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Title:
DIAGNOSIS UNIT FOR A CURRENT SUPPLY AND CURRENT SUPPLY PROVIDED WITH SAID DIAGNOSIS UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/052617
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a diagnosis unit (DM) for a current supply (SV), used to monitor the current supply on the output side thereof (A) for a non-permissible deviation of a parameter to be monitored from a comparative value. In the event of a non-permissible deviation from the comparative value, the diagnosis unit detects measuring values on the input side (E) of the current supply in the temporal environment (t0-t2) of the non-permissible deviation in a time window (M2). The diagnosis unit (DM) files the associated measuring values in a memory (MEM). Input and output-sided network errors and current supply side device errors can be detected, interrogated and analyzed in a problem-free and contemporaneous manner.

Inventors:
MOEHLER HARALD (DE)
SCHNEIDER ANTON (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/053070
Publication Date:
June 09, 2005
Filing Date:
November 24, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
MOEHLER HARALD (DE)
SCHNEIDER ANTON (DE)
International Classes:
G01R19/165; G01R31/40; (IPC1-7): G01R31/40; G01R19/165
Domestic Patent References:
WO2001053846A12001-07-26
Foreign References:
US5255208A1993-10-19
US4037156A1977-07-19
DE2929453B11980-03-13
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Diagnoseeinheit (DM) für eine Stromversorgung (SV), wel che die Stromversorgung (SV) ausgangsseitig auf eine un zulässige Abweichung zumindest eines zu überwachenden Pa rameters von einem Vergleichswert überwacht und welche eingangsseitig Messwerte im zeitlichen Umfeld (t0t2) der unzulässigen Abweichung in einem Zeitfenster (M2) erfasst und die Messwerte in einem Speicher (MEM) ablegt.
2. Diagnoseeinheit (DM) nach Anspruch 1, welche die Strom versorgung (SV) zugleich eingangsseitig auf eine weitere unzulässige Abweichung zumindest eines zu überwachenden Parameters von einem Vergleichswert überwacht.
3. Diagnoseeinheit (DM) nach Anspruch 1 oder 2, welche bei einer ausgangseitig oder eingangsseitig unzulässige Ab weichung ausgangsseitig Messwerte im zeitlichen Umfeld (t0t2) der unzulässigen Abweichung in einem weiteren Zeitfenster (M1) erfasst und die weiteren Messwerte in dem Speicher (MEM) ablegt.
4. Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen An sprüche, mit einem Messmodul (MESS) zur Messwerterfassung der zumindest einen zu überwachenden Parameter auf der Eingangsseite und ggf. auf der Ausgangsseite (E, A) der Stromversorgung (SV).
5. Diagnoseeinheit (DM) nach Anspruch 4, wobei das Messmodul (MESS) einen Analog/DigitalUmsetzer (A/D) aufweist.
6. Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen An sprüche, mit einem Umlaufspeicher für die eingangsseitig und ggf. ausgangsseitig zu erfassenden Messwerte.
7. Diagnoseeinheit (DM) nach Anspruch 6, wobei der Umlauf speicher einen Teil des Speichers (MEM) belegt.
8. Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen An sprüche, wobei die Dauer eines Zeitfensters (M1, M2) ein stellbar ist.
9. Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen An sprüche, wobei ein zu überwachender Parameter eine Span nung u, ein Strom i, eine elektrische Leistung, eine Spannungsoder Stromanstiegsgeschwindigkeit (du/dt, di/dt, dP/dt) oder ein Umweltparameter wie Umgebungstem peratur oder Luftfeuchtigkeit ist.
10. Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen An sprüche mit einer Kommunikationsschnittstelle (KS) zumin dest zum Auslesen des Speichers (MEM).
11. Diagnoseeinheit (DM) nach Anspruch 10, wobei die Kommuni kationsschnittstelle (KS) eine Busschnittstelle, eine Schnittstelle zum Anschluss an das Internet, eine GSM Schnittstelle, eine UMTSSchnittstelle, eine USBSchnitt stelle oder eine Funkschnittstelle ist.
12. Diagnoseeinheit (DM) nach Anspruch 11, wobei die Diagno seeinheit (DM) über die Kommunikationsschnittstelle (KS) fernbedienbar ist.
13. Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen An sprüche, wobei der Speicher (MEM) ein interner Festspei cher ist.
14. Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen An sprüche 1 bis 12, wobei der Speicher (MEM) ein mobiles Speichermedium ist.
15. Diagnoseeinheit (DM) nach Anspruch 14, wobei der Speicher (MEM) ein Memory Stick, eine Speicherkarte oder eine Chipkarte ist.
16. Stromversorgung (SV), mit einem Stromversorgungsmodul (SVM) und einer Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vo rangegangenen Ansprüche als integrierter Bestandteil der Stromversorgung (SV).
17. Stromversorgung (SV), welche derart ausgebildet ist, dass eine Diagnoseeinheit (DM) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 15 modular an die Stromversorgung (SV) andockbar ist.
18. Vorrichtungen (DM, SV) nach einem der vorangegangenen An sprüche, welche zur Montage auf einer Hutschiene ausge bildet sind.
19. Vorrichtungen (DM, SV) nach einem der vorangegangenen An sprüche, welche eingangsseitig an einem Wechselstromnetz (AC) betrieben werden.
20. Vorrichtungen (DM, SV) nach einem der vorangegangenen An sprüche, welche ausgangsseitig an einem Gleichstromnetz (DC) betrieben werden.
Description:
Beschreibung Diagnoseeinheit für eine Stromversorgung sowie Stromversor- gung mit einer Diagnoseeinheit Die Erfindung betrifft eine Diagnoseeinheit für eine Strom- versorgung, welche die Stromversorgung ausgangsseitig auf ei- ne unzulässige Abweichung zumindest eines zu überwachenden Parameters von einem Vergleichswert überwacht. Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung mit einer Diagnoseeinheit.

Stromversorgungen setzen typischerweise ein eingangsseitiges relatives hohes Spannungsniveau, wie z. B. eine bekannte 230V/ 400V-Wechselspannung, auf ein relativ niedriges Spannungsni- veau, wie z. B. auf eine Spannung von 24V DC, um. Dadurch kön- nen Verbraucher, wie z. B. Sensoren, elektronische Steuerun- gen, Ventile etc., mit einer geeigneten Spannung betrieben werden, ohne dass für jeden einzelnen Verbraucher eine eigene Stromversorgung notwendig wird. Derartige Stromversorgungen werden z. B. in der Fertigungs-und Automatisierungstechnik in hohen Stückzahlen eingesetzt.

Die in öffentlichen und unternehmensinternen Stromnetzen in Erscheinung tretenden Störungen, wie z. B. kurze Spannungsein- brüche, Über-oder Unterspannung, hochfrequente Störungen etc., können dazu führen, dass die Stromversorgungen nicht mehr einwandfrei funktionieren. Dadurch werden auch die von ihnen versorgten elektrischen Verbraucher in ihrer Funktion beeinträchtigt. U. U. schalten die Stromversorgungen, wie z. B. zum Selbstschutz, zeitweise sogar ab, was wiederum zu einem Ausfall der elektrisch versorgten Geräte, insbesondere von elektronischen Steuergeräten, führt.

Bei Betreibern der Stromversorgungen herrscht oft das Mei- nungsbild, dass die Ursache einer Fehlfunktion eines elektri- schen Geräts in einer mangelnden Funktion der Stromversorgung selbst begründet sei.

Erst mit einem nachteilig hohen messtechnischen Analyseauf- wand vor Ort, wie z. B. mit einem Transientenrekorder oder mit einem Oszillographen, lässt sich der Nachweis erbringen, dass z. B. die Qualität des übergeordneten Stromnetzes, welches von einem Energieversorgungsunternehmen betrieben wird, ungenü- gend ist. Hier können z. B. netzseitige Schaltvorgänge auf der Hochspannungsseite zu Aussetzern in der elektrischen Versor- gung führen. Bekannt ist auch, dass mit Privatisierung des globalen Energiemarkts der Aufwand zur Pflege des Energiever- teilungsnetzes aus Kostengründen zurückgefahren worden ist bzw. weiterhin zurückgefahren wird. Hier ist künftig mit ei- ner zunehmenden Verschlechterung der Netzqualität zu rechnen.

Ein immenser Aufwand kann auch entstehen, wenn z. B. ausgangs- seitige Verbraucher als Störer ausgemacht werden, welche z. B. bei Schaltvorgängen derartige Störungen verursachen können, sodass diese sogar über die Stromversorgung in das übergeord- nete Stromnetz zurückwirken. Derartige Störer können z. B. nicht ausreichend entstörte induktive Schaltelemente wie z. B.

Schütze sein.

Zur Feststellung und Behebung der o. g. Fehler ist in vielen Fällen die Entsendung eines Serviceingenieurs nötig. Dies ist zeitaufwendig und teuer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die Funktion ei- ner Stromversorgung zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch eine Diagnoseeinheit für eine Strom- versorgung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Stromversorgung mit den im Anspruch 16 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil- dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Diagnoseeinheit überwacht die Stromversorgung ausgangs- seitig auf eine unzulässige Abweichung zumindest eines zu

überwachenden Parameters von einem Vergleichswert. Im Falle einer unzulässigen Abweichung von dem Vergleichswert erfasst die Diagnoseeinheit erfindungsgemäß Messwerte auf der Ein- gangsseite der Stromversorgung im zeitlichen Umfeld der unzu- lässigen Abweichung in einem Zeitfenster. Die Diagnoseeinheit legt dann die zugehörigen Messwerte in einem Speicher ab.

Damit ist der große Vorteil verbunden, dass die von einer netzseitigen Störung, wie z. B. durch einen Spannungseinbruch in einem 400V-Drehstromnetz, verursachte unzulässige Abwei- chung von einem Vergleichswert zweifelsfrei dokumentiert wer- den kann. Auf diese Weise kann einem Betreiber der Stromver- sorgung nachgewiesen werden, dass nicht die Stromversorgung sondern das übergeordnete Stromnetz den spezifizierten Anfor- derungen zum Betrieb von Stromversorgungen nicht genügt. Ein- und ausgangsseitige Netzfehler sowie stromversorgungsseitige Gerätefehler können problemlos und zeitnah mit geringem Auf- wand erfasst, abgefragt und analysiert werden.

Dadurch können vorteilhaft Maßnahmen ergriffen werden, um die Qualität des übergeordneten Stromnetzes zu erhöhen. Dies kann z. B. durch eine leistungsstarke Einspeisung für Verbraucher erfolgen, die kurzzeitig besonders hohe Ströme benötigen.

Beispiele dafür sind Schütze oder Punktschweißgeräte.

Parallel dazu kann die Diagnoseeinheit auch eingangsseitig die Stromversorgung auf eine unzulässige Abweichung zumindest eines zu überwachenden Parameters von einem Vergleichswert überwachen, ohne dass in diesem Fall es zu einer ausgangssei- tig unzulässigen Abweichung von einem Vergleichswert gekommen sein muss.

Dadurch können vorteilhaft Störungen im übergeordneten Strom- netz erfasst werden, wie z. B. hochfrequente Überlagerungen oder kurzzeitige sog. Bursts. Auch wenn diese ohne Folgen auf der Ausgangsseite der Stromversorgung bleiben sollten, so ist dennoch eine statistische Erfassung zur langfristigen Beur-

teilung der Stromnetzqualität möglich. So können auch Trends erkannt werden, die eine Aussage über den Zeitpunkt einer nun nicht mehr ausreichenden Stromnetzqualität ermöglichen. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn mit zunehmenden Automatisie- rungsgrad immer mehr Geräte, Maschinen etc. als potentielle Störquellen betrieben werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden einer ausgangsei- tig oder eingangsseitig unzulässige Abweichung auch ausgangs- seitig Messwerte im zeitlichen Umfeld der unzulässigen Abwei- chung in einem weiteren Zeitfenster erfasst und die weiteren Messwerte in dem Speicher ablegt.

Dadurch kann unmittelbar ein zeitlicher Zusammenhang zwischen einer netzseitigen ursächlichen Störung und einer folgenden Störungen auf der Ausgangsseite der Stromversorgung herge- stellt werden. Dadurch können auch Fehler, insbesondere spo- radische Fehler, in der Stromversorgung ausfindig gemacht werden. Dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn die Ausgangs- spannung auf der Ausgangsseite der Stromversorgung einbricht, ohne dass eine Störung auf der Eingangsnetzseite und ein Überstrom auf der Ausgangsseite vorliegt.

Die Diagnoseeinheit weist vorzugsweise ein Messmodul zur Messwerterfassung der zu überwachenden Parameter auf der Ein- gangsseite und ggf. auf der Ausgangsseite der Stromversorgung auf. Die Messeingänge können vorzugsweise potentialfrei aus- gebildet sein, um mögliche Auswirkungen auf die Steuereinheit der Diagnoseeinheit zu vermeiden.

Vorzugsweise weist das Messmodul einen Analog/Digital-Umset- zer mit mehreren Eingangsmesskanälen auf. Nach Digitalisie- rung der Messwerte können diese durch eine Steuereinheit der Diagnoseeinheit in einem Speicher abgelegt werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Diagnoseeinheit einen Umlaufspeicher für die eingangsseitig

und ggf. ausgangsseitig zu erfassenden Messwerte auf. Dabei werden fortlaufend die Messwerte erfasst und gespeichert. Der Umlaufspeicher kann dabei so ausgebildet sein, dass er z. B. für einen zurückliegenden Zeitraum von 1 Sekunde die erfass- ten Messwerte speichert und die ältesten Messwerte wieder durch aktuell erfasste Messwerte überschreibt.

Damit ist der große Vorteil verbunden, dass bei Detektion ei- ner Störung auch die Vergangenheit des Ereignisses sozusagen als Historie vorliegt.

Vorzugsweise belegt der Umlaufspeicher einen Teil des Spei- chers, so dass die Anzahl der notwendigen Bauelemente minimal wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Dauer eines Zeit- fensters einstellbar. Es ist dabei möglich, unterschiedlich lange Betrachtungszeiträume für die eingangsseitigen und aus- gangsseitigen erfassten Messwerte vorzugeben.

Die Messerfassungszeiträume können dabei so eingestellt wer- den, dass das eigentliche Störereignis z. B. zeitlich in der Mitte des Zeitfensters angeordnet ist, so dass die unmittel- bare zurückliegende Vergangenheit sowie der Fortlauf der Stö- rung dokumentiert werden können. Dadurch kann z. B. das Auf- schwingen einer Störung bereits festgehalten werden, bevor dieses letztendlich zum auslösenden Ereignis selbst wird. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Störereignissen festgehal- ten werden und im Speicher nacheinander abgelegt werden.

Die Speicherung des Verlaufs einer Störung kann so erfolgen, dass bei deren Detektion der Umlaufspeicher angehalten wird, weitere Messwerte für eine eingestellte Nachlaufzeit erfasst werden und die Messwerte direkt in den Speicher eingeschrie- ben werden. Im Anschluss werden die zeitlich vor dem auslö- senden Ereignis bereits im Umlaufspeicher festgehaltenen Messwerte in den Speicher"gerettet". Eine Steuereinheit or-

ganisiert die Ablage der Messwerte dabei in der Weise, dass die im zeitlichen Umfeld des auslösenden Ereignisses erfass- ten Messwerte, d. h. die erfassten Messwerte mit einer Vor- laufzeit und einer Nachlaufzeit zum Ereignis, in ihrem zeit- lichen Ablauf rekonstruierbar sind. Vorlaufzeit und Nachlauf- zeit bilden die Dauer eines Messfensters. Durch entsprechende Wahl kann das Verhältnis von Vorlauf-und Nachlaufzeit sowie die Gesamtdauer der Messfenster und die Abtastraten für einen zu überwachenden Parameter eingestellt werden.

Ein ausgangs-oder eingangsseitig zu überwachender Parameter kann z. B. eine elektrische Spannung, ein Strom, eine elektri- sche Leistung, eine Spannungs-, Strom-oder Leistungsan- stiegsgeschwindigkeit sein. Die elektrischen Eingangs-und Ausgangsgrößen können dabei alternierender Natur, wie z. B. eine Wechselspannung, oder unveränderlicher Natur, wie z. B. ein Gleichstrom, sein.

Bei Überwachung einer Spannung ist der zu überwachende Para- meter die elektrische Spannung. Dabei kann deren Kurvenver- lauf, deren Minimal-und/oder Maximalwert oder auch deren differentielles Verhalten du/dt herangezogen werden. Bezüg- lich des Kurvenverlaufs kann eine Hüllkurve mit einem Sicher- heits-/Toleranzabstand festgelegt werden. Zu allen vorgenann- ten Werten können Sicherheits-bzw. Toleranzabstände vorgege- ben werden. Die Werte werden vorzugsweise als normierte Fak- toren festgelegt.

Bei Überwachung eines Stroms ist der zu überwachende Parame- ter der elektrische Strom. Dabei kann dessen Kurvenverlauf, dessen Minimal-und/oder Maximalwert oder auch dessen diffe- rentielles Verhalten di/dt herangezogen werden. Bezüglich des Kurvenverlaufs kann eine Hüllkurve mit einem Sicherheits-/To- leranzabstand festgelegt werden. Auch hier können zu allen vorgenannten Werten Sicherheits-bzw. Toleranzabstände vorge- geben werden. Die Werte werden vorzugsweise als normierte Faktoren festgelegt.

Bei Überwachung einer Leistung ist der zu überwachende Para- meter die elektrische Leistung. Dabei kann deren Kurvenver- lauf, deren Minimal-und/oder Maximalwert oder auch deren differentielles Verhalten dP/dt herangezogen werden. Bezüg- lich des Kurvenverlaufs kann eine Hüllkurve mit einem Sicher- heits-/Toleranzabstand festgelegt werden. Zu allen vorgenann- ten Werten können Sicherheits-bzw. Toleranzabstände vorgege- ben werden. Die Werte werden vorzugsweise als normierte Fak- toren festgelegt.

Die Überwachung einer elektrischen Leistung kann in der Weise realisiert werden, in dem fortlaufend die elektrische Span- nung und zugleich der elektrische Strom z. B. an einer Ein- gangsklemme der Stromversorgung gemessen wird. Nach Digitali- sierung der zugehörigen Messwerte kann z. B. mittels der Steu- ereinheit der Diagnoseeinheit das mathematische Produkt er- mittelt werden, welches der elektrischen Leistung entspricht, und dieses rechnerische Ergebnis dann mit einem Vergleichs- wert auf Überschreitung verglichen werden.

Umweltparameter sind beispielsweise auf die jeweilige Strom- versorgung wirkende mechanische Kräfte als Folge von Rütteln und Schütteln. Weitere zu überwachende Parameter können auch die die Stromversorgung umgebende Temperatur und/oder die Luftfeuchtigkeit sein. Zu allen diesen Umweltparametern kön- nen Sicherheits-/Toleranzabstände vorgegeben werden. Die Wer- te werden vorzugsweise als normierte Faktoren festgelegt. Da Stromversorgungen nur für einen eingeschränkten Temperaturbe- reich, wie z. B. +5°C bis 60°C spezifiziert sind, kann ein Ausfall einer Stromversorgung aufgrund unzulässig hoher Umge- bungstemperaturen dokumentiert werden.

In einer Ausführungsform weist die Diagnoseeinheit eine Kom- munikationsschnittstelle zumindest zum Auslesen des Speichers auf. Die Kommunikationsschnittstelle kann dabei eine Bus- schnittstelle, eine Schnittstelle zum Anschluss an das Inter- net, eine GSM-Schnittstelle, eine UMTS-Schnittstelle, eine

USB-Schnittstelle oder eine Funkschnittstelle sein. Über die- se Schnittstelle kann der Speicher mit den Messwerten ausge- lesen werden und z. B. auf einem PC mit einer geeigneten Soft- ware ausgewertet werden.

Über die Kommunikationsschnittstelle der Diagnoseeinheit ist auch eine Fernbedienung der Kommunikationseinrichtung mög- lich. Dabei können z. B. "online"Messwerte an einen PC über- tragen und bewertet werden. Auch ist es vorteilhaft möglich, neue Firmware oder auch neue Werte für die zu überwachenden Parameter in die Steuereinheit der Diagnoseeinheit zu laden.

Der Speicher zur Ablage der Messwerte kann ein interner Fest- speicher, wie z. B. ein FRAM-oder EEPROM-Speicher sein. Bei größeren Datenmengen kann der Speicher auch ein Festplatten- laufwerk oder ein Flash-EPROM sein.

In einer besonderen Ausführungsform ist der Speicher ein mo- biles Speichermedium, wie z. B. ein Memory Stick, eine Spei- cherkarte oder eine Chipkarte.

Damit ist der Vorteil verbunden, dass bei Fehlen einer mögli- chen Kommunikationsschnittstelle das mobile Speichermedium aus der Diagnoseeinheit entnommen werden kann. Mittels eines geeigneten Lesegeräts können an anderer Stelle die Messwerte ausgelesen und ausgewertet werden, wie z. B. auf einem PC. Da- zu kann vorteilhaft ein baldiges notwendiges Auslesen des mo- bilen Speichermediums über eine blinkende LED an der Diagno- seeinheit angezeigt werden.

Eine Diagnoseeinheit DM kann auch eine elektronische Uhr, insbesondere eine DCF77-Funkuhr aufweisen. Dadurch kann jede gemessene Störung mit einem Zeitstempel versehen werden, so dass diese vorteilhaft zeitlich mit netzseitigen Störungen eines zuständigen Energieversorgungsunternehmen korreliert werden können.

Weiterhin gemäß der Erfindung umfasst eine Stromversorgung ein Stromversorgungsmodul und eine zuvor funktional beschrie- bene Diagnoseeinheit als integrierter Bestandteil der Strom- versorgung.

Dadurch lässt sich der externe Verbindungsaufwand zur Überwa- chung der Stromversorgung über eine separate Diagnoseeinheit vermeiden. Stattdessen können vorteilhaft alle Messmittel zur Erfassung der zu überwachenden Parameter im Gehäuse der Stromversorgung untergebracht werden.

Die Stromversorgung kann auch derart ausgebildet sein, dass eine Diagnoseeinheit modular an die Stromversorgung angedockt werden kann. Dazu können vorteilhaft in dieser Stromversor- gung z. B. Strommesswiderstände, Teilerwiderstände für eine Spannungsmessung bereits integriert sein. Über eine im Sei- tenbereich angeordnete Steckverbindung, wie z. B. eine Buchse, können diese Messsignale bereitgestellt werden. Wird nun eine Diagnoseeinheit mit einem entsprechenden Gegenstecker seit- lich an die Stromversorgung angedockt, so können gemäß der Erfindung die o. g. Parameter überwacht werden und die zugehö- rigen Messwerte in der Diagnoseeinheit gespeichert werden.

Vorzugsweise sind die zuvor genannten Vorrichtungen, d. h. die Diagnoseeinheit und die Stromversorgung, so ausgebildet, dass diese auf einer Hutschiene modular montiert werden können.

Die Vorrichtungen können eingangsseitig an einem Wechsel- stromnetz, wie z. B. einem konventionellen 400V-Wechselstrom- netz und/oder ausgangsseitig an einem Gleichstromnetz, wie z. B. einem 24V DC-Netz, betrieben werden.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen beispielhaft ver- schiedene Ausführungsformen einer Diagnoseeinheit für eine Stromversorgung sowie eine Stromversorgung mit einer Diagno- seeinheit gemäß der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

FIG 1 : ein Beispiel für eine separate Diagnoseeinheit gemäß der Erfindung, welche zur Überwachung an eine Strom- versorgung geschaltet ist, FIG 2 : ein Beispiel für eine in eine Stromversorgung integ- rierte Diagnoseeinheit gemäß der Erfindung, FIG 3 : einen beispielhaften Signalverlauf einer Ausgangs- gleichspannung am Ausgang einer Stromversorgung, mit einer unzulässigen Abweichung von einem Vergleichs- wert, FIG 4 : einen beispielhaften Signalverlauf der zugehörigen sinusförmigen Eingangsspannung der Stromversorgung, mit einer Unterspannung als Ursache für die unzuläs- sige Abweichung der Ausgangsspannung der Stromversor- gung, FIG 5 : einen beispielhaften Signalverlauf einer sinusförmi- gen Eingangsspannung, welche Netzstörungen für mehre- re Perioden zeigt, und eine FIG 6 : einen beispielhaften Signalverlauf einer sinusförmi- gen Eingangsspannung, welche hochfrequente Störungen in Form von Spikes zeigt.

Die Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine separate Diagnoseein- heit DM gemäß der Erfindung, welche zur Überwachung an eine Stromversorgung SV geschaltet ist. Im Beispiel der Figur ist die Diagnoseeinheit DM zur Messwerterfassung zwischen einem 3-phasigen Wechselstromnetz AC und der Eingangsseite E der Stromversorgung SV sowie zwischen der Ausgangsseite A der Stromversorgung SV und einem Verbraucher L geschaltet.

Bei der Stromversorgung SV handelt es sich um ein Netzgerät bzw. eine Gleichrichtereinheit, die an ihrem Ausgang A eine vom Verbraucher L benötigte Versorgungsgleichspannung zur

Verfügung stellt. Ausgangsseitig A sind dazu im Beispiel der Figur zwei Leiter, d. h. eine Plusleitung + und eine Masselei- tung-, zur Spannungsversorgung des Verbrauchers L darge- stellt. Die beiden Leiter +, -stellen somit ein ausgangssei- tiges Stromnetz DC dar, an welche eine Vielzahl weiterer Verbraucher L oder Lasten angeschlossen werden kann.

Das Wechselstromnetz AC weist drei Phasenleiter Ll, L2, L3 und einen Nullleiter N auf, die jeweils mit einem Eingang der Diagnoseeinheit DM verbunden sind. Die jeweiligen Leiter L1, L2, L3, N werden sozusagen durch die Diagnoseeinheit DM "durchgeschleift", wobei die Leiter L1, L2, L3 über niederoh- mige Messwiderstände R geführt werden. Da die Summe aller in den Leitern L1-L3, N fließenden Ströme 0 sein muss, können alle fließenden Ströme durch Auswertung der über den Messwi- derständen R abfallenden Messspannungen ermittelt werden.

Die Spannungserfassung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter dargestellt. Dies kann in der Weise erfolgen, dass in Bezug auf den Nullleiter N alle Eingangsspannungen an den Phasenleitern L1-L3 erfasst werden können.

Die"durchgeschleiften"Leiter L1-L3, N sind mit der Ein- gangsseite E der Stromversorgung SV zur Energieversorgung an- geschlossen. In entsprechender Weise sind auch die beiden ausgangsseitigen Leiter +, -der Stromversorgung SV zur Strom-und Spannungsmessung über die Diagnoseeinheit DM ge- führt.

Im Beispiel der Figur werden die o. g. Leiter L1-L3, N, +,- bereits einem Messmodul MESS der Diagnoseeinheit DM zuge- führt. Die Messwerterfassung erfolgt vorzugsweise über einen Analog/Digitalumsetzer A/D mit einer Mehrzahl von analogen Eingängen und einer an die zu messende Messgröße angepasste Eingangsbeschaltung. Des Weiteren kann an einen der analogen Eingänge ein temperaturabhängiger Widerstand RT, wie z. B. ein PT100, angeschlossen werden, sodass vorteilhaft die Umge-

bungstemperatur im Bereich der Stromversorgung zur Überwa- chung gemessen werden dann.

Das Messmodul MESS ist an eine Steuereinheit SE angeschlos- sen. Die Steuereinheit weist einen elektronischen Speicher MEM zur Ablage der digitalisierten Messwerte, einen Umlauf- speicher ULS zur Erfassung der Historie einer Störung sowie eine elektronische Uhr TIME zur zeitlichen Dokumentation ei- ner Störung auf. In der Steuereinheit SE können auch die zu überwachenden Parameter oder die zeitlichen Parameter für die Messfenster hinterlegt werden. Dies erfolgte beispielhaft durch Eintragung der Bezugszeichen du/dt, di/dt, TV, TN in den zeichnerischen Rahmen der Steuereinheit SE. Im Beispiel der Figur weist die Steuereinheit SE elektronische Mittel FFT auf, wie z. B. einen Signalprozessor, mittels der eine Fre- quenzanalyse der erfassten Messwerte möglich ist. Dadurch können vorteilhaft harmonische Störungen im ein-und/oder ausgangsseitigen Stromnetz AC, DC erfasst werden.

Die Steuereinheit SE ist weiterhin mit einer Kommunikations- schnittstelle KS verbunden, über welche die gespeicherten Messwerte aus dem Speicher MEM, Echtzeitmesswerte sowie Sta- tusinformationen der Diagnoseeinheit DM selbst von einer Ge- genstelle GS, wie z. B. einem PC, geladen werden können. In umgekehrter Richtung können z. B. neue Werte für die zu erfas- senden Parameter sowie eine geänderte Erfassungssoftware als Firmware in die Steuereinheit SE der Diagnoseeinheit DM gela- den werden.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Energieversorgung für die Diagnoseeinheit DM selbst nicht dargestellt. Diese kann aber z. B. über einen ausgangsseitige Abgriff der Strom- versorgung SV bewerkstelligt werden. Da die ausgangsseitigen Leiter +, -bereits durch die Diagnoseeinheit DM"durchge- schleift"sind, kann der Abgriff geräteintern erfolgen. Vor- teilhaft ist auch eine Pufferung der Energieversorgung über einen Akkumulator.

FIG 2 zeigt ein Beispiel für eine in eine Stromversorgung SV integrierte Diagnoseeinheit DM gemäß der Erfindung. Im Gegen- satz zur Vorrichtung in Figur 1 ist die Diagnoseeinheit DM bereits in eine Stromversorgung SV integriert. Zur Energie- wandlung weist die Stromversorgung SV ein Stromversorgungsmo- dul SVM auf, welches in seiner Funktion der Stromversorgung aus Figur 1 entspricht.

FIG 3 zeigt einen beispielhaften Signalverlauf G1 einer Aus- gangsgleichspannung u als beispielhaft zu überwachenden Para- meter am Ausgang A einer Stromversorgung SV, mit einer unzu- lässigen Abweichung von einem Vergleichswert UT1-OT1. Der Vergleichswert ist im Beispiel der Figur ein Toleranzband mit einer unteren und oberen Toleranzbandgrenze UT1, OT2 als mi- nimal und maximal zulässige Spannungswerte u. Das Ereignis DET der Abweichung wird im Beispiel der Figur im Zeitpunkt tl detektiert. Die Abweichung von dem Vergleichswert UT1 ist mit dem Bezugszeichen AB gekennzeichnet.

Die Detektion DET im Zeitpunkt tl ist gleichsam das Trigger- ereignis zur Festlegung des Messzeitfensters M1. Das Mess- zeitfenster M1 ist so gelegt, dass der Messvorgang innerhalb eines Zeitraums t0-t2 erfolgt, in welchem die Anlage, inner- halb derer sich die Stromversorgung und der bzw. die Verbrau- cher befinden, im ungestörten Normalbetrieb arbeiten. In die- sem Zeitraum t0-t2 können durchaus auch eingangs-und aus- gangsseitige Belastungsspitzen auftreten, die nicht notwendi- gerweise zur Störung oder zu einem Ausfall eines Verbrauchers L führen müssen.

Im Beispiel der Figur sind die Start-und Endzeitpunkte t0, t2 des Messzeitfensters M1 über die Festlegung der Vor-und Nachlaufzeit TV, TN zu dem Triggerzeitpunkt tl festgelegt.

Ferner ist der Eingangsspannungsbereich im Messmodul MESS für das Messzeitfenster M1 so eingestellt, dass auch mögliche un- zulässige Spannungen u erfasst werden können. Wie eingangs beschrieben, liegen die Messwerte zwischen dem Zeitpunkt t0

und dem Triggerereignis tl nur deshalb bereits vor, da diese bereits zuvor in einem fortlaufenden Umlaufspeicher ULS er- fasst und gespeichert worden sind.

FIG 4 zeigt einen beispielhaften Signalverlauf G2 der zugehö- rigen sinusförmigen Eingangsspannung der Stromversorgung SV, mit einer Unterspannung als Ursache UR für die unzulässige Abweichung AB der Ausgangsspannung der Stromversorgung SV.

Dieses eigentliche Störereignis ist in einem weiteren Mess- fenster M2, für welches beispielhaft die gleiche Vor-und Nachlaufzeit TV, TN gewählt wurden, dokumentiert.

Gemäß der Erfindung kann auch die eingangsseitige Wechsel- spannung ein zu überwachender Parameter sein. Dazu kann als Vergleichswert eine Hüllkurve UT2, OT2 herangezogen werden, welche als sinusförmiges Toleranzband ausgebildet ist. Ent- sprechend der Richtung, in welcher dieses Toleranzband durch- brochen wird, dient die obere oder die untere Hüllkurve UT2, OT2 als Vergleichswert.

FIG 5 zeigt abschließend einen beispielhaften Signalverlauf G3 einer sinusförmigen Eingangsspannung, welche Netzstörungen für mehrere Perioden zeigt.

FIG 6 zeigt einen weiteren beispielhaften Signalverlauf G4 einer sinusförmigen Eingangsspannung, welche hochfrequente Störungen in Form von Spikes zeigt.