WO2017207031A1 - Störlichtbogenerkennungseinheit - Google Patents

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WO2017207031A1
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current
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dqin
arc
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Karsten Wenzlaff
Jörg Meyer
Peter Schegner
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H02H3/50—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. AC in DC installations

Definitions

  • the invention relates to an arc fault detection unit, a circuit breaker, a short-circuiter and a method for arc fault detection.
  • low-voltage circuits or low-voltage systems respectively low-voltage networks, i. Circuits for voltages up to 1000 volts AC or 1500 volts DC, short circuits are usually associated with arcing faults occurring, such as parallel or serial arcs. Particularly in high-performance distribution and switchgear installations, these can lead to disastrous destruction of equipment, plant components or complete switchgear if the shutdown is not sufficiently fast. In order to avoid a prolonged and large-scale failure of the power supply and to reduce personal injury, it is necessary such arcs, especially high-current or parallel arcs, to detect and delete in a few milliseconds. Conventional power system protection systems (e.g., fuses and circuit breakers) can not provide reliable protection under the required timing requirements.
  • Conventional power system protection systems e.g., fuses and circuit breakers
  • circuit breaker here are meant in particular switch for low voltage.
  • Circuit breakers are used, in particular in low-voltage systems, usually for currents of 63 to 6300 amperes. More specifically, closed circuit breakers, such as molded case circuit breakers, are used for currents of 63 to 1600 amperes, more particularly 125 to 630 or 1200 amperes.
  • Open circuit breaker or Circuit breakers according to the invention may in particular an electronic trip unit, also referred to as Electronic Trip Unit, short ETU, have.
  • Circuit breakers monitor the current passing through them and interrupt the electrical current or energy flow to an energy sink or consumer, which is referred to as tripping, when current limit values or current-timeout limits, i. if a current value exists for a certain period of time, be exceeded.
  • tripping when current limit values or current-timeout limits, i. if a current value exists for a certain period of time, be exceeded.
  • the determination of tripping conditions and the triggering of a circuit breaker can be done by means of an electronic trip unit.
  • Short-circuiters are special devices for short-circuiting cables or busbars in order to produce defined short circuits for the protection of circuits or systems.
  • Conventional arc fault detection systems evaluate the light emission generated by the arc and hereby detect the arc fault.
  • optical waveguides or optical detection systems have to be routed parallel to the electrical lines or busbars in order to detect any arcing faults which may occur.
  • Object of the present invention is to show a way to detect arcing.
  • an arc detection unit having the features of claim 1, a circuit breaker according to claim 9, a short circuit according to circle at least one current sensor, for the periodic determination of electrical current variables of the electrical circuit, and an evaluation unit connected thereto.
  • the evaluation unit is designed in such a way that, in the case of a difference in the current increase which exceeds a first threshold value (SW1) or falls below a second threshold value (SW2), an arc fault detection signal (SLES) is emitted.
  • the usual increase in current is the sinusoidal increase in the current of the alternating current in a conventional circuit, for example a low-voltage circuit, e.g. with 230/400 volts nominal voltage and 50 Hz mains frequency, meaning, in the said low-voltage circuit, the increase of the ideally sinusoidal current is meant.
  • Arc faults have reductions in the current increase when the arc is ignited. These are detected according to the invention and lead to an arcing fault detection signal.
  • an electric current value (in) and / or a value for the change in the electric current according to time (i'n) or difference quotient (dqin) is determined as the electric current variable.
  • the current value can be determined by a conventional current sensor.
  • the change of the In an advantageous embodiment of the invention in the case of determining current values, a current difference (din) is continuously determined from two temporally successive current values (in, in-1), the current difference (din) divided by the time difference (dtn) of the current values to determine such a difference quotient (dqin) as the value of the change of electric current with time. This has the particular advantage that a particularly simple way of determining the change in the electric current over time is given.
  • the difference between two difference quotients (dqin, dqin-1) is determined. It can be subtracted from the current difference quotient (dqin) of the previous difference quotient, as well as vice versa. As a result, only the sign of the thus determined difference (Ddqin) of the difference quotients, which is compared as a measure of the difference of the current increase with the first threshold value (SW1), changes
  • the difference between two difference quotients (dqin, dqin-1) is determined. It can be subtracted from the current difference quotient (dqin) of the previous difference quotient, as and when it falls below an arc fault detection signal is emitted.
  • the amount of the thus determined difference (Ddqin) of the difference quotients as a measure of the difference of the current increase is compared with the first threshold value (SW1)
  • an arcing fault detection signal is output.
  • the current value in particular the current value (in) is compared with a third threshold value (SW3) and an arc fault detection signal is emitted only when it is exceeded.
  • SW3 third threshold value
  • another criterion must be fulfilled.
  • arc detection signals are avoided, for example, when a reduction in the current increase occurs in normal operation.
  • another criterion may also be satisfied, for example the presence of an acoustic and / or optical arc fault signal. This can be linked in an analogous manner with the previous one. For a more accurate detection of an arc fault on the basis of at least two criteria is possible, thus false shutdowns based on only one criterion can be avoided.
  • a circuit breaker for a low-voltage electrical circuit is further provided.
  • This has an inventive arc fault detection unit.
  • This is connected to the circuit breaker, wherein these are designed such that upon delivery of a Störskogenerkennungssignals the circuit breaker triggers, i. breaks the electrical circuit.
  • a cancellation of the arc fault can be achieved.
  • the circuit breaker has an electronic trip unit, a very rapid tripping of the circuit breaker can be achieved in the presence of an arcing fault detection signal.
  • This has the particular advantage that a circuit breaker is extended by a further, advantageous functionality for the protection of electrical systems.
  • the detection and shutdown of arcs takes place advantageously in a device.
  • existing assemblies such as current sensors, power supply, microprocessors for the evaluation, etc. co-use and thus achieve synergies.
  • a short-circuiter comprising an arc fault detection unit which is connected to the short-circuiter.
  • These are designed in such a way This has the particular advantage that a simple, fast and effective way to delete Störlichtbögen is available.
  • a method for detecting arcing for an electrical circuit.
  • electrical current quantities are determined periodically, with which or from which a difference of the current increase is continuously determined. This difference is continuously compared with a threshold value and, in the event of a change in the current increase which exceeds a first threshold value (SW1) or falls below a second threshold value (SW2), outputs an arc fault detection signal. That only one of the two criteria has to be implemented. However, both may be implemented to achieve better recognition.
  • Figure 1 is a diagram of the temporal voltage and current profile after arc ignition
  • Figure 4 is a first illustration for explaining the use of the invention
  • Figure 5 is a second illustration for explaining the use of the invention
  • Figure 6 is a third illustration for explaining the use of the invention.
  • FIG. 1 shows an illustration of a diagram in which the time profile of the electrical voltage (U) and the electric current (I) after ignition of an arc or arc fault, in particular parallel arc fault, in an electrical circuit, in particular low-voltage circuit, is shown.
  • the horizontal X-axis shows the time (t) in milliseconds (ms).
  • the size of the electrical voltage (U) in volts (V) is shown on the vertical Y-axis on the left scale.
  • the right scale shows the magnitude of the electric current (I) in amperes (A).
  • the current (I) is approximately sinusoidal.
  • the voltage (U) is "jagged", with rapid voltage changes, and roughly interpreted as a first approximation, the voltage curve is rectangular rather than a typically sinusoidal waveform.
  • the detection of the change or reduction of the current increase can be done for example with a calculation according to the invention.
  • current values (in, in-1) are periodically measured or sampled.
  • the sampling or measurement must be at a multiple of the frequency of the alternating current used. For example, with frequencies in the range 1 to 200 kHz, more specifically in the range 10 to 40 or 60 kHz, in particular in the range 40 to 50 kHz. In order to achieve the lowest possible detection times, it is recommended to measure the current profile or the current variation curve with a sampling frequency of 40 - 50 kHz.
  • the change of the current increase can be done by calculating the difference quotient dqin:
  • a current difference din is continuously calculated on two temporally successive current values (in, in-1).
  • the difference quotient dqin is a current difference din is continuously calculated on two temporally successive current values (in, in-1).
  • a first current value of 5011 A, a subsequent second current value of 5058 A, a subsequent third current value of 5105 A, and a subsequent fourth current value of 5120 A were measured, each with a 20-yd spacing, which corresponds to a sampling frequency of 50 kHz. That There is a rising edge of the electric current.
  • the second threshold SW2 may be -0.25 A / ys.
  • the first threshold may have the same positive amount. Since the last difference of the difference quotient (Ddqin) falls below the second threshold value, an arc fault detection signal is emitted. That by the fourth current value, where a significant
  • Absolute value comparison is performed. If the amounts are used, an evaluation can take place with only one threshold value.
  • a first step (1) the continuous calculation of the difference of the difference quotient of the current Ddqin takes place. This is compared in a second step (2) with the first threshold (SW1). If the first threshold value (SW1) is exceeded, The calculation can be carried out continuously.
  • a first for example positive, threshold value (SW1) or / and negative values with respect to the undershooting of a second, for example negative, threshold value ( SW2). That if the amount of the negative deviation is greater in number than the amount of the negative threshold.
  • an amount (positive) can also be formed from the difference of the current change, which is then compared with the positive first threshold value (SW1) and, if exceeded, an arc fault detection signal is emitted.
  • a display can also be made between "no burning arc fault” and “burning arc fault” or a corresponding distinction can be made in the plant.
  • the arc fault detection according to the invention can be combined with further criteria.
  • the measured current, in particular the rms value of the measured current which can be calculated, for example, according to the method of Mann-Morrison, is compared with a third threshold value (SW3) and only if this third threshold value (SW3) is exceeded and the criterion for an arc fault detection signal is met, such is also issued.
  • SW3 third threshold value
  • the overcurrent release leads to a reliable error definition.
  • an arc current of, for example, 1000 A is necessary for a burning parallel low-voltage arc.
  • the third threshold value SW3 can be from 1 A, 10 A, 100 A, 1000 A or 5000 A, depending on the application or application.
  • FIG. 3 shows a representation in which the determined current I of the circuit of a first evaluation unit AE1, for the determination of arcing faults, and a second evaluation unit AE2, for determining a current condition, such as the exceeding of the third current limit SW3 supplied.
  • the outputs of both units are linked to an AND unit, whose output outputs an arc fault detection signal SLES when both criteria are fulfilled.
  • the emission of an accidental arc detection signal can only take place if the difference of the difference quotient exceeds a threshold value at least twice.
  • a three, four, five, etc. exceeding of the threshold value can only lead to an arcing fault detection signal. This ensures particularly reliable evaluation and detection of an arc fault.
  • the evaluation can be carried out after a zero crossing. That After each zero crossing, the test according to the invention is carried out on the change of the current increase and only after two, three or more deviations an arcing fault detection signal is emitted.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an overview circuit diagram for a system configuration with outlet-selective fault arc detection unit for the detection of arc fault.
  • FIG. 4 shows a low-voltage feed NSE, with fuses SI, to which bus bars or assigns.
  • the busbars are connected to a switching and / or distribution SVA.
  • the voltage and current sensors are connected to an inventive arc fault detection unit SEE, which has an evaluation unit AE according to the invention. This has an output for outputting an arcing fault detection signal SLES.
  • the voltage and current sensors determine voltage (un, un-1) and current values (in, in-1) of the bus bars LI, L2, L3 and feed them to the fault arc detection unit SEE according to the invention.
  • FIG. 5 shows a further schematic representation of an overview circuit diagram for a system configuration with a central fault arc detection unit for the detection of an arc fault.
  • Figure 5 shows a low voltage feed NSE followed by a feed cable ELT1 followed by a feed switch ESCH followed by a current sensor SEI1 and a voltage sensor SEU1 followed by a bus bar SS.
  • Three outlets ABG I ABG II and ABG III are planned on the busbar SS. These are each assigned an outgoing cable ALT1, ALT2, ALT3.
  • the sensors SEI1, SEU1 are connected to a fault arc detection unit SEE whose output is in turn connected to the supply switch ESCH.
  • the feed switch can be a circuit breaker.
  • the electrical circuit ie the power supply of the busbar SS can be interrupted if, for example, in one of the outgoing an arc occurs.
  • Arc fault detection unit SEE on. If the fault arc detection unit SEE detects an arc fault, an arc fault detection signal is output at its output and transmitted to the short-circuiting device KS. This then closes the outgoing ABG II briefly to extinguish the arc.
  • the arc fault detection according to FIG. 5 or 6 can be implemented, for example, as a mobile system.
  • the invention will be explained again below.
  • arcs in particular parallel or high-current, in particular in low-voltage switching and distribution systems, can be detected.
  • a numerical solution or detection algorithm is available on the basis of the evaluation of measured current values or signals.
  • the current is measured and evaluated by means of a waveform analysis. Because of the rapid arc detection necessary in practice, an extraordinarily fast time evaluation can be provided according to the invention.
  • high-current arc fault arcs for example in switching and distribution systems, e.g. in low voltage, can be detected quickly.
  • the invention can be used particularly advantageously in power switches or short-circuiters.
  • a complex installation of optical fibers in systems for arc fault detection is not required.
  • the detection system can only be installed centrally and no installation in individual cells to be protected is required.
  • the invention can be realized as a module with central current measurement.
  • the detection systems hitherto established on the market are based on optical error detection and thus have potential for false triggering by the action of extraneous light (for example flash light).
  • extraneous light for example flash light.
  • this potential danger is not present.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Störlichtbogenerkennungseinheit für einen elektrischen Niederspannungsstromkreis, aufweisend mindestens einen Stromsensor, zur periodischen Ermittlung von Stromwerten des elektrischen Stromkreises, der mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die derart ausgestaltet ist, dass bei einer Änderung der Differenz des Stromanstieges, der einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellewert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.

Description

Beschreibung
Störlichtbogenerkennungseinheit
Die Erfindung betrifft eine Störlichtbogenerkennungseinheit, einen Leistungsschalter, einen Kurzschließer und ein Verfahren zur Störlichtbogenerkennung.
In Niederspannungsstromkreisen bzw. Niederspannungsanlagen respektive Niederspannungsnetzen, d.h. Stromkreise für Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung, sind Kurzschlüsse meist mit auftretenden Störlichtbögen, wie parallele oder serielle Störlichtbögen, verbunden. Besonders in leistungsstarken Verteil- und Schaltanlagen können diese bei einer nicht ausreichend schnellen Abschaltung zu verheerenden Zerstörungen von Betriebsmitteln, Anlagenteilen oder kompletten Schaltanlagen führen. Um einen länger andauernden und großflächigen Ausfall der Energieversorgung zu vermeiden und Personenschäden zu reduzieren, ist es erforderlich derartige Störlichtbögen, insbesondere stromstarke bzw. parallele Störlichtbögen, in wenigen Millisekunden zu erkennen und zu löschen. Konventionelle Schutzsysteme von Energieversorgungsanlagen (z.B. Sicherungen und Leistungsschalter) können unter den geforderten zeitlichen Anforderungen keinen zuverlässigen Schutz bieten.
Mit Leistungsschalter sind hier insbesondere Schalter für Niederspannung gemeint. Leistungsschalter werden, insbesondere in Niederspannungsanlagen, üblicherweise für Ströme von 63 bis 6300 Ampere eingesetzt. Spezieller werden geschlossene Leistungsschalter, wie Moulded Case Circuit Breaker, für Ströme von 63 bis 1600 Ampere, insbesondere von 125 bis 630 oder 1200 Ampere eingesetzt. Offene Leistungsschalter bzw. Leistungsschalter im Sinne der Erfindung können insbesondere eine elektronischen Auslöseeinheit, auch als Electronic Trip Unit, kurz ETU, bezeichnet, aufweisen.
Leistungsschalter überwachen den durch sie hindurchfließenden Strom und unterbrechen den elektrischen Strom bzw. Energie- fluss zu einer Energiesenke bzw. einem Verbraucher, was als Auslösung bezeichnet wird, wenn Stromgrenzwerte oder Strom- Zeitspannengrenzwerte, d.h. wenn ein Stromwert für eine gewisse Zeitspanne vorliegt, überschritten werden. Die Ermittlung von Auslösebedingungen und das Auslösen eines Leistungsschalters kann mittels einer elektronischen Auslöseeinheit erfolgen .
Kurzschließer sind spezielle Einrichtungen zum Kurzschließen von Leitungen bzw. Stromschienen, um definierte Kurzschlüsse zum Schutz von Stromkreisen bzw. Anlagen herzustellen.
Konventionelle Störlichtbogendetektionssysteme werten die durch den Lichtbogen erzeugte Lichtemission aus und detektie- ren hiermit den Störlichtbogen.
Dies hat den Nachteil, dass parallel zu den elektrischen Leitungen bzw. Stromschienen Lichtwellenleiter bzw. optische De- tektionssysteme verlegt werden müssen, um eventuell auftretende Störlichtbögen zu erkennen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Störlichtbogenerkennung aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch eine Störlichtbogenerkennungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Leistungsschalter gemäß Patentanspruch 9, einen Kurzschließer gemäß kreis mindestens einen Stromsensor, zur periodischen Ermittlung von elektrischen Stromgrößen des elektrischen Stromkreises, und eine damit verbundene Auswerteeinheit aufweist. Die Auswerteeinheit ist derart ausgestaltet, dass bei einer Differenz des Stromanstieges, die einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellewert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) abgegeben wird.
Wesentlich ist, dass Änderungen des Stromanstieges, dessen Differenzen gewisse Schwellwerte über- oder unterschreiten, erkannt werden und zu einem Störlichtbogenerkennungssignal führen. D.h. wenn die Differenzen des Stromanstieges die üblichen Differenzen des Stromanstieges über-/unterschreiten . Mit üblichem Stromanstieg ist dabei beispielsweise der sinusförmige Stromanstieg des Wechselstromes in einem üblichen Stromkreis, beispielsweise Niederspannungsstromkreis, z.B. mit 230/400 Volt Nennspannung und 50 Hz Netzfrequenz, gemeint, wobei beim genannten Niederspannungsstromkreis der Anstieg des idealerweise sinusförmigen Stromes gemeint ist. Störlichtbogen weisen bei Zündung des Lichtbogens Reduzierungen des Stromanstieges auf. Diese werden erfindungsgemäß de- tektiert und führen zu einem Störlichtbogenerkennungssignal.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als elektrische Stromgröße entweder ein elektrischer Stromwert (in) oder/und ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) ermittelt. So kann beispielsweise der Stromwert durch einen üblichen Stromsensor ermittelt werden. Die Änderung des In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im Falle der Ermittlung von Stromwerten fortlaufend aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) eine Stromdifferenz (din) ermittelt, die Stromdifferenz (din) durch die zeitliche Differenz (dtn) der Stromwerte dividiert, um so einen Differenzenquotienten (dqin) als Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit zu ermitteln. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine besonders einfache Möglichkeit zur Ermittlung der Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit gegeben ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Differenz zweier Differenzenquotienten (dqin, dqin-1) ermittelt. Dabei kann vom aktuelle Differenzenzquotient (dqin) der vorhergehenden Differenzenzquotient subtrahiert werden, als auch umgekehrt. Dadurch ändert sich lediglich das Vorzeichen der so ermittelten Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten, die als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung das Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei einer Differenz, bei der vom aktuellen Differenzenzquotient (dqin) der vorhergehende Differenzenzquotient subtrahiert wird, eine Erkennung eines Störlichtbogens dahingehend möglich ist, dass Änderungen der Differenz des Stromanstieges bei einer abfallenden Flanke erkannt werden, da die Differenz positiv ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Differenz zweier Differenzenquotienten (dqin, dqin-1) ermittelt. Dabei kann vom aktuelle Differenzenzquotient (dqin) der vorhergehenden Differenzenzquotient subtrahiert werden, als und bei dessen Unterschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei einer Differenz, bei der vom aktuellen Differenzenzquotient (dqin) der vorher- gehende Differenzenzquotient subtrahiert wird, eine Erkennung eines Störlichtbogens dahingehend möglich ist, dass Änderungen der Differenz des Stromanstieges bei einer ansteigenden Flanke erkannt werden, da die Differenz negativ ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Differenz zweier Differenzenquotienten (dqin, dqin-1) ermittelt. Dabei kann der aktuelle Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird, als auch umgekehrt, wobei sich lediglich das Vorzeichen ändert.
Der Betrag der so ermittelten Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges wird mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen
und bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungs- signal abgegeben.
Dies hat den besonderen Vorteil, dass hinsichtlich sowohl positiver als auch negativer Änderungen der Differenz des Stromes mit Reduzierungen des Stromanstieges eine Erkennung eines Störlichtbogens möglich ist. Somit steht eine Ermittlungsmög- lichkeit für sowohl ansteigende als auch fallende Flanken des elektrischen Stromes, insbesondere bei Wechselstrom, zur Verfügung .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Stromgröße, insbesondere der Stromwert (in) , mit einem dritten Schwellwert (SW3) verglichen und erst bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird. D.h. es muss ein weiteres Kriterium erfüllt sein, Überschrei- lichtbogenerkennungssignale vermieden werden, z.B. wenn eine Reduzierung des Stromanstieges im Normalbetrieb auftritt. Alternativ oder zusätzlich zum dritten Schwellwert kann auch ein anderes Kriterium erfüllt sein, beispielsweise das Vorliegen einer akustischen oder/und optischen Störlichtbogensignals. Dieses kann in analoger Weise mit dem bisherigen verknüpft werden. Damit ist eine genauere Erkennung eines Störlichtbogens auf Grund mindestens zweier Kriterien möglich, somit werden Fehlabschaltungen auf Grund nur eines Kriteriums vermieden.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Leistungsschalter für einen elektrischen Niederspannungsstromkreis vorgesehen. Dieser weist eine erfindungsgemäße Störlichtbogenerkennungseinheit auf. Diese ist mit dem Leistungsschalter verbunden, wobei diese derart ausgestaltet sind, dass bei Abgabe eines Stör- lichtbogenerkennungssignals der Leistungsschalter auslöst, d.h. den elektrischen Stromkreis unterbricht. Somit kann eine Löschung des Störlichtbogens erreicht werden. Weist der Leistungsschalter eine elektronische Auslöseeinheit auf, kann eine sehr schnelle Auslösung des Leistungsschalters bei Vorliegen eines Störlichtbogenerkennungssignals erreicht werden. Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein Leistungsschalter um eine weitere, vorteilhafte Funktionalität zum Schutz elektrischer Anlagen erweitert wird. Die Erkennung und Abschaltung von Störlichtbögen erfolgt dabei vorteilhaft in einem Gerät. Gegebenenfalls lassen sich vorhandene Baugruppen, wie Stromsensoren, Netzteil, Mikroprozessoren für die Auswerteeinheit, etc. mitverwenden und so Synergien erzielen.
Erfindungsgemäß ist ferner ein Kurzschließer, aufweisend eine Störlichtbogenerkennungseinheit die mit dem Kurzschließer verbunden ist, vorgesehen. Diese sind derart ausgestaltet, Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache, schnelle und wirksame Möglichkeit zum Löschen von Störlichtbögen zur Verfügung steht.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Verfahren zur Störlichtbogenerkennung für einen elektrischen Stromkreis vorgesehen. Hierbei werden periodisch elektrische Stromgrößen ermittelt, mit denen bzw. aus denen fortlaufend eine Differenz des Stromanstieges ermittelt wird. Diese Differenz wird fortlaufend mit einem Schwellwert verglichen und bei einer Änderung des Stromanstieges, der einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellwert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben. D.h. es muss nur eines der beiden Kriterien implementiert sein. Es können jedoch beide implementiert sein, um eine bessere Erkennung zu erreichen.
Dies hat den besonderen Vorteil eines einfachen Verfahrens zur Störlichtbogenerkennung.
Alle Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung bewirken eine Verbesserung der Erkennung von Störlichtbögen bzw. deren Löschung .
Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigt:
Figur 1 ein Diagramm des zeitlichen Spannungs- und Stromverlaufes nach Lichtbogenzündung Figur 4 eine erste Darstellung zur Erläuterung des Einsatzes der Erfindung
Figur 5 eine zweite Darstellung zur Erläuterung des Einsatzes der Erfindung
Figur 6 eine dritte Darstellung zur Erläuterung des Einsatzes der Erfindung
In einem Stromkreis bzw. Netz, in dem ein Störlichtbogen brennt, kann ein Strom- und Spannungsverlauf gemessen werden, der einen signifikanten Verlauf aufweist. Ein typischer Span- nungs- und Stromverlauf für einen Störlichtbogen ist in Figur 1 dargestellt. Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Diagramms, in dem der zeitliche Verlauf der elektrischen Spannung (U) und des elektrischen Stromes (I) nach Zündung eines Lichtbogens bzw. Störlichtbogens, insbesondere parallelen Störlichtbogen, in einem elektrischen Stromkreis, insbesondere Niederspannungsstromkreis, dargestellt ist.
Auf der horizontalen X-Achse ist die Zeit (t) in Millisekunden (ms) dargestellt. Auf der vertikalen Y-Achse ist auf der linken Skalierung die Größe der elektrischen Spannung (U) in Volt (V) abgebildet. Auf der rechten Skalierung ist die Größe des elektrischen Stromes (I) in Ampere (A) abgebildet.
Nach Lichtbogenzündung verläuft der Strom (I) annähernd sinusförmig. Die Spannung (U) verläuft dabei „zackenförmig" , mit schnellen Spannungsänderungen. Grob interpretiert ist der Spannungsverlauf in erster Näherung rechteckförmig, an Stelle eines üblicherweise sinusförmigen Verlaufs.
Im Gegensatz zum Spannungsverlauf weist der Stromverlauf von Stromverlauf in jedem weiteren Stromnulldurchgang nach einer Lichtbogenzündung auf. Diese signifikante Eigenschaft im Stromverlauf soll durch eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit AE1 erfasst werden.
Die Erkennung der Änderung bzw. Reduzierung des Stromanstieges kann beispielsweise mit einer erfindungsgemäßen Berechnung erfolgen. Hierzu werden periodisch Stromwerte (in, in-1) gemessenen bzw. abgetastet. Die Abtastung bzw. Messung muss mit einem vielfachen der Frequenz des verwendeten Wechselstromes erfolgen. Beispielsweise mit Frequenzen im Bereich 1 bis 200 kHz, spezifischer im Bereich 10 bis 40 oder 60 kHz, insbesondere im Bereich 40 bis 50 kHz. Um möglichst geringe Detektionszeiten zu erreichen, empfiehlt es sich den Stromverlauf bzw. den Stromänderungsverlauf mit einer Abtastfrequenz von 40 - 50 kHz zu messen.
Die Änderung des Stromanstieges kann über die Berechnung des Differenzenquotienten dqin erfolgen:
Figure imgf000010_0001
Hierbei wird auf zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) fortlaufende eine Stromdifferenz din berechnet. Die Stromdifferenz din wird durch die zeitliche Differenz dtn (= tn - tn-1) der Stromwerte dividiert. Daraus resultierend der Differenzenquotient dqin.
Aus zwei aufeinanderfolgenden Berechnungsergebnissen des Differenzenquotienten dqin und dqin-1 wird fortlaufende die Differenz berechnet, so dass der die Differenz des Differenzenquotienten Ddqin erhalten wird.
Ddqin = dqin — (dqin— 1) (2) (dqin) abgezogen werden. Hierbei ändert sich lediglich das Vorzeichen des entstehenden Differenzenquotienten bzw. der Differenz .
Wird nicht der Betrag sondern der Absolutwert der Differenz mit einem Schwellwert verglichen, ist auf gegebenenfalls auf das richtige Vorzeichen des Schwellwertes zu achten.
Wird an Stelle von Stromwerten die Änderung des Stromes nach der Zeit ermittelt, beispielsweise mit einer Rogowskispule, können diese Werte direkt als Differenzenquotient verwendet werden, so dass die Differenz direkt berechnet werden kann.
Über einen Schwellwertvergleich lässt sich mit Auswertung der Differenz des Differenzenquotienten Ddqin eine Unterscheidung zwischen „Kein brennender Störlichtbogen" und „brennender Störlichtbogen" in der Anlage treffen und ein entsprechendes Störlichbogenerkennungssignal SLES abgeben bzw. eine Information anzeigen.
Beispielsweise wurde ein erster Stromwert mit 5011 A, ein nachfolgender zweiter Stromwert mit 5058 A, ein nachfolgender dritter Stromwert mit 5105 A und ein nachfolgender vierter Stromwert mit 5120 A gemessen, jeweils mit 20ys Abstand, was einer Abtastfrequenz von 50 kHz entspricht. D.h. es liegt eine ansteigende Flanke des elektrischen Stromes vor.
Daraus ergeben sich folgende Differenzenquotienten:
5058 A-S011 A 47 A
dqin— 2 =
20 μ5 20 μ5 2,35 A/ s
5105 A-5058 A 47 A
dqin— 1 =
20 μ5 20 μ5 2,35 A/ s A A A
Ddqin - 1 = 2,35 2,35— = 0—
5 5 μ5
A A A
Ddqin = 0,75 2,35—= - 1,6—
μ5 μ5 μ5 Der zweite Schwellwert SW2 kann beispielsweise bei -0,25 A/ys liegen. Der erste Schwellwert kann beispielsweise den gleichen positiven Betrag aufweisen. Da die letzte Differenz des Differenzenquotienten (Ddqin) den zweiten Schwellwert unterschreitet, wird ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben. D.h. durch den vierten Stromwert, bei dem eine signifikante
Minderung des elektrischen Stromes eintritt, erfolgt eine Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals .
Wird der aktuelle Wert vom nachfolgenden Wert abgezogen bzw. Minuend und Subtrahend bei den Differenzen vertauscht, ändern sich jeweils die Vorzeichen, was bei der Anwendung der
Schwellwerte zu berücksichtigen ist, wenn ein
Absolutwertvergleich durchgeführt wird. Werden die Beträge verwendet, kann eine Auswertung mit nur einem Schwellwert er- folgen.
Bei Erfüllung der Schwellwertbedingung erfolgt ein Störlichtbogenerkennungssignal. Eine entsprechende Auswertung ist in Figur 2 dargestellt.
Gemäß Figur 2 erfolgt in einem ersten Schritt (1) die fortlaufende Berechnung der Differenz des Differenzenquotienten des Stromes Ddqin. Dieser wird in einem zweiten Schritt (2) mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen. Erfolgt eine Überschreitung des ersten Schwellwertes (SW1) erfolgt in ei- Die Berechnung kann fortlaufend durchgeführt werden.
Beispielsweise kann gemäß einer Ausgestaltung, wenn vorzeichenbehaftete Änderungsgrößen des Stromes berechnet werden, der Vergleich bei positiven Werten hinsichtlich der Überschreitung eines ersten, beispielsweise positiven, Schwellwertes (SW1) erfolgen oder/und bei negativen Werten hinsichtlich der Unterschreitung eines zweiten, beispielsweise negativen, Schwellwertes (SW2) erfolgen. D.h. wenn der Betrag der negativen Abweichung zahlenmäßig größer als der Betrag des negativen Schwellwertes ist.
Alternativ kann auch ein Betrag (positiv) aus der Differenz der Stromänderung gebildet werden, der dann mit dem positiven ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird und bei dessen Über- schreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.
Alternativ oder zusätzlich zum Störlichtbogenerkennungssignal kann auch eine Anzeige zwischen „Kein brennender Störlichtbogen" und „brennender Störlichtbogen" erfolgen bzw. eine dem- entsprechende Unterscheidung in der Anlage getroffen werden.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Störlichtbogenerkennung mit weiteren Kriterien kombiniert werden. Beispielse mit einem weiteren Vergleich der Höhe des elektrischen Stromes des Stromkreises. Der gemessene Strom, insbesondere der Effektivwert des gemessenen Stromes, der beispielsweise nach der Methode von Mann-Morrison berechnet werden kann, wird dabei mit einem dritten Schwellwert (SW3) verglichen und nur wenn auch dieser dritte Schwellwert (SW3) überschritten ist und das Kriterium für ein Störlichtbogenerkennungssignal erfüllt ist, wird auch ein solches abgegeben.
Diese als Überstromfreigabe bezeichnetes Kriterium führt zu einer sicheren Fehlerabgrenzung. Für die Störlichtbogenerken- da für einen brennenden parallelen Niederspannungslichtbogen ein Lichtbogenstrom bei von beispielsweise 1000 A notwendig ist. D.h. der dritte Schwellwert SW3 kann je nach Einsatz bzw. Anwendung einen Wert ab 1 A, 10 A, 100 A, 1000 A oder 5000 A annehmen.
Figur 3 zeigt hierzu eine Darstellung, bei der der ermittelte Strom I des Stromkreises einer ersten Auswerteeinheit AE1, zur Ermittlung von Störlichtbögen, und einer zweiten Auswer- teeinheit AE2, zur Ermittlung einer Strombedingung, wie der Überschreitung des dritten Stromgrenzwertes SW3, zugeführt. Die Ausgänge beider Einheiten sind mit einer UND-Einheit & verknüpft, dessen Ausgang bei Erfüllung beider Kriterien ein Störlichtbogenerkennungssignal SLES abgibt.
Des Weiteren kann die Abgabe eines Störlichtbogenerkennungs- signals erst dann erfolgen, wenn mindestens zweimal die Differenz des Differenzenquotienten einen Schwellwert überschreitet. Analog kann auch eine dreimalige, viermalige, fünfmalige, usw. Überschreitung des Schwellwertes erst zu einem Störlichtbogenerkennungssignals führen. So wird eine besonders sichere Auswertung und Erkennung eines Störlichtbogens erreicht. Analog kann nach einem Nulldurchgang die Auswertung durchgeführt werden. D.h. nach jedem Nulldurchgang wird die erfindungsgemäße Prüfung auf die Änderung des Stromanstiegs durchgeführt und erst nach zwei, drei oder mehr Abweichungen wird ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Übersichts- Schaltbildes für eine Anlagenkonfiguration mit abgangsselektiver Störlichtbogenerkennungseinheit für die Erfassung von Störlichtbogen. Figur 4 zeigt eine Niederspannungs- Einspeisung NSE, mit Sicherungen SI, denen Stromschienen bzw. ordnet. Die Stromschienen sind mit einer Schalt- oder/und Verteilanlage SVA verbunden.
Die Spannungs- und Stromsensoren sind mit einer erfindungsgemäßen Störlichtbogenerkennungseinheit SEE verbunden, die eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit AE aufweist. Diese weist einen Ausgang zur Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals SLES auf.
Die Spannungs- und Stromsensoren ermitteln Spannungs- (un, un-1) und Stromwerte (in, in-1) der Sammelschienen LI, L2, L3 und führen sie der erfindungsgemäßen Störlichtbogenerken- nungseinheit SEE zu.
Die Sensoren sind dabei außerhalb Störlichtbogenerkennungs- einheit angeordnet und mit dieser verbunden. Figur 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Übersichtsschaltbildes für eine Anlagenkonfiguration mit zentraler Störlichtbogenerkennungseinheit für die Erfassung von Störlichtbogen. Figur 5 zeigt eine Niederspannungseinspeisung NSE, der ein Einspeise-Kabel ELT1 folgt, dem ein Einspeise-Schalter ESCH folgt, dem ein Stromsensor SEI1 und ein Spannungssensor SEU1 folgt, dem eine Sammelschien SS folgt. An der Sammelschiene SS sind 3 Abgänge ABG I ABG II und ABG III vorgesehen. Diesen ist je ein Abgangs-Kabel ALT1, ALT2, ALT3 zugeordnet.
Die Sensoren SEI1, SEU1 sind mit einer Störlichtbogenerken- nungseinheit SEE verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Einspeise-Schalter ESCH verbunden ist. Der Einspeise-Schalter kann dabei ein Leistungsschalter sein. Bei Erkennung eines Störlichtbogens kann der elektrische Stromkreis, d.h. die Stromversorgung der Sammelschiene SS unterbrochen werden, wenn beispielsweise in einem der Abgänge ein Störlichtbogen auftritt . Störlichtbogenerkennungseinheit SEE weiter. Erkennt die Stör- lichtbogenerkennungseinheit SEE einen Störlichtbogen, wird an ihrem Ausgang ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben und zum Kurzschließer KS übertragen. Dieser schließt darauf- hin den Abgang ABG II kurz, um den Störlichtbogen zu löschen.
Die Störlichtbogenerkennung gemäß Figur 5 oder 6 kann beispielsweise als mobiles System ausgeführt sein. Die Erfindung soll im Folgenden nochmals erläutert werden.
Mit der Erfindung können Störlichtbögen, insbesondere parallele oder stromstarke, insbesondere in Niederspannungsschalt- und Verteilungsanlagen, erkannt werden. Erfindungsgemäß steht dazu insbesondere ein nummerischer Lösung bzw. Detektionsal- gorithmus auf Grundlage der Auswertung von gemessenen Stromwerten bzw. -Signalen zur Verfügung. Für die Erkennung von Störlichtbögen wird der Strom gemessen und Mithilfe einer Signalverlaufsanalyse ausgewertet. Aufgrund der in der Praxis notwendigen schnellen Lichtbogendetektion kann hierbei erfindungsgemäß eine außerordentlich schnelle zeitliche Auswertung zur Verfügung gestellt werden.
Mit dieser Erfindung können beispielsweise auf Basis einer zentralen Strommessung an der Einspeisung stromstarke Störlichtbögen, beispielsweise in Schalt- und Verteileranlagen, z.B. in der Niederspannung, schnell detektiert werden.
Die Erfindung kann insbesondere vorteilhaft in Leistungs- Schaltern oder Kurzschließern eingesetzt werden.
Eine aufwendige Installation von Lichtwellenleitern in Anlagen zur Störlichtbogenerkennung ist nicht erforderlich. Die ßes Detektionssystem beispielsweise lediglich zentral eingebaut werden kann und keine Installation in einzelnen, zu schützenden Zellen erforderlich ist.
Die Erfindung kann als Baugruppe mit zentraler Strommessung realisiert sein.
Die bisher am Markt etablierten Detektionssysteme basieren auf einer optischen Fehlererkennung und weisen somit Potential zu einer Fehlauslösung durch die Einwirkung von Fremdlicht (z.B. Blitzlicht) auf. Bei der erfindungsgemäßen Lösung auf Grundlage einer Strommessung ist dieses Gefahrenpotential nicht vorhanden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Störlichtbogenerkennungseinheit für einen elektrischen NiederspannungsStromkreis , aufweisend
mindestens einen Stromsensor, zur periodischen Ermittlung von elektrischen Stromgrößen des elektrischen Stromkreises, der mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, die derart ausgestaltet ist,
dass bei einer Differenz des Stromanstieges, die einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellewert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssig- nal abgegeben wird.
2. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass als elektrische Stromgröße entweder eine elektrischer Stromwert (in) oder/und ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) ermittelt wird.
3. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Falle der Ermittlung des elektrischen Stromwertes (in) daraus ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) berechnet wird.
4. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass im Falle der Ermittlung von Stromwerten fortlaufend aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) eine Stromdifferenz (din) ermittelt wird, die Stromdifferenz
5. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Diffe- renzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
die so ermittelte Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung das Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird.
6. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
die so ermittelte Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem zweiten Schwellwert (SW2) verglichen wird
und bei dessen Unterschreitung ein Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird.
7. Störlichtbogenerkennungseinheit nach Patentanspruch 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
der Betrag der so ermittelten Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten als Maß für die Differenz des Stromanstieges mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungs- signal (SLES) abgegeben wird. dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) abgegeben wird.
9. Leistungsschalter für einen elektrischen Niederspannungs- Stromkreis, aufweisend eine Störlichtbogenerkennungseinheit gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 8,
die mit dem Leistungsschalter verbunden ist und die derart ausgestaltet sind, dass bei Abgabe eines Störlichtbogenerken- nungssignals der Leistungsschalter auslöst, um den elektri- sehen Stromkreis zu unterbrechen.
10. Kurzschließer, aufweisend eine Störlichtbogenerkennungs- einheit gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 8, die mit dem Kurzschließer verbunden ist und die derart ausgestaltet sind, dass bei Abgabe eines Störlichtbogenerkennungssignals der Kurzschließer den elektrischen Stromkreis kurzschließt, um ein Löschen des Störlichtbogen zu bewirken.
11. Verfahren zur Störlichtbogenerkennung für einem elektri- sehen Stromkreis, in dem periodisch elektrische Stromgrößen ermittelt werden und dass bei einer Differenz des Stromanstieges, die einen ersten Schwellwert (SW1) überschreitet oder einen zweiten Schwellwert (SW2) unterschreitet, ein Störlichtbogenerkennungssignal abgegeben wird.
12. Verfahren nach Patentanspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Stromgrößen entweder eine elektrische Stromwerte (in) oder ein Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit (i'n) respektive Differenzenquotient (dqin) ermittelt wird,
dass im Falle der Ermittlung des elektrischen Stromwertes (in) daraus ein Wert für die Änderung des elektrischen Stro- dass im Falle der Ermittlung von Stromwerten fortlaufend aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Stromwerten (in, in-1) eine Stromdifferenz (din) ermittelt wird, die Stromdifferenz (din) durch die zeitliche Differenz (dtn) der Stromwerte di- vidiert wird, um so einen Differenzenquotienten (dqin) als Wert für die Änderung des elektrischen Stromes nach der Zeit zu erhalten.
14. Verfahren nach Patentanspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Differenzenquotient (dqin) vom vorhergehenden Differenzenquotienten (dqin-1) subtrahiert wird,
die so ermittelte Differenz (Ddqin) der Differenzenquotienten oder dessen Betrag als Differenz des Stromanstieg mit dem ersten Schwellwert (SW1) verglichen wird
und bei dessen Überschreitung das Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) abgegeben wird.
15. Verfahren nach Patentanspruch 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Störlichtbogenerkennungssignal (SLES) zur Unterbrechung oder zum Kurzschluss des elektrischen Stromkreises verwendet wird. 16. Verfahren nach Patentanspruch 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stromgröße, insbesondere der Stromwert (in) , mit einem dritten Schwellwert (SW3) verglichen wird, und erst bei dessen Überschreitung ein Störlichtbogenerkennungssignal ab- gegeben wird.
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Priority Applications (8)

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US16/305,120 US11088527B2 (en) 2016-05-31 2017-05-30 Arc fault identification unit
PCT/EP2017/062980 WO2017207535A1 (de) 2016-05-31 2017-05-30 Störlichtbogenerkennungseinheit
EP17728475.9A EP3443626B1 (de) 2016-05-31 2017-05-30 Störlichtbogenerkennungseinheit
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WO (1) WO2017207031A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12244132B2 (en) 2020-12-21 2025-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Circuit breaker device and method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11068038B2 (en) * 2019-09-20 2021-07-20 Dell Products L.P. System and method for using current slew-rate telemetry in an information handling system
CN111880055B (zh) 2020-07-09 2024-04-16 上海联影医疗科技股份有限公司 打火检测装置和方法
CN112636299B (zh) * 2020-12-29 2023-04-18 珠海铠湾智电科技有限公司 一种串联电弧打火检测方法及系统
DE102023205036B3 (de) * 2023-05-30 2024-08-29 Ellenberger & Poensgen Gmbh Verfahren zum Erkennen eines seriellen Lichtbogens in einem Stromkreis

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0509652A2 (de) * 1991-03-28 1992-10-21 Eaton Corporation Richtung feststellende Lichtbogendetektion
EP0802602A2 (de) * 1996-04-17 1997-10-22 Eaton Corporation Vorrichtung zur Feststellung und zum Ansprechen auf Störlichtbögen in elektrischen Wechselspannungssystemen
US20060227469A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-12 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter for a compressor load
EP2426802A2 (de) * 2010-09-07 2012-03-07 LSIS Co., Ltd. Vorrichtung und Verfahren zur schnellen Bestimmung von Fehlern in Stromversorgungsnetzen

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2527381A1 (fr) 1982-05-19 1983-11-25 Merlin Gerin Relais electronique de detection d'arc
DE3519262A1 (de) 1985-05-24 1986-11-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum erzeugen eines ausloesesignals in abhaengigkeit von der groesse und der dauer eines ueberstromes
US6987389B1 (en) 2000-11-14 2006-01-17 Pass & Seymour, Inc. Upstream/downstream arc fault discriminator
US6654219B1 (en) 2000-12-11 2003-11-25 Pass & Seymour, Inc. Arc fault detector with diagnostic indicator
US7068045B2 (en) 2003-07-25 2006-06-27 Gaton Corporation Apparatus and method for real time determination of arc fault energy, location and type
US20060012931A1 (en) 2004-07-15 2006-01-19 Engel Joseph C Three-pole circuit interrupter
US7359168B2 (en) 2005-10-18 2008-04-15 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter and method for disabling series arc protection during current transients
US20070208520A1 (en) 2006-03-01 2007-09-06 Siemens Energy & Automation, Inc. Systems, devices, and methods for arc fault management
WO2009008871A1 (en) 2006-10-13 2009-01-15 Abb Technology Ag Faulted phase decision method between current and voltage based delta phase selectors
US7864492B2 (en) 2006-10-31 2011-01-04 Siemens Industry, Inc. Systems and methods for arc fault detection
US7489138B2 (en) 2006-11-30 2009-02-10 Honeywell International Inc. Differential arc fault detection
GB2449677A (en) 2007-06-01 2008-12-03 Kevin Jones A system for identifying a risk of fire in a power network
US7746605B2 (en) 2007-08-07 2010-06-29 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter and method of detecting and interrupting a resistive series arc of a power circuit
DE102008030987A1 (de) 2008-06-27 2010-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum selektiven Auslösen von Leistungsschaltern im Falle eines Kurzschlusses
EP2457313B1 (de) 2009-07-23 2014-03-05 Enphase Energy, Inc. Verfahren und vorrichtung zur erkennung und kontrolle von dc-störlichtbögen
AT509251A1 (de) 2009-08-14 2011-07-15 Fronius Int Gmbh 4erfahren zur lichtbogendetektion in photovoltaikanlagen und eine solche photovoltaikanlage
CN101696986B (zh) 2009-10-26 2012-06-13 吴为麟 故障电弧检测方法及保护装置
US8552728B2 (en) 2009-11-30 2013-10-08 Utility Relay Co., Ltd. Sluggish circuit breaker detection system and method
US8421473B2 (en) 2010-05-10 2013-04-16 Eaton Corporation Apparatus and method to detect a series arc fault of an electrical circuit
DE102010063419A1 (de) 2010-12-17 2012-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Detektieren von Störlichtbogenereignissen durch einen Fehlerzähler und Vorrichtung
FR2977677B1 (fr) 2011-07-04 2013-08-23 Commissariat Energie Atomique Detection d'arcs electriques dans les installations photovoltaiques
DE102011080523A1 (de) 2011-08-05 2013-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Störlichtbogenschutzschalter mit Überspannungsschutz
DE102013001612B4 (de) 2012-02-20 2021-07-01 Dehn Se + Co Kg Anordnung zum Anlagen- und Personenschutz
US8737033B2 (en) 2012-09-10 2014-05-27 Eaton Corporation Circuit interrupter employing non-volatile memory for improved diagnostics
US9048656B2 (en) 2012-12-12 2015-06-02 Eaton Corporation Circuit interrupter including supervisory function for protective function and hardware circuit repetitive test function
GB2510871B (en) * 2013-02-15 2016-03-09 Control Tech Ltd Electrical protection device and method
JP5943484B2 (ja) 2013-05-07 2016-07-05 シオン電機株式会社 直流電源使用時に生ずるアーク放電防止システム
EP3053235A4 (de) * 2013-09-30 2017-06-28 Schneider Electric USA, Inc. Verteilter lichtbogenfehlerschutz zwischen ausgang und schutzschalter
CN103645396B (zh) 2013-11-25 2018-03-09 泉州市嘉凯机电科技有限公司 低压电弧故障检测方法及装置
DE102014204253B4 (de) 2014-03-07 2016-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Detektieren eines seriellen Lichtbogens in einer elektrischen Anlage
US9797941B2 (en) 2014-12-29 2017-10-24 Eaton Corporation Arc fault detection system and method and circuit interrupter employing same
CN204462364U (zh) 2015-04-03 2015-07-08 莱茵斯（厦门）科技有限公司 一种基于Labview的用于电弧故障检测装置AFDD测试设备
CN105445587B (zh) 2015-12-07 2018-11-13 珠海格力电器股份有限公司 串联故障电弧检测电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0509652A2 (de) * 1991-03-28 1992-10-21 Eaton Corporation Richtung feststellende Lichtbogendetektion
EP0802602A2 (de) * 1996-04-17 1997-10-22 Eaton Corporation Vorrichtung zur Feststellung und zum Ansprechen auf Störlichtbögen in elektrischen Wechselspannungssystemen
US20060227469A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-12 Eaton Corporation Arc fault circuit interrupter for a compressor load
EP2426802A2 (de) * 2010-09-07 2012-03-07 LSIS Co., Ltd. Vorrichtung und Verfahren zur schnellen Bestimmung von Fehlern in Stromversorgungsnetzen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12244132B2 (en) 2020-12-21 2025-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Circuit breaker device and method

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