehend aus einem Fernantrieb sowie einem mit diesem gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerät, sowie ein Testverfahren zur Durchführung eines FI-Tests eines Fehlerstromschutzschaltgerätes bereitzustellen, welche über eine verbesserte Funktionalität verfügen und die vorstehend genannten Nachteile überwinden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Fernantrieb, die Anordnung sowie das Testverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fernantriebs, der Anordnung sowie des Testverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäße Fernantrieb ist zur Kopplung mit einem Fehlerstromschutzschaltgerät vorgesehen, um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung des Fernantriebs das angekoppelte Fehlerstromschutzschaltgerät zu betätigen. Hierzu weist der Fernantrieb eine Steuervorrichtung auf, welche zur Durchführung eines FI-Tests ausgangsseitig zumindest zwei elektrische Anschlüsse aufweist. Die beiden Anschlüsse sind mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät verbindbar, um dieses durch Erzeugen eines Fehlerstroms testweise auszulösen. Weiterhin weist der Fernantrieb eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen eines Auslösesignals des an den Fernantrieb angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes auf. Die Steuervorrichtung des Fernantriebs ist dabei eingangsseitig mit der Eingangsschnittstelle und ausgangsseitig mit der Antriebseinrichtung verbunden, wobei eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung zum Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschaltgerätes durch die Steuervorrichtung erst nach Empfang des Auslösesignals erfolgt.
An die beiden elektrischen Anschlüsse der Steuervorrichtung sind Testleitungen anschließbar, über die der Fernantrieb mit dem gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerät elektrisch derart verbunden werden kann, dass über die Testleitungen ein Fehlerstrom in dem Fehlerstromschutzschaltgerät induzierbar ist, um auf diese Weise ein Auslösen des Fehlerstromschutzschaltgerätes zu bewirken. Alternativ können die elektrischen Anschlüsse auch als Testleitungen auch aus dem Fernantrieb herausgeführt sein. Aufgrund des durch den angekoppelten Fernantrieb (automatisch) initiierbaren FI-Tests sind vor-Ort-Tests zur Funktionsfähigkeit des Fehlerstromschutzschaltgerätes durch manuelles Betätigen eines an einer Betätigungsseite des Fehlerstromschutzschaltgerätes angeordneten Testknopfes dadurch nicht mehr erforderlich. Entsprechende, in regelmäßigen Abständen durchzuführende, manuelle Anlagenprüfungen können somit entfallen.
Mittels der Eingangsschnittstelle des Fernantriebs wird ein Auslösesignal des angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes mechanisch oder elektrisch an den Fernantrieb übermittelt. Über die mit der Eingangsschnittstelle verbundene Steuervorrichtung des Fernantriebs wird die Auslösung des Fehlerstromschutzschaltgerätes aufgrund ihrer zeitlichen Nähe zu dem vom Fernantrieb initiierten FI-Test erkannt. Dabei erfolgt ein automatisches, durch den Fernantrieb initiiertes Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschaltgerätes erst dann, wenn feststeht, dass die Auslösung des Fehlerstromschutzschaltgerätes aufgrund eines FI-Tests, und nicht aufgrund eines detektierten Fehlerstroms, erfolgt ist. Auf diese Weise wird ein Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschaltgerätes bei gleichzeitig noch vorliegendem Fehlerstrom wirksam vermieden. Die Personensicherheit sowie die Sicherheit der mittels des Fehlerstromschutzschaltgerätes geschützten elektrischen Anlage wird dadurch deutlich erhöht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs weist die Steuervorrichtung eine Messeinrichtung zur Messung des elektrischen Potentials der elektrischen Anschlussleitungen des Fehlerstromschutzschaltgerätes sowohl untereinander als auch gegenüber Erde aufweist. Die Messeinrichtung ist dabei über mehrere Messleitungen mit jeder der Anschlussleitungen des Fehlerstromschutzschaltgerätes sowie mit einem Erdkontakt verbindbar.
Durch den Begriff „elektrischen Anschlussleitungen“ sind vorliegend die Phasenleitungen sowie der Neutralleiter des gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes umfasst. Die Messung des elektrischen Potentials der elektrischen Anschlussleitungen gegenüber Erde wird auch als Isolationswiderstandsmessung oder Ableitstrommessung bezeichnet. Die hierfür benötigten Messleitungen können dabei entweder unmittelbar mit der Messeinrichtung verbunden und aus dem Fernantrieb herausgeführt sein; alternativ dazu kann die Messeinrichtung auch elektrische Anschlüsse aufweisen, über die bei Bedarf die Messleitungen mit der Messeinrichtung elektrisch leitend verbindbar sind.
Mit Hilfe der Messeinrichtung kann das elektrische Potential einer der jeweiligen Messleitung zugeordneten elektrischen Anschlussleitung eines an den Fernantrieb angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes gegenüber dem Erdpotential gemessen werden, um festzustellen, ob ein Erdfehlerstrom, welcher die Auslösung des Fehlerstromschutzschaltgerätes verursacht hat, weiterhin vorliegt. Sollte dies der Fall sein, so wird ein durch den Fernantrieb initiiertes Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschaltgerätes wirksam verhindert. Erst wenn der fehlerhafte Betriebszustand nicht mehr vorliegt, ist ein Wiedereinschalten durch den Fernantrieb möglich. Ein Aufschalten auf einen bestehenden Fehlerzustand wird somit wirksam unterbunden. Die Gefährdung von Gesundheit oder Leben durch elektrischen Strom sowie Beschädigungen an der elektrischen Anlage werden dadurch wirksam vermieden. Die Sicherheit der elektrischen Anlage wird dadurch deutlich verbessert.
Darüber hinaus kann durch Potentialmessungen zwischen jeweils zwei der Anschlussleitungen eine Spannungs- oder Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlussleitungen ermittelt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise festgestellt werden, ob ein vorgelagerter Hauptschalter abgeschaltet ist, so dass keine elektrische Spannung zwischen den einzelnen Phasenleitungen anliegt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs weist die Steuervorrichtung eine Kommunikationseinrichtung zum Empfang eines Steuerbefehls zur Initiierung des FI-Tests auf.
Die Kommunikationseinrichtung kann zur Kommunikation des Fernantriebs mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise eine Leitstelle oder Leitwarte, genutzt werden und ist vorteilhafter Weise bidirektional ausgebildet. Beispielsweise können kritische Betriebszustände vom Fernantrieb an die übergeordnete Stelle, übermittelt werden. Andererseits können Daten und Informationen, beispielsweise Steuerdaten zur Ansteuerung des Fernantriebs oder Referenzdaten, welche das angekoppelte Schutzschaltgerät betreffen, von der übergeordneten, möglicherweise räumlich entfernten Stelle an die Steuervorrichtung des Fernantriebs übertragen werden. Ferner kann die Kommunikationseinrichtung auch zur Eingabe von Daten durch einen Bediener vor Ort - beispielsweise von Parametrierdaten, welche von einem mobilen Gerät an den Fernantrieb übertragen werden, verwendet werden. Zu den über die Kommunikationseinrichtung an den Fernantrieb übertragbaren Steuerdaten zählen auch Steuerbefehle, beispielsweise zum Ausschalten oder Einschalten des an den Fernantrieb angeschlossenen Schutzschaltgerätes, aber auch zur Initiierung des FI-Tests oder zur Isolationswiderstandsmessung der elektrischen Anschlussleitungen des Fehlerstromschutzschaltgerätes.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs ist die Kommunikationseinrichtung zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Kommunikation ausgebildet.
Eine leitungsgebundene Kommunikation gewährt ein höheres Maß an Sicherheit, während eine drahtlose Kommunikation einen geringeren Installationsaufwand erfordert. Für den drahtlosen Datenaustausch über die Kommunikationseinrichtung werden vorteilhafter Weise bereits bekannte Übertragungsstandards wie ZigBee, Bluetooth oder IR verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten Standards limitiert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs ist der FI-Test durch die Steuervorrichtung nach Ablauf eines vordefinierbaren Zeitintervalls automatisch initiierbar.
Auf diese Weise kann die Funktionsfähigkeit des an den Fernantrieb angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Die Sicherheit der durch das Fehlerstromschutzschaltgerät abgesicherten elektrischen Anlage wird hierdurch weiter verbessert.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Fernantriebs weist die Steuervorrichtung eine Speichereinrichtung zur Protokollierung des FI-Tests auf.
Mit Hilfe der Speichereinrichtung können die über den Fernantrieb initiierten FI-Tests hinsichtlich verschiedener Parameter - beispielsweise Zeitpunkt der Tests, Zeitintervall zwischen zwei Tests, Ergebnis, etc. - protokolliert und ggf. über die Kommunikationseinrichtung an die übergeordnete Einheit übertragen werden. Ebenso können entsprechende Daten/Parameter zu fehlerbedingten Auslösungen des angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes oder zu den durchgeführten Isolationsmessungen in der Speichereinrichtung abgelegt oder an die übergeordnete Einheit übertragen werden. Die Überwachung der elektrischen Anlage wird dadurch weiter vereinfacht und verbessert.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist einen Fernantrieb der vorstehend beschriebenen Art sowie ein mit dem Fernantrieb gekoppeltes Fehlerstromschutzschaltgerät auf. Dabei sind die beiden elektrischen Anschlüsse der Steuervorrichtung des Fernantriebs elektrisch leitend derart mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät verbunden, dass ein Fehlerstrom in einem Hauptstromkreis des Fehlerstromschutzschaltgerätes induzierbar ist.
Hinsichtlich der Vorteile des erfindungsgemäßen Fernantriebs wird auf die vorstehenden Aussagen verwiesen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine verbesserte Überwachung der durch das Fehlerstromschutzschaltgerät gesicherten elektrischen Anlage realisierbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Anordnung weist das Fehlerstromschutzschaltgerät eine Kommunikationsschnittstelle zur Datenkommunikation mit dem Fernantrieb auf.
Über die Kommunikationsschnittstelle des Fehlerstromschutzschaltgerätes kann beispielsweise das Auslösesignal an den Fernantrieb übertragen werden. Des Weiteren kann die Kommunikationsschnittstelle zur Parametrierung des Fernantriebs im Rahmen der Installation der Anordnung genutzt werden, indem typbezogene Referenzdaten des an den Fernantrieb anzukoppelnden Fehlerstromschutzschaltgerätes nicht aus einer Datenbank heruntergeladen werden müssen, sondern durch direkte Kommunikation vom Fehlerstromschutzschaltgerät an den Fernantrieb übermittelt werden. Auf diese Weise sind unterschiedliche Gerätekonfigurationen flexibel mit geringem Installationsaufwand realisierbar. Ist in das Fehlerstromschutzschaltgerät eine Stromflussmesseinrichtung zur Messung des Stromflusses in den Anschlussleitungen integriert, so kann - sobald kein Stromfluss in den Anschlussleitungen erfasst wird - ferner auch ein Freigabesignal zur Durchführung des FI-Tests mittels der Kommunikationsschnittstelle vom Fehlerstromschutzschaltgerät an den Fernantrieb übertragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Anordnung ist die Kommunikationsschnittstelle des Fehlerstromschutzschaltgerätes drahtlos ausgebildet.
Der Vorteil des reduzierten Installationsaufwands gilt umso mehr bei Verwendung einer drahtlos ausgebildeten Kommunikationsschnittstelle.
Das erfindungsgemäße Testverfahren zur Durchführung eines FI-Tests eines Fehlerstromschutzschaltgerätes mittels eines mit diesem gekoppelten Fernantriebs der vorstehend beschriebenen Art weist die Schritte:

a) Initiieren des FI-Tests durch die Steuervorrichtung des Fernantriebs,
b) Induzieren eines Fehlerstroms im Hauptstromkreis des Fehlerstromschutzschaltgerätes,
c) Empfangen eines Auslösesignals des Fehlerstromschutzschaltgerätes über die mit der Steuervorrichtung verbundene Eingangsschnittstelle des angekoppelten Fernantriebs,sowie
d) Ausgabe eines Steuerbefehls durch die Steuervorrichtung zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung, um das Fehlerstromschutzschaltgerät wieder einzuschalten,

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Testverfahrens wird vor dem Initiieren des FI-Tests ein Freigabesignal vom Fehlerstromschutzschaltgerät an den Fernantrieb gesendet.
Weist das Fehlerstromschutzschaltgerät eine Stromflussmesseinrichtung zur Messung des Stromflusses in den Anschlussleitungen auf, so kann - sobald die Anschlussleitungen unbestromt sind - ein Freigabesignal zur Durchführung des FI-Tests vom Fehlerstromschutzschaltgerät an den Fernantrieb übertragen werden. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der FI-Test in unbestromtem Zustand - und damit unterbrechungsfrei - erfolgt. Dies ist zwar nicht zwingend vorgeschrieben, führt jedoch dazu, dass sowohl Beschädigungen an der elektrischen Anlage vermieden werden als auch die Anlagenverfügbarkeit verbessert wird.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des Fernantriebs, der Anordnung aus einem Fernantrieb sowie einem mit diesem gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerät, sowie des Testverfahrens zur Durchführung eines FI-Tests unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind:

1 eine schematische Darstellung eines Fernantriebs in perspektivischer Ansicht;
2 eine schematische Darstellung des konzeptionellen Aufbaus des Fernantriebs in einer Seitenansicht;
3 und 4 schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels des Fernantriebs / der Anordnung;
5 und 6 schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels des Fernantriebs / der Anordnung;
7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Testverfahrens.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungsfiguren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fernantriebs 1 mit automatischer Wiedereinschaltfunktion (ARD: automatic reclosing device) in perspektivischer Ansicht. Der Fernantrieb 1 weist ein Isolierstoffgehäuse 2 mit einer Frontseite 4, einer der Frontseite 4 gegenüberliegenden Befestigungsseite 5, sowie mit die Front- und die Befestigungsseiten 4 und 5 verbindenden Schmal- und Breitseiten 6 und 7 auf. An der Frontseite 4 ist ein Betätigungselement 3 angeordnet, welches mittels eines Griffverbinders 8 mit einem Betätigungselement eines Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 (siehe 2) koppelbar ist, um es in gekoppeltem Zustand mit Hilfe des Fernantriebs 1 betätigen, d.h. ein- und ausschalten zu können. Über seine Befestigungsseite 5 ist der Fernantrieb 1 an einer Trag- oder Hutschiene (nicht dargestellt), wie sie in Elektroinstallationsverteilern zur Gerätebefestigung überwiegend verwendet werden, befestigbar.
An der dem anzukoppelnden Fehlerstromschutzschaltgerät 100 zugewandten Breitseite 7 weist der Fernantrieb 1 ferner eine Eingangsschnittstelle 9 zum Empfangen eines Auslösesignals des angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 auf. In der Darstellung der 1 ist die Eingangsschnittstelle 9 mechanisch ausgebildet; es wäre jedoch ebenso möglich, das Auslösesignal elektrisch von dem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 an den Fernantrieb 1 zu übertragen. Ein mechanische Auslösesignal ist beispielsweise durch einen im anzukoppelnden Fehlerstromschutzschaltgerät 1 integrierten Hilfsschalter realisierbar.
In 2 ist der konzeptionelle Aufbau des erfindungsgemäßen Fernantriebs 1 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Der Fernantrieb 1 weist eine Antriebseinrichtung 20 zur Fernbetätigung des Betätigungselements 3 auf. Hierzu ist das Betätigungselement 3 an einer Griffwalze 11 hervorspringend angeordnet, so dass bei Betätigen des Betätigungselements 3 die Griffwalze 11 um ihre Drehachse 12 gedreht wird. Im dargestellten Beispiel weist die Antriebseinrichtung 20 neben einem Motor (nicht dargestellt) ein Getriebe mit einem Zahnrad 21 auf, welches mit einer am Umfang der Griffwalze 11 ausgebildeten Verzahnung 13 in Eingriff steht. Mit Hilfe dieser Motor-Getriebe-Einheit ist es möglich, die Drehgeschwindigkeit des Motors an das zur Betätigung des mit dem Fernantrieb 1 gekoppelten Schutzschaltgerätes 100 erforderliche Drehmoment - und damit an die über den Griffverbinder 8 am Betätigungselement 3 angekoppelte mechanische Last - anzupassen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Motor und Getriebe in 3 jedoch nicht bzw. nicht vollständig dargestellt. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, die Antriebseinrichtung 20 getriebelos auszubilden: in diesem Fall ist der Motor drehzahlgesteuert ansteuerbar und wirkt direkt, d.h. ohne eine Übersetzung durch eine oder mehrere Getriebestufen, auf die an der Griffwalze 11 ausgebildete Verzahnung 13 ein.
Zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung 20 weist der Fernantrieb 1 eine auf einer Leiterplatte 10 angeordnete und ausgebildete Steuervorrichtung 30 auf, welche in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zumindest einen Prozessor oder Microcontroller 31 sowie eine Speichereinrichtung 32 umfasst. Die Verwendung einer gemeinsamen Leiterplatte zur Anordnung der einzelnen Komponenten der Steuervorrichtung ist zwar aufgrund ihrer modularen Bauweise und des damit verbundenen, geringeren Montageaufwands vorteilhaft, aber nicht erfindungswesentlich. Es wäre ebenso möglich, die einzelnen Elektronikkomponenten ohne die Verwendung einer gemeinsamen Leiterplatte elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
Weiterhin weist die Steuervorrichtung 30 zwei Ausgangsanschlüsse 33 und 34 auf, welche im dargestellten Beispiel an einer der Schmalseiten 6 des Gehäuses 2 angeordnet und durch Einstecken elektrischer Verbindungsleitungen mit einem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 elektrisch leitend verbindbar sind (siehe 3). zur Durchführung eines durch den Fernantrieb 1 veranlassten FI-Tests wird über die beiden Ausgangsanschlüsse 33 und 34 ein Fehlerstrom in dem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 erzeugt, um dieses zu Testzwecken auszulösen.
Die Steuervorrichtung 30 verfügt ferner über eine Kommunikationseinrichtung 50, welche ebenfalls auf der Leiterplatte 10 angeordnet ist und mit deren Hilfe der eine Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise eine Leitstelle oder Leitwarte, oder auch mit einem anzukoppelnden oder angekoppelten Schutzschaltgerät realisierbar ist. Die Kommunikationseinrichtung 50 ist vorteilhafter Weise drahtlos ausgebildet. Als Übertragungsstandards kommen beispielsweise ZigBee, Bluetooth oder auch Infrarot in Frage; dies ist jedoch nicht erfindungswesentlich. Drahtlose Schnittstellen können direkt auf der Leiterplatte 10 angeordnet sein; bei drahtgebundenen Schnittstellen ist hingegen eine geeignete Anschlussmöglichkeit im Bereich der Gehäuseoberfläche vorzusehen.
Darüber hinaus ist auf der Leiterplatte 10 eine Messeinrichtung 40 zur Messung des elektrischen Potentials der elektrischen Anschlussleitungen eines an den Fernantrieb 1 angeschlossenen Schutzschaltgerätes 100 angeordnet. Hierzu verfügt die Messeinrichtung 40 über mehrere Messleitungen 41, welche aus dem Gehäuse 2 des Fernantriebs 1 herausgeführt und mit entsprechenden Kontaktstellen am Fehlerstromschutzschaltgerät 100 elektrisch leitend verbindbar sind. Die Art der elektrischen Verbindung der Messeinrichtung 40 mit den Kontaktstellen ist jedoch nicht erfindungswesentlich. Es ist daher ebenso möglich, elektrische Anschlüsse im Bereich der Gehäuseoberfläche des Fernantriebs 1 vorzusehen, in die elektrische Verbindungsleitungen einsteckbar sind, um den Fernantrieb 1 mit den Anschlussleitungen des Fehlerstromschutzschalters 100 elektrisch leitend zu verbinden.
In den 3 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fernantriebs 1 bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung schematisch dargestellt. In 3 ist dabei eine Frontansicht der Anordnung, bestehend aus dem Fernantrieb 1 und dem mit diesem gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerät 100 schematisch dargestellt ist. Das Fehlerstromschutzschaltgerät 100 ist vierpolig ausgebildet, d.h. es ist an vier elektrische Anschlussleitungen - drei Phasenleiter L1, L2, L3 sowie den Neutralleiter N - angeschlossen. An die beiden ausgangsseitigen elektrischen Anschlüsse 33 und 34 der Steuereinrichtung 30 sind die ersten Enden zweier Testleitungen T1 und T2 angeschlossen. Die beiden Testleitungen T1 und T2 sind Teil eines Teststromkreises zur Durchführung eines FI-Tests am gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerät 100. Die zweiten Enden der beiden Testleitungen T1 und T2 sind hierzu über die Anschlussleitungen L3 und N mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 elektrisch leitend verbunden. Es wäre jedoch ebenso möglich, die beiden Testleitungen T1 und T2 mit zwei der vier Anschlussleitungen, d.h. entweder zwei der drei Phasenleiter L1, L2, L3 oder mit einem der drei Phasenleiter L1, L2, L3 und dem Neutralleiter N, zu verbinden. Durch Anlagen einer elektrischen Testspannung an die beiden Anschlüsse 33 und 34 fließt über die beiden Testleitungen T1, T2 ein Teststrom zwischen den Anschlussleitungen L3 und N, welcher von dem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 als Fehlerstrom interpretiert wird, infolgedessen der Fehlerstromschutzschaltgerät 100 ausgelöst wird.
4 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Steuervorrichtung 30 des in 3 dargestellten Fernantriebs 1. Über eine Steuerschnittstelle 35 kann ein Steuerbefehl zur Initiierung des FI-Tests an die Steuervorrichtung 30 übertragen werden. Im dargestellten Beispiel ist die Steuerschnittstelle 35 drahtgebunden ausgebildet. Es wäre jedoch ebenso möglich, die Steuerschnittstelle 35 drahtlos auszubilden und den Steuerbefehl zur Initiierung des FI-Tests drahtlos an die Steuervorrichtung 30 zu übertragen. Durch den Steuerbefehl wird durch Schließen eines Schalters S1 der Teststromkreis zur Durchführung des FI-Tests geschlossen. In dem Teststromkreis ist ferner ein Testwiderstand R1 angeordnet, welcher die Größe des in den Hauptstromkreis des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 als Fehlerstrom eingespeisten Teststroms definiert. Der Testwiderstand R1 kann dabei entweder als fest eingestellter Widerstand, als variabel einstellbarer Widerstand oder als konfigurierbares Widerstandsnetzwerk ausgeführt sein. In den beiden letztgenannten Fällen sind mit Hilfe ein und desselben Fernantriebs 1 unterschiedliche Fehlerstromschutzschaltgeräte 100, welche sich durch unterschiedliche Nennfehlerströme auszeichnen, prüfbar.
Über die Eingangsschnittstelle 9 des Fernantriebs 1 ist ein mechanisches oder elektrisches Auslösesignal des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 an die Steuervorrichtung 30 des Fernantriebs 1 übertragbar. Mit Hilfe des Microcontrollers 31 kann überprüft werden, ob dieses Auslösesignal im zeitlichen Zusammenhang mit einem zuvor durch die Steuervorrichtung 30 initiierten FI-Test steht. Über eine Kommunikationsschnittstelle 36, welche Bestandteil der Kommunikationseinrichtung 50 (siehe 2) ist, kann beispielsweise das Testergebnis und/oder ein Testprotokoll an eine übergeordnete Einheit übermittelt werden. Die Kommunikationsschnittstelle 36 kann dabei drahtlos oder drahtgebunden ausgebildet sein, ist in der Darstellung der 3 und 4 jedoch drahtgebunden ausgebildet. Weiterhin kann das Testergebnis zusätzlich über einen Signalkontakt für einen Vor-Ort Signalgeber zur Verfügung gestellt werden, um den betroffenen Stromkreis vor Ort schneller identifizieren zu können. Darüber hinaus kann über die Kommunikationsschnittstelle 36 auch die Antriebseinrichtung 20 angesteuert werden, um das an den Fernantrieb 1 angekoppelte Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 wieder einzuschalten.
In den 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fernantriebs 1 bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung schematisch dargestellt. 5 zeigt eine alternative Frontansicht der Anordnung, in 6 ist wiederum der entsprechende Ausschnitt der zugehörigen Steuervorrichtung 30 schematisch dargestellt. Der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene detailliert beschriebene Teststromkreis wurde in den Darstellungen des zweiten Ausführungsbeispiels aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Ausführungsbeispiele diesbezüglich nicht kombinierbar wären: der im ersten, in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel dargestellte Teststromkreis kann auch ebenso Bestandteil des zweiten Ausführungsbeispiels sein.
Das Fehlerstromschutzschaltgerät 100 ist wiederum vierpolig ausgebildet und an die vier elektrischen Anschlussleitungen, die drei Phasenleiter L1, L2, L3 sowie den Neutralleiter N, angeschlossen. Aus dem mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 gekoppelten Fernantrieb 1 sind vier Messleitungen 41 herausgeführt und mit jeweils einem der Anschlussleiter L1, L2, L3, N elektrisch leitend verbunden. Die Messleitungen 41 können dabei entweder direkt mit ihnen jeweils zugeordneten Anschlussleitung oder mit jeweils einer der jeweiligen Anschlussleitung zugeordneten, am Fehlerstromschutzschaltgerät 100 ausgebildeten Kontaktstelle - beispielsweise einer der beiden Anschlussklemmen der jeweiligen Anschlussleitung - elektrisch leitend verbunden werden. Auf Seiten des Fernantriebs 1 sind die anderen Enden der Messleitungen 41 sind mit einer Messeinrichtung 40 der Steuereinrichtung 30 elektrisch leitend verbunden. Mit Hilfe der Messleitungen 41 kann eine Potential- oder Spannungsmessung zwischen zwei der Anschlussleitungen L1, L2, L3 und N durchgeführt werden. Ist die gemessene Spannung, d.h. die Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlussleitungen L1, L2, L3, N, d.h. zwischen zwei Phasenleitern L1, L2, L3 oder einem der Phasenleiter L1, L2 PL und dem Neutralleiter N, sehr klein oder gar Null, so deutet dies auf einen Kurzschluss zwischen den jeweiligen Anschlussleitungen hin.
Weiterhin weist die Messeinrichtung 40 einen Schutzleiter PE auf, über den sie mit dem Erdpotential elektrisch leitend verbindbar. Zur Erdung kann der Schutzleiter 40 mit einem - beispielsweise in einem Elektroinstallationsverteiler angeordneten - Erdungsanschluss elektrisch leitend verbunden werden. Auf diese Weise kann durch eine Potentialmessung eines der Anschlussleiter gegenüber dem Erdpotential der Isolationswiderstand des jeweiligen Anschlussleiters gegen Erde gemessen werden. Liegt der gemessene Potentialwert unter einem vordefinierten Grenzwert, so kann hieraus auf einen Erdschluss, d.h. einen Erdfehlerstrom, rückgeschlossen werden. Der vordefinierte Grenzwert kann dabei in dem Speicherelement 32 der Steuereinrichtung 30 gespeichert sein oder über die Kommunikationseinrichtung 50 von einer übergeordneten Einheit abgerufen werden.
Die Isolationswiderstandsmessung kann dabei entweder kontinuierlich erfolgen, oder diskontinuierlich nach einer erfolgten Fehlerabschaltung, bevor das Freigabesignal vom Fehlerstromschutzschaltgerät 100 an den Fernantrieb 1 gesendet wird, um sicherzustellen, dass der Erdfehlerstrom, welcher zur Auslösung des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 geführt hat, nicht mehr anliegt. Auf diese Weise wird ein automatisches Wiedereinschalten auf einen noch bestehenden Fehlerzustand wirksam vermieden.
Anstelle aus dem Fernanrieb herausgeführter, Messleitungen 41 kann der Fernantrieb 1 auch geeignete Kontakte aufweisen, in die bei Bedarf separate Messleitungen einsteckbar sind, um die Messeinrichtung 40 im Bedarfsfall mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 zu verbinden. Dies hätte den Vorteil, dass bei einer Verwendung des Fernantriebs 1 ohne die Messfunktion die ungenutzten Messleitungen 41 nicht lose aus dem Gehäuse 2 des Fernantriebs 1 ungenutzt heraushängen.
Anhand von 7 wird im Folgenden das erfindungsgemäße Testverfahren zur Durchführung eines FI-Tests eines Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 mittels eines mit diesem gekoppelten Fernantriebs 1 der vorstehend beschriebenen Art kurz erläutert:

In einem ersten Verfahrensschritt 201 wird der FI-Test durch die Steuervorrichtung 30 des Fernantriebs 1 initiiert. Dies kann durch einen entsprechenden Steuerbefehl, welcher von einer übergeordneten Einheit an den Fernantrieb 1 gesendet wird, durch ein Zeitsignal, wenn der FI-Test in vordefinierten Zeitabständen automatisch durchgeführt wird, oder durch einen Bediener vor Ort, welcher den Steuerbefehl über ein entsprechendes Eingabegerät an den Fernantrieb 1 überträgt, erfolgen.

In einem zweiten Verfahrensschritt 202 wird durch den angekoppelten Fernantrieb 1 über den Teststromkreis ein Fehlerstrom im Hauptstromkreis des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 induziert.
In einem dritten Verfahrensschritt 203 wird über die mit der Eingangsschnittstelle 9 des angekoppelten Fernantriebs 1 verbundene Steuervorrichtung 30 ein Auslösesignal des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 empfangen. Nur wenn das empfangene Auslösesignal in zeitlichem Zusammenhang mit dem zuvor durch die Steuervorrichtung 30 initiierten FI-Test steht, wird in einem vierten Verfahrensschritt 204 von der Steuervorrichtung 30 ein Steuerbefehl zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung 20 ausgegeben, um das Fehlerstromschutzschaltgerät 100 wieder einzuschalten.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Fernantriebs 1 ist es möglich, einen beispielsweise durch die für Fehlerstromschutzschaltgeräte maßgebliche Normung vorgeschriebenen, in festgelegten Zeitabständen erforderlichen FI-Test vollautomatisch durch den angebauten Fernantrieb 1 durchzuführen, ohne dass hierzu die Prüftaste des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 vor Ort betätigt werden muss. Über den mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät 100 gekoppelten Fernantrieb 1 erfolgt dabei sowohl das Auslösen als auch das automatische Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100.
Durch die im Fernantrieb 1 angeordnete Messeinrichtung 40 zur Messung des elektrischen Potentials der elektrischen Anschlussleitungen L1, L2, L3, N des Fehlerstromschutzschaltgerätes 100 kann gewährleistet werden, dass der automatische FI-Test nur dann durchgeführt wird, wenn gerade kein elektrischer Strom fließt. Darüber hinaus wäre es ebenso denkbar, über die Kommunikationseinrichtung 50 eine Anfrage an einen Bediener oder eine übergeordnete Einheit zu senden, ob und ggf. wann ein FI-Test durchführbar ist.
Darüber hinaus können über die Kommunikationseinrichtung 50 die Parameter des automatischen FI-Tests festgelegt werden. So kann die Durchführung beispielsweise deaktiviert oder aktiviert werden. Ferner kann festgelegt werden, in welchen Zeitabständen ein FI-Test durchgeführt werden soll. Ebenso kann die Durchführung der automatischen FI-Tests mitprotokolliert und/oder an die übergeordnete Einheit übermittelt werden.
Bezugszeichenliste

1: Fernantrieb
2: Isolierstoffgehäuse
3: Betätigungselement
4: Frontseite
5: Befestigungsseite
6: Schmalseite
7: Breitseite
8: Griffverbinder
9: Eingangsschnittstelle
10: Leiterplatte
11: Griffwalze
12: Drehachse
13: Verzahnung
20: Antriebseinrichtung
21: Zahnrad
30: Steuervorrichtung
31: Microcontroller
32: Speichereinrichtung
33, 34: Ausgangsanschluss
35: Steuerschnittstelle
36: Kommunikationsschnittstelle
40: Messeinrichtung
41: Messleitung
50: Kommunikationseinrichtung
100: Fehlerstromschutzschaltgerät
201: erster Verfahrensschritt
202: zweiter Verfahrensschritt
203: dritter Verfahrensschritt
204: vierter Verfahrensschritt
L1, L2, L3: Phasenleiter
N: Neutralleiter
PE: Schutzleiter
T1, T2: Testleitungen
R1: Testwiderstand
S1: Schalter

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

EP 0957558 A2 [0003]
DE 102014208036 A1 [0003]
DE 102014202485 A1 [0003]
DE 10216055 B4 [0004]

Claims

Fernantrieb (1) zur Kopplung mit einem Fehlerstromschutzschaltgerät (100), um mittels einer steuerbaren Antriebseinrichtung (20) des Fernantriebs (1) das angekoppelte Fehlerstromschutzschaltgerät (100) zu betätigen, - mit einer Steuervorrichtung (30), welche zur Durchführung eines FI-Tests ausgangsseitig zumindest zwei elektrische Anschlüsse (33, 34) aufweist, welche mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät (100) verbindbar sind, um diesen durch Erzeugen eines Fehlerstroms auszulösen, - mit einer Eingangsschnittstelle (9) zum Empfangen eines Auslösesignals des an den Fernantrieb (1) angekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerätes (100), - wobei die Steuervorrichtung (30) eingangsseitig mit der Eingangsschnittstelle (9) und ausgangsseitig mit der Antriebseinrichtung (20) verbunden ist, und - wobei eine Ansteuerung der Antriebseinrichtung (20) zum Wiedereinschalten des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) durch die Steuervorrichtung (30) erst nach Empfang des Auslösesignals erfolgt.
Fernantrieb (1) nach Anspruch 1, bei dem die Steuervorrichtung (30) eine Messeinrichtung (40) zur Messung des elektrischen Potentials der elektrischen Anschlussleitungen (L1, L2, L3, N) des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) sowohl untereinander als auch gegenüber Erde aufweist, wobei die Messeinrichtung (40) über mehrere Messleitungen (41) mit den Anschlussleitungen (L1, L2, L3, N) sowie mit einem Erdkontakt verbindbar ist.
Fernantrieb (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Steuervorrichtung (30) eine Kommunikationseinrichtung (50) zum Empfang eines Steuerbefehls zur Initiierung des FI-Tests auf.
Fernantrieb (1) nach Anspruch 3, wobei die Kommunikationseinrichtung (50) zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Kommunikation ausgebildet ist.
Fernantrieb (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der FI-Test durch die Steuervorrichtung (30) nach Ablauf eines vordefinierbaren Zeitintervalls automatisch initiierbar ist.
Fernantrieb (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Steuervorrichtung (30) eine Speichereinrichtung (32) zur Protokollierung des FI-Tests aufweist.
Anordnung, aufweisend, - einen Fernantrieb (1), welcher nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist, sowie - einem mit dem Fernantrieb (1) gekoppelten Fehlerstromschutzschaltgerät (100), - wobei die zwei elektrischen Anschlüsse (33, 34) der Steuervorrichtung (30) des Fernantriebs (1) mit dem Fehlerstromschutzschaltgerät (100) derart verbunden sind, dass ein Fehlerstrom in einem Hauptstromkreis des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) induzierbar ist.
Anordnung nach Anspruch 7, bei der das Fehlerstromschutzschaltgerät (100) eine Kommunikationsschnittstelle zur Datenkommunikation mit dem Fernantrieb (1) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Kommunikationsschnittstelle des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) drahtlos ausgebildet ist.
Testverfahren zur Durchführung eines FI-Tests eines Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) mittels eines mit diesem gekoppelten Fernantriebs (1), welcher nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist, mit den Schritten: a) Initiieren des FI-Tests durch die Steuervorrichtung (30) des Fernantriebs (1); b) Induzieren eines Fehlerstroms im Hauptstromkreis des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100); c) Empfangen eines Auslösesignals des Fehlerstromschutzschaltgerätes (100) über die mit der Steuervorrichtung (30) verbundene Eingangsschnittstelle (9) des angekoppelten Fernantriebs (1), d) Ausgabe eines Steuerbefehls durch die Steuervorrichtung (30) zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung (20), um das Fehlerstromschutzschaltgerät (100) wieder einzuschalten;
Testverfahren nach Anspruch 10, wobei vor dem Initiieren des FI-Tests ein Freigabesignal vom Fehlerstromschutzschaltgerät (100) an den Fernantrieb (1) gesendet wird.