WO2017207031A9 - Störlichtbogenerkennungseinheit - Google Patents

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WO2017207031A9
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Karsten Wenzlaff
Jörg Meyer
Peter Schegner
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current

Definitions

  • the invention relates to an arc fault detection unit, a circuit breaker, a short-circuiter and a method for arc fault detection.
  • low-voltage circuits or low-voltage systems respectively low-voltage networks, i. Circuits for voltages up to 1000 volts AC or 1500 volts DC, short circuits are usually associated with arcing faults occurring, such as parallel or serial arcs. Particularly in high-performance distribution and switchgear installations, these can lead to disastrous destruction of equipment, plant components or complete switchgear if the shutdown is not sufficiently fast. In order to avoid a prolonged and large-scale failure of the power supply and to reduce personal injury, it is necessary such arcs, especially high-current or parallel arcs, to detect and delete in a few milliseconds. Conventional power system protection systems (e.g., fuses and circuit breakers) can not provide reliable protection under the required timing requirements.
  • Conventional power system protection systems e.g., fuses and circuit breakers
  • Circuit breakers are used, in particular in low-voltage systems, usually for currents of 63 to 6300 amperes. More specifically, closed circuit breakers, such as molded case circuit breakers, are used for currents of 63 to 1600 amperes, more particularly 125 to 630 or 1200 amperes. Open circuit breakers or air circuit breakers, such as Air Circuit Breaker, are used in particular for currents of 630 to 6300 amperes, more particularly of 1200 to 6300 amps. Circuit breakers according to the invention may in particular an electronic trip unit, also referred to as Electronic Trip Unit, short ETU, have.
  • ETU Electronic Trip Unit
  • Circuit breakers monitor the current passing through them and interrupt the electrical current or energy flow to an energy sink or consumer, which is referred to as tripping, when current limit values or current-timeout limits, i. if a current value exists for a certain period of time, be exceeded.
  • tripping when current limit values or current-timeout limits, i. if a current value exists for a certain period of time, be exceeded.
  • the determination of tripping conditions and the triggering of a circuit breaker can be done by means of an electronic trip unit.
  • Short-circuiters are special devices for short-circuiting cables or busbars in order to produce defined short circuits for the protection of circuits or systems.
  • Conventional arc fault detection systems evaluate the light emission generated by the arc and hereby detect the arc fault.
  • optical waveguides or optical detection systems have to be routed parallel to the electrical lines or busbars in order to detect any arcing faults which may occur.
  • Object of the present invention is to show a way to detect arcing.
  • a fault arc detection unit for a low-voltage electrical current circle at least one current sensor, for the periodic determination of electrical current variables of the electrical circuit, and an evaluation unit connected thereto.
  • the evaluation unit is designed in such a way that, in the case of a difference in the current increase which exceeds a first threshold value (SW1) or falls below a second threshold value (SW2), an arc fault detection signal (SLES) is emitted.
  • SW1 first threshold value
  • SW2 second threshold value
  • SLES arc fault detection signal
  • the usual increase in current is the sinusoidal increase in the current of the alternating current in a conventional circuit, for example a low-voltage circuit, e.g. with 230/400 volts nominal voltage and 50 Hz mains frequency, meaning, in the said low-voltage circuit, the increase of the ideally sinusoidal current is meant.
  • Arc faults have reductions in the current increase when the arc is ignited. These are detected according to the invention and lead to an arcing fault detection signal.
  • an electric current value (in) or / and a value for the change in the electric current according to time (i'n) or difference quotient (dqin) is determined as the electric current variable.
  • the current value can be determined by a conventional current sensor.
  • the change of the electric current after the time can be done for example by a Rogowski coil.
  • a current difference (din) is continuously determined from two temporally successive current values (in, in-1), the current difference (din) divided by the time difference (dtn) of the current values to determine such a difference quotient (dqin) as the value of the change of electric current with time.
  • the difference between two difference quotients (dqin, dqin-1) is determined. It can be subtracted from the current difference quotient (dqin) of the previous difference quotient, as well as vice versa. As a result, only the sign of the thus determined difference (Ddqin) of the difference quotients, which is compared as a measure of the difference of the current increase with the first threshold value (SW1), changes
  • the difference between two difference quotients (dqin, dqin-1) is determined. It can be subtracted from the current difference quotient (dqin) of the previous difference quotient, as well as vice versa. As a result, only the sign of the thus determined difference (Ddqin) of the difference quotients, which is compared as a measure of the difference of the current increase with the second threshold value (SW2), changes and when it falls below an arc fault detection signal is emitted.
  • the amount of the thus determined difference (Ddqin) of the difference quotients as a measure of the difference of the current increase is compared with the first threshold value (SW1)
  • an arcing fault detection signal is output.
  • the current value in particular the current value (in) is compared with a third threshold value (SW3) and an arc fault detection signal is emitted only when it is exceeded. That another criterion must be met, exceeding the third threshold (SW3), before an arc fault detection signal is emitted.
  • SW3 third threshold value
  • a circuit breaker for a low-voltage electrical circuit is further provided.
  • This has an inventive arc fault detection unit.
  • This is connected to the circuit breaker, wherein these are designed such that upon delivery of a Störskogenerkennungssignals the circuit breaker triggers, i. breaks the electrical circuit.
  • a cancellation of the arc fault can be achieved.
  • the circuit breaker has an electronic trip unit, a very rapid tripping of the circuit breaker can be achieved in the presence of an arcing fault detection signal.
  • This has the particular advantage that a circuit breaker is extended by a further, advantageous functionality for the protection of electrical systems.
  • the detection and shutdown of arcs takes place advantageously in a device.
  • existing assemblies such as current sensors, power supply, microprocessors for the evaluation, etc. co-use and thus achieve synergies.
  • a short-circuiter comprising an arc fault detection unit which is connected to the short-circuiter.
  • These are designed in such a way that when an arcing fault detection signal is emitted, the short-circuiting device short-circuits the electrical circuit in order to effect a quenching of the arcing fault.
  • a method for detecting arcing for an electrical circuit.
  • electrical current quantities are determined periodically, with which or from which a difference of the current increase is continuously determined. This difference is continuously compared with a threshold value and, in the event of a change in the current increase which exceeds a first threshold value (SW1) or falls below a second threshold value (SW2), outputs an arc fault detection signal. That only one of the two criteria has to be implemented. However, both may be implemented to achieve better recognition.
  • Figure 1 is a diagram of the temporal voltage and current profile after arc ignition
  • FIG. 2 shows a flow chart for fault arc detection
  • Figure 3 is a block diagram of a solution according to the invention
  • Figure 4 is a first illustration for explaining the use of the invention
  • Figure 5 is a second illustration for explaining the use of the invention
  • Figure 6 is a third illustration for explaining the use of the invention.
  • FIG. 1 shows an illustration of a diagram in which the time profile of the electrical voltage (U) and the electric current (I) after ignition of an arc or arc fault, in particular parallel arc fault, in an electrical circuit, in particular low-voltage circuit, is shown.
  • the horizontal X-axis shows the time (t) in milliseconds (ms).
  • the size of the electrical voltage (U) in volts (V) is shown on the vertical Y-axis on the left scale.
  • the right scale shows the magnitude of the electric current (I) in amperes (A).
  • the current (I) is approximately sinusoidal.
  • the voltage (U) is "jagged", with rapid voltage changes, and roughly interpreted as a first approximation, the voltage curve is rectangular rather than a typically sinusoidal waveform.
  • the detection of the change or reduction of the current increase can be done for example with a calculation according to the invention.
  • current values (in, in-1) are periodically measured or sampled.
  • the sampling or measurement must be at a multiple of the frequency of the alternating current used. For example, with frequencies in the range 1 to 200 kHz, more specifically in the range 10 to 40 or 60 kHz, in particular in the range 40 to 50 kHz. In order to achieve the lowest possible detection times, it is recommended to measure the current profile or the current variation curve with a sampling frequency of 40 - 50 kHz.
  • a current difference din is continuously calculated on two temporally successive current values (in, in-1).
  • the difference quotient dqin is a current difference din is continuously calculated on two temporally successive current values (in, in-1).
  • the previous current value (in-1) can also be subtracted from the current value (in).
  • the previous difference quotient (dqin-1) can be the current difference quotient (dqin) are deducted. In this case, only the sign of the resulting difference quotient or the difference changes.
  • a first current value of 5011 A, a subsequent second current value of 5058 A, a subsequent third current value of 5105 A, and a subsequent fourth current value of 5120 A were measured, each with a 20-yd spacing, which corresponds to a sampling frequency of 50 kHz. That There is a rising edge of the electric current.
  • the second threshold SW2 may be -0.25 A / ys.
  • the first threshold may have the same positive amount. Since the last difference of the difference quotient (Ddqin) falls below the second threshold value, an arc fault detection signal is emitted. That by the fourth current value, where a significant
  • Absolute value comparison is performed. If the amounts are used, an evaluation can take place with only one threshold value.
  • a first step (1) the continuous calculation of the difference of the difference quotient of the current Ddqin takes place. This is compared in a second step (2) with the first threshold (SW1). If the first threshold value (SW1) is exceeded, in a third step (3) the detection of an arc fault and / or the delivery of an arc fault detection signal takes place. If the first threshold (SW1) is not exceeded, in a fourth step (4), the message that no fault arc exists can be made. The calculation can be carried out continuously.
  • a first for example positive, threshold value (SW1) or / and negative values with respect to the undershooting of a second, for example negative, threshold value ( SW2). That if the amount of the negative deviation is greater in number than the amount of the negative threshold.
  • an amount (positive) can also be formed from the difference of the current change, which is then compared with the positive first threshold value (SW1) and, if exceeded, an arc fault detection signal is emitted.
  • a display can also be made between "no burning arc fault” and “burning arc fault” or a corresponding distinction can be made in the plant.
  • the arc fault detection according to the invention can be combined with further criteria.
  • the measured current, in particular the rms value of the measured current which can be calculated, for example, according to the method of Mann-Morrison, is compared with a third threshold value (SW3) and only if this third threshold value (SW3) is exceeded and the criterion for an arc fault detection signal is met, such is also issued.
  • SW3 third threshold value
  • the overcurrent release leads to a reliable error definition.
  • a minimum arc fault current must flow in the circuit to cause an arcing fault detection signal.
  • the threshold value for the overcurrent release can be a value dependent on the operating current.
  • the threshold value could also be arc-specific, since an arc current of, for example, 1000 A is necessary for a burning parallel low-voltage arc.
  • the third threshold value SW3 can be from 1 A, 10 A, 100 A, 1000 A or 5000 A, depending on the application or application.
  • FIG. 3 shows a representation in which the determined current I of the circuit of a first evaluation unit AE1, for the determination of arcing faults, and a second evaluation unit AE2, for determining a current condition, such as the exceeding of the third current limit SW3 supplied.
  • the outputs of both units are linked to an AND unit, whose output outputs an arc fault detection signal SLES when both criteria are fulfilled.
  • the emission of an accidental arc detection signal can only take place if the difference of the difference quotient exceeds a threshold value at least twice.
  • a three, four, five, etc. exceeding of the threshold value can only lead to an arcing fault detection signal. This ensures particularly reliable evaluation and detection of an arc fault.
  • the evaluation can be carried out after a zero crossing. That After each zero crossing, the test according to the invention is carried out on the change of the current increase and only after two, three or more deviations an arcing fault detection signal is emitted.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an overview circuit diagram for a system configuration with outlet-selective fault arc detection unit for the detection of arc fault.
  • FIG. 4 shows a low-voltage feed NSE, with fuses SI, which are followed by busbars or busbars LI, L2, L3 for the conductors of a three-phase alternating current network or electric circuit. The neutral conductor or neutral is not shown.
  • Each of the three busbars LI, L2, L3 is in each case assigned a voltage sensor SEU1, SEU2, SEU3 and a current sensor SEI1, SEI2, SEI3. assigns.
  • the busbars are connected to a switching and / or distribution SVA.
  • the voltage and current sensors are connected to an inventive arc fault detection unit SEE, which has an evaluation unit AE according to the invention. This has an output for outputting an arcing fault detection signal SLES.
  • the voltage and current sensors determine voltage (un, un-1) and current values (in, in-1) of the bus bars LI, L2, L3 and feed them to the fault arc detection unit SEE according to the invention.
  • FIG. 5 shows a further schematic representation of an overview circuit diagram for a system configuration with a central fault arc detection unit for the detection of an arc fault.
  • Figure 5 shows a low voltage feed NSE followed by a feed cable ELT1 followed by a feed switch ESCH followed by a current sensor SEI1 and a voltage sensor SEU1 followed by a bus bar SS.
  • Three outlets ABG I ABG II and ABG III are planned on the busbar SS. These are each assigned an outgoing cable ALT1, ALT2, ALT3.
  • the sensors SEI1, SEU1 are connected to a fault arc detection unit SEE whose output is in turn connected to the supply switch ESCH.
  • the feed switch can be a circuit breaker. Upon detection of an arc fault, the electrical circuit, i. the power supply to the busbar SS are interrupted when, for example, an arc occurs in one of the outlets.
  • FIG. 6 shows an illustration according to FIG. 5, with the difference that the sensors are arranged in the second outlet ABG II, which also has fuses SI and a short-circuiting device KS.
  • the sensors SEI1 and SEU1 record current and voltage values of the output ABG II and send them to the Arc fault detection unit SEE on. If the fault arc detection unit SEE detects an arc fault, an arc fault detection signal is output at its output and transmitted to the short-circuiting device KS. This then closes the outlet ABG II briefly to extinguish the arc.
  • the arc fault detection according to FIG. 5 or 6 can be implemented, for example, as a mobile system.
  • arcs in particular parallel or high-current, in particular in low-voltage switching and distribution systems, can be detected.
  • a numerical solution or detection algorithm is available on the basis of the evaluation of measured current values or signals.
  • the current is measured and evaluated by means of a waveform analysis. Because of the rapid arc detection necessary in practice, an extraordinarily fast time evaluation can be provided according to the invention.
  • high-current arc fault arcs for example in switchgear and distribution installations, e.g. in low voltage, can be detected quickly.
  • the invention can be used particularly advantageously in circuit breakers or short-circuiters.
  • a complex installation of optical fibers in systems for arc fault detection is not required.
  • the current measurement can be realized centrally and possibly synergetically used by other resources.
  • the detection system can only be installed centrally and no installation in individual cells to be protected is required.
  • the invention can be realized as a module with central current measurement.
  • the detection systems hitherto established on the market are based on optical error detection and thus have potential for false triggering by the action of extraneous light (for example flash light).
  • extraneous light for example flash light.
  • this potential danger is not present.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Störlichtbogenerkennungseinheit für einen elektrischen Niederspannungsstromkreis, aufweisend mindestens einen Stromsensor, zur periodischen Ermittlung von Stromwerten des elektrischen Stromkreises, der mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die derart ausgestaltet ist, dass bei einer Änderung der Differenz des Stromanstieges, der einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellewert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.

Description

Beschreibung
Störlichtbogenerkennungseinheit
Die Erfindung betrifft eine Störlichtbogenerkennungseinheit, einen Leistungsschalter, einen Kurzschließer und ein Verfahren zur Störlichtbogenerkennung.
In Niederspannungsstromkreisen bzw. Niederspannungsanlagen respektive Niederspannungsnetzen, d.h. Stromkreise für Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung, sind Kurzschlüsse meist mit auftretenden Störlichtbögen, wie parallele oder serielle Störlichtbögen, verbunden. Besonders in leistungsstarken Verteil- und Schaltanlagen können diese bei einer nicht ausreichend schnellen Abschaltung zu verheerenden Zerstörungen von Betriebsmitteln, Anlagenteilen oder kompletten Schaltanlagen führen. Um einen länger andauernden und großflächigen Ausfall der Energieversorgung zu vermeiden und Personenschäden zu reduzieren, ist es erforderlich derartige Störlichtbögen, insbesondere stromstarke bzw. parallele Störlichtbögen, in wenigen Millisekunden zu erkennen und zu löschen. Konventionelle Schutzsysteme von Energieversorgungsanlagen (z.B. Sicherungen und Leistungsschalter) können unter den geforderten zeitlichen Anforderungen keinen zuverlässigen Schutz bieten.
Mit Leistungsschalter sind hier insbesondere Schalter für Niederspannung gemeint. Leistungsschalter werden, insbesondere in Niederspannungsanlagen, üblicherweise für Ströme von 63 bis 6300 Ampere eingesetzt. Spezieller werden geschlossene Leistungsschalter, wie Moulded Case Circuit Breaker, für Ströme von 63 bis 1600 Ampere, insbesondere von 125 bis 630 oder 1200 Ampere eingesetzt. Offene Leistungsschalter bzw. Luftleistungsschalter, wie Air Circuit Breaker, werden insbesondere für Ströme von 630 bis 6300 Ampere, spezieller von 1200 bis 6300 Ampere eingesetzt. Leistungsschalter im Sinne der Erfindung können insbesondere eine elektronischen Auslöseeinheit, auch als Electronic Trip Unit, kurz ETU, bezeichnet, aufweisen.
Leistungsschalter überwachen den durch sie hindurchfließenden Strom und unterbrechen den elektrischen Strom bzw. Energie- fluss zu einer Energiesenke bzw. einem Verbraucher, was als Auslösung bezeichnet wird, wenn Stromgrenzwerte oder Strom- Zeitspannengrenzwerte, d.h. wenn ein Stromwert für eine gewisse Zeitspanne vorliegt, überschritten werden. Die Ermittlung von Auslösebedingungen und das Auslösen eines Leistungsschalters kann mittels einer elektronischen Auslöseeinheit erfolgen .
Kurzschließer sind spezielle Einrichtungen zum Kurzschließen von Leitungen bzw. Stromschienen, um definierte Kurzschlüsse zum Schutz von Stromkreisen bzw. Anlagen herzustellen.
Konventionelle Störlichtbogendetektionssysteme werten die durch den Lichtbogen erzeugte Lichtemission aus und detektie- ren hiermit den Störlichtbogen.
Dies hat den Nachteil, dass parallel zu den elektrischen Leitungen bzw. Stromschienen Lichtwellenleiter bzw. optische De- tektionssysteme verlegt werden müssen, um eventuell auftretende Störlichtbögen zu erkennen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Störlichtbogenerkennung aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch eine Störlichtbogenerkennungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Leistungsschalter gemäß Patentanspruch 9, einen Kurzschließer gemäß Patentanspruch 10 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentspruchs 11 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Störlichtbogener- kennungseinheit für einen elektrischen Niederspannungsstrom- kreis mindestens einen Stromsensor, zur periodischen Ermittlung von elektrischen Stromgrößen des elektrischen Stromkreises, und eine damit verbundene Auswerteeinheit aufweist. Die Auswerteeinheit ist derart ausgestaltet, dass bei einer Differenz des Stromanstieges, die einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellewert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) abgegeben wird.
Wesentlich ist, dass Änderungen des Stromanstieges, dessen Differenzen gewisse Schwellwerte über- oder unterschreiten, erkannt werden und zu einem Störlichtbogenerkennungssignal führen. D.h. wenn die Differenzen des Stromanstieges die üblichen Differenzen des Stromanstieges über-/unterschreiten . Mit üblichem Stromanstieg ist dabei beispielsweise der sinusförmige Stromanstieg des Wechselstromes in einem üblichen Stromkreis, beispielsweise Niederspannungsstromkreis, z.B. mit 230/400 Volt Nennspannung und 50 Hz Netzfrequenz, gemeint, wobei beim genannten Niederspannungsstromkreis der Anstieg des idealerweise sinusförmigen Stromes gemeint ist. Störlichtbogen weisen bei Zündung des Lichtbogens Reduzierungen des Stromanstieges auf. Diese werden erfindungsgemäß de- tektiert und führen zu einem Störlichtbogenerkennungssignal.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als elektrische Stromgröße entweder ein elektrischer Stromwert (in) oder/und ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) ermittelt. So kann beispielsweise der Stromwert durch einen üblichen Stromsensor ermittelt werden. Die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit kann beispielsweise durch eine Rogowskispule erfolgen.
Dies hat den Vorteil, dass für die Erfindung sowohl übliche Stromsensoren als auch Stromänderungssensoren verwendet werden können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im Falle der Ermittlung von Stromwerten fortlaufend aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) eine Stromdifferenz (din) ermittelt, die Stromdifferenz (din) durch die zeitliche Differenz (dtn) der Stromwerte dividiert, um so einen Differenzenquotienten (dqin) als Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit zu ermitteln. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine besonders einfache Möglichkeit zur Ermittlung der Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Differenz zweier Differenzenquotienten (dqin, dqin-1) ermittelt. Dabei kann vom aktuelle Differenzenzquotient (dqin) der vorhergehenden Differenzenzquotient subtrahiert werden, als auch umgekehrt. Dadurch ändert sich lediglich das Vorzeichen der so ermittelten Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten, die als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung das Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei einer Differenz, bei der vom aktuellen Differenzenzquotient (dqin) der vorhergehende Differenzenzquotient subtrahiert wird, eine Erkennung eines Störlichtbogens dahingehend möglich ist, dass Änderungen der Differenz des Stromanstieges bei einer abfallenden Flanke erkannt werden, da die Differenz positiv ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Differenz zweier Differenzenquotienten (dqin, dqin-1) ermittelt. Dabei kann vom aktuelle Differenzenzquotient (dqin) der vorhergehenden Differenzenzquotient subtrahiert werden, als auch umgekehrt. Dadurch ändert sich lediglich das Vorzeichen der so ermittelten Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten, die als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem zweiten Schwellwert (SW2) verglichen wird und bei dessen Unterschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei einer Differenz, bei der vom aktuellen Differenzenzquotient (dqin) der vorher- gehende Differenzenzquotient subtrahiert wird, eine Erkennung eines Störlichtbogens dahingehend möglich ist, dass Änderungen der Differenz des Stromanstieges bei einer ansteigenden Flanke erkannt werden, da die Differenz negativ ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Differenz zweier Differenzenquotienten (dqin, dqin-1) ermittelt. Dabei kann der aktuelle Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird, als auch umgekehrt, wobei sich lediglich das Vorzeichen ändert.
Der Betrag der so ermittelten Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges wird mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen
und bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungs- signal abgegeben.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass hinsichtlich sowohl positiver als auch negativer Änderungen der Differenz des Stromes mit Reduzierungen des Stromanstieges eine Erkennung eines Störlichtbogens möglich ist. Somit steht eine Ermittlungsmög- lichkeit für sowohl ansteigende als auch fallende Flanken des elektrischen Stromes, insbesondere bei Wechselstrom, zur Verfügung .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Stromgröße, insbesondere der Stromwert (in) , mit einem dritten Schwellwert (SW3) verglichen und erst bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird. D.h. es muss ein weiteres Kriterium erfüllt sein, Überschreitung des dritten Schwellwertes (SW3) , ehe ein Störlichtbogen- erkennungssignal abgegeben wird.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine genauere Erkennung von Störlichtbögen ermöglicht wird, da diese häufig erst bei höheren Strömen auftreten. Somit können fehlerhafte Stör- lichtbogenerkennungssignale vermieden werden, z.B. wenn eine Reduzierung des Stromanstieges im Normalbetrieb auftritt. Alternativ oder zusätzlich zum dritten Schwellwert kann auch ein anderes Kriterium erfüllt sein, beispielsweise das Vorliegen einer akustischen oder/und optischen Störlichtbogensignals. Dieses kann in analoger Weise mit dem bisherigen verknüpft werden. Damit ist eine genauere Erkennung eines Störlichtbogens auf Grund mindestens zweier Kriterien möglich, somit werden Fehlabschaltungen auf Grund nur eines Kriteriums vermieden.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Leistungsschalter für einen elektrischen Niederspannungsstromkreis vorgesehen. Dieser weist eine erfindungsgemäße Störlichtbogenerkennungseinheit auf. Diese ist mit dem Leistungsschalter verbunden, wobei diese derart ausgestaltet sind, dass bei Abgabe eines Stör- lichtbogenerkennungssignals der Leistungsschalter auslöst, d.h. den elektrischen Stromkreis unterbricht. Somit kann eine Löschung des Störlichtbogens erreicht werden. Weist der Leistungsschalter eine elektronische Auslöseeinheit auf, kann eine sehr schnelle Auslösung des Leistungsschalters bei Vorliegen eines Störlichtbogenerkennungssignals erreicht werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein Leistungsschalter um eine weitere, vorteilhafte Funktionalität zum Schutz elektrischer Anlagen erweitert wird. Die Erkennung und Abschaltung von Störlichtbögen erfolgt dabei vorteilhaft in einem Gerät. Gegebenenfalls lassen sich vorhandene Baugruppen, wie Stromsensoren, Netzteil, Mikroprozessoren für die Auswerteeinheit, etc. mitverwenden und so Synergien erzielen.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Kurzschließer, aufweisend eine Störlichtbogenerkennungseinheit die mit dem Kurzschließer verbunden ist, vorgesehen. Diese sind derart ausgestaltet, dass bei Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals der Kurzschließer den elektrischen Stromkreis kurzschließt, um ein Löschen des Störlichtbogens zu bewirken. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache, schnelle und wirksame Möglichkeit zum Löschen von Störlichtbögen zur Verfügung steht.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Verfahren zur Störlichtbogenerkennung für einen elektrischen Stromkreis vorgesehen. Hierbei werden periodisch elektrische Stromgrößen ermittelt, mit denen bzw. aus denen fortlaufend eine Differenz des Stromanstieges ermittelt wird. Diese Differenz wird fortlaufend mit einem Schwellwert verglichen und bei einer Änderung des Stromanstieges, der einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellwert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben. D.h. es muss nur eines der beiden Kriterien implementiert sein. Es können jedoch beide implementiert sein, um eine bessere Erkennung zu erreichen.
Dies hat den besonderen Vorteil eines einfachen Verfahrens zur Störlichtbogenerkennung.
Alle Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung bewirken eine Verbesserung der Erkennung von Störlichtbögen bzw. deren Löschung .
Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigt:
Figur 1 ein Diagramm des zeitlichen Spannungs- und Stromverlaufes nach Lichtbogenzündung
Figur 2 ein Ablaufdiagramm zur Störlichtbogenerkennung
Figur 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Lösung Figur 4 eine erste Darstellung zur Erläuterung des Einsatzes der Erfindung
Figur 5 eine zweite Darstellung zur Erläuterung des Einsatzes der Erfindung
Figur 6 eine dritte Darstellung zur Erläuterung des Einsatzes der Erfindung
In einem Stromkreis bzw. Netz, in dem ein Störlichtbogen brennt, kann ein Strom- und Spannungsverlauf gemessen werden, der einen signifikanten Verlauf aufweist. Ein typischer Span- nungs- und Stromverlauf für einen Störlichtbogen ist in Figur 1 dargestellt. Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Diagramms, in dem der zeitliche Verlauf der elektrischen Spannung (U) und des elektrischen Stromes (I) nach Zündung eines Lichtbogens bzw. Störlichtbogens, insbesondere parallelen Störlichtbogen, in einem elektrischen Stromkreis, insbesondere Niederspannungsstromkreis, dargestellt ist.
Auf der horizontalen X-Achse ist die Zeit (t) in Millisekunden (ms) dargestellt. Auf der vertikalen Y-Achse ist auf der linken Skalierung die Größe der elektrischen Spannung (U) in Volt (V) abgebildet. Auf der rechten Skalierung ist die Größe des elektrischen Stromes (I) in Ampere (A) abgebildet.
Nach Lichtbogenzündung verläuft der Strom (I) annähernd sinusförmig. Die Spannung (U) verläuft dabei „zackenförmig" , mit schnellen Spannungsänderungen. Grob interpretiert ist der Spannungsverlauf in erster Näherung rechteckförmig, an Stelle eines üblicherweise sinusförmigen Verlaufs.
Im Gegensatz zum Spannungsverlauf weist der Stromverlauf von einem Störlichtbogen einen nahezu sinusförmigen Verlauf auf. Zum Zeitpunkt der Lichtbogenzündung kommt es jedoch zu einer Reduzierung des Stromanstiegs, die sich mit der physikalischen, strombegrenzenden Wirkung von Lichtbögen begründen lässt. Zusätzlich tritt eine signifikante Anstiegsänderung im Stromverlauf in jedem weiteren Stromnulldurchgang nach einer Lichtbogenzündung auf. Diese signifikante Eigenschaft im Stromverlauf soll durch eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit AE1 erfasst werden.
Die Erkennung der Änderung bzw. Reduzierung des Stromanstieges kann beispielsweise mit einer erfindungsgemäßen Berechnung erfolgen. Hierzu werden periodisch Stromwerte (in, in-1) gemessenen bzw. abgetastet. Die Abtastung bzw. Messung muss mit einem vielfachen der Frequenz des verwendeten Wechselstromes erfolgen. Beispielsweise mit Frequenzen im Bereich 1 bis 200 kHz, spezifischer im Bereich 10 bis 40 oder 60 kHz, insbesondere im Bereich 40 bis 50 kHz. Um möglichst geringe Detektionszeiten zu erreichen, empfiehlt es sich den Stromverlauf bzw. den Stromänderungsverlauf mit einer Abtastfrequenz von 40 - 50 kHz zu messen.
Die Änderung des Stromanstieges kann über die Berechnung des Differenzenquotienten dqin erfolgen: j ■ _ in—in-i = din
q tn-tn_! dtn ( D
Hierbei wird auf zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) fortlaufende eine Stromdifferenz din berechnet. Die Stromdifferenz din wird durch die zeitliche Differenz dtn (= tn - tn-1) der Stromwerte dividiert. Daraus resultierend der Differenzenquotient dqin.
Aus zwei aufeinanderfolgenden Berechnungsergebnissen des Differenzenquotienten dqin und dqin-1 wird fortlaufende die Differenz berechnet, so dass der die Differenz des Differenzenquotienten Ddqin erhalten wird.
Ddqin = dqin — (dqin— 1) (2)
Alternativ zur Formel 1 kann auch der vorhergehende Stromwert (in-1) vom aktuellen Stromwert (in) abgezogen werden.
Ebenso kann alternativ zur Formel 2 vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) der aktuelle Differenzenquotient (dqin) abgezogen werden. Hierbei ändert sich lediglich das Vorzeichen des entstehenden Differenzenquotienten bzw. der Differenz .
Wird nicht der Betrag sondern der Absolutwert der Differenz mit einem Schwellwert verglichen, ist auf gegebenenfalls auf das richtige Vorzeichen des Schwellwertes zu achten.
Wird an Stelle von Stromwerten die Änderung des Stromes nach der Zeit ermittelt, beispielsweise mit einer Rogowskispule, können diese Werte direkt als Differenzenquotient verwendet werden, so dass die Differenz direkt berechnet werden kann.
Über einen Schwellwertvergleich lässt sich mit Auswertung der Differenz des Differenzenquotienten Ddqin eine Unterscheidung zwischen „Kein brennender Störlichtbogen" und „brennender Störlichtbogen" in der Anlage treffen und ein entsprechendes Störlichbogenerkennungssignal SLES abgeben bzw. eine Information anzeigen.
Beispielsweise wurde ein erster Stromwert mit 5011 A, ein nachfolgender zweiter Stromwert mit 5058 A, ein nachfolgender dritter Stromwert mit 5105 A und ein nachfolgender vierter Stromwert mit 5120 A gemessen, jeweils mit 20ys Abstand, was einer Abtastfrequenz von 50 kHz entspricht. D.h. es liegt eine ansteigende Flanke des elektrischen Stromes vor.
Daraus ergeben sich folgende Differenzenquotienten:
5058 A-S011 A 47 A
dqin— 2 =
20 μ5 20 μ5 2,35 A/ s
5105 A-5058 A 47 A
dqin— 1 =
20 μ5 20 μ5 2,35 A/ s
5120 A-5105 A 15 A
dqin =
20 μ5 20 μ5 0,75 A/ s
Daraus ergibt sich Differenz der Differenzenquotienten von: A A A
Ddqin - 1 = 2,35 2,35— = 0—
5 5 μ5
A A A
Ddqin = 0,75 2,35—= - 1,6—
μ5 μ5 μ5 Der zweite Schwellwert SW2 kann beispielsweise bei -0,25 A/ys liegen. Der erste Schwellwert kann beispielsweise den gleichen positiven Betrag aufweisen. Da die letzte Differenz des Differenzenquotienten (Ddqin) den zweiten Schwellwert unterschreitet, wird ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben. D.h. durch den vierten Stromwert, bei dem eine signifikante
Minderung des elektrischen Stromes eintritt, erfolgt eine Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals .
Wird der aktuelle Wert vom nachfolgenden Wert abgezogen bzw. Minuend und Subtrahend bei den Differenzen vertauscht, ändern sich jeweils die Vorzeichen, was bei der Anwendung der
Schwellwerte zu berücksichtigen ist, wenn ein
Absolutwertvergleich durchgeführt wird. Werden die Beträge verwendet, kann eine Auswertung mit nur einem Schwellwert er- folgen.
Bei Erfüllung der Schwellwertbedingung erfolgt ein Störlichtbogenerkennungssignal. Eine entsprechende Auswertung ist in Figur 2 dargestellt.
Gemäß Figur 2 erfolgt in einem ersten Schritt (1) die fortlaufende Berechnung der Differenz des Differenzenquotienten des Stromes Ddqin. Dieser wird in einem zweiten Schritt (2) mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen. Erfolgt eine Überschreitung des ersten Schwellwertes (SW1) erfolgt in einem dritten Schritt (3) die Erkennung eines Störlichtbogens und/oder Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals . Ist der erste Schwellwert (SW1) nicht überschritten, kann in einem vierten Schritt (4) die Meldung, dass kein Störlichtbogen vorhanden ist, erfolgen. Die Berechnung kann fortlaufend durchgeführt werden.
Beispielsweise kann gemäß einer Ausgestaltung, wenn vorzeichenbehaftete Änderungsgrößen des Stromes berechnet werden, der Vergleich bei positiven Werten hinsichtlich der Überschreitung eines ersten, beispielsweise positiven, Schwellwertes (SW1) erfolgen oder/und bei negativen Werten hinsichtlich der Unterschreitung eines zweiten, beispielsweise negativen, Schwellwertes (SW2) erfolgen. D.h. wenn der Betrag der negativen Abweichung zahlenmäßig größer als der Betrag des negativen Schwellwertes ist.
Alternativ kann auch ein Betrag (positiv) aus der Differenz der Stromänderung gebildet werden, der dann mit dem positiven ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird und bei dessen Über- schreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.
Alternativ oder zusätzlich zum Störlichtbogenerkennungssignal kann auch eine Anzeige zwischen „Kein brennender Störlichtbogen" und „brennender Störlichtbogen" erfolgen bzw. eine dem- entsprechende Unterscheidung in der Anlage getroffen werden.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Störlichtbogenerkennung mit weiteren Kriterien kombiniert werden. Beispielse mit einem weiteren Vergleich der Höhe des elektrischen Stromes des Stromkreises. Der gemessene Strom, insbesondere der Effektivwert des gemessenen Stromes, der beispielsweise nach der Methode von Mann-Morrison berechnet werden kann, wird dabei mit einem dritten Schwellwert (SW3) verglichen und nur wenn auch dieser dritte Schwellwert (SW3) überschritten ist und das Kriterium für ein Störlichtbogenerkennungssignal erfüllt ist, wird auch ein solches abgegeben.
Diese als Überstromfreigabe bezeichnetes Kriterium führt zu einer sicheren Fehlerabgrenzung. Für die Störlichtbogenerkennung muss ein minimaler Störlichtbogenstrom im Stromkreis fließen, um ein Störlichtbogenerkennungssignal zu bewirken. Als Schwellwert für die Überstromfreigabe kann ein vom Betriebsstrom abhängiger Wert gewählt werden. Alternativ könnte die Schwellwertfestlegung auch lichtbogenspezifisch erfolgen, da für einen brennenden parallelen Niederspannungslichtbogen ein Lichtbogenstrom bei von beispielsweise 1000 A notwendig ist. D.h. der dritte Schwellwert SW3 kann je nach Einsatz bzw. Anwendung einen Wert ab 1 A, 10 A, 100 A, 1000 A oder 5000 A annehmen.
Figur 3 zeigt hierzu eine Darstellung, bei der der ermittelte Strom I des Stromkreises einer ersten Auswerteeinheit AE1, zur Ermittlung von Störlichtbögen, und einer zweiten Auswer- teeinheit AE2, zur Ermittlung einer Strombedingung, wie der Überschreitung des dritten Stromgrenzwertes SW3, zugeführt. Die Ausgänge beider Einheiten sind mit einer UND-Einheit & verknüpft, dessen Ausgang bei Erfüllung beider Kriterien ein Störlichtbogenerkennungssignal SLES abgibt.
Des Weiteren kann die Abgabe eines Störlichtbogenerkennungs- signals erst dann erfolgen, wenn mindestens zweimal die Differenz des Differenzenquotienten einen Schwellwert überschreitet. Analog kann auch eine dreimalige, viermalige, fünfmalige, usw. Überschreitung des Schwellwertes erst zu einem Störlichtbogenerkennungssignals führen. So wird eine besonders sichere Auswertung und Erkennung eines Störlichtbogens erreicht. Analog kann nach einem Nulldurchgang die Auswertung durchgeführt werden. D.h. nach jedem Nulldurchgang wird die erfindungsgemäße Prüfung auf die Änderung des Stromanstiegs durchgeführt und erst nach zwei, drei oder mehr Abweichungen wird ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Übersichts- Schaltbildes für eine Anlagenkonfiguration mit abgangsselektiver Störlichtbogenerkennungseinheit für die Erfassung von Störlichtbogen. Figur 4 zeigt eine Niederspannungs- Einspeisung NSE, mit Sicherungen SI, denen Stromschienen bzw. Sammelschienen LI, L2, L3 für die Leiter eines Dreiphasen- Wechselstromnetzes bzw. Stromkreises folgen. Der Neutralleiter bzw. Nullleiter ist nicht dargestellt. Jeder der drei Stromschienen LI, L2, L3 ist jeweils ein Spannungssensor SEU1, SEU2, SEU3 und ein Stromsensor SEI1, SEI2, SEI3 zuge- ordnet. Die Stromschienen sind mit einer Schalt- oder/und Verteilanlage SVA verbunden.
Die Spannungs- und Stromsensoren sind mit einer erfindungsgemäßen Störlichtbogenerkennungseinheit SEE verbunden, die eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit AE aufweist. Diese weist einen Ausgang zur Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals SLES auf.
Die Spannungs- und Stromsensoren ermitteln Spannungs- (un, un-1) und Stromwerte (in, in-1) der Sammelschienen LI, L2, L3 und führen sie der erfindungsgemäßen Störlichtbogenerken- nungseinheit SEE zu.
Die Sensoren sind dabei außerhalb Störlichtbogenerkennungs- einheit angeordnet und mit dieser verbunden. Figur 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Übersichtsschaltbildes für eine Anlagenkonfiguration mit zentraler Störlichtbogenerkennungseinheit für die Erfassung von Störlichtbogen. Figur 5 zeigt eine Niederspannungseinspeisung NSE, der ein Einspeise-Kabel ELT1 folgt, dem ein Einspeise-Schalter ESCH folgt, dem ein Stromsensor SEI1 und ein Spannungssensor SEU1 folgt, dem eine Sammelschien SS folgt. An der Sammelschiene SS sind 3 Abgänge ABG I ABG II und ABG III vorgesehen. Diesen ist je ein Abgangs-Kabel ALT1, ALT2, ALT3 zugeordnet.
Die Sensoren SEI1, SEU1 sind mit einer Störlichtbogenerken- nungseinheit SEE verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Einspeise-Schalter ESCH verbunden ist. Der Einspeise-Schalter kann dabei ein Leistungsschalter sein. Bei Erkennung eines Störlichtbogens kann der elektrische Stromkreis, d.h. die Stromversorgung der Sammelschiene SS unterbrochen werden, wenn beispielsweise in einem der Abgänge ein Störlichtbogen auftritt .
Figur 6 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 5, mit dem Unter- schied, dass die Sensoren im zweiten Abgang ABG II angeordnet sind, der zudem Sicherungen SI und einen Kurzschließer KS aufweist. Die Sensoren SEI1 und SEU1 erfassen Strom- und Spannungswerte des Abganges ABG II und geben diese an die Störlichtbogenerkennungseinheit SEE weiter. Erkennt die Stör- lichtbogenerkennungseinheit SEE einen Störlichtbogen, wird an ihrem Ausgang ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben und zum Kurzschließer KS übertragen. Dieser schließt daraufhin den Abgang ABG II kurz, um den Störlichtbogen zu löschen.
Die Störlichtbogenerkennung gemäß Figur 5 oder 6 kann beispielsweise als mobiles System ausgeführt sein.
Die Erfindung soll im Folgenden nochmals erläutert werden.
Mit der Erfindung können Störlichtbögen, insbesondere parallele oder stromstarke, insbesondere in Niederspannungsschalt- und Verteilungsanlagen, erkannt werden. Erfindungsgemäß steht dazu insbesondere ein nummerischer Lösung bzw. Detektionsal- gorithmus auf Grundlage der Auswertung von gemessenen Stromwerten bzw. -Signalen zur Verfügung. Für die Erkennung von Störlichtbögen wird der Strom gemessen und Mithilfe einer Signalverlaufsanalyse ausgewertet. Aufgrund der in der Praxis notwendigen schnellen Lichtbogendetektion kann hierbei erfindungsgemäß eine außerordentlich schnelle zeitliche Auswertung zur Verfügung gestellt werden.
Mit dieser Erfindung können beispielsweise auf Basis einer zentralen Strommessung an der Einspeisung stromstarke Störlichtbögen, beispielsweise in Schalt- und Verteileranlagen, z.B. in der Niederspannung, schnell detektiert werden.
Die Erfindung kann insbesondere vorteilhaft in Leistungsschaltern oder Kurzschließern eingesetzt werden.
Eine aufwendige Installation von Lichtwellenleitern in Anlagen zur Störlichtbogenerkennung ist nicht erforderlich. Die Strommessung kann zentral realisiert und ggf. synergetisch von weiteren Betriebsmitteln genutzt werden.
Im Weiteren ist eine Implementierung in vorhandene Schalt- und Verteileranalgen einfach möglich, da ein erfindungsgemä- ßes Detektionssystem beispielsweise lediglich zentral eingebaut werden kann und keine Installation in einzelnen, zu schützenden Zellen erforderlich ist.
Die Erfindung kann als Baugruppe mit zentraler Strommessung realisiert sein.
Die bisher am Markt etablierten Detektionssysteme basieren auf einer optischen Fehlererkennung und weisen somit Potential zu einer Fehlauslösung durch die Einwirkung von Fremdlicht (z.B. Blitzlicht) auf. Bei der erfindungsgemäßen Lösung auf Grundlage einer Strommessung ist dieses Gefahrenpotential nicht vorhanden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Störlichtbogenerkennungseinheit für einen elektrischen NiederspannungsStromkreis , aufweisend
mindestens einen Stromsensor, zur periodischen Ermittlung von elektrischen Stromgrößen des elektrischen Stromkreises, der mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die derart ausgestaltet ist,
dass bei einer Differenz des Stromanstieges, die einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellewert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssig- nal abgegeben wird.
2. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass als elektrische Stromgröße entweder eine elektrischer Stromwert (in) oder/und ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) ermittelt wird.
3. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Falle der Ermittlung des elektrischen Stromwertes (in) daraus ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) berechnet wird.
4. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass im Falle der Ermittlung von Stromwerten fortlaufend aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) eine Stromdifferenz (din) ermittelt wird, die Stromdifferenz (din) durch die zeitliche Differenz (dtn) der Stromwerte dividiert wird, um so einen Differenzenquotienten (dqin) als Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit zu ermitteln.
5. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Diffe- renzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
die so ermittelte Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung das Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird.
6. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
die so ermittelte Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem zweiten Schwellwert (SW2) verglichen wird
und bei dessen Unterschreitung ein Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird.
7. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
der Betrag der so ermittelten Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird.
8. Störlichtbogenerkennungseinheit nach einem der vorherge- henden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromgröße, insbesondere der Stromwert (in) , mit einem dritten Schwellwert (SW3) verglichen wird, und erst bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) abgegeben wird.
9. Leistungsschalter für einen elektrischen Niederspannungs- Stromkreis, aufweisend eine Störlichtbogenerkennungseinheit gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 8,
die mit dem Leistungsschalter verbunden ist und die derart ausgestaltet sind, dass bei Abgabe eines Störlichtbogenerken- nungssignals der Leistungsschalter auslöst, um den elektri- sehen Stromkreis zu unterbrechen.
10. Kurzschließer, aufweisend eine Störlichtbogenerkennungs- einheit gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 8, die mit dem Kurzschließer verbunden ist und die derart ausgestaltet sind, dass bei Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals der Kurzschließer den elektrischen Stromkreis kurzschließt, um ein Löschen des Störlichtbogen zu bewirken.
11. Verfahren zur Störlichtbogenerkennung für einem elektri- sehen Stromkreis, in dem periodisch elektrische Stromgrößen ermittelt werden und dass bei einer Differenz des Stromanstieges, die einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellwert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.
12. Verfahren nach Patentanspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Stromgrößen entweder eine elektrische Stromwerte (in) oder ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) ermittelt wird,
dass im Falle der Ermittlung des elektrischen Stromwertes (in) daraus ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) be- rechnet wird.
13. Verfahren nach Patentanspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Ermittlung von Stromwerten fortlaufend aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) eine Stromdifferenz (din) ermittelt wird, die Stromdifferenz (din) durch die zeitliche Differenz (dtn) der Stromwerte di- vidiert wird, um so einen Differenzenquotienten (dqin) als Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit zu erhalten.
14. Verfahren nach Patentanspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
die so ermittelte Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten oder dessen Betrag als Differenz des Stromanstieg mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung das Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) abgegeben wird.
15. Verfahren nach Patentanspruch 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) zur Unterbrechung oder zum Kurzschluss des elektrischen Stromkreises verwendet wird.
16. Verfahren nach Patentanspruch 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromgröße, insbesondere der Stromwert (in) , mit einem dritten Schwellwert (SW3) verglichen wird, und erst bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal ab- gegeben wird.
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