EP1869746A1 - Verfahren und anordnung zur erhöhung und gewährleistung der selektivität eines schaltgerätes in einer gruppe von schaltgeräten sowie verwendung der anordnung beim schalten in stromkreisen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur erhöhung und gewährleistung der selektivität eines schaltgerätes in einer gruppe von schaltgeräten sowie verwendung der anordnung beim schalten in stromkreisen

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EP1869746A1
EP1869746A1 EP06743289A EP06743289A EP1869746A1 EP 1869746 A1 EP1869746 A1 EP 1869746A1 EP 06743289 A EP06743289 A EP 06743289A EP 06743289 A EP06743289 A EP 06743289A EP 1869746 A1 EP1869746 A1 EP 1869746A1
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EP
European Patent Office
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switch
selectivity
upstream
impedance
downstream
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Withdrawn
Application number
EP06743289A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerd Griepentrog
Reinhard Maier
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/30—Staggered disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • 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
    • H02H3/40—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 ratio of voltage and current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H02H1/0015—Using arc detectors

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing and ensuring the selectivity of a switching device in a group of switching devices.
  • the invention relates to an arrangement for increasing and ensuring the selectivity of a switching device in a group of switching devices connected in series, as well as to the use of the arrangement when switching in circuits.
  • Especially power switching devices are mainly used for short-circuit protection. In addition, however, this also makes it possible to protect against overload, fault current and / or undervoltage.
  • a selective mode of operation must be provided. Selectivity means that only those protection organs that are closest to the fault, respond in no time, so that no unauthorized shutdowns, z. B. of upstream switching devices, done. In particular, this should not affect more consumers than inevitably from a disorder.
  • a "back up" protective device / property is advantageous, meaning that the breaking capacity of the downstream circuit breaker may be smaller than the short-circuit current at the installation point, which is described in detail in the specialist literature [eg 1: "Switching, contactors 'Distribution in low-voltage networks'; Berlin, Kunststoff; Siemens-Aktienteil 1990, esp. Pages 162 - 169]. Furthermore, in case of failure of the downstream switch, the upstream switch assumes the protective function. But this happens at higher current.
  • the selectivity of switching devices in a group of switching devices has hitherto been determined either by current / time Staggering or caused by a communication between the switching devices.
  • the tripping characteristics are coordinated so that the downstream switch triggers faster and with lower current.
  • the season is z. B. 70 ms and is thus in no case such that a current limit can be effected by triggering the upstream switch and on the contrary a very large load on the resources occurs.
  • the disadvantage here, however, the high and therefore costly cabling.
  • the back-up protection has so far been effected exclusively by the tripping characteristics and is thus also subject to the disadvantages of a power / time backup, [s. 1]
  • the object of the invention is therefore to propose another method for increasing and ensuring the selectivity and to provide an associated arrangement. Likewise, improved switching options should be specified.
  • the invention relates to a novel process for
  • the basis of the invention is the analysis of the impedance on the outgoing side of the upstream switch in the case of a short circuit. Circuit.
  • This impedance is on the one hand by the elements of the circuit - such as busbars, lines u. like. - educated.
  • a downstream switch also influences the level of the short-circuit current as a result of its internal resistance-such as the resistance of the contact grounds, any bimetallic or magnetic release present, and in particular due to the arc generated in it during the short-circuit shutdown.
  • a preferred feature of the invention is that the upstream switch initially opens instantaneously in the event of a short circuit and at the same time detects the impedance on the outgoing side. If the downstream switch also opens, an arc is generated in the downstream switch, which results in a significant increase in the impedance in the short-circuit mesh. By detecting the presence of an arc, the upstream switch thus detects that the downstream switch has triggered. In this case, the upstream switch can interrupt the opening process of the contacts and close the contacts again.
  • the upstream switch only makes a contact opening when the downstream impedance is below a threshold value to be set.
  • the upstream switch can assume that the short circuit is to be turned off by him. If the impedance of the short circuit exceeds the threshold value, the upstream switching device initially assumes that the short circuit is switched off by a downstream switching device.
  • the impedance of the short-circuit circuit is still observed with the arrangement according to the invention.
  • this can be detected in the upstream switch, if the downstream switch an increasing, current-limiting
  • the upstream switch recognizes with both methods from the analysis of the arc, whether the downstream switch has an opening behavior following a desired course.
  • the upstream switch can thereby also determine the type of the downstream switch and diagnostic information regarding the switching capacity of the downstream switch.
  • both selectivity and back-up protection can be effected:
  • the upstream switch By determining the proper opening of the Downstream switch, the upstream switch by blocking the trigger - as in the selectivity by communication between the switching devices - the selectivity effect.
  • a failure ie non-opening of the downstream switch can be detected.
  • the prospective short-circuit current By determining the existing after the upstream switch circuit impedance, which is determined from impedances of lines / busbar and arc impedance, the prospective short-circuit current can be determined and thus an extremely effective "back up" protection can be effected Switching the upstream switch can achieve a current limit.
  • two switching devices 10 and 20 are connected in series in a circuit 1 with a feed source, the first switch 10 a "upstream” switch with switching device 11 and the second switch 20 form a "downstream” switch.
  • the upstream switch 10 contains in addition to the usual, not shown in the figure facilities such.
  • As trigger even measuring devices 12 and 13 for measuring the current i M and the voltage u M against MP / N or other phases and a sufficiently powerful ⁇ P / signal processor 15.
  • the processor 15 detects i M and u M.
  • the respective complex impedances of the busbars or the lines in the circuit are given by R L and L L , whereby an equivalent circuit diagram can be defined.
  • R (n + 1) R (n) + ⁇ R B. (2)
  • the determination of the current gradient di m / dt is preferably carried out by magnetic voltmeter or Rogowski converter, at the output of which one of the current gradient proportional voltage is applied.
  • the value of the current can be made from this by known integration methods.
  • the upstream switch 10 opens in the event of a short circuit initially undelayed. At the same time, the resistance R B and the arc voltage Uo are detected at the point of departure.
  • the downstream switch 20 When the downstream switch 20 is opened, the arc generated in the downstream switch 20 is detected in the upstream switch 20.
  • the arc shows a significant increase in the arc voltage, which results in an increase in the impedance in the short-circuit mesh.
  • the upstream switch 10 only makes a contact opening when the output-side impedance is below a threshold value to be set.
  • the upstream switch 10 closes again. Namely, from the analysis of the arc, it can be recognized whether the downstream switch 20 has an opening behavior following a desired course. Possibly. The upstream switch 10 can thereby also determine the type of the downstream switch 20 and provide diagnostic information regarding the switching capacity of the downstream switch 20. In practice, it is possible for data for R L and L L to be transferred from the computer-assisted planning method to the microprocessor ( ⁇ P) 15.
  • ⁇ P microprocessor
  • the upstream switch can be switched on Blocking the trigger - as with the selectivity through communication between the switching devices - already realize the selectivity, in the same way a failure, ie non-opening of the downstream switch, is detected.
  • the prospective short-circuit current can also be determined and thus an extremely effective "back up" protection can be effected upstream switch achieve a current limit.

Landscapes

  • Keying Circuit Devices (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Verfahren und Anordnung zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von Schalt- geraten sowie Verwendung der Anordnung beim Schalten in Stromkreisen Bei einem Verfahren zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von Schaltgeraten, wobei der Schaltgerätegruppe wenigstens zwei Stromkreise mit einem ersten, vorgeordneten Schalter und wenigstens einem zweiten, nachgeordneten Schalter zugeordnet sind, werden folgende Maßnahmen durchgeführt: - Es wird die Impedanz des Stromkreises, der den nachgeordneten Schalter enthält, bestimmt und analysiert, - zur Impedanzbestimmung werden die im Stromkreis des vorgeordneten Schalters vorhandenen Elemente des Stromkreises, wie Sammelschienen, Leitungen o. dgl ., berücksichtigt, - durch die Impedanzanalyse wird die Selektivität verbessert. Bei der zugehörigen Anordnung zur Bestimmung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von hintereinander geschalteten Schaltgeräten (10, 20), wobei in der Schaltgerätegruppe wenigstens ein vorgeordneten Schalter (10) und wenigstens ein nachgeordneten Schalter (20) vorhanden sind, wird zur Selektivitätsbestimmung ein Mikroprozessor (15) verwendet, wobei der Mikroprozessor (15) im vorgeordneten Schalter (20) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von Schalt- geraten sowie Verwendung der Anordnung beim Schalten in Stromkreisen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von Schaltgeräten. Daneben bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von hintereinander geschalteten Schaltgeräten sowie auf die Verwendung der Anordnung beim Schalten in Stromkreisen.
Speziell Leistungsschaltgeräte dienen vor allem dem Kurzschlussschutz. Zusätzlich ist damit aber auch ein Schutz vor Überlast, Fehlerstrom und/oder Unterspannung möglich. Im Zusammenwirken aller Schaltgeräte einer Anlage muss eine selek- tive Arbeitweise gegeben sein. Selektivität bedeutet, dass nur diejenigen Schutzorgane, die dem Fehler am nächsten liegen, in kürzester Zeit ansprechen, so dass keine unzulässigen Abschaltungen, z. B. von vorgeordneten Schaltgeräten, erfolgen. Insbesondere sollen damit nicht mehr Verbraucher als un- vermeidbar von einer Störung betroffen werden.
Daneben ist eine „Back up"-Schutzeinrichtung-/eigenschaft vorteilhaft. Damit darf das Ausschaltvermögen des nachgeord- neten Leistungsschalters kleiner sein als der Kurzschluss- ström an der Einbaustelle, was in de Fachliteratur im Einzelnen beschrieben ist [z.B. 1: „Schalten, Schützen, Verteilen in Niederspannungsnetzen"; Berlin, München; Siemens-Aktien- ges.1990, insb. Seiten 162 - 169] . Weiterhin übernimmt bei Versagen des nachgeordneten Schalters der vorgeordnete Schal- ter die Schutzfunktion. Dies erfolgt aber bei höherem Strom.
Die Selektivität von Schaltgeräten in einer Gruppe von Schaltgeräten wird bisher entweder durch Strom-/Zeit- Staffelung oder durch eine Kommunikation zwischen den Schaltgeräten bewirkt. Bei der Strom-/Zeitstaffeiung sind die Auslösekennlinien so aufeinander abgestimmt, dass der nachgeord- nete Schalter schneller und bei kleinerem Strom auslöst. Die Staffelzeit ist z. B. 70 ms und ist damit auf keinen Fall so, dass eine Strombegrenzung durch eine Auslösung des vorgeordneten Schalters bewirkt werden kann und im Gegenteil eine sehr große Belastung der Betriebsmittel auftritt. Dies stellt einen großen Nachteil der Strom-/Zeitstaffeiung dar. Durch den Einsatz einer Kommunikation zwischen den Schaltgeräten lässt sich eine Staffelung vermeiden. Nachteilig ist hier jedoch der hohe und damit kostenintensive Verkabelungsaufwand. Der Back up-Schutz wird bisher ausschließlich durch die Auslösekennlinien bewirkt und unterliegt damit auch den Nachtei- len einer Strom-/Zeitstaffeiung, [s. 1]
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein anderes Verfahren zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität vorzuschlagen und eine zugehörige Anordnung zu schaffen. Gleichermaßen sol- len damit verbesserte Schaltmöglichkeiten angegeben werden.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Ein zugehörige Anordnung ist Gegenstand des Patentanspruches 7. Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweils zugehörigen Unteransprüchen und insbesondere in den Verwendungsansprüchen, welche die Betriebsweise der Anordnung beim Schalten in Stromkreisen beinhalten, beinhalten.
Gegenstand der Erfindung ist ein neuartiges Verfahren zur
Verbesserung und Gewährleistung der Selektivität von Schaltgeräten, das aufgrund einer Impedanzanalyse gleichermaßen die Möglichkeit eines verbesserten „Back up"-Schutzes bietet. Die Erfindung ist insbesondere bei Anlagen mit Leistungsschalt- geraten einsetzbar.
Grundlage der Erfindung ist die Analyse der Impedanz auf der Abgangsseite des vorgeordneten Schalters im Falle eines Kurz- Schlusses. Diese Impedanz wird einerseits durch die Elemente des Stromkreises - wie Sammelschienen, Leitungen u. dgl . - gebildet. Andererseits beeinflusst aber auch ein nachgeordne- ter Schalter die Höhe des Kurzschlussstromes infolge seines Innenwiderstandes - wie beispielsweise der Widerstand der Kontakt-Engestelle, eines etwaig vorhandenen Bimetall- oder Magnetauslösers - als auch insbesondere durch den in ihm erzeugten Lichtbogen während der Kurzschlussabschaltung.
Eine bevorzugte Ausprägung der Erfindung besteht darin, dass der vorgeordnete Schalter im Falle eines Kurzschlusses zunächst unverzögert öffnet und gleichzeitig die Impedanz auf der Abgangsseite detektiert. Öffnet der nachgeordnete Schalter ebenfalls, wird hierbei im nachgeordneten Schalter ein Lichtbogen erzeugt, was ein signifikantes Ansteigen der Impedanz in der Kurzschlussmasche zur Folge hat. Durch die Detek- tion des Vorhandenseins eines Lichtbogens erkennt der vorgeordnete Schalter also, dass der nachgeordnete Schalter ausgelöst hat. In diesem Fall kann der vorgeordnete Schalter den ÖffnungsVorgang der Kontakte unterbrechen und die Kontakte wieder schließen.
Eine andere Ausprägung der Erfindung besteht darin, dass der vorgeordnete Schalter eine Kontaktöffnung erst dann vornimmt, wenn die abgangsseitige Impedanz unter einem einzustellenden Schwellwert liegt. In diesem Fall kann der vorgeordnete Schalter davon ausgehen, dass der Kurzschluss von ihm auszuschalten ist. Liegt die Impedanz des Kurzschlussstromkreises über dem Schwellwert, dann geht das vorgeordnete Schaltgerät zunächst davon aus, dass der Kurzschluss von einem nachgeordneten Schaltgerät ausgeschaltet wird. Dem liegt die generelle Annahme zugrunde, dass die prospektiven Ströme bei Kurzschlüssen zwischen dem vorgeordneten Schalter und einem oder mehreren nachgeordneten Schaltern prinzipiell höher sind als bei Kurzschlüssen, die „hinter" dem nachgeordneten Schalter auftreten. Diese Annahme wird allein schon dadurch bestätigt, dass der nachgeordnete Schalter mit seinen Strombahnen, seinem Kontakt-Engewiderstand und den Widerständen von Bimetal- len und Magnetauslösern einen signifikanten Beitrag zur Impedanz der Kurzschlussmasche gegenüber der ansonsten ohne ihn vorhandenen Innenimpedanz des Netzes darstellt.
Wird hinsichtlich des vorgeordneten Schalters zunächst entschieden, den Stromkreis nicht zu unterbrechen, wird dennoch mit der erfindungsgemäßen Anordnung die Impedanz des Kurzschlussstromkreises weiter beobachtet. Insbesondere kann hierdurch im vorgeordneten Schalter erkannt werden, ob der nachgeordnete Schalter eine zunehmende, strombegrenzende
Lichtbogenspannung erzeugt und damit insgesamt eine strombegrenzende Wirkung aufweist. Sollte innerhalb einer zu definierenden Zeit keine signifikante Lichtbogenspannung des nachgeordneten Schalters erkennbar sein, so öffnet der vorge- ordnete Schalter, um den Kurzschluss dennoch zu unterbrechen. Dieses Verfahren dient dem „Back up"-Schutz.
Des Weiteren erkennt der vorgeordnete Schalter mit beiden Verfahren aus der Analyse des Lichtbogens, ob der nachgeord- nete Schalter ein einem Sollverlauf folgendes Öffnungsverhalten aufweist. Gegebenenfalls kann der vorgeordnete Schalter hierdurch auch den Typ des nachgeordneten Schalters sowie Diagnose-Informationen bezüglich des Schaltvermögens des nachgeordneten Schalters ermitteln.
Wesentlich für die Funktionsweise des Verfahrens ist in jedem Fall die Kenntnis der Impedanzen von Leitungen/Stromschienen der Verteilung. Durch den Einsatz DV-gestützter Projektierungsverfahren stehen diese Daten heute vorteilhafterweise bereits in digitaler Form zur Verfügung oder können sehr leicht ermittelt werden. Die relevanten Daten müssen den Auslösern der Schaltgeräte - ggf. in aufbereiteter Form - während der Inbetriebnahme der Anlage oder bei Änderungen an der Anlage übermittelt werden.
Wie bereits erwähnt, kann mit der Erfindung vorteilhafterweise gleichermaßen Selektivität und Back up-Schutz bewirkt werden: Durch die Feststellung des ordnungsgemäßen Öffnens des nachgeordneten Schalters kann der vorgeordnete Schalter durch ein Blockieren des Auslösers - wie bei der Selektivität durch Kommunikation zwischen den Schaltgeräten - die Selektivität bewirken. Ebenso kann ein Versagen d. h. Nicht-Öffnen des nachgeordneten Schalters detektiert werden. Durch Feststellung der nach dem vorgeordneten Schalter vorhandenen Stromkreisimpedanz, die aus Impedanzen von Leitungen/Stromschiene und Lichtbogenimpedanz ermittelt wird, kann der prospektive Kurzschlussstrom ermittelt und somit ein äußerst wirksamer „Back up"-Schutz bewirkt werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass sich damit auch beim Schalten des vorgeordneten Schalters eine Strombegrenzung erzielen lässt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Die einzige Figur zeigt ein zugehöriges Blockschaltbild.
In der Figur sind in einem Stromkreis 1 mit Einspeisequelle zwei Schaltgeräte 10 und 20 hintereinander geschaltet, wobei der erste Schalter 10 einen „vorgeordneten" Schalter mit Schalteinrichtung 11 und der zweite Schalter 20 einen „nachgeordneten" Schalter bilden. Der vorgeordnete Schalter 10 enthält neben den üblichen, in der Figur nicht dargestellter Einrichtungen, wie z. B. Auslöser, noch Messeinrichtungen 12 und 13 zur Messung des Stromes iM und der Spannung uM gegen MP/N bzw. anderen Phasen sowie einen ausreichend leistungsfähigen μP/Signalprozessor 15. Der Prozessor 15 erfasst iM und uM. Die jeweiligen komplexen Impedanzen der Stromschienen bzw. der Leitungen im Stromkreis sind durch RL und LL gegeben, womit ein Ersatzschaltbild definierbar ist.
Bei Bedarf lassen sich aber auch komplexere Ersatzschaltbil- der mit Berücksichtigung einer Leitungskapazität, ideale Leitungen o. ä. einsetzen. Der Lichtbogen des nachgeordneten Schalters 20 wird durch einen veränderlichen Widerstand RB beschrieben. Die Maschengleichung ergibt sich bei Anwendung auf die vorstehend erläuterte Figur zu:
uM = LL -^- + R iM mitR = RL + RB ( 1 ) dt
In Anlehnung an bekannte Verfahren des digitalen Distanzschutzes [s.2: H.Clemens, K. Rothe „Schutztechnik in Elektroenergiesystemen"; vde-verlag gmbH, Berlin - Offenbach 1991, insb. Seiten 350 - 358] werden iM und uM zu mehreren, z. B. drei, Zeitpunkten gemessen und wird das Gleichungssystem nach R und UB aufgelöst. Allerdings funktionieren die klassischen Verfahren des Distanzschutzes in diesem Fall nicht, da der Lichtbogenwiderstand RB ein zeitvarianter Parameter ist und nicht, wie bei der Anwendung von Distanzschutzverfahren sonst üblich, zeitlich konstant ist. Alternativ kann folgendes Verfahren angewandt werden: Es wird angenommen, dass äquidistant aufeinander folgende Lichtbogenwiderstände einer arithmetischen Reihe gehorchen, also RB(n+l) = RB(n) + ΔRB und damit gilt:
R(n+1) = R(n) + ΔRB . (2)
Durch Auflösung der entsprechenden Differenzengleichungen ist es mit dieser Annahme bei vier Abtastungen möglich, die nunmehr vier Unbekannten UB, LL, ΔRB und R(O) zu bestimmen.
Die Bestimmung der Stromsteilheit dim/dt erfolgt vorzugsweise durch magnetische Spannungsmesser oder Rogowski-Wandler, an deren Ausgang ein der Stromsteilheit proportional Spannung ansteht. Der Wert des Stromes kann hieraus durch an sich bekannte Integrationsverfahren vorgenommen werden.
Eine Ausweitung des Verfahrens auf Mehrphasensysteme ist im Rahmen der Erfindung ohne weiteres durchführbar. Beim Schalten in einem Stromkreis 1 mit wenigstens zwei Schaltern 10 und 20, wobei der erste Schalter 10 den vorgeordneten Schalter und der zweite Schalter 20 den nachgeordne- ten Schalter darstellt, und an der Stelle 5 ein Kurschluss auftritt, wird folgendermaßen vorgegangen:
Der vorgeordnete Schalter 10 öffnet im Falle des Kurzschlusses zunächst unverzögert. Gleichzeitig wird der Widerstand RB und die Bogenspannung Uo auf der Abgangsstelle detektiert.
Beim Öffnen des nachgeordneten Schalters 20 wird der im nach- geordneten Schalter 20 erzeugte Lichtbogen im vorgeordneten Schalter 20 erkannt. Der Lichtbogen zeigt ein signifikantes Ansteigen der Lichtbogenspannung, was ein Ansteigen der Impe- danz in der Kurzschlussmasche zur Folge hat.
Alternativ nimmt der vorgeordnete Schalter 10 eine Kontaktöffnung erst dann vor, wenn die abgangsseitige Impedanz unter einem einzustellenden Schwellwert liegt.
Mit der oben erläuterten Anordnung ist neben der selektiven Schaltung der Schaltgeräte in Stromkreisen mit einer Gruppe von Schaltgeräten gleichermaßen ein „Back up"-Schutz möglich. Dabei erfolgt der „Back up"-Schutz durch Erfassung des pro- spektiven Kurzschlussstromes, wobei dann ggf. der vorgeordnete Schalter mit auslöst.
Durch Impedanzberechnung mit abgewandeltem Distanzschutzalgorithmus ist weiterhin eine Bestimmung von RB möglich.
Es kann vorgesehen sein, dass bei entsprechender Impedanzüberschreitung der vorgeordnete Schalter 10 wieder schließt. Aus der Analyse des Lichtbogens kann nämlich erkannt werden, ob der nachgeordnete Schalter 20 ein einem Sollverlauf fol- gendes Öffnungsverhalten aufweist. Ggf. kann der vorgeordnete Schalter 10 hierdurch auch den Typ des nachgeordneten Schalters 20 ermitteln sowie Diagnose-Informationen bzgl. des Schaltvermögens des nachgeordneten Schalters 20 geben. Für die Praxis ist es möglich, dass aus dem DV-gestütztem Projektierungsverfahren Daten für RL und LL in den Mikroprozessor (μP) 15 übertragen werden.
Insgesamt ist nochmals folgender technische Fortschritt herauszustellen: Mit der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise wird gleichermaßen die Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität der Schalter und ein „Back up"-Schutz bewirkt: Durch die Feststellung des ordnungsgemäßen Öffnens des nach- geordneten Schalters kann der vorgeordnete Schalter durch ein Blockieren des Auslösers - wie bei der Selektivität durch Kommunikation zwischen den Schaltgeräten - bereits die Selektivität realisieren. Dabei wird gleichermaßen ein Versagen d. h. Nicht-Öffnen des nachgeordneten Schalters, detektiert.
Durch Feststellung der nach dem vorgeordneten Schalter vorhandenen Stromkreisimpedanz, die aus Impedanzen von Leitungen/Stromschiene und Lichtbogenimpedanz ermittelt wird, kann auch der prospektive Kurzschlussstrom ermittelt werden und somit ein äußerst wirksamer „Back up"-Schutz bewirkt werden. Damit lässt sich auch beim Schalten des vorgeordneten Schalters eine Strombegrenzung erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von Schaltgeräten, wobei der Schaltgerätegruppe wenigstens zwei Stromkreise mit einem ersten, vorgeordneten Schalter und wenigstens einem zweiten, nachgeordneten Schalter zugeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen: - Es wird die Impedanz des Stromkreises, der den nachgeordneten Schalter enthält, bestimmt und analysiert,
- zur Impedanzbestimmung werden die im Stromkreis des vorgeordneten Schalters vorhandenen Elemente des Stromkreises, wie Sammelschienen, Leitungen o. dgl . , berücksichtigt, - durch die Impedanzanalyse wird die Selektivität verbessert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schalter der Innenwiderstand und der im zweiten Schalter erzeugte Lichtbogen während der Kurzschlussabschal- tung detektiert und analysiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Analyse des Lichtbogens festgestellt wird, ob der nachgeordnete Schalter ein einem Sollverlauf folgendes Öff- nungsverhalten aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeordnete Schalter den Typ des nachgeordneten Schalters sowie Diagnose-Informationen bzgl. des Schaltvermögens des nachgeordneten Schalters ermittelt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Selektivitätsbestimmung Daten für RL und LL aus einem DV- gestütztem Projektierungsverfahren in einen Mikroprozessor (15) übertragen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Selektivitätsbestimmung gleichermaßen ein „Back up"-Schutz erfolgt.
7. Anordnung zur Erhöhung und Gewährleistung der Selektivität eines Schaltgerätes in einer Gruppe von hintereinander geschalteten Schaltgeräten, wobei in der Schaltgerätegruppe wenigstens ein vorgeordneten Schalter und wenigstens ein nach- geordneten Schalter vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Selektivitätsbestimmung ein Mikroprozessor (15) verwendet wird, wobei der Mikroprozessor (15) im vorgeordneten Schalter (10) angeordnet ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (15) Mittel zur Schwellwertbestimmung enthält.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Schwellwertbestimmung durch geeignete Software realisiert sind.
10. Verwendung einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 bei einem Verfahren zum Schalten in Stromkreisen mit einer Gruppe von hintereinander geschalteten Schaltgeräten, wobei die Schaltgerätegruppe aus wenigstens einem vorgeordneten Schalter und wenigstens einem nachgeordneten Schalter besteht und die Schalter selektiv geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Kurzschlusses der vorgeordnete Schalter zunächst unverzögert öffnet und gleichzeitig den Widerstand (RB) auf der Abgangsstelle detektiert.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen des nachgeordneten Schalters der im nachgeordneten Schalter erzeugte Lichtbogen im vorgeordneten Schalter erkannt und überwacht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtbogen ein signifikantes Ansteigen der Impedanz in der Kurzschlussmasche des ersten Schalters zur Folge hat, was im vorgeordneten Schalter erfasst wird.
13. Verwendung einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 bei einem Verfahren zum Schalten in Stromkreisen mit einer Gruppe von hintereinander geschalteten Schaltgeräten, wobei die Schaltgerätegruppe aus wenigstens einem vorgeordneten Schalter und wenigstens einem nachgeordneten Schalter besteht und die Schalter selektiv geschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeordnete Schalter eine Kontaktöffnung erst dann vornimmt, wenn die abgangsseitige Impedanz unter einem einzustellenden Schwellwert liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Anordnung neben der selektiven Schaltung des Schaltgerätes gleichermaßen ein „Back up"-Schutz bewirkt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der „Back up"-Schutz durch Erfassung des prospektiven Kurz- schlussstromes erfolgt und dann ggf. der vorgeordnete Schalter mit auslöst.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung von Strom und Spannung im vorgeordneten Schalter erfolgt
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Widerstandes (RB) und der Spannung (Uo) durch Impedanzberechnung mit einem abgewandelten Distanz- schutzalgorithmus erfolgt.
18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeordnete Schalter bei entsprechender Impedanzüberschreitung bzw. Auftreten von Spannungen (Uo) wieder schließt.
19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Analyse des Lichtbogens festgestellt wird, ob der nachgeordnete Schalter ein einem vorgegebenen Sollverlauf folgendes Öffnungsverhalten aufweist.
EP06743289A 2005-04-15 2006-04-12 Verfahren und anordnung zur erhöhung und gewährleistung der selektivität eines schaltgerätes in einer gruppe von schaltgeräten sowie verwendung der anordnung beim schalten in stromkreisen Withdrawn EP1869746A1 (de)

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