IMPULSSCHALTUNG ZUM BEREITSTELLEN EINES FEHLERSTROMS IN EINEM GLEICHSPANNUNGSENERGIEVERSORGUNGSNETZ

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungsnetz zum

elektrischen Koppeln von wenigstens zwei am Energieversor gungsnetz angeschlossenen elektrischen Einrichtungen mit we nigstens einer am Energieversorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Energiequelle unter Nutzung einer vorgebbaren elektrischen Versorgungsspannung, wobei das Energieversor gungsnetz als ein Gleichspannungsenergieversorgungsnetz aus gebildet ist, mit einem Energiequellenanschluss zum Anschlie ßen der wenigstens einen elektrischen Energiequelle, elektri schen Einrichtungsanschlüssen zum Anschließen einer jeweili gen der wenigstens zwei elektrischen Einrichtungen, mit den Einrichtungsanschlüssen elektrisch verbundene jeweilige

Schutzeinrichtungen zum Schützen des jeweiligen der Einrich tungsanschlüsse vor einem bestimmungsfremden Überstrom, wobei jede Schutzeinrichtung eine Sensoreinheit zumindest zum Er fassen eines elektrischen Stroms am jeweiligen Einrichtungs anschluss und eine Schalteinheit aufweist, wobei die Schalt einheit ausgebildet ist, den jeweiligen Einrichtungsanschluss abhängig von einem Ermitteln des Überstroms zu deaktivieren, und wenigstens zwei mit der Versorgungsspannung beaufschlag ten elektrischen Leitungen, von denen wenigstens eine Leitung den wenigstens einen Energiequellenanschluss mit den Schutz einrichtungen elektrisch koppelt. Die Erfindung betrifft fer ner auch ein Verfahren zum elektrischen Koppeln von wenigs tens zwei an einem Energieversorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Einrichtungen mit wenigstens einer am Energie versorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Energiequelle unter Nutzung einer vorgegebenen elektrischen Versorgungs spannung, wobei das Energieversorgungsnetz als ein Gleich spannungsenergieversorgungsnetz ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine elektrische Energiequelle an einem Energie- quellenanschluss des Energieversorgungsnetzes angeschlossen wird, die wenigstens zwei elektrischen Einrichtungen an je weiligen elektrischen Einrichtungsanschlüssen des Energiever sorgungsnetzes angeschlossen werden, die Einrichtungsan schlüsse mittels jeweiliger mit den Einrichtungsanschlüssen elektrisch verbundener Schutzeinrichtungen vor einem bestim mungsfremden Überstrom geschützt werden, indem eine Sen soreinheit einer jeweiligen der Schutzeinrichtungen zumindest einen jeweiligen elektrischen Strom erfasst und der jeweilige Einrichtungsanschluss abhängig von einem Ermitteln des Über stroms mittels einer jeweiligen Schalteinheit deaktiviert wird, und der wenigstens eine Energiequellenanschlusses mit den Schutzeinrichtungen mittels wenigstens einer von wenigs tens zwei mit der Versorgungsspannung beaufschlagten elektri schen Leitungen elektrisch gekoppelt wird.

Gattungsgemäße Energieversorgungsnetze sowie Verfahren der gattungsgemäßen Art sind im Stand der Technik umfänglich be kannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nach weises hierfür nicht bedarf. Energieversorgungsnetze sowie gattungsgemäße Verfahren dienen dazu, zwischen elektrischen Energiequellen und elektrischen Einrichtungen, insbesondere elektrischen Verbrauchern, elektrische Energie austauschen zu können, sodass ein bestimmungsgemäßer Betrieb der an das Energieversorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Einrich tungen und Energiequellen erreicht werden kann. Dabei braucht eine elektrische Energiequelle nicht in jedem Betriebszustand als Energiequelle betrieben zu sein, sondern sie kann abhän gig von einem jeweiligen Betriebszustand der Energiequelle auch als elektrischer Verbraucher beziehungsweise als elekt rische Einrichtung betrieben sein. Im Übrigen gilt dies umge kehrt natürlich auch für die elektrischen Einrichtungen, die ihrerseits nicht zwingend in jedem Betriebszustand als elektrischer Verbraucher betrieben zu werden brauchen, son dern, abhängig vom jeweiligen Betriebszustand der elektri schen Einrichtung, auch als Energiequelle dienen können. In der Regel ist es jedoch vorgesehen, dass die Energiequelle überwiegend elektrische Energie über das Energieversorgungs- netz bereitstellt und die elektrischen Einrichtungen überwie gend elektrische Energie aus dem Energieversorgungsnetz be ziehen, um ihren bestimmungsgemäßen Betrieb realisieren zu können .

Energieversorgungsnetze sowie auch Verfahren zu deren Betrieb sind im Stand der Technik umfänglich im Gebrauch. In der Re gel ist es vorgesehen, dass zumindest für jede an das Ener gieversorgungsnetz angeschlossene elektrische Einrichtung ei ne Schutzeinrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, vor ei nem auftretenden Überstrom zu schützen. Zu diesem Zweck wird ein elektrischer Strom an einem jeweiligen der Energiequel lenanschlüsse mittels eines Stromsensors erfasst und ausge wertet. Das Auswerten umfasst insbesondere einen Vergleich des erfassten Werts des elektrischen Stroms mit einem vorge gebenen Vergleichswert. Ergibt sich aus dem Vergleich, dass der Wert des erfassten Stroms größer als der Vergleichswert ist, wird dies als Überstrom ermittelt und es wird ein ent sprechendes Steuersignal an die Schalteinheit abgegeben, mit tels der der entsprechende elektrische Einrichtungsanschluss abhängig von dem Steuersignal deaktiviert werden kann. Dem Grunde nach kann dieses Schutzprinzip natürlich auch für die wenigstens eine elektrische Energiequelle vorgesehen sein.

Im Stand der Technik ist es üblich, dass ein elektrisches Netz, welches der Verteilung von elektrischer Energie dient, eine jeweilige spezifische Topologie aufweisen kann, insbe sondere unterschiedliche Energieverteilungsebenen beziehungs weise Versorgungsebenen, durch die zum Beispiel eine Art Baumstruktur gebildet werden kann.

Besonders wenn elektrische Einrichtungen mit voneinander ab weichenden elektrischen Leistungen am Energieversorgungsnetz angeschlossen sind, kann das Problem auftreten, dass bei ei nem Überstrom, insbesondere einem Kurzschlussstrom in einem Kurzschlussfall, bei einer jeweiligen der elektrischen Ein richtungen nicht die Schutzeinrichtung zuerst die elektrische Einrichtung deaktiviert beziehungsweise auslöst, an der die elektrische Einrichtung angeschlossen ist, bei der der Über- strom beziehungsweise der Kurzschlussstrom auftritt, sondern zum Beispiel eine benachbart angeordnete Schutzeinrichtung, eine übergeordnete Schutzeinrichtung einer übergeordneten Versorgungsebene oder dergleichen. Dies ist jedoch uner wünscht, weil dadurch der bestimmungsgemäße Betrieb der wei teren elektrischen Einrichtungen, die an dem Energieversor gungsnetz angeschlossen sind, gestört werden kann. Das Prin zip, dass die Schutzeinrichtung zuerst auslöst, bei der der Überstrom auftritt, wird auch Selektivität genannt.

Bei einem Auftreten eines Fehlers, insbesondere eines Kurz schlusses in einem ausgedehnten Gleichspannungsversorgungs netz als Energieversorgungsnetz, ist es erwünscht, dass die Selektivität zuverlässig gewährleistet ist. Das heißt, es soll immer genau der Einrichtungsanschluss mittels der

Schutzeinrichtung abgeschaltet werden, bei der der Fehler, beispielsweise der Überstrom oder Kurzschlussstrom, aufgetre ten ist.

Viele elektrische Einrichtungen, insbesondere im Bereich der Gleichspannungsanwendung, stellen einrichtungsanschlussseitig eine nicht unbeachtliche elektrische Kapazität bereit. Dies kann zum Beispiel durch einen Kondensator oder dergleichen erfolgen. Sind nun derartige elektrische Einrichtungen von unterschiedlicher Leistung am Gleichspannungsversorgungsnetz angeschlossen, kann bei einem Auftreten eines Fehlers, bei spielsweise eines Kurzschlusses, bei derjenigen der elektri schen Einrichtungen, die eine große elektrische Leistung auf weist, ein entsprechender Kurzschlussstrom die Folge sein.

In der Regel benötigt die Schutzeinrichtung einen gewissen Zeitraum, um den Fehler beziehungsweise den Kurzschluss zu verlässig zu ermitteln und den entsprechenden Einrichtungsan schluss mittels deren Schalteinheit zu deaktivieren. Bis zum Abschalten der entsprechenden elektrischen Einrichtung mit tels der Schutzeinrichtung fließt jedoch ein entsprechend großer Strom aus dem Energieversorgungsnetz in die von dem Fehler betroffene elektrische Einrichtung. Dieser Strom kann aufgrund von Leitungsinduktivitäten und dergleichen insbeson dere von benachbart angeordneten elektrischen Einrichtungen bezogen werden, beispielsweise wenn sie anschlussseitig eine entsprechende Kapazität bereitstellen . Ist eine solche elekt rische Einrichtung für eine kleine elektrische Leistung aus gelegt, kann der Fall eintreten, dass die Kapazität dieser elektrischen Einrichtung einen entsprechenden Strom liefert, der über die Schutzeinrichtung, an der diese elektrische Ein richtung angeschlossen ist, zu der Schutzeinrichtung gelie fert wird, an der der Fehler beziehungsweise der Kurzschluss aufgetreten ist. In einem solchen Fall kann das Prinzip der Selektivität nicht mehr gewährleistet werden und diese elekt rische Einrichtung wird mittels der zugeordneten Schutzein richtung abgeschaltet, obwohl kein Fehler vorliegt, weil bei spielsweise der Vergleichswert dieser entsprechenden Schutz einrichtung kleiner ist, als der Vergleichswert der Schutz einrichtung, bei der der Fehler beziehungsweise der Kurz schluss aufgetreten ist.

Bei Energieversorgungsnetzen, die mit einer Wechselspannung als Versorgungsspannung beaufschlagt sind, ist es beispiels weise bekannt, die Schutzeinrichtungen über Kommunikations leitungen entsprechend miteinander kommunikationstechnisch zu koppeln. Dadurch kann durch entsprechende Kommunikation zwi schen den Schutzeinrichtungen untereinander erreicht werden, dass das Prinzip der Selektivität realisiert werden kann.

Dies ist jedoch vergleichsweise aufwändig und insbesondere für den Einsatz bei Gleichspannung als Versorgungsspannung wenig geeignet, weil der Kurzschluss sehr schnell abgeschal tet werden muss, um die Selektivität zu gewährleisten und die Anforderung an die Reaktionsgeschwindigkeit der Kommunikation sehr hoch wären.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Selek tivität bei einem Energieversorgungsnetz, insbesondere wenn es mit einer Gleichspannung als Versorgungsspannung beauf schlagt ist, zu verbessern. Als Lösung werden mit der Erfindung ein Energieversorgungs netz sowie ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen .

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich anhand der Merkmale der abhängigen Ansprüche.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Energieversorgungsnetzes wird insbesondere vorgeschlagen, dass die wenigstens zwei elektri schen Leitungen mit einer Impulsschaltung zum Abgeben einer vorgebbaren elektrischen Ladungsmenge mit wenigstens einem Kondensator elektrisch gekoppelt ist, die ausgebildet ist, bei einem Auftreten eines Spannungseinbruchs der Versorgungs pannung die elektrische Ladungsmenge abzugeben, wobei die La dungsmenge zumindest abhängig vom Überstrom und einem vorgeb baren Zeitraum zum Abgeben der Ladungsmenge bestimmt ist.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens wird insbesondere vorgeschlagen, dass an den wenigstens zwei elektrischen Lei tungen eine Impulsschaltung zum Abgeben einer vorgegebenen elektrischen Ladungsmenge mit wenigstens einem Kondensator angeschlossen ist, wobei mittels der Impulsschaltung bei ei nem Auftreten eines Spannungseinbruchs der Versorgungspannung die elektrische Ladungsmenge abgegeben wird, wobei die La dungsmenge zumindest abhängig vom Überstrom und einem vorge gebenen Zeitraum zum Abgeben der Ladungsmenge bestimmt ist.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass durch die Im pulsschaltung erreicht werden kann, dass energieversorgungs netzseitig für den vorgegebenen Zeitraum beziehungsweise den vorgebbaren Zeitraum eine vorgegebene elektrische Ladungsmen ge in das Energieversorgungsnetz eingespeist werden kann, die insbesondere abhängig vom Überstrom und vorzugsweise für den vorgegebenen Zeitraum bereitgestellt wird. Dadurch kann näm lich erreicht werden, dass im Fehlerfall beziehungsweise im Fall eines Kurzschlusses bei einer der elektrischen Einrich tungen der Überstrom zumindest nicht vollständig von einer oder mehreren der weiteren elektrischen Einrichtungen bereit gestellt zu werden braucht, sodass die zuverlässige Deakti vierung des betroffenen Einrichtungsanschlusses, an dem der Fehler beziehungsweise der Kurzschluss aufgetreten ist, ge währleistet werden kann, ohne dass die weiteren elektrischen Einrichtungen oder die die wenigstens eine elektrische Ener giequelle betroffen zu sein brauchen. Hierdurch können insbe sondere die Selektivität verbessert und die Betriebsbereit schaft der weiteren elektrischen Einrichtungen ebenfalls zu verlässiger gewährleistet werden.

Die Erfindung ermöglicht es also, mit einem vergleichsweise geringen Aufwand die Selektivität deutlich zu verbessern. Die im Stand der Technik auftretende Problematik, dass nicht be troffene elektrische Einrichtungen in unerwünschter Weise de aktiviert werden, kann somit besonders aber nicht nur bei Energieversorgungsnetzen, die mit einer Gleichspannung be trieben werden, deutlich reduziert werden.

Der Energiequellenanschluss ist vorzugsweise entsprechend der anzuschließenden Energiequelle ausgebildet, beispielsweise bezüglich des elektromechanischen Anschlusses, Anzahl von An schlusspolen und/oder dergleichen. Der Energiequellenan schluss kann somit wenigstens zwei elektrische Anschlusspole aufweisen, an die eine entsprechend zweipolig ausgebildete Energiequelle angeschlossen werden kann. Der Energiequellen anschluss kann darüber hinaus auch mit einer jeweiligen

Schutzeinrichtung verbunden sein, die dem Grunde nach ent sprechend der Schutzeinrichtungen ausgebildet sein kann, wel che mit den entsprechenden jeweiligen Einrichtungsanschlüssen elektrisch verbunden sind. Bei mehreren elektrischen Energie quellen kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass nicht sämt liche der Energiequellenanschlüsse mit einer entsprechenden Schutzeinrichtung verbunden zu sein brauchen. Dies kann von individuellen Eigenschaften des Energieversorgungsnetzes in Verbindung mit den jeweiligen angeschlossenen Energiequellen abhängig sein. Die elektrischen Energiequellenanschlüsse sind daher derart ausgebildet, dass sie wenigstens zwei Anschluss- pole aufweisen, damit eine entsprechend ausgebildete elektri sche Einrichtung daran angeschlossen werden kann.

Das Energieversorgungsnetz weist darüber hinaus die wenigs tens zwei elektrischen Leitungen auf, mittels denen die

Schutzeinrichtungen mit dem wenigstens einen Energiequellen anschluss elektrisch gekoppelt sind. Eine der elektrischen Leitungen kann auch durch ein elektrisches Bezugspotential wie eine Anlagenmasse oder dergleichen gebildet sein. Darüber hinaus kann natürlich auch vorgesehen sein, dass eine der Leitungen lediglich durch die Schutzeinrichtung durchge schleift ist. Diese Leitung kann auch an der Schutzeinrich tung vorbei unmittelbar am Einrichtungsanschluss angeschlos sen sein. Auch Kombinationen hiervon können vorgesehen sein.

Die Anzahl der elektrischen Leitungen kann insbesondere davon abhängig sein, welche Versorgungsspannung zum Verteilen der elektrischen Energie genutzt wird. Bei zwei elektrischen Lei tungen kann die Versorgungsspannung somit eine Gleichspannung sein. Ferner kann das Energieversorgungsnetz ergänzend auch eine einphasige oder eine mehrphasige Wechselspannung umfas sen. Darüber hinaus ist es natürlich möglich, dass, wenn eine mehrphasige Wechselspannung als Versorgungsspannung genutzt wird, elektrische Leitungen zum Verteilen der Energie ent sprechend der Anzahl der Phasen vorgesehen sind. Eine derar tige Ausgestaltung kann zum Beispiel eine dreiphasige elekt rische Versorgungsspannung nutzen, die dann wenigstens drei elektrische Leitungen, und zwar für jede Phase wenigstens ei ne elektrische Leitung, nutzt. Darüber hinaus kann bei einer dreiphasigen Wechselspannung als Versorgungsspannung ergän zend vorgesehen sein, dass eine vierte Leitung vorgesehen ist, die mit einem Nullpotential beaufschlagt ist. Die Erfin dung ist jedoch nicht auf die Anwendung der vorgenannten Spannungen begrenzt.

Für wenigstens jeden der Einrichtungsanschlüsse, an die die elektrischen Einrichtungen anschließbar sind, ist darüber hinaus eine jeweilige Schutzeinrichtung vorgesehen, die dazu dient, den jeweiligen der Einrichtungsanschlüsse vor einem bestimmungsfremden Überstrom zu schützen. Zu diesem Zweck um fasst die Schutzeinrichtung eine Sensoreinheit, mittels der zumindest ein elektrischer Strom am jeweiligen Einrichtungs anschluss erfasst werden kann. Diesbezüglich kann die Sen soreinheit einen Stromsensor umfassen, beispielsweise eine Hall-Sonde, eine Rogowski-Spule, einen Shunt und/oder der gleichen. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise dazu ausgebil det, eine Vergleichsfunktionalität bereitzustellen, bei der ein elektrischer Wert des elektrischen Stroms, der mittels der Sensoreinheit erfasst worden ist, mit einem Vergleichs wert verglichen werden kann. Für den Vergleich kann vorgese hen sein, dass zuvor ein Betrag des Werts des elektrischen Stroms, ein Effektivwert oder dergleichen ermittelt wird, um den Vergleich durchführen zu können. Abhängig von dem Ver gleich stellt die Sensoreinheit sodann ein Steuersignal be reit.

Die Schutzeinrichtung umfasst ferner die Schalteinheit, die ausgebildet ist, den jeweiligen Einrichtungsanschluss abhän gig vom Erfassen des Überstroms zu deaktivieren. Zu diesem Zweck ist die Schalteinheit kommunikationstechnisch mit der Sensoreinheit verbunden, und kann vorzugsweise mittels des Steuersignals der Sensoreinheit in gewünschter Weise gesteu ert werden. Wird mittels der Sensoreinheit ein Überstrom er mittelt beziehungsweise festgestellt, zum Beispiel wenn eine Betrag des Werts des erfassten elektrischen Stroms größer als der Vergleichswert ist, kann die Schalteinheit mittels des Steuersignals derart gesteuert werden, dass der Einrichtungs anschluss entsprechend deaktiviert wird. Zu diesem Zweck kann die Schalteinheit elektromechanische Schaltelemente aufwei sen, beispielsweise nach Art eines Relais, eines Schützes o- der dergleichen, um die gewünschte Schaltfunktionalität be reitstellen zu können. Darüber hinaus kann die Schalteinheit insbesondere auch wenigstens ein Halbleiterschaltelement auf weisen, mittels dem die gewünschte Schaltfunktion zumindest teilweise realisiert werden kann. Die Schalteinheit ist je doch in der Regel nicht dazu ausgebildet, eine Strombegren- zungsfunktion zu realisieren, um unerwünschte Wirkungen auf die angeschlossene elektrische Einrichtung weitgehend vermei den zu können.

Ein Halbleiterschaltelement beziehungsweise Schaltelement im Sinne dieser Offenbarung ist dabei vorzugsweise ein steuerba res elektronisches Schaltelement, beispielsweise ein steuer barer elektronischer Halbleiterschalter wie ein Transistor, der in einem Schaltbetrieb betrieben wird, ein Thyristor, Kombinationsschaltungen hiervon, vorzugsweise mit parallelge schalteten Inversdioden, ein Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) , ein Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT), Kombinationen hiervon oder dergleichen. Dem Grunde nach kann das Schaltele ment jedoch auch durch einen Feldeffekttransistor, insbeson dere eine Metaloxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor (MOSFET) gebildet sein.

Zur Realisierung der gewünschten Schaltfunktion durch einen Transistor wird dieser im Schaltbetrieb betrieben. In Bezug auf einen Halbleiterschalter unter Nutzung eines Transistors bedeutet der Schaltbetrieb, dass in einem eingeschalteten Schaltzustand zwischen den eine Schaltstrecke bildenden An schlüssen des Transistors ein sehr kleiner elektrischer Wi derstand bereitgestellt wird, sodass ein hoher Stromfluss bei sehr kleiner Restspannung möglich ist. In einem ausgeschalte ten Schaltzustand ist hingegen die Schaltstrecke des Transis tors hochohmig, das heißt, sie stellt einen hohen elektri schen Widerstand bereit, sodass auch bei hoher, an der

Schaltstrecke anliegender elektrischer Spannung im Wesentli chen kein oder nur ein sehr geringer, insbesondere vernach lässigbarer, Stromfluss vorliegt. Hiervon unterscheidet sich ein Linearbetrieb bei Transistoren, der aber beim Schaltbe trieb in der Regel nicht zum Einsatz kommt.

Die Schaltelemente weisen zur Realisierung der Steuerfunktio- nalität jeweils wenigstens einen Steueranschluss auf, an dem sie mit dem Steuersignal beaufschlagbar sind, sodass die ge wünschte Schaltfunktion des Schaltelements realisiert werden kann. Das Steuersignal kann ein binäres Schaltsignal sein, welches zwei Zustandswerte einnehmen kann, um die gewünschten Schaltfunktionen des Schaltelements bereitstellen zu können. Beispielsweise kann das Schaltsignal durch eine Impulsfolge gebildet sein, mittels der der Steueranschluss beaufschlagt wird. Dies ist vor allem bei Thyristoren und GTO zweckmäßig. Darüber hinaus kann bei Transistoren vorgesehen sein, dass das Schaltsignal ein Rechtecksignal ist, wobei ein jeweiliger Schaltzustand des Schaltelements einem der Potentiale des Rechtecksignals zugeordnet werden kann. Ein solches Signal ist beispielsweise für Transistoren, insbesondere für bipola re Transistoren, Feldeffekttransistoren oder dergleichen zweckmäßig .

Erfindungsgemäß ist die Impulsschaltung zum Abgeben der vor- gebbaren elektrischen Ladungsmenge an die wenigstens zwei elektrischen Leitungen angeschlossen. Die Impulsschaltung dient dazu, die vorgebbare elektrische Ladungsmenge insbeson dere dann abzugeben, wenn ein Spannungseinbruch der Versor gungsspannung auftritt. In der Regel tritt ein derartiger Spannungseinbruch dann auf, wenn ein Fehler bei einer der an geschlossenen elektrischen Einrichtungen, insbesondere ein Kurzschluss, vorliegt, der dazu führt, dass ein besonders ho her Strombedarf am jeweiligen Einrichtungsanschluss erzeugt wird. Dieser Strombedarf, auch Überstrom genannt, ist außer halb des bestimmungsgemäßen Betriebs der elektrischen Ein richtung und des Energieversorgungsnetzes, und stellt somit einen bestimmungsfremden Überstrom dar. Da die elektrischen Leitungen in der Regel zumindest induktive Eigenschaften breitstellen, kann dies besonders bei einem räumlich verteil ten Energieversorgungsnetz dazu führen, dass sich ein Span nungseinbruch aufgrund des bestimmungsfremden Überstroms be sonders stark bei räumlich unmittelbar benachbart angeschlos senen elektrischen Einrichtungen auswirken kann. Durch die Impulsschaltung kann nun erreicht werden, dass eine vorgebba re beziehungsweise vorgegebene elektrische Ladungsmenge abge geben wird, sodass diese Auswirkungen des bestimmungsfremden Überstroms insbesondere auf die räumlich unmittelbar benach- bart angeordneten elektrischen Einrichtungen reduziert bezie hungsweise begrenzt werden können. Dadurch kann erreicht wer den, dass ein unerwünschtes Deaktivieren von elektrischen Einrichtungen, bei denen kein Fehler vorliegt, besser vermie den werden kann. Durch die Impulsschaltung kann also die Se lektivität deutlich verbessert werden. Die Impulsschaltung ist vorzugsweise derart mit den elektrischen Leitungen gekop pelt, dass die bestimmungsgemäße Funktion unabhängig von ei nem Betriebszustand der Schutzeinrichtung zur Verfügung ge stellt werden kann. Insbesondere ist sie vorzugsweise nicht lastseitig angeschlossen.

Um die Ladungsmenge bereitstellen zu können, weist die Im pulsschaltung wenigstens einen Kondensator auf. Natürlich kann die Impulsschaltung auch mehrere Kondensatoren aufwei sen, die darüber hinaus an unterschiedlichen Stellen der elektrischen Leitungen angeschlossen sind. Die Impulsschal tung kann in diesem Fall zum Beispiel also über das Energie versorgungsnetz verteilt ausgebildet sein. Die Impulsschal tung braucht somit nicht lediglich einen einzigen Kondensator aufzuweisen. Darüber hinaus ermöglicht es diese Ausgestal tung, dass die einzelnen Kondensatoren hinsichtlich des Werts ihrer Kapazität kleiner ausgelegt sein können.

Für das Auslegen der Kapazität des wenigstens einen Kondensa tor kann in Betracht gezogen werden, dass die wenigstens zwei elektrischen Leitungen im Falle des bestimmungsfremden Über stroms eine vorgegebene Leitungsinduktivität bereitstellen, die mittels der Impulsschaltung zumindest teilweise kompen siert werden kann. Darüber hinaus kann der Wert der Kapazität des wenigstens einen Kondensator zumindest teilweise auch da von abhängig gewählt werden, wie groß der bestimmungsfremde Überstrom sein kann und für welchen vorgegebenen Zeitraum die Funktion der Impulsschaltung benötigt wird. Hieraus kann sich die vorgegebene beziehungsweise vorgebbare Ladungsmenge er mitteln lassen, die dann unter Berücksichtigung der Versor gungsspannung zum Ermitteln des Werts der Kapazität des we nigstens einen Kondensator genutzt werden kann. Natürlich können hier ergänzend auch empirische Untersuchungen berück sichtigt werden, um spezifische Eigenschaften des Energiever sorgungsnetzes besser berücksichtigen zu können.

Der Überstrom ist ein elektrischer Strom am Einrichtungsan schluss der jeweiligen Schutzeinrichtung, der größer als der Vergleichswert der jeweiligen Schutzeinrichtung ist. Der Überstrom ist somit abhängig vom jeweils vorgesehenen Ver gleichswert der Schutzeinrichtung. So kann die vorgebbare La dungsmenge zum Beispiel anhand des minimal auftretenden Über stroms ermittelt werden. Die Ladungsmenge kann aber auch ab hängig von einem größeren Wert des Überstroms als dem minima len Wert des Überstroms ermittelt werden, um die Auslösezu- verlässigkeit zu beeinflussen oder dergleichen. Dabei kann berücksichtigt werden, wie groß der Überstrom an dem jeweili gen Einrichtungsanschluss werden kann. Der Überstrom ist so mit ein mittels der Sensoreinheit erfasster Strom ist, dessen Wert größer als der Vergleichswert ist.

Darüber hinaus können auch eine oder mehrere Auslösekennli- nien der Schutzeinrichtung, insbesondere der Schalteinheit berücksichtigt werden. So kann zum Beispiel eine Auslösege- schwindigkeit der Schutzeinrichtung, insbesondere der Schalt einheit von einer Größe des Werts des Überstroms abhängig sein. Beispielsweise kann die Auslösegeschwindigkeit bei ei nem großen Wert des Überstroms kleiner als bei einem kleinen Wert des Überstroms sein.

Der vorgebbare Zeitraum kann zum Beispiel anhand eines sol chen Auslöseverhaltens beziehungsweise einer solchen Auslö- secharakteristik ermittelt werden. Dadurch kann erreicht wer den, dass die Ladungsmenge vorzugsweise innerhalb des vorgeb- baren Zeitraums abgegeben werden kann, damit die Zuverlässig keit im Hinblick auf die Selektivität zumindest verbessert werden kann. Der vorgebbare Zeitraum kann sich zum Beispiel über etwa 0,0001 s bis etwa 0,1 s, vorzugsweise etwa 0,001 s bis etwa 0,01 s, erstrecken. Insbesondere kann die vorgebbare Ladungsmenge unter Berücksichtigung des vorgebbaren Zeitraums und dem Überstrom ermittelt werden. Daraus kann dann die Ka pazität des wenigstens einen Kondensators ermittelt werden.

Die vorgebbare Ladungsmenge und/oder der vorgebbare Zeitraum können somit spezifisch angepasst an die Auslösecharakteris- tiken von wenigstens einer der Schutzeinrichtungen gewählt beziehungsweise vorgegebene werden. Sind mehrere Impulsschal tungen vorhanden, die jeweiligen Schutzeinrichtungen zugeord net sind, können die jeweiligen vorgegebenen Zeiträume und/oder Ladungsmengen an die jeweils zugeordnete der Schutz einrichtungen zumindest teilweise angepasst sein. Dadurch können die Impulsschaltungen an die jeweils spezifischen Er fordernisse angepasst ausgebildet sein. Die Impulsschaltungen können daher - ebenso wie die Schutzeinrichtungen voneinander abweichende Auslöseeigenschaften beziehungsweise Auslösecha- rakteristiken aufweisen können - auch entsprechend voneinan der abweichende vorgegebenen Zeiträume und/oder Ladungsmengen aufweisen .

Die Impulsschaltung stellt die elektrische Ladungsmenge, vor zugsweise automatisiert, bei Auftreten eines Spannungsein bruchs der Versorgungsspannung bereit. Es ist also dem Grunde nach kein weiterer Aufwand erforderlich, um die elektrische Ladungsmenge in gewünschter Weise abzugeben beziehungsweise bereitzustellen.

Das Energieversorgungsnetz ist als ein Gleichspannungsener gieversorgungsnetz ausgebildet. Gerade bei Gleichspannungs energieversorgungsnetzen eignet sich die Erfindung besonders, weil sie mit geringem Aufwand bei einer zuverlässigen Funkti onalität eine deutliche Verbesserung in Bezug auf die Selek tivität ermöglicht. Die Erfindung ist somit grundsätzlich für Energieversorgungsnetze geeignet, deren Versorgungsspannung zumindest eine Gleichspannung oder ergänzend zur Gleichspan nung auch eine Wechselspannung nutzt.

Der vorgebbare beziehungsweise vorgegebene Zeitraum kann un ter anderem vorzugsweise abhängig davon bestimmt werden, wie die Schutzeinrichtung auf den bestimmungsfremden Überstrom jeweils reagiert, beispielsweise welche Auslösecharakteristik sie für das Deaktivieren bei einem bestimmungsfremden Über strom nutzt. Dies braucht nicht für sämtliche der Schutzein richtungen gleich zu sein. Für die Ermittlung des Zeitraums kann deshalb zum Beispiel die ungünstigste Auslösecharakte ristik herangezogen werden. Bei einer über die räumliche Er streckung des Energieversorgungsnetzes angeordneten Impuls schaltung kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass der Zeit raum abhängig von einer jeweiligen Position im Energieversor gungsnetz bestimmt wird. Zu diesem Zweck können spezifische Eigenschaften des Energieversorgungsnetzes sowie auch der da ran angeschlossenen elektrischen Einrichtungen und/oder elektrischen Energiequellen berücksichtigt werden.

Zum wenigstens einen Kondensator ist ein Schaltelement in Reihe geschaltet, welches vorzugsweise als Halbleiterschalt element ausgebildet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Ladungsmenge zwar in erfindungsgemäßer Weise bereitge stellt werden kann, zugleich jedoch die Auswirkung des we nigstens einen Kondensators und infolgedessen auch der Im pulsschaltung auf das Energieversorgungsnetz insgesamt redu ziert werden kann.

Vorzugsweise ist der Zeitraum abhängig von wenigstens einer charakteristischen Eigenschaft wenigstens einer der Schutz einrichtungen bestimmt. Die charakteristische Eigenschaft kann zum Beispiel ein Auslösestrom, die Auslösecharakteristik und/oder dergleichen sein. Der Auslösestrom kann zum Beispiel abhängig vom Vergleichswert bestimmt sein. Darüber hinaus können Leitungsinduktivitäten in Betracht gezogen werden, um den Zeitraum zu bestimmen. Insgesamt kann hierdurch das Ener gieversorgungsnetz weiter verbessert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass bei Schutzeinrichtungen, die für unterschiedlich große bestimmungsfremde Überströme ausge bildet sind, die Ladungsmenge zumindest abhängig vom größten der Überströme bestimmt ist. Dadurch kann sichergestellt wer den, dass auch bei einer Schutzeinrichtung, die einen beson- ders großen bestimmungsfremden Überstrom zulässt, die Selek tivität gewährleistet werden kann.

Vorzugsweise umfasst das Schaltelement eine erste Diode oder ist durch eine erste Diode gebildet. Diese Ausgestaltung eig net sich besonders für Energieversorgungsnetze, deren Versor gungsspannung eine Gleichspannung ist. Dadurch kann ein be stimmungsgemäßes Abgeben der Ladungsmenge erreicht werden, ohne dass ein zusätzlicher Steuerungsaufwand erforderlich ist, wenn das Schaltelement nur die erste Diode umfasst. Zu gleich kann während des bestimmungsgemäßen Betriebs, das heißt, wenn kein bestimmungsfremder Überstrom auftritt, die Einwirkung des Kondensators beziehungsweise der Impulsschal tung reduziert werden. Die Diode ist hinsichtlich ihrer Span nungsfestigkeit sowie auch ihres Grenzlastintegrals entspre chend angepasst auszuwählen. Handelt es sich bei der Impuls schaltung um eine Impulsschaltung mit mehreren Kondensatoren, kann vorgesehen sein, dass jeder der Kondensatoren mittels einer eigenen Diode an die Leitungen angeschlossen ist.

Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass das Schaltelement mittels eines Steuersignals steuerbar ausgebil det ist. Bei dieser Ausgestaltung kann ein Spannungssensor vorgesehen sein, mittels dessen der Spannungseinbruch erfasst werden kann. Abhängig von der Erfassung des Spannungsein bruchs wird das Schaltelement in den eingeschalteten Schalt zustand geschaltet, sodass die Impulsschaltung die gewünschte Ladungsmenge bereitstellen kann. Natürlich kann diese Ausge staltung auch mit Dioden als Schaltelementen kombiniert sein, insbesondere bei einer über das Energieversorgungsnetz ver teilt ausgebildeten Impulsschaltung. Das Schaltelement kann vorzugsweise ein Halbleiterschaltelement wie ein Transistor, ein Thyristor oder dergleichen sein.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Energieversor gungsnetz eine mit den Sensoreinheiten signaltechnisch gekop pelte Steuereinheit zum Bereitstellen eines Steuersignals für das Schaltelement der Impulsschaltung aufweist. Dadurch ist es möglich, vorzugsweise unabhängig von der Funktion der Schutzeinrichtungen, die jeweiligen elektrischen Ströme zu erfassen und auszuwerten und hieraus das Steuersignal für das Schaltelement der Impulsschaltung zu erzeugen. Hierdurch kann die Funktionalität weiter verbessert werden. Insbesondere eignet sich die Ausgestaltung mittels des steuerbaren Schalt elements für eine Anwendung bei einer Versorgungsspannung, die als Wechselspannung vorgesehen ist.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Impulsschaltung zumin dest teilweise einstückig mit wenigstens einer der Schutzein richtungen ausgebildet ist. Die Impulsschaltung kann zum Bei spiel zumindest teilweise in einem Gehäuse von wenigstens ei ner der Schutzeinrichtungen angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass in mehreren, insbesondere allen,

Schutzeinrichtungen jeweils eine Impulsschaltung integriert ist. Vorzugsweise ist die Impulsschaltung innerhalb der

Schutzeinrichtung derart angeschlossen, dass der von ihr ge gebenenfalls bereitzustellende Strom beziehungsweise die von ihr abzugebende Ladungsmenge an die wenigstens zwei mit der Versorgungsspannung beaufschlagten elektrischen Leitungen ab gegeben werden kann, ohne dass die Sensoreinheit dies zu er fassen braucht. Die Sensoreinheit kann die Ladungsmenge daher nur dann erfassen, wenn der Überstrom eine unmittelbar am Einrichtungsanschluss angeschlossene Einrichtung betrifft. Weiterhin kann die Impulsschaltung innerhalb der Schutzein richtung vorzugsweise derart angeschlossen sein, dass der von ihr gegebenenfalls bereitzustellende Strom am jeweiligen Ein richtungsanschluss der Schutzeinrichtung derart abgegeben werden kann, dass er durch die Sensoreinheit erfasst werden kann. Vorzugsweise ist die Impulsschaltung derart innerhalb der Schutzeinrichtung angeschlossen, dass die Funktion der Impulsschaltung im Wesentlichen unabhängig von einem Schalt zustand der Schalteinheit der Schutzeinrichtung bereitge stellt werden kann. Die Abgabe der Ladungsmenge erfolgt daher vorzugsweise an die elektrischen Leitungen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kondensator in eine der Schutzeinrichtungen derart integriert ist, dass die abgegebene beziehungsweise abgebbare Ladungs menge bei einem bestimmungsfremden Überstrom somit unmittel bar im Bereich der Schutzeinrichtung zur Verfügung gestellt werden kann. Dadurch können die Auswirkungen auf das Energie versorgungsnetz sowie die weiteren elektrischen Einrichtungen besonders günstig reduziert werden. Zugleich ermöglicht es diese Ausgestaltung, die Impulsschaltung auf einfache Weise in das Energieversorgungsnetz zu integrieren und zugleich mit der Bereitstellung des Energieversorgungsnetzes eine entspre chende Funktionalität automatisch bereitzustellen. Es ist bei dieser Ausgestaltung nicht mehr erforderlich, eine separate Impulsschaltung vorzusehen. Natürlich kann ergänzend jedoch auch eine separate Impulsschaltung vorgesehen sein. Die Im pulsschaltung kann natürlich auch in mehrere der Schutzein richtungen integriert ausgebildet sein. Weiterhin kann jede der Schutzeinrichtungen eine eigene Impulsschaltung umfassen. Diese kann individuell an die jeweilige Schutzeinrichtung an gepasst ausgebildet sein.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Impulsschaltung eine parallel zur ersten Diode angeschlossene Reihenschaltung aus einer invers zur ersten Diode angeschlossenen zweiten Diode und einem elektrischen Widerstand, insbesondere einem Varis tor aufweist. Die erste Diode erlaubt es, dass die Impuls schaltung in bestimmungsgemäßer Weise die vorgegebene La dungsmenge abgeben kann. Die zweite Diode sorgt dafür, dass der Kondensator über den elektrischen Widerstand beziehungs weise den Varistor aufgeladen werden kann. Ist ein Varistor vorgesehen, kann dadurch zugleich auch eine Spannungsbegren zungsfunktion durch die Impulsschaltung realisiert werden. Durch ihren inversen Anschluss bestimmen die Dioden somit entgegenstehende Stromrichtungen in Bezug auf den Kondensator und infolgedessen auch in Bezug auf die Impulsschaltung.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit ein Halbleiterschaltelement und die Impulsschaltung eine an die zweite Diode angeschlossene dritte Diode aufweist, sodass die zweite und die dritte Diode antiseriell geschaltet sind und deren Mittelanschluss über den elektrischen Widerstand, ins besondere den Varistor an den Kondensator angeschlossen ist, wobei die antiseriell geschalteten Dioden parallel zum Halb- leiterschaltelement angeschlossen sind. Der Varistor kann hier also nicht nur zur Spannungsbegrenzung genutzt werden, sondern er kann auch dazu dienen, den wenigstens einen Kon densator aufzuladen. Schließlich ermöglicht diese Weiterbil dung auch, den Kondensator seitens des Einrichtungsanschlus ses aufzuladen, wenn die Schalteinheit im ausgeschalteten Schaltzustand ist und eine daran angeschlossene elektrische Einrichtung eine elektrische Spannung bereitstellt, bei spielsweise eine Energiequelle oder dergleichen.

Die für das erfindungsgemäße Energieversorgungsnetz angegebe nen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Infolgedessen können Vorrichtungsmerkmale natürlich auch als Verfahrens merkmale und umgekehrt formuliert sein.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.

Es zeigen:

FIG 1 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung ein Gleichspannungsenergieversorgungsnetz mit zwei Versorgungsebenen, an das als Energiequelle ein öf fentliches Energieversorgungsnetz angeschlossen ist und an das eine Reihe von elektrischen Einrichtungen als Verbraucher angeschlossen ist;

FIG 2 eine schematische Schaltbilddarstellung einer

Schutzeinrichtung für das Energieversorgungsnetz ge mäß FIG 1; FIG 3 eine schematische Blockschaltbilddarstellung wie FIG 1, bei der mittels Energieflusspfeilen ein Strom fluss bei einem Kurzschluss an einem der angeschlos senen elektrischen Einrichtungen dargestellt ist;

FIG 4 eine schematische Schaltbilddarstellung wie FIG 1, bei der ergänzend eine Impulsschaltung angeschlossen ist ;

FIG 5 eine schematische Schaltbilddarstellung einer

Schutzeinrichtung mit einer integrierten Impuls schaltung; und

FIG 6 eine schematische Schaltbilddarstellung der Schutz einrichtung mit einer integrierten Impulsschaltung auf Basis von FIG 5.

FIG 1 zeigt in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung ein Gleichspannungsenergieversorgungsnetz 10, mittels dessen am Energieversorgungsnetz angeschlossene elektrische Einrich tungen 12 bis 24 mit einer am Gleichspannungsenergieversor gungsnetz 10 angeschlossenen elektrischen Energiequelle 26 elektrisch gekoppelt werden. Die Energiequelle 26 ist vorlie gend durch ein öffentliches Energieversorgungsnetz 62 gebil det, welches eine dreiphasige Wechselspannung von vorliegend etwa 400 V bereitstellt . Ferner ist die dreiphasige Wechsel spannung über eine Schutzeinrichtung 64 bereitgestellt, die ihrerseits an einen Gleichrichter 66 angeschlossen ist, der die dreiphasige Wechselspannung in vorgegebener Weise gleich richtet und an einem Kondensator 68 eine entsprechende

Gleichspannung 28 als Versorgungsspannung bereitstellt . Die Energiequelle 26 ist an einem Energiequellenanschluss 32 des Gleichspannungsenergieversorgungsnetzes 10 angeschlossen.

Das Gleichspannungsenergieversorgungsnetz 10 weist eine erste Versorgungsebene 70 sowie eine zweite Versorgungsebene 72 auf, die über eine Schutzeinrichtung 74 miteinander elektri- sehe gekoppelt sind. An die erste Versorgungsebene 70 ist auch eine Schutzeinrichtung 34 angeschlossen, die den Ener giequellenanschluss 32 bereitstellt, an die die Energiequelle 26 angeschlossen ist.

Die Versorgungsebenen 70, 72 umfassen jeweils zwei elektri sche Leitungen 38, 40, die im gekoppelten Zustand über die Schutzeinrichtung 74 mit der am Kondensator 68 bereitgestell ten Gleichspannung 28 beaufschlagt sind. Lediglich exempla risch sind an der ersten Versorgungsebene 70 Schutzeinrich tungen 34 angeschlossen, die jeweilige Einrichtungsanschlüsse 30 bereitstellen . An diese Schutzeinrichtungen 34 sind ein Heizelement 20, ein Wechselrichter 22 sowie ein Wechselrich ter 24 angeschlossen. An die Wechselrichter 22, 24 sind je weilige, nicht weiter bezeichnete elektrische Maschinen ange schlossen. Die erste Versorgungsebene 70 kann jedoch auch weitere Schutzeinrichtungen 34 mit weiteren elektrischen Ein richtungen umfassen.

An die zweite Versorgungsebene 72, die dem Grunde nach ver gleichbar zu der ersten Versorgungsebene 72 ausgebildet ist, sind vorliegend vier Schutzeinrichtungen 34 angeschlossen. An diese Schutzeinrichtungen sind zwei Wechselrichter 12, 14, eine Beleuchtungseinrichtung 16 sowie ein Heizelement 18 an geschlossen. Auch die zweite Versorgungsebene 72 kann weitere Schutzeinrichtungen 34 mit weiteren, daran angeschlossenen elektrischen Einrichtungen umfassen. An die Wechselrichter 12, 14 sind jeweilige nicht bezeichnete elektrische Maschinen angeschlossen .

Die Schutzeinrichtungen 34 sowie auch die Schutzeinrichtung 74 dienen zum Schützen der jeweiligen Einrichtungsanschlüsse 30 beziehungsweise des Energiequellenanschlusses 32 vor einem bestimmungsfremden Überstrom. Jede der Schutzeinrichtungen 34, 74 umfasst zu diesem Zweck eine Sensoreinheit 50, die da zu dient, einen elektrischen Strom am jeweiligen Einrich tungsanschluss 30 beziehungsweise Energiequellenanschluss 32 zu erfassen. Darüber hinaus umfasst jede der Schutzeinrichtungen 34 eine Schalteinheit 48 (FIG 2), die ausgebildet ist, den jeweiligen Einrichtungsanschluss 30 beziehungsweise den Energiequellen anschluss 32 abhängig von einem Ermitteln des Überstroms zu deaktivieren. Zu diesem Zweck ist die Sensoreinheit 50 ausge bildet, den erfassten elektrischen Strom mit einem Ver gleichswert zu vergleichen und bei Überschreiten des Ver gleichswerts durch einen Betrag des Werts des elektrischen Stroms ein Steuersignal an die Schalteinheit 48 abzugeben, sodass diese den entsprechenden Einrichtungsanschluss 30 be ziehungsweise Energiequellenanschluss 32 deaktiviert.

Mittels der elektrischen Leitungen 38, 40 werden die Schutz einrichtungen 34 miteinander sowie auch mit dem Energiequel lenanschluss 32 elektrisch gekoppelt. Die Kopplung zwischen der ersten Versorgungsebene 70 und der zweiten Versorgungs ebene 72 erfolgt durch die Schutzeinrichtung 74.

An jedem der Wechselrichter 12, 14, 22, 24 ist ein jeweiliger

Kondensator 76 vorgesehen, der über den jeweiligen Einrich tungsanschluss 30 mit den jeweiligen elektrischen Leitungen 38, 40 elektrisch gekoppelt ist.

Die Schutzeinrichtung 34 ist in einer schematischen Schalt bilddarstellung in FIG 2 dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Schutzeinrichtung 34 den Einrichtungsanschluss 30 zum An schließen der elektrischen jeweiligen Einrichtung bereit stellt. Gegenüberliegend ist ein Leitungsanschluss 80 vorge sehen, mittels dessen die Schutzeinrichtung 34 an die elek trischen Leitungen 38, 40 angeschlossen werden kann. Zwischen dem Leitungsanschluss 80 und dem Einrichtungsanschluss 30 ist die Schalteinheit 48 ausgebildet, mittels derer der Einrich tungsanschluss 30 deaktivierbar ist.

Die Schalteinheit 48 weist in nicht weiter spezifizierter Weise ein elektromechanisches Schaltelement 82 auf, welches mittels eines nicht weiter dargestellten Steuersignals betä- tigbar ist. Darüber hinaus ist in Reihe zum elektromechani schen Schaltelement 82 ein Halbleiterschaltelement 84 aus zwei antiseriell geschalteten Transistoren Ti, T2 mit nicht bezeichneten Inversdioden in Reihe geschaltet. Das Halb- leiterschaltelement 84 ist mittels eines weiteren Steuersig nals hinsichtlich des Schaltzustands steuerbar. Vorliegend sind die Transistoren Ti, T2 durch IGBT gebildet. In alterna tiven Ausgestaltungen kann als Transistor jedoch auch ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein MOSFET oder derglei chen eingesetzt werden.

Ferner umfasst die Schutzeinrichtung 34 den Stromsensor 50, mittels dessen der elektrische Strom der angeschlossenen elektrischen Einrichtung erfasst werden kann. Der Stromsensor 50 weist ferner eine nicht dargestellte Auswerteschaltung auf, die den erfassten Wert des elektrischen Stroms, und zwar den Betrag des erfassten Werts des elektrischen Stroms mit dem Vergleichswert vergleicht. Ist der Betrag des Werts des erfassten Stroms größer als der Vergleichswert, wird mittels eines Steuersignals die Schalteinheit 48 in den ausgeschalte ten Schaltzustand versetzt, sodass der Einrichtungsanschluss 30 deaktiviert ist.

In FIG 1 ist dargestellt, dass bei dem Wechselrichter 14 ein Kurzschluss 78 auftritt. Dies führt dazu, dass kurzzeitig ein sehr großer Strom aus dem Gleichspannungsenergieversorgungs netz 10 angefordert wird, der zugleich auch die zugeordnete Schutzeinrichtung 34 durchströmt. Die Schalteinrichtung 34 ermittelt den Überstrom und schaltet die Schalteinheit 48 in den ausgeschalteten Schaltzustand, sodass der entsprechend zugeordnete Einrichtungsanschluss 30 deaktiviert ist.

Bis zur Wirksamkeit dieses Ausschaltens wird aufgrund des Kurzschlusses 78 der entsprechend erfasste Strom jedoch sehr groß. Dies kann - wie im Folgenden erläutert - Probleme hin sichtlich der Selektivität verursachen. Im vorliegenden Fall ist der Wechselrichter 14 für eine grö ßere elektrische Leistung ausgelegt als der Wechselrichter 12 und die Schutzeinrichtungen 34, die den jeweiligen Einrich tungsanschlüssen 30 zugeordnet sind, sind entsprechend auf die jeweiligen Leistungen der Wechselrichter 12, 14 angepasst eingestellt .

Aufgrund des Kurzschlusses 78 kann somit der Fall auftreten, dass aus den Kondensatoren 76 sowie dem Kondensator 68 kurz zeitig ein sehr großer Strom bezogen wird, der in den Kurz schluss 78 eingespeist wird. FIG 3 zeigt in einer schemati schen Darstellung wie FIG 1 mit entsprechenden Strompfeilen 86 die Stromverläufe im Gleichspannungsenergieversorgungsnetz 10. Dies kann jetzt dazu führen, dass die Schutzeinrichtung 34, an der der Wechselrichter 12 angeschlossen ist, mit einem derart hohen Strom beaufschlagt wird, dass deren Schaltein heit 48 ebenfalls in den ausgeschalteten Schaltzustand ge schaltet wird, wodurch dann auch der entsprechende Einrich tungsanschluss 30 deaktiviert wird, obwohl bei dieser elek trischen Einrichtung kein Fehler vorliegt. Das gleiche kann dem Grunde nach auch für die weiteren Schutzeinrichtungen 34 passieren, an denen die Wechselrichter 22, 24 angeschlossen sind, wobei auch bezüglich der Energiequelle 26. Hierbei han delt es sich um unerwünschte Wirkungen, die das Selektivi tätsprinzip verletzten.

FIG 4 zeigt nun in einer schematischen Schaltbilddarstellung wie FIG 1 eine Möglichkeit, die vorgenannte Problematik zu reduzieren beziehungsweise sogar vollständig zu vermeiden. Es ist nämlich gemäß FIG 4 vorgesehen, dass an die elektrischen Leitungen 38, 40, hier bei der zweiten Versorgungsebene 72, eine Impulsschaltung 42 angeschlossen ist, die vorliegend ei ne Reihenschaltung aus einem Kondensator 44 sowie einer Diode 36 aufweist.

Die Reihenschaltung und die Polarität der Diode 36 sind der art gewählt, dass bei einem Spannungseinbruch der Versor gungsspannung 28 an den elektrischen Leitungen 38, 40 automa- tisch elektrische Ladung für einen vorgegebenen Zeitraum ein gespeist wird, sodass ein zusätzlicher Stromfluss erzeugt wird, der für den Kurzschluss 78 zur Verfügung steht. Dadurch ist es möglich, die mit den Strompfeilen 86 in FIG 3 darge stellten Ströme aus dem Kondensator 76 sowie dem Kondensator 68 angeforderten Ströme zu reduzieren oder sogar nahezu zu vermeiden, sodass bei dieser Ausgestaltung lediglich die Schutzeinrichtung 34 des Wechselrichters 14 auslöst, bei der auch der Kurzschluss 78 aufgetreten ist. Die weiteren Schutz einrichtungen 34 brauchen hier nicht betätigt zu werden be ziehungsweise greifen nicht ein. Dadurch werden auch die an geschlossenen Einrichtungen hinsichtlich ihrer bestimmungsge mäßen Funktion nicht beeinträchtigt. Infolgedessen kann die Selektivität weiter gewährleistet werden.

Auch wenn in FIG 4 lediglich eine einzige Impulsschaltung 42 dargestellt ist, kann in alternativen Ausgestaltungen vorge sehen sein, dass zum Beispiel zumindest für jede Versorgungs ebene 70, 72 wenigstens eine einzige Impulsschaltung 42 vor gesehen ist. Natürlich kann für die Versorgungsebenen 70, 72 auch vorgesehen sein, dass mehr als eine einzige Impulsschal tung 42 vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, wenn für jede der Schutzeinrichtungen 34 eine, vorzugs weise unmittelbar, an der jeweiligen der Schutzeinrichtungen 34 angeschlossene Impulsschaltung 42 vorgesehen ist. Dadurch kann eine besonders gute Funktionalität in Bezug auf die Se lektivität erreicht werden.

Eine Weiterbildung ergibt sich anhand von FIG 5, die eine schematische Schaltbilddarstellung einer Schutzeinrichtung 34 zeigt. Die Schutzeinrichtung 34 basiert dem Grunde nach auf der Schutzeinrichtung 34, wie sie bereits anhand von FIG 2 erläutert wurde, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Ergänzend zu der Schutzeinrich tung 34 gemäß FIG 2 umfasst die Schutzeinrichtung 34 gemäß FIG 5 eine integrierte Impulsschaltung 42. Die Reihenschal tung aus dem Kondensator 44 und der Diode 36 ist vorliegend zwischen dem elektromechanischen Schaltelement 82 und dem Halbleiterschaltelement 84 einerseits angeschlossen und and rerseits an einen durchgeführten Bezugspotentialanschluss 88. Die Funktion der Impulsschaltung 42 entspricht der, wie sie bereits anhand von FIG 4 erläutert wurde, weshalb auch dies bezüglich ergänzend auf die entsprechenden Ausführungen ver wiesen wird. In alternativen Ausgestaltungen braucht der Be zugspotentialanschluss 88 nicht durch die Schutzeinrichtung 34 durchgeführt zu sein. Er kann auch unter Umgehung der Schutzeinrichtung 34 unmittelbar am Einrichtungsanschluss 30 angeschlossen sein.

Darüber hinaus umfasst die Impulsschaltung 42 gemäß FIG 5 ei nen elektrischen Widerstand 46, der zu der Diode 36 parallel geschaltet ist. Durch den elektrischen Widerstand 46 kann der Kondensator 44 aufgeladen werden, sodass er die gewünschte Ladungsmenge bereitzustellen vermag.

Eine Kapazität des Kondensators 44 wird vorliegend unter an derem abhängig davon ermittelt, welche Ladungsmenge für wel chen Zeitraum zur Verfügung gestellt werden soll, damit die entsprechende Schutzeinrichtung 34 zuverlässig auslösen kann, ohne dass weitere benachbarte Schutzeinrichtungen 34 betrof fen werden. Zu diesem Zweck können Auslösecharakteristiken der Schutzeinrichtungen 34 ergänzend berücksichtigt werden. Auch Leitungsinduktivitäten Li, L2 des Gleichspannungsener gieversorgungsnetzes 10 können hierbei Berücksichtigung fin den .

Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt unter anderem darin, dass das Gleichspannungsenergieversorgungsnetz 10 beliebig ausgestaltet und erweitert werden kann, wobei durch die vor gesehenen Schutzeinrichtungen 34 zugleich auch die gewünschte Funktion hinsichtlich der Selektivität realisiert werden kann, ohne dass separat ergänzende Bauelemente wie die sepa rate Impulsschaltung 42 an den elektrischen Leitungen 38, 40 angeschlossen zu werden brauchen. Gleichwohl kann natürlich vorgesehen sein, dass ergänzend noch zusätzliche Impulsschal tungen 42 vorgesehen werden. FIG 6 zeigt eine Weiterbildung der Schutzeinrichtung 34 gemäß FIG 5, die zugleich ermöglicht, einen Überspannungsschutz zu realisieren. Zu diesem Zweck sind antiseriell geschaltete Di oden 52, 54 parallel zum Halbleiterschaltelement 84 ange schlossen, deren Mittelanschluss über einen Varistor 56 an den Kondensator 44 angeschlossen ist. Über den Varistor 56 kann der Kondensator 44 zugleich auch auf seine vorgegebene Spannung aufgeladen werden, sodass er die gewünschte Ladungs menge bereitzustellen vermag. Darüber hinaus ermöglicht es diese Ausgestaltung, Spannungsimpulse, die einen vorgegebenen Wert hinsichtlich ihrer Amplitude übersteigen, abzufangen und deren Energie teilweise im Kondensator 44 zu speichern und/oder teilweise mittels des Varistors 56 in Wärme umzuwan deln .

Darüber hinaus umfasst die Schutzeinrichtung 34 gemäß FIG 6 eine Reihenschaltung aus einem weiteren elektromechanischen Schaltelement 58 sowie einem weiteren elektrischen Widerstand 60, mittels derer eine elektrische Verbindung zwischen dem Leitungsanschluss 80 sowie dem Einrichtungsanschluss 30 her gestellt werden kann. Hierdurch kann ein Vorladen eines etwa igen Kondensators 76 erreicht werden, sodass bei Einschalten der Schalteinheit 48 ein großer Stromimpuls vermieden bezie hungsweise reduziert werden kann.

Der Kondensator 44 sollte vorzugsweise eine geringe Eigenin duktivität aufweisen, beispielsweise als Folienkondensator oder dergleichen ausgebildet sein. Die Diode 36 sollte dazu ausgebildet sein, einen großen Stromimpuls führen zu können, also infolgedessen ein großes Grenzlastintegral aufweisen.

Bei einer Integration der Impulsschaltung 42 in die Schutz einrichtung 34 ist es möglich, auch Fehler in der Impuls schaltung 42 zu erkennen, beispielsweise eine defekte Diode 36 oder einen defekten Kondensator 44, zum Beispiel indem ei ne Kondensatorspannung des Kondensators 44 erfasst wird. Durch die Erfindung kann erreicht werden, dass der Überstrom, der durch den Kurzschluss 78 verursacht ist, aus einer sepa raten Quelle, nämlich dem Kondensator 44, gespeist werden kann, die nicht über einen Schutzschalter oder dergleichen abgesichert zu werden braucht. Für den Fall, dass der Konden sator 44 eine Störung aufweist, beispielsweise einen Kurz schluss oder dergleichen, kann dies durch die Diode 36 aufge fangen werden, die in diesem Fall eine Sperrwirkung bereit stellt. Dadurch ist ein defekter Kondensator 44 vom Gleich spannungsenergieversorgungsnetz 10 abgeklemmt und kann keine negativen Auswirkungen auf dieses ausüben. Um auch den Fall einer defekten Diode aufzufangen, könnten zwei Dioden in Rei he geschaltet werden.

Die Erfindung eignet sich besonders dann, wenn Halbleiter schalteinrichtungen genutzt werden. Es kann erreicht werden, dass ein vorgebbarer Zeitraum deutlich kleiner als 1 ms ist. Vorzugsweise kann der Zeitraum zum Beispiel etwa 100 ps oder sogar weniger betragen.

Darüber hinaus eignet sich die Erfindung natürlich auch be sonders dann, wenn das Gleichspannungsenergieversorgungsnetz 10 räumlich weit ausgedehnt ist. So kann vorgesehen sein, dass mehrere Impulsschaltungen 42 in einem vorgegebenen Ab stand an die elektrischen Leitungen 38, 40 angeschlossen wer den, beispielsweise in einem Abstand von weniger als etwa 100 m, vorzugsweise in einem Abstand von etwa 50 m oder auch we niger. Ist eine Leitungsinduktivität der Leitungen 38, 40 klein, sollte eine Entfernung zwischen der Schutzeinrichtung 34 und der Impulsschaltung 42 möglichst gering sein, bei spielsweise weniger als etwa 10 m oder dergleichen. Die Lei tungsinduktivitäten sind in FIG 6 mit Li und L2 bezeichnet.

Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläute rung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.

Die Erfindung ist ferner nicht auf die Anwendung bei Energie versorgungsnetzen beschränkt, die Gleichspannung nutzen. Sie kann natürlich ebenso bei Energieversorgungsnetzen zum Ein satz kommen, die eine Wechselspannung als Versorgungsspannung nutzen. Die Wechselspannung kann eine einphasige oder auch eine mehrphasige, insbesondere dreiphasige, Wechselspannung sein.