EP1665487A1 - Method for controlling an electronic overcurrent trip for low-voltage circuit breakers - Google Patents

Method for controlling an electronic overcurrent trip for low-voltage circuit breakers

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EP1665487A1
EP1665487A1 EP04786191A EP04786191A EP1665487A1 EP 1665487 A1 EP1665487 A1 EP 1665487A1 EP 04786191 A EP04786191 A EP 04786191A EP 04786191 A EP04786191 A EP 04786191A EP 1665487 A1 EP1665487 A1 EP 1665487A1
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signal
voltage circuit
low
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Withdrawn
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EP04786191A
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Inventor
Ilka Redmann
Andreas Pancke
Andreas Krauss
Klaus Neidhardt
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an electronic overcurrent release for low-voltage circuit breakers with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • overcurrent releases are used to detect the event of an overcurrent event (e.g. short circuit) in good time and to prevent damage or destruction of the low-voltage circuit breaker by suitable means, e.g. means for immediate disconnection of the contacts.
  • overcurrent event e.g. short circuit
  • the current flowing through the low-voltage circuit breaker is determined. According to the state of the art, this can be achieved, for example, by air coils which are arranged near the current-carrying elements of the low-voltage circuit breaker.
  • the current-carrying conductor generates a magnetic field, the change in time of which in the coil leads to a voltage.
  • This voltage signal is regularly converted into a digital signal by means of an analog-digital converter, which is integrated and represents a variable for the current flowing through the low-voltage circuit breaker within a time interval.
  • This digitized current signal is fed to a microprocessor, which evaluates the individual, temporally successive current signals. If a disproportionate current rise (overcurrent event) is concluded from the digitized current signal, the microprocessor adjusts Signal available which activates a trigger for short-circuit protection.
  • Another disadvantage is that only those faults can be recognized which have a significant influence (three times the previous current value) on the current values. Smaller faults, which do not reach three times the previous current value, can also lead to false tripping of the overcurrent release if they occur several times.
  • a particular advantage of the method according to the invention for controlling an electronic overcurrent release for low-voltage circuit breakers is that it has a lower susceptibility to faults due to faults caused by power supplies or EMC influences. Characterized in that signals whose current value is not between the current values of the previous signal and the subsequent signal or whose current value does not match the current values of the previous one Signals or the subsequent signal matches classified as potentially faulty signals and can be checked by means of further criteria, it is also possible to identify and filter such faults which have a smaller influence on the digitized current values than three times the previous stir value.
  • those signals classified as potentially faulty are not included in the evaluation for the assessment of an overcurrent event, the current values of which exceed the current values of the preceding signal by a predetermined value.
  • the digitized current signals are preferably generated for the effective values of the current flowing through the low-voltage circuit breaker.
  • the evaluation and filtering of the digitized current signals according to the criteria mentioned above is preferably carried out by a data processing device.
  • the data processing device is a microprocessor.

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Abstract

The invention relates to a method for controlling an electronic overcurrent trip for low-voltage circuit breakers, according to which digitized signals for the electricity values are generated and evaluated, and a tripping device providing short-circuit protection is activated when an overcurrent event is assumed to take place based on the evaluation. According to the inventive method, signals whose electricity value does not lie between the electricity values of the previous signal and the subsequent signal, or whose electricity value does not correspond to the electricity values of the previous signal or the subsequent signal, are rated as potentially erroneous signals and are tested by means of additional criteria.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Steuerung eines elektronischen Überstromaus- lösers für Niederspannungs-LeistungsschalterMethod for controlling an electronic overcurrent release for low-voltage circuit breakers
Die Erf indung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines e- lektronischen Überstromauslösers für Niederspannungs-Leis- tungsschalter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen .The invention relates to a method for controlling an electronic overcurrent release for low-voltage circuit breakers with the features mentioned in the preamble of claim 1.
Überstromauslöser dienen bei Niederspannungs-Leistungsschal - tern dazu, im Falle eines Überstromereignisses (beispielsweise Kurzschluss ) dasselbe rechtzeitig zu detektieren und durch geeignete Mittel , beispielsweise Mittel zur sofortigen Trennung der Kontakte , eine Beschädigung oder Zerstörung des Nieder spannungs -Leistungsschalters zu verhindern .In low-voltage circuit breakers, overcurrent releases are used to detect the event of an overcurrent event (e.g. short circuit) in good time and to prevent damage or destruction of the low-voltage circuit breaker by suitable means, e.g. means for immediate disconnection of the contacts.
Dazu wird der durch den Niederspannungs-Leistungsschalter fließende Strom bestimmt . Dies kann nach dem Stand der Tech- nik beispielsweise durch Luftspulen realisiert werden, welche nahe der stromführenden Elemente des Niederspannungs-Leis- tungsschalters angeordnet sind . Der stromdurchf lossene Leiter erzeugt ein magnetisches Feld, dessen zeitliche Änderung in der Spule zu einer Spannung führt . Dieses Spannungssignal wird regelmäßig mittels eines Analog-Digital -Wandlers in ein digitales Signal umgewandelt , welches integriert wird und ei ne Größe für den innerhalb eines Zeitintervalls durch den j iederspannungs -Leistungsschalter fließenden Strom darstellt . Dieses digitalisierte Stromsignal wird einem Mikroprozessor zugeführt , der die einzelnen, zeitlich aufeinander folgenden Stromsignale auswertet . Wird nun aus dem digitalisierten Stromsignal auf einen überproportionalen Stromanstieg geschlossen (Überstromereignis) , stellt der Mikroprozessor ein Signal zur Verfügung, welches einen Auslöser für- einen Kurzschlussschutz aktiviert.For this purpose, the current flowing through the low-voltage circuit breaker is determined. According to the state of the art, this can be achieved, for example, by air coils which are arranged near the current-carrying elements of the low-voltage circuit breaker. The current-carrying conductor generates a magnetic field, the change in time of which in the coil leads to a voltage. This voltage signal is regularly converted into a digital signal by means of an analog-digital converter, which is integrated and represents a variable for the current flowing through the low-voltage circuit breaker within a time interval. This digitized current signal is fed to a microprocessor, which evaluates the individual, temporally successive current signals. If a disproportionate current rise (overcurrent event) is concluded from the digitized current signal, the microprocessor adjusts Signal available which activates a trigger for short-circuit protection.
Insbesondere problematisch bei elektronischen Überstromaus- lδsern ist deren Störanfälligkeit. Durch die Einstreuung von Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüsse können die digitalen Stromsignale verfälscht werden. Um verfälschte Stromsignale herausfiltern zu können, ist beispielsweise der Einsatz von Kondensatoren bekannt.Their susceptibility to faults is particularly problematic with electronic overcurrent releases. The interference of interference caused by power supplies or EMC influences can distort the digital current signals. In order to be able to filter out distorted current signals, the use of capacitors is known, for example.
Um jedoch sämtliche Störsignale effektiv filtern, zu können, wäre ein sehr aufwendiger und damit kostenintens iver Filtermechanismus notwendig. Aus diesem Grund ist es bekannt, Stδr- signale nicht nur mittels elektrischer Schaltungen (zum Bei- spiel Kondensatoren), sondern auch nach der Digitalisierung der Stromsignale zu filtern. Eine Filterung von Störsignalen ist für eine Beurteilung, ob ein Überstromereignis vorliegt, deshalb wichtig, da es ohne eine Filterung von Störsignalen zu Fehlauslösungen des Überstromauslösers kommen könnte .However, in order to be able to filter all interference signals effectively, a very complex and therefore expensive filter mechanism would be necessary. For this reason, it is known to filter fault signals not only by means of electrical circuits (for example capacitors), but also after the digitization of the current signals. Filtering interference signals is important for an assessment of whether an overcurrent event has occurred, since without filtering interference signals the triggering of the overcurrent release could occur.
Zur Filterung der bereits digitalisierten Stromsignale ist es bekannt, den Wert (Stromwert) eines digitalisierten Stromsignals mit dem Dreifachen des Wertes des vorhergehenden digitalisierten Stromsignals zu vergleichen. Liegt der Stromwert über dem Dreifachen des vorhergehenden Stromwertes, wurde dieser nach dem Stand der Technik herausgefiltert, da davon ausgegangen wurde, dass der Stromwert durch eine Störung be- einflusst worden war. Eine Filterung bedeutet, dass dieser (gefilterte) Stromwert nicht mehr zur Stromerfassung und - berechnung und daher zur Beurteilung, ob ein Übe-rstromereig- nis vorliegt, herangezogen wird. Nachteilig am bekannten Verfahren ±st, dass Störungen nur dann erkannt werden können, wenn die Stromsignale nicht größer als ein Drittel des Messbereicties des A/D-Wandlers sind. Anderenfalls werden alle Störungen als gültig erkannt und in die Stromerfassung und -berechnung einbezogen, weswegen es zu Fehlauslösungen des Überstromschalfcers kommen kann. Weiterhin nachteilig ist, dass lediglich diejenigen Störungen erkannt werden können, welche einen erhebl chen Einfluss (das Dreifache des vorhergehenden Stromwertes) auf die Stromwerte aus- üben. Kleinere Störungen, durch welche nicht das Dreifache des vorhergehenden Stromwertes erreicht wird, können jedoch bei mehrfachem Auftreten ebenfalls zu einer Fehlauslösung des Überstromauslösers führen.To filter the already digitized current signals, it is known to compare the value (current value) of a digitized current signal with three times the value of the preceding digitized current signal. If the current value is more than three times the previous current value, this was filtered out according to the prior art, since it was assumed that the current value had been influenced by a fault. Filtering means that this (filtered) current value is no longer used to record and calculate current and therefore to assess whether there is an overcurrent event. A disadvantage of the known method ± that faults can only be detected if the current signals are not greater than a third of the measurement range of the A / D converter. Otherwise, all faults are recognized as valid and included in the current detection and calculation, which can lead to incorrect tripping of the overcurrent switch. Another disadvantage is that only those faults can be recognized which have a significant influence (three times the previous current value) on the current values. Smaller faults, which do not reach three times the previous current value, can also lead to false tripping of the overcurrent release if they occur several times.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines elektronischen Überstromauslösers für Niederspannungs-Leistungsschalter anzugeben, welches eine geringere Störanfälligkeit gegenüber Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüsse aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide a method for controlling an electronic overcurrent release for low-voltage circuit breakers, which has a lower susceptibility to faults due to interference from power supplies or EMC influences.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1 in cooperation with the features in the preamble. Appropriate configurations are contained in the subclaims.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines elektronischen Über-stromauslόsers für Niederspannungs-Leistungsschalter besteht darin, dass dieses eine geringere Störanfälligkeit gegenüber Störungen durch Netz- teile oder EMV-Einflüsse aufweist. Dadurch, dass Signale, deren Stromwert nicht zwischen den Stromwerten des vorhergehenden Signals und des nachfolgenden Signals liegt oder deren Stromwert nicht mit den Stromwerten des vorhergehenden Signals oder des nachfolgenden Signals übereinstimmt als potentiell fehlerbehaf ete Signale eingestuft und mittels weiterer Kriterien überprüft werden, können auch solche Störungen erkannt und gefiltert weirden können, welche einen ge- ringeren Einfluss auf die digitalisierten Stromwerte als das Dreifache des vorhergehenden Stiromwertes haben.A particular advantage of the method according to the invention for controlling an electronic overcurrent release for low-voltage circuit breakers is that it has a lower susceptibility to faults due to faults caused by power supplies or EMC influences. Characterized in that signals whose current value is not between the current values of the previous signal and the subsequent signal or whose current value does not match the current values of the previous one Signals or the subsequent signal matches classified as potentially faulty signals and can be checked by means of further criteria, it is also possible to identify and filter such faults which have a smaller influence on the digitized current values than three times the previous stir value.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist es vorgesehen, dass diejenigen als potentiell ffehlerbehaftet eingestuften Signale nicht in die Auswertung für die Beurteilung eines Ü- berstromereignisses einbezogen werden, deren Stromwerte die Stromwerte des vorhergehenden Si-gnals um einen vorgegebenen Wert übersteigen.In a preferred embodiment variant, it is provided that those signals classified as potentially faulty are not included in the evaluation for the assessment of an overcurrent event, the current values of which exceed the current values of the preceding signal by a predetermined value.
Das bedeutet, das diejenigen Stiromwerte, welche zwischen den Stromwerten des vorhergehenden Signals und des nachfolgenden Signals liegen oder mit den Stromwerten des vorhergehenden Signals oder des nachfolgenden Signals übereinstimmen, stets in die Auswertung für die Beurteilung eines Überstromereig- nisses einbezogen werden, da erffindungsgemäß angenommen wird, dass diese Signale keinen Störungen durch Netzteile oder EMV- Einflüssen unterliegen, welche eine Fehlauslösung des Überstromauslösers bewirken können. Diejenigen Signale, welche das oben genannten Kriterium jedoch nicht erfüllen, gelten zunächst als potentiell fehlerbehaftet und werden durch mindestens ein weiteres Kriterium daraufhin überprüft, ob diese Signale Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüssen unterliegen. Dies wird dann anzunehmen sein, wenn der Stromwert eines potentiell fehlerbehafteten Signals den Stromwert eines vorhergehenden Signals um einen -vorher festgelegten Betrag übersteigt. Dieser Betrag ist beispielsweise von den Leistungsdaten des Niederspannungs-Leistungsschalters, dem Mess- bereich des A/D-Wandlers und dem Zeitintervall der Strom- beziehungsweise Spannu.ngsm.essung abhängig.This means that those current values which lie between the current values of the previous signal and the subsequent signal or which correspond to the current values of the previous signal or the subsequent signal are always included in the evaluation for the assessment of an overcurrent event, since it is assumed according to the invention that these signals are not subject to interference from power supplies or EMC influences, which can cause the overcurrent release to trip incorrectly. Those signals that do not meet the above-mentioned criterion are initially considered to be potentially faulty and are checked by at least one further criterion to determine whether these signals are subject to interference from power supplies or EMC influences. This will be assumed if the current value of a potentially faulty signal exceeds the current value of a previous signal by a predetermined amount. This amount is derived, for example, from the performance data of the low-voltage circuit breaker, the measuring range of the A / D converter and the time interval of the current or voltage measurement.
Vorzugsweise werden die digitalisierten Stromsignale für die Effektivwerte des diirch den Niederspannungs-Leistungsschalter fließenden Stroms generiert.The digitized current signals are preferably generated for the effective values of the current flowing through the low-voltage circuit breaker.
Die Bewertung und Filterung der digitalisierten Stromsignale nach den oben genannten Kriterien wird vorzugsweise durch ein Datenverarbeitungsgerät vorgenommen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist das Datenverarbeitungsgerät ein Mikroprozessor. Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann die Störanfälligkeit von Niederspannungs-Leistungsschaltern gegenüber Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüsse deut- lieh gesenkt werden.The evaluation and filtering of the digitized current signals according to the criteria mentioned above is preferably carried out by a data processing device. In a particularly preferred embodiment variant, the data processing device is a microprocessor. With the method described above, the susceptibility of low-voltage circuit breakers to interference from power supply units or EMC influences can be significantly reduced.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele . Vielmehr ist es möglich, durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel und Merkmale wei- tere AusfuhrungsVarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. The invention is not restricted to the exemplary embodiments shown here. Rather, it is possible to implement further embodiment variants by combining and modifying the means and features mentioned, without leaving the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Steuerung eines elektronischen Überstromauslösers für Niederspannungs-Leistungsschalter, bei welchem digitalisierte Signale für die Stromwerte generiert und ausgewertet werden und infolge der Auswertung bei Annahme eines Überstromereignisses ein Auslöser für einen Kurzschlussschutz aktiviert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Signale, eieren Stromwert nicht zwischen den Stromwerten des vorhergehenden Signals und des nachfolgenden Signals liegt oder deren. Stromwert nicht mit den Stromwerten des vorhergehenden Signals oder des nachfolgenden Signals übereinstimmt als potentiell fehlerbehaftete Signale eingestuft und mittels weiterer Kriterien überprüft werden.1.Procedure for controlling an electronic overcurrent release for low-voltage circuit breakers, in which digitized signals for the current values are generated and evaluated and, as a result of the evaluation, a trigger for short-circuit protection is activated when an overcurrent event is assumed, characterized in that signals do not have a current value between the Current values of the previous signal and the subsequent signal is or their. Current value does not match the current values of the previous signal or the following signal, classified as potentially faulty signals and checked using additional criteria.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass diejenigen als potentiell fehlerbehaftet eingestuften Signale nicht in die Auswertung für die Beurteilung eines Überstromereignisses einbezogen werden, deren Stromwerte die Stromwerte des Signals um einen vorgegebenen Wert ü- bersteigen .2. The method according to claim 1, characterized in that those classified as potentially faulty signals are not included in the evaluation for the assessment of an overcurrent event, the current values of the current values of the Signal by a predetermined value.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die digitalisierten Signale für die Effektivwerte des durch den Niederspannungs-Leistungsschalter fließenden Stroms generiert werden.3. The method of claim 1 or 2, so that the digitalized signals for the effective values of the current flowing through the low-voltage circuit breaker are generated.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Stromwerte durch Messung von in Spulen erzeugten Spannungen bestimmt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the current values are determined by measuring voltages generated in coils.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die digitalisierten Signale mittels eines A/D-Wandlers erzeugt werden, welcher die in Spulen erzeugten Spannungen in digitale Signale umwandelt.5. The method according to any one of the preceding claims, that the digitalized signals are generated by means of an A / D converter which converts the voltages generated in coils into digital signals.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die digitalisierten Signale mittels eines Mikroprozessors verarbeitet werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the digitized signals are processed by means of a microprocessor.
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