EP2301127A1 - Method for performing a self-test by a residual current operated device, and residual current operated device - Google Patents

Method for performing a self-test by a residual current operated device, and residual current operated device

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Publication number
EP2301127A1
EP2301127A1 EP09779804A EP09779804A EP2301127A1 EP 2301127 A1 EP2301127 A1 EP 2301127A1 EP 09779804 A EP09779804 A EP 09779804A EP 09779804 A EP09779804 A EP 09779804A EP 2301127 A1 EP2301127 A1 EP 2301127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
test
self
current
residual current
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09779804A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann Herrmann
Manfred Kleemeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2301127A1 publication Critical patent/EP2301127A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02H3/26—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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H02H3/334—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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means to produce an artificial unbalance for other protection or monitoring reasons or remote control
    • H02H3/335—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 difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers with means to produce an artificial unbalance for other protection or monitoring reasons or remote control the main function being self testing of the device

Definitions

  • the invention relates to a method for performing a self-test by a residual current device such as a residual current circuit breaker, wherein the residual current device is to be ready for use, that is coupled to power lines, so that in a closed circuit current flows through the residual current device.
  • the invention also relates to a residual current device in which the method according to the invention can be carried out.
  • Residual current circuit breakers are known on the market which have the capability to perform a self-test.
  • a timer sets the times when the self-test is performed.
  • the object is achieved by a method having the features according to claim 1 and a residual current device with the features according to claim 4.
  • the method according to the invention it is thus determined whether the current intensity of the current respectively flowing over at least part of the current lines is compatible with a self-test according to a predetermined criterion.
  • a time for the self-test is determined taking into account the result of the assessment.
  • the determination can take place repeatedly and a self-test can be carried out immediately when the criterion is fulfilled.
  • a timing determines when the determining step is performed: namely, after a predetermined polling time interval has elapsed since the last self-test or at a predetermined time (set, for example, as a certain time of day, a low load on the residual current circuit breaker is expected and a self-test is carried out in a meaningful way) take place. If the result of the determination is positive, the self-test is performed. Otherwise, the determination is continued or repeated. The determination is continued in an alternative as long as or repeated until the predetermined criterion is met at some point.
  • the determination is continued or repeated until either the predetermined criterion has been met or a predetermined period of time has elapsed since the last self-test (and thus since the first determination) or during orientation the time of day is reached a predetermined further time, and then the self-test is performed.
  • a suitable threshold criterion can be used.
  • a vector set with threshold values as entries in the vectors that is, to determine whether a threshold curve or threshold area in a higher-dimensional space is exceeded or undershot. If only one amperage is used as a criterion, a single threshold can be used to compare the amperage.
  • the residual current device has means for performing a self-test and means for determining whether the current intensity of the current flowing through a current line coupled to the residual current circuit breaker is compatible with a self-test.
  • the means for determining are coupled to the means for performing. In this way, it can be decided by the means for performing a self-test, if or when a self-test is performed. Such a decision can in particular be made by a control unit for effecting a self-test, and this can at the same time take on the task of determining in part if it is supplied with a corresponding measurement information.
  • means may be provided for measuring a current of the current flowing through the power line and sending signals containing information thereto to the control unit.
  • the control unit still comprises a clock or is coupled to such. Then, the control unit may make the appropriate decision to effect a self-test equally of the clock-generated signal and signals generated by the means for measuring.
  • FIG. 1 schematically illustrates a residual current circuit breaker as a residual current device according to the invention
  • FIG 2 schematically illustrates the feasible by the residual current circuit breaker according to FIG 1 inventive method.
  • a fault current circuit breaker can be installed in a line system, so is connected to pairs provided connections by means of power lines, for example, a terminal 14 of a terminal pair of a power line to a first Side is connected and a terminal 16 a and 16 b is connected to a power line to a second side, and wherein in the residual current circuit breaker, the terminal pairs 14 and
  • the residual current circuit breaker 16a and 16b are internally connected to each other via a line 18.
  • Characteristic of the residual current circuit breaker is that arranged in the line 18, a switch 20 is over which the connection between the terminals 14 and 16a and 16b can be interrupted.
  • the embodiment of a residual current circuit breaker for a two-pole system is shown.
  • the invention is also applicable to residual current circuit breakers for four-pole systems with three phase lines and a neutral conductor.
  • the corresponding elements provided with a dash in FIG. 1 are present.
  • summation current transformer 22 This is shown only schematically in FIG. In the present case, its construction and interconnection should be that of a conventional summation current transformer used in a fault current circuit breaker:
  • the lines 18 and 18 ' are guided on a primary side by the summation current transformer 22 so that a magnetic field is detected on a secondary side as soon as a fault current occurs. If no fault current occurs, a current flows through the line 18 in a first direction and through the line 18 'in the opposite direction. The magnetic fields provided by these currents in the summation current transformer 22 are equalized so that no magnetic field is detected on the secondary side. If a total current occurs, the current through one of the two lines 18 and 18 'is greater than that through the other of the two lines. Then, a magnetic field is provided on the secondary side, which induces a current in a secondary-side line, and this is detected by an evaluation unit 24.
  • the evaluation unit 24 acts on a switching mechanism 26 via which the switches 20, 22 'are opened when the evaluation unit has detected that a fault current is flowing.
  • Conventional fault current circuit breakers have a manual test circuit, which in the present case is shown in FIG. 1, even if it is not required in the residual current circuit breaker according to the invention.
  • the test circuit has a line 28, which the lines 18 and 18 'with closed switches 20 and 20' miteinender can connect. To make such a connection, a test button is actuated, which closes a switch 30 in the line 28. By the element 32 further elements of the test circuit are symbolized, which should not be described in the present case.
  • the summation current switch 22 reacts as if a fault current were flowing.
  • the evaluation unit 24 reacts and, via the switching mechanism 26, causes the switches 20 and 20 'to be opened.
  • the residual current circuit breaker now comprises a self-test unit 34 as part of a control unit 36.
  • This self-test unit 34 should fulfill the same task, which otherwise has the manual test:
  • the fault current circuit breaker should be checked for its functionality.
  • the self-test unit 34 relieves the operator from performing a regular check.
  • the control unit 36 has a timer 38 which causes the self-test unit 34 to perform a self-test.
  • the self-test unit 34 may, in analogy to the line 28 with the switch 30, cause the flow around the summation current transformer 22 to flow in such a way that the latter reacts as if a fault current were flowing.
  • the self-test unit 34 can also act exclusively on the secondary side of the summation current transformer and thus directly on the evaluation unit 24.
  • the timing controller 38 now causes the self-test unit 34 to become active at predetermined times. For example, a self-test can be performed at predetermined time intervals. In the same way, a self-test can be carried out at certain times of the day.
  • the conventional residual current circuit breaker 12 which is extended by the control unit 36, extended by further means, namely means for measuring the current through the lines 18 and 18 'and the coupled thereto lines: These means are 40 in FIG designated.
  • Corresponding line sections 44 and 44 ' may be part of the extended residual current circuit breaker 10 so that it is connected via external connections 16b and 16' b, but the lines 44 and 44 'may also be deviating from FIG. 1 outside the actual residual current circuit breaker , which are only coupled to the residual current circuit breaker, and then the external terminals of the residual current circuit breaker would be the terminals 16a and 16 'a.
  • the voltage drop across the resistors 42 and 42 ' is then measured by a voltage measuring unit 46.
  • the resistors With known values for the resistors, it is possible to deduce the current strengths of the current flowing through the line sections 44 and 44 'and thus of the current flowing via the lines 18 and 18'. Instead of using resistors 42 and 42 ', the current can also be measured inductively.
  • the measured values are then supplied by the voltage measuring unit 46 to the control unit 36, namely a decision unit 48 present there.
  • a decision unit 48 present there.
  • the self-test unit 34 then causes the self-test to be performed at the designated time.
  • a reclosing device 50 ensures that the contacts 20 and 20 'are closed again.
  • the time control 38 determines whether a polling time interval has expired in step S0O, which is carried out continuously or repeatedly.It may be whether a predetermined time has elapsed since the last self-test, or if it has exceeded one At the same time, the measuring circuit 40 (means for measuring) can be active at all times.An activation of the measuring circuit 40 can also take place directly when the interrogation time interval has expired Step S12 checks whether there is a low-load state, ie in the
  • step Sl 6 In the case of a connection for an "or” inquiry in step Sl 6, the "Yes” causes the transmission of a "Yes”, and a self-test is performed by the self-test unit 34 according to step S18.
  • the "or” query is also assigned a second input, namely, it is checked in step S20 whether a maximum time interval has expired:
  • the measuring circuit 40 permanently determines the flow of a current that is regarded as too large, so that the output of the "and" query in step S14 is also constantly answered with "no". Then no self-test would be done. So that it does not come to the permanent omission of a self-test, a maximum time interval is defined, namely since the last self-test. The time interval can also refer to a predetermined time, so that by setting the maximum time interval, a second time is set, and when this is reached, the self-test should be carried out at the latest be. If the question regarding the expiry of the maximum time interval is answered with "yes” in step S20, a "yes” is also forwarded in the "or” query according to step S1, so that the self-test according to step S18 is carried out.
  • step S12 determines the timing for performing the self-test: after the expiration of the polling time interval, the self-test is not performed until the answer is "yes.”
  • One end has the existence of this relationship only when the maximum time interval has expired ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

A residual current operated device is designed to be able to perform a self-test. The self-test is designed to be performed only in exceptional cases when a heavy current flows through the residual current operated device, because a self-test causes contacts (20, 20') to open, at which contact erosion can occur. Means (40) for measuring the amperage via power supply lines (18, 44; 18', 44') measure the amperage and communicate the result to a control unit (36) comprising a unit (48) in which a decision is made as to whether a self-test will be performed, in order to enable a self-test unit (34) to effect the performance of the self-test. In the decision the amount of time is taken into account that has elapsed since the last self-test, or the time of day. Optionally a self-test is performed also if a heavy current is present after a maximum time interval has elapsed.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests durch eine Fehlerstromschutzeinrichtung sowie FehlerstromschutzeinrichtungMethod for performing a self-test by a residual current device and residual current device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests durch eine Fehlerstromschutzeinrichtung wie etwa einen Fehlerstromschutzschalter, wobei die Fehlerstromschutzeinrichtung einsatzbereit sein soll, also mit Stromleitungen gekoppelt ist, damit in einem geschlossenen Stromkreis Strom über die Fehlerstromschutzeinrichtung fließt. Die Erfindung betrifft auch eine Fehlerstromschutzeinrichtung, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.The invention relates to a method for performing a self-test by a residual current device such as a residual current circuit breaker, wherein the residual current device is to be ready for use, that is coupled to power lines, so that in a closed circuit current flows through the residual current device. The invention also relates to a residual current device in which the method according to the invention can be carried out.
Zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines Fehlerstromschutzschalters verfügten diese bisher über eine Prüftaste. Es war die Aufgabe von Bedienpersonal, regelmäßig durch Betätigung der Prüftaste einen Funktionstest am Fehlerstromschutzschalter durchzuführen.To test the functionality of a residual current circuit breaker they previously had a test button. It was the task of operating personnel to perform a function test on the residual current circuit breaker regularly by pressing the test button.
Da es möglich ist, dass das Bedienpersonal das Durchführen eines Funktionstests vergisst, wurden Fehlerstromschutzschalter bereitgestellt, die einen Selbsttest durchführen. Es sind am Markt Fehlerstromschutzschalter bekannt, die über die Fä- higkeit zum Durchführen eines Selbsttests verfügen. Hierbei legt eine Zeitsteuerung die Zeitpunkte fest, wann der Selbsttest durchgeführt wird.Since it is possible for the operator to forget to perform a functional test, residual current circuit breakers have been provided which perform a self-test. Residual current circuit breakers are known on the market which have the capability to perform a self-test. Here, a timer sets the times when the self-test is performed.
Werden Selbsttests durchgeführt, wenn gerade hohe Ströme über die im Fehlerstromschutzschalter zu öffnenden Kontakte fließen, kommt es zu einem starken so genannten Kontaktabbrand, es wird also Material von den Kontaktelementen abgetragen. Dadurch verringert sich die Lebensdauer des Geräts. Das gilt insbesondere bei Ausführungen, bei denen die zu öffnenden Hauptkontakte nicht durch einen Parallelzweig entlastet werden . Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie die Lebensdauer einer Fehlerstromschutzeinrichtung mit der Fähigkeit zum Durchführen eines Selbsttests erhöht werden kann.If self-tests are carried out, when just high currents flow across the contacts to be opened in the residual current circuit breaker, there is a strong so-called contact erosion, so that material is removed from the contact elements. This reduces the life of the device. This is especially true in versions in which the main contacts to be opened are not relieved by a parallel branch. It is an object of the present invention to provide a way to increase the life of a residual current device with the capability of performing a self-test.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und eine Fehlerstromschutzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 4 gelöst.The object is achieved by a method having the features according to claim 1 and a residual current device with the features according to claim 4.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit ermittelt, ob die Stromstärke des über zumindest einen Teil der Stromleitungen jeweils fließenden Stroms nach einem vorbestimmten Kriterium mit einem Selbsttest kompatibel ist. Ein Zeitpunkt für den Selbsttest wird unter Berücksichtigung des Ergebnis- ses des Ermitteins festgelegt.In the method according to the invention, it is thus determined whether the current intensity of the current respectively flowing over at least part of the current lines is compatible with a self-test according to a predetermined criterion. A time for the self-test is determined taking into account the result of the assessment.
Das Ermitteln kann insbesondere wiederholt erfolgen und bei Erfüllsein des Kriteriums sofort ein Selbsttest durchgeführt werden .In particular, the determination can take place repeatedly and a self-test can be carried out immediately when the criterion is fulfilled.
Bei einer Verfeinerung dieser Ausführungsform wird durch eine Zeitsteuerung festgelegt, wann der Schritt des Ermitteins durchgeführt wird: Dies kann nämlich nach Ablauf eines vorbestimmten Abfragezeitintervalls seit dem letzten Selbsttest oder zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (festgelegt beispielsweise als bestimmte Tageszeit, zu der eine niedrige Belastung des Fehlerstromschutzschalter erwartet wird und ein Selbsttest sinnvoller Weise durchgeführt wird) erfolgen. Falls das Ergebnis des Ermitteins positiv ist, wird der Selbsttest durchgeführt. Sonst wird das Ermitteln fortgesetzt beziehungsweise wiederholt. Das Ermitteln wird bei einer Alternative solange fortgesetzt beziehungsweise so oft wiederholt, bis irgendwann das vorbestimmte Kriterium erfüllt ist. Bei einer anderen Alternative wird das Ermitteln solange fortge- führt beziehungsweise so oft wiederholt, bis entweder das vorbestimmte Kriterium erfüllt ist oder eine vorbestimmte Zeitspanne seit dem letzten Selbsttest (und somit seit dem ersten Ermitteln) verstrichen ist oder bei Orientierung an der Tageszeit ein vorbestimmter weiterer Zeitpunkt erreicht ist, und dann der Selbsttest durchgeführt wird.In a refinement of this embodiment, a timing determines when the determining step is performed: namely, after a predetermined polling time interval has elapsed since the last self-test or at a predetermined time (set, for example, as a certain time of day, a low load on the residual current circuit breaker is expected and a self-test is carried out in a meaningful way) take place. If the result of the determination is positive, the self-test is performed. Otherwise, the determination is continued or repeated. The determination is continued in an alternative as long as or repeated until the predetermined criterion is met at some point. In another alternative, the determination is continued or repeated until either the predetermined criterion has been met or a predetermined period of time has elapsed since the last self-test (and thus since the first determination) or during orientation the time of day is reached a predetermined further time, and then the self-test is performed.
Da lediglich eine binäre Information nötig ist, nämlich ob ein Selbsttest sinnvoller Weise durchgeführt wird, ohne dass starker Kontaktabbrand auftritt, oder ob wegen des möglichen starken Kontaktabbrands von einem Selbsttest abgesehen werden soll, kann eine geeignete, lediglich ein entsprechendes binäres Signal ausgebende Einheit verwendet werden.Since only a binary information is necessary, namely whether a self-test is carried out meaningful manner without strong contact erosion occurs, or should be waived because of the possible strong Kontaktabbrands of a self-test, a suitable, only a corresponding binary signal issuing unit can be used ,
Bei einer Mehrzahl von Stromleitungen, an denen der Strom gemessen wird und bei Verwendung eines diesbezüglichen komplexeren Kriteriums, und auch dann, wenn man differenziert arbeiten möchte, kann beim Schritt des Ermitteins die jeweilige Stromstärke durch die zu den vermessenden Teil der Stromleitungen gehörenden Stromleitungen gemessen werden. Zum Ableiten der binären Information, ob diese Stromstärken selbst- testkompatibel sind, kann ein geeignetes Schwellwertkriterium verwendet werden. Bei Messung mehrerer Stromstärken an mehre- ren Stromleitungen kann eine Vektorschar mit Schwellwerten als Einträgen in den Vektoren bereitgestellt sein, also ermittelt werden, ob eine Schwellwertkurve oder Schwellwertfläche in einem höherdimensionalen Raum überschritten oder unterschritten wird. Wird nur eine Stromstärke als Kriterium herangezogen, kann ein einziger Schwellwert verwendet werden, mit dem die Stromstärke verglichen wird.In a plurality of power lines where the current is measured and using a more complex criterion in this respect, and even if you want to work differentiated, in the step of Befitteins the respective current can be measured by belonging to the measuring part of the power lines power lines , For deriving the binary information as to whether these currents are self-test compatible, a suitable threshold criterion can be used. When measuring a plurality of current intensities on a plurality of power lines, it is possible to provide a vector set with threshold values as entries in the vectors, that is, to determine whether a threshold curve or threshold area in a higher-dimensional space is exceeded or undershot. If only one amperage is used as a criterion, a single threshold can be used to compare the amperage.
Die erfindungsgemäße Fehlerstromschutzeinrichtung weist Mittel zum Durchführen eines Selbsttests auf sowie Mittel zum Ermitteln, ob die Stromstärke des durch einen mit dem Fehlerstromschutzschalter gekoppelte Stromleitung fließenden Stroms mit einem Selbsttest kompatibel ist. Die Mittel zum Ermitteln sind mit den Mitteln zum Durchführen gekoppelt. Auf diese Weise lässt sich durch die Mittel zum Durchführen eines Selbsttest entscheiden, ob beziehungsweise wann ein Selbsttest durchgeführt wird. Eine derartige Entscheidung kann insbesondere durch eine Steuereinheit zum Bewirken eines Selbsttests getroffen werden, und diese kann zugleich die Aufgabe des Ermitteins zum Teil übernehmen, wenn ihr eine entsprechende Messinformation zugeführt wird. So können Mittel zum Messen einer Stromstärke des durch die Stromleitung fließenden Stroms und zum Senden von eine diesbezüglichen Information enthaltenden Signalen an die Steuereinheit vorgesehen sein. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit noch einen Taktgeber oder ist mit einem solchen gekoppelt. Dann kann die Steuereinheit die entsprechende Entscheidung zum Bewirken der Durchführung eines Selbsttests gleichermaßen vom Taktgeber erzeugten Signal und von den Mitteln zum Messen erzeugten Signalen abhängig machen.The residual current device according to the invention has means for performing a self-test and means for determining whether the current intensity of the current flowing through a current line coupled to the residual current circuit breaker is compatible with a self-test. The means for determining are coupled to the means for performing. In this way, it can be decided by the means for performing a self-test, if or when a self-test is performed. Such a decision can in particular be made by a control unit for effecting a self-test, and this can at the same time take on the task of determining in part if it is supplied with a corresponding measurement information. Thus, means may be provided for measuring a current of the current flowing through the power line and sending signals containing information thereto to the control unit. Preferably, the control unit still comprises a clock or is coupled to such. Then, the control unit may make the appropriate decision to effect a self-test equally of the clock-generated signal and signals generated by the means for measuring.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in derHereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the drawings, in which
FIG 1 schematisch einen Fehlerstromschutzschalter als erfindungsgemäße Fehlerstromschutzeinrichtung veran- schaulicht und1 schematically illustrates a residual current circuit breaker as a residual current device according to the invention and
FIG 2 schematisch das durch den Fehlerstromschutzschalter gemäß FIG 1 durchführbare erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht .FIG 2 schematically illustrates the feasible by the residual current circuit breaker according to FIG 1 inventive method.
Herzstück eines in FIG 1 gezeigten und im Ganzen mit 10 bezeichneten Fehlerstromschutzschalters ist ein herkömmlicher Fehlerstromschutzschalter 12. Ein Fehlerstromschutzschalter kann in ein Leitungssystem eingebaut werden, wird also an paarweise bereitgestellten Anschlüssen mittels Stromleitungen verbunden, wobei beispielsweise ein Anschluss 14 eines Anschlusspaars einer Stromleitung an einer ersten Seite verbunden ist und ein Anschluss 16a beziehungsweise 16b mit einer Stromleitung an einer zweiten Seite verbunden ist, und wobei in dem Fehlerstromschutzschalter die Anschlusspaare 14 undA fault current circuit breaker can be installed in a line system, so is connected to pairs provided connections by means of power lines, for example, a terminal 14 of a terminal pair of a power line to a first Side is connected and a terminal 16 a and 16 b is connected to a power line to a second side, and wherein in the residual current circuit breaker, the terminal pairs 14 and
16a beziehungsweise 16b intern über eine Leitung 18 miteinander verbunden sind. Kennzeichen des Fehlerstromschutzschalters ist, dass in der Leitung 18 ein Schalter 20 angeordnet ist, über den die Verbindung zwischen den Anschlüssen 14 und 16a beziehungsweise 16b unterbrochen werden kann. Vorliegend ist die Ausführungsform eines Fehlerstromschutzschalters für ein zweipoliges System gezeigt. Die Erfindung ist auch auf Fehlerstromschutzschalter für vierpolige Systeme mit drei Phasenleitungen und einem Nullleiter einsetzbar. Vorliegend gibt es neben den bereits erwähnten Elementen 14, 16a und 16b und 18 für den zweiten Pol die entsprechenden, in der FIG 1 mit einem Strich versehenen Elemente.16a and 16b are internally connected to each other via a line 18. Characteristic of the residual current circuit breaker is that arranged in the line 18, a switch 20 is over which the connection between the terminals 14 and 16a and 16b can be interrupted. In the present case, the embodiment of a residual current circuit breaker for a two-pole system is shown. The invention is also applicable to residual current circuit breakers for four-pole systems with three phase lines and a neutral conductor. In the present case, in addition to the already mentioned elements 14, 16a and 16b and 18 for the second pole, the corresponding elements provided with a dash in FIG. 1 are present.
Die Leitungen 18 und 18' werden über einen beziehungsweise durch einen so genannten Summenstromwandler 22 geführt. Dieser ist in der FIG 1 nur schematisch dargestellt. Vorliegend soll seine Bauweise und Verschaltung die eines herkömmlichen Summenstromwandlers, der bei einem Fehlerstromschutzschalter eingesetzt wird, sein:The lines 18 and 18 'are guided via one or by a so-called summation current transformer 22. This is shown only schematically in FIG. In the present case, its construction and interconnection should be that of a conventional summation current transformer used in a fault current circuit breaker:
Die Leitungen 18 und 18' werden so an einer Primärseite durch den Summenstromwandler 22 geführt, dass an einer Sekundärsei- te ein Magnetfeld detektiert wird, sobald ein Fehlerstrom auftritt. Tritt kein Fehlerstrom auf, so fließt durch die Leitung 18 ein Strom in eine erste Richtung und durch die Leitung 18' in die entgegen gesetzte Richtung. Die durch diese Ströme im Summenstromwandler 22 bereit gestellten Magnet- felder gleichen sich so aus, dass an der Sekundärseite kein Magnetfeld erfasst wird. Tritt ein Summenstrom auf, so ist der Strom durch eine der beiden Leitungen 18 und 18' größer als der durch die andere der beiden Leitungen. Dann wird auf der Sekundärseite ein Magnetfeld bereitgestellt, das in einer sekundärseitigen Leitung einen Strom induziert, und dieser wird durch eine Auswerteeinheit 24 erfasst. Die Auswerteeinheit 24 wirkt auf eine Schaltmechanik 26 ein, über die die Schalter 20, 22' geöffnet werden, wenn die Auswerteeinheit erfasst hat, dass ein Fehlerstrom fließt. Herkömmliche Feh- lerstromschutzschalter weisen einen manuellen Prüfkreis auf, der vorliegend in FIG 1 gezeichnet ist, auch wenn dieser bei dem erfindungsgemäßen Fehlerstromschutzschalter nicht erforderlich ist. Der Prüfkreis weist eine Leitung 28 auf, welche die Leitungen 18 und 18' bei geschlossenen Schaltern 20 und 20' miteinender verbinden kann. Um eine solche Verbindung herzustellen, wird eine Prüftaste betätigt, die einen Schalter 30 in der Leitung 28 schließt. Durch das Element 32 sind weitere Elemente des Prüfkreises symbolisiert, die vorliegend nicht beschrieben werden sollen. Fließt ein Strom von der Leitung 18 zu der Leitung 18' unter Umgehung des Summenstrom- schalters bei geschlossenen Schalter 30, so reagiert der Sum- menstromschalter 22 so, als flösse ein Fehlerstrom. Entspre- chend reagiert die Auswerteeinheit 24 und bewirkt über die Schaltmechanik 26 das Öffnen der Schalter 20 und 20'.The lines 18 and 18 'are guided on a primary side by the summation current transformer 22 so that a magnetic field is detected on a secondary side as soon as a fault current occurs. If no fault current occurs, a current flows through the line 18 in a first direction and through the line 18 'in the opposite direction. The magnetic fields provided by these currents in the summation current transformer 22 are equalized so that no magnetic field is detected on the secondary side. If a total current occurs, the current through one of the two lines 18 and 18 'is greater than that through the other of the two lines. Then, a magnetic field is provided on the secondary side, which induces a current in a secondary-side line, and this is detected by an evaluation unit 24. The evaluation unit 24 acts on a switching mechanism 26 via which the switches 20, 22 'are opened when the evaluation unit has detected that a fault current is flowing. Conventional fault current circuit breakers have a manual test circuit, which in the present case is shown in FIG. 1, even if it is not required in the residual current circuit breaker according to the invention. The test circuit has a line 28, which the lines 18 and 18 'with closed switches 20 and 20' miteinender can connect. To make such a connection, a test button is actuated, which closes a switch 30 in the line 28. By the element 32 further elements of the test circuit are symbolized, which should not be described in the present case. If a current flows from the line 18 to the line 18 ', bypassing the summation current switch when the switch 30 is closed, then the summation current switch 22 reacts as if a fault current were flowing. Correspondingly, the evaluation unit 24 reacts and, via the switching mechanism 26, causes the switches 20 and 20 'to be opened.
Der erfindungsgemäße Fehlerstromschutzschalter umfasst nun eine Selbsttesteinheit 34 als Teil einer Steuereinheit 36. Diese Selbsttesteinheit 34 soll dieselbe Aufgabe erfüllen, die sonst die manuelle Prüfung hat: Der Fehlerstromschutzschalter soll auf seine Funktionsfähigkeit überprüft werden. Die Selbsttesteinheit 34 entlastet das Bedienpersonal davon, regelmäßig eine Überprüfung durchzuführen. Stattdessen ver- fügt die Steuereinheit 36 über eine Zeitsteuerung 38, die die Selbsttesteinheit 34 dazu bringt, einen Selbsttest durchzuführen. Die Selbsttesteinheit 34 kann in Analogie zur Leitung 28 mit dem Schalter 30 das Fließen eines Stroms um den Sum- menstromwandler 22 herum bewirken, so dass dieser reagiert, als flösse ein Fehlerstrom. Die Selbsttesteinheit 34 kann jedoch auch ausschließlich auf die Sekundärseite des Summen- stromwandlers und damit unmittelbar auf die Auswerteeinheit 24 einwirken. Die Zeitsteuerung 38 bewirkt nun, dass die Selbsttesteinheit 34 zu vorbestimmten Zeiten aktiv wird. Bei- spielsweise kann in vorbestimmten Zeitintervallen ein Selbsttest durchgeführt werden. Genauso kann auch zu bestimmten Tageszeiten ein Selbsttest durchgeführt werden.The residual current circuit breaker according to the invention now comprises a self-test unit 34 as part of a control unit 36. This self-test unit 34 should fulfill the same task, which otherwise has the manual test: The fault current circuit breaker should be checked for its functionality. The self-test unit 34 relieves the operator from performing a regular check. Instead, the control unit 36 has a timer 38 which causes the self-test unit 34 to perform a self-test. The self-test unit 34 may, in analogy to the line 28 with the switch 30, cause the flow around the summation current transformer 22 to flow in such a way that the latter reacts as if a fault current were flowing. However, the self-test unit 34 can also act exclusively on the secondary side of the summation current transformer and thus directly on the evaluation unit 24. The timing controller 38 now causes the self-test unit 34 to become active at predetermined times. For example, a self-test can be performed at predetermined time intervals. In the same way, a self-test can be carried out at certain times of the day.
Es hat sich nun erwiesen, dass es nicht vorteilhaft ist, wenn die Selbsttesteinheit unabhängig vom Betriebszustand des Gesamtsystems einen Selbsttest durchführt:It has now been found that it is not advantageous if the self-test unit carries out a self-test independently of the operating state of the overall system:
Werden die Schalter 20 und 20' aufgrund der Durchführung eines Selbsttests geschlossen, wenn gerade hohe Ströme durch die Leitungen 18 und 18' fließen, kann es an den Schaltern 20 und 20' beziehungsweise den zu den Schaltern gehörenden Kontaktelementen zu einem Kontaktabbrand kommen.Are the switches 20 and 20 'closed due to the performance of a self-test, just when high currents through the lines 18 and 18 'flow, it can come to the switches 20 and 20' and the switches belonging to the contact elements to a contact erosion.
Aus diesem Grund wird der herkömmliche Fehlerstromschutzschalter 12, der um die Steuereinheit 36 erweitert ist, um weitere Mittel erweitert, nämlich Mittel zum Messen der Stromstärke durch die Leitungen 18 und 18' beziehungsweise der mit diesen gekoppelten Leitungen: Diese Mittel sind in FIG 1 mit 40 bezeichnet.For this reason, the conventional residual current circuit breaker 12, which is extended by the control unit 36, extended by further means, namely means for measuring the current through the lines 18 and 18 'and the coupled thereto lines: These means are 40 in FIG designated.
Es sind Widerstände 42, 42' bereitgestellt, über die der Strom fließt, der auch durch die Leitungen 18 und 18' fließt. Entsprechende Leitungsabschnitte 44 und 44' können Teil des erweiterten Fehlerstromschutzschalters 10 sein, so dass die- ser über äußere Anschlüsse 16b und 16 'b angeschlossen wird, die Leitungen 44 und 44' können jedoch auch abweichend von FIG 1 außerhalb des eigentlichen Fehlerstromschutzschalters angeordnete Leitungen sein, die lediglich mit dem Fehlerstromschutzschalter gekoppelt sind, und dann wären die äuße- ren Anschlüsse des Fehlerstromschutzschalters die Anschlüsse 16a und 16 'a. Es wird nun durch eine Spannungsmesseinheit 46 die an den Widerständen 42 und 42' jeweils abfallende Spannung gemessen. Bei bekannten Werten für die Widerstände kann auf die Stromstärken des durch die Leitungsabschnitte 44 und 44' fließenden Stroms und damit des über die Leitungen 18 und 18' fließenden Stroms zurück geschlossen werden. An Stelle der Verwendung von Widerständen 42 und 42 ' kann die Stromstärke auch induktiv gemessen werden.There are provided resistors 42, 42 'over which flows the current which also flows through the lines 18 and 18'. Corresponding line sections 44 and 44 'may be part of the extended residual current circuit breaker 10 so that it is connected via external connections 16b and 16' b, but the lines 44 and 44 'may also be deviating from FIG. 1 outside the actual residual current circuit breaker , which are only coupled to the residual current circuit breaker, and then the external terminals of the residual current circuit breaker would be the terminals 16a and 16 'a. The voltage drop across the resistors 42 and 42 'is then measured by a voltage measuring unit 46. With known values for the resistors, it is possible to deduce the current strengths of the current flowing through the line sections 44 and 44 'and thus of the current flowing via the lines 18 and 18'. Instead of using resistors 42 and 42 ', the current can also be measured inductively.
Die gemessenen Werte werden nun von der Spannungsmesseinheit 46 der Steuereinheit 36 zugeführt, nämlich einer dort vorhandenen Entscheidungseinheit 48. In der nachfolgend unter Bezug auf FIG 2 geschilderten Weise wird in der Entscheidungseinheit 48 festgelegt, ob und wann ein Selbsttest durchgeführt wird. Die Selbsttesteinheit 34 bewirkt dann das Durchführen des Selbsttests zum festgelegten Zeitpunkt. Nach dem Selbsttest sorgt eine Wiedereinschaltvorrichtung 50 dafür, dass die Kontakte 20 und 20' wieder geschlossen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Ausführungsform nun unter Bezug auf FIG 2 beschrieben:The measured values are then supplied by the voltage measuring unit 46 to the control unit 36, namely a decision unit 48 present there. In the manner described below with reference to FIG. 2, it is determined in the decision unit 48 whether and when a self-test is carried out. The self-test unit 34 then causes the self-test to be performed at the designated time. After the self-test, a reclosing device 50 ensures that the contacts 20 and 20 'are closed again. The method according to the invention will now be described in one embodiment with reference to FIG. 2:
Die Zeitsteuerung 38, auch als „Zeiterfassung" bezeichenbar, ermittelt in Schritt SlO, der ständig oder wiederholt durchgeführt wird, ob ein Abfragezeitintervall abgelaufen ist. Es kann sich darum handeln, ob eine vorbestimmte Zeit seit dem letzten Selbsttest verstrichen ist, oder ob ab einer bestimm- ten Uhrzeit ein Abfragezeitintervall abgelaufen ist, also ob eine vorbestimmte Uhrzeit gilt. Gleichzeitig kann ständig der Messkreis 40 (Mittel zum Messen) aktiv sein. Eine Aktivierung des Messkreises 40 kann auch direkt erfolgen, wenn das Abfragezeitintervall abgelaufen ist. Es wird nun gemäß Schritt S12 geprüft, ob ein lastarmer Zustand herrscht, also in demThe time control 38, also referred to as "time recording", determines whether a polling time interval has expired in step S0O, which is carried out continuously or repeatedly.It may be whether a predetermined time has elapsed since the last self-test, or if it has exceeded one At the same time, the measuring circuit 40 (means for measuring) can be active at all times.An activation of the measuring circuit 40 can also take place directly when the interrogation time interval has expired Step S12 checks whether there is a low-load state, ie in the
Stromnetz gerade hohe Lasten angeschlossen sind und somit ein hoher Strom über die Leitungen 18, 44 beziehungsweise und 18', 44' fließt. Wird diese Frage genau wie die nach dem Abgelaufensein des Zeitintervalls mit „Ja" beantwortet, kann eine gemäß Schritt S14 vorgenommene Abfrage mit „und"-Power supply are just connected high loads and thus a high current through the lines 18, 44 and and 18 ', 44' flows. If this question is answered in the same way as that after the expiration of the time interval with "yes", a query made in accordance with step S14 can be called with "and".
Verknüpfung mit „Ja" beantwortet werden. Bei einem Anschluss für eine „oder"-Abfrage in Schritt Sl 6 bewirkt das „Ja" die Weitergabe eines „Ja", und es wird gemäß Schritt S18 durch die Selbsttesteinheit 34 ein Selbsttest durchgeführt. Der „oder"-Abfrage ist auch ein zweiter Eingang zugeordnet, und zwar wird in Schritt S20 überprüft, ob ein maximales Zeitintervall abgelaufen ist:In the case of a connection for an "or" inquiry in step Sl 6, the "Yes" causes the transmission of a "Yes", and a self-test is performed by the self-test unit 34 according to step S18. The "or" query is also assigned a second input, namely, it is checked in step S20 whether a maximum time interval has expired:
Es könnte ja sein, dass der Messkreis 40 dauerhaft das Fließen eines als zu groß angesehenen Stroms ermittelt, so dass der Ausgang der „und"-Abfrage in Schritt S14 auch ständig mit „Nein" beantwortet wird. Dann würde an sich kein Selbsttest durchgeführt werden. Damit es nicht zum dauerhaften Unterlassen eines Selbsttests kommt, wird ein maximales Zeitintervall definiert, nämlich seit dem letzten Selbsttest. Das Zeitin- tervall kann sich auch auf einen vorbestimmte Uhrzeit beziehen, so dass durch die Festlegung des maximalen Zeitintervalls eine zweite Uhrzeit festgelegt ist, und wenn diese erreicht ist, sollte spätestens der Selbsttest durchgeführt sein. Wird im Schritt S20 die Frage nach dem Abgelaufensein des maximalen Zeitintervalls mit „Ja" beantwortet, so wird bei der „oder"-Abfrage gemäß Schritt Sl 6 auch ein „Ja" weitergeleitet, so dass der Selbsttest gemäß Schritt S18 durch- geführt wird.It could indeed be that the measuring circuit 40 permanently determines the flow of a current that is regarded as too large, so that the output of the "and" query in step S14 is also constantly answered with "no". Then no self-test would be done. So that it does not come to the permanent omission of a self-test, a maximum time interval is defined, namely since the last self-test. The time interval can also refer to a predetermined time, so that by setting the maximum time interval, a second time is set, and when this is reached, the self-test should be carried out at the latest be. If the question regarding the expiry of the maximum time interval is answered with "yes" in step S20, a "yes" is also forwarded in the "or" query according to step S1, so that the self-test according to step S18 is carried out.
Die Antwort auf die Frage in Schritt S12 bestimmt den Zeitpunkt für die Durchführung des Selbsttests: Nach Abgelaufensein des Abfragezeitintervalls wird der Selbsttest erst durchgeführt, wenn die Antwort „Ja" lautet. Ein Ende hat das Bestehen dieses Zusammenhangs lediglich, wenn das maximale Zeitintervall abgelaufen ist. The answer to the question in step S12 determines the timing for performing the self-test: after the expiration of the polling time interval, the self-test is not performed until the answer is "yes." One end has the existence of this relationship only when the maximum time interval has expired ,
Bezugs zeichenlisteReference sign list
10 FehlerStromschutzSchalter10 Fault current circuit breaker
12 herkömmlicher Fehlerstroms12 conventional fault current
14, 16a, 16a', 16b, Anschluss14, 16a, 16a ', 16b, connection
16b1 16b 1
18, 18', 28 Leitung18, 18 ', 28 line
20, 20', 30 Schalter20, 20 ', 30 switches
22 Summenstromwandler22 summation current transformer
24 Auswerteeinheit24 evaluation unit
26 Schaltmechanik26 switching mechanism
32 Element32 element
34 Selbsttesteinheit34 self-test unit
36 Steuereinheit36 control unit
38 Zeitsteuerung38 time control
40 Messkreis40 measuring circuit
42, 42' Widerstand42, 42 'resistance
44, 44' Leitungsabschnitt44, 44 'line section
46 Spannungsmesseinheit46 Voltage measuring unit
48 Entscheidungseinheit48 decision unit
50 WiedereinsehaltVorrichtung50 repainting device
SlO, S12, S14, S16, SchritteSlO, S12, S14, S16, steps
S18. S20 S18. S20

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Durchführen eines Selbsttests durch eine Fehlerstromschutzeinrichtung (10), die mit Stromleitungen ge- koppelt ist, mit den Schritten:A method of performing a self-test by a residual current device (10) coupled to power lines comprising the steps of:
Ermitteln ob die Stromstärke des über zumindest einen Teil der Stromleitungen jeweils fließenden Stroms nach einem vorbestimmten Kriteriums mit einem Selbsttest kompatibel ist, - Festlegen eines Zeitpunkts für den Selbsttest unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Ermitteins.Determining whether the current intensity of the respective current flowing over at least part of the power lines is compatible with a self-test according to a predetermined criterion, - determining a time for the self-test taking into account the result of the determination.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach Ablauf eines vorbestimmten Abfrageintervalls seit dem letzten Selbsttest oder zu einem vorbestimmten Zeitpunkt der Schritt des Ermitteins durchgeführt wird, und falls das Ergebnis des Ermitteins positiv ist der Selbsttest durchgeführt wird und sonst das Ermitteln wiederholt wird, bis a) das vorbestimmte Kriterium erfüllt ist oder gegebenenfalls b) eine vorbestimmte Zeit- spanne seit dem letzten Selbsttest verstrichen ist oder ein vorbestimmter weiterer Zeitpunk erreicht ist, und dann bei Erfülltsein von a) oder gegebenenfalls b) der Selbsttest durchgeführt wird.2. The method of claim 1, wherein after the expiration of a predetermined polling interval since the last self-test or at a predetermined time, the step of determining is performed, and if the result of the determination is positive, the self-test is performed and otherwise the determining is repeated until a) the predetermined criterion is fulfilled or, if appropriate, b) a predetermined time span has elapsed since the last self-test or a predetermined further time point has been reached, and then the self-test is carried out when a) or, if appropriate, b) is satisfied.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermitteins die jeweilige Stromstärke gemessen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the step of determining the respective current intensity is measured.
4. Fehlerstromschutzeinrichtung mit:4. Residual current device with:
Mitteln zum Durchführen eines Selbsttests, Mittel (40, 48) zum Ermitteln, ob die Stromstärke durch eine mit der Fehlerstromschutzeinrichtung (10) gekoppelte oder zu der Fehlerstromschutzeinrichtung gehörende Strom- leitung (44, 44') fließenden Stroms mit einem Selbsttest kompatibel ist, wobei die Mittel (40, 48) zum Ermitteln mit den Mitteln (34) zum Durchführen gekoppelt sind. Means for performing a self-test, means (40, 48) for determining whether the current through a current flowing to the fault current protection device (10) or to the residual current device associated power line (44, 44 ') flowing current is compatible with a self-test, the means (40, 48) for determining are coupled to the means (34) for performing.
5. Fehlerstromschutzeinrichtung nach Anspruch 4 mit einer Steuereinheit (36) zum Bewirken eines Selbsttests und Mitteln (40) zum Messen einer Stromstärke des durch die Stromleitung fließenden Stroms und zum Senden von eine diesbezügliche In- formation enthaltenden Signalen an die Steuereinheit (36) , wobei die Steuereinheit (36) einen Taktgeber (38) umfasst oder mit einem solchen gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, zum Bewirken der Durchführung eines Selbsttests gleichermaßen vom Taktgeber (38) erzeugte Signale und von den Mitteln (40) zum Messen erzeugte Signale zu berücksichtigen. A fault current protection device according to claim 4, further comprising a control unit (36) for effecting a self-test and means (40) for measuring a current of the current flowing through the power line and sending signals relating thereto to the control unit (36) the control unit (36) comprises or is coupled to a clock generator (38) and is arranged to take into account signals generated by the clock generator (38) and signals generated by the measuring means (40) to effect a self-test.
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