CN113302812A - 用于在直流电压供电网中提供故障电流的脉冲电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在使用供应电压(28)的情况下将连接至直流电压供电网(10)的设备(12至24)与电源(26)耦联的方法，其中‑电源(26)连接至电源接口(32)，‑电设备(12至24)连接至相应的设备接口(30)，‑通过使传感器单元(50)检测相应的电流并且借助于相应的开关单元(48)根据对过电流的测定禁用相应的设备接口(30)，借助于保护设备(34)保护设备接口(30)不被过电流影响，并且‑借助于两条电线缆(38、40)将电源接口(32)与保护设备(34)耦联，其中脉冲电路(42)与电线缆(38、40)连接，借助于脉冲电路在出现电压扰动时排放电荷量，电荷量至少根据过电流和预设的时间段被确定，其中开关元件(36)与电容器(44)串联。

Description

用于在直流电压供电网中提供故障电流的脉冲电路

技术领域

本发明涉及一种用于在使用能预设的供应电压的情况下将至少两个连接至供电网的电设备与至少一个连接至供电网的电源电耦联的供电网，其中，供电网设计为直流电压供电网，供电网具有：用于连接至少一个电源的电源接口；用于连接至少两个电设备中的相应一个电设备的电设备接口；用于保护相应的设备接口不被意外的过电流影响的、与设备接口电连接的相应的保护设备，其中，每个保护设备具有至少用于检测在相应的设备接口处的电流的传感器单元和开关单元，其中，开关单元设计用于根据对过电流的测定禁用相应的设备接口；和至少两条被施加供应电压的电线缆，其中至少一条线缆将至少一个电源接口与保护设备电耦联。本发明还涉及一种用于在使用预设的供应电压的情况下将至少两个连接至供电网的电设备与至少一个连接至供电网的电源电耦联的方法，其中，供电网设计为直流电压供电网，其中，将至少一个电源连接至供电网的电源接口，将至少两个电设备连接至供电网的相应的电设备接口，通过使相应的保护设备的传感器单元检测至少一个相应的电流并且借助于相应的开关单元根据对过电流的测定禁用相应的设备接口，借助于与设备接口电连接的相应的保护设备来保护设备接口不被意外的过电流影响，并且借助于至少两条被施加供应电压的电线缆中的至少一条电线缆将至少一个电源接口与保护设备电耦联。

背景技术

这种供电网以及这种类型的方法在现有技术中普遍已知，从而对此不需要特别的文献证明。供电网以及这种方法用于能够在电源与电设备、特别是耗电器之间交换电能，从而能够实现连接至供电网的电设备和电源的常规运行。在此，电源不需要在每种运行状态中都作为能量源运行，而是其能够根据电源的相应的运行状态也作为耗电器或作为电设备运行。此外，这反过来当然也适用于电设备，在其侧不强制在每种运行状态中都需要作为耗电器运行，而是根据电设备的相应的运行状态还能用作为电源。然而通常提出，电源主要经由供电网提供电能，并且电设备主要从供电网提取电能，以便能够实现其常规运行。

供电网以及用于运行供电网的方法在现有技术中普遍使用。通常提出，至少为每个连接至供电网的电设备设置保护设备，以保护电设备不被出现的过电流影响。为了该目的，在相应的电源接口中的一个处借助于电流传感器检测并且评估电流。特别地，评估包括将电流的检测值与预设的比较值进行比较。如果从该比较得出检测的电流的值大于比较值，则该电流被测定为过电流并且发送相应的控制信号给开关单元，借助于开关单元能够根据控制信号禁用相应的电设备接口。由此，该保护原则当然还能用于至少一个电源。

现有技术中用于分布电能的电网通常能够具有相应特定的拓扑结构、特别是不同的能量分布层或供应层，通过其例如能形成树状结构类型。

尤其当电设备以彼此不同的电功率连接至供电网时，能够出现的问题在于，在过电流、特别是短路故障的短路电流的情况中，在相应的电设备中，不是与电设备连接的保护设备首先禁用或脱离出现过电流或者短路电流的电设备，而是例如相邻布置的保护设备、上级供应层的上级保护设备或类似物被禁用或者脱离。然而，这是不期望的，因为由此能够干扰连接至供电网的另外的电设备的常规运行。首先脱离出现过电流的保护设备的原则也称为选择性。

出现故障、特别是作为供电网的扩展直流电压供电网中的短路是不期望的，即可靠地保障选择性。也就是说，应当借助于保护设备总是关断刚好出现故障、例如过电流或短路电流的设备接口。

许多电设备尤其在直流电应用领域中在设备接口侧提供并非微不足道的电容量。电容量例如能够由电容器或类似物实现。如果现在不同功率的这种电设备与直流电压供电网连接，则能够出现故障、例如短路，结果是在具有大的电功率的电设备中有相应的短路电流。

通常，保护设备需要确定的时间段以可靠地测定故障或者短路，并且借助于其开关单元禁用相应的设备接口。然而，来自供电网的相应大的电流流入到出现故障的电设备中，直到借助保护设备关断相应的设备接口为止。该电流能够由于线缆电感和类似物尤其与相邻布置的电设备关联，例如当其在接口侧提供相应的容量时，如果这样的电设备设计用于小的电功率时，能够出现的情况是，该电设备的容量提供相应的电流，其经由该电设备连接的保护设备提供给出现故障或者短路的保护设备。在这样的情况下，不再能够保障选择性的原则并且该电设备借助于相关的保护设备被关闭，尽管没有故障，因为例如该相应的保护设备的比较值小于出现故障或者短路的保护设备的比较值。

在施加作为供应电压的交流电压的供电网中例如已知的是，保护设备经由通信线缆相应地以通信技术相互耦联。由此能够通过保护设备之间的相应的通信彼此间做到的是，能够实现选择性的原则。然而，其相对来说是大开销的并且尤其较少适用于直流电压作为供应电压的情况，因为必须非常快地关断短路以保障选择性并且对于通信的反应速度的要求是非常高的。

发明内容

因此，本发明的目的在于改善供电网中的选择性，特别是当供电网施加直流电压作为供应电压时。

提出将本发明的根据独立权利要求的供电网以及方法作为解决方案。

有利的改进方案根据从属权利要求的特征给出。

针对这种供电网特别提出，至少两条电线缆与脉冲电路电耦联以用于利用至少一个电容器排放能预设的电荷量，脉冲电路设计用于在出现供应电压的电压扰动时排放电荷量，其中，电荷量至少根据过电流和用于排放电荷量的能预设的时间段被确定。

针对这种方法特别提出，脉冲电路与至少两条电线缆连接以用于利用至少一个电容器排放预设的电荷量，其中，借助于脉冲电路在出现供应电压的电压扰动时排放电荷量，其中，电荷量至少根据过电流和用于排放电荷量的预设的时间段被确定。

本发明所基于的构思在于，通过脉冲电路能够实现的是，在供电网侧针对预设的时间段或者能预设的时间段能够将预设的电荷量输送到供电网中，电荷量尤其取决于过电流并且优选地提供用于预设的时间段。也就是说，由此能够实现的是，在故障情况或者在短路情况下在电设备的一个中过电流至少不完全需要由电设备中的另外的一个或多个提供，从而能够保障涉及的出现故障或者短路的设备接口的可靠禁用，而不需要关联另外的电设备或者至少一个电源。特别地，由此能够改善选择性并且同样可靠地保障另外的电设备的运行准备。

因此，本发明能够实现的是，以相对小的开销显著地改善选择性。现有技术出现的问题在于以不期望的方式禁用不相关的电设备，因此能够特别地但不仅在以直流电压运行的供电网中明显减少问题。

优选地，电源接口根据待连接的电源设计成例如涉及电磁接口、接口电极的数量和/或类似物。因此，电源能够具有至少两个接口电极，在其上能够连接相应地两极设计的电源。此外，电源接口还能与相应的保护设备连接，其有利地能够根据保护设备设计，保护设备与相应的设备接口电连接。此外，在多个电源中能够提出，不需要全部的电源接口与相应的保护设备连接。其能够取决于结合相应连接的电源的供电网的各自的属性。因此，电源接口设计为使其具有至少两个接口电极，因此能够在其上连接相应设计的电设备。

此外，供电网具有至少两条电线缆，借助于其使保护设备与至少一个电源接口电耦联。电线缆之一还能通过参考电势、如设备接地或类似地形成。此外当然还能提出，线缆之一仅通过保护设备形成回路。该线缆还能在保护设备旁边直接连接至设备接口。还能提出该电线缆的组合。

特别地，电线缆的数量能够取决于使用哪种供应电压，以用于分布电能。因此，在两条电线缆的情况中，供应电压能够是直流电压。此外，供电网能够补充地还包括单相或多相的交流电压。此外当然能够实现的是，当使用多相的交流电压作为供应电压时设置电线缆用于根据相数量地分布能量。这种设计方案例如能够使用三相的供应电压，其因此使用至少三条电线缆，更确切地说为每个相使用至少一条电线缆。此外，能够在三相交流电压作为供应电压的情况中补充地提出，设置第四条线缆，其被施加零电势。然而，本发明不限于前述电压应用。

此外，为能连接电设备的设备接口中的至少每一个设置相应的保护设备，其用于保护相应的设备接口不被意外的过电流影响。为了该目的，保护设备包括传感器单元，借助于其能够检测相应的设备接口处的至少一个电流。对此，传感器单元能够包括电流传感器、例如霍尔探针、罗氏线圈、分流器和/或类似物。优选地，传感器单元设计用于提供比较功能，在其中能够将借助于传感器单元检测的电流值与比较值进行比较。对于该比较能够提出，事先测定电流绝对值、有效值或类似值，以便能够实施比较。随后根据比较由传感器单元准备控制信号。

此外，保护设备包括开关单元，开关单元设计为，根据对过电流的检测来禁用相应的设备接口。为了该目的，开关单元以通信技术与传感器单元连接，并且能够优选地借助于传感器单元的控制信号以期望的方式被控制。如果借助于传感器单元测定或者确定了过电流，例如当检测的电流的绝对值大于比较值时，开关单元能够借助于控制信号被控制用于相应地禁用设备接口。为了该目的，开关单元能够具有电磁开关元件、例如中继器、保护器或类似类型，以便能够提供期望的开关功能。此外特别地，开关单元还能具有至少一个半导体开关元件，借助于其能够至少部分地实现期望的开关功能。然而，开关单元通常不设计用于实现电流限制功能，以便能够尽量避免连接的电设备的不期望的作用。

在此优选的是，半导体开关元件或者开关元件在该公开方面是能控制的电开关元件、例如能控制的半导体开关、如在开关运行中运行的晶体管、晶闸管、优选具有并联的反向二极管的其组合电路、门极可关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、其组合或类似物。然而有利的是，开关元件还能通过场效应管、特别是氧化金属半导体场效应晶体管(MOSFET)组成。

为了通过晶体管实现期望的开关功能，使其在开关运行中运行。有关在使用晶体管的条件下的半导体开关方面的开关运行意味着，在接通的开关状态中在晶体管的形成开关路径的接口之间有非常小的电阻，从而能够在非常小的剩余电压的情况下提供大的电流。在断开的开关状态下与之相反晶体管的开关路径是高欧姆的，即其提供大电阻，从而也在路径上施加高电压时基本上不存在或仅存在非常小的、特别是可忽略的电流。与此不同的是晶体管中的线性运行，然而其在开关运行中通常不采用。

开关元件为了实现控制功能而分别具有至少一个控制接口，在控制接口处开关元件能被施加控制信号，从而能够实现开关元件的期望的开关功能。控制信号能够是二进制开关信号，其能够具有两个状态值，以便能够提供开关元件的期望的开关功能。例如，开关信号能够通过脉冲序列形成，借助于其施加给控制接口。其首先在晶闸管和GTO中是合适的。此外，能够在晶体管中提出，开关信号是矩形信号，其中，开关元件的相应的开关状态能够对应矩形信号的电势之一。这样的信号例如对于晶体管、特别是双极性晶体管、场效应晶体管或类似物是有利的。

根据本发明，将用于排放能预设的电荷量的脉冲电路连接至至少两条电线缆。脉冲电路用于当出现供应电压的电压扰动时特别地因此排放能预设的电荷量。通常，当在连接的电设备上出现导致在相应的设备接口处生成特别大的电流需求的故障、特别是短路时，随后出现这种电压扰动。该电流需求、也称为过电流在电设备和供电网的常规运行之外并且因此代表意外的过电流。因为电线缆通常至少提供电感特性，其特别地能够在空间分布的供电网中导致：电压扰动由于意外的过电流能够在空间上直接相邻连接的电设备上有很大影响。通过脉冲电路现在能够实现的是，排放能预设或预设的电荷量，从而能够将意外的过电流的该影响减少或限制在特别是空间上彼此相邻布置的电设备上。由此能够实现的是，能够更好地避免不存在故障的电设备的不期望的禁用。因此，通过脉冲电路能够明显改善选择性。优选地，脉冲电路与电线缆耦联，从而能够不根据保护设备的运行状态提供常规功能。特别优选地，脉冲电路不在负载侧连接。

为了能够提供电荷量，脉冲电路具有至少一个电容器。当然脉冲电路还能具有多个电容器，此外电容器连接至电线缆的不同位置。因此，脉冲电路能够在该情况下例如经由供电网分布设计。因此，脉冲电路不需要仅具有唯一的电容器。此外，该设计方案能够实现的是，能够在其容量值方面较小地设计各个电容器。

对于至少一个电容器的容量的设计能够考虑的是，至少两条电线缆在意外的过电流的情况下提供预设的线缆电感，其能够借助于脉冲电路至少部分地被补偿。此外，至少一个电容器的容量值至少部分地也根据如下情况选择，即意外的过电流能够多大并且脉冲电路的该功能对于哪个预设的时间段来说是必要的。由此能够测定预设或能预设的电荷量，其随后能够在考虑供应电压的情况下用于至少一个电容器的容量值的测定。当然在此能够补充地也考虑经验方面的研究，以便能够更好地考虑供电网的特殊特性。

过电流是相应的保护设备的设备接口处的电流，其大于相应的保护设备的比较值。因此，过电流取决于保护设备的分别设置的比较值。因此，能预设的电荷量例如能够根据出现的最小过电流测定。然而，电荷量还能根据过电流的更大的值测定作为过电流的最小值，以影响触发可靠性等。在此能够考虑的是，相应的设备接口处的过电流能够变为多大。因此，过电流是借助于传感器检测的电流，其值大于比较值。

此外，还能考虑保护设备、特别是开关单元的一个或多个触发特性曲线。因此，保护设备、特别是开关单元的触发速度例如能够取决于过电流值的大小。例如，在较大的过电流值的情况中的触发速度能够小于在较小的过电流值的情况中的触发速度。

能预设的时间段例如能够根据这样的触发行为或者这样的触发特性测定。由此能够实现的是，电荷量优选地能够在能预设的时间段中被排放，因此可靠性能够至少在选择性方面改善。能预设的时间段例如能够在大约0.0001s至大约0.1s、优选大约0.001s至大约0.01s的情况下延伸。特别地，能预设的电荷量能够在考虑能预设的时间段和过电流的情况下被测定。由此能够随后测定至少一个电容器的容量。

因此，能预设的电荷量和/或能预设的时间段能够选择或者预设用于专门匹配保护设备中的至少一个的触发特性。如果存在多个对应于相应的保护设备的脉冲电路，则能够使相应的预设的时间段和/或电荷量至少部分地匹配分别对应的保护设备。由此能够设计脉冲电路匹配相应特殊的要求。因此，就像保护设备能够具有彼此不同的触发性质或者触发特性，脉冲电路也能相应地具有彼此不同的预设的时间段和/或电荷量。

脉冲电路优选在出现供电网的电压扰动时自动地提供电荷量。因此有利的是，其不要求另外的开销，以便以期望的方式排放或者供应电荷量。

供电网设计为直流电压供电网。本发明刚好特别适合用于直流电压供电网，因为其能够以小的开销在可靠的功能性上实现有关选择性的明显改善。因此，本发明原则上适用于供电网，该供电网的供应电压至少使用直流电压或作为直流电压的补充也使用交流电压。

此外优选的是，能预设或预设的时间段能够根据如下情况被确定，即保护设备分别如何对意外的过电流做出反应，例如在意外的过电流的情况下其对于禁用使用哪个触发特性。这对于全部保护设备而言不需要是一样的。对于时间段的测定而言例如同样能够引入不是最合适的触发特性。此外，在经由供电网的空间上的延伸布置的脉冲电路中能够提出，根据供电网中的相应的位置确定时间段。为了该目的，能够考虑供电网以及在其上连接的电设备和/或电源的特殊特性。

开关元件与至少一个电容器串联，开关元件优选地设计为半导体开关元件。由此能够实现的是，虽然电荷量能够以根据本发明的方式提供，然而整体上能够同时将至少一个电容器以及脉冲电路对供电网的影响减小。

优选地，时间段根据保护设备中的至少一个保护设备的至少一个表征特性被确定。表征特性例如能够是触发电流、触发特性和/或类似量。触发电流例如能够根据比较值被确定。此外，能够考虑线缆电感，以便确定时间段。整体上能够由此进一步改善供电网。

此外提出，在设计用于不同规格的意外的过电流的保护设备的情况中，至少根据最大的过电流确定电荷量。由此能够保障的是，也在允许特别大的意外的过电流的保护设备的情况中能够保障选择性。

优选地，开关元件包括第一二极管或由第一二极管组成。该设计方案特别适用于其供应电压是直流电压的供电网。由此能够实现电荷量的常规排放，而不必当开关元件仅包括第一二极管时要求附加的控制开销。同时，能够在常规运行期间、即当不出现意外的过电流时，减少电容器或者脉冲电路的作用。二极管参照其电压稳定性以及其极限荷载积分被相应匹配地选出。如果脉冲电路是具有多个电容器的脉冲电路，则能够提出，电容器中的每个借助于各自的二极管连接至电线缆。

可替换地或补充地还能提出，开关元件设计成能借助控制信号控制。在该设计方案中能够设计电压传感器，借助于其能够检测电压扰动。根据电压扰动的检测将开关元件切换到接通的开关状态中，从而能够使脉冲电路提供期望的电荷量。当然，尤其在经由供电网分布设计的脉冲电路中，该设计还能与二极管组合为开关元件。优选地，开关元件能够是半导体开关元件如晶体管、晶闸管或类似物。

特别地能够提出，供电网具有与传感器单元以信号技术耦联的、用于为脉冲电路的开关元件提供控制信号的控制单元。由此能够实现的是，优选地根据保护设备的功能检测并且评估相应的电流，并且由此生成用于脉冲电路的开关元件的控制信号。由此能够进一步改善功能性。特别地，该设计方案借助于能控制的开关元件适用于将供应电压设置为交流电压的的应用。

一个改进方案提出，脉冲电路设计成至少部分地与保护设备中的至少一个保护设备一体制成。脉冲电路例如能够至少部分地布置在保护设备中的至少一个的壳体中。还能提出，在多个、特别是所有的保护设备中分别集成脉冲电路。优选地，脉冲电路在保护设备之中连接为，由其在可能的情况下提供的电流或者由其排放的电荷量能被排放到至少两条被施加供应电压的电线缆，而不需要传感器单元检测其。因此，传感器单元仅当过电流涉及直接连接至设备接口的设备时才检测电荷量。此外优选地，脉冲电路在保护设备之中连接为，由其在可能的情况下提供的电流能被排放在保护设备的相应的设备接口处，其能够由传感器单元检测。优选地，脉冲电路在保护设备之中连接为，脉冲电路的功能能够基本不根据保护设备的开关单元的开关状态提供。因此优选地实现电荷量到电线缆的排放。

例如能够提出，至少一个电容器集成到保护设备中，使得排放或者能排放的电荷量在意外的过电流的情况下因此能够直接在保护设备的范围中被提供。由此能够特别有利地减少对供电网以及另外的电设备的影响。同时该设计方案能够实现的是，将脉冲电路以简单的方式集成到供电网中并且同时随着供电网的供应也自动提供相应的功能性。在该设计方案中不再要求设置单独的脉冲电路。然而，当然能够补充地也设置单独的脉冲电路。脉冲电路当然还能设计集成到保护设备中的多个中。此外，保护设备中的每个能够包括自身的脉冲电路。其能够单独设计匹配相应的保护设备。

此外提出，脉冲电路具有与第一二极管并联的的串联电路，串联电路由与第一二极管反向连接的第二二极管和电阻器、特别是变阻器组成。第一二极管使得脉冲电路能够以常规方式排放预设的电荷量。第二二极管用于使电容器能够经由电阻器或者变阻器充电。如果设置变阻器，则能够由此也同时通过脉冲电路实现电压限制功能。通过二极管的反向的接口，二极管在电容器方面并且因此也在脉冲电路方面由此确定相对的电流方向。

此外提出，开关单元具有半导体开关元件，并且脉冲电路具有连接至第二二极管的第三二极管，从而使得第二二极管和第三二极管反向串联地连接，并且它们的中间接口经由电阻器、特别是变阻器连接至电容器，其中，反向串联地连接的二极管与半导体开关元件并联。在此，变阻器因此不仅用于电压限制，还能用于为至少一个电容器充电。最后，该改进方案还能实现的是，当开关单元在断开状态中并且在其上连接的电设备提供电压、例如供应电压或类似量时，在设备接口侧为电容器充电。

为根据本发明的供电网给出的优点和作用当然也合适地适用于根据本发明的方法，并且反之亦然。因此，设备特征当然还能表达为方法特征，并且反之亦然。

附图说明

另外的优点和特征从下述根据附图的实施例的描述中得出。在附图中用相同的标号标记相同的特征和功能。

附图示出：

图1示出具有两个供应层的直流电压供电网的电路示意框图，公共的供电网作为电源与其连接并且电设备作为耗能器与其串联；

图2示出用于根据图1的供电网的保护设备的电路示意图；

图3示出像图1那样的示意性方框电路图，在其中借助于能量流箭头示出在连接的电设备中的一个处短路时的电流；

图4示出像图1那样的电路示意图，在其中补充地连接脉冲电路；

图5示出具有集成的脉冲电路的保护设备的电路示意图；并且

图6示出具有基于图5的集成的脉冲电路的保护设备的电路示意图。

具体实施方式

图1示出了直流电压供电网10的示意性电路方框图，连接至供电网的电设备12至24与连接至直流电压供电网10的电源26借助于直流电压供电网电耦联。当前，电源26通过公共的供电网62形成，其提供当前为大约400V的三相交流电压。此外，三相交流电压由保护设备64提供，其在其侧连接至整流器66，其以预设的方式对三相交流电压进行整流并且在电容器68上提供相应的直流电压28作为供应电压。电源26连接至直流电压供电网10的电源接口32。

直流电压供电网10具有第一供应层70以及第二供应层72，它们经由保护设备74相互电耦联。在第一供应层70上也连接保护设备34，其提供电源接口32，在其上连接电源26。

供应层70、72各自包括两条电线缆38、40，其在耦联的状态中经由保护设备74施加以电容器68提供的直流电压28。仅示例性地在第一供应层70上连接保护设备34，其提供相应的设备接口30。在该保护设备34上连接加热元件20、变流器22以及变流器24。在变流器22、24上连接相应的未进一步标注的电机。然而，第一供应层70还能包括具有另外的电设备的另外的保护设备34。

当前在有利地与第一供应层70类似设计的第二供应层72上连接四个保护设备34。在这些保护设备上连接两个变流器12、14、照明设备16以及加热元件18。第二供应层72还能包括具有另外的在其上连接的电设备的另外的保护设备34。在变流器12、14上连接相应的未标注的电机。

保护设备34以及保护设备74用于保护相应的设备接口30或者电源接口32不被意外的过电流影响。为了该目的，保护设备34、74中的每个包括传感器单元50，其用于检测相应的设备接口30或者电源接口32处的电流。

此外，保护设备34中的每个包括开关单元48(图2)，开关单元设计用于根据对过电流的测定禁用相应的设备接口38或者电源接口32。为了该目的，传感器单元50设计用于将检测的电流与比较值进行比较并且在电流的绝对值超过比较值时发送控制信号到开关单元48，从而使其禁用相应的设备接口30或者电源接口32。

借助于电线缆38、40使保护设备34相互以及与电源接口32电耦联。第一供应层70与第二供应层72的耦联通过保护设备74实现。

在变流器12、14、22、24中的每一个处设置相应的电容器76，其经由相应的设备接口30与相应的电线缆38、40电耦联。

图2示出了保护设备34的电路示意图。可以看出，保护设备34提供用于连接相应的电设备的设备接口30。相对地设置线缆接口80，借助于其能够将保护设备34连接至电线缆38、40。在线缆接口80与设备接口30之间设计开关单元48，借助于其能禁用设备接口30。

开关单元48以未进一步详述的方式具有电磁的开关元件82，其能借助于未进一步示出的控制信号操控。此外，将由两个反向串联的晶体管T₁、T₂以与电磁的开关元件82串联的方式与未标记的反向二极管串联。借助于另外的控制信号能在信号状态方面控制半导体开关元件84。当前，晶体管T₁、T₂由IGBT组成。然而，在作为晶体管的可替换的设计方案中还能采用场效应晶体管、特别是MOSFET或类似物。

此外，保护设备34包括电流传感器50、借助于其能够检测连接的电设备的电流。此外，电传感器50具有未示出的评估电路，其将电流的检测的值、更确切地说电流的检测的绝对值与比较值进行比较。如果检测的电流的绝对值大于比较值，则借助于控制信号将开关单元48置于断开的开关状态中，从而禁用设备接口30。

图1示出在变流器14中出现了短路78。这导致的是，短时间内从直流供应电压10要求非常大的电流，其同时也流过对应的保护设备34。开关设备34测定过电流并且将开关单元48切换到断开的开关状态中，从而禁用相应对应的设备接口30。

然而，由于短路78，直到该断开起作用时相应检测的电流变得非常大。其能够如接下来阐述的那样造成有关选择性的问题。

在当前的情况下，变流器14设计用于与变流器12相比更大的电功率，并且与相应的设备接口30相关的保护设备34相应地调整为匹配变流器12、14的相应的功率。

因此，由于短路78能够出现的情况为，从电容器76以及电容器68短时间提取非常大的电流，其供应到短路78中。图3像图1一样用相应的电流箭头86示出了直流电压供电网10中的电流历程。这现在能够导致的是，连接有变流器12的保护设备34施加以如下大的电流，即其开关单元48同样切换到断开的开关状态中，由此随后也禁用相应的设备接口30，尽管在该电设备中不存在故障。能够有利地也对连接有变流器22、24的另外的保护设备34设有同样的情况，其中也涉及电源26。在此涉及不期望的作用，其损害选择性原则。

现在，图4示出了像图1那样的可行性方案的电路示意图，其减少或者甚至完全避免了前述问题。也就是说，根据图4提出，在电线缆38、40上在此在第二供应层72上连接脉冲电路43，其在当前具有由电容器44以及二极管36组成的串联电路。

二极管36的串联电路和极性选择为，在供应电压28的电压扰动时在电线缆38、40上自动在预设的时间段提供充电，从而生成附加的电流，其提供给短路78。由此能够实现的是，减少或者甚至几乎避免了来自电容器76的利用图3的电流箭头86示出的电流以及向电容器68要求的电流，从而在该设计方案中仅触发变流器14的保护设备，在其中也发生短路78。在此，另外的保护设备34不需要或者不参与操作。由此也在其常规功能方面不损害连接的设备。

即使在图4中仅示出唯一的脉冲电路42，还能在可替换的技术方案中提出，例如至少为每个供应层70、72设置至少一个单独的脉冲电路42。当然还能为供应层70、72提出，设置多于一个单独的脉冲电路42。特别有利地能够提出，为保护设备34中的每个设置优选直接连接至相应的保护设备34的脉冲电路42。由此能够在选择性方面实现特别好的功能。

根据图5得出一个改进方案，其示出了保护设备34的电路示意图。保护设备34有利地基于已经根据图2阐述的补充地证实相关实施方式的保护设备34。作为根据图2的保护设备34的补充，根据图5的保护设备34包括集成的脉冲电路42。由电容器44和二极管36组成的串联电路在当前一方面连接至电磁的开关元件82与半导体开关元件84之间，并且另一方面连接至实施的参考电势接口88。脉冲电路42的功能对应于如已经根据图4阐述的那样相关补充地证实的相应的实施方式。在可替换的设计方案中，参考电势接口88不需要由保护设备34实施。其还能在绕开保护设备34的情况下直接连接至设备接口30。

此外，根据图5的脉冲电路42包括电阻器46，其与二极管36并联。通过电阻器46能够给电容器44加载，从而使其能够提供期望的电荷量。

当前，电容器44的容量还根据如下情况测定，即应当为哪个时间段提供哪种电荷量，因此能够可靠地触发相应的保护设备34，而不涉及另外的相邻的保护设备34。为了该目的能够补充地考虑保护设备34的触发特性。在此还能考虑直流电压供电网10的线缆电感L₁、L₂。

此外，该设计方案的优点在于，能够任意设计和扩展直流电压供电网10，其中，通过设置的保护设备34同时还能在选择性方面实现期望的功能，而不需要将单独补充的元器件、如单独的脉冲电路42连接至电线缆38、40。同样地，当然还能提出补充地设置附加的脉冲电路42。

图6示出了根据图5的保护设备34的一个改进方案，其同时能够实现的是，实现过载电压保护。为了该目的，将反向串联连接的二极管52、54与半导体开关84并联，其中间接口经由变阻器56连接至电容器44。经由变阻器56能够同时也为电容器44充电到其预设的电压，从而使其能够提供期望的电荷量。此外，该设计方案能够实现的是，拦截在其幅值方面超过预设的值的电压脉冲，并且将其能量部分地存储在电容器44中和/或部分地借助于变阻器56转换为热量。

此外，根据图6的保护设备34包括由另外的电磁的开关元件58以及另外的电阻器60组成的串联电路，借助于其能够建立线缆接口80与设备接口30之间的电连接。由此能够实现可能的电容器76的预充电，从而在接通开关电源48时能够避免或者减少较大的电流脉冲。

优选地，电容器44应当具有小的自电感，例如设计为薄膜电容器或类似物。二极管36应当为此设计为能够引导大的电流脉冲，即因此具有大的极限荷载积分。

在将脉冲电路42集成到保护设备34中时能够实现的是，也识别脉冲电路42中的故障，例如损坏的二极管36或损坏的电容器44，例如在其中检测电容器44的电容器电压。

通过本发明能够实现的是，由短路78造成的过电流能够从单独的源、即电容器44中供给，其不需要经由保护开关或类似物进行保护。对于电容器44具有故障、例如短路或类似的情况，其能够通过二极管36接受，其在该情况下提供截止作用。由此使损坏的电容器44与直流电压供电网10中断并且能够不对其施加负面的影响。为了也接受损坏的二极管的情况，能够串联两个二极管。

本发明特别适合使用半导体开关设备。能够实现的是，能预设的时间段明显小于1ms。该时间段优选地例如能够为大约100μs或甚至更小。

此外，本发明当然也特别适合使直流电压供电网10在空间上扩展。因此能够提出，多个脉冲电路42以预设的间距连接至电线缆38、40，例如以小于大约100m的间距、优选大约50m或更小的间距连接。如果线缆38、40的线缆电感小，则保护设备34和脉冲电路42之间的距离应当尽可能小，例如小于大约10m或类似量。线缆电感在图6中以L₁和L₂标记。

实施例仅用于阐述本发明并且不应当局限于此。

此外，本发明不局限于使用直流电压的供电网的应用。其当然同样能够用在使用交流电压作为供应电压的供电网中。交流电压能够是单相或多相、特别是三相的交流电压。

Claims (11)

1.一种供电网(10)，所述供电网用于在使用能预设的供应电压(28)的情况下将至少两个连接在所述供电网(10)处的电设备(12至24)与至少一个连接在所述供电网(10)处的电源(26)电耦联，其中，所述供电网(10)设计为直流电压供电网，所述供电网具有：

-用于连接至少一个所述电源(26)的电源接口(32)，

-用于连接至少两个所述电设备(12至24)中的相应一个电设备的电的设备接口(30)，

-相应的保护设备(34)，所述保护设备与所述设备接口(30)电连接并用于保护相应的所述设备接口(30)不被意外的过电流影响，其中，每个保护设备(34)具有至少用于检测在相应的所述设备接口(30)处的电流的传感器单元(50)和开关单元(48)，其中，所述开关单元(48)设计用于根据对所述过电流的测定将相应的所述设备接口(30)禁用，和

-至少两条电线缆(38、40)，所述电线缆被施加所述供应电压(28)，所述电线缆中的至少一条线缆(40)将至少一个所述电源接口(32)与所述保护设备(34)电耦联，

-其中，至少两条所述电线缆(38、40)与脉冲电路(42)电耦联以用于利用至少一个电容器(44)排放能预设的电荷量，所述脉冲电路设计用于在出现所述供应电压(28)的电压扰动时排放所述电荷量，其中，所述电荷量至少根据所述过电流和用于排放所述电荷量的能预设的时间段被确定，

其特征在于，

开关元件与至少一个所述电容器(44)串联，所述开关元件设计为半导体开关元件。

2.根据权利要求1所述的供电网，其特征在于，所述时间段根据所述保护设备(34)中的至少一个保护设备的至少一个表征特性被确定。

3.根据前述权利要求中任一项所述的供电网，其特征在于，在设计用于不同规格的意外的过电流的保护设备(34)的情况中，至少根据所述过电流中的最大过电流确定所述电荷量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的供电网，其特征在于，所述开关元件包括第一二极管(36)或者由第一二极管(36)组成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的供电网，其特征在于，所述开关元件设计成能借助控制信号控制。

6.根据前述权利要求中任一项所述的供电网，其特征在于，设有与所述传感器单元(50)以信号技术耦联的控制单元，所述控制单元用于为所述开关元件提供控制信号。

7.根据前述权利要求中任一项所述的供电网，其特征在于，所述脉冲电路(42)具有加载单元(46)，所述加载单元用于为所述电容器(44)加载能预设的所述电荷量。

8.根据前述权利要求中任一项所述的供电网，其特征在于，所述脉冲电路(42)设计成至少部分地与所述保护设备(34)中的至少一个保护设备是一体的。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的供电网，其特征在于，所述脉冲电路(42)具有与第一二极管(36)并联的串联电路，所述串联电路由与所述第一二极管(36)反向连接的第二二极管(52)和电阻器、特别是变阻器(56)组成。

10.根据权利要求9所述的供电网，其特征在于，所述开关单元(48)具有半导体开关元件(84)，并且所述脉冲电路(42)具有连接至所述第二二极管(52)的第三二极管(54)，使得所述第二二极管和所述第三二极管(52、54)反向串联地连接，并且所述第二二极管和所述第三二极管的中间接口经由所述电阻器、特别是所述变阻器(56)连接至所述电容器(44)，其中，反向串联地相连的二极管(52、54)与所述半导体开关元件(84)并联。

11.一种用于在使用预设的供应电压(28)的情况下将至少两个连接在供电网(10)处的电设备(12至24)与至少一个连接在所述供电网(10)处的电源(26)电耦联的方法，其中，所述供电网(10)设计为直流电压供电网，其中，

-将至少一个所述电源(26)连接至所述供电网(10)的电源接口(32)，

-将至少两个所述电设备(12至24)连接至所述供电网(10)的相应的电的设备接口(30)，

-通过使相应的保护设备(34)的传感器单元(50)检测至少一个相应的电流并且借助于相应的开关单元(48)根据对过电流的测定将相应的所述设备接口(30)禁用，借助于与所述设备接口(30)电连接的相应的保护设备(34)保护所述设备接口(30)不被意外的过电流影响，并且，

-借助于至少两条被施加所述供应电压(28)的电线缆(38、40)中的至少一条电线缆将至少一个所述电源接口(32)与所述保护设备(34)电耦联，

-其中，脉冲电路(42)与至少两条所述电线缆(38、40)连接以用于利用至少一个电容器(44)排放预设的电荷量，其中，借助于所述脉冲电路(42)在出现所述供应电压(28)的电压扰动时排放所述电荷量，其中，所述电荷量至少根据所述过电流和用于排放所述电荷量的预设的时间段被确定，

其特征在于，

开关元件与至少一个所述电容器(44)串联，所述开关元件设计为半导体开关元件。

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