EP2601535A2 - Method and device for parasitic current detection - Google Patents

Method and device for parasitic current detection

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Publication number
EP2601535A2
EP2601535A2 EP11751840.7A EP11751840A EP2601535A2 EP 2601535 A2 EP2601535 A2 EP 2601535A2 EP 11751840 A EP11751840 A EP 11751840A EP 2601535 A2 EP2601535 A2 EP 2601535A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
potential
power supply
comparison
power
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11751840.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard Wolff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP2601535A2 publication Critical patent/EP2601535A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/146—Measuring arrangements for current not covered by other subgroups of G01R15/14, e.g. using current dividers, shunts, or measuring a voltage drop
    • G01R15/148—Measuring arrangements for current not covered by other subgroups of G01R15/14, e.g. using current dividers, shunts, or measuring a voltage drop involving the measuring of a magnetic field or electric field
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • the invention relates to a method for Fremdstromdetekti ⁇ on in a power supply system, the at least one electrical device, a power grid with line paths for supplying the device and a central electrical
  • Feed-in device for feeding electrical power into the power grid, wherein the feed device is connected to a first of the line paths to which a reference potential is applied and connected to at least a second of the line paths, to which a potential for generating an operating current through the device is ⁇ wherein the first conduction path by means of a DEFINE ⁇ th first grounding a feeder directly to the
  • Feed device connected and otherwise
  • the invention further relates to a Vorrich ⁇ processing for performing the method.
  • power supply systems are used whose reference potential is once connected to ground.
  • So z. B. 24 volt DC systems with positive potential for generating an operating current and grounded negative potential as a reference potential widely used.
  • 230 volt AC systems are known in which the voltage applied to the neutral reference potential (neutral potential) is grounded at least ei ⁇ ner point (TN or TT systems).
  • the grounded reference potential z. B.
  • the aforementioned monitoring device detects this stream. As soon as a fixed threshold value is exceeded, signaling takes place.
  • this detection method has the disadvantage that occurring in practice unavoidable superimposed alternating ⁇ currents caused z.
  • EMC filters and by the natural intrinsic capacity of piping systems and directions, such as the electrical device and the feed device can lead to false signals.
  • a ground fault of the operationally non-grounded potential for generating the operating current also leads in this case to a possible false signalization.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for external current detection and an apparatus for carrying out this method, which can distinguish signals caused by superimposed alternating currents of Fremdströ ⁇ men (non-systemic streams).
  • the external current (system-external current) is determined by comparing the operating current with a ground leakage current flowing through the earthing branch.
  • the earth leakage current flowing through the grounding branch is determined, and the operating current in the second line path is determined by current measurement.
  • This Be ⁇ mood and this determination be made dynamically, ie as a continuous or quasi-continuous Bestim ⁇ tion / investigation.
  • the dynamics are preferably characterized by a frequency range from 0 Hz to about 1 kHz.
  • the method enables a practical solution which "fades out” capacitively coupled or isolated (external) currents into the reference potential of the power supply system and, depending on the instantaneous value of the operating current of the supply system, a dynamic reference variable for comparison with the current flowing through the earthing feeder. short-circuit current, ie in the line between reference potential and earth.
  • the determination of the operating current (load ⁇ current) of the power supply system by current measurement on at least one directly connected to the feed device and otherwise unbranched connection portion of the second line path.
  • the output of a sensor for the determination of the Erdungsab ⁇ branch flowing through grounding circuit current is proportional to a current operating voltage value for Be ⁇ operating current actual value proportional voltage value and the output of a device for determining the operating current. Both voltage values are converted in particular by means of associated voltage divider into comparable sizes.
  • the comparison means ei ⁇ ner comparator circuit is performed with a comparator.
  • the comparator circuit preferably has thepolstei ⁇ ler.
  • the outputs of the two voltage dividers are on guided the inputs of the comparator.
  • the comparator be ⁇ true for external current detection, the difference of the corresponding sizes.
  • the voltage value proportional to the operating current is a dynamic reference variable and the voltage value proportional to the grounding current is a value which is compared with this dynamic reference variable.
  • a border a threshold comparison result triggers a signal output and / or a secure ⁇ standardized measure of the power system.
  • several threshold values are provided. For example, at a first threshold where the deviation (difference) is small, a signal: "maintenance advised" is output. Reasons for such a deviation are z. B. excessively high leakage currents and / or creeping
  • the power supply system is a DC voltage system in which the potential difference between the potential for generating the current flow and its reference potential is substantially constant.
  • the phrase "substantially constant" allows load-related voltage fluctuations, which can always occur in such systems, in particular.
  • the feed device is an inverter or has a converter.
  • the power supply system is an AC system in which the reference potential of a a Neut ⁇ ralleiterpotential, in particular a grounded Neutrallei ⁇ terpotential (TN or TT-System), and the at least one potential for generating the current flow around the reference potential is periodically varying phase potential.
  • the AC voltage system can be a single-phase AC voltage system or a multi-phase AC voltage system.
  • a typical multiphase AC system is a three-phase system.
  • the feed device is a transformer or a
  • the device according to the invention for carrying out the above-mentioned method comprises: (a) an all-current-sensitive sensor for determining the earth leakage current flowing through the ground branch, (b) a device for measuring current at the at least one connection section of the second line path and for determining the operating current. current from it, and (c) a comparator circuit having a
  • the current-actual value detection of the sensor and / or the device for measuring current is all-current-sensitive, ie sensitive to DC and AC components.
  • the comparator circuit is before in Trains t ⁇ a microcontroller ( ⁇ ) realized which continue towards modules for signal processing and signal evaluation.
  • the device has two voltage dividers whose outputs are connected to inputs of the signal ⁇ technically comparator.
  • the comparator circuit thus has two comparators upstream voltage divider, which are preferably electronically programmable.
  • these are connected by means of a potentiometer / (DIP) switch re ⁇ alelle.
  • the device has an evaluation unit for evaluating the comparison variable by comparison with a predeterminable one
  • the evaluation unit outputs a signal, for example to a signal output device, if the comparison variable exceeds the threshold value.
  • the device is suitable for detection in a dynamic range from 0 Hz to at least 2 kHz, preferably from 0 Hz to at least 20 kHz. Due to the capacitive grounding, foreign currents typically occur in this frequency spectrum.
  • the device is not only generally appro ⁇ net, but advantageously also concretely set up to carry out the above-mentioned method.
  • Allstrom-sensitive sensor is rich ⁇ tet for the determination of the earthing branch flowing through Erdungs gleichtroms.
  • the device for measuring current is set up for current measurement at the at least one further connection section of the second line path and for determining the operating current therefrom. The decor of the
  • Comparator circuit is set up for determining the first variable proportional to the ground-fault current and the second variable proportional to the determined operating current, and the comparator of the comparator circuit is set up to compare the two variables.
  • the invention also relates to a feed and external current detection device which has the feed device and the abovementioned device for carrying out the said method for detecting foreign current.
  • Infeed device and device for external current detection are arranged in particular in a common housing of the feed and external current detection device.
  • Fig. 1 shows a power supply system with an electrical
  • Fig. 2 shows the power supply system of FIG. 1 with a multi-capacitive grounded reference potential and
  • Fig. 3 shows the power supply system of FIG. 1 with a
  • FIG. 1 shows a power supply system 10 with a central electrical feed device 12 for feeding electrical power into a power grid 14 of the power supply system 10.
  • a plurality of electrical ⁇ cal devices 16 are interconnected by the power grid 14 in the power grid 14 .
  • Feeding device 12 are supplied with power.
  • the power grid 14 is designed as a DC power grid 14 and has two line paths 18, 20.
  • the first conductive path 18 a as a negative potential ( "negative potential") from ⁇ formed reference potential cpl is present and is located at the second Lei ⁇ processing path 20 a with respect to the reference potential cpl hö ⁇ heres potential cp2 ( "positive potential") for generating an operating current through the power grid 14 at.
  • the power grid 14 is thus a supplied from a constant voltage power grid.
  • the reference path cpl having the first conduction path 18 is connected by means of a defined grounding 22 at a point 24 to ground potential.
  • the ground tap 22 is part ei ⁇ nes otherwise unbranched terminal portion 26 of the first conduction path 18th
  • FIG. 2 shows the power supply system 10 in a range from the feed device 12 to a first device.
  • the first conducting path 18 with the reference potential ⁇ cpl is not only via the defined grounding branch 22, but also capacitively via a line capacitance 28 connected to ground potential at another location 24 ⁇ and a device capacity 30 with ground potential at a further Stel ⁇ le 24 ⁇ ⁇ .
  • the different points of the ground potential 24, 24 24 ⁇ ⁇ are in turn electrically connected through (specific) earth resistances 32 each other so that three external power circuits 34, 36, 38, so-called ground loops ⁇ arise.
  • Each of these external current circuits 34, 36, 38 passes through the earthing branch 22.
  • FIG. 3 now shows the same section of the power supply system 10 as FIG. 2, wherein instead of the external current circuits 34, 36, 38, the device 40 for external current detection is shown.
  • the device 40 at a wide ⁇ ren unbranched terminal portion 44 is a means for current measurement and determination of the operating current 46.
  • the device 40 further comprises a comparator circuit 48 with a device 50 for determining a first size VI proportional to the earth leakage current and one for
  • the sizes are in the example voltage ⁇ sizes.
  • the device 50 has two voltage dividers 54, 56 for adapting the two variables.
  • the external current is determined by a dynamic comparison of the operating current with a Erdungs gleichstrom flowing through the grounding branch 22.
  • the proportion of the earth leakage current is nale first variable VI determined by means of the sensor 42 and the second operating variable proportional to the determined operating current V2 determined by means for measuring current 46, both sizes VI, V2 by means of the device 50 adapted to each other and compared by means of the comparator 52 by subtracting each other.
  • the device 50 comprises two voltage dividers 54, 56 for adapting the variables VI, V2 formed as voltage variables.
  • the comparison result is in turn compared to a threshold value S by means of an evaluation unit 58. This is connected to a signal output 60 and thus connected therewith, that these outputs a signal when the threshold value S on ⁇ border comparison result.
  • This signal is z. For example, suppose that multiple earthing is to be assumed within the power supply system 10.
  • the method according to the invention describes a practice-oriented solution for "masking out” capacitively coupled or decoupled currents in the line of the power supply system 10 with the reference potential cp2, for this purpose a function of the instantaneous value of the operating current (operating current actual value ) a dynamic Füh ⁇ proxy for the evaluation unit 58 of the current detection formed in the earthing branch. This command is compared in the evaluation unit 58 with individually predeterminable relati ⁇ ven threshold values. Upon reaching and / or exceeding these thresholds signaling is triggered by means of the signal edition 60.
  • the maximum permissible size of the leakage currents caused by EMC filters in the high-current range is 1 mA per kW.
  • EMC an occurring in total leakage current at 0.5 to 1% of the operating current than at present angenom ⁇ men. If the current operating current of a Strom fixturesssys ⁇ system 10 is taken as a base value and derived therefrom, a relative threshold, for. B. 1% or 2%, is selected, the operating current following dynamic adjustment of this threshold occurs.
  • a relative threshold for. B. 1% or 2%
  • non-preventive fire protection 300 mA
  • protection against electrical shock 30 mA
  • the risk of ner operationally unrecognized risk of effects of injected external currents in the frequency range from DC to the lower MHz range (destruction of hardware and signal corruption by superimposed voltages that can lead to misconduct).
  • the procedure can be applied both to existing plants and to new plants.
  • the device 40 is to bring into the system interconnection of the power supply system 10 ⁇
  • the evaluation unit 54 may be separately angeord ⁇ net. The same applies for use in new plants.
  • Feeding device 12 power grid 14

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for parasitic current detection in a power supply system (10) which comprises at least one electrical unit (16), a power grid (14) having power paths (18, 20) for supplying the unit (14), and a central electrical feed system (12) for feeding electrical power to the power grid (14), wherein the feed system (12) is connected to a first power path (18) to which a reference potential (φ1) is applied, as well as to at least one second power path (20) to which a potential for generating an operating current (φ2) through the unit (16) is applied, wherein the first power path (18) is grounded by means of a defined grounding branch (22) of a terminal section (26) of the first power path (18) which is connected directly to the feed system (12) and is otherwise unbranched. According to the invention, the parasitic current is determined by comparing the operating current to a grounding current flowing through the grounding branch (22). The invention further relates to a device (40) for carrying out said method.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Fremdstromdetektion Method and device for external current detection
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fremdstromdetekti¬ on in einem Stromversorgungssystem, das mindestens ein elektrisches Gerät, ein Stromnetz mit Leitungspfaden zur Versorgung des Geräts und eine zentrale elektrische The invention relates to a method for Fremdstromdetekti ¬ on in a power supply system, the at least one electrical device, a power grid with line paths for supplying the device and a central electrical
Einspeisevorrichtung zum Einspeisen elektrischer Leistung in das Stromnetz aufweist, wobei die Einspeisevorrichtung an einem ersten der Leitungspfade angeschlossen ist, an dem ein Bezugspotential anliegt und an mindestens einem zweiten der Leitungspfade angeschlossen ist, an dem ein Potential zum Generieren eines Betriebsstroms durch das Gerät an¬ liegt, wobei der erste Leitungspfad mittels eines definier¬ ten ersten Erdungsabzweigs eines unmittelbar an die Feed-in device for feeding electrical power into the power grid, wherein the feed device is connected to a first of the line paths to which a reference potential is applied and connected to at least a second of the line paths, to which a potential for generating an operating current through the device is ¬ wherein the first conduction path by means of a DEFINE ¬ th first grounding a feeder directly to the
Einspeisevorrichtung angeschlossenen und sonst Feed device connected and otherwise
unverzweigten Anschlussabschnitts des ersten Leitungspfads geerdet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrich¬ tung zur Durchführung des Verfahrens. In unterschiedlichen Anwendungsbereichen werden Stromversorgungssysteme eingesetzt, deren Bezugspotential einmal mit Erde verbunden ist. So sind z. B. 24 Volt DC-Systeme mit positivem Potential zum Generieren eines Betriebsstroms und geerdetem negativem Potential als Bezugspotential weit verbreitet. Weiterhin sind beispielsweise auch 230 Volt AC- Systeme bekannt, bei denen das am Neutralleiter anliegende Bezugspotential (Neutralleiterpotential) an mindestens ei¬ ner Stelle geerdet ist (TN- oder TT-Systeme) . In Anwendungen von Gleichspannungsversorgungen beliebiger Art, die mit geerdetem Bezugspotential (z. B. negativem Po¬ tential) betrieben werden, ist festgestellt worden, dass Mehrfacherdungen des Bezugspotentials Ursache für unzuläs¬ sige Beeinflussungen und Betriebsstörungen bis hin zur Zer- Störung von an diesen Systemen angeschlossenen Geräten beziehungsweise der Einspeisevorrichtung auftreten können. In Folge dieser Mehrfacherdungen können systemfremde Gleichströme oder Wechselströme beliebiger Frequenz (kurz: Fremd- ströme) leitungsgeführt (galvanisch) in das Stromversorgungssystem eindringen und sich den Betriebsgrößen überlagern. Stromversorgungssysteme dieser Art verfügen nicht ge¬ nerell über Überwachungsmechanismen, die kritische Mehrfacherdungen im Moment des Entstehens offenbaren. Multiple Erdungen des Bezugspotentials bleiben so in den meisten Fällen zunächst unentdeckt. unbranched terminal portion of the first line path is grounded. The invention further relates to a Vorrich ¬ processing for performing the method. In various applications, power supply systems are used whose reference potential is once connected to ground. So z. B. 24 volt DC systems with positive potential for generating an operating current and grounded negative potential as a reference potential widely used. Furthermore, for example, 230 volt AC systems are known in which the voltage applied to the neutral reference potential (neutral potential) is grounded at least ei ¬ ner point (TN or TT systems). In applications of DC power supplies of any type, the grounded reference potential (z. B. negative Po ¬ tential) are operated, has been found that multiple groundings of the reference potential cause of unzuläs ¬ SiGe interference or disruption up to the decomposition Disturbance of devices connected to these systems or the feed device may occur. As a result of these multiple earthing, system-independent direct currents or alternating currents of any frequency (in short: external currents) can be conducted by cables (galvanic) into the power supply system and superimposed on the operating variables. Power supply systems of this type do not have ge ¬ generally carried out via monitoring mechanisms that reveal critical multiple groundings at the moment of occurrence. Multiple groundings of the reference potential remain undetected in most cases.
Bisher sind zur Detektion von Fremdströmen Systemlösungen bekannt, die den definierten Erdungsabzweig des ersten Lei- tungspfades auf einen Stromfluss des Erdungsschlussstroms hin überwachen. Diese Überwachungseinrichtungen erfassen im Idealfall Allstrom-sensitiv Gleich- und/oder Wechselströme. So far, system solutions have been known for the detection of external currents, which monitor the defined grounding branch of the first line path to a current flow of the ground fault current. These monitoring devices ideally detect all-current-sensitive DC and / or alternating currents.
Fließen aufgrund vorhandener zusätzlicher Erdverbindungen des über den Erdungsabzweig bereits geerdeten Bezugspotentials Ströme durch die Erdverbindungen und den ersten Leitungspfad oder auch überlagert durch das nicht geerdete Po¬ tential zur Betriebsstromgenerierung, hervorgerufen z. B. durch Potentialdifferenzen im geerdeten Potentialaus- gleichssystem der Anlage oder durch Inbetriebnahme der Einspeisevorrichtung selbst, erfasst die zuvor genannte Überwachungseinrichtung diesen Strom. Sobald ein fest eingestellter Schwellenwert überschritten wird, erfolgt eine Signalisierung . Flow due to existing additional ground connections of the already grounded via the grounding ground reference potential currents through the ground connections and the first line path or also superimposed by the ungrounded Po ¬ potential for operating power generation, caused z. B. by potential differences in grounded equipotential bonding system of the system or by commissioning the feed device itself, the aforementioned monitoring device detects this stream. As soon as a fixed threshold value is exceeded, signaling takes place.
Dieses Detektionsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass in der Praxis auftretende unvermeidbare überlagerte Wechsel¬ ströme, hervorgerufen z. B. durch EMV-Filter sowie durch die natürliche Eigenkapazität von Leitungssystemen und Ein- richtungen, wie dem elektrischen Gerät und der Einspeisevorrichtung, zu Fehlsignalisierungen führen können. Auch ein Erdschluss des betriebsmäßig nicht geerdeten Potentials zum Generieren des Betriebsstroms führt in die- sem Fall zu einer möglichen Fehlsignalisierung . However, this detection method has the disadvantage that occurring in practice unavoidable superimposed alternating ¬ currents caused z. For example, by EMC filters and by the natural intrinsic capacity of piping systems and directions, such as the electrical device and the feed device, can lead to false signals. A ground fault of the operationally non-grounded potential for generating the operating current also leads in this case to a possible false signalization.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fremdstromdetektion und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen, die durch über- lagerte Wechselströme hervorgerufene Signale von Fremdströ¬ men (systemfremden Strömen) unterscheiden kann. The invention is therefore based on the object to provide a method for external current detection and an apparatus for carrying out this method, which can distinguish signals caused by superimposed alternating currents of Fremdströ ¬ men (non-systemic streams).
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8. Vorteilhafte Ausgestaltun- gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by the features of claims 1 and 8. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fremdstromdetektion im Stromversorgungssystem wird der Fremdstrom (systemfremder Strom) durch einen Vergleich des Betriebsstroms mit ei- nem den Erdungsabzweig durchfließenden Erdungsschlussstrom ermittelt. Dazu wird der den Erdungszweig durchfließende Erdungsschlussstrom bestimmt und der Betriebsstrom im zweiten Leitungspfad durch Strommessung ermittelt. Diese Be¬ stimmung und diese Ermittlung erfolgen dynamisch, also als kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Bestim¬ mung/Ermittlung. Die Dynamik ist bevorzugt durch einen Frequenzbereich von 0 Hz bis etwa 1 kHz gekennzeichnet. In the method according to the invention for external current detection in the power supply system, the external current (system-external current) is determined by comparing the operating current with a ground leakage current flowing through the earthing branch. For this purpose, the earth leakage current flowing through the grounding branch is determined, and the operating current in the second line path is determined by current measurement. This Be ¬ mood and this determination be made dynamically, ie as a continuous or quasi-continuous Bestim ¬ tion / investigation. The dynamics are preferably characterized by a frequency range from 0 Hz to about 1 kHz.
Das Verfahren ermöglicht eine praxisgerechte Lösung, die in das Bezugspotential des Stromversorgungssystems kapazitiv ein- oder ausgekoppelte ( Fremd- ) Ströme „ausblendet" und in Abhängigkeit vom momentanen Wert des Betriebsstroms des Versorgungssystems eine dynamische Führungsgröße für einen Vergleich mit dem den Erdungsabzweig durchfließenden Er- dungsschlussstrom, also in der Leitung zwischen Bezugspotential und Erde, bildet. The method enables a practical solution which "fades out" capacitively coupled or isolated (external) currents into the reference potential of the power supply system and, depending on the instantaneous value of the operating current of the supply system, a dynamic reference variable for comparison with the current flowing through the earthing feeder. short-circuit current, ie in the line between reference potential and earth.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Betriebsstroms (Last¬ stroms) des Stromversorgungssystems durch Strommessung an mindestens einem unmittelbar an der Einspeisevorrichtung angeschlossenen und sonst unverzweigten Anschlussabschnitts des zweiten Leitungspfads erfolgt. Durch diese Maßnahme ist es sichergestellt, dass der vollständige Betriebsstrom, al¬ so ein sämtliche elektrische Geräte durchfließender Strom, gemessen wird, da die Einspeisevorrichtung eine zentrale Einspeisevorrichtung des Stromnetzes ist. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für den Vergleich eine zum Erdungsschlussstrom proportionale erste Größe und eine zum ermittelten Betriebsstrom proportionale zweite Größe be¬ stimmt wird und der Vergleich durch Differenzbildung dieser beiden Größen erfolgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die beiden Größen Spannungsgrößen sind. Dabei ist die Ausgangsgröße eines Sensors zur Bestimmung des den Erdungsab¬ zweig durchfließenden Erdungsschlussstroms ein zum Be¬ triebsstrom-Istwert proportionaler Spannungswert und die Ausgangsgröße einer Vorrichtung zur Ermittlung des Betriebsstroms ein zum Betriebsstrom proportionaler Spannungswert. Beide Spannungswerte werden insbesondere mittels zugeordneter Spannungsteiler in miteinander vergleichbare Größen überführt. According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the determination of the operating current (load ¬ current) of the power supply system by current measurement on at least one directly connected to the feed device and otherwise unbranched connection portion of the second line path. By this measure, it is ensured that the complete operating current, al ¬ so a all electric devices flowing through power is measured, since the feed device is a central feed device of the power grid. According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that for comparison a proportional to the ground leakage current first size and proportional to the determined operating current second size is be ¬ true and the comparison is done by subtraction of these two variables. In particular, it is provided that the two quantities are voltage variables. In this case, the output of a sensor for the determination of the Erdungsab ¬ branch flowing through grounding circuit current is proportional to a current operating voltage value for Be ¬ operating current actual value proportional voltage value and the output of a device for determining the operating current. Both voltage values are converted in particular by means of associated voltage divider into comparable sizes.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Vergleich mittels ei¬ ner Komparatorschaltung mit einem Komparator erfolgt. Die Komparatorschaltung weist bevorzugt auch die Spannungstei¬ ler auf. Die Ausgänge der beiden Spannungsteiler werden auf die Eingänge des Komparators geführt. Der Komparator be¬ stimmt zur Fremdstromdetektion die Differenz der entsprechenden Größen. Dabei ist der zum Betriebsstrom proportionale Spannungswert eine dynamische Führungsgröße und der zum Erdungsschlussstrom proportionale Spannungswert ein Wert, der mit dieser dynamischen Führungsgröße verglichen wird . In particular, it is provided that the comparison means ei ¬ ner comparator circuit is performed with a comparator. The comparator circuit preferably has the Spannungstei ¬ ler. The outputs of the two voltage dividers are on guided the inputs of the comparator. The comparator be ¬ true for external current detection, the difference of the corresponding sizes. In this case, the voltage value proportional to the operating current is a dynamic reference variable and the voltage value proportional to the grounding current is a value which is compared with this dynamic reference variable.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein einen Schwellenwert überschreitendes Vergleichsergebnis eine Signalausgabe und/oder eine Sicher¬ heitsmaßnahme des Stromversorgungssystems auslöst. Dabei sind insbesondere mehrere Schwellenwerte vorgesehen. Zum Beispiel wird bei einem ersten Schwellenwert, bei dem die Abweichung (Differenz) gering ist, ein Signal : "Wartung angeraten" ausgegeben. Gründe für eine derartige Abweichung sind z. B. zu hohe Ableitströme und/oder schleichende According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that a border a threshold comparison result triggers a signal output and / or a secure ¬ standardized measure of the power system. In particular, several threshold values are provided. For example, at a first threshold where the deviation (difference) is small, a signal: "maintenance advised" is output. Reasons for such a deviation are z. B. excessively high leakage currents and / or creeping
Niederohmigkeit . Wird ein weiterer höherer Schwellenwert überschritten, so wird die Meldung: „Wartung erforderlich" ausgegeben. Bei einem Überschreiten eines derartigen weiteren Schwellenwerts ist eine Mehrfacherdung anzunehmen. Ein Überschreiten noch höherer Schwellenwerte kann zum Beispiel zu einer Abschaltung oder Teilabschaltung des Systems führen. Gründe dafür können z. B. ein Kurzschluss (hoher DC- Anteil) oder ein zu großer Fremdstromanteil sein. Low resistance. If another higher threshold is exceeded, the message: "Maintenance Required" will be displayed and if such a threshold is exceeded, multiple grounding is assumed, for example, exceeding even higher thresholds may cause the system to be shut down or partially shut down eg a short circuit (high DC component) or too much an external current component.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stromversorgungssystem ein Gleichspannungssystem ist, bei dem die Potentialdifferenz zwischen dem Potential zum Generieren des Stromflusses und seinem Bezugspotential im Wesentlichen konstant ist. Die Formulierung „im Wesentlichen konstant" lässt lastbedingte Spannungsschwankungen, die bei solchen Systemen immer vorkommen können, zu. Insbesondere ist bei dem Gleichspan- nungssystem vorgesehen, dass die Einspeisevorrichtung ein Umrichter ist oder einen Umrichter aufweist. According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the power supply system is a DC voltage system in which the potential difference between the potential for generating the current flow and its reference potential is substantially constant. The phrase "substantially constant" allows load-related voltage fluctuations, which can always occur in such systems, in particular. provided that the feed device is an inverter or has a converter.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stromversorgungssystem ein Wechselspannungssystem ist, bei dem das Bezugspotential ein Neut¬ ralleiterpotential, insbesondere ein geerdetes Neutrallei¬ terpotential (TN- oder TT-System) , und das mindestens eine Potential zum Generieren des Stromflusses ein um das Be- zugspotential periodisch variierendes Phasenpotential ist. Das Wechselspannungssystem kann dabei ein Einphasen- Wechselspannungssystem oder ein Mehrphasen- Wechselspannungssystem sein. Ein typisches Mehrphasen- Wechselspannungssystem ist ein Drehstromsystem. Insbesonde- re ist bei Wechselspannungssystemen vorgesehen, dass die Einspeisevorrichtung ein Transformator ist oder einen According to an alternative embodiment of the invention it is provided that the power supply system is an AC system in which the reference potential of a a Neut ¬ ralleiterpotential, in particular a grounded Neutrallei ¬ terpotential (TN or TT-System), and the at least one potential for generating the current flow around the reference potential is periodically varying phase potential. The AC voltage system can be a single-phase AC voltage system or a multi-phase AC voltage system. A typical multiphase AC system is a three-phase system. In particular, it is provided in AC voltage systems that the feed device is a transformer or a
Transformator aufweist. Transformer has.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vor- stehend genannten Verfahrens umfasst: (a) einen Allstrom- sensitiven Sensor zur Bestimmung des den Erdungsabzweig durchfließenden Erdungsschlussstroms, (b) eine Einrichtung zur Strommessung an dem mindestens einen Anschlussabschnitt des zweiten Leitungspfads und zur Ermittlung des Betriebs- stroms daraus, und (c) eine Komparatorschaltung mit einerThe device according to the invention for carrying out the above-mentioned method comprises: (a) an all-current-sensitive sensor for determining the earth leakage current flowing through the ground branch, (b) a device for measuring current at the at least one connection section of the second line path and for determining the operating current. current from it, and (c) a comparator circuit having a
Einrichtung zur Bestimmung der zum Erdungsschlussstrom proportionalen ersten Größe und der zum ermittelten Betriebsstrom proportionalen zweiten Größe und mit einem Komparator zum Vergleichen der beiden Größen. Die Strom-Ist-Wert- Erfassung des Sensors und/oder der Einrichtung zur Strommessung ist Allstrom-sensitiv, also sensitiv auf Gleich- und Wechselstromanteile. Die Komparatorschaltung ist bevor¬ zugt in einem MikroController (μθ) realisiert, der weiter- hin Module zur Signalaufbereitung und Signalauswertung aufweist. Means for determining the first size proportional to the earth leakage current and the second size proportional to the determined operating current and having a comparator for comparing the two quantities. The current-actual value detection of the sensor and / or the device for measuring current is all-current-sensitive, ie sensitive to DC and AC components. The comparator circuit is before in Trains t ¬ a microcontroller (μθ) realized which continue towards modules for signal processing and signal evaluation.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zwei Spannungsteiler aufweist, deren Ausgänge mit Eingängen des Komparators signal¬ technisch verbunden sind. Die Komparatorschaltung weist somit zwei dem Komparator vorgeschaltete Spannungsteiler auf, die vorzugsweise elektronisch programmierbar sind. Optional sind diese mittels eines Potentiometers/ (DIP) -Schalters re¬ alisiert . According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the device has two voltage dividers whose outputs are connected to inputs of the signal ¬ technically comparator. The comparator circuit thus has two comparators upstream voltage divider, which are preferably electronically programmable. Optionally, these are connected by means of a potentiometer / (DIP) switch re ¬ alisiert.
Bei mehr als einem zweiten Leitungspfad sind jeweils weite re Spannungsteiler erforderlich. Deren Signale sind - je nach Art des Systems - geeignet aufzubereiten und danach dem Komparator zuzuführen. With more than one second conduction path, further voltage dividers are required in each case. Their signals are - depending on the nature of the system - suitable to prepare and then fed to the comparator.
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung weist die Vorrichtung eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Vergleichsgröße durch Vergleich mit einem vorgebbaren According to a preferred embodiment of the invention, the device has an evaluation unit for evaluating the comparison variable by comparison with a predeterminable one
Schwellenwert auf. Die Auswerteeinheit gibt - zum Beispiel an eine Signalausgabeeinrichtung - ein Signal aus, wenn die Vergleichsgröße den Schwellenwert überschreitet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Detektion in einem Dynamik-Bereich von 0 Hz bis mindestens 2 kHz, bevorzugt von 0 Hz bis mindestens 20 kHz geeignet ist. Durch die kapazitiven Erdungen entstehen Fremdströme typischerweise in diesem Frequenzspektrum. Threshold on. The evaluation unit outputs a signal, for example to a signal output device, if the comparison variable exceeds the threshold value. According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the device is suitable for detection in a dynamic range from 0 Hz to at least 2 kHz, preferably from 0 Hz to at least 20 kHz. Due to the capacitive grounding, foreign currents typically occur in this frequency spectrum.
Schließlich ist die Vorrichtung nicht nur generell geeig¬ net, sondern vorteilhafterweise auch konkret eingerichtet, das vorstehend genannte Verfahren durchzuführen. Der Allstrom-sensitive Sensor ist zur Bestimmung des den Erdungsabzweig durchfließenden Erdungsschlusstroms eingerich¬ tet. Die Einrichtung zur Strommessung ist zur Strommessung an dem mindestens einen weiteren Anschlussabschnitt des zweiten Leitungspfads und zur Ermittlung des Betriebsstroms daraus eingerichtet. Die Einrichtung der Finally, the device is not only generally appro ¬ net, but advantageously also concretely set up to carry out the above-mentioned method. Of the Allstrom-sensitive sensor is rich ¬ tet for the determination of the earthing branch flowing through Erdungsschlusstroms. The device for measuring current is set up for current measurement at the at least one further connection section of the second line path and for determining the operating current therefrom. The decor of the
Komparatorschaltung ist zur Bestimmung der zum Erdungsschlussstrom proportionalen ersten Größe und der zum ermittelten Betriebsstrom proportionalen zweiten Größe einge- richtet und der Komparator der Komparatorschaltung ist zum Vergleichen der beiden Größen eingerichtet.  Comparator circuit is set up for determining the first variable proportional to the ground-fault current and the second variable proportional to the determined operating current, and the comparator of the comparator circuit is set up to compare the two variables.
Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Einspeise- und Fremdstromdetektionsvorrichtung, die die Einspeisevor- richtung und die vorstehend genannte Vorrichtung zur Durchführung des besagten Verfahrens zur Fremdstromdetektion aufweist. Einspeisevorrichtung und Vorrichtung zur Fremdstromdetektion sind insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse der Einspeise- und Fremdstromdetektionsvorrichtung angeordnet. Finally, the invention also relates to a feed and external current detection device which has the feed device and the abovementioned device for carrying out the said method for detecting foreign current. Infeed device and device for external current detection are arranged in particular in a common housing of the feed and external current detection device.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die an¬ liegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Aus führungs formen näher erläutert. The invention with reference to the drawings ¬ lying on the basis of preferred is from guiding shapes explained in more detail.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein Stromversorgungssystem mit einer elektrischen Fig. 1 shows a power supply system with an electrical
Einspeisevorrichtung zur Leistungseinspeisung und mit einem einen ersten und einen zweiten Leitungspfad aufweisenden Stromnetz, wobei am ersten Leitungspfad ein Bezugspotential anliegt, das ge¬ erdet ist, Fig. 2 das Stromversorgungssystem der Fig. 1 mit einem mehrfach kapazitiv geerdeten Bezugspotential und Feed-in device for power supply and having a first and a second conduction path having power network, wherein the first conduction path is applied to a reference potential, which is ge ¬ grounded, Fig. 2 shows the power supply system of FIG. 1 with a multi-capacitive grounded reference potential and
Fig. 3 das Stromversorgungssystem der Fig. 1 mit einer Fig. 3 shows the power supply system of FIG. 1 with a
Vorrichtung zur Fremdstromdetektion im Stromversorgungssystem.  Device for external current detection in the power supply system.
Die Figur 1 zeigt ein Stromversorgungssystem 10 mit einer zentralen elektrischen Einspeisevorrichtung 12 zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein Stromnetz 14 des Stromversorgungssystems 10. Im Stromnetz 14 sind mehrere elektri¬ sche Geräte 16 verschaltet, die durch die 1 shows a power supply system 10 with a central electrical feed device 12 for feeding electrical power into a power grid 14 of the power supply system 10. In the power grid 14 a plurality of electrical ¬ cal devices 16 are interconnected by the
Einspeisevorrichtung 12 mit Strom versorgt werden. Das Stromnetz 14 ist als DC-Stromnetz 14 ausgebildet und weist zwei Leitungspfade 18, 20 auf. Am ersten Leitungspfad 18 liegt ein als negatives Potential („Minus-Potential") aus¬ gebildetes Bezugspotential cpl an und an dem zweiten Lei¬ tungspfad 20 liegt ein gegenüber dem Bezugspotential cpl hö¬ heres Potential cp2 („Plus-Potential" ) zum Generieren eines Betriebsstroms durch das Stromnetz 14 an. Die Potentialdif¬ ferenz (Δφ = φ2 - cpl) zwischen den beiden Potentialen cpl, cp2 ist konstant. Das Stromnetz 14 ist somit ein von einer konstanten Spannung versorgtes Stromnetz. Der das Bezugspotential cpl aufweisende erste Leitungspfad 18 ist mittels eines definierten Erdungsabzweigs 22 an einer Stelle 24 mit Erdpotential verbunden. Der Erdungsabzweig 22 ist Teil ei¬ nes sonst unverzweigten Anschlussabschnitts 26 des ersten Leitungspfades 18. Feeding device 12 are supplied with power. The power grid 14 is designed as a DC power grid 14 and has two line paths 18, 20. The first conductive path 18 a as a negative potential ( "negative potential") from ¬ formed reference potential cpl is present and is located at the second Lei ¬ processing path 20 a with respect to the reference potential cpl hö ¬ heres potential cp2 ( "positive potential") for generating an operating current through the power grid 14 at. The Potentialdif ¬ Conference (Δφ = φ2 - cpl) between the two potentials cpl, cp2 is constant. The power grid 14 is thus a supplied from a constant voltage power grid. The reference path cpl having the first conduction path 18 is connected by means of a defined grounding 22 at a point 24 to ground potential. The ground tap 22 is part ei ¬ nes otherwise unbranched terminal portion 26 of the first conduction path 18th
Die Fig. 2 zeigt das Stromversorgungssystem 10 in einem Bereich von der Einspeisevorrichtung 12 bis zu einem ersten Gerät. Dabei ist der erste Leitungspfad 18 mit dem Bezugs¬ potential cpl nicht nur über den definierten Erdungsabzweig 22, sondern auch kapazitiv über eine Leitungskapazität 28 mit Erdpotential an einer anderen Stelle 24 λ und über eine Gerätekapazität 30 mit Erdpotential an einer weiteren Stel¬ le 24 λ λ verbunden. Die unterschiedlichen Stellen des Erdpotentials 24, 24 24 λ λ sind ihrerseits über (spezifische) Erdwiderstände 32 einander elektrisch verbunden, so dass drei Fremdstrom-Stromkreise 34, 36, 38, sogenannte Erdungs¬ schleifen, entstehen. Jeder dieser Fremdstrom-Stromkreise 34, 36, 38 passiert dabei den Erdungsabzweig 22. Somit kann durch Bestimmung des den Erdungsabzweig 22 durchfließenden Erdungsschlussstroms der Gesamtstrom der Fremdstrom- Stromkreise 34, 36, 38 bestimmt werden. Dazu weist eine in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung 40 zur Fremdstromdetektion einen entsprechenden Sensor 42 auf. Die Fig. 3 zeigt nun den gleichen Abschnitt des Stromversorgungssystems 10, wie die Fig. 2, wobei nun statt der Fremdstrom-Stromkreise 34, 36, 38 die Vorrichtung 40 zur Fremdstromdetektion abgebildet ist. Neben dem Sensor 42 zur Bestimmung des den Erdungsabzweig 22 durchfließenden Er- dungsschlussstroms zeigt die Vorrichtung 40 an einem weite¬ ren unverzweigten Anschlussabschnitt 44 eine Einrichtung zur Strommessung und Ermittlung des Betriebsstroms 46. Die Vorrichtung 40 weist weiterhin eine Komparatorschaltung 48 mit einer Einrichtung 50 zur Bestimmung einer zum Erdungs- schlussstrom proportionalen ersten Größe VI und einer zumFIG. 2 shows the power supply system 10 in a range from the feed device 12 to a first device. Here, the first conducting path 18 with the reference potential ¬ cpl is not only via the defined grounding branch 22, but also capacitively via a line capacitance 28 connected to ground potential at another location 24 λ and a device capacity 30 with ground potential at a further Stel ¬ le 24 λ λ . The different points of the ground potential 24, 24 24 λ λ are in turn electrically connected through (specific) earth resistances 32 each other so that three external power circuits 34, 36, 38, so-called ground loops ¬ arise. Each of these external current circuits 34, 36, 38 passes through the earthing branch 22. Thus, by determining the earth leakage current flowing through the earthing branch 22, the total current of the external current circuits 34, 36, 38 can be determined. For this purpose, a device 40 for external current detection shown in FIG. 3 has a corresponding sensor 42. FIG. 3 now shows the same section of the power supply system 10 as FIG. 2, wherein instead of the external current circuits 34, 36, 38, the device 40 for external current detection is shown. In addition to the sensor 42 for the determination of the earthing branch 22 flowing through grounding circuit current, the device 40 at a wide ¬ ren unbranched terminal portion 44 is a means for current measurement and determination of the operating current 46. The device 40 further comprises a comparator circuit 48 with a device 50 for determining a first size VI proportional to the earth leakage current and one for
Betriebsstrom proportionalen zweiten Größe V2 und mit einem Komparator 52 auf. Die Größen sind im Beispiel Spannungs¬ größen. Die Einrichtung 50 weist zur Anpassung der beiden Größen zwei Spannungsteiler 54, 56 auf. Operating current proportional second size V2 and with a comparator 52 on. The sizes are in the example voltage ¬ sizes. The device 50 has two voltage dividers 54, 56 for adapting the two variables.
Mittels der Vorrichtung 40 wird nun der Fremdstrom durch einen dynamischen Vergleich des Betriebsstroms mit einem den Erdungsabzweig 22 durchfließenden Erdungsschlussstrom ermittelt. Dazu wird die zum Erdungsschlussstrom proportio- nale erste Größe VI mittels des Sensors 42 bestimmt und die zum ermittelten Betriebsstrom proportionale zweite Größe V2 mittels der Einrichtung zur Strommessung 46 bestimmt, beide Größen VI, V2 mittels der Einrichtung 50 aneinander ange- passt und mittels des Komparators 52 durch Differenzbildung miteinander verglichen. Die Einrichtung 50 umfasst dabei zwei Spannungsteiler 54, 56 zur Anpassung der als Spannungsgrößen ausgebildeten Größen VI, V2. Anschließend wird das Vergleichsergebnis seinerseits mit einem Schwellenwert S mittels einer Auswerteeinheit 58 verglichen. Diese ist mit einer Signalausgabe 60 verbunden und so mit dieser verschaltet, dass diese bei einem den Schwellenwert S über¬ schreitenden Vergleichsergebnis ein Signal ausgibt. Dieses Signal gibt z. B. an, dass Mehrfacherdungen innerhalb des Stromversorgungssystems 10 anzunehmen sind. By means of the device 40, the external current is determined by a dynamic comparison of the operating current with a Erdungsschlussstrom flowing through the grounding branch 22. For this purpose, the proportion of the earth leakage current is nale first variable VI determined by means of the sensor 42 and the second operating variable proportional to the determined operating current V2 determined by means for measuring current 46, both sizes VI, V2 by means of the device 50 adapted to each other and compared by means of the comparator 52 by subtracting each other. In this case, the device 50 comprises two voltage dividers 54, 56 for adapting the variables VI, V2 formed as voltage variables. Subsequently, the comparison result is in turn compared to a threshold value S by means of an evaluation unit 58. This is connected to a signal output 60 and thus connected therewith, that these outputs a signal when the threshold value S on ¬ border comparison result. This signal is z. For example, suppose that multiple earthing is to be assumed within the power supply system 10.
Es ergeben sich folgende Vorteile: Das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt eine praxisgerechte Lösung, die in die Leitung des Stromversorgungssystems 10 mit dem Bezugspoten- tial cp2 kapazitiv ein- oder ausgekoppelten Ströme „auszublenden" . Dazu wird in Abhängigkeit vom momentanen Wert des Betriebsstroms (Betriebsstrom-Istwert) eine dynamische Füh¬ rungsgröße für die Auswerteeinheit 58 der Stromdetektion in dem Erdungsabzweig gebildet. Diese Führungsgröße wird in der Auswerteeinheit 58 mit individuell vorgebbaren relati¬ ven Schwellenwerten verglichen. Beim Erreichen und/oder Überschreiten dieser Schwellenwerte werden Signalisierungen mittels der Signalausgabe 60 ausgelöst. Optional können Erdschlussströme ausgeblendet oder zusätzlich detektiert werden. Mit einer solchen Lösung ist es möglich, in nicht fehlerbehaftetem ordnungsgemäßen Betriebszustand des Stromversorgungssystems 10 zulässige Ableitströme aufgrund von in diesem Stromversorgungssystem 10 systembedingt vorhandenen Kapazitäten 28, 30 zum Erdpotential hin zuzulassen, je- doch von diesem Wert nach oben abweichende kapazitive Strö¬ me zu erkennen und bei Erreichen oder Überschreiten von Schwellenwerten entsprechende Signalisierungen auszulösen. Auf diese Weise werden einerseits ohmsche Beläge zwischen Systemmasse (Bezugspotential cp2 ) und Erdpotential erkannt, andererseits auch systemlaststromabhängige kapazitive Feh¬ lerströme. Diese Kombination führt zum Erkennen von Mehrfacherdungen oder schleichender Isolationswiderstandsver- ringerung, ohne dass systembedingte kapazitive Ableitströme eine unbeabsichtigte Signalisierung auslösen. This results in the following advantages: The method according to the invention describes a practice-oriented solution for "masking out" capacitively coupled or decoupled currents in the line of the power supply system 10 with the reference potential cp2, for this purpose a function of the instantaneous value of the operating current (operating current actual value ) a dynamic Füh ¬ proxy for the evaluation unit 58 of the current detection formed in the earthing branch. this command is compared in the evaluation unit 58 with individually predeterminable relati ¬ ven threshold values. Upon reaching and / or exceeding these thresholds signaling is triggered by means of the signal edition 60. Optional With such a solution it is possible, in faultless proper operating state of the power supply system 10, to allow permissible leakage currents due to sy in this power supply system 10 due to the existing capacity 28, 30 to allow for ground potential, each but to recognize this value up different capacitive Strö ¬ me and to initiate appropriate signaling when reaching or exceeding of thresholds. In this way, resistive pads between system ground (reference potential CP2) and the ground on the one hand realized, on the other hand the system load current dependent capacitive Def ¬ lerströme. This combination leads to the detection of multiple earthing or creeping insulation resistance reduction without system-induced capacitive leakage currents triggering unintentional signaling.
Die im Starkstrombereich bekannte maximal als zulässige Größe von durch EMV-Filter verursachten Ableitströmen be- trägt 1 mA pro kW. Üblicherweise wird von Praktikern der Anlagen-EMV ein in Summe auftretender Ableitstrom mit 0,5 bis 1 % des Betriebstromes als noch zu vertreten angenom¬ men . Wenn der momentane Betriebsstrom eines Stromversorgungssys¬ tems 10 als Grundwert genommen wird und davon abgeleitet ein relativer Schwellenwert, z. B. 1 % oder 2 %, gewählt wird, erfolgt eine dem Betriebsstrom folgende dynamische Anpassung dieses Schwellenwertes. Somit werden auch komple- xe Rückwirkungen von Laständerungen bezüglich ihrer Auswirkungen auf Ableitströme „gleitend" erfasst. Nur wirkliche Veränderungen des Isolationszustandes bilden die Basis für eine Signalausgabe. Somit werden filterbedingte Ableitströ¬ me ausgeblendet. Nur über Isolationsreduzierung fließende Ströme werden für diesen Zweck ausgewertet. The maximum permissible size of the leakage currents caused by EMC filters in the high-current range is 1 mA per kW. Usually by practitioners of systems EMC an occurring in total leakage current at 0.5 to 1% of the operating current than at present angenom ¬ men. If the current operating current of a Stromversorgungssys ¬ system 10 is taken as a base value and derived therefrom, a relative threshold, for. B. 1% or 2%, is selected, the operating current following dynamic adjustment of this threshold occurs. Thus, com- plex reactions to load changes are detected with respect to their impact on leakage "sliding." Only real change the insulation level form the basis of a signal output. Thus, filter-related leakage currents ¬ me to hide. Purpose is evaluated on that only about isolation reduce flowing streams.
Anders als im Starkstrombereich, sind nicht vorbeugender Brandschutz (300 mA) oder Schutz gegen elektrischen Schlag (30 mA) die signifikanten Kriterien, sondern das Risiko ei- ner betriebsmäßig unerkannten Gefährdung durch Auswirkungen von eingekoppelten Fremdströmen im Frequenzbereich von DC bis in den unteren MHz-Bereich hinein (Zerstörung von Hardware und Signalverfälschung durch überlagerte Spannungen, die zu Fehlverhalten führen können) . Unlike in the heavy current sector, non-preventive fire protection (300 mA) or protection against electrical shock (30 mA) are the significant criteria, but the risk of ner operationally unrecognized risk of effects of injected external currents in the frequency range from DC to the lower MHz range (destruction of hardware and signal corruption by superimposed voltages that can lead to misconduct).
Das Verfahren kann sowohl bei bereits bestehenden Anlagen als auch bei neuen Anlagen angewendet werden. Bei einer Anwendung in Bestandsanlagen ist die Vorrichtung 40 in die Systemverschaltung des Stromversorgungssystems 10 einzu¬ bringen, die Auswerteeinheit 54 kann separat davon angeord¬ net sein. Gleiches gilt bei Anwendung in Neuanlagen. The procedure can be applied both to existing plants and to new plants. When used in existing systems, the device 40 is to bring into the system interconnection of the power supply system 10 ¬ , the evaluation unit 54 may be separately angeord ¬ net. The same applies for use in new plants.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
Stromversorgungssystem 10Power supply system 10
Einspeisevorrichtung 12 Stromnetz 14Feeding device 12 power grid 14
Elektrisches Gerät 16Electrical device 16
Erster Leitungspfad 18First line path 18
Zweiter Leitungspfad 20Second line path 20
Erdungsabzweig 22 Stelle mit Erdpotential 24, 24 24 λ λ Earthing branch 22 point with ground potential 24, 24 24 λ λ
Anschlussabschnitt 26Connection section 26
Leitungskapazität 28Line capacity 28
Gerätekapazität 30Device capacity 30
Erdwiderstand 32 Fremdstrom-Stromkreis 34Earth resistance 32 external current circuit 34
Fremdstrom-Stromkreis 36External current circuit 36
Fremdstrom-Stromkreis 38External current circuit 38
Vorrichtung zur Fremdstromdetektion 40External current detection device 40
Sensor 42 Weiterer Anschlussabschnitt 44Sensor 42 Further connection section 44
Einrichtung 46Device 46
Komparatorschaltung 48Comparator circuit 48
Einrichtung 50Device 50
Komparator 52 Spannungsteiler 54Comparator 52 Voltage divider 54
Spannungsteiler 56Voltage divider 56
Auswerteeinheit 58Evaluation unit 58
Signalausgabe 60 Signal output 60

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Fremdstromdetektion in einem Stromversorgungssystem (10), das mindestens ein elektrisches Gerät (16), ein Stromnetz (14) mit Leitungspfaden (18, 20) zur Versorgung des Geräts (16) und eine zentrale elekt¬ rische Einspeisevorrichtung (12) zum Einspeisen elektrischer Leistung in das Stromnetz (14) aufweist, wobei die Einspeisevorrichtung (12) an einem ersten der Leitungspfade (18) angeschlossen ist, an dem ein Bezugspotential (cpl) anliegt und an mindestens einem zweiten der Leitungspfade (20) angeschlossen ist, an dem ein Potential (cp2) zum Generieren eines Betriebsstroms durch das Gerät (16) anliegt, wobei der erste Leitungs¬ pfad (18) mittels eines definierten Erdungsabzweigs (22) eines unmittelbar an die Einspeisevorrichtung (12) angeschlossenen und sonst unverzweigten Anschlussabschnitts (26) des ersten Leitungspfads (18) geerdet ist, 1. A method for external current detection in a power supply system (10), the at least one electrical device (16), a power grid (14) with line paths (18, 20) for supplying the device (16) and a central elekt ¬ cal feed device (12) for feeding electric power into the power grid (14), the feeding device (12) being connected to a first one of the line paths (18) to which a reference potential (cpl) is applied and connected to at least a second one of the line paths (20), in which a potential (cp2) for generating an operating current through the device (16) is applied, wherein the first line ¬ path (18) by means of a defined grounding branch (22) of a directly to the feed device (12) connected and otherwise unbranched connection portion (26 ) of the first conduction path (18) is grounded,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Fremdstrom durch einen Vergleich des Betriebsstroms mit einem den Erdungsabzweig (22) durchfließenden Erdungsschlussstrom ermittelt wird.  the external current is determined by comparing the operating current with a ground leakage current flowing through the earthing branch (22).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Ermittlung des Betriebsstroms durch Strommessung an mindestens einem unmittelbar an der Einspeisevorrichtung (12) angeschlossenen und sonst unverzweigten weiteren Anschlussabschnitts (44) des zweiten Leitungspfads (20) erfolgt. 2. The method of claim 1, wherein a determination of the operating current by current measurement at at least one directly to the feed device (12) connected and otherwise unbranched further connection portion (44) of the second line path (20).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für den Vergleich eine zum Erdungsschlussstrom proportionale erste Größe und eine zum ermittelten Betriebsstrom proportionale zweite Größe bestimmt wird und der Vergleich durch Differenzbildung dieser beiden Größen erfolgt. 3. The method of claim 1 or 2, wherein for the comparison a proportional to the Erdungsschlussstrom first size and a proportional to the determined operating current second size is determined and the comparison by Difference formation of these two sizes takes place.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vergleich mittels einer Komparatorschaltung (48) mit einem Komparator (52) erfolgt. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the comparison by means of a comparator circuit (48) with a comparator (52).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein einen Schwellenwert überschreitendes Ver¬ gleichsergebnis des Vergleichs eine Signalausgabe und/oder eine Sicherheitsmaßnahme des Stromversorgungs¬ systems (10) auslöst. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein a threshold exceeding Ver ¬ equal to the comparison result of a signal output and / or a safety measure of the power supply ¬ system (10) triggers.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stromversorgungssystem (10) ein Gleichspannungssystem ist, bei dem die Potentialdifferenz zwischen dem Potential zum Generieren des Stromflusses (cp2) und dem Bezugspotential (cpl) im Wesentlichen kon¬ stant ist. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the power supply system (10) is a DC voltage system, wherein the potential difference between the potential for generating the current flow (cp2) and the reference potential (cpl) is substantially kon ¬ stant.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stromversorgungssystem (10) ein Wechselspannungssystem ist, bei dem das Bezugspotential ein Neut¬ ralleiterpotential und das mindestens eine Potential zum Generieren des Stromflusses ein um das Bezugspotential periodisch variierendes Phasenpotential ist. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the power supply system (10) is an AC voltage system, wherein the reference potential is a ne ¬ neutral conductor potential and the at least one potential for generating the current flow to the reference potential periodically varying phase potential.
8. Vorrichtung (40) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Device (40) for carrying out the method according to one of claims 1 to 7,
gekennzeichnet durch,  marked by,
- einen Allstrom-sensitiven Sensor (42) zur Bestimmung des den Erdungsabzweig (22) durchfließenden  - An all-current-sensitive sensor (42) for determining the grounding branch (22) flowing through
ErdungsschlusStroms ,  Grounding circuit current,
- eine Einrichtung (46) zur Strommessung an dem mindestens einen weiteren Anschlussabschnitt (44) des zweiten Leitungspfads (20) und zur Ermittlung des Betriebs¬ stroms daraus und - A device (46) for measuring current at the at least one further connection portion (44) of the second Line paths (20) and for determining the operating ¬ flow thereof and
- eine Komparatorschaltung (48) mit einer Einrichtung (50) zur Bestimmung der zum Erdungsschlussstrom proportionalen ersten Größe und der zum ermittelten Betriebsstrom proportionalen zweiten Größe und mit einem Kompa- rator (52) zum Vergleichen der beiden Größen.  - A comparator circuit (48) having means (50) for determining the first size proportional to the Erdungsschlussstrom and proportional to the determined operating current second size and with a comparator (52) for comparing the two sizes.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Einrichtung (50) zwei Spannungsteiler (54, 56) aufweist, deren Ausgänge mit Eingängen des Komparators (52) signaltechnisch verbunden sind. Apparatus according to claim 8, wherein the means (50) comprises two voltage dividers (54, 56) whose outputs are signal connected to inputs of the comparator (52).
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei diese eine Auswerteeinheit (58) zur Auswertung der Vergleichsgröße durch Vergleich mit einem vorgebbaren Schwellenwert (S) aufweist . Apparatus according to claim 8 or 9, wherein it has an evaluation unit (58) for evaluating the comparison variable by comparison with a predefinable threshold value (S).
Vorrichtung einem der nach Ansprüche 8 bis 10, wobei die Vorrichtung (40) zur Detektion in einem Dynamik- Bereich von 0 Hz bis mindestens 2 kHz geeignet ist. Device according to one of claims 8 to 10, wherein the device (40) is suitable for detection in a dynamic range from 0 Hz to at least 2 kHz.
Vorrichtung einem der nach Ansprüche 8 bis 11, wobei die Vorrichtung (40) eingerichtet ist, das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12 durchzu¬ führen . Apparatus according to any one of claims 8 to 11, wherein the device (40) is arranged to perform the method according to any of claims 8 to 12 durchzu ¬.
Einspeise- und Fremdstromdetektionsvorrichtung, die die Einspeisevorrichtung (12) und die Vorrichtung (40) zur Fremdstromdetektion nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12 aufweist. Feed and foreign current detection device comprising the feed device (12) and the device (40) for external current detection according to at least one of claims 8 to 12.
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