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Title:
METHOD FOR CONTROLLING AN ELECTRONIC OVERCURRENT TRIP FOR LOW-VOLTAGE CIRCUIT BREAKERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/027292
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling an electronic overcurrent trip for low-voltage circuit breakers, according to which digitized signals for the electricity values are generated and evaluated, and a tripping device providing short-circuit protection is activated when an overcurrent event is assumed to take place based on the evaluation. According to the inventive method, signals whose electricity value does not lie between the electricity values of the previous signal and the subsequent signal, or whose electricity value does not correspond to the electricity values of the previous signal or the subsequent signal, are rated as potentially erroneous signals and are tested by means of additional criteria.

Inventors:
REDMANN ILKA (DE)
PANCKE ANDREAS (DE)
KRAUSS ANDREAS (DE)
NEIDHARDT KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/001909
Publication Date:
March 24, 2005
Filing Date:
August 24, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
REDMANN ILKA (DE)
PANCKE ANDREAS (DE)
KRAUSS ANDREAS (DE)
NEIDHARDT KLAUS (DE)
International Classes:
G01R31/327; H02H1/00; H02H3/08; (IPC1-7): H02H3/08
Foreign References:
US4347581A1982-08-31
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 312 (E - 0948) 5 July 1990 (1990-07-05)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 12 26 December 1996 (1996-12-26)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 04 31 May 1995 (1995-05-31)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT? (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines elektronischen Überstrom auslösers für NiederspannungsLeistungsschalter, bei welchem digitalisierte Signale für die Stromwerte generiert und aus gewertet werden und infolge der Auswertung bei Annahme eines Überstromereignisses ein Auslöser für einen Kurzschlussschutz aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass Signale, deren Stromwert nicht zwischen den Stromwerten des vorhergehenden Signals und des nachfolgenden Signals liegt oder deren Stromwert nicht mit den Stromwerten des vorherge henden Signals oder des nachfolgenden Signals übereinstimmt als potentiell fehlerbehaftete Signale eingestuft und mittels weiterer Kriterien überprüft werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen als potentiell fehlerbehaftet eingestuften Signale nicht in die Auswertung für die Beurteilung eines Überstrom ereignisses einbezogen werden, deren Stromwerte die Stromwer te des vorhergehenden Signals um einen vorgegebenen Wert ü bersteigen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalisierten Signale für die Effektivwerte des durch den NiederspannungsLeistungsschalter fließenden Stroms gene riert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwerte durch Messung von in Spulen erzeugten Spannun gen bestimmt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalisierten Signale mittels eines A/DWandlers er zeugt werden, welcher die in Spulen erzeugten Spannungen in digitale Signale umwandelt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitalisierten Signale mittels eines Mikroprozessors verarbeitet werden.
Description:
Beschreibung Verfahren zur Steuerung eines elektronischen Überstromaus- lösers für Niederspannungs-Leistungsschalter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines e- lektronischen Überstromauslösers für Niederspannungs-Leis- tungsschalter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genann- ten Merkmalen.

Überstromauslöser dienen bei Niederspannungs-Leistungsschal- tern dazu, im Falle eines Überstromereignisses (beispiels- weise Kurzschluss) dasselbe rechtzeitig zu detektieren und durch geeignete Mittel, beispielsweise Mittel zur sofortigen Trennung der Kontakte, eine Beschädigung oder Zerstörung des Niederspannungs-Leistungsschalters zu verhindern.

Dazu wird der durch den Niederspannungs-Leistungsschalter fließende Strom bestimmt. Dies kann nach dem Stand der Tech- nik beispielsweise durch Luftspulen realisiert werden, welche nahe der stromführenden Elemente des Niederspannungs-Leis- tungsschalters angeordnet sind. Der stromdurchflossene Leiter erzeugt ein magnetisches Feld, dessen zeitliche Änderung in der Spule zu einer Spannung führt. Dieses Spannungssignal wird regelmäßig mittels eines Analog-Digital-Wandlers in ein digitales Signal umgewandelt, welches integriert wird und ei- ne Größe für den innerhalb eines Zeitintervalls durch den Niederspannungs-Leistungsschalter fließenden Strom darstellt.

Dieses digitalisierte Stromsignal wird einem Mikroprozessor zugeführt, der die einzelnen, zeitlich aufeinander folgenden Stromsignale auswertet. Wird nun aus dem digitalisierten Stromsignal auf einen überproportionalen Stromanstieg ge- schlossen (Überstromereignis), stellt der Mikroprozessor ein

Signal zur Verfügung, welches einen Auslöser für-einen Kurz- schlussschutz aktiviert.

Insbesondere problematisch bei elektronischen Überstromaus- lösern ist deren Störanfälligkeit. Durch die Einstreuung von Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüsse können die digi- talen Stromsignale verfälscht werden. Um verfälschte Strom- signale herausfiltern zu können, ist beispielsweise der Ein- satz von Kondensatoren bekannt.

Um jedoch sämtliche Störsignale effektiv filtern zu können, wäre ein sehr aufwendiger und damit kostenintensiver Filter- mechanismus notwendig. Aus diesem Grund ist es bekannt, Stör- signale nicht nur mittels elektrischer Schaltungen (zum Bei- spiel Kondensatoren), sondern auch nach der Digitalisierung der Stromsignale zu filtern. Eine Filterung von Störsignalen ist für eine Beurteilung, ob ein Überstromereignis vorliegt, deshalb wichtig, da es ohne eine Filterung von Störsignalen zu Fehlauslösungen des Überstromauslösers kommen könnte.

Zur Filterung der bereits digitalisierten Stromsignale ist es bekannt, den Wert (Stromwert) eines digitalisierten Stromsig- nals mit dem Dreifachen des Wertes des vorhergehenden digita- lisierten Stromsignals zu vergleichen. Liegt der Stromwert über dem Dreifachen des vorhergehenden Stromwertes, wurde dieser nach dem Stand der Technik herausgefiltert, da davon ausgegangen wurde, dass der Stromwert durch eine Störung be- einflusst worden war. Eine Filterung bedeutet, dass dieser (gefilterte) Stromwert nicht mehr zur Stromerfassung und- berechnung und daher zur Beurteilung, ob ein Überstromereig- nis vorliegt, herangezogen wird.

Nachteilig am bekannten Verfahren ist, dass Störungen nur dann erkannt werden können, wenn die Stromsignale nicht grö- ßer als ein Drittel des Messbereiches des A/D-Wandlers sind.

Anderenfalls werden alle Störungen als gültig erkannt und in die Stromerfassung und-berechnung einbezogen, weswegen es zu Fehlauslösungen des Überstromschalters kommen kann. Weiterhin nachteilig ist, dass lediglich diejenigen Störungen erkannt werden können, welche einen erheblichen Einfluss (das Drei- fache des vorhergehenden Stromwertes) auf die Stromwerte aus- üben. Kleinere Störungen, durch welche nicht das Dreifache des vorhergehenden Stromwertes erreicht wird, können jedoch bei mehrfachem Auftreten ebenfalls zu einer Fehlauslösung des Überstromauslösers führen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah- ren zur Steuerung eines elektronischen Überstromauslösers für Niederspannungs-Leistungsschalter anzugeben, welches eine ge- ringere Störanfälligkeit gegenüber Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüsse aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines elektronischen Überstromauslösers für Nieder- spannungs-Leistungsschalter besteht darin, dass dieses eine geringere Störanfälligkeit gegenüber Störungen durch Netz- teile oder EMV-Einflüsse aufweist. Dadurch, dass Signale, de- ren Stromwert nicht zwischen den Stromwerten des vorher- gehenden Signals und des nachfolgenden Signals liegt oder de- ren Stromwert nicht mit den Stromwerten des vorhergehenden

Signals oder des nachfolgenden Signals übereinstimmt als po- tentiell fehlerbehaftete Signale eingestuft und mittels wei- terer Kriterien überprüft werden, können auch solche Stö- rungen erkannt und gefiltert werden können, welche einen ge- ringeren Einfluss auf die digitalisierten Stromwerte als das Dreifache des vorhergehenden Stromwertes haben.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist es vorgesehen, dass diejenigen als potentiell fehlerbehaftet eingestuften Signale nicht in die Auswertung für die Beurteilung eines Ü- berstromereignisses einbezogen werden, deren Stromwerte die Stromwerte des vorhergehenden Signals um einen vorgegebenen Wert übersteigen.

Das bedeutet, das diejenigen Stromwerte, welche zwischen den Stromwerten des vorhergehenden Signals und des nachfolgenden Signals liegen oder mit den Stromwerten des vorhergehenden Signals oder des nachfolgenden Signals übereinstimmen, stets in die Auswertung für die Beurteilung eines Überstromereig- nisses einbezogen werden, da erfindungsgemäß angenommen wird, dass diese Signale keinen Störungen durch Netzteile oder EMV- Einflüssen unterliegen, welche eine Fehlauslösung des Über- stromauslösers bewirken können. Diejenigen Signale, welche das oben genannten Kriterium jedoch nicht erfüllen, gelten zunächst als potentiell fehlerbehaftet und werden durch min- destens ein weiteres Kriterium daraufhin überprüft, ob diese Signale Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüssen unter- liegen. Dies wird dann anzunehmen sein, wenn der Stromwert eines potentiell fehlerbehafteten Signals den Stromwert eines vorhergehenden Signals um einen vorher festgelegten Betrag übersteigt. Dieser Betrag ist beispielsweise von den Leis- tungsdaten des Niederspannungs-Leistungsschalters, dem Mess-

bereich des A/D-Wandlers und dem Zeitintervall der Strom-be- ziehungsweise Spannungsmessung abhängig.

Vorzugsweise werden die digitalisierten Stromsignale für die Effektivwerte des durch den Niederspannungs-Leistungsschalter fließenden Stroms generiert.

Die Bewertung und Filterung der digitalisierten Stromsignale nach den oben genannten Kriterien wird vorzugsweise durch ein Datenverarbeitungsgerät vorgenommen. In einer besonders be- vorzugten Ausführungsvariante ist das Datenverarbeitungsgerät ein Mikroprozessor. Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann die Störanfälligkeit von Niederspannungs-Leistungsschaltern gegenüber Störungen durch Netzteile oder EMV-Einflüsse deut- lich gesenkt werden.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Kombina- tion und Modifikation der genannten Mittel und Merkmale wei- tere Ausführungsvarianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.