DE102022111619A1

DE102022111619A1 - Auslöserelais-Modul eines Fehlerstrom-Schutzschalters oder einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen

Info

Publication number: DE102022111619A1
Application number: DE102022111619.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2023-11-16

Abstract

Es wird ein Auslöserelais-Modul eines Fehlerstrom-Schutzschalters oder einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen vorgeschlagen, welches zwei elektrisch ansteuerbare Auslöserelais (H1, H2) und einen Mikroprozessor (M) umfasst, wobei die beiden Auslöserelais (H1, H2) parallel zueinander geschaltet sind und jeweils mit einem Eingang (I1, I2) und einem Ausgang (Q1, Q2) des Mikroprozessors (M) zum Zweck der Steuerung und Datenkommunikation verbunden sind, wobei über die mit den Auslöserelais (H1, H2) verbundene Eingänge (I1, I2) des Mikroprozessors (M) an den Mikroprozessor (M) der Zustand der Relais (H1, H2) übermittelt wird, wobei die Relais (H1, H2) über die Ausgänge (Q1, Q2) des Mikroprozessors (M) vom Mikroprozessor (M) ansteuerbar sind und wobei der Mikroprozessor (M) einen weiteren Eingang (I3) zum Empfang von Signalen einer vorgeschalteten Einrichtung aufweist, welche anschließend im Mikroprozessor (M) zum Zweck der Ansteuerung der Relais (H1, H2) verarbeitet werden, wobei der weitere Eingang (I3) für den Fall eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit einem Summenstromwandler (W) und für den Fall einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen mit einer Überstromerfassungseinrichtung verbindbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Auslöserelais-Modul eines Fehlerstrom-Schutzschalters oder einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überprüfung der Auslöserelais des erfindungsgemäßen Auslöserelais-Moduls.
Fehlerstrom-Schutzschalter sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie schützen Personen und elektrische Anlagen vor gefährlichen Fehlerströmen, indem anhand der Signale eines Summenstromwandlers bei unzulässig hohem Fehlerstrom der Stromfluss in den Stromleitungen unterbrochen wird.
Bei Hoch- und Niederspannungsnetzen, beispielsweise in Umspannwerken, ist anstelle eines Summenstromwandlers eine Überstromerfassungseinrichtung vorgesehen, anhand deren Signale der Stromfluss in den Stromleitungen unterbrochen wird.
Die Unterbrechung des Stromflusses erfolgt bei Fehlerstrom-Schutzschaltern nach dem Stand der Technik mittels eines dem Summenstromwandler elektrisch nachgeschalteten elektrisch ansteuerbaren Auslöserelais, durch das über eine Schaltmechanik ein Öffnen der in den Stromleitungen angeordneten Schaltkontakten bewirkt wird.
Bei Überstromschutzeinrichtungen bei Hoch- und Niederspannungsnetzen erfolgt die Unterbrechung des Stromflusses mittels eines der Überstromerfassungseinrichtung elektrisch nachgeschalteten elektrisch ansteuerbaren Auslöserelais, durch das über eine Schaltmechanik ein Öffnen der in den Stromleitungen angeordneten Schaltkontakten bewirkt wird.
Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Funktion der Auslöserelais regelmäßig zu überprüfen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Die Überprüfung eines Auslöserelais erfolgt nach dem Stand der Technik manuell, wobei zu diesem Zweck in nachteiliger Weise die Stromversorgung unterbrochen wird, was insbesondere bei Anlagen, welche einen kontinuierlichen Betrieb erfordern, beispielsweise in Krankenhäusern, extrem nachteilig ist.
Dennoch ist eine Überprüfung der Auslöserelais zwingend erforderlich, da die Kontakte der Auslöserelais mechanisch verschweißen können, wodurch ein Relais den Stromfluss nicht unterbrechen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die folgende Aufgabe zugrunde, ein Auslöserelais-Modul eines Fehlerstrom-Schutzschalters oder einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen anzugeben. Ferner soll ein Verfahren zur Überprüfung des erfindungsgemäßen Auslöserelais-Moduls angegeben werden.
Diese Aufgabe wird für ein Auslöserelais-Modul durch die Merkmale des Patenanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Überprüfung des erfindungsgemäßen Auslöserelais-Moduls ist Gegenstand des Patentanspruchs 4.
Demnach wird ein Auslöserelais-Modul vorgeschlagen, welches zwei elektrisch ansteuerbare Auslöserelais und einen Mikroprozessor umfasst, wobei die beiden Auslöserelais parallel zueinander geschaltet sind. Die Auslöserelais sind jeweils mit einem Eingang und einem Ausgang des Mikroprozessors zum Zweck der Steuerung und Datenkommunikation verbunden. Über die mit den Auslöserelais verbundene Eingänge des Mikroprozessors werden an den Mikroprozessor Signale bezüglich des Zustandes der Relais übermittelt, wobei über die Ausgänge des Mikroprozessors die Relais angesteuert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dienen zwei weitere Ausgänge des Mikroprozessors der optischen und/oder akustischen Signalerzeugung bezüglich des Zustandes der Auslöserelais, wobei jeder dieser Ausgänge jeweils einem Relais zugeordnet ist.
Der Mikroprozessor weist einen weiteren Eingang zum Empfang von Signalen einer vorgeschalteten als Summenstromwandler oder Überstromerfassungseinrichtung ausgebildeten Einrichtung auf, welche anschließend im Mikroprozessor zum Zweck der Ansteuerung der Relais verarbeitet werden, wobei der weitere Eingang für den Fall eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit einem Summenstromwandler und für den Fall einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen mit einer Überstromerfassungseinrichtung verbindbar ist.
Wenn beispielsweise das erfindungsgemäße Modul in einen Fehlerstrom-Schutzschalter integriert ist und ein oder beide Auslöserelais geschlossen sind, wird bei Vorliegen eines Fehlerstroms nach Empfang des entsprechenden Signals des vorgeschalteten Summenstromwandlers das zumindest eine geschlossene Auslöserelais im Öffnungssinne angesteuert, um den Stromfluss zu unterbrechen.
Gemäß der Erfindung ist der Mikroprozessor derart programmiert bzw. eingestellt, dass in definierten, vorgebbaren zeitlichen Abständen, beispielsweise jeden Monat oder jedes Quartal zum Zweck der Überprüfung der Auslöserelais Signale zum Öffnen und Schließen der Auslöserelais erzeugt werden, derart, dass zu jedem Zeitpunkt der Überprüfung zumindest ein Auslöserelais geschlossen ist, sodass der Stromfluss nicht unterbrochen wird.
Vorzugsweise werden zum Zweck der Überprüfung die Auslöserelais des erfindungsgemäßen Auslöserelais-Moduls mehrmals hintereinander zum Öffnen und Schließen angesteuert, wobei zu jedem Zeitpunkt der Überprüfung zumindest ein Auslöserelais geschlossen ist, sodass der Stromfluss nicht unterbrochen wird und wobei die Dauer der Ansteuerung der Relais im geöffneten Zustand in der Größenordnung von einer bis fünfzehn Sekunden liegt. Sollte bei einem Signal des Mikroprozessors zum Öffnen eines Auslöserelais dieses nach Ablauf der Dauer der Ansteuerung im geöffneten Zustand nicht geöffnet werden, so wird dies vom Auslöserelais über den dem Auslöserelais zugeordneten Eingang des Mikroprozessors an den Mikroprozessor übermittelt, wobei durch den Mikroprozessor ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt wird, welches auf den Defekt des Relais hinweist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren weiter näher erläutert:

1: eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der Erfindung; und
2: eine beispielhafte Ein-Aus-Sequenz zur Ansteuerung der Auslöserelais während der Überprüfung der Auslöserelais gemäß der Erfindung.

Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 1 umfasst ein erfindungsgemäßes Auslöserelais-Modul zwei elektrisch ansteuerbare Auslöserelais H1, H2 und einen Mikroprozessor M, wobei die beiden Auslöserelais H1, H2 im montierten Zustand parallel zueinander geschaltet sind. Durch die parallele Schaltung kann Strom zu den Verbrauchern K fließen, wenn ein oder beide Relais H1, H2 geschlossen sind, wobei der Stromfluss unterbrochen wird, wenn beide Auslöserelais geöffnet sind. In 1 ist das Modul in ein dreiphasiges Stromversorgungsnetz integriert, wobei die Phasen mit L1, L2, L3 bezeichnet sind. Bei einem einphasigen Stromversorgungsnetz sind die Auslöserelais H1, H2 entsprechend parallel geschaltet.
Die Auslöserelais H1, H2 sind jeweils mit einem Eingang I1, I2 und einem Ausgang Q1, Q2 des Mikroprozessors M zum Zweck der Steuerung und Datenkommunikation verbunden. Über die mit den Auslöserelais H1, H2 verbundene Eingänge I1, I2 des Mikroprozessors wird an den Mikroprozessor der Zustand der Relais H1, H2 übermittelt, wobei die Relais H1, H2 über die Ausgänge Q1, Q2 des Mikroprozessors M vom Mikroprozessor M angesteuert werden können.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dienen zwei weitere Ausgänge Q3, Q4 des Mikroprozessors M der optischen und/oder akustischen Signalerzeugung bezüglich des Zustandes der Auslöserelais H1 bzw. H2, wobei bezugnehmend auf 1 Ausgang Q3 dem Auslöserelais H1 und Ausgang Q4 dem Auslöserelais H2 zugeordnet ist. Vorzugsweise wird bei erkanntem Defekt eines Auslöserelais ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt. Bei dem gezeigten Beispiel werden durch die Ausgänge Q3, Q4 Led-Leuchten Λ1, Λ2 angesteuert.
Wie 1 zu entnehmen, weist der Mikroprozessor M einen weiteren Eingang I3 auf, welcher für den Fall eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit einem Summenstromwandler W verbunden ist. Durch diesen Eingang können Signale des Summenstromwandlers empfangen werden, welche anschließend im Mikroprozessor zum Zweck der Ansteuerung der Relais H1, H2 verarbeitet werden. Wenn das erfindungsgemäße Auslöserelais- Modul in einen Fehlerstrom-Schutzschalter integriert ist und ein oder beide Auslöserelais geschlossen sind, wird bei Vorliegen eines Fehlerstroms nach Empfang des entsprechenden Signals des vorgeschalteten Summenstromwandlers W das zumindest eine geschlossene Auslöserelais im Öffnungssinne angesteuert, um den Stromfluss zu unterbrechen.
Anstelle eines Summenstromwandlers kann auch eine Überstromerfassungseinrichtung vorgesehen sein, wodurch das Auslöserelais-Modul in eine Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen integriert werden kann, beispielsweise in Umspannwerken.
In 2 ist eine beispielhafte Sequenz zur Ansteuerung der Auslöserelais H1, H2 über den Mikroprozessor M während der Überprüfung der Auslöserelais H1, H2 dargestellt.
Hierbei bezeichnet der Zustand Lo eine Ansteuerung im Öffnungssinne, um den Stromfluss zu unterbrechen, wobei der Zustand Hi eine Ansteuerung im Schließsinne bezeichnet, um die Unterbrechung des Stromflusses aufzuheben.
Gemäß der Erfindung ist der Mikroprozessor M derart programmiert bzw. eingestellt, dass in definierten, vorgebbaren zeitlichen Abständen zum Zweck der Überprüfung der Auslöserelais H1, H2 Signale zum Öffnen und Schließen der Auslöserelais, d.h. zur Ansteuerung der Relais im Öffnungs- und Schließsinne erzeugt werden, derart, dass zu jedem Zeitpunkt der Überprüfung zumindest ein Auslöserelais geschlossen ist, sodass der Stromfluss nicht unterbrochen wird.
Wie anhand 2 veranschaulicht, werden zum Zweck der Überprüfung die Auslöserelais H1, H2 des erfindungsgemäßen Auslöserelais-Moduls anhand von Signalen des Mikroprozessors M über die Ausgänge Q1, Q2 mehrmals hintereinander zum Öffnen und Schließen angesteuert, wobei zu jedem Zeitpunkt der Überprüfung zumindest ein Auslöserelais geschlossen ist, sodass der Stromfluss nicht unterbrochen wird und wobei die Dauer der Ansteuerung der Relais im geöffneten Zustand in der Größenordnung von einer bis fünfzehn Sekunden liegt. Die Anzahl der Ansteuerungen jedes Relais im Öffnungs- und Schließsinne zum Zweck der Überprüfung kann vorgegeben werden und ist vorzugsweise zwischen 5 und 20.
Wenn bei einem Signal des Mikroprozessors zum Öffnen eines Auslöserelais dieses nach Ablauf der Dauer der Ansteuerung im geöffneten Zustand nicht geöffnet wird, so wird dies vom Auslöserelais über den dem Auslöserelais zugeordneten Eingang des Mikroprozessors an den Mikroprozessor übermittelt, wobei durch den Mikroprozessor ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt wird, welches auf den Defekt des Relais hinweist.
Die Auslöserelais können während der Überprüfung abwechselnd im Öffnungs- und Schließsinne angesteuert werden, wie in 2 dargestellt. Alternativ kann jeweils ein Relais geschlossen bleiben, während das andere Relais mehrmals hintereinander zum Öffnen und Schließen angesteuert wird, wobei nach erfolgter Überprüfung des einen Relais, dieses geschlossen bleibt und das andere Relais mehrmals hintereinander zum Öffnen und Schließen angesteuert wird.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein Auslöserelais-Modul geschaffen, welches eine Überprüfung der Auslöserelais ohne Unterbrechung des Stromflusses zu den Verbrauchern ermöglicht. Zudem kann in vorteilhafter Weise die Überprüfung der Auslöserelais automatisiert erfolgen.

Claims

Auslöserelais-Modul eines Fehlerstrom-Schutzschalters oder einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei elektrisch ansteuerbare Auslöserelais (H1, H2) und einen Mikroprozessor (M) umfasst, wobei die beiden Auslöserelais (H1, H2) parallel zueinander geschaltet sind und jeweils mit einem Eingang (I11, I2) und einem Ausgang (Q1, Q2) des Mikroprozessors (M) zum Zweck der Steuerung und Datenkommunikation verbunden sind, wobei über die mit den Auslöserelais (H1, H2) verbundene Eingänge (I1, I2) des Mikroprozessors (M) an den Mikroprozessor (M) der Zustand der Relais (H1, H2) übermittelt wird, wobei die Relais (H1, H2) über die Ausgänge (Q1, Q2) des Mikroprozessors (M) vom Mikroprozessor (M) ansteuerbar sind und wobei der Mikroprozessor (M) einen weiteren Eingang (I3) zum Empfang von Signalen einer vorgeschalteten Einrichtung aufweist, welche anschließend im Mikroprozessor (M) zum Zweck der Ansteuerung der Relais (H1, H2) verarbeitet werden, wobei der weitere Eingang (I3) für den Fall eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit einem Summenstromwandler (W) und für den Fall einer Überstromschutzeinrichtung bei Hoch- und Niederspannungsnetzen mit einer Überstromerfassungseinrichtung verbindbar ist.
Auslöserelais-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (M) zwei weitere Ausgänge (Q3, Q4) aufweist, welche der optischen und/oder akustischen Signalerzeugung bezüglich des Zustandes der Auslöserelais (H1, H2) dienen.
Auslöserelais-Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (M) derart programmiert bzw. eingestellt ist, dass in definierten, vorgebbaren zeitlichen Abständen zum Zweck der Überprüfung der Auslöserelais Signale zum Öffnen und Schließen der Auslöserelais erzeugt werden, derart, dass zu jedem Zeitpunkt der Überprüfung zumindest ein Auslöserelais geschlossen ist, sodass der Stromfluss nicht unterbrochen wird.
Verfahren zur Überprüfung eines Auslöserelais-Moduls nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöserelais (H1, H2) anhand von Signalen des Mikroprozessors (M) mehrmals hintereinander zum Öffnen und Schließen angesteuert werden, wobei zu jedem Zeitpunkt der Überprüfung zumindest ein Auslöserelais geschlossen ist, so dass der Stromfluss nicht unterbrochen wird.
Verfahren zur Überprüfung eines Auslöserelais-Moduls nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslöserelais (H1, H2) abwechselnd im Öffnungs- und Schließsinne angesteuert werden.
Verfahren zur Überprüfung eines Auslöserelais-Moduls nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Relais geschlossen bleibt, während das andere Relais mehrmals hintereinander zum Öffnen und Schließen angesteuert wird, wobei nach erfolgter Überprüfung des einen Relais, dieses geschlossen bleibt und das andere Relais mehrmals hintereinander zum Öffnen und Schließen angesteuert wird.
Verfahren zur Überprüfung eines Auslöserelais-Moduls nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Ansteuerung der Relais im geöffneten Zustand in der Größenordnung von einer bis fünfzehn Sekunden liegt, wobei die Anzahl der Ansteuerungen jedes Relais im Öffnungs- und Schließsinne zum Zweck der Überprüfung zwischen 5 und 20 beträgt.
Verfahren zur Überprüfung eines Auslöserelais-Moduls nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn bei einem Signal des Mikroprozessors (M) zum Öffnen eines Auslöserelais dieses nach Ablauf der Dauer der Ansteuerung im geöffneten Zustand nicht geöffnet wird, dies vom Auslöserelais über den dem Auslöserelais zugeordneten Eingang des Mikroprozessors an den Mikroprozessor übermittelt wird, wobei durch den Mikroprozessor ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt wird, welches auf den Defekt des Relais hinweist.