EP2460245A2 - Verfahren zum betreiben eines elektrischen energieversorgungsnetzes - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines elektrischen energieversorgungsnetzes

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Publication number
EP2460245A2
EP2460245A2 EP10721760A EP10721760A EP2460245A2 EP 2460245 A2 EP2460245 A2 EP 2460245A2 EP 10721760 A EP10721760 A EP 10721760A EP 10721760 A EP10721760 A EP 10721760A EP 2460245 A2 EP2460245 A2 EP 2460245A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
short
circuit current
case
maximum
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Withdrawn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
EP10721760A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Kaltenborn
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.)
Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Original Assignee
Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
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 Schneider Electric Sachsenwerk GmbH filed Critical Schneider Electric Sachsenwerk GmbH
Publication of EP2460245A2 publication Critical patent/EP2460245A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
    • 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
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order

Definitions

  • TITLE METHOD FOR OPERATING AN ELECTRICAL
  • the invention relates to a method for operating an electrical
  • Such a power grid has several levels
  • the levels are connected to each other via switches.
  • the switches are designed such that the maximum interruptible short-circuit current of the switch is greater than the maximum flowing short-circuit current. Due to this specification, the switch can be opened in case of an error, so that the existing short-circuit current is interrupted.
  • the object of the invention is to further develop the known method or the known power supply network.
  • the invention solves this object by a method according to claim 1, by a power supply network according to claim 10 and by a switch for such a power supply network according to claim 11.
  • a first switch which is designed such that the maximum interruptible short-circuit current of the first switch is smaller than the maximum flowing short-circuit current.
  • it is checked in an error case whether the short-circuit current currently flowing via the first switch is smaller than the maximum interruptible short-circuit current. If this is not the case, the first switch remains closed. If so, the first switch is opened.
  • Switch can be made smaller than a known corresponding switch. This represents, inter alia, a cost savings. Furthermore, the entire power grid due to the
  • switch according to the invention can be constructed simpler and more flexible.
  • a second switch is present, which is arranged higher in terms of levels than the first Switch.
  • This second switch is designed such that the maximum interruptible short-circuit current of the second switch is smaller than the maximum flowing short-circuit current.
  • it is checked whether the short-circuit current currently flowing through the second switch is smaller than the maximum interruptible short-circuit current. The second switch remains closed, if not, and the second switch is opened, if that is the case.
  • the test whether over the
  • first switch current flowing short-circuit current is less than the maximum interruptible short-circuit current, is performed by the first or the second switch itself, and / or it is done opening or closing the first or second switch of the first or the second switch itself ,
  • This has the advantage that the switches operate independently, so that inter alia, no higher-level communication is required.
  • Figure 1 shows a schematic circuit diagram of an embodiment of an electrical power supply network and Figure 2 shows a schematic block diagram of a switch of
  • an electrical power supply network is shown, with the electrical energy is transmitted from one or more power generators to one or more energy consumers.
  • Power supply network is gradually transformed from a high level over one or more intermediate levels to a low level.
  • transformers or other electrical devices are provided between the levels, which are not shown in FIG.
  • the supply of energy by the energy producers can take place at all levels.
  • the decrease in energy by the energy consumers takes place at the low and possibly intermediate levels.
  • FIG. 1 two power generators E are shown in Figure 1, which are connected via a respective switch Sa to a first level N1 of the voltage of the power supply network and energy in the
  • This first level N1 is connected via further switches S, S1, S2 to further levels N2, N3, N4, N5, N6, N7 of the voltage of the power supply network.
  • the first level N1 is the high level and the seventh level N7 is the lower level of the voltage of the
  • the seventh level N7 may be a 220 volt AC grid.
  • Energy supply network feeds. As already mentioned, other levels of the energy supply network can be connected to one or more other energy producers for energy supply.
  • At the seventh level N7 are a plurality of households H
  • a plurality of industrial consumers G are respectively connected, for example, industrial production facilities and the like. These consumers G also take electrical energy from the energy supply network, even at a higher level than households H, for example, via a 400 volt three-phase network.
  • the switches Sa, S, S1, S2 of the power supply network of Figure 1 are intended to pass in a malfunction occurring in the power grid, for example in a short circuit, in its open state, so possibly occurring
  • Each of the switches Sa, S, S1, S2 is designed such that it can interrupt a certain maximum short-circuit current. This current represents a characteristic of the switch and is referred to below as "maximum interruptible short-circuit current".
  • the current-flowing short-circuit current is less than or equal to the maximum flowing short-circuit current, and the size of the current-flowing short-circuit current depends on the current state of the entire
  • the switch Sa of the power supply network directly with a
  • Power generator E are connected, are dimensioned such that the generated short-circuit power of the associated power generator E can be safely switched off.
  • Short-circuit current of these switches Sa is thus greater than the maximum flowing short-circuit current. If several power generators are connected in parallel, further switches in the form of longitudinal and / or transverse couplings can be used.
  • Energy producer E the following applies: at least at one, Preferably, in a plurality of switches S, S1, S2, the design is provided such that the maximum interruptible short-circuit current of the switch is smaller than the maximum flowing short-circuit current. In the worst case, the switch is therefore unable to interrupt the short-circuit current flowing in the worst case in the event of a short circuit. This has the consequence that the corresponding switch must remain in its closed state in this worst case.
  • switches S, S1, S2 can interrupt maximum short-circuit current.
  • the switches S, S1, S2 may differ so far that different switches also different maximum interruptible
  • those switches which are arranged between higher levels, can interrupt a larger short-circuit current than those switches which are between lower levels of the voltage of the
  • the switch S and / or the electrical line connected to it is coupled to one or more devices, with the aid of which the currently running via the switch S electrical energy can be determined.
  • the electrical line connected to the switch S is connected to a current sensor St and / or to a
  • the switch S and / or the electrical line connected to it may further be coupled to one or more devices, with the aid of which the direction of the currently flowing via the switch S electrical energy can be determined.
  • FIG. 2 shows a device R for this purpose.
  • the instantaneous effective value of the electrical energy can be of importance for the further course of action.
  • This RMS value can be determined with the help of the current and voltage curve over time or with the aid of the temporal current profile and the associated phase angle.
  • control device SE is connected to a control device SE.
  • This control device SE is further coupled to the switch S.
  • control device SE the explained maximum interruptible short-circuit current is stored, which can interrupt the connected switch S. As mentioned, this is one
  • Characteristic of the switch which can be determined in advance. Furthermore, one or more criteria are stored in the control device SE, with the help of the control device SE a malfunction in the
  • Power supply network for example one in the
  • This may be, for example, a current limit whose
  • control device SE can control the switch S in its open and thus non-conducting or in its closed and thus conducting state.
  • Power supply network existing short circuit a state that represents an error case of the power supply network for the associated control device SE due to the stored values, then checks the switch S1 associated with the control device SE, whether the
  • control device SE compares the currently flowing via the switch S1
  • Short-circuit current with the maximum of the switch S1 interruptible short-circuit current. Furthermore, the control device SE checks the direction of the energy flow.
  • the control device SE controls the switch S1 in its open state. The current flow through the switch S1 is thus interrupted and the malfunction of the power supply network can cause no more damage in this respect.
  • the switch S1 can not be converted to its open state. In this case leaves the associated
  • Control device SE the switch S1 in its closed state and the flow of current is not interrupted.
  • Power supply network is a fault. This check by the individual switches S, S1, S2 takes place independently of each other.
  • switch S2 associated control unit SE determines that in the Power supply network is a fault, so checks the
  • Control device SE whether the connected switch S2 is able to interrupt the currently flowing over it short-circuit current. For this purpose, the control device SE compares the currently flowing via the switch S2 short-circuit current with the maximum of the switch S2 interruptible short-circuit current.
  • the control device SE controls the switch S2 in its open state. The current flow through the switch S2 is thus interrupted and the malfunction of the power supply network can cause no more damage.
  • the switch S2 can not be converted to its open state. In this case, the control device SE leaves the switch S2 in its closed state and the current flow is not interrupted.
  • both switches S1, S2 interrupt the current flow substantially simultaneously.
  • This first case is of a more theoretical nature and will hardly occur in practice. Instead, in reality, one of the two switches will always switch first and the other switch will not switch anymore.
  • the two switches S1, S2, in particular the response of the two switches S1, S2 should be preset in such a way that always only one of the two switches S1 or S2 switches.
  • both switches S1, S2 are unable to interrupt the flow of current.
  • the flow of current through the switches S1, S2 is interrupted. After that, the reason for the error, so
  • Power supply network is separated so that the remaining power grid can continue to operate normally. As soon as the error correction or fault isolation is detected by the control units SE of the switches S1, S2, the switches S1, S2 can be closed again. This is again a normal operating state of the power grid reached.
  • control unit SE switches the associated switch S back to its closed state. Is the error still
  • Energy generator E itself detects the malfunction of the power supply network and interrupts the electrical energy fed into the power grid and / or reduced. If this interruption or reduction is sufficient for the short-circuit current currently flowing via one of the two switches S1, S2 to be smaller than the associated maximum interruptible short-circuit current, then the associated control device SE controls the corresponding switch S1, S2 in its open state that the current flow is then interrupted so far. As has been explained, a correction or isolation of the fault case can then be detected by the control units SE of the switches S1, S2 and the switches S1, S2 can be closed accordingly. This is again a normal operating state of the power grid reached.

Abstract

Es wird Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieversorgungsnetzes beschrieben. Das Energieversorgungsnetz weist mehrere Niveaus (N 1,..., N7) mit unterschiedlichen Spannungen auf. Die Niveaus sind über Schalter (S, S1, S2) miteinander verbunden. Ein erster Schalter (S1) ist derart ausgebildet, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des ersten Schalters (S1) kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom. In einem Fehlerfall wird geprüft, ob der über den ersten Schalter (S1) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom. Der erste Schalter (S1) bleibt geschlossen, wenn dies nicht der Fall ist, und dass der erste Schalter (S1) wird geöffnet, wenn dies der Fall ist.

Description

TITEL: VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES ELEKTRISCHEN
ENERGIEVERSORGUNGSNETZES
Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen
Energieversorgungsnetzes sowie ein entsprechendes
Energieversorgungsnetz und einen Schalter für ein derartiges
Energieversorgungsnetzes.
[0002] Ein derartiges Energieversorgungsnetz weist mehrere Niveaus mit
unterschiedlichen Spannungen auf, wobei die Niveaus über Schalter miteinander verbunden sind. Die Schalter sind derart ausgebildet, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des Schalters größer ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom. Aufgrund dieser Vorgabe kann der Schalter in einem Fehlerfall geöffnet werden, so dass der vorhandene Kurzschlussstrom unterbrochen wird.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren bzw. das bekannte Energieversorgungsnetz weiter zu entwickeln.
[0004] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 , durch ein Energieversorgungsnetz nach dem Anspruch 10 und durch einen Schalter für ein derartiges Energieversorgungsnetz nach dem Anspruch 11.
[0005] Bei der Erfindung wird von einem ersten Schalter ausgegangen, der derart ausgebildet ist, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des ersten Schalters kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Fehlerfall geprüft, ob der über den ersten Schalter aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom. Wenn dies nicht der Fall ist, so bleibt der erste Schalter geschlossen. Wenn dies der Fall ist, so wird der erste Schalter geöffnet.
[0006] Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass der erfindungsgemäße
Schalter kleiner ausgebildet sein kann als ein bekannter entsprechender Schalter. Dies stellt unter anderem eine Kostenersparnis dar. Weiterhin kann das gesamte Energieversorgungsnetz aufgrund des
erfindungsgemäßen Schalters einfacher und flexibler aufgebaut werden.
[0007] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein zweiter Schalter vorhanden, der hinsichtlich der Niveaus höher angeordnet ist als der erste Schalter. Dieser zweite Schalter ist derart ausgebildet, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des zweiten Schalters kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom. In einem Fehlerfall wird geprüft, ob der über den zweiten Schalter aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom. Der zweite Schalter bleibt geschlossen, wenn dies nicht der Fall ist, und der zweite Schalter wird geöffnet, wenn dies der Fall ist.
[0008] Diese Weiterbildung bringt den Vorteil mit sich, dass in einem Fehlerfall der zweite Schalter gegebenenfalls geöffnet wird, während der erste Schalter geschlossen bleibt. Damit wird insgesamt der Kurzschlussstrom unterbrochen. Dieses Prinzip ist über mehrere Niveaus des
Energieversorgungsnetzes anwendbar.
[0009] Bei Ausgestaltungen der Erfindung wird die Prüfung, ob der über den
ersten Schalter aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom, von dem ersten oder dem zweiten Schalter selbst durchgeführt wird, und/oder es wird das Öffnen bzw. Geschlossen-Iassen des ersten oder zweiten Schalters von dem ersten oder dem zweiten Schalter selbst durchgeführt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Schalter unabhängig voneinander arbeiten, so dass unter anderem keine übergeordnete Kommunikation erforderlich ist.
[0010] Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
[0011] Figur 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines elektrischen Energieversorgungsnetzes und Figur 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Schalters des
Energieversorgungsnetzes der Figur 1.
[0012] In der Figur 1 ist ein elektrisches Energieversorgungsnetz dargestellt, mit dem elektrische Energie von einem oder von mehreren Energieerzeugern zu einem oder zu mehreren Energieverbrauchern übertragen wird. In dem Energieversorgungsnetz wird die elektrische Spannung des
Energieversorgungsnetzes schrittweise von einem hohen Niveau über ein oder mehrere dazwischen liegende Niveaus auf ein niederes Niveau transformiert. Zur Transformation der Energie sind zwischen den Niveaus beispielsweise Transformatoren oder sonstige elektrische Einrichtungen vorgesehen, die in der Figur 1 nicht dargestellt sind. Die Einspeisung der Energie durch die Energieerzeuger kann auf allen Niveaus erfolgen. Die Abnahme der Energie durch die Energieverbraucher erfolgt auf dem niederen und gegebenenfalls auf dazwischen liegenden Niveaus.
[0013] Beispielhaft sind in der Figur 1 zwei Energieerzeuger E gezeigt, die über jeweils einen Schalter Sa mit einem ersten Niveau N1 der Spannung des Energieversorgungsnetzes verbunden sind und Energie in das
Energieversorgungsnetz einspeisen. Dieses erste Niveau N1 ist über weitere Schalter S, S1 , S2 mit weiteren Niveaus N2, N3, N4, N5, N6, N7 der Spannung des Energieversorgungsnetzes verbunden. Bei dem ersten Niveau N1 handelt es sich um das hohe Niveau und bei dem siebten Niveau N7 um das niedere Niveau der Spannung des
Energieversorgungsnetzes. Beispielhaft kann es sich bei dem siebten Niveau N7 um ein 220 Volt Wechselspannungsnetz handeln.
[0014] An das fünfte Niveau N5 ist über einen Schalter Sa beispielhaft ein
weiterer Energieerzeuger E angeschlossen, der Energie in das
Energieversorgungsnetz einspeist. Wie bereits erwähnt, können zur Energieeinspeisung auch andere Niveaus des Energieversorgungsnetzes mit einem oder mit mehreren weiteren Energieerzeugern verbunden sein.
[0015] An das siebte Niveau N7 sind eine Vielzahl von Haushalten H
angeschlossen, die elektrische Energie aus dem Energieversorgungsnetz entnehmen. Weiterhin sind an das fünfte und sechste Niveau N5, N6 jeweils eine Mehrzahl von gewerblichen Verbrauchern G angeschlossen, beispielsweise industrielle Produktionsanlagen und dergleichen. Auch diese Verbraucher G entnehmen dem Energieversorgungsnetz elektrische Energie, und zwar auch auf einem höheren Niveau als die Haushalte H, beispielsweise über ein 400 Volt Drehstromnetz.
[0016] Die Schalter Sa, S, S1 , S2 des Energieversorgungsnetzes der Figur 1 sind dazu vorgesehen, bei einer in dem Energieversorgungsnetz auftretenden Fehlfunktion, beispielsweise bei einem Kurzschluss, in ihren geöffneten Zustand überzugehen, um damit gegebenenfalls auftretende
Kurzschlussströme zu unterbrechen. Jeder der Schalter Sa, S, S1 , S2 ist derart ausgelegt, dass er einen bestimmten maximalen Kurzschlussstrom unterbrechen kann. Dieser Strom stellt eine Kenngröße des Schalters dar und wird nachfolgend als„maximal unterbrechbarer Kurzschlussstrom" bezeichnet.
[0017] Im Unterschied dazu wird derjenige Strom, der bei einem tatsächlichen Kurzschluss im ungünstigsten Fall über einen der Schalter Sa, S, S1 , S2 fließt, als„maximal fließender Kurzschlussstrom" bezeichnet. Dieser Strom ist abhängig vom gesamten Energieversorgungsnetz und insbesondere von den angeschlossenen Energieerzeugern E.
[0018] Schließlich existiert noch derjenige Strom, der bei einem tatsächlichen Kurzschluss aktuell über einen der Schalter Sa, S, S1 , S2 fließt. Dieser Strom wird als„aktuell fließender Kurzschlussstrom" bezeichnet. Der aktuell fließende Kurzschlussstrom ist kleiner oder höchstens gleich dem maximal fließenden Kurzschlussstrom. Die Größe des aktuell fließenden Kurzschlussstroms hängt vom aktuellen Zustand des gesamten
Energieversorgungsnetzes, von der Art des Fehlerfalls des Netzbetriebs und dergleichen ab.
[0019] Die Schalter Sa des Energieversorgungsnetzes, die direkt mit einem
Energieerzeuger E verbunden sind, sind derart dimensioniert, dass die erzeugte Kurzschlussleistung des zugeordneten Energieerzeugers E sicher abgeschaltet werden kann. Der maximal unterbrechbare
Kurzschlussstrom dieser Schalter Sa ist damit größer als der maximal fließende Kurschlussstrom. Sind mehrere Energieerzeuger parallel geschaltet, so können weitere Schalter in der Form von Längs- und/oder Querkupplungen zum Einsatz kommen.
[0020] Für die übrigen Schalter S, S1 , S2, die nicht direkt mit einem
Energieerzeuger E verbunden sind, gilt folgendes: Zumindest bei einem, vorzugsweise bei einer Mehrzahl der Schalter S, S1 , S2 ist die Auslegung derart vorgesehen, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des Schalters kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom. Im ungünstigsten Fall ist der Schalter bei einem Kurzschluss also nicht in der Lage, den im ungünstigsten Fall fließenden Kurzschlussstrom zu unterbrechen. Dies hat zur Folge, dass der entsprechende Schalter in diesem ungünstigsten Fall in seinem geschlossenen Zustand verbleiben muss.
[0021] Die vorgenannten Schalter S, S1 , S2 müssen nicht alle denselben
maximalen Kurzschlussstrom unterbrechen können. Statt dessen können sich die Schalter S, S1 , S2 insoweit unterscheiden, dass verschiedene Schalter auch unterschiedliche maximal unterbrechbare
Kurzschlussströme aufweisen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass diejenigen Schalter, die zwischen höheren Niveaus angeordnet sind, einen größeren Kurzschlussstrom unterbrechen können als diejenigen Schalter, die zwischen niedrigeren Niveaus der Spannung des
Energieversorgungsnetzes vorhanden sind.
[0022] In der Figur 2 ist der Schalter S dargestellt. Die nachfolgenden
Erläuterungen zu diesem Schalter S gelten entsprechend auch für die Schalter S1 , S2.
[0023] Der Schalter S und/oder die an ihn angeschlossene elektrische Leitung ist mit einer oder mehreren Vorrichtungen gekoppelt, mit deren Hilfe die über den Schalter S aktuell fließende elektrische Energie ermittelbar ist.
Beispielhaft ist in der Figur 2 hierzu die an den Schalter S angeschlossene elektrische Leitung mit einem Stromsensor St und/oder mit einem
Spannungsabgriff Sp gekoppelt.
[0024] Der Schalter S und/oder die an ihn angeschlossene elektrische Leitung kann weiterhin mit einer oder mehreren Vorrichtungen gekoppelt sein, mit deren Hilfe die Richtung der über den Schalter S aktuell fließenden elektrischen Energie ermittelbar ist. Beispielhaft ist in der Figur 2 hierzu eine Vorrichtung R vorhanden.
[0025] Insbesondere kann der momentane Effektivwert der elektrischen Energie für das weitere Vorgehen von Bedeutung sein. Dieser Effektivwert kann mit Hilfe des Strom- und Spannungsverlaufs über der Zeit oder mit Hilfe des zeitlichen Stromverlaufs und des zugehörigen Phasenwinkels bestimmt werden.
[0026] Die Ausgangssignale der vorstehend genannten Vorrichtungen, also die Ausgangssignale des beispielhaft genannten Stromsensors St,
Spannungsabgriffs Sp usw., sind mit einer Steuereinrichtung SE verbunden. Diese Steuereinrichtung SE ist weiterhin mit dem Schalter S gekoppelt.
[0027] In der Steuereinrichtung SE ist der erläuterte maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom abgespeichert, den der angeschlossene Schalter S unterbrechen kann. Wie erwähnt, handelt es sich dabei um eine
Kenngröße des Schalters, die vorab ermittelt werden kann. Weiterhin sind in der Steuereinrichtung SE ein oder mehrere Kriterien abgespeichert, mit deren Hilfe die Steuereinrichtung SE eine Fehlfunktion in dem
Energieversorgungsnetz, beispielsweise einen in dem
Energieversorgungsnetz vorhandenen Kurzschluss oder einen
vorhandenen Fehlerstrom oder dergleichen erkennen kann. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Stromgrenzwert handeln, dessen
Überschreiten unter normalen Bedingungen nicht möglich ist, und dessen Vorhandensein damit auf eine Fehlfunktion hinweist. Ebenfalls kann es sich dabei um einen Stromanstieg handeln, dessen Steilheit unter normalen Bedingungen nicht erreichbar ist und der damit erkennen lässt, dass eine Fehlfunktion vorliegt.
[0028] In Abhängigkeit von den abgespeicherten Werten sowie in Abhängigkeit von den genannten Eingangssignalen kann die Steuereinrichtung SE den Schalter S in seinen geöffneten und damit nicht-leitenden oder in seinen geschlossenen und damit leitenden Zustand steuern.
[0029] Es wird nunmehr davon ausgegangen, dass sich das
Energieversorgungsnetz der Figur 1 im Betrieb befindet, dass zumindest ein erster und ein zweiter Schalter S1 , S2 gemäß der Figur 2 vorhanden sind, die sich in ihren geschlossenen Zuständen befinden, und dass der zweite Schalter S2 sich zwischen zwei höher angeordneten Niveaus befindet als der erste Schalter S1. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass zumindest ein Energieerzeuger E und ein Energieverbraucher G, H vorhanden ist und der direkt mit dem Energieerzeuger H verbundene Schalter Sa geschlossen ist.
[0030] Tritt nunmehr an dem ersten Schalter S1 der Figur 2, der sich hinsichtlich der Niveaus unter dem zweiten Schalter S2 befindet, aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise aufgrund eines irgendwo in dem
Energieversorgungsnetz vorhandenen Kurzschlusses, ein Zustand auf, der für die zugehörige Steuereinrichtung SE aufgrund der abgespeicherten Werte einen Fehlerfall des Energieversorgungsnetzes darstellt, so prüft die dem Schalter S1 zugeordnete Steuereinrichtung SE, ob der
angeschlossene Schalter S1 in der Lage ist, den aktuell über ihn fließenden Kurzschlussstrom zu unterbrechen. Hierzu vergleicht die Steuereinrichtung SE den aktuell über den Schalter S1 fließenden
Kurzschlussstrom mit dem maximal von dem Schalter S1 unterbrechbaren Kurzschlussstrom. Weiterhin prüft die Steuereinrichtung SE die Richtung des Energieflusses.
[0031] Ist der aktuell über den Schalter S1 fließende Kurzschlussstrom kleiner als der maximal von dem Schalter S1 unterbrechbare Kurzschlussstrom, so steuert die Steuereinrichtung SE den Schalter S1 in seinen geöffneten Zustand. Der Stromfluss über den Schalter S1 wird damit unterbrochen und die Fehlfunktion des Energieversorgungsnetzes kann insoweit keinen Schaden mehr anrichten.
[0032] Ist der aktuell über den Schalter S1 fließende Kurzschlussstrom jedoch größer als der maximal von dem Schalter S1 unterbrechbare
Kurzschlussstrom, so kann der Schalter S1 nicht in seinen geöffneten Zustand überführt werden. In diesem Fall belässt die zugehörige
Steuereinrichtung SE den Schalter S1 in seinem geschlossenen Zustand und der Stromfluss wird nicht unterbrochen.
[0033] Alle Schalter S, S1 , S2 prüfen fortlaufend auf die im Zusammenhang mit dem Schalter S1 erläuterte Art und Weise, ob in dem
Energieversorgungsnetz ein Fehlerfall vorliegt. Diese Überprüfung durch die einzelnen Schalter S, S1 , S2 erfolgt dabei unabhängig voneinander.
[0034] Stellt die dem Schalter S2 zugehörige Steuereinheit SE fest, dass in dem Energieversorgungsnetz ein Fehlerfall vorhanden ist, so prüft die
Steuereinrichtung SE, ob der angeschlossene Schalter S2 in der Lage ist, den aktuell über ihn fließenden Kurzschlussstrom zu unterbrechen. Hierzu vergleicht die Steuereinrichtung SE den aktuell über den Schalter S2 fließenden Kurzschlussstrom mit dem maximal von dem Schalter S2 unterbrechbaren Kurzschlussstrom.
[0035] Ist der aktuell über den Schalter S2 fließende Kurzschlussstrom kleiner als der maximal von dem Schalter S2 unterbrechbare Kurzschlussstrom, so steuert die Steuereinrichtung SE den Schalter S2 in seinen geöffneten Zustand. Der Stromfluss über den Schalter S2 wird damit unterbrochen und die Fehlfunktion des Energieversorgungsnetzes kann insoweit keinen Schaden mehr anrichten.
[0036] Ist der aktuell über den Schalter S2 fließende Kurzschlussstrom jedoch größer als der maximal von dem Schalter S2 unterbrechbare
Kurzschlussstrom, so kann der Schalter S2 nicht in seinen geöffneten Zustand überführt werden. In diesem Fall belässt die Steuereinrichtung SE den Schalter S2 in seinem geschlossenen Zustand und der Stromfluss wird nicht unterbrochen.
[0037] In dem beschriebenen Beispielfall können somit drei Fälle auftreten:
[0038] In einem ersten Fall unterbrechen beide Schalter S1 , S2 im wesentlichen gleichzeitig den Stromfluss. Dieser erste Fall ist eher theoretischer Natur und wird praktisch kaum auftreten. Statt dessen wird in der Realität immer einer der beiden Schalter zuerst schalten und der andere Schalter wird dann nicht mehr schalten. Vorzugsweise sollten die beiden Schalter S1 , S2, insbesondere das Ansprechverhalten der beiden Schalter S1 , S2 derart voreingestellt werden, dass immer nur einer der beiden Schalter S1 oder S2 schaltet.
[0039] In einem zweiten Fall wird angenommen, dass der Schalter S2 einen
größeren Kurzschlussstrom unterbrechen kann als der Schalter S1. Dies kann zur Folge haben, dass der Schalter S2 den Stromfluss unterbricht, während der Schalter S1 hierzu nicht mehr in der Lage ist.
[0040] In einem dritten Fall sind beide Schalter S1 , S2 nicht in der Lage, den Stromfluss zu unterbrechen. [0041] In den ersten beiden Fällen wird der Stromfluss über die Schalter S1 , S2 unterbrochen. Danach kann der Grund für den Fehlerfall, also
insbesondere der Kurzschluss behoben oder zumindest isoliert werden. Unter einer Fehlerisolation wird dabei verstanden, dass der
fehlerbehaftete und damit schadhafte Bereich des
Energieversorgungsnetzes derart abgetrennt wird, dass das verbleibende Energieversorgungsnetz normal weiterbetrieben werden kann. Sobald die Fehlerbehebung oder Fehlerisolation von den Steuereinheiten SE der Schalter S1 , S2 erkannt wird, können die Schalter S1 , S2 wieder geschlossen werden. Damit ist wieder ein normaler Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes erreicht.
[0042] Zum Erkennen, ob ein aufgetretener Fehler behoben oder zumindest
isoliert worden ist, schaltet die Steuereinheit SE den zugehörigen Schalter S wieder in seinen geschlossenen Zustand. Ist der Fehler noch
vorhanden, so wird dies, wie erläutert wurde, sofort von der Steuereinheit SE erkannt und die Steuereinheit SE öffnet den Schalter S ebenfalls sofort wieder. Nur wenn der Fehler behoben oder zumindest isoliert ist und die Steuereinheit SE damit keinen Fehler mehr feststellt, verbleibt der zugehörige Schalter S in seinem geschlossenen Zustand.
[0043] Im dritten Fall bleibt der Stromfluss über die beiden Schalter S1 , S2 so lange bestehen, bis beispielsweise einer der direkt mit den
Energieerzeugern E verbundenen Schalter Sa und/oder einer der
Energieerzeuger E selbst die Fehlfunktion des Energieversorgungsnetzes feststellt und die in das Energieversorgungsnetz eingespeiste elektrische Energie unterbricht und/oder reduziert. Sofern diese Unterbrechung bzw. Reduktion ausreichend dafür ist, dass der aktuell über einen der beiden Schalter S1 , S2 fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der zugehörige maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom, so steuert die zugehörige Steuereinrichtung SE den entsprechenden Schalter S1 , S2 in seinen geöffneten Zustand, so dass der Stromfluss dann insoweit unterbrochen wird. Wie erläutert wurde, kann danach eine Behebung oder Isolation des Fehlerfalls von den Steuereinheiten SE der Schalter S1 , S2 erkannt und die Schalter S1 , S2 entsprechend geschlossen werden. Damit ist wieder ein normaler Betriebszustand des Energieversorgungsnetzes erreicht.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energieversorgungsnetzes, wobei das Energieversorgungsnetz mehrere Niveaus (N1 , ..., N7) mit
unterschiedlichen Spannungen aufweist, und wobei die Niveaus über Schalter (S, S1 , S2) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schalter (S1) derart ausgebildet ist, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des ersten Schalters (S1) kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom, dass in einem Fehlerfall geprüft wird, ob der über den ersten Schalter (S1) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom, dass der erste Schalter (S1) geschlossen bleibt, wenn dies nicht der Fall ist, und dass der erste Schalter
(51) geöffnet wird, wenn dies der Fall ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Prüfung, ob der über den ersten
Schalter (S1) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom, von dem ersten Schalter (S1) selbst durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Öffnen bzw.
Geschlossen-Iassen des ersten Schalters (S1) von dem ersten Schalter (S1) selbst durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Erkennen eines
Fehlerfalles von dem ersten Schalter (S1) selbst durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zweiter
Schalter (S2) vorhanden ist, der hinsichtlich der Niveaus höher angeordnet ist als der erste Schalter (S1), dass der zweite Schalter (S2) derart ausgebildet ist, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des zweiten Schalters
(52) kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom, dass in einem Fehlerfall geprüft wird, ob der über den zweiten Schalter (S2) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare
Kurzschlussstrom, dass der zweite Schalter (S2) geschlossen bleibt, wenn dies nicht der Fall ist, und dass der zweite Schalter (S2) geöffnet wird, wenn dies der Fall ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Prüfung, ob der über den zweiten
Schalter (S2) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom, von dem zweiten Schalter (S2) selbst durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Öffnen bzw.
Geschlossen-Iassen des zweiten Schalters (S2) von dem zweiten Schalter (S2) selbst durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Erkennen eines
Fehlerfalles von dem zweiten Schalter (S2) selbst durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der zweite Schalter (S2) geöffnet wird, während der erste Schalter (S1) geschlossen bleibt.
10. Elektrisches Energieversorgungsnetz, wobei das Energieversorgungsnetz mehrere Niveaus (N1 , ..., N7) mit unterschiedlichen Spannungen aufweist, und wobei die Niveaus über Schalter (S, S1 , S2) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (S1) derart ausgebildet ist, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des Schalters (S1) kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom, dass Mittel vorhanden sind, um in einem Fehlerfall zu prüfen, ob der über den Schalter (S1) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare
Kurzschlussstrom, dass Mittel vorhanden sind, um den Schalter (S1) derart zu beeinflussen, dass der Schalter (S1) geschlossen bleibt, wenn dies nicht der Fall ist, und dass der Schalter (S1) geöffnet wird, wenn dies der Fall ist.
11. Schalter (S1) für ein elektrisches Energieversorgungsnetz, wobei das
Energieversorgungsnetz mehrere Niveaus (N1 , ..., N7) mit unterschiedlichen Spannungen aufweist, und wobei die Niveaus über Schalter (S, S1 , S2), unter anderem über den Schalter (S1) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (S1) derart ausgebildet ist, dass der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom des Schalters (S1) kleiner ist als der maximal fließende Kurzschlussstrom, dass Mittel vorhanden sind, um in einem Fehlerfall zu prüfen, ob der über den Schalter (S1) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare
Kurzschlussstrom, dass Mittel vorhanden sind, um den Schalter (S1) derart zu beeinflussen, dass der Schalter (S1) geschlossen bleibt, wenn dies nicht der Fall ist, und dass der Schalter (S1) geöffnet wird, wenn dies der Fall ist.
12. Energieversorgungsnetz oder Schalter (S1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , wobei die Mittel zur Prüfung, ob der über den Schalter (S1 ) aktuell fließende Kurzschlussstrom kleiner ist als der maximal unterbrechbare Kurzschlussstrom, dem Schalter (S1) selbst zugeordnet sind.
13. Energieversorgungsnetz oder Schalter (S1) nach einem der Ansprüche 10 bis
12, wobei die Mittel zum Öffnen bzw. Geschlossen-Iassen des Schalters (S1) dem Schalter (S1) selbst zugeordnet sind.
14. Energieversorgungsnetz oder Schalter (S1) nach einem der Ansprüche 10 bis
13, wobei Mittel zum Erkennen eines Fehlerfalles dem Schalter (S1) selbst zugeordnet sind.
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