DE102008023010A1

DE102008023010A1 - Einrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Schutzvorrichtung

Info

Publication number: DE102008023010A1
Application number: DE102008023010A
Authority: DE
Inventors: Norbert Kasper
Original assignee: Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Current assignee: Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-12
Also published as: EP2286426A1; WO2009135833A1

Abstract

Offenbart ist eine Einrichtung (1) und ein Verfahren zur Funktionszustandsüberwachung einer wenigstens einen Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) zum Schutz elektrischer Systeme gegen Störereignisse, wobei die Einrichtung aufweist: eine Zentraleinheit (2) mit elektrischen Leitern (7, 8) zur Versorgung der wenigstens einen Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) mit elektrischer Energie, wobei die Zentraleinheit (2) ein Kommunikationsmittel (15) und die wenigstens eine Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) eine Auswerte- und Kommunikationseinrichtung 3c aufweist, wobei die Auswerte- und Kommunikationseinrichtung (3c) eine die jeweilige Schutzvorrichtung betreffende Funktionszustandsinformation an das Kommunikationsmittel (15) über die elektrischen Leiter (7, 8) zur Weiterverarbeitung und/oder Weiterleitung und/oder Anzeige überträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Funktionszustandsüberwachung einer Schutzvorrichtung gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 5.
Die mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung und mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens überwachte Schutzvorrichtung schützt ein elektrisches System vor Beeinträchtigung und/oder Zerstörung durch ein Störereignis.
Im Kontext der vorliegenden Offenbarung wird unter einem Störereignis ein Ereignis verstanden, durch dessen Auftreten ein elektrisches System mit elektrischer Energie beaufschlagt wird, und zwar derart, dass das elektrische System in seiner ordnungsgemäßen Funktion beeinträchtigt oder zerstört wird. Beispiele für Störereignisse sind Blitzeinschläge oder statische Entladungen in deren Folge Überspannungsimpulse und/oder Überstromimpulse, beispielweise galvanisch, induktiv oder kapazitiv, in das elektrische System eingekoppelt werden und dieses in seiner Funktion beeinträchtigen oder zerstören.
Vorstehend bezeichnete Schutzvorrichtungen für elektrische Systeme sind dem Fachmann im Aufbau und Funktion bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung im Rahmen der vorliegenden Für einen mit der Wartung betrauten Fachmann und/oder einen Betreiber von in Rede stehenden Schutzvorrichtungen ist wünschenswert über den Funktionszustand, bei spielsweise defekt oder funktionsfähig, der Schutzeinrichtungen informiert zu sein, unter Anderem deshalb, um im Falle einer defekten Schutzvorrichtung sofort für einen Austausch der defekten Schutzvorrichtung zu sorgen und so den Zeitraum zu minimieren, während dessen ein durch die Schutzvorrichtung zu schützendes elektrisches System nicht vor einem Störereingis geschützt ist.
Es wurden bereits Einrichtungen zur Funktionszustandsüberwachung von in Rede stehenden Schutzvorrichtungen vorgeschlagen, die optische Anzeigeelemente, beispielsweise Leuchtdioden, aufweisen. Diese zeigen den Funktionszustand einer Schutzvorrichtung an. Beispielsweise zeigt eine leuchtende Leuchtdiode eine ordnungsgemäße Funktion einer Schutzvorrichtung an und eine nicht leuchtende Leuchtdiode weist auf eine defekte Schutzvorrichtung hin.
Ein dann erforderliches Verfahren zur Überwachung der mit einem optischen Anzeigeelement ausgestatteten Schutzvorrichtung oder einer Mehrzahl von derartigen Schutzvorrichtungen gestaltet sich aufwändig, da die Überwachung manuell durch Fachpersonal erfolgen muss. Abhängig von der Anzahl der zu überwachenden Schutzvorrichtungen und abhängig vom Anbringungsort der zu überwachenden Schutzvorrichtungen kann der zur Überwachung erforderliche Aufwand beträchtlich sein.
Demgemäss ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen und ein Verfahren vorzuschlagen, welche die geschilderten Nachteile behebt.
Die Erfindung Rist die Aufgabe mit einer Einrichtung zur Funktionszustandsüberwachung einer Schutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren zur Funktionszustandsüberwachung einer Schutzvorrichtung mit den Verfahrenschritten des Anspruchs 5.
Erfindungsgemäß wird eine einen Funktionszustand einer Schutzvorrichtung kennzeichnenden Funktionszustandsinformation über zur Versorgung der Schutzvorrichtung mit elektrischer Energie ausgestalteten Leitern an ein ggf. räumlich entferntes Auswertemittel übertragen, von diesem ausgewertet und/oder weiterverarbeitet und/oder weitergemeldet.
In vorteilhafter Weise wird so der Aufwand für die Überwachung, Überprüfung und/oder Wartung von Schutzvorrichtungen verringert, dies trifft auch und insbesondere bei großen Anzahlen von zu überwachenden Schutzvorrichtungen zu.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der gegenständlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Merkmalen der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und der gegenständlichen Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Einrichtung, und
2: eine als Blockschaltbild dargestellte, beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1. Dargestellt ist eine Zentraleinheit 2 und eine Anzahl von zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5, 6. Die gestrichelt dargestellten und nicht mit Bezugszeichen versehenen Schutzvorrichtungen deuten lediglich die Erweiterbarkeit der Einrichtung 1 an. Die Zentraleinheit 2 und die zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5, 6 sind beispielsweise auf eine Rastschiene aufgerastet und z. B. in einem Schaltschrank angeordnet.
Zur Spannungsversorgung, beispielsweise mit einer 24 V Gleichspannung, sind die zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5, 6 mittels elektrische Leiter 7, 8 mit einer in 1 nicht dargestellten Spannungsquelle in Parallelschaltung verbunden. Die Spannungsquelle kann hierbei in einer Einheit mit der Zentraleinheit 2 ausgeführt oder räumlich von dieser getrennt angeordnet sein. Im Falle einer räumlich getrennten Anordnung der Spannungsquelle sind die spannungsführenden Leiter durch die Zentraleinheit 2 durchgeschleift und die Zentraleinheit 2 wird an den Anschlüssen 9, 10 mit einer entsprechenden Spannung versorgt. Weiterhin klar ist auch, dass die Zentraleinheit 2 sowie die zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5, 6 Anschlussmittel, beispielsweise Schraubklemmanschlussmittel, zur Herstellung der erforderlichen elektrischen Verbindungen aufweisen. Diese sind derart ausgestaltet, dass die elektrischen Leiter 7, 8 an eine Schutzvorrichtung angeschlossen und durchgeschleift werden, so dass an eine erste Schutzvorrichtung 3 eine weitere Schutzvorrichtung 4 angeschlossen werden kann usw.
Weiterhin weist die Zentraleinheit 2 einen in 1 nicht explizit dargestellten Wechsler auf, dessen Anschlusskontakte über Anschlussmittel 11, 12, 13 nach außen geführt sind. Mittels diesem Wechselkontakt kann beispielsweise eine Weitermeldung von Funktionszustandsinformationen an ein übergeordnetes elektrisches System, beispielsweise an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder an einen Leitrechner, erfolgen.
2 zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 in Form eines Blockschaltbildes wobei hier Bestandteile der Zentraleinheit 2 und der zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5 dargestellt sind. Es sei nochmals daraufhingewiesen, dass die Anzahl der mittels der vorliegenden Erfindung überwachbaren Schutzvorrichtungen 3, 4, 5 nicht auf drei begrenzt ist, sondern um weitere Schutzvorrichtungen erweitert werden kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden in 2 lediglich drei Schutzvorrichtungen 3, 4, 5 dargestellt.
Die Zentraleinheit 2 weist ein Spannungsversorgungsmittel 14, beispielsweise ein 24 V Gleichspannungsnetzteil zur Versorgung der zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5 mit elektrischer Energie auf. Über die elektrischen Leiter 7, 8 ist das Spannungsversorgungsmittel 14 mit den Schutzvorrichtungen 3, 4, 5 in einer Parallelschaltung verbunden. Wie bereits ausgeführt kann das Spannungsversorgungsmittel 14 auch außerhalb der Zentraleinheit 2 angeordnet sein. Weiterhin weist die Zentraleinheit 2 ein Kommunikationsmittel 15 zur Kommunikation mit einer Kommunikationseinrichtungen 3c, 4c, 5c der zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5 auf.
Weiterhin weist die Zentraleinheit 2 ein Meldeeinrichtung 16 auf, beispielsweise eine optische Anzeige in Form einer Leuchtdiode und/oder eines Wechselschaltkontaktes. Hierbei dient die Anzeige zur Signalisierung von Funktionszustandsinformationen. Der Wechselschaltkontakt dient zur Weitermeldung von Funktionszustandsinformationen an ein übergeordnetes elektrisches System, beispielsweise an eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder an einen Leitrechner.
Die Schutzvorrichtung 3 weist – nicht im Detail – dargestellte Schutzelemente wie Funkenstrecken, Varistoren, Dioden und Suppressordioden auf sowie Mittel zur Ermittlung des Funktionszustands dieser Schutzelemente und des Funktionszustands der Schutzvorrichtung auf. Ein von dem Mittel zur Funktionszustandsermittlung ermitteltes elektrisches Signal, das einen Funktionszustand charakterisiert, wird über eine Potentialtrennungseinrichtung 3b, beispielsweise über einen Optokoppler an eine Auswerte- und Kommunikationseinrichtung 3c weitergeleitet. Die Auswerte- und Kommunikationseinrichtung 3c steuert weiterhin eine optische Anzeige 3d zur Anzeige eines Funktionszustandes an.
Die im Rahmen der Beschreibung der Schutzeinrichtung 3 gemachten Angaben und Aussagen gelten selbstverständlich auch für die Schutzvorrichtungen 4 und 5 sowie eventuell weitere – nicht dargestellte – zu überwachende Schutzvorrichtungen.
Wird von der Auswerte- und Kommunikationseinrichtung 3c ein zur Weitermeldung vorbestimmter Funktionszustand erkannt – beispielsweise ”Defekt der Schutzvorrichtung 3” – so generiert die Auswerte- und Kommunikationseinrichtung 3c eine Funktionszustandsinformation, beispielsweise eine digitale Zeichenfolge, und überträgt diese Funktionszustandsinformation über die elektrischen Leiter 7, 8 an das Kommunikationsmittel 15 der Zentraleinheit, wo die Funktionszustandsinformation weiterverarbeitet und/oder an übergeordnete elektrische Systeme weitergemeldet wird.
Die Funktionszustandinformation kann hierbei vielfältige Informationsbestandteile aufweisen, beispielsweise Bestandteile zur Identifikation einer bestimmten Schutzvorrichtung, eines bestimmten Schutzelements einer Schutzvorrichtung oder Bestandteile der Schutzvorrichtung selbst die lediglich der Überwachung der Schutzvorrichtung und nicht dem Schutz elektrischer Systeme dienen. Durch diese Ausgestaltung ergeben sich vielfältige Möglichkeiten hinsichtlich der Überwachung von Schutzvorrichtungen, deren Schutzelemente und weitern Bestandteilen von Schutzvorrichtungen.
Die Kommunikation zwischen den zu überwachenden Schutzvorrichtungen 3, 4, 5 und der Zentraleinheit 2 bzw. zwischen den Auswerte- und Kommunikationseinrichtungen 3c und dem Kommunikationsmittel 15 über die elektrischen Leitern 7, 8 kann auf viel fältige und dem Fachmann bekannte Arten erfolgen. Beispielsweise kann bei einem ersten Einschalten der geregelten Spannungsquelle 14, oder in einem Setupvorgang, die Anzahl der Schutzvorrichtungen über den gemessenen Strom ermittelt werden. Zur Übertragung einer Funktionszustandsinformation kann dann der Strom von einer Schutzvorrichtung in vorgegebenen Grenzen verändert werden. Diese Stromänderung kann dann von der Zentraleinheit 2 erkannt werden.
Wie bereits ausgeführt, sind dem Fachmann eine Vielzahl von Verfahren zur ”Aufmodulierung” und zur Übertragung von Informationen auf zur Spannungsversorgung verwendeten elektrischen Leitern 7, 8 bekannt. Diese werden daher nicht näher erläutert.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die auf vielfache Weise abgewandelt werden können. Insbesondere ist es möglich die genannten Merkmale auch in anderen als den genannten Kombinationen auszuführen.
So ist es denkbar die zu überwachenden Schutzvorrichtungen zur Versorgung mit elektrischer Energie in Reihe zu verschalten. In diesem Fall wird durch eine Konstantstromquelle ein konstanter Strom ”eingeprägt”, der selbstverständlich von den elektrischen Eigenschaften der zu überwachenden Schutzvorrichtungen abhängt.
Die Weiterleitung/Weitermeldung von Funktionszustandsinformationen durch die Zentraleinheit 2 ist nicht auf eine optische Anzeige und/oder einen Wechslerkontakt beschränkt. Eine Weiterleitung/Weitermeldung kann über eine Luftschnittstelle, beispielsweise durch eine Bluetooth-Verbindung oder durch eine leitungsgebundene Übertragung, beispielsweise über ein Modem, ein Ethernet-Netzwerk oder ein Feldbussystem erfolgen.
Außerdem kann die Zentraleinheit 2 Funktionszustandsinformationen anderer Geräte, beispielsweise von Leitungsschutzschaltern verarbeiten und weiterleiten/weiterverarbeiten.

Claims

Einrichtung (1) zur Funktionszustandsüberwachung einer wenigstens einen Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) zum Schutz elektrischer Systeme gegen Störereignisse mit einer Zentraleinheit (2) und elektrischen Leitern (7, 8) zur Versorgung der wenigsten einen Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentraleinheit (2) ein Kommunikationsmittel (15) und die wenigsten eine Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) eine Auswerte- und Kommunikationseinrichtung 3c aufweist, wobei die Auswerte- und Kommunikationseinrichtung (3c) eine die jeweilige Schutzvorrichtung betreffende Funktionszustandsinformation an das Kommunikationsmittel (15) über die elektrischen Leiter (7, 8) zur Weiterverarbeitung und/oder Weiterleitung und/oder Anzeige überträgt.
Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionszustandsinformation einen Informationsbestandteil aufweist, der die Funktionszustandsinformation einer bestimmten Schutzvorrichtung zuordnet.
Einrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionszustandsinformation einen Informationsbestandteil aufweist, der die Funktionszustandsinformation einem bestimmten Schutzelement einer bestimmten Schutzvorrichtung zuordnet.
Einrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionszustandsinformation einen Informationsbestandteil aufweist, der die Funktionszustandsinformation einer bestimmten Komponente einer bestimmten Schutzvorrichtung zuordnet.
Verfahren zur Funktionszustandsüberwachung einer wenigstens einen Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) zum Schutz elektrischer Systeme gegen Störereignisse, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, a) Bestimmen eines Funktionszustandes der wenigstens einen Schutz vorrichtung (3, 4, 5, 6), b) Erzeugen einer den Funktionszustand der wenigstens einen Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) kennzeichnenden Funktionszustandsinformation, c) Übertragen der Funktionszustandsinformation über zur Versorgung der Schutzvorrichtung (3, 4, 5, 6) mit elektrischer Energie dienenden elektrischen Leiter (7, 8), d) Auswerten der Funktionszustandsinformation, und e) Anzeigen und/oder Melden und/oder Weiterverarbeiten der Funktionszustandsinformation.