Verfahren und Anordnung zur Zustandsbestimmung eines Schalters

Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleiß-Zustands eines Schalters sowie eine entsprechende Anordnung .

In elektrischen Schaltungen oder Netzen werden Schalter zum Schalten ( Trennen und Verbinden) eines elektrischen Stroms in unterschiedlichster Art und zu unterschiedlichen Zwecken verwendet . Beispielsweise werden sie als Schutzschalter in Versorgungsnetzen eingesetzt , bei denen die Zuverlässigkeit eine wichtige Rolle spielt , um Schäden durch eine Unterbrechung der Stromversorgung zu vermeiden . Dementsprechend ist auch die Zuverlässigkeit des Schalters wichtig .

Andererseits ist bekannt , dass Schalter altern und fehleranfällig werden können, wodurch ein zuverlässiges Schalten nicht mehr gewährleistet werden kann .

Betrachtet man als Beispiel ein elektrisches Energieversorgungsnetz im Niederspannungs- ( LV- ) Bereich, so können hier dezentrale erneuerbare Stromerzeugungsanlagen ( Solarmodule , ggf . kombiniert mit Energiespeichern oder Ladesäulen für Elektrofahrzeuge , flexiblen industriellen Fertigungsprozessen, etc . ) hinzugebaut werden . Dies hat in Verteilnetzen auf der LV-Ebene häufig eine höhere Belastung von LV-Leistungsschaltern zur Folge , da häufiger Schaltvorgänge bei hohem Strom stattfinden . Der höhere Verschleiß verringert die Zuverlässigkeit und verkürzt die Lebensdauer der Schalter . Beim LV-Bereich handelt es sich um Spannungen typischerweise unter 1000 V . Andererseits ist die Überwachung des Zustandes ( Condition Monitoring) eines elektrischen Betriebsmittels relativ aufwendig und teuer, gerade auch in der Niederspannungs ( LV) - Ebene . LV-Leistungsschalter werden entweder so lange betrieben, bis sie Fehl funktionen zeigen, woraus kostenintensive Aus fälle von Teilen des Energieversorgungsnetzes resultieren können, oder sie werden vorbeugend ausgetauscht , was ebenfalls erhöhte Kosten nach sich zieht . Dafür wird der aktuelle Verschleiß des Schalters abgeschätzt , beispielsweise durch Zählen der durchgeführten Schalt zyklen . Eine etwas bessere Abschätzung basiert auf der bei Abschaltungen im Schaltlichtbogen umgesetzten Energie . Diese Energie lässt sich im Wesentlichen durch den Wert E = I ² t bestimmen, dabei ist I der abgeschaltete Strom und t die Dauer des Stromflusses im Schaltlichtbogen, wobei hier häufig als ungünstigster Fall 10 ms ( eine Halbwelle ) angenommen wird . Dieses Kriterium für die Abschätzung der Alterung wird j edoch bei Abschaltungen mit hohem Strom zunehmend ungenau, wobei der Einfluss der Schaltung auf die Alterung sowohl erheblich unter- als auch überschätzt werden kann .

Aufgabe der Erfindung ist es , ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit dem eine verbesserte Zustandsbestimmung eines Schalters möglich ist . Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 und durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst .

Dabei beschreibt der Begri f f Zustand den Verschleiß- bzw . Alterungs zustand des Schalters , der insbesondere durch Schaltvorgänge , also den Gebrauch verursacht ist . Liegt kein oder kein nennenswerter Verschleiß vor, wird der Schalter als intakt bezeichnet . Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einer Erfassung und Auswertung des zeitlichen Verhaltens des Stroms durch den Schalter beim bzw . direkt nach dem Schließen des Schalters . Ebenso kann der zeitliche Verlauf der Spannungsdi f ferenz über dem Schalter erfasst und ausgewertet werden, beide Optionen fallen unter den Begri f f „Stromkenngröße" .

Die erfindungsgemäße Anordnung mit dem Schalter umfasst mindestens einen Sensor für die Stromkenngröße und eine Auswerteeinheit . Dabei kann der Sensor in den Schalter integriert oder extern sein .

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Option der Strommessung näher beschrieben, wobei in allen Aus führungs formen und Varianten die Option der Spannungsmessung ebenfalls möglich ist und im Rahmen der Erfindung liegt .

Bei einem intakten Schalter erfolgt der Schließvorgang innerhalb einer reproduzierbaren Zeit , d . h . die Zeitdi f ferenz zwischen dem Auslösen des Schließens und dem Schließen des elektrischen Kontakts ist eine weitgehend feste Größe

( „Schalt zeit" ) . Diese Schaltzeit ist im Allgemeinen nicht bekannt , insbesondere ist der Zeitpunkt , zu dem der Federantrieb den Schließvorgang des Kontakts startet , nicht bekannt . Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis , dass sich mit zunehmendem Gebrauch/Verschleiß die Schaltzeit ändert , weil beispielsweise die Kontaktoberfläche durch die Schaltvorgänge auf geschmol zen und verformt wird oder Masse von ihr abgetragen wird . Grundsätzlich kann dadurch die Schaltzeit verkürzt oder verlängert werden, wobei in den meisten Fällen eine Verlängerung eintritt . Die Erfindung nutzt diese Änderung der Schaltzeit in verschiedenen Aus führungs formen teilweise unterschiedlich aus .

In einer ersten Aus führungs form wird ein Schalter verwendet , der mindestens zwei Phasen einer elektrischen Leitung schalten kann . Bei einem intakten derartigen Schalter schließen die Kontakte der Phasen reproduzierbar schnell und nahezu synchron . Mit zunehmendem Verschleiß ändern sich die Schaltzeiten der Phasen in der Regel unterschiedlich, da einzelnen Phasen meist unterschiedlich belastet werden und daher nicht gleichmäßig verschleißen . Der zeitliche Versatz der Schließzeitpunkte wird daher mit zunehmendem Verschleiß größer, der Strom durch die verschiedenen Phasen setzt in der Regel zu verschiedenen Zeiten ein . Aus dem mit den Stromsensoren erfassten zeitlichen Verlauf ermittelt die Auswerteeinheit die Zeitdi f ferenz der Schließ zeitpunkte und vergleicht diese mit einem Grenzwert .

Anstelle der Ströme in den mindestens zwei Phasen kann auch der zeitliche Verlauf des Stroms in einem Neutralleiter gemessen und für die Auswertung herangezogen werden . Der Neutralleiter ist dabei so geschaltet , dass der Strom durch ihn gleich der Summe der Ströme durch die Phasen ist . Aus diesem Grund spiegelt sich eine Änderung der Schaltzeiten der Phasen und insbesondere ein Versatz bei ihren Schließ zeitpunkten im Strom durch den Neutralleiter wider . Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, sowohl die Phasenströme als auch den Neutralleiterstrom aus zuwerten .

In einer bevorzugten Variante der ersten Aus führungs form wird ein Schalter verwendet , der drei Phasen einer Drehstromschaltung bzw . eines Drehstromnetzes schalten kann ( sogenannter dreipoliger Schalter ) . Es ist dann zusätzlich möglich, den zeitlichen Stromverlauf in allen drei Phasen zu messen und für die Auswertung heranzuziehen . Es können dann die Zeitdi fferenzen der Schließ zeitpunkte von j eweils zwei Phasen herangezogen werden und so die Genauigkeit der Zustandsbestimmung erhöht werden . Alternativ oder zusätzlich kann gezielt die Zeitdi f ferenz zwischen dem zuerst schließenden und dem zuletzt schließenden Pol ausgewählt werden . Die Auswertung des Neutralleiterstroms ist vor allem dann vorteilhaft , wenn die Lastverteilung der Phasen im Wesentlichen symmetrisch ist . Beispielsweise ist es im Fall einer Sternschaltung von drei Phasen und einer im Wesentlichen symmetrischen Lastverteilung besonders einfach, den Zeitversatz zwischen dem erst- und let ztschließenden Pol zu bestimmen : Da der Strom durch den Neutralleiter gleich der Summe der Ströme durch die drei Phasen ist , ist er genau dann wesentlich von null verschieden, wenn nur ein oder zwei Pole geschlossen sind . Wenn alle Pole of fen oder alle geschlossen sind, ist der Neutralleiterstrom bei symmetrischer Last nahezu null . Die Dauer des Neutralleiterstroms spiegelt also den Zeitversatz der Schließ zeitpunkte wider .

Gemäß einer zweiten Aus führungs form wird ein Schalter verwendet , der mindestens eine Phase einer elektrischen Leitung schalten kann . Dabei kann es sich auch um einen Schalter handeln, der in einem Gleichstromkreis eingesetzt wird, d . h . die Phase liegt auf einem konstanten Potential . Bei der zweiten Aus führungs form wird der zeitliche Verlauf des Stroms aufgrund des Prellverhaltens des Schalters ausgewertet . Das Prellen eines Schalters tritt nur beim Schließen der Kontakte auf . Beim Schließen wird der Bewegkontakt des Pols durch eine starke Feder beschleunigt und tri f ft mit relativ hoher Geschwindigkeit auf den Festkontakt . Nach dem Auftref fen auf den Festkontakt prallt der Bewegkontakt in der Regel wieder ab, d . h . der Kontakt öf fnet sich noch ein oder mehrere Male , bevor er schließlich im geschlossenen Zustand zur Ruhe kommt . Dabei entsteht beim Abprallen und Öf fnen zunächst ein Lichtbogen, so dass der Stromfluss durch den Schalter nicht auf Null zurückgeht bzw . nur dann auf Null zurückgeht , wenn der Lichtbogen abreißt .

Der Vorgang lässt sich kinematisch im Wesentlichen durch ein System bestehend aus bewegter Masse , antreibender Federkraft und verlustbehafteter elastischer Verformung beim Aufprall des Bewegkontaktes auf einen Festkontakt beschreiben und modellieren . Beim Betrieb eines Schalters entstehen beim Schließen und verstärkt noch beim Öf fnen des Schalters Lichtbögen zwischen den sich gerade noch nicht (beim Schließen) oder nicht mehr berührenden Kontakten (beim Öf fnen) . Diese Lichtbögen bewirken ein Abtragen von Material an den Kontaktflächen und sind die wesentliche Ursache für den Verschleiß eines mechanischen Schalters . Durch das Abtragen von Kontaktmaterial wird einerseits die Kontaktmasse geringer und andererseits der Kontaktweg geändert , in der Regel vergrößert . Dies führt dazu, dass sich das Schwingungsverhalten des Fe- der-Masse-Systems und damit auch das Prellverhalten des Schalters ändert .

Mit einer zunehmenden Anzahl von Schaltzyklen im Gebrauch ändern sich entsprechend die Werte der Parameter, beispielsweise Kontaktmasse , Dicke und weitere Parameter, die in das kinematische Modell des Schwingungsverhaltens des Systems eingehen .

Gemäß der zweiten Aus führungs form wird dieses geänderte Schwingungsverhalten aus den Stromsignal ermittelt : Beim Kontaktschluss kommt es , sofern der aus Quelle und Last bestehende Stromkreis dadurch geschlossen wird, zu einem schnell einsetzenden, durch die Last und die Quelle bestimmten Stromfluss , wobei der Kontaktwiderstand im Bereich von typisch 0 , 1 möhm bis 10 möhm im Normal fall vernachlässigt werden kann . Nach dem ersten Prellvorgang öf fnet sich der Kontakt , wobei sich bei hinreichend hoher Stromstärke ein Lichtbogen bildet , dessen Impedanz deutlich oberhalb des Kontaktwiderstandes liegt und mit zunehmendem Kontaktabstand steigt . Je nach Lichtbogenstrom kommt es bei Überschreiten eines gewissen Kontaktabstandes zum Verlöschen des Lichtbogens . Da ein Lichtbogen eine Spannung benötigt , ist der Strom, wenn ein Lichtbogen brennt , kleiner, als wenn die Kontakte sich berühren, und das Zünden und Verlöschen eines Lichtbogens führt j eweils zu einem von einer MCU detektierbaren Sprung im Stromsignal . Der zeitliche Verlauf dieser Stromsprünge charakterisiert das Prellverhalten und verändert sich mit zunehmendem Verschleiß . Zur Zustandsermittlung kann der zeitliche Verlauf des Stromflusses in der Phase ermittelt und mit demj enigen eines intakten Schalters verglichen werden .

Insbesondere kann die Di f ferenz zwischen aufeinanderfolgenden Schließ zeiten der Phase ( d . h . des Pols ) für die Auswertung herangezogen werden und mit einem oder mehreren Grenzwerten verglichen werden .

Bei einer Variante wird ein mehrpoliger Schalter verwendet , bevorzugt ein dreipoliger Schalter in einer Drehstromschaltung . Dabei kann alternativ zum Phasenstrom oder zusätzlich der zeitliche Stromverlauf in einem Neutralleiter gemessen werden, da sich in diesem - wie im Zusammenhang mit der ersten Aus führungs form erläutert - eine Änderung der Stromflüsse in den Phasen widerspiegelt . Der zeitliche Verlauf des Neutralleiterstroms wird mit dem eines intakten Schalters verglichen .

Für den Vergleich mit einem intakten Schalter kann dessen zeitlicher Stromverlauf beim Schließen herangezogen werden . Alternativ oder zusätzlich können die Parameterwerte des kinematischen Modells , das den Schließvorgang beschreibt , herangezogen werden . Die Parameterwerte des Modells werden dann so angepasst , dass das simulierte und das gemessene Prellverhalten möglichst gut übereinstimmen . Es können ein oder mehrere Grenzwerte für die Abweichung eines einzelnen Parameters vorgegeben sein, oder es können die Abweichungen und Grenzwerte bei mehreren Parametern betrachtet und der Zustandsbestimmung zugrunde gelegt werden .

Gemäß einer Variante der zweiten Aus führungs form wird der Stromverlauf über mindestens eine Prellperiode ( zeitlicher Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Schließen) eines Pols gemessen . Für den Vergleich mit einem intakten Schalter wird der zeitliche Abstand zwischen dem ersten und zweiten Schließen herangezogen .

Bei einer weiteren Variante wird der Stromverlauf über mindestens eine Prellperiode ( zeitlicher Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Schließen) des zuletzt schließenden Pols gemessen und der zeitliche Abstand zwischen dessen ersten und zweiten Schließen für den Vergleich mit einem intakten Schalter herangezogen .

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Aus führungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, erläutert . Es zeigen :

Figur 1 : eine schematische Darstellung eines dreipoligen Schalters

Figur 2 : den zeitlichen Stromverlauf beim Schließen eines intakten dreipoligen Schalters

Figur 3 : den zeitlichen Stromverlauf beim Schließen gebrauchten dreipoligen Schalters , an dem die erste Aus führungs form des erfinderischen Verfahrens erläutert wird

Figur 4 : den zeitlichen Stromverlauf beim Schließen eines intakten dreipoligen Schalters mit einem Neutralleiter

Figur 5 : den zeitlichen Stromverlauf beim Schließen eines gebrauchten dreipoligen Schalters mit Neutralleiter, an dem eine Variante der ersten Aus führungs form des erfinderischen

Verfahrens erläutert wird

Figur 6 : den zeitlichen Stromverlauf beim Schließen eines gebrauchten dreipoligen Schalters mit Prellverhalten, an dem die zweite Aus führungs form des erfinderischen Verfahrens erläutert wird

Figur 7 : den zeitlichen Stromverlauf beim Schließen eines gebrauchten dreipoligen Schalters mit Prellverhalten mit Neutralleiter, an dem eine Variante der zweiten Aus führungsform des erfinderischen Verfahrens erläutert wird

Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines dreipoligen Schalters 10 , der als Leistungsschalter in einem Drehstromnetz verwendet werden kann . Für j ede der Phasen 1 , 2 , 3 ist ein schließbarer und öf fenbarer Kontakt 5 , 6 , 7 vorhanden . Die j eweiligen Lastimpedanzen sind mit Z I , Z2 , Z3 dargestellt . Für j ede Phase ist ein Stromsensor 11 , 12 , 13 vorhanden, der im Schalter integriert sein kann . Ferner ist ein Neutralleiter 4 mit zugeordnetem Stromsensor 14 vorhanden . Die Anordnung weist einen Microcontroller 15 als Auswerteeinheit auf , dessen Eingang mit den Stromsensoren 11 , 12 , 13 verbunden sind . Der Microcontroller 15 erfasst die zeitlichen Verläufe der Ströme in den einzelnen Phasen 1 , 2 , 3 und wertet sie aus . Insbesondere kann er die Schließ zeitpunkte der einzelnen Phasen bzw . Pole aus den Messwerten entnehmen, den zeitlichen Versatz zwischen zwei Schließ zeitpunkten ermitteln und diesen mit einem oder mehreren vorgegebenen Grenzwerten vergleichen . Dadurch ist wie oben erläutert eine Bestimmung oder Klassi fizierung des Zustandes des Schalters 10 möglich . Figur 2 zeigt die mit den Stromsensoren 11, 12, 13 erfassten Stromverläufe SI, S2, S3, wenn der Schalter 10 intakt ist. Beim Schließen des Schalters (bei t ~ 2 ms) werden alle Phasen annähernd gleichzeitig geschlossen, die Schließzeitpunkte der Phasen haben im Wesentlichen keinen Versatz.

Figur 3 zeigt die mit den Stromsensoren 11, 12, 13 erfassten Stromverläufe SI, S2, S3, wenn der Schalter 4 bereits gebraucht ist. Beim Schließen des Schalters (t ~ 2 ms) sind die Schließzeitpunkte der einzelnen Phasen nicht mehr übereinstimmend, vielmehr schließt der Kontakt der Phase 2 später als der Kontakt der Phase 1, und der Kontakt der Phase 3 wird als letztes geschlossen, im Beispiel ca. 0,5 ms nach Phase 1. Der Microcontroller vergleicht eine dieser Zeitdifferenzen, bevorzugt diejenige zwischen dem erstschließenden und dem let ztschließenden Schalter (At _a ) , mit einem oder mehreren vorgegebenen Grenzwerten G, beispielsweise Gl= 0,4 ms und G2 = 0,8 ms. Die Grenzwerte können empirisch festgelegt sein, wobei das Erreichen von Gl bedeutet, dass der Schalter bereits einen gewissen Verschleiß aufweist und in naher Zukunft ausgetauscht werden muss, und das Erreichen von G2 den sofortigen Austausch erforderlich macht. Der Schalter bzw. sein Zustand wird also klassifiziert.

Figur 4 zeigt die mit den Stromsensoren 11, 12, 13 erfassten Stromverläufe SI, S2, S3, sowie den Stromverlauf S4 im Neutralleiter für einen intakten Schalter. In dieser Variante ist die Lastverteilung in den Phasen im Wesentlichen symmetrisch. Die Stromsensoren 11, 12 und 13 sind nicht zwingend erforderlich, da nur der Stromverlauf im Neutralleiter ausgewertet werden muss. Bei dem intakten Schalter ist der Strom S4 durch den Neutralleiter 4 bis auf einen sehr kurzen

Schaltpuls ( Zeitraum At _n ) annähernd Null .

Figur 5 zeigt die mit den Stromsensoren 11 , 12 , 13 erfassten Stromverläufe S I , S2 , S3 , sowie den Stromverlauf S4 im Neutralleiter 4 für einen gebrauchten Schalter . Durch den Versatz der Schließ zeitpunkte der drei Pole ist der Strom im Neutralleiter über einen längeren Zeitraum verschieden von Null . Es kann sehr einfach insbesondere der Zeitversatz At _a der Schließ zeitpunkte des erstschließenden und des letztschließenden Schalters vom Microcontroller 15 ermittelt werden . Wie bei Figur 3 beschrieben kann der Zustand des Schalters bestimmt und klassi fi ziert werden, indem ein Vergleich mit einem oder mehreren Grenzwerten für At _a vorgenommen wird .

Figur 6 veranschaulicht die zweite Aus führungs form des erfinderischen Verfahrens , bei der das Prellverhalten des Schalters analysiert wird . Es sind beispielhaft die Stromverläufe SI , S2 , S3 der drei Pole eines 3-poligen Schalters dargestellt und die Zeitpunkte zum Bestimmen des Prellverhaltens von Pol 2 . Zu dem Zeitpunkt to schließt der Kontakt von Pol 2 zum ersten Mal ; bei t = ti öf fnet der Kontakt und es entsteht ein Lichtbogen . Bei t = t ₂ schließt der Kontakt wieder, bei t = to öf fnet er wieder und es entsteht wieder ein Lichtbogen, usw . Die Abstände der Werte to , t ₂ , ... zu t ₀ charakterisieren das Prellverhalten dieses Schaltpols . Eine Änderung gegenüber dem Neuzustand ist ein Maß für den Verschleiß der Kontakte . Bevorzugt wird die Zeitdi f ferenz At = t ₂ -t ₀ durch den Microcontroller ausgewertet , weil hier aufgrund der geringen statistischen Streuung die Änderungen gegenüber dem Neuzustand am deutlichsten sichtbar werden . Es wird also der Stromverlauf über mindestens eine Prellperiode ermittelt . Wenn die Abweichung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet , der z . B . empirisch ( durch Messung an einem in Labortests gealterten Schalter ) ermittelt werden kann, wird der Zustand des Schalters als verschlissen klassi fi ziert , und bevorzugt gibt das System ein entsprechendes Signal aus .

Das Prellverhalten eines Pols kann auch modelliert werden, wobei die Grundlage das Modell eines Feder-Masse-Systems ist . Bei Verschleiß des Schalters bzw . eines Pols müssen dann die Parameterwerte dieses Modells geändert werden, um das Schwingungsverhalten zutref fend zu beschreiben . Wenn eine oder mehrere dieser Änderungen einen oder mehrere vorgegebene Grenzwerte überschreitet , wird der Schalter als verschlissen klassi fi ziert .

Figur 7 veranschaulicht die zweite Aus führungs form des erfinderischen Verfahrens mit Auswertung des Neutralleiterstroms S4 , wobei die Last ausreichend symmetrisch auf die drei Phasen verteilt ist . Die Auswertung erfolgt bevorzugt wie folgt : In einem ersten Schritt werden aus den Sprüngen mit starken Änderungen des Stromverlaufs die Zeitpunkte to, ti , t4 ermittelt , zu denen in den drei Phasen der j eweils erste Kontaktschluss stattfindet . Insbesondere wenn diese Zeitpunkte nah beieinander liegen, werden ausgehend von diesen Zeitpunkten die Zeitpunkte to , to, te der ersten Kontaktöf fnungen gesucht , die in ungefähr dem gleichen zeitlichen Abstand zum ersten Kontaktschluss erscheinen sollten . Ausgehend davon werden dann die Zeitpunkte des zweiten Kontaktschlusses t ₈ , t ₇ , t ₈ gesucht , die wieder in ähnlichen zeitlichen Abständen zu den Öf fnungs zeitpunkten in der j eweiligen Phase liegen sollten . Als Kriterium für die Bewertung der Alterung durch den Microcontroller wird bevorzugt die Zeitdi f ferenz t ₈ -t ₄ herangezogen, die den ersten Prellvorgang in dem als letztes schließenden Kontakt beschreibt , nämlich die Prellperiode zwischen dem ersten und des zweiten Schließen des letzschlie- ßenden Kontakts darstellt .

Die Auswirkung statistischer Schwankungen oder systematischer Fehler auf die Aussagekraft der Zustandsbewertung kann dadurch reduziert werden, dass alle drei Phasen ausgewertet werden Es kann dann verglichen werden, ob die Zeitpunkte des ersten Kontaktschlusses und die für den Prellvorgang charakteristischen Zeitdi f ferenzen konsistent sind : die Zeitdi f ferenzen sollten mit zunehmend geändertem erstem Kontaktschluss stärker vom Neuzustand abweichen . In der Regel sollten die Zeitdi f ferenzen mit zunehmend geändertem erstem Kontaktschluss zunehmen .

Auch für dieses Beispiel kann das Verhalten mithil fe eines Modells des dreipoligen kinematischen Systems simuliert und die Modellparameter an die Messung angepasst werden .

In allen Aus führungs formen und Varianten können auch selbstlernende Verfahren zur Auswertung und/oder Mustererkennung eingesetzt werden, zum Beispiel künstliche neuronale Netze , die den Zustand des Betriebsmittels klassi fi zieren . Insbesondere bei der Auswertung des Prellverhaltens kann dadurch anhand des veränderten Prellverhaltens eine Zustandsbestimmung erfolgen . Die selbstlernenden Verfahren werden an neuen und künstlich gealterten Schaltern trainiert , und können bei gebrauchten Schaltern Abweichungen gegenüber dem Neuzustand erkennen und quanti fi zieren und zuverlässig warnen, bevor die Funktion des Schalters deutlich beeinträchtigt wird .

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Verfahren Stromsensoren nutzt , die im Allgemeinen in Schaltern, insbesondere in LV-Leistungsschaltern vorhanden sind, oder ohne großen Aufwand oder Kosten installiert werden können . Ein besonderer Vorteil ergibt sich durch den Vergleich der drei geschalteten Phasen, weil hierdurch die Genauigkeit der Zustandsbestimmung erhöht wird .

Mit der Erfindung können zum einen Schalter entsprechend ihrem Zustand ausgetauscht werden und noch ausreichend intakte Schalter weiterverwendet werden, auch wenn sie schon viele Schaltzyklen durchlaufen haben ( Predictive Maintenance , Condition Based Maintenance ) . Dadurch werden Kosten beträchtlich reduziert . Gleichzeitig werden unerwartete Aus fälle durch erhöhte Belastung, z . B . in Stadtteilen, Industrieanlagen oder kommerziell genutzten Gebäuden, vermieden . Die Zuverlässigkeit der elektrischen Versorgung wird dadurch verbessert .

Eine Auswertung anhand der ersten Schließ zeitpunkte ist einfach, insbesondere wenn lediglich der Stromverlauf im Neutralleiter ausgewertet wird . Bei den Messungen ist nur eine relative geringe Auflösung erforderlich . Dies ist messtechnisch insbesondere bei Niederspannungsschaltern einfach realisierbar . Ferner sind keine Vergleichswerte von intakten Schaltern notwendig .

Dagegen bietet die Analyse des Prellverhaltens Vorteile , wenn die Pole des Schalters einen derartigen Verschleiß aufweisen, dass sich ihre Schließ zeitpunkte in gleichem oder sehr ähnlichem Ausmaß ändern, so dass trotz Verschleiß kein aussagekräftiger Versatz auftritt . Das Verfahren eignet sich insbesondere für Niederspannungsschalter, da hier die Stromänderung durch den Lichtbogen deutlicher erkennbar ist als bei höheren zu schaltenden Spannungen . Be zugs Zeichen

10 Schalter

I, 2, 3 Phasen

4 Neutralleiter 5, 6,7 Kontakte (Kontakt federn)

ZI, Z2, Z3 Lastimpedanzen

SI, S2, S3, S4 Stromverläufe

II, 12, 13, 14 Stromsensoren

15 Microcontroller