TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung eines Wechselrichters mit getrennten eingangsseitigen Anschlüssen für mehrere Gleichstromgeneratoren auf das Auftreten eines kritischen Fehlerstroms, das die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Wechselrichter zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 14.

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Überwachung eines Photovoltaikwechsel- richters auf das Auftreten eines kritischen Fehlerstroms, der einen Hinweis auf einen Erdschlussfehler darstellt. Bei einem über Anschlussleitungen eines Photovoltaikgenerators gemessenen Differenzstrom tritt neben dem interessierenden resistiven Fehlerstromanteil häufig ein sehr hoher kapazitiver Ableitstromanteil auf, der das Überwachen des resistiven Fehlerstromanteils beispielsweise auf das Auftreten von im Vergleich zu dem Ableitstromanteil kleinen Sprüngen schwierig macht. Der hohe Ableitstromanteil ist dabei auf die große Kapazität von Photovoltaikgeneratoren gegenüber Erde zurückzuführen. Diese Kapazität wirkt sich unmittel ba r i n ei n em h oh en Abl eitstrom a u s , soba ld d i e E i n ga n gs leitu n gen ei n es Wechselrichters in dessen Betrieb Potentialverschiebungen gegenüber Erde ausgesetzt sind.

Bei transformatorlosen Wechselrichtern und anderen Wechselrichtern ohne galvanische Trennung zwischen Gleichstromeingang und Wechselstromausgang können auch bei nur einem Erdschlussfehler auf der Gleichstromeingangsseite gefährliche resistive Fehlerströme auftreten. Das heißt, auch ein einfacher Erdschlussfehler führt nicht nur dazu, dass eine Eingangsleitung (ungewollt) geerdet wird. Daher gilt die Vorgabe für transformatorlose Wechselrichter, dass diese zuverlässig auf das Auftreten von Fehlerströmen überwacht werden müssen. Dabei sind in aller Regel zwei Kriterien einzuhalten. Zum einen darf der resistive Fehlerstromanteil keine Sprünge, d. h. keine schnellen Anstiege über einen vergleichsweise niedrigen Grenzwert von zum Beispiel 30 mA aufweisen, um einen maximalen Personenschutz sicherzustellen. Zum anderen darf aus Brandschutz- und Anlagenschutzgründen ein insgesamt auftretender Differenzstrom oder auch dessen kapazitiver Ableitstromanteil oder dessen absoluter resistiver Fehlerstromanteil einen deutlich höher liegenden Grenzwert von einigen 100 mA nicht überschreiten. Dieser höhere Grenzwert wächst zudem mit der Gesamtleistung der jeweiligen Photovoltaikanlage an, was für den niedrigeren Grenzwert des kurzzeitigen Anstiegs des resistiven Fehlerstromanteils nicht gilt.

Bei besonders großen Photovoltaikanlagen besteht daher eine besondere Schwierigkeit, aus einem gemessenen Differenzstrom den resistiven Fehlerstromanteil mit ausreichender Genauigkeit zu extrahieren, um ihn auf das Einhalten des niedrigen Grenzwerts für kurzfristige Anstiege zu überwachen.

STAND DER TECHNIK

Aus der US 201 1 /021 061 0 A1 ist eine Photovoltaikanlage bekannt, die eine Vielzahl von parallel geschalteten Photovoltaikgeneratoren aufweist. Dabei erfolgt die Parallelschaltung stufenweise, indem zunächst einzelne Photovoltaikgeneratoren in Verbindungseinheiten zusammengeführt werden und die Ströme von mehreren dieser Verbindungseinheiten dann in einer Sammeleinheit zusammengeführt werden, bevor sie einem Wechselrichter zugeführt werden. In den Verbindungseinheiten wird für jeden einzelnen Photovoltaikgenerator eine Fehlerüberwachung durchgeführt, jedoch n icht speziell auf Erdschlussfehler oder unter Durchführung einer Differenzstrommessung.

Aus der US 2012/0048326 A1 ist eine Photovoltaikanlage bekannt, bei der eine Mehrzahl von Photovoltaikgeneratoren wie in dem zuletzt diskutierten Stand der Technik stufenweise parallel geschaltet ist. Hierbei erfolgt für jeden einzelnen Photovoltaikgenerator in einer Verbindungs- einrichtung eine Differenzstrommessung, um den Photovoltaikgenerator auf das Auftreten eines Erdschlussfehlers zu ü berwachen. Eine weitere Differenzstrommessung erfolgt in einem gemeinsamen Wechselrichter für den Gleichstrom von allen Photovoltaikgeneratoren, um auch die Leitungen zwischen den Differenzstromsensoren der einzelnen Photovoltaikgeneratoren und dem Wechselrichter auf das Auftreten eines Erdschlussfehlers zu überwachen. Eine solche Überwachung auf das Auftreten eines Erdschlussfehlers bei einer Photovoltaikanlage ist auch aus der US 2012/0049627 A1 bekannt.

Aus der US 2002/0105765 A1 ist eine Photovoltaikanlage bekannt, bei der der Fehlerstromanteil eines Differenzstroms über Eingangsleitungen eines Photovoltaikwechselrichters unter Berücksichtigung der aktuellen Kapazität des angeschlossenen Photovoltaikgenerators und unter Berücksichtigung von Potentialschwankungen der Eingangsleitungen gegenüber Erde ermittelt wird, um diesen auch bei großen veränderlichen kapazitiven Ableitstromanteilen an dem Differenzstrom zuverlässig auf das Auftreten kleiner Sprünge überwachen zu können.

Aus der WO 201 1 /026874 A2 ist ein Verfahren zum Überwachen einer Mehrzahl von Photovoltaikgeneratoren einer Photovoltaikanlage, die hier als Strings bezeichnet werden, bekannt, um beispielsweise einen Teilausfall auch nur eines Substrings eines Photovoltaikgenerators frühzeitig erkennen zu können. Dazu werden Ströme von den einzelnen Strings gemessen und zeitgleich auftretende Ströme miteinander in Beziehung gesetzt sowie der Langzeitverlauf dieser Beziehungen ausgewertet.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung eines Wechselrichters auf das Auftreten eines kritischen Fehlerstroms und einen zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeigneten Wechselrichter aufzuzeigen, mit denen auch bei großer elektrischer Leistung und entsprechend großer Kapazität angeschlossener Photovoltaik- generatoren kleine kurzfristige Anstiege des Fehlerstroms ebenso zuverlässig erkannt werden können wie Absolutwerte des gesamten über den Wechselrichter fließenden Differenzstroms oder eines bestimmten Stromanteils dieses Differenzstroms.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Überwachung eines Wechselrichters mit getrennten eingangsseitigen Anschlüssen für mehrere Gleichstromgeneratoren auf das Auftreten eines kritischen Fehlerstroms, das die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist, sowie durch einen Wechselrichter zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Wechselrichters sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung eines Wechselrichters mit getrennten eingangsseitigen Anschlüssen für mehrere Gleichstromgeneratoren, insbesondere Photo- voltaikgeneratoren, auf das Auftreten eines kritischen Feh lerstroms werden in dem Wechselrichter Differenzströme über mindestens zwei Paare von Eingangsleitungen getrennt gemessen, die die an unterschiedlichen eingangsseitigen Anschlüssen eingespeisten Ströme führen, wobei alle Paare von Eingangsleitungen zusammen, d. h. in ihrer Gesamtheit alle an den Anschlüssen eingespeisten Ströme führen. Die Differenzströme werden für jedes Paar von Eingangsleitungen separat mit einem Grenzwert verglichen, wobei bei Überschreiten des Grenzwerts auf einen Feh ler erkan nt wird . Zusätzlich wird eine Summe von zeitgleich auftretenden Differenzströmen über alle Paare von Eingangsleitungen bestimmt und mit einem weiteren Grenzwert verglichen, wobei auch bei Überschreiten des weiteren Grenzwerts auf einen Fehler erkannt wird.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Differenzströme ausschließlich in dem Wechselrichter selbst gemessen. Obwohl dort die Möglichkeit bestünde, den gesamten Differenzstrom , d er ü ber den Wechsel richter fl ießt, m it ei nem ei nzigen Differenzstromsensor zu erfassen, werden erfindungsgemäß hierzu mindestens zwei Differenz- stromsensoren verwendet, die jeweils nur die von einer Teilmenge der Gleichstromgeneratoren kommenden Ströme auf das Auftreten von Differenzströmen überwachen. Hierdurch werden die kapazitiven Ableitstromanteile der gemessenen Differenzströme gegenüber einer einzigen Differenzstrommessung, die über die Gesamtheit der Gleichstromgeneratoren erfolgt, reduziert. Wenn beispielsweise jeder von zwei Differenzstromsensoren die Ströme von der Hälfte aller Gleichstromgeneratoren erfasst, werden die Absolutwerte der kapazitiven Ableitstromanteile der Differenzströme halbiert. Entsprechend kann mit einer noch größeren Anzahl von Differenzstromsensoren der jeweilige kapazitive Ableitstromanteil weiter reduziert werden. In Folge wird die Empfindlichkeit bei der Überwachung des jeweiligen Differenzstroms auf das Auftreten eines kleinen kurzfristigen Anstiegs seines Fehlerstromanteils erhöht. Dies kann so weit gehen, dass die Differenzströme, die mit jedem einzelnen Differenzstromsensor gemessen werden, direkt auf das Auftreten sprunghafter Anstiege überwacht werden können, d. h. ohne vorher einen kapazitiven Ableitstromanteil abzutrennen oder ohne anderweitig den reinen resistiven Fehlerstromanteil zu extrahieren. Die Empfindlichkeitssteigerung in Bezug auf kleine Anstiege des resistiven Fehlerstromanteils des über den Wechselrichter insgesamt fließenden Stroms wird d urch d ie u ngewöh nl iche Meh rzah l von Differenzstromsensoren i n dem Wechselrichter erreicht. Zugleich wird bei der vorliegenden Erfindung jedoch auch der interessierende Absolutwert des Differenzstroms oder eines seiner Stromanteile durch die entsprechende Summe über die Signale der einzelnen Differenzstromsensoren erfasst und kann entsprechend mit dem zugehörigen Grenzwert verglichen werden, der nur für die jeweilige Photovoltaikanlage als Ganzes gilt. Hier ergeben sich markante Vorteile dadurch, dass dieser Grenzwert nicht auf die einzelnen Differenzstromsensoren aufgeteilt wird, sondern nur die jeweilige Summe mit dem Grenzwert verglichen wird, weil dieser Grenzwert auch nur von der gesamten Photovoltaikanlage eingehalten werden muss und das singulare Überschreiten eines Anteils des Grenzwerts an einem einzelnen der Differenzstromsensoren nur ein unnötiges Abschalten der ganzen Photovoltaikanlage zur Folge hätte.

Wie bereits angesprochen wurde, ist der Grenzwert, mit dem die Differenzströme für jedes Paar von Eingangsleitungen separat verglichen werden, üblicherweise ein Grenzwert für einen Stromanstieg binnen bestimmter Zeit. Konkret gilt dieser Grenzwert üblicherweise für einen resistiven Fehlerstromanteil der Differenzströme. Wie bereits angesprochen wurde, kann daher zu jedem der gemessenen Differenzströme dessen resistiver Fehlerstromanteil bestimmt werden , u nd jeder der gemessenen Differenzströme kan n in Form seines resistiven Fehlerstromanteils mit dem Grenzwert für den resistiven Fehlerstromanteil der Differenzströme verglichen werden. Auch wenn sie vorteilhaft ist, ist die getrennte Bestimmung der resistiven Fehlerstromanteile jedoch nicht unbedingt zwingend. Vielmehr können, solange die weiteren Anteile, insbesondere ein kapazitiver Ableitstromanteil der Differenzströme, klein bleiben, auch direkt die gemessenen Differenzströme mit dem Grenzwert verglichen werden.

Der weitere Grenzwert, mit dem die Summe von zeitgleich auftretenden Differenzströmen über alle Paare von Eingangsleitungen verglichen wird, kann ein Grenzwert für die direkte Summe der Differenzströme oder, was bevorzugt ist, ein Grenzwert für eine Summe der kapazitiven Ableitstromanteile der Differenzströme sein. Die Summe der kapazitiven Ableitstromanteile der Differenzströme ka n n d abei a uch a ls ka pazitiver Ableitstrom antei l d er S u m me der Differenzströme ermittelt werden. Zu jedem der gemessenen Differenzströme kann also dessen kapazitiver Ableitstromanteil bestimmt werden; und die Summe der zeitgleich auftretenden Differenzströme über alle Paare der Eingangsleitungen kann in Form der Summe ih rer kapazitiven Ableitstromanteile bestimmt und mit dem weiteren Grenzwert verglichen werden. Alternativ kann die Summe der zeitgleich auftretenden Differenzströme über alle Paare der Eingangsleitungen in Form eines kapazitiven Ableitstromanteils der Summe der zeitgleich auftretenden Differenzströme bestimmt und mit dem weiteren Grenzwert verglichen werden.

Grundsätzlich kann es sich bei dem weitern Grenzwert auch um einen Grenzwert für eine Su mme der resistiven Feh lerstromantei le der Differenzströme oder einen resistiven Fehlerstromanteil der Summe der Differenzströme handeln.

Verfah ren zu r Bestimmung des resistiven Fehlerstromanteils und umgekehrt auch des kapazitiven Ableitstromanteils an einem Differenzstrom, wie sie auch hier anwendbar sind, gehen zum Beispiel aus der EP 2 372 857 A1 und der DE 10 201 1 002 084 A1 hervor.

Jedes Paar von Eingangsleitungen, das mit einem der Differenzstromsensoren überwacht wird, kan n d ie an den Anschlüssen für mindestens zwei Gleichstromgeneratoren eingespeisten Ströme führen. Das heißt, bei der vorliegenden Erfindung muss nicht für jeden einzelnen Gleichstromgenerator ein eigener Differenzstromsensor vorgesehen sein. Vielmehr können Gleichstromgeneratoren zur Überwachung durch einen einzigen Differenzstromsensor solange zusammengefasst werden, wie sichergestellt ist, dass auch ein kleiner aber relevanter Anstieg des Fehlerstromanteils des Differenzstroms sicher erkannt wird.

Beim Erkennen eines Fehlers aufgrund der von jedem der Differenzstromsensoren erfassten Differenzströme oder deren Summe wird der Wechselrichter sofort abgeschaltet und/oder von einem ausgangsseitig angeschlossenen Wechselstromnetz getrennt, letzteres insbesondere dann, wenn der Wechselrichter keine galvanische Trennung von dem Wechselstromnetz aufweist.

Wenn ein Fehler nur an einem Paar von Eingangsleitungen des Wechselrichters erkannt wird, können diese Eingangsleitungen auch selektiv aufgetrennt werden oder die zugehörigen Anschlüsse bzw. die daran angeschlossenen Gleichstromgeneratoren abgeschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Messung von Differenzströmen über Teilmengen der an den Wechselrichter angeschlossenen Gleichstromgeneratoren ermöglicht es auch , diese Teilmengen getrennt voneinander auf das Auftreten von Fehlern im Sinne eines Ausfalls einzelner Gleichstromgeneratoren oder einzelner Substrings von Photovoltaikgeneratoren als Gleichstromgeneratoren zu überwachen. Dabei kann ein Einbruch des Differenzstroms über einem Paar von Eingangsleitungen unmittelbar als Hinweis auf einen Ausfall eines daran angesch lossenen Gleichstromgenerators gewertet werden . Du rch den Ausfall ei nes Photovoltaikgenerators, beispielsweise infolge des Durchbrennens beider ihn absichernden Schmelzsicherungen, entfällt der kapazitive Ableitstromanteil des Photovoltaikgenerators an dem Differenzstrom. Aber auch bereits bei Durchbrennen nur einer dieser Sicherungen kommt es zu einem Rückgang des kapazitiven Ableitstromanteils des Differenzstroms. Dieses Entfallen oder dieser Rückgang des kapazitiven Ableitstromanteils wird besonders leicht erkannt, wenn zeitgleich Differenzströme über alle Paare von Eingangsleitungen, d. h. die mit den einzelnen Differenzstromsensoren gemessenen Differenzströme, verglichen werden. Hierdurch können Änderungen, die bei allen Differenzströmen gleichzeitig auftreten, externen Ereignissen zugeordnet werden und von tatsächlichen Ausfällen einzelner Gleichstrom- generatoren, d ie sich n ur auf d ie mit ei nem einzelnen Differenzstromsensor gemessenen Differenzströme auswirken, getrennt werden.

Zudem können Langzeitverläufe von Differenzströmen und insbesondere deren Verhältnisse untereinander ausgewertet werden. Grundsätzlich können dabei dieselben Algorithmen zur Anwendung kommen, wie sie aus der WO 201 1/026874 A2 bekannt sind und deren Inhalt hier insoweit einbezogen wird. Gemäß der WO 201 1/026874 A2 wird der jeweilige Stringstrom, d. h. ein Gegentaktstrom, beobachtet, während bei der hier vorliegenden Erfindung auf den Differenzstrom, d. h. einen Gleichtaktstrom, abgestellt wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Wechselrichter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit getrennten eingangsseitigen Anschlüssen für mehrere Gleichstromgeneratoren, Messeinrichtungen, die die Differenzströme zwischen Eingangsleitungen messen, welche in ihrer Gesamtheit al le an d en Ansch l üssen ei ngespeisten Ströme führen, und mit Überwachungseinrichtungen, die die Differenzströme mit einem Grenzwert vergleichen und bei Überschreiten des Grenzwerts auf einen Fehler erkennen, weisen die Messeinrichtungen für jedes von mindestens zwei Paaren der Eingangsleitungen, wobei diese mindestens zwei Paare der Eingangsleitungen die an unterschiedlichen eingangsseitigen Anschlüssen eingespeisten Ströme führen, einen separaten Differenzstromsensor auf. Die Überwachungseinrichtungen vergleichen die mit jedem der Differenzstromsensoren gemessenen Differenzströme separat mit dem Grenzwert. Weiterhin bestimmen die Überwachungseinrichtungen zusätzlich eine Summe von zeitgleich mit allen Differenzstromsensoren gemessenen Differenzströmen und vergleichen diese Summe mit einem weiteren Grenzwert. Auch bei Überschreiten dieses weiteren Grenzwerts erkennt die Überwachungseinrichtung auf einen Fehler.

Alle bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens haben ihre Entsprechung bei dem erfindungsgemäßen Wechselrichter, da das Verfahren vollständig in dem Wechselrichter durchgeführt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird , gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere der relativen Anordnung und Wirkverbindung mehrerer Bauteile - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht. Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wechselrichter zwischen einer Mehrzahl von

Photovoltaikgeneratoren und einem Wechselstromnetz.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Wechselrichters gemäß Fig. 1 . Fig. 3 zeigt ein Detail des Wechselrichters gemäß Fig. 2 beim Auftreten eines Ausfalls eines der Photovoltaikgeneratoren; und

Fig. 4 zeigt die Zusammenhänge zwischen einem gemessenen Fehlerstrom l _diff und seinem resistiven Fehlerstromanteil l _R sowie seinem kapazitiven Ableitstromanteil l _c .

FIGURENBESCHREIBUNG

Der in Fig. 1 dargestellte Wechselrichter 1 weist mehrere Anschlüsse 2 für jeweils einen Photovoltaikgenerator 3 als konkretes Beispiel für einen Gleichstromgenerator auf. I n dem Wechselrichter 1 werden die Photovoltaikgeneratoren 3 stufenweise parallel geschaltet, so dass ihre Ausgangsspannungen jeweils gleich sind und einer eingangsseitigen Zwischenkreis- Spannung eines eingangsseitigen DC/DC-Wandlers 4 des Wechselrichters 1 entsprechen. Dieser DC/DC-Wandler legt eine Zwischenkreisspannung über einem Gleichspannungszwischenkreis 5, der hier beispielhaft mit geerdetem Mittelpunkt 6 und zwei Kondensatoren 7 ausgeführt ist, fest, aus dem ein hier dreiphasiger DC/AC-Wandler 8 des Wechselrichters 1 gespeist wird. Der DC/AC-Wandler 8 ist über ein Netzfilter 9 und einen Netzschalter 10 an ein Wechselstromnetz 1 1 angeschlossen. Zur Überwachung des Wechselrichters 1 auf das Auftreten kritischer Fehlerströme, die einen Hinweis auf Erdschlussfehler im Bereich der Photovoltaikgeneratoren 3 und ihrer Parallelschaltung geben , sind mehrere Differenzstromsensoren 12 vorgesehen, mit denen jeweils der Differenzstrom über ein Paar von Eingangsleitungen 14, 15 erfasst wird. Diese Eingangsleitungen 14, 15 führen hier den Strom von jeweils zwei Photovoltaikgeneratoren, wobei auch noch mehr Photovoltaikgeneratoren an jedes Paar von Eingangsleitungen 14, 15 angeschlossen sein können , aber auch nur ein einziger Photovoltaikgenerator 3. Der mit jedem der Differenzstromsensoren 12 gemessene Differenzstrom l _diff wird getrennt von den anderen Differenzströmen daraufhin überprüft, ob er einen kurzfristigen Anstieg oberhalb eines Grenzwertes aufweist. Diese Überprüfung kann direkt an dem Differenzstrom l _diff oder an seinem resistiven Fehlerstromanteil l _R durchgeführt werden.

Dieser resistive Fehlerstromanteil ist der Realteil des Differenzstroms ff, d. h. der Strom, der mit der Spannung in Phase ist. Demgegenüber ist ein kapazitiver Ableitstromanteil l _c der Imaginärteil des Differenzstroms ff, der einen Phasenversatz von 90° zur Spannung aufweist. Diese Zusammenhänge gehen aus Fig. 4 hervor. Fig. 4 lässt dabei erkennen, dass es ein großer kapazitiver Ableitstromanteil l _c erschwert, durch Beobachten des Betrags oder auch des Phasenwinkels φ des Differenzstroms ff einen absolut gesehen viel kleineren aber doch relevanten Anstieg des resistiven Fehlerstromanteils l _R zu erkennen.

Dadurch, dass der Differenzstrom Uff bei der Photovoltaikanlage gemäß Fig. 1 in dem Wechselrichter 1 auf mehrere Differenzstromsensoren 12 aufgeteilt ist, ist der kapazitive Ableitstrom aufgrund der großen Kapazitäten der Photovoltaikgeneratoren gegenüber Erde für jeden Differenzstromsensor auf ungefähr -ί- reduziert, wo b e i N d i e A n z a h l d e r

Differenzstromsensoren ist. Entsprechend ist die Empfindlichkeit bei der Überwachung des gesamten Differenzstroms in Bezug auf das Erkennen eines relevanten Anstiegs des Fehlerstromanteils l _R um einen Faktor N verbessert. Zugleich wird bei der Photovoltaikanlage gemäß Fig. 1 die Summe der Differenzströme Σ Uff i bestimmt, wobei ff i mit i v o n 1 b i s N die Differenzströme von den einzel nen Differenzstromsensoren 12 sind, und mit einem weiteren Grenzwert verglichen. Dies kann durch direkten Vergleich der Summe Σ U _ff i mit dem weiteren Grenzwert erfolgen. Es kann aber auch ein Stromanteil der Summe der zeitgleich gemessenen Differenzströme ff mit dem weiteren Grenzwert verglichen werden . Dieser Stromanteil der Summe der zeitgleich gemessenen Differenzströme ff kann aus der Summe Σ ff i selbst bestimmt werden oder als Summe der entsprechenden Stromanteile der einzelnen Differenzströme Uff i. Dabei kann der Stromanteil in einer bevorzugten Ausführungsform anstatt des Fehlerstromanteils l _R auch der kapazitive Ableitstromanteil l _c sein. Bei der in Fig. 2 dargestellten Photovoltaikanlage sind N Differenzstromsensoren 12 in dem Wechselrichter 1 vorgesehen, mit denen jeweils der über ein Paar von Eingangsleitungen 14, 15 fließende Differenzstrom U _ff von drei oder mehr Photovoltaikgeneratoren 3 erfasst wird. Während in Fig. 2 die Photovoltaikgeneratoren 3 in dem Wechselrichter 1 jeweils einzeln durch ein Paar von Sicherungen 16, 17 abgesichert sind, sind hier zusätzliche Sicherungen 18, 19 in den Eingangsleitungen 14 und 15 angeordnet. Die Sicherungen 16 und 17 können in diesem Fall auch außerhalb des Wechselrichters 1 angeordnet sein, beispielsweise in einer Verbindungseinheit, über die mehrere Photovoltaikgeneratoren 3 parallel an ein Paar von Eingangsleitungen 14 und 15 angeschlossen werden, bevor sie mit den Anschlüssen 2 des Wechselrichters 1 verbunden werden. Zudem kann jedes Paar von Eingangsleitungen einzeln mit einem Schalter 20 aufgetrennt werden. Mit einem solchen Auftrennen kann auf einen kritischen Anstieg des resistiven Fehlerstromanteils des Differenzstroms Uff i ü ber einem einzelnen Paar von Eingangsleitungen 14 und 15, der entsprechend nur von einem der Differenzstromsensoren 12 registriert wird, reagiert werden. Wenn hingegen die Summe der Differenzströme Σ U _ff i den weiteren Grenzwert überschreitet, kann zwar auch versucht werden, deren größten Summanden durch Öffnen eines der Schalter 20 zu beseitigen, dann muss aber auch der weitere Grenzwert für die verbleibende Summe anteilig reduziert werden. Häufig ist es daher erforderlich, den Netzschalter 10 zu öffnen und den Wechselrichter 1 , insbesondere seinen DC/AC-Wandler 8, abzuschalten, wenn der weitere Grenzwert für die Summe der Differenzströme Σ Uff i überschritten wird. Fig. 3 illustriert, dass die Differenzströme Uff auch dazu verwendet werden können, Ausfälle von einzelnen Photovoltaikgeneratoren zu erfassen. Beispielsweise haben hier beide Sicherungen 16 und 17 des zweiten Photovoltaikgenerators 3 ausgelöst, so dass der Photovoltaikgenerator 3 nicht mehr mit den Eingangsleitungen 14 und 15 verbunden ist. Hierdurch entfällt die Ableitkapazität des zweiten Photovoltaikgenerators 3 und damit ein wesentlicher Teil des kapazitiven Ableitstromanteils des Fehlerstroms Uff 1 . Aber auch das Auslösen nur einer der Sicherungen 16 und 17 reduziert den kapazitiven Ableitstromanteil des Fehlerstroms Uff 1 . Auch wen n diese Reduktion kleiner als bei einem Auslösen beider Sicherungen 16 und 17 ausfällt, tritt sie bei einem Vergleich des Differenzstroms _ff 1 mit dem Differenzstrom l _diff 2, der zeitgleich für nicht ausgefallene Photovoltaikgeneratoren 3 gemessen wird, signifikant hervor.

BEZUGSZEICHENLISTE Wechselrichter

Anschluss

Photovoltaikgenerator

DC/DC-Wandler

Gleichspannungszwischenkreis

geerdeter Mittelpunkt

Kondensator

DC/AC-Wandler

Netzfilter

Netzschalter

Wechselstromnetz

Differenzstromsensor

(frei)

Eingangsleitung

Eingangsleitung

Sicherung

Sicherung

Sicherung

Sicherung

Schalter