WO2001069751A1 - Verfahren zur projektierung einer elektrischen anlage und projektierungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur projektierung einer elektrischen anlage und projektierungsvorrichtung Download PDF

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WO2001069751A1
WO2001069751A1 PCT/DE2001/000795 DE0100795W WO0169751A1 WO 2001069751 A1 WO2001069751 A1 WO 2001069751A1 DE 0100795 W DE0100795 W DE 0100795W WO 0169751 A1 WO0169751 A1 WO 0169751A1
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circuit
devices
load
protective
protective devices
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PCT/DE2001/000795
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Thomas-Michael Stutzer
Norbert Pantenburg
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Definitions

  • the invention relates to a method for designing an electrical system with a network that extends from a supply side to a consumer side.
  • the invention further relates to a project planning device for carrying out the method.
  • Planning and the position of the automation device related steps include designing, Paramet ⁇ réelle, creating Do ⁇ kumentationsunterlagen, the parameterization of Fernwirkstel- le, the generation of operating data for the automation device and the creation of technical docu ⁇ gen, circuit planning, screen layouts, random lists, prices, and other technical Data.
  • a model of the system to be configured is created based on a data pool of information relating to standard circuits and standard devices .
  • the integration of the switchgear or primary system to be controlled is not taken into account.
  • the invention has for its object to provide an automated method that allows the determination and visualization of a network image taking into account all the computation rules necessary for the project planning, and even unversed people can carry out the project planning. Furthermore, a facility for carrying out the method is to be provided.
  • the task is solved with a method for projecting an electrical system with a network that extends from an input side to a consumer side, a network image being determined either by
  • the method is advantageously carried out in such a way that for each circuit, also for parallel branches in the feed circuit and / or in the consumer circuit, the sum of the loads up to the circuit in question is carried out:
  • a) The determination of facilities and / or protective measures for gaining overload safety on the basis of the total load and predetermined tables and algorithms as well as on the basis of selection tables for determining suitable devices; b) - the determination of devices and / or protective measures ⁇ men for obtaining short-circuit protection to short-circuit currents, which are obtained according to a) using algorithms; c) - the identification of facilities and / or measures to
  • the setting parameters of the protective devices can be made available at an interface for output to the respective protective devices. This enables direct data exchange, so that additional parameterizations or settings are not necessary.
  • the network image in the manner of a tree structure is vi ⁇ sualformat which is generally known from file representations on PCs. This provides the user with a well-known representation that he is already used to and that simplifies familiarization.
  • the process is advantageously carried out in such a way that, in order to obtain housings, sub-distributions for receiving determined devices and devices are divided into the space for
  • Accessories for every usable device, essentially consisting of an installation kit to be able to install a special device, of clamps and, if necessary, of intermediate rails and - for the housing.
  • the devices and equipment determined can advantageously be divided into so-called fields in the form of distributions or control cabinets.
  • a project planning device for carrying out the above-mentioned method, with a computer, a screen, a keyboard and possibly an interface, and a memory in which a large number of virtual devices, devices and protective devices are listed in tables with their characteristic data and a generator, which generates the network image from the determined devices, devices and protective devices.
  • FIG. 5 shows a representation for the housing determination and FIG. 6 and 7 screen representations for release characteristics.
  • the aim of the project planning procedure is to carry out the project planning of the electrical energy supply for buildings continuously, from the building feed-in to the end consumer, according to the currently applicable standards and regulations, country-specific, quickly and automatically (with the help of a PC) without special technical and device knowledge.
  • specific deliverable products are used.
  • the method can be implemented as software or as a program and a PC or workstation, with the Bedie ⁇ voltage with the usual display and operating funds are: monitor, keyboard and mouse. Possibly. there are also other usual additional devices, for example a printer or a plotter for outputting information.
  • the generally applicable calculation rules for short-circuit, load flow, voltage drop are stored as a calculation kernel in the sense of standard calculations or form.
  • the configuration rules are stored as methods depending on the circuit types and the configuration conditions.
  • the parameters for the methods as well as for the computation kernel can be adapted to country-specific or user-specific requirements via default settings. Thanks to the country or user-dependent basic settings, an expert system can be used for economical project planning, adapted to the requirements of the user or the type of building, without the user having to have any specialist knowledge.
  • the project planning takes place automatically in the shortest possible time.
  • changing the default values or changing individual equipment means that the project planning procedure meets the special requirements of specialists or types of building customizable.
  • the user can configure both top-down, ie starting from the supply hm to the individual consumers, and bottom-up, ie creating an energy balance starting from the consumers towards the supply.
  • FIG. 2 Structure of the user interface (FIG 2 ' The surface is divided into several areas.
  • the process can be operated from all three windows of the image structure.
  • the Circuit dialog box contains the most important properties of the device for viewing and changing for each device in the circuit. e.g. Connection type
  • Type of protection device - Level 3 Properties detail dialog device (see example FIG 4)
  • the detail dialog box device contains all properties that describe the device. All values can be changed.
  • Insulating material Number of parallel systems Cross section of outer conductor Cross section of pen conductor - arrangement of the conductors
  • An essential advantage of the project planning procedure lies in the structuring of the procedure and the operation, in the preparation of the structure of the properties of the equipment used in the building technology as well as in the development of a suitable software structure for the operation of the dimensioning tool in order as possible to come to a result in a short time.
  • the project planning procedure with a software component or soft building elements should ensure the following: - Dimensioning of the necessary equipment for the electrical power supply in buildings such as
  • the power supply network of a building is divided into classes, subclasses and related properties and methods.
  • Sub-class transformer feed e.g.
  • the individual project planning steps are based on the currently valid, recognized rule of technology. Country-specific settings allow national footnotes to be taken into account in the project planning rules. Type of calculation
  • the individual circuit classes are dimensioned according to the recognized rules of technology such as national and international regulations, provisions and installation regulations.
  • the necessary equipment such as switching devices,
  • the power requirement for a building is basically carried out according to the "bottom-up" method, ie from the end user to the feed-in of a building.
  • the supply structure of a building can be used the data important for the energy balance such as active power, reactive power, number of poles, rated voltage, simultaneity factor (distributor) or utilization factor (consumer) are entered or the default values are changed.
  • the energy balance is then carried out in real time during the program runtime when changes and entries are made. Switching and protective functions or the transmission links are not entered or supplemented. This can be reconfigured at a later time (see point b or c)
  • Automatic dimensioning The default value is the program on "automatic dimensioning.” This means, after entering the United ⁇ sorgungsaufgabe the program dimensioned independently the benot costumen switching and protection devices, which benot costumen cable or bar connections according to the "top-down" (From the feed to the consumer.) The equipment is selected from the database using the selection method that depends on the circuit and its properties.
  • this device is automatically switched from "automatic dimensioning" to "dimensioning by hand” (blue hand at the corresponding distributor node, consumer feed in the Tree structure or in the circuit dialogue field for the equipment). In this case, no new equipment is determined but performs the calculation and verification with the zer the groove ⁇ set equipment according to the method top-down (from the infeed to the consumer) Runaway ⁇ .
  • the result display - all conditions fulfilled or not fulfilled - is shown in the tree structure as in point b.
  • the task of the program is to automatically dimension an economical system in the shortest possible time and to select the required equipment. For this reason, manufacturer information that leads to more economical dimensioning of equipment is evaluated in the calculation process. For this, e.g. the current-limiting effect of current-limiting circuit breakers, miniature circuit breakers and fuses in the event of short-circuit currents. For this purpose, the forward energy characteristics and the forward current characteristics of these devices were digitized and stored in the database using a special procedure.
  • the voltage drop on the individual circuits is calculated according to the currently applicable rule of technology. For one practical adjustment of the calculation results, it is possible to adjust the operating temperature to the actual conditions.
  • a further advantage of the present idea lies in the development of suitable software algorithms for mapping the individual circuit classes, equipment classes, their properties, the calculation and design methods for string-shaped energy supply systems and their combination depending on the existing standards and installation regulations. Furthermore, the type of data storage for the equipment, the preparation or digitization of the tripping characteristics, the forward energy characteristics, the forward current characteristics of the switching and protection devices, such as open circuit breakers, current-limiting circuit breakers, circuit breakers, fuses , Fuse switch disconnectors, circuit breakers, etc. and the preparation of the current capacity tables and impedance tables can be regarded as an inventive step. Only the special form of data processing and the developed software algorithms ensure a. a separation of data management and program b. an economically viable solution
  • the program automatically specifies the circuit tree with the switching and protection devices used. It takes the relevant network data for determining the correct protection setting from the circuit dimensioning and displays it in a current-time diagram (see examples according to FIGS. 6 and 7).
  • the program Based on the setting data of the individual characteristic curve sections (overload, short-time delayed and non-delayed) as well as the upper and lower tolerance bands (from the database) specified by the manufacturer, the program automatically compiles the tolerance band of the protective trigger of the respective protective device. Intersection of the characteristic curves of upstream or downstream switching and protection devices automatically calculated by the program determine the selectivity limit. If the selectivity limit lies in the "not delayed" area (short-circuit quick release), the selectivity Manufacturer's vitamin limit tables are used to determine the selectivity limits.
  • the setting values determined by the program can be changed by the user.
  • the actual setting levels of the individual switching and protection devices are stored in the database.
  • the setting is then made in the middle part of the picture with so-called soft buttons.
  • setting data are selected that result in the equipment being used being subjected to an impermissibly high load either when the circuit is at maximum load or in the event of a short circuit, or that false triggers are to be expected, they are immediately displayed "RED" at runtime.
  • the planner of electrical energy systems for buildings must provide information on the space required for distributors, transformers, generators and energy transmission lines at a very early planning stage. It lacks in the re ⁇ gel the special knowledge for the construction of distribution systems to warming problems in certain distributors, etc.
  • the equipment from the dimensioning of the circuits, including their properties, are adopted in the housing definition.
  • the function blocks are used for the A ⁇ the switching and protective devices construction determined from the data bank distributor. All distributors that have a function block for the switching and protection devices are automatically made available for selection with their properties.
  • the distributors that can be selected can be restricted. The user is thus given a tool that allows him to quickly determine the distributor that meets his requirements based on general distributor properties.
  • a front and top view of the distributor is generated automatically and is available for further use, for example in
  • the determination takes into account that the switching and protection ridges only have a reduced current carrying capacity after installation in a distributor. This leads to a sufficient determination of the switching and protection devices.
  • the main advantage of the new method with regard to the determination of the housing lies in the development of classes, subclasses etc., which can be described by properties that a planner or a switchgear designer understands. Added to this is the use of selection algorithms that assign the switching and protection devices determined by the dimensioning tool of the process via their properties such as rated current, load current, number of poles, short-circuit making capacity, short-circuit switching capacity, drive type, installation type, etc. to a specific field and system type.

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Abstract

Es wird ein Netzbild ermittelt, entweder in der Arbeitsrichtung vom Einspeisestromkreis bis zur Last im Verbraucherstromkreis oder rückwärts anhand der Lasten im Verbraucherstromkreis bis zu Daten für den Einspeisestromkreis. Einspeisestromkreis und Verbraucherstromkreis sind an einer virtuellen Schnittstelle gekoppelt, an der sich Unterverteilungen zwischenschalten lassen. Das schematisierte Vorgehen ermöglicht in Verbindung mit entsprechenden Rechenregeln und einer Visualisierung in einem gewonnenen Netzbild, dass auch Unversierte die Projektierung durchführen können.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Projektierung einer elektrischen Anlage und Pro] ektierungs orrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Projektierung einer elektrischen Anlage mit einem Netz, das von einer Einspei- sungsseite zu einer Verbraucherseite reicht. Die Erfindung betrifft weiter eine Projektierungsvorrichtung zur Durchfuh- rung des Verfahrens.
Aus der DE 42 09 168 C2 ist ein rechnergestutztes Projektie¬ rungsverfahren bekannt, das zur Projektierung einer Automati¬ sierungseinrichtung für eine Schaltanlage dient. Das dort be- schriebene Verfahren umfasst alle im Zusammenhang mit der
Planung und der Stellung der Automatisierungseinrichtung in Verbindung stehende Schritte. Hierzu gehören beispielsweise die Projektierung, die Parametπerung, das Erstellen von Do¬ kumentationsunterlagen, die Parametrierung der Fernwirkstel- le, die Generierung von Betriebsdaten für die Automatisierungseinrichtung und die Erstellung von technischen Unterla¬ gen, Stromlaufplanen, Bildschirmaufbauten, Geratelisten, Preise, und sonstige technische Daten.
Dabei wird, ausgehend von einem modularen Programm, basierend auf einem Datenpool von Informationen bezüglich Standard¬ schaltungen und Standardgeraten, ein Modell der zu projektierenden Anlage erstellt. Eine Einbindung der zu steuernden Schaltanlage oder Primaranlage ist nicht berücksichtigt.
Bei der Projektierung einer elektrischen Anlage, beispielsweise für die elektrische Energieversorgung eines Gebäudes, sind viele Arbeitsschritte erforderlich. Dabei ist es besonders problematisch, die jeweiligen Betriebsmittel m Hinblick auf unterschiedliche Auslegungsmoglichkeiten, Vorschriften und sonstige Randbedingungen optimiert auszuwählen. Ein einfacher Auswahlmodus genügt nicht . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisiertes Verfahren zur Verfugung zu stellen, das unter Berücksichtigung aller für die Projektierung notigen Rechenregeln die Ermittelung und Visualisierung eines Netzbildes erlaubt, wobei auch unversierte Personen die Projektierung durchfuhren können. Weiterhin soll eine Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens bereitgestellt werden.
Die Losung der Aufgabe gelingt erfmdungsgemaß mit einem Ver- fahren zur Projektierung einer elektrischen Anlage mit einem Netz, das von einer Emspe sungsseite zu einer Verbraucherseite reicht, wobei ein Netzbild ermittelt wird entweder durch
- Ermitteln eines Einspeisestromkreises anhand von Vorgaben für elektrische Mittel, der zur Verfugung stehenden Leistung und der Stromkreislange und durch Ermitteln eines Verbraucherstromkreises anhand von Vorgaben für vorgesehene Last und der Stromkreislange oder durch
Ermitteln eines Verbraucherstromkreises anhand von Vorgaben für vorgesehene Last und der Stromkreislange und durch Ermitteln eines Einspeisekreises anhand der Stromkreis- lange und anhand von Ergebnissen aus Algorithmen und den Vorgaben zum Verbraucherstromkreis, - wobei jeweils Einspeisestromkreis und Verbraucherstromkreis an einer virtuellen Schnittstelle gekoppelt sind.
Auf diese Weise ist eine Struktur vorgegeben, die den Aufbau eines einfachen Netzbildes mit Standardelementen ermöglicht. Ausgangsgedanke dabei ist es, dass das Netz auf seine wesentlichen Elemente, nämlich Erzeuger und Verbraucher, reduziert wird.
Es st gunstig, wenn sich an der virtuellen Schnittstelle eine Unterverteilung Zwischenschalten lasst, wobei zu den Vor- gaben bzw. zu den Ergebnissen zum Einspeisestromkreis eine Eingabe für die Stromkreislange der Unterverteilung vorgesehen ist. Somit ist die Nachbildung jedes beliebigen Netzes mit einfachen Mitteln möglich.
Mit Vorteil wird bei dem Verfahren derart vorgegangen, dass zu jedem Stromkreis, auch zu parallelen Zweigen im E nspe se- stromkreis und bzw. oder im Verbraucherstromkreis, ausgehend von der Summe der Lasten bis zum betrachteten Stromkreis durchgeführt wird:
a) - Die Ermittlung von Einrichtungen und/oder Schutzmaßnahmen zur Gewinnung von Uberlastungssicherheit anhand der Summenlast und vorgegebener Tabellen und Algorithmen so- wie anhand von Auswahltabellen zur Bestimmung geeigneter Gerate; b) - die Ermittlung von Einrichtungen und/oder Schutzmaßnah¬ men zur Gewinnung von Kurzschluss-Schutz zu Kurzschluss- Stromen, die zum Ergebnis nach a) anhand von Algorithmen gewonnen werden; c) - die Ermittlung von Einrichtungen und/oder Maßnahmen zum
Schutz von Lebewesen gegen den elektrischen Schlag bei indirektem Beruhren anhand von Ergebnissen von a) und b) und anhand von Tabellen und bzw. von Algorithmen, d) - die Ermittlung von Leistungsquerschnitt und/oder von parallelen Leitern anhand der Bewertung von Leitungslange anhand der Ergebnisse nach a) bis c) von einer betrachteten Leitungsstelle bis zu einer betrachteten Last unter dem Betrachtungsmaßstab, dass an der Last aufgrund des Spannungsfalls eine Spannung für ordnungsgemäßen Betrieb der Last ansteht, e) - für den Fall, dass zwei oder mehr Schutzeinrichtungen m Reihe vorgesehen sind, die Ermittlung von Einrichtungen, die selektives Verhalten zueinander aufweisen, anhand der Ergebnisse nach a) bis d) und anhand von Auswahltabellen, falls die Schutzschalteinrichtungen den Selekti- vitats-Anforderungen nicht genügt haben, f) - Erzeugen des Netzbildes anhand der kumulierten Ergebnisse nach a) bis e) .
Damit sind alle wesentlichen Bemessungsvorschriften und Rand- bedingungen konsequent und einheitlich, aufeinander aufbauend automatisch berücksichtigt und optimiert erfüllt.
Dabei ist von Vorteil, wenn zu zwei oder mehr parallel ange¬ ordneten Schutzeinrichtungen in Reihe zu vor- oder nachge- schalteten Schutzeinrichtungen eine Hullkurve um die Auslόse- kurven der parallel angeordneten Schutzeinrichtungen erzeugt wird und diese Kurven visualisiert werden. Damit ist eine anschauliche Darstellung gegeben, die dem Bediener eine optima¬ le visuelle Kontrolle erlaubt. Dabei können anhand vorgebba- rer Werte Einstellparameter der Schutzeinrichtungen verändert und die resultierenden Auslosekurven online visualisiert wer¬ den. Kleine Korrekturen können sofort anwenderfreundlich - auch ohne umfangreichem Fachwissen - durchgeführt werden
Die Einstellparameter der Schutzeinrichtungen können an einer Schnittstelle für eine Ausgabe an die jeweiligen Schutzgeräte bereitgestellt werden. Damit ist ein direkter Datenaustausch möglich, so dass sich Zusatzparametrierungen oder - einstel- lungen erübrigen.
Mit Vorteil wird das Netzbild nach Art einer Baumstruktur vi¬ sualisiert, die allgemein aus Dateidarstellungen an PCs bekannt ist. Damit erhält der Anwender eine allgemein bekannte Darstellung, die er bereits gewohnt und so die Einarbeitung vereinfacht ist.
Mit Vorteil wird derart verfahren, dass zur Gewinnung von Gehäusen von Unterverteilungen zur Aufnahme ermittelter Gerate und Einrichtungen aufgeteilt wird, in den Raum für
Hauptanschluss-Schienen,
Zubehör (Messgeräte, Schaltplantaschen) , Funktionsbausteine zu jedem verwendbaren Gerat, im wesentlichen bestehend aus einem Einbausatz, um ein spezielles Gerat einbauen zu können, aus Klemmen und erforderlichenfalls aus Zwischenschienen und - für das Gehäuse.
Anschließend kann dabei zu ermittelten Geraten und Einrichtungen mit Vorteil eine Aufteilung des zugeordnet ermittelten Raumes auf sogenannte Felder in Gestalt von Verteilungen oder Schaltschranken erfolgen. Somit ist auch die gesamte raumliche Projektierung der Anlage unter Berücksichtigung von umfangreichen Randbedingungen, z.B. Schrankausmaße und Wärmebedarf, automatisch durchgeführt.
Weiterhin ist erfindungsgemaß eine Projektierungsvorrichtung zur Durchfuhrung des oben genannten Verfahrens vorgesehen, mit einem Rechner, einem Bildschirm, einer Tastatur und ggf. einer Schnittstelle, und einem Speicher, in welchem eine Vielzahl von virtuellen Einrichtungen, Geraten und Schutzein- richtungen in Tabellen mit ihren Kenndaten gespeichert sind, und einem Generator, welcher aus den ermittelten Einrichtungen, Geraten und Schutzeinrichtungen das Netzbild erzeugt. Die oben genannten und nachfolgenden Vorteile des Verfahrens gelten für die Projektierungsvorrichtung sinngemäß.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung, weitere Vorteile und Details, werden nachfolgend anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 Standardelemente für den Aufbau eines Netzbildes,
FIG 2 eine Bildschirmdarstellung eines Netzbildes,
FIG 3 ein Bildschirmbild für einen Verbraucherstromkreis,
FIG 4 ein Bildschirmbild für ein Kabel,
FIG 5 eine Darstellung zur Gehausebestimmung und FIG 6 und 7 Bildschirmdarstellungen für Auslosekennlinien. Ziel des Projektierungsverfahrens ist es, die Projektierung der elektrischen Energieversorgung für Gebäude durchgangig von der Gebäudeeinspeisung bis zum Endverbraucher entsprechend den derzeit gültigen Normen und Bestimmungen landesspe- zifisch schnell und automatisch (mit Hilfe eines PC) ohne spezielles Fach- und Geratewissen durchzufuhren. Dabei wird auf konkrete lieferbare Produkte zurückgegriffen.
Das Verfahren kann als Software oder als Programm auch einem PC oder einer Workstation eingerichtet sein, wobei die Bedie¬ nung mit den üblichen Anzeige- und Bedienmittel erfolgt: Bildschirm, Tastatur und Maus. Ggf. sind auch weitere übliche Zusatzeinrichtungen, z.B. ein Drucker oder ein Plotter zur Ausgabe von Informationen vorhanden.
Die Projektierung der elektrischen Energieversorgung für ein Gebäude erfordert viele Arbeitsschritte, insbesondere die folgenden :
1. Konzepterstellung (abhängig von der Gebäudeart)
2. Auswahl der Betriebsmittel wie Schalt- und Schutzgerate, Kabel, Transformatoren usw.
3. Festlegen der Eigenschaften für die Errichtung wie Verlegebedingungen f r Kabel und Leitungen, Zuordnen von Schutzgeraten zu Betriebsmittel, Auswahl der er- richtungsort-abhangigen Vorschriften und Bestimmungen usw .
4. Berechnen von Lastverteilung, Kurzschluss-Stromen, Spannungsfall usw. nach den anerkannten Regel der Technik sowie Erstellung eines Selektivitatsnachwei- ses .
5. Überprüfen, ob alle landerspezifischen Errichtungs¬ und Bau-Vorschriften erfüllt sind.
Diese Schritte erfordern einen hohen Zeitaufwand. Der Projektierungsvorgang ist unübersichtlich da sich die einzelnen Schritte und Einflussparameter gegenseitig beeinflussen. Dies wird auch dadurch dokumentiert, dass sich die internationalen Gremien bis heute auf kein gemeinsames Verfahren m der Vorgehensweise einigen konnten.
Bisher wird bei der Projektierung m der Regel auf vorhandene Anlagen oder auf Anlagenteile von ausgeführten Projekte zurückgegriffen. Hierzu werden typische Ausfuhrungsbeispiele in Papierform oder in Form von EXCEL- bzw. ACCESS - Tabellen gespeichert und ausgewertet.
Dies fuhrt entweder zu einem hohen Zeitaufwand oder zu unwirtschaftlich dimensionierten Anlagen, da alte ausgeführte Anlage und neues Projekt selten übereinstimmen. Außerdem kann eine solche Projektierung nur von Spezialisten vorgenommen werden.
Die allgemein gültigen Rechenregeln f r Kurzschluss, Last- fluss, Spannungsfall (siehe auch nachfolgende Ausfuhrungen zum Projektierungsverfahren) werden als Rechenkernel im Sinne von Standardberechnungen oder -formein hinterlegt. Die Projektierungsregeln sind m Abhängigkeit von den Stromkreisarten und den Projektierungsbedingungen als Methoden hinterlegt.
Über Default-Emstellungen können sowohl die Parameter für die Methoden als auch für die Rechenkernel an landespezifI- sche oder nutzerspezifische Anforderungen angepasst werden. Durch lander- oder nutzerabhangige Grundeinstellungen kann somit über ein Expertensystem eine wirtschaftliche Projektie- rung, angepasst an die Anforderungen des Nutzers oder der Ge- baudeart, erfolgen ohne das vom Nutzer Spezial-Fachwissen notwendig ist. Die Projektierung erfolgt automatisch m kürzester Zeit.
Bei Bedarf ist durch eine Änderung der Default-Werte oder Änderung einzelner Betriebmittel das Projektierungsverfahren an spezielle Anforderungen von Fachleuten oder von Gebaudearten anpassbar. Der Nutzer kann sowohl top-down, d.h. ausgehend von der Einspeisung hm zu den einzelnen Verbrauchern, als auch bottom-up, d.h. Erstellen einer Energiebilanz ausgehend von den Verbrauchern hin zur Einspeisung, projektieren.
Strukturiertes Vorgehen (FIG 1)
Damit auch unerfahrene Nutzer schnell zu einem wirtschaftlichen und technisch richtigen Ergebnis kommen können wurde ei- ne Strukturierung für das Vorgehen vorgenommen. Ziel ist wenige, immer gleichartige Bedienschritte zu erreichen. Siehe hierzu FIG 1. Es wurden die folgenden Strukturen, Standardnetzelemente oder auch Grundelemente definiert:
Einspeisung, Knotenverbindung und Verbraucherabzweig.
Diese können jeweils nach einem gleichen Schema behandelt werden :
1. Definition des Ausgangsknotens (Einspeisung, Vertei¬ lung) .
Dies wird größtenteils aus den vorherigen Schritten u- berno men . 2. Definition des Zielknotens (Verteilung, Last)
3. Berechnung und Dimensionierung der Verbindung (Schutzfunktion, Kabel/Schiene) .
Darüber hinaus wird eine Strukturierung für die Bedienung vorgenommen :
1. Anzeige und Eingabe nur der unbedingt notwendigen Parameter (Default-Emstellungen)
2. Bei Bedarf detaillierte Angaben über weitere Masken.
Struktur der Bedienoberflache (FIG 2 ' Die Oberflache ist in mehrere Bereiche aufgeteilt. a. Strangschema des Versorgungsnetzes als Baumstruktur (linke Bildseite) mit Hauptverteiler, Unterverteiler, Verbraucher b. Darstellungsflache (rechte Bildseite oben). Anzeige in Abhängigkeit von der Bearbeitung - Stromkreis-Dimensionierung - Darstellung des einpoligen Netzbildes mit technischen Daten der Betriebmittel oder Er- gebnissen der Lastverteilung/KurzSchlussberechnung
- Selektivitatsbetrachtung
-> Darstellung der Stromzeitkennlinien mit Einstellelementen der Schutzeinrichtung und Grenzwerten
- Gehausebestimmung
-> Ansichtszeichnungen , Feldzuordnung, Abmessungen usw.
c. Meldeleiste (rechte Bildseite unten), mit Darstellung von Fehlermeldungen, Dimensionierungsregeln, Bedienungshinweisen
Aus allen drei Fenstern des Bildaufbaus kann das Verfahren bedient werden.
In der Baumstruktur (linker Bildteil) werden neben dem Strangschema des Netzes die Ergebnisse der Uberprufungsfunk- tion für Uberlastschutz, Kurzschlussschutz, zulassiger Span- nungsfall, Schutz gegen elektrischen Schlag und Selektivität durch Symbole und Farben in Realzeit, also zur Laufzeit des Programms, bei jeder Änderungen angezeigt. Der Nutzer sieht sofort die Auswirkungen seiner Änderungen.
Strukturierung der Bedienung Die Eigenschaften, die ein Betriebsmittel beschreiben, sind strukturiert in drei Ebenen ansehbar bzw. änderbar:
- Ebene 1: Eigenschaften Betriebsmittel im Netzuber- sichtsbild entsprechend FIG 2, z.B Kabel - Kabellange
Anzahl paralleler Systeme Querschnitt Hauptleiter Querschnitt N-Leiter Querschnitt PE-Leiter - Bezeichnung
z.B. Schalter - Bezeichnung Bemessungsström - Typ
- Ebene 2: Eigenschaften Dialogfeld Stromkreis
(siehe Beispiel Fig 3) Das Dialogfeld Stromkreis enthält zu jedem Betriebsmittel im Stromkreis die wichtigsten Ei- genschaften des Betriebsmittels zum Ansehen und Ändern. z.B. Art der Verbindung
- Kabel Lange - Anordnung
Querschnitt: Außen-, N-, PE-Leiter
Iz zulassiger Belastungsstrom - Bezeichnung
z.B. Art des Schaltgerates
Leistungsschalter Bemessungsström/ Kurzschlußschaltvermogen
Art des Schutzgerates - Ebene 3: Eigenschaften Detail-Dialog Betriebsmittel (siehe Beispiel FIG 4) Das Detail-Dialogfeld Betriebsmittel enthalt alle Eigenschaften die das Betriebsmittel be- schreiben. Alle Werte können geändert werden.
Gleichzeitig können diese für ein bestimmtes Betriebsmittel aus der Datenbank bestimmt werden: z.B. Art der Verbindung - Leitermaterial
Isoiiermaterial Anzahl parallele Systeme Querschnitt Außen-Leiter Querschnitt pen -Leiter - Anordnung der Leiter
Verlegeart Reduktionsfaktoren zulassige Spannungsfall der Strecke - Bezeichnung
Da die Eigenschaftsfelder der Betriebsmittel im Expertensystem durch veränderbare Default-Werte vorbelegt werden, müssen nur in einer geringen Anzahl von Stromkreisen in den einzel- nen Ebenen die Eigenschaften geändert werden. Durch die Aufteilung in Ebenen werden die Darstellungen übersichtlich (ein Leistungsschalter hat mehr als 17 Eigenschaftswerte) und der Zeitaufwand für die Bedienung erheblich reduziert.
Ein wesentlicher Vorteil des Projektierungsverfahrens liegt in der Strukturierung des Vorgehens und der Bedienung, in der Aufbereitung der Struktur der Eigenschaften der in der Gebau- detechnik verwendeten Betriebsmittel sowie in der Entwicklung einer geeigneten Software-Struktur für die Bedienung des Di- mensionierungstools, um in möglichst kurzer Zeit zu einem Ergebnis zu kommen. Für die Projektierung bzw. die Bestimmung der Komponenten einer Gebaudestromversorgung soll durch das Projektierungsverfahren mit einer Softwarekomponente oder Softbaustemen (Rechenkernel) folgendes gewahrleistet werden: - Bemessung der notwendigen Betriebsmittel für die e- lektrische Stromversorgung in Gebäuden wie
- Schalt- und Schutzgerate
- Kabel, Leitungen, Stromschienen usw.
- Transformatoren, Generatoren - usw. nach den anerkannten Regel der Technik (Bauvorschriften, Errichtungs-Bestimmungen, usw.)
Auswahl der Betriebsmittel mit ihren für die Bestimmung und die Auswahl relevanten Eigenschaften aus ei- ner Datenbank
Überprüfung
- des Überlast- und Kurzschlussschutzes
- des Schutzes gegen elektrischen Schlags bei indi¬ rektem Beruhren (Personenschutz) - des hochstzulässigen Spannungsfalls.
Das Verfahren soll einerseits schnell ohne spezielles Fach¬ wissen zu eindeutigen wirtschaftliche realisierbaren Losungen fuhren (Expertensystem) andererseits aber die speziellen Pro- jektierungsgewohnheiten der Nutzer landerspezifιsch zulassen.
Bisher wurde aufgrund von Erfahrungswerten aus ausgeführten Projekten das Versorgungskonzept grob erstellt. Entweder von Hand oder mit Netzberechnungsprogrammen wurden die Belas- tungsstrome, der Spannungsfall und die Kurzschluss-Strombe- lastung berechnet. Aus Katalogen der Gerate- und System-Hersteller wurden anschließend die Betriebsmittel ausgewählt und ihre Zulassigkeit überprüft.
Dies ist einerseits zeitaufwendig durch die wiederholte Eingabe von Daten, durch Medienbruch zwischen den einzelnen Ver- fahren andererseits besteht die Gefahr von Auslegungs-Fehlern durch Ubertragungsfehler .
Struktur der elektrischen Stromversorgung
Das Stromversorgungsnetz eines Gebäudes wird m Klassen, Unterklassen und daran angebundene Eigenschaften und Methoden unterteilt .
Beispiele: a. Klasse Stromkreise:
- Einspeisung
- Verteilung
- Endstromkreise
a.l Unterklasse Einspeisung
- Trafoeinspeisung
- Generatoreinspeisung
- Einspeisung
a.2 Unterklasse Endstromkreise
- Endstromkreis mit Motoren
- Endstromkreis mit Kondensatoren - Endstromkreis mit
Steckdosen
- Endstromkreis mit Leuchten
a.1.1 Unterklasse Trafoeinspeisung z.B.
- Mittelspannungsfeld
- Mittelspannungskabel
- Transformator
- Trafoschalter - Niederspannungskabel
- Emspeiseschalter Verteiler a.l.1.1 Eigenschaften Trafo
- Bemessungsleistung
- Bauart
- Bemessungskurzschluss- Spannung
- Verlustleistung
- Übersetzungsverhältnis
- usw.
a.1.1.1 Methoden
- Hierzu zahlen die Verfahren nach 1.1.2
Hierzu werden die Standardelemente gemass FIG 1 verwen¬ det. Einzelne Projektierungsschritte, Berechnungsmetho- den und Eigenschaften lassen sich so eindeutig zuordnen. Über landespezif sche und nutzerbestimmte Default-Werte lassen sich technische Daten für die Projektierung und die Auswahl der Betriebsmittel n Abhängigkeit von der Klasse vorbestimmen.
Vorgehen bei der Berechnung durch das Proj ektierungs- programm/Tool :
Um die Berechnungsschleifen für die Durchfuhrung der Projek- tierung auf das unbedingt erforderliche Maß zu reduzieren wurden folgende Projektierungsreihenfolge festgelegt:
1. Projektierung des Uberlastschutzes
2. Projektierung des Kurzschlussschutzes 3. Projektierung des Schutzes gegen elektrischen
Schlag
4. Projektierung des Spannungsfalls
5. Projektierung des selektiven Verhaltens der Schutzeinrichtung (s. Punkt 3)
Diese spezielle Vorgehensweise fuhrt zu einer „Vorwärts -Projektierung" die beispielsweise grundsätzlich nur zu höheren erforderlichen Kabel- bzw. Leitungsquerschnitten fuhrt. Dadurch werden unnötige Schleifen in der Pro ektierung vermieden und es ergibt sich grundsatzlich die wirtschaftlich günstigste Losung.
Den einzelnen Projektierungsschritten liegen die derzeit gültigen anerkannten Regel der Technik zugrunde. Durch landerspezifische Einstellungen können landesübliche Fußnoten in den Projektierungsregeln berücksichtigt werden. Art der Berechnung
Die einzelnen Stromkreisklassen werden nach den anerkannten Regeln der Technik wie nationalen und internationalen Vorschriften, Bestimmungen und Errichtungsbestimmungen dimensio- niert. Die erforderlichen Betriebsmittel wie Schaltgerate,
Kabel usw. werden nach einem Expertensystem auf Grundlage von Default-Werten, die an die Anforderungen des jeweiligen Pla¬ ners anpassbar sind, sowie Auswahlregel für die Betriebsmit¬ tel (Fuzzy-Logik) bestimmt. Dies fuhrt mit minimalem Zeitauf- wand zu realisierbaren Losungen. Bei Bedarf kann über manuelle Einstellung jeder Stromkreis an die Vorstellungen des Nutzers der Software angepasst werden. Die personlichen Ausfüh¬ rungswunsche des Nutzes können somit ebenfalls berücksichtigt werden .
Damit nur lieferbare Produkte bei der Dimensionierung berücksichtigt werden, wird auf eine Datenbank zurückgegriffen in der alle Produkte mit den für ein automatisches Programm notwendigen Eigenschaften hinterlegt sind. Hierzu werden drei Dimensionierungsverfahren zur Verfugung gestellt:
a. Energiebilanz
Der Leistungsbedarf für ein Gebäude wird grundsatzlich nach der „bottom-up" -Methode, d.h. vom Endverbraucher zur Einspeisung eines Gebäudes durchgeführt. Um hier sehr schnell zu einer Energiebilanz für ein Gebäude zu kommen, kann die Versorgungsstruktur eines Gebäudes mit den für die Energiebilanz wichtigen Daten wie Wirkleistung Blindleistung, Polzahl, Bemessungsspannung, Gleichzeitigkeitsfaktor (Verteiler) oder Ausnutzungsfaktor (Verbraucher) eingegeben bzw. die voremgestell- ten Default-Werte geändert werden. Die Energiebilanz wird dann in Realzeit also zur Laufzeit des Programms bei Änderungen und Eingaben durchgeführt. Die Eingabe bzw. Ergänzung von Schalt- und Schutzfunktionen oder der Ubertragungsstrecken erfolgt nicht. Dies kann zu einem spateren Zeitpunkt nachprojektiert werden (s. Pkt b oder c)
Automatisches Dimensionieren Als Default-Wert steht das Programm auf „automatisches Dimensionieren". Dies bedeutet, nach Eingabe der Ver¬ sorgungsaufgabe dimensioniert das Programm selbständig die benotigten Schalt- und Schutzgerate, die benotigten Kabel- bzw. Schienenverbindungen nach der Methode "top- down" (von der Einspeisung zum Verbraucher) . Die Betriebsmittel werden mit der vom Stromkreis und seinen Eigenschaften abhangigen Auswahlmethode aus der Datenbank ausgewählt.
Automatisch, parallel zur Laufzeit wird bei jeder Eingabe bzw. Änderung eine Energiebilanz nach Pkt. a, eine Lastverteilungsberechnung und eine Kurzschlussberechnung sowohl für die max. als auch die minimalen Kurzschlussbelastungen erstellt.
Mit dem Uberprufungsbaustem werden die 5 Bedingungen für den vorschriftengerechten Aufbau des Stromkreises überprüft. Das Ergebnis wird n der Baumstruktur des Netzes dargestellt (grün = Überprüfung n Ordnung; rot = mindestes eine Überprüfung ist nicht in Ordnung oder die Dimensionierung ist fehlgeschlagen, weil z.B. kein geeignetes Schutzgerat bestimmt werden konnte) . c. Nichtautomatisches Dimensionieren
Ändert der Nutzer eine Eigenschaft des Betriebsmittels bzw. bestimmt aus der Datenbank ein neues Betriebsmittel mit neuen Eigenschaften wird für dieses Betriebs- mittel automatisch von "automatisches Dimensionieren" auf "Dimensionierung von Hand" geschaltet (blaue Hand beim entsprechenden Knoten Verteiler, Einspeisung Verbraucher in der Baumstruktur bzw. im Stromkreisdia- logfeld beim Betriebmittel). In diesem Fall wird kein neues Betriebsmittel bestimmt sondern die Berechnung und Überprüfung mit dem vom Nut¬ zer eingestellten Betriebsmittel nach der Methode top- down (von der Einspeisung zum Verbraucher) durchge¬ führt. Die Ergebnisdarstellung - alle Bedingungen er- füllt oder nichterfullt - wird in der Baumstruktur wie bei Pkt. b dargestellt.
Aufgabe des Programms ist es, in kürzester Zeit automatisch eine wirtschaftliche Anlage zu dimensionieren und die beno- tigten Betriebsmittel auszuwählen. Aus diesem Grund werden im Berechnungsverfahren Herstellerangaben, die zu wirtschaftlicheren Dimensionierung von Betriebsmittel fuhren, ausgewertet. Hierzu zahlt z.B. die strombegrenzende Wirkung von strombegrenzenden Leistungsschaltern, Leitungsschutzschaltern und Sicherungen bei Kurzschlussstromen. Hierzu wurden die Durchlass-Energiekennlimen sowie die Durchlass-Stromkenn- linien dieser Betriebsmittel digitalisiert und m der Datenbank nach einem speziellen Verfahren abgelegt.
Diese Maßnahme fuhrt zu einer wirtschaftlichem Auslegung der Betriebsmittel insbesondere bei Kabel- und Leitungen und damit zu einer wesentlichen Verringerung der Brandlast im Gebäude durch die Reduzierung der Kabelisolation (z.B. PVC) bei Verlegung von kleineren Kabelquerschnitten.
Der Spannungsfall auf den einzelnen Stromkreisen wird nach den derzeit gültigen Regel der Technik berechnet. Für eine praxisnahe Anpassung der Berechnungsergebnisse ist es möglich die Betriebsmitteltemperatur an die tatsächlichen Verhaltnisse anzupassen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Idee liegt in der erfolgten Entwicklung geeigneter Software-Algorithmen zur Abbildung der einzelnen Stromkreisklassen, Betriebsmittelklassen, deren Eigenschaften, der Berechnungs- und Auslegungsmethoden für strangformige Energieversorgungssysteme sowie de- ren Zusammenstellung in Abhängigkeit von den bestehenden Nor¬ men und Errichtungsbestimmungen. Des weiteren ist die Art der Datenhaltung für die Betriebmittel, die Aufbereitung bzw. Di- gitalisierung der Auslosekennlinien, der Durchlass-Energie- kennlinien, der Durchlass-Strom-Kennlimen der Schalt- und Schutzgerate, wie offene Leistungsschalter, strombegrenzende Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter, Sicherungen, Si- cherungslastrennschalter, Fl-Schutzschalter usw. sowie die Aufbereitung der Strombelastbarkeitstabellen und Impedanztabellen als erfinderischer Schritt anzusehen. Nur die spezielle Form der Datenaufbereitung sowie die entwickelten Software-Algorithmen gewahrleisten a. eine Trennung von Datenhaltung und Programm b. eine wirtschaftlich gunstig realisierbare Losung
für die elektrische Energieversorgung m Gebäuden. Beides fuhrt zu einer erheblichen Verkürzung der aufzuwendenden Projektierungszeit und zur Vermeidung von Pro ektierungsfehlern .
Selektivitatsbetrachtung (FIG 6 und 7)
Für die elektrische Energieversorgung in Gebäuden ist es erforderlich, das selektive Verhalten von Überlast- und Kurz- schlussschutzeinπchtungen nachzuweisen. Werden notwendige Sicherheitseinrichtungen im Gebäude versorgt, wie Sicher- heitsbeleuchtung, Feuerwehraufzuge, Loschwasserpumpen usw., besteht aufgrund von nationalen, europaischen und internationalen Erπchtungs- und Bauvorschriften sogar die Nachweis- pflicht. Ändert man jedoch die Schalt- und Schutzgeräte in einem Stromkreis um ein selektives Verhalten zu erreichen so hat dies einen Einfluss auf die andren Betriebsmittel in einem Stromkreis wie Kabel, Leitungen, Stromschienen usw.
Bisher erfolgte der Selektivitatsnachweis entweder über die zeichnerische Darstellung der mittleren Stromzeitkennlinien (FIG 6 und 7) der Schalt- und Schutzgrate auf doppelt- logarithmischem Papier für den Auslose-Zeitbereich großer 100 ms oder über die Auswertung von Selektivitats-Grenzwert-
Tabellen der Hersteller. Dies erfordert einen hohen Zeitaufwand, da jede vor- bzw. nachgeordnete Schalt- und Schutzgeratekombination (Betrachtung von je zwei Geraten) dargestellt bzw. bewertet werden muss. Auch der Einsatz von modernen Software-Programmen die die zeichnerische Darstellung auf doppelt-logarithmischem Papier übernahmen verringerte den Aufwand nicht wesentlich, da keine direkte Verknüpfung mit den Berechnungsprogrammen für Kurzschluss und Lastfluss bestanden .
Das Programm spezifiziert automatisch den Stromkreisbaum mit den verwendeten Schalt- und Schutzgeraten. Es übernimmt aus der Stromkreisdimensionierung die relevanten Netzdaten für die Bestimmung der richtigen Schutzeinstellung und stellt sie in einem Strom-Zeit-Diagramm (siehe Beispiele gemäß FIG 6 und 7) dar.
Aufgrund der Einstelldaten der einzelnen Kennlinienabschnitte (Überlast-, kurzzeitverzogert und nichtverzogert ) sowie der vom Hersteller angegebenen oberen und unteren Toleranzbander (aus der Datenbank) setzt das Programm das Toleranzband der Schutzauslosung des jeweiligen Schutzgerates selbständig automatisch zusammen. Vom Programm automatisch berechnete Schnittpunkte der Kennlinien von vor- bzw. nachgeordneten Schalt- und Schutzgeraten bestimmen die Selektivitatsgrenze. Liegt die Selektivitatsgrenze im Bereich "nichtverzogert" (Kurzschluss-Schnellausloser ) werden zusatzlich die Selekti- vitatsgrenzwerttabellen des Herstellers für die Festlegung der Selektivitatsgrenzen herangezogen.
Die vom Programm ermittelten Einstellwerte können vom Anwen- der verändert werden. Hierzu sind in der Datenbank die tatsachlichen Einstellstufen der einzelnen Schalt- und Schutzgerate hinterlegt. Die Einstellung erfolgt dann im mittleren Teil des Bildes mit sogenannten Soft-buttons .
Gleichzeitig werden im Stromzeitdiagra m die Summentoleranz- bander der vor- bzw. nachgeschalteten Schutzeinrichtungen dargestellt. Für den betrachteten Abzweig ist somit direkt sichtbar, ob selektives Verhalten vorliegt, ohne jede mögli¬ che Kombination von Schalt- und Schutzgeraten einzeln zu be- trachten.
Werden Einstelldaten gewählt, die dazu fuhren, dass die verwendeten Betriebsmittel entweder bei Maximal-Belastung des Stromkreises oder bei Kurzschluss unzulässig hoch belastet werden oder Fehlauslosungen zu erwarten sind werden, diese sofort also zur Laufzeit „ROT" angezeigt.
Durch dieses Verfahren hat der Projekteur folgende Vorteile:
- wesentlich kürzere Projektierungsdauer (Zeit- und Kostenvorteil)
- genaueres Ergebnis da mit tatsächlichen möglichen Einstellstufen gearbeitet wird
- Einfuß auf die Auswahl der Betriebsmittel wie Kabel, Leitungen usw. und auf die Selektivität wird direkt automatisch angezeigt.
- Fehlermeldungen werden automatisch m die Netzberechnung übernommen
Durch den Einsatz dieses Tools ist bei stark reduziertem, vertretbarem Aufwand sichergestellt, dass ein selektives Verhalten der Schutzeinrichtungen gewährleistet ist. Dies fuhrt letztendlich auch zu sicheren Energieversorgungsanlagen in der Gebaudetechnik.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt in der Verwendung geeigneter Softwarealgorithmen und Verfahrensabschnitte für
die Erzeugung der richtigen toleranzabhangigen Auslösekurven das Erzeugen der Summentoleranz-Auslosekurven von mehreren vor- bzw. nachgeordneten Schalt- und
Schutzgeraten das Berechnen der richtigen Schnittpunkte der Aus¬ losekurven .
Durch eine geeigneten Datenhaltung ist die obige Funktionali¬ tat gewahrleistet, wobei wahrend der Laufzeit des Programms eine Überwachung der Selektivität bzw. Teilselektivitat erfolgt. Veränderungen werden online verarbeitet.
Gehäusebestimmung (siehe hierzu FIG 5)
Der Planer von Elektro-Energieanlagen für Gebäude muss schon zu einem sehr frühen Planungszeitpunkt Angaben zum benotigten Platzbedarf für Verteilungen, Transformatoren, Generatoren und Energie-Ubertragungstrassen machen. Ihm fehlen in der Re¬ gel die speziellen Kenntnisse zum Bau von Verteilungsanlagen, zu Erwarmungsproblemen in bestimmten Verteilern usw.
Aufgabe ist es dabei, Angaben zu den Verteilern zu erhalten, die ihre Größe, ihr Gewicht und die Schatzkosten in Abhängig¬ keit von den gewünschten Eigenschaften der Verteiler und den benotigten Raumbedarf bestimmen.
Bisher wird bei der Projektierung in der Regel auf vorhandene Anlagen oder auf Anlagenteile von ausgeführten Projekte zurückgegriffen. Hierzu werden typische Ausführungsbeispiele in Papierform oder in Form von z.B. DXF-Grafiken gespeichert und ausgewertet .
Dies fuhrt zu einem hohen Zeitaufwand, da abhangig von den bestimmten Betriebmitteln die benotigten Felder ausgesucht und ggf. abgeändert werden müssen.
Außerdem kann eine solche Projektierung nur von Spezialisten vorgenommen werden.
Ahnlich wie bei der Bestimmung der Betriebsmittel wurde auch hier eine Strukturierung vorgenommen, damit
1. Die Bedienung einfach durchgeführt werden kann (immer gleiches Schema)
2. Unterschiedliche Verteiler möglichst automatisch be- stimmt werden können.
Die Betriebsmittel (Schalt- und Schutzgerate) aus der Dimensionierung der Stromkreise werden, einschließlich ihrer Eigenschaften, in die Gehausedefinition übernommen. Aus der Da- tenbank Verteiler werden die Funktionsbausteine für den Ein¬ bau der Schalt- und Schutzgeräte ermittelt. Alle Verteiler die für die Schalt- und Schutzgerate einen Funktionsbaustein haben werden automatisch mit ihren Eigenschaften zur Auswahl bereitgestellt.
Durch Einschränkung der zulassigen Eigenschaften wie Schutz- klasse, Farbe, Art der Inneren Unterteilung usw. können die zur Auswahl zulassigen Verteiler eingeschränkt werden. Dem Nutzer wird damit ein Werkzeug an die Hand gegeben welches ihm erlaubt, aufgrund von allgemeinen Verteilereigenschaften in kürzester Zeit den Verteiler zu bestimmen, der seinen Anforderungen genügt.
Eine Front- und Draufsicht des Verteilers wird automatisch erzeugt und steht für die weitere Nutzung, zum Beispiel in
CAD- Programmen, zur Verfugung. Gleichzeitig wird eine allge- meine Beschreibung der Verteiler, der einzubauenden Schalt- und Schutzgerate sowie ein Schatzpreis ermittelt.
Bei der Bestimmung wird berücksichtigt, dass die Schalt- und Schutzgrate nur eine reduzierte Stromtragfahigkeit nach dem Einbau in einen Verteiler haben. Dies fuhrt zu einer ausreichenden Bestimmung der Schalt- und Schutzgerate.
Der Kernvorteil des neuen Verfahrens m Hinblick auf die Ge- hausebestimmung liegt in der Entwicklung von Klassen, Unterklassen usw., die durch Eigenschaften beschrieben werden können, die ein Planer oder ein Errichter einer Schaltanlage versteht. Hinzu kommt der Einsatz von Auswahlalgorithmen, die die vom Dimensionierungstool des Verfahrens bestimmten Schalt- und Schutzgerate über Ihre Eigenschaften wie Bemessungsstrom, Belastungsstrom, Polzahl, Kurzschlusseinschalt- vermogen, Kurzschlussemscnaltvermogen, Antriebsart, Einbau- art, usw. einem bestimmten Feld und Anlagentyp zuordnen.
Selbstverständlich sind die einzeln beschriebenen Verfahrenschritte und Details des neuen Verfahrens und der mit einem PC realisierten Vorrichtung miteinander kombinierbar, ohne dass der Grundgedanke der vorliegenden Idee verlassen wird. Wesentlich dabei ist, dass die bisher aufwendige und nicht unbedingt systematische Projektierung von Anlagen nunmehr automatisch mit einem hohen Grad an Benutzerfreundlichkeit durchgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Projektierung einer elektrischen Anlage mit einem Netz, das von einer Einspeisungsseite zu einer Verbrau- cherseite reicht, d a d u r c h g e k e n n e i c h n e t, dass ein Netzbild ermittelt wird entweder durch
Ermitteln eines Einspeisestromkreises anhand von Vorga¬ ben für elektrische Mittel, der zur Verfugung stehenden Leistung und der Stromkreislange und durch
Ermitteln eines Verbraucherstromkreises anhand von Vor¬ gaben für vorgesehene Last und der Stromkreislange oder durch
Ermitteln eines Verbraucherstromkreises anhand von Vor- gaben für vorgesehene Last und der Stromkreislange und durch
Ermitteln eines Einspeisekreises anhand der Stromkreis¬ lange und anhand von Ergebnissen aus Algorithmen und den Vorgaben zum Verbraucherstromkreis, - wobei jeweils Einspeisestromkreis und Verbraucherstromkreis an einer virtuellen Schnittstelle gekoppelt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, dass sich an der virtuellen Schnittstelle eine Unterverteilung Zwischenschalten lasst, wobei zu den
Vorgaben bzw. zu den Ergebnissen zum Einspeisestromkreis eine Eingabe für die Stromkreislange der Unterverteilung vorgese¬ hen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, dass zu jedem Stromkreis, auch zu parallelen Zweigen im Einspeisestromkreis und bzw. oder im Verbraucherstromkreis, ausgehend von der Summe der Lasten bis zum betrachteten Stromkreis durchgeführt wird:
a) - Die Ermittlung von Einrichtungen und/oder Schutzmaßnahmen zur Gewinnung von Uberlastungssicherheit anhand der Summenlast und vorgegebener Tabellen und Algorithmen sowie anhand von Auswahltabellen zur Bestimmung geeigneter Gerate; b) - die Ermittlung von Einrichtungen und/oder Schutzmaßnah- men zur Gewinnung von Kurzschluss-Schutz zu Kurzschlussstromen, die zum Ergebnis nach a) anhand von Algorithmen gewonnen werden; c) - die Ermittlung von Einrichtungen und/oder Maßnahmen zum
Schutz von Lebewesen gegen den elektrischen Schlag bei indirektem Beruhren anhand von Ergebnissen von a) und b) und anhand von Tabellen und bzw. von Algorithmen, d) - die Ermittlung von Leistungsquerschnitt und/oder von parallelen Leitern anhand der Bewertung von Leitungslan¬ ge anhand der Ergebnisse nach a) bis c) von einer be- trachteten Leitungsstelle bis zu einer betrachteten Last unter dem Betrachtungsmaßstab, dass an der Last aufgrund des Spannungsfalls eine Spannung für ordnungsgemäßen Be¬ trieb der Last ansteht, e) - für den Fall, dass zwei oder mehr Schutzeinrichtungen in Reihe vorgesehen sind, die Ermittlung von Einrichtun¬ gen, die selektives Verhalten zueinander aufweisen, anhand der Ergebnisse nach a) bis d) und anhand von Aus¬ wahltabellen, falls die Schutzschalteinrichtungen den Selektivitats-Anforderungen nicht genügt haben, f) - Erzeugen des Netzbildes anhand der kumulierten Ergeb¬ nisse nach a) bis e) .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zu zwei oder mehr paral- lel angeordneten Schutzeinrichtungen in Reihe zu vor- oder nachgeschalteten Schutzeinrichtungen eine Hullkurve um die Auslosekurven der parallel angeordneten Schutzeinrichtungen erzeugt wird und diese Kurven visualisiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass anhand vorgebbarer Werte Einstellpara- meter der Schutzeinrichtungen verändert und die resultierenden Auslosekurven online visualisiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, dass die Einstellparameter der Schutzeinrichtungen an einer Schnittstelle für eine Ausgabe an die jeweiligen Schutzgerate bereitgestellt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Netzbild nach Art einer Baumstruktur visualisiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Gewinnung von Gehau- sen von Unterverteilungen zur Aufnahme ermittelter Gerate und Einrichtungen aufgeteilt wird, in den Raum für
Hauptanschluss-Schienen,
Zubehör (Messgerate, Schaltplantaschen) , - Funktionsbausteine zu jedem verwendbaren Gerat, im wesentlichen bestehend aus einem Einbausatz, um ein spezielles Gerat einbauen zu können, aus Klemmen und erforderlichen¬ falls aus Zwischenschienen und für das Gehäuse.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n¬ z e i c h n e t, dass zu ermittelten Geraten und Einrich¬ tungen eine Aufteilung des zugeordnet ermittelten Raumes auf sogenannte Felder in Gestalt von Verteilungen oder Schalt- schranken erfolgt.
10. Projektierungsvorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Rechner, einem Bildschirm, einer Tastatur und ggf. einer Schnittstelle, und einem Speicher, in welchem eine Vielzahl von virtuellen Einrichtungen, Geraten und Schutzeinrichtungen in Tabellen mit ihren Kenndaten gespeichert sind, und einem Generator, wel- eher aus den ermittelten Einrichtungen, Geräten und Schutzeinrichtungen das Netzbild erzeugt.
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