Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Schutzschalters, elektronischer Schutzschalter sowie elektrische Anlage mit einem elektronischen Schutzschalter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Schutzschalters, einen elektronischen Schutz- schalter sowie elektrische Anlage mit einem elektronischen Schutzschalter .

Moderne Halbleiter-Leitungsschutzschalter (englisch: Semi- conductor Circuit Breaker, kurz SCCB, mitunter auch Solid State Circuit Breaker, kurz SSCB; im Folgenden wird die Ab- kürzung SCCB verwendet) sind in der Lage, elektrische Strom- kreise im Kurzschlussfall sehr viel schneller abzuschalten als herkömmliche Leitungsschutzschalter (englisch: Miniature Circuit Breaker, kurz MCB). Dabei weisen auch SCCB ein Nenn- schaltvermögen bzw. Kurzschlussschaltvermögen auf. Dabei handelt es sich um den Stromwert, bei dem ein MCB oder ein SCCB im Kurzschlussfall noch sicher abschalten kann. Dieser Stromwert liegt bei 230/400 V Haushaltsinstallationen bei- spielsweise zwischen 3 kA und 15 kA. Energieversorgungsunter- nehmen in Deutschland fordern ein Kurzschlussschaltvermögen von mindestens 6 kA.

Wie allgemein bekannt beträgt der Kurzschlussschaltstrom bzw. das Nennschaltvermögen ein Vielfaches des Nennstroms des MCB oder SCCB. Übliche Nennströme in Verbraucherstromkreisen bei 230/400 V Haushaltsinstallationen sind beispielsweise 10 A, 16 A oder 32 A.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mit dem der tatsächlich zu erwartende maximale Kurzschlussstrom ermittelt oder zumindest abgeschätzt werden kann . Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma- len des unabhängigen Patentanspruchs 1, durch einen elektro- nischen Schutzschalter mit Mitteln zum Umsetzen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens sowie durch eine elektrische Anlage mit einem derartigen Schutzschalter.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein erfin- dungsgemäßer Schutzschalter, insbesondere Halbleiter- Leitungsschutzschalter SCCB, Strom- und Spannungsmesswerte zum Berechnen oder jedenfalls Abschätzen einer Leitungsimpe- danz der Versorgungsleitung des Versorgungsstromkreises er- mittelt, indem der Schutzschalter die Versorgung des Last- stromkreises gerade lange genug unterbricht, um eine genügen- de Anzahl von Messwerten zu erfassen, ohne dass diese Unter- brechung die Last beeinträchtigt. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass gemäß der einschlägigen Normen konstruierte Lasten kurzzeitige Unterbrechungen tolerieren, ohne dass es zu Fehlfunktionen der Last kommt. Bevorzugt dauert die Unter- brechung nicht länger als 20 ms, besonders bevorzugt nicht länger als 10 ms, kann aber auch auf 2 ms begrenzt werden.

Vorzugsweise wird die Berechnung der Leitungsimpedanz durch in modernen SCCB ohnehin vorhandene Verarbeitungseinheiten durchgeführt. Alternativ werden die Messwerte an ein überge- ordnetes Gerät zur Auswertung übermittelt.

Dabei werden vorteilhaft in modernen Schutzschaltern, insbe- sondere in SCCB, ohnehin vorhandene Komponenten wie das im Vergleich zum mechanischen Schaltelement schnell schaltende elektronische Schaltelement, das/die Spannungsmessmittel und das/die Strommessmittel des SCCB verwendet, d.h. es müssen abgesehen von den Steuermitteln bzw. Verarbeitungseinheiten, die beispielsweise in Software oder Firmware realisiert wer- den können, vorzugsweise keine Anpassungen am SCCB vorgenom- men werden.

Die ermittelte Leitungsimpedanz kann einem Bediener oder Installateur zur Anzeige gebracht werden, welcher sie dann mit einem Sollwert vergleichen und bei nicht tolerierbaren Abweichungen entsprechende Maßnahmen veranlassen kann. Die Anzeige kann dabei durch eine Anzeigeeinheit des SCCB selbst erfolgen und/oder durch eine Anzeige an einem mit dem SCCB drahtlos oder drahtgebunden gekoppelten Gerät. Dabei kann es sich beispielswese um ein fest installiertes Gerät der elektrischen Anlage handeln oder um ein portables Gerät, beispielsweise ein portables Diagnosegerät oder um ein Smart- phone.

Aus dem ermittelten bzw. abgeschätzten Wert für die Leitungs- impedanz kann der Bediener oder Installateur den zu erwarten- den maximalen Kurzschlussstrom ermitteln. Dieser Schritt kann in Ausführungsbeispielen Teil des erfindungsgemäßen automati- sierten Verfahrens sein, indem der SCCB und/oder das überge- ordnete Gerät aus der Leitungsimpedanz einen maximal zu er- wartenden Stromanstieg bei Kurzschluss im Laststromkreis ermittelt, welcher anstelle und/oder zusätzlich zur Leitungs- impedanz dem Bediener oder Installateur angezeigt wird.

Übersteigt der maximal zu erwartende Stromanstieg bei Kurz- schluss im Laststromkreis das Kurzschlussschaltvermögen des SCCB oder einen davon abgeleiteten Schwellwert, beispielswei- se 80% des Kurzschlussschaltvermögens, kann dieser in einen Sicherheitsmodus versetzt werden, beispielsweise abschalten, und eine entsprechende Fehlerausgabe an den Bediener oder Installateur erfolgen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Schutzschalters gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für einen Stromkreis mit einem Schutzschalter gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorlie- genden Erfindung;

Fig. 3A ein vereinfachtes Ersatzschaltbild der Versorgungs- seite des Stromkreises gemäß Fig.2;

Fig. 3B eine weitere Vereinfachung zu Fig. 3A;

Fig. 4 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Ausführungsbei- spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; und Fig. 5 einen beispielhaften Verlauf von Strom und Spannung eines Schutzschalters bei Ausführung eines Ausführungsbei- spiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Schutzschalters 100, insbesondere eines Halbleiter-Leitungsschutzschalters SCCB, gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Der SCCB 100 weist netz- bzw. versorgungsseitige Klemmen 101 und 102 sowie lastseitige Klemmen 103 und 104 auf. Dabei erstreckt sich ohne Beschränkung der Allgemeinheit der N- Leiter des beispielhaften Wechselstromsystems zwischen den Klemmen 102 und 104 und der L-Leiter zwischen den Klemmen 101 und 103.

Der SCCB 100 weist mindestens einen mechanischen Schaltkon- takt auf. Im dargestellten Beispiel weist der SCCB 100 zwei mechanische Schaltkontakte 111, 112 auf, welche für beide Leiterpfade L und N die Eingangsklemmen 101, 102 von den Ausgangsklemmen 103, 104 galvanisch trennen können. Im darge- stellten Beispiel sind die beiden Schaltkontakte 111, 112 gekoppelt und zu einem zweipoligen mechanischen Trennschalter 110 zusammengefasst.

Neben dem (elektro-)mechanischen Schaltelement 110 weist der SCCB 100 ein elektronisches Schaltelement bzw. ein Leistungs- halbleiterelement 120 auf, welches vorzugsweise im L- Leiterpfad angeordnet ist und einen netzseitigen Pol 121, einen lastseitigen Pol 122 und einen Steuereingang 123 auf- weist.

Über den Steuereingang 123 wird das elektronische Schaltele- ment 120 von einem Steuerelement 130 über eine Signalleitung 134 gesteuert, insbesondere in Abhängigkeit von einem vom Steuerelement 130 vorgegebenen Betriebszustand ein- und aus- geschaltet. Beim Steuerelement 130 kann es sich beispielswei- se um einen Mikrocontroller handeln. In Ausführungsbeispielen der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass der Mikrocon- troller 130 auch das mechanische Schaltelement 110 steuert (nicht dargestellt). In anderen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass das mechanische Schaltelement 110 von einem separaten, elektronischen oder elektromechanischen, Steuerelement gesteuert wird (nicht dargestellt), das wiede- rum mit dem Steuerelement 130 gekoppelt sein kann.

Das Steuerelement 130 empfängt von Sensoren bzw. Messeinrich- tungen des SCCB 100 Signale bzw. Messwerte, was in der Dar- stellung der Fig. 1 durch Pfeile 131, 132, 133 angedeutet wird. Auf die Darstellung der ggf. notwendigen Signalwandlun- gen wurde der besseren Übersicht wegen verzichtet, da ent- sprechende Mechanismen der zuständigen Fachperson wohlver- traut sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der SCCB 100 über Mittel 140 zum Ermitteln der an den netzseitigen Klemmen 101, 102 anliegenden (Wechsel-)Spannung ul, von welchen aus ein die zeitabhängige Spannung ul repräsentierender Wert über die Beziehung 131 an das Steuerelement 130 geliefert wird.

Ferner verfügt der SCCB 100 vorzugsweise über Mittel 150 zum Ermitteln der über dem elektronischen Schaltelement 120 ab- fallenden Spannung u2. Von diesen wird ein die zeitabhängige Spannung u2 repräsentierender Wert über die Beziehung 132 an das Steuerelement 130 geliefert. Im bevorzugten Ausführungs- beispiel kann vom Steuerelement 130 durch einfache vorzei- chentreue Addition bzw. Subtraktion aus den Werten für ul und u2 eine zeitabhängige Spannung u3 an den Ausgangsklemmen 103, 104 ermittelt werden. In Form einer Gleichung ausgedrückt gilt für das dargestellte Ausführungsbeispiel: u3 = ul - u2.

In anderen Ausführungsbeispielen kann die Spannung u3 durch entsprechende an den Ausgangsklemmen angeordnete Messmittel direkt ermittelt werden (nicht dargestellt), wobei dann fall- weise auf die Mittel 140 oder 150 verzichtet werden kann.

Der beispielhafte SCCB 100 verfügt schließlich über Mittel 160 zum Ermitteln des durch den SCCB 100 fließenden Stroms i, die vorzugsweise in der vom Leistungshalbleiter 120 geschal- teten Leiterbahn L angeordnet sind. Die Mittel 160 liefern einen den zeitabhängigen Strom i repräsentierenden Wert über die Beziehung 133 an das Steuerelement 130.

Die übrige Funktionsweise der Steuerung 130 wird weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 4 und Fig. 5 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt eine stark vereinfachte Ersatzschaltung mit einem Verbraucher- bzw. Laststromkreis 200, der mittels eines SCCB 100 an einen Versorgungsstromkreis 300 angeschlossen ist. Auch die Darstellung des SCCB 100 wurde stark verein- facht und auf die Darstellung der netzseitigen Klemmen 101, 102, der lastseitigen Klemmen 103, 104 und der Schaltmittel 120, 111 im L-Pfad reduziert. Die bereits erwähnten Spannun- gen ul, u2 und u3 sowie der Strom i sind zur besseren Über- sicht ebenfalls dargestellt. Zudem ist die Netzspannung uO dargestellt .

Der Verbraucherstromkreis 200 weist ausgehend von der last- seitigen L-Klemme 103 des SCCB 100 folgende Elemente auf: eine erste ohmsche Leitungskomponente 211 mit dem Wert R3/2, eine erste induktive Leitungskomponente 221 mit dem Wert L2/2, eine Last 230 mit dem Wert R2, eine zweite induktive Leitungskomponente 222 mit dem Wert L2/2 und eine zweite ohmsche Leitungskomponente 212 mit dem Wert R3/2. Der Versorgungsstromkreis 300 weist eine netzseitige Span- nungsquelle 330 auf, welche die in Fig. 2 gezeigte Anordnung über eine Versorgungsleitung speist. Die Versorgungsleitung weist im L-Pfad eine erste ohmsche Leitungskomponente 311 mit dem Wert Rl/2 und eine erste induktive Leitungskomponente 321 mit dem Wert Ll/2 auf. Der N-Pfad weist eine zweite induktive Leitungskomponente 322 mit dem Wert Ll/2 und eine zweite ohmsche Leitungskomponente 312 mit dem Wert Rl/2 auf.

Mit Blick auf eine weitere Vereinfachung (vgl. Fig. 3) wurde dabei bereits vereinfachend angenommen, dass die ohmschen Komponenten 311, 312 und die induktiven Komponenten 321, 322 für die Hin- und die Rückleitung im Versorgungsstromkreis 300 jeweils annähernd gleich sind und daher jeweils annähernd der Hälfte des gesamten Leitungswiderstands RI sowie der gesamten Leitungsinduktivität L1 zwischen den netzseitigen Klemmen 101, 102 des SCCB 100 und der netzseitigen Spannungsquelle 330 entsprechen.

In Fig. 3A ist ein weiter vereinfachtes Ersatzschaltbild des Versorgungstromkreises 300 zwischen den netzseitigen Klemmen 101, 102 des SCCB 100 und der Quelle 330 gezeigt. Die in Fig. 2 gezeigten ohmschen und induktiven Leitungskomponenten 311, 312, 321, 322 wurden zu einer ohmschen Leitungskomponente 310 mit Wert RI und einer induktiven Leitungskomponente 320 mit Wert L1 zusammengefasst. Somit bilden für die Zwecke der weiteren Betrachtung die ohmsche Leitungskomponente RI, die induktive Leitungskomponente L1 und die Quelle 330 den ver- einfachten Versorgungsstromkreis 300, durch den der Strom i fließt. Die Quelle 330 liefert die zeitabhängige Spannung uO. während an den netzseitigen Klemmen 101, 102 des SCCB 100 die zeitabhängige Spannung ul anliegt. Über den Komponenten RI und L1 fallen die zeitabhängigen Spannungen u4 und u5 ab. In Form einer Gleichung ausgedrückt ergibt sich: uO = u4 + u5 + ul.

Für die weitere Betrachtung wurde das vereinfachte Ersatz- schaltbild aus Fig. 3A nochmals weiter vereinfach, Fig. 3B. Die Spannungen u0 und ul wurden dabei zu ux zusammengefasst, wobei gilt: ux = uO - ul sowie ux = u4 + u5 .

Anhand von Fig. 4 wird im Folgenden eine vorteilhafte Ausge- staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Das Verfahren startet in Schritt 410, beispielsweise ansprechend auf eine von einem Bediener generierte Anforderung hin, wenn die folgende Voraussetzungen vorliegt: das elektronische Schaltelement 120 des SCCB 100 ist eingeschaltet und das mechanische Schaltelement 110 ist geschlossen, d.h. der Ver- braucherstromkreis 200 ist eingeschaltet und es liegt keine Störung (z.B. Kurzschluss oder Überlast) im Verbraucherstrom- kreis 200 vor.

In Schritt 420 wird gewartet, bis der zeitabhängige Strom i einen Mindestwert erreicht, denn das Verfahren funktioniert umso besser, je höher der Strom zum Zeitpunkt des beabsich- tigten Ausschaltens (vgl. Schritt 430) ist. Beispielsweise kann der Strom i über mehrere Zyklen der Eingangswechselspan- nung gemessen werden, um den aktuellen maximal fließenden Strom zu ermitteln, und es wird zu Schritt 430 übergangen, wenn mindestens 80% des maximalen Stroms fließen. Fließt aktuell kein Strom, beispielsweise weil am Verbraucherstrom- kreis keine aktive Last vorhanden ist, und/oder liegt der Scheitelwert des Stroms unter einer definierbaren Schwelle, beispielsweise unter 1A, wird das Verfahren beendet, Schritt 425, und eine entsprechende (Fehler)Meldung an den Bediener ausgegeben. Der Bediener kann beispielsweise aufgefordert werden, eine Mindestlast an den Verbraucherstromkreis anzu- schließen, und anschließend das Verfahren neu zu starten.

In Ausführungsbeispielen, insbesondere wenn ein (Schätz)Wert für die Leitungsimpedanz nicht zeitnah benötigt wird, sondern ein geeignet hoher Strom abgewartet werden kann, verharrt das Verfahren in Schritt 420, bis ein derartiges Stromereignis auftritt, beispielsweise ein Einschaltvorgang (Inrush) einer kapazitiven Last. Zusätzlich oder alternativ kann ein Bedie- ner in Schritt 420 aufgefordert werden, eine derartige Last anzuschließen bzw. (kurzzeitig) zu aktivieren.

Falls in Schritt 420 ein hinreichend hoher Stromwert erreicht wurde, wird in Schritt 430 das elektronische Schaltelement 120 des SCCB ausgeschaltet. Mit Blick auf Fig. 5 ist dies der Zeitpunkt tO.

In Schritt 440 (zum Zeitpunkt t1 in Fig. 5) wird ein Strom- wert il des im Versorgungsstromkreis 300 fließenden Stroms i ermittelt und bevorzugt zeitgleich oder zumindest annähernd zeitgleich wird ein Spannungswert u11 der eingangsseitig am SCCB 100 anliegenden Spannung ul ermittelt. Diese Werte u11 und il werden in einem Speicher (nicht dargestellt) abgelegt. Für den im Beispiel der Fig. 1 dargestellten SCCB 100 werden die jeweiligen Momentanwerte für ul und i zum Zeitpunkt t1 mittels der weiter oben im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuter- ten Messvorrichtungen ermittelt.

In Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann die Erfas- sung von ul und i auch zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgen. Dies bietet sich beispielsweise an, wenn der SCCB 100 über ein (einziges) Spannungsmessmittel verfügt, das zunächst an die Leitungen L und N geschaltet wird, um einen Momentanwert für ul zu bestimmen, und anschließend an die Klemmen eines in den Pfad L integrierten Messwiderstands oder Shunt (nicht dargestellt), um den Spannungsabfall über diesem Messwider- stand zu ermitteln, woraus dann beispielsweise die Steuerung 130 einen Momentanwert für den Strom i berechnet.

In Schritt 450 wird geprüft, ob die Zeitdauer seit Ausschal- ten des elektronischen Schaltelements 120 des SCCB in Schritt 430 noch unter einer konfigurierbaren maximalen Zeitdauer tmax liegt. Diese konfigurierbare Zeitdauer wird so gewählt, dass sie kleiner oder gleich einer von normgerecht konstru- ierten Lasten zu tolerierenden Zeit für kurzzeitige Versor- gungsunterbrechungen liegt, also beispielsweise tmax = 20 ms, vorzugsweise tmax = 10 ms, in besonderen Ausgestaltungen auch tmax = 2 ms. Falls die vorgenannte Bedingung verletzt ist, d.h. die Zeitdauer seit Ausschalten ist größer als tmax, wird das Verfahren mit Schritt 470 fortgesetzt. Falls die vorge- nannte Bedingung eingehalten ist, d.h. die Zeitdauer seit Ausschalten ist kleiner oder gleich tmax, wird das Verfahren mit Schritt 460 fortgesetzt.

Alternativ zur Prüfung in Schritt 450, ob die Zeitdauer seit Ausschalten des elektronischen Schaltelements 120 des SCCB in Schritt 430 noch unter der konfigurierbaren maximalen Zeit- dauer tmax liegt, kann auch

In Schritt 460 wird geprüft, ob eine vorgebbare Anzahl von Werten für ul und i ermittelt wurden. Die Mindestanzahl von Werten liegt dabei in bevorzugten Ausführungsbeispielen bei jeweils 2 Werten für i und einem Wert für ul. In weiteren Ausführungsbeispielen können beispielsweise 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 Werte insbesondere für i, aber auch für ul genutzt werden. Generell gilt: je höher die Verarbeitungsgeschwindig- keit der Steuereinheit ist, um so mehr Werte können erfasst werden, was im Berechnungsschritt 470 anschließend eine Plau- sibilitätskontrolle der Werte und/oder Filterungen wie Glät- tungen und/oder Interpolationen zu bestimmten Zeitpunkten und/oder das Ausblenden von Einschwingvorgängen ermöglicht.

In Ausführungsbeispielen der Erfindung kann anstelle der Prüfung in Schritt 450, ob die Zeitdauer seit Ausschalten des elektronischen Schaltelements 120 des SCCB in Schritt 430 noch unter der konfigurierbaren maximalen Zeitdauer tmax liegt, die vorgebbare Anzahl von Werten für i sowie das Messintervall so gewählt werden, dass das Produkt aus Anzahl und Messintervall kleiner ist als tmax. Beispielsweise können im Fall von tmax = 10 ms bis zu 9 Messwerte bei einem Messin- tervall von 1 ms erfasst werden, ohne dass unter Berücksich- tigung einer Sicherheitsreserve eine Überschreitung von tmax befürchtet werden muss. Ist die vorgebbare Anzahl von Werten noch nicht erreicht, wird zu Schritt 440 zurückgesprungen und eine neue Ermittlung von Momentanwerten für i und optional für ul durchgeführt. In Fig. 5 ist dies beispielhaft angedeutet: zum Zeitpunkt t2 wird wie weiter oben für il beschrieben ein Wert i2 ermit- telt. Optional wird auch für ul ein weiterer Wert u12 ermit- telt.

In Ausführungsbeispielen der Erfindung wird vereinfachend angenommen, dass sich ul unmittelbar nach dem Ausschalten verändert und dann konstant bleibt, während der Strom i ab- nimmt. Legt man diese vereinfachende Annahme zugrunde, kann es genügen, nur einen Wert für ul zu ermitteln, solange der Strom i noch nicht auf Null gefallen ist. Es möglich, aber nicht notwendig, diesen Wert zeitgleich mit einer der Strom- messungen zu ermitteln.

Ist die vorgebbare Anzahl von Wertepaaren erreicht und/oder die maximale Zeit tmax für das Ausschalten des elektronischen Schaltelements 120 erreicht, wird die Wiederholung beendet und mit Schritt 470 fortgefahren.

In Schritt 470 wird das elektronische Schaltelement 120 des SCCB 100 eingeschaltet, falls dies nicht durch parallel ab- laufende Prozesse aus Sicherheitsgründen verhindert wird, etwa weil zwischenzeitlich ein Kurzschluss im Verbraucher- stromkreis 200 detektiert wurde. Mit Blick auf Fig. 5 erfolgt das Einschalten des elektronischen Schaltelements 120 zum Zeitpunkt t4.

Für die weiter unten beschriebenen Berechnungen wird noch ein Messwert für ul benötigt, der einen Rückschluss auf die Netz- spannung uO (siehe Fig. 3A) zulässt. Betrachten man einen kurzen oder sehr kurzen Zeitabschnitt (Mikrosekunden bis max. einige Millisekunden) unmittelbar vor dem Ausschalten in Schritt 430, kann ein quasistationärer Zustand angenommen, d.h. uO und i werden als konstant angesehen, u5 ist nahe Null (wegen i konstant). RI wird als klein angenommen und u4 daher als vernachlässigbar angesehen, so dass direkt vor dem Aus- schalten in Schritt 430 u1 ≈ u0 gilt. Damit kann also ein Spannungsmesswert u10, der näherungsweise der Netzspannung u0 entspricht, kurz vor dem Ausschalten in Schritt 430 ermittelt werden, beispielsweise als Teilschritt des Schrittes 430, bevor ausgeschaltet wird.

Alternativ kann u10 ermittelt werden, wenn nach dem Ausschal- ten der stationäre Zustand erreicht wird, der durch i = 0 charakterisiert wird, siehe Fig. 5 beispielsweise zum Zeit- punkt t3. Hier ist ein besserer Näherungswert für uO ermit- telbar, da wegen i = 0 auch u4 = 0. Allerdings ist es mög- lich, dass innerhalb von tmax der Strom i nicht auf Null fällt, so dass es keinen Zeitpunkt t3 gibt, zu welchem i = 0 gilt.

In Ausführungsbeispielen kann daher wie folgt vorgegangen werden: in Schritt 430 wird vor dem Ausschalten zunächst ein Wert für ul gemessen, der dann als Näherungswert u10 für u0 gespeichert wird. Anschließend wird das Verfahren mit den Schritten 430, 440, 450, 460 durchgeführt und in einem der Schritte wird geprüft, ob der Strom i auf Null gefallen ist, ohne dass tmax erreicht wurde. Sobald i = 0 erreicht wurde, oder kurz danach, wird eine neue Messung von ul durchgeführt und als neuer Wert für u10 anstelle des zuvor ermittelten Näherungswertes dem weiteren Verfahren zugrunde gelegt. An- ders ausgedrückt wird vor dem Abschalten ein Näherungswert für u10 ermittelt, der dann verwendet wird, falls der Strom nicht auf Null fällt, und der durch einen besseren Messwert ersetzt wird, falls der Strom innerhalb von tmax auf Null fällt.

Anschließend wird in Schritt 470 die Leitungsimpedanz L1 der Versorgungs- bzw. Netzleitung zwischen dem Schutzschalter 100 und der (gedachten) Netzspannungsquelle 330 Spannungswerten u10, u11 oder u12 (oder dem Mittelwert aus u11 und u12 und weiteren Spannungswerten) und den Strommesswerten i1, i2 sowie deren zeitlichen Abstand Δt = t2 - t1 zumindest nähe- rungsweise berechnet. In bevorzugten Ausführungsbeispielen werden dazu zunächst Δi = i2 - il und ux = u11 - u10 berech- net. Anschließend wird, gestützt auf das vereinfachende Er- satzschaltbild gemäß Fig. 3B mittels der Beziehung di / dt = Δi / Δt ein Näherungswert für di / dt ermittelt und schließlich mittels der Beziehung L1 = ux / (di / dt) der gesuchte Näherungswert für L ermittelt. Dabei wird wiederum die über RI abfallende Spannung als vernachlässigbar betrach- tet.

Mittels der durch mehrfache, hier zweifache, Ausführung des Schritts 440 ermittelten Werte i1, i2 sowie der Werte u10 und u11 ausgedrückt ergibt sich für das bevorzugte Ausführungs- beispiel folgende Gleichung: L1 = (u11 - u10)/((i2-i1)/(t2-t1 )

Mittels L1 und dem Scheitelwert u0,max der Netzspannung kann dann der maximal zu erwartende Stromanstieg im lastseitigen Kurzschlussfall ermittelt werden: di/dt = u0,max / L1

Aus diesem Stromanstieg di/dt kann nun der maximale Strom ermittelt werden, der erreicht wird, bevor der SCCB sicher abschaltet. Hierfür ist es lediglich notwendig, die für den jeweiligen SCCB-Typ vorbekannte Konstante dt,SCCB mit dem Stromanstieg di/dt zu multiplizieren. In Form einer Gleichung ausgedrückt : imax = di/dt * dt,SCCB

Mit dem für L1 ermittelten Wert ausgedrückt ergibt sich: imax = u0,max / L1 * dt,SCCB

Die Konstante dt,SCCB setzt sich zusammen aus der Zeit, die der SCCB benötigt, einen Kurzschluss zu erkennen (und z.B. von einem Einschaltvorgang zu unterscheiden), und der Zeit, die benötigt wird, anschließend den Halbleiterschalter 120 auszuschalten, und liegt typischerweise bei 0,2 bis 2 Mikro- sekunden .

Diese Berechnung kann ebenfalls durch den SCCB und/oder das übergeordnete Gerät durchgeführt werden und qualitativ (bei- spielsweise als farbliche Anzeige rot/grün nach Vergleich mit einem durch eine Norm oder anderweitig bestimmten Grenzwert wie beispielsweise dem eingangs genannten Kurzschlussschalt- vermögen von 6kA) und/oder quantitativ einem Bediener zur Anzeige gebracht werden.

Nach Berechnung und Ausgabe bzw. Bereitstellung der Parameter L1 und/oder di/dt und/oder imax endet das Verfahren mit Schritt 480. Natürlich ist es möglich, das Verfahren auf eine entsprechende Bedienereingabe hin erneut zu starten. In Aus- führungsbeispielen ist es möglich, das Verfahren automatisch mehrfach hintereinander ablaufen zu lassen und vor Ausgabe der Parameter eine Mittelwertbildung vorzunehmen, um zu einer besseren Abschätzung zu gelangen.

Optional kann das beschriebene Verfahren ergänzt oder abge- wandelt werden, um Kapazitäten C im Versorgungsnetz (vgl. Fig. 2) zu detektieren. Mit Blick auf Fig. 5 wird die Abnahme des Stroms i nach dem Ausschalten zum Zeitpunkt tO bei Vor- handensein einer Kapazität C deutlich flacher verlaufen, d.h. der sich bei zwei Messwerten für i ergebende Term:

( (i2-il)/(t2-t1)) wird betragsmäßig deutlich größer sein als durch die (meist sehr geringen) Leitungsinduktivitäten L1 bedingt. Im Berech- nungsschritt 470 kann optional geprüft werden, ob dieser Term einen Schwellwert übersteigt, beispielsweise einen für Ver- sorgungsleitungen, die eine maximale Länge und einen maxima- len Induktivitätsbelag aufweisen, maximal zu erwartenden Wert, kann in Schritt 470 die Entscheidung getroffen werden, dass eine Berechnung von L1 nicht möglich ist. Dies wird dem Bediener signalisiert oder zur Signalisierung an den Bediener bereitgestellt, gegebenenfalls gemeinsam mit einem Hinweis, dass sich im Versorgungskreis 300 Kapazitäten befinden. Der Bediener kann daraufhin untersuchen, ob diese Kapazitäten erwünscht oder unerwünscht sind.

Wie bereits erläutert ist es in Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Verfahrens natürlich möglich, die Zuverlässig- keit der Abschätzung durch weitere Wertepaare zu verbessern. Die Abschätzung beruht u.a. auf der Annahme, dass in den sehr kurzen betrachteten Zeitabständen die Abnahme des Stroms i nach Ausschalten bei t0 linear verläuft und die Spannung u0 sich in dieser Zeit nicht oder jedenfalls nicht maßgeblich ändert (dass also das Wechselstromsystem 100, 200, 300 quasi- stationär ist, d.h. unter Inkaufnahme geringer Fehler als Gleichspannungssystem betrachtet werden kann). Die Auswertung von weiteren Messwerten für i und/oder ul erlaubt es dann, Messwerte von der Betrachtung auszuschließen, bei denen sich die vorstehend genannten Voraussetzungen durch Vergleich mit den anderen Wertepaaren bzw. Interpolation als nicht zutref- fend herausstellen, beispielsweise im Fall von Einschwingvor- gängen oder in die Leitung eingekoppelten Störungen.

Wie bereits erwähnt ist es möglich, das vorstehend beschrie- bene Verfahren vollständig durch eine Steuerung 130, bei- spielsweise einen Mikrocontroller, eines modernen SCCB 100 ausführen zu lassen und die Ergebnisse über drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle an ein Anzeigegerät des Bedie- ners zu übermitteln. Bei dem Anzeigegerät kann es sich bei- spielsweise um ein mittels Bluetooth oder einer anderen Nah- funktechnik mit dem SCCB 100 koppelbares mobiles Gerät wie beispielsweise ein Smartphone handeln. Dabei kann die auf diesem mobilen Gerät ablaufende Software so ausgestaltet sein, dass der Bediener das Verfahren durch eine Benutzerein- gabe, die dann an den SCCB 100 übermittelt wird, überhaupt erst in Gang setzt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der SCCB 100 lediglich die Messwerte übermittelt und das mobile Gerät die Berechnungen vornimmt.