WO2018069009A1

WO2018069009A1 - Device and method for detecting an arcing fault in an electric power supply circuit

Info

Publication number: WO2018069009A1
Application number: PCT/EP2017/073728
Authority: WO
Inventors: Josef Bauer; Vicente Garcia Alvarez; Werner Schiemann; Soheil Mohseni; Gerd Lorenz
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2018-04-19
Also published as: DE102016219849A1

Abstract

The invention relates to a device (10) for detecting an arcing fault in an electric power supply circuit (20). To this end, a voltage fed at the input end is compared with a voltage available at the output end in the electric power supply circuit. Any difference between the voltages at the input and the output of the electric power supply circuit that exceeds a predefined threshold value is an indication that there might be an arcing fault.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR DETEKTION EINES STÖRLICHTBOGENS IN EINER DEVICE AND METHOD FOR DETECTING A BROWTH ARC IN ONE

ELEKTRISCHEN ENERGIEVERSORGUNG ELECTRICAL ENERGY SUPPLY

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur The present invention relates to an apparatus and a method for

Detektion eines Störlichtbogens. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Energieversorgung mit einer Vorrichtung zur Detektion eines Detection of an arc fault. Furthermore, the present invention relates to an electrical power supply with a device for detecting a

Störlichtbogens. Arc fault.

Stand der Technik State of the art

Bei elektrischen Anwendungen mit höheren Spannungen stellen sogenannte In electrical applications with higher voltages put so-called

Fehler- oder Störlichtbögen ein nicht zu vernachlässigendes Gefahrenpotential dar. Ein Störlichtbogen kann beispielsweise an einer defekten Stelle einer Error or fault arcs is a non-negligible hazard potential. An arc fault, for example, at a defective location of a

elektrischen Leitung, wie zum Beispiel einer lockeren Kabelklemme oder electrical line, such as a loose cable clamp or

aufgrund eines Kabelbruchs auftreten. Daher müssen elektrische Systeme mit einer Spannung oberhalb eines kritischen Werts überwacht werden. In due to a cable break occur. Therefore, electrical systems with a voltage above a critical value must be monitored. In

Fahrzeugen, insbesondere in Elektro- oder Hybridfahrzeugen muss aufgrund der großen mechanischen und thermischen Belastung mit möglichen Fehlern Vehicles, especially in electric or hybrid vehicles must due to the large mechanical and thermal load with potential errors

gerechnet werden, welche zu einem Störlichtbogen führen können. Aufgrund des Gefahrenpotentials, welches von einem solchen Störlichtbogen ausgeht, muss der Störlichtbogen zuverlässig detektiert werden, und anschließend muss eine zuverlässige Abschaltung des betroffenen Energienetzes erfolgen. can be calculated, which can lead to a fault arc. Due to the danger potential emanating from such an arc, the arc must be reliably detected, and then a reliable shutdown of the affected power grid must be done.

Die Druckschrift 10 2013 001 612 AI offenbart eine Anordnung zum Anlagen- und Personenschutz. Die Anordnung umfasst ein Schaltelement, welches von einer Störlichtbogenerkennung auslösbar ist. Hierbei resultiert die elektrische The document 10 2013 001 612 AI discloses an arrangement for plant and personal protection. The arrangement comprises a switching element which can be triggered by an arc fault detection. This results in the electrical

Energie zum Auslösen des Schaltelements ausschließlich aus der Energie des auftretenden Störlichtbogens. Offenbarung der Erfindung Energy for triggering the switching element exclusively from the energy of the fault arc occurring. Disclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zur Detektion eines Störlichtbogens gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Detektion eines Störlichtbogens gemäß Patentanspruch 7. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung eine elektrische Energieversorgung gemäß Patentanspruch 6. The present invention discloses an apparatus for detecting an arc fault according to claim 1 and a method for detecting an arc fault according to claim 7. Further, the present invention discloses an electrical power supply according to claim 6.

Demgemäß ist vorgesehen: Accordingly, it is provided:

Eine Vorrichtung zur Detektion eines Störlichtbogens zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position in einer elektrischen Energieversorgung. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Spannungsdetektor, einen zweiten An apparatus for detecting an arc fault between a first position and a second position in an electrical power supply. The device comprises a first voltage detector, a second voltage detector

Spannungsdetektor und einen Lichtbogendetektor. Der erste Spannungsdetektor ist dazu ausgelegt, eine erste elektrische Spannung an der ersten Position der elektrischen Energieversorgung zu erfassen. Der zweite Spannungsdetektor ist dazu ausgelegt, eine zweite elektrische Spannung an der zweiten Position der elektrischen Energieversorgung zu erfassen. Der Lichtbogendetektor ist dazu ausgelegt, die erfasste erste elektrische Spannung mit der erfassten zweiten elektrischen Spannung zu vergleichen. Weiterhin ist der Lichtbogendetektor dazu ausgelegt, eine Signalisierung für einen detektierten Störlichtbogen auszugeben, wenn eine Differenz zwischen der ersten elektrischen Spannung und der zweiten elektrischen Spannung größer ist als ein vorgegebener Schwellwert. Voltage detector and an arc detector. The first voltage detector is configured to detect a first voltage at the first position of the electrical power supply. The second voltage detector is configured to detect a second voltage at the second position of the electrical power supply. The arc detector is configured to compare the detected first electrical voltage with the detected second electrical voltage. Furthermore, the arc detector is configured to output a signal for a detected arc fault when a difference between the first voltage and the second voltage is greater than a predetermined threshold.

Ferner ist vorgesehen: It is also provided:

Eine elektrische Energieversorgung mit einer elektrischen Leitung und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion eines Störlichtbogens. Die elektrische Leitung ist an einer ersten Position mit einer elektrischen An electrical power supply with an electrical line and a device according to the invention for detecting an arc fault. The electrical line is at a first position with an electrical

Energiequelle verbindbar. Weiterhin ist die elektrische Leitung an einer zweiten Position mit einem elektrischen Verbraucher verbindbar. Energy source connectable. Furthermore, the electrical line is connectable at a second position with an electrical load.

Weiterhin ist vorgesehen: Ein Verfahren zur Detektion eines Störlichtbogens in einer elektrischen Furthermore, it is provided: A method for detecting an arc fault in an electrical

Energieversorgung. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Erfassen einer ersten elektrischen Spannung an einer ersten Position der elektrischen Power supply. The method includes a step of detecting a first electrical voltage at a first position of the electrical

Energieversorgung und einen Schritt zum Erfassen einer zweiten elektrischen Spannung an einer zweiten Position der elektrischen Energieversorgung. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Detektieren eines Störlichtbogens in der elektrischen Energieversorgung, wenn eine Differenz zwischen der ersten elektrischen Spannung und der zweiten elektrischen Spannung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Power supply and a step for detecting a second electrical voltage at a second position of the electrical power supply. Further, the method includes a step of detecting a fault arc in the electrical power supply when a difference between the first electrical voltage and the second electrical voltage exceeds a predetermined threshold.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass über einem aktiven Störlichtbogen eine nicht zu vernachlässigende elektrische Spannung abfällt. Tritt daher an einer Fehlerstelle einer elektrischen Energieversorgung ein Störlichtbogen auf, so wird an dieser Fehlerstelle mit dem Störlichtbogen ein Spannungsabfall zu verzeichnen sein. Dieser Spannungsabfall ist in der Regel größer als ein Spannungsabfall entlang einer fehlerfreien Leitung der elektrischen Energieversorgung ohne Störlichtbogen. The present invention is based on the finding that a not inconsiderable electrical voltage drops across an active arc fault. Therefore, if a fault arc occurs at a fault location of an electrical power supply, a voltage drop will be recorded at this fault location with the fault arc. This voltage drop is usually greater than a voltage drop along a fault-free line of the electrical energy supply without arc fault.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Detektion für einen Störlichtbogen vorzusehen, welche den signifikanten Spannungsabfall über einem Störlichtbogen identifiziert. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, in einer elektrischen Energieversorgung eine eingangsseitige Spannung mit einer ausgangsseitigen Spannung zu vergleichen Bei einem signifikanten Unterschied zwischen der eingangsseitigen und der ausgangsseitigen Spannung liegt zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Energieversorgung ein Spannungsabfall vor. Dieser Spannungsabfall kann als Hinweis auf einen möglichen Störlichtbogen in der elektrischen It is therefore an idea of the present invention to take into account this finding and to provide a detection for an arc fault, which identifies the significant voltage drop across an arc fault. For this purpose, it is provided in particular to compare an input-side voltage with an output-side voltage in an electrical power supply. If there is a significant difference between the input-side and the output-side voltage, a voltage drop exists between the input and the output of the power supply. This voltage drop can be used as an indication of a possible arc fault in the electrical

Energieversorgung zwischen dem Eingang und dem Ausgang gedeutet werden. Power supply between the input and the output are interpreted.

Durch die Erfassung der eingangsseitigen und des ausgangsseitigen Spannung kann auf diese Weise eine besonders einfache und gleichzeitig zuverlässige Detektion auch von ansonsten schwer erkennbaren sogenannten seriellen Störlichtbogen entlang den Leitungswegen der elektrischen Energieversorgung realisiert werden. Spannungsdetektoren zur Erfassung der relevanten By detecting the input-side and the output-side voltage can in this way a particularly simple and reliable detection of otherwise difficult to detect so-called serial arc along the arc paths of the electrical power supply will be realized. Voltage detectors for detecting the relevant

elektrischen Spannungen in der elektrischen Energieversorgung können dabei einfach, kostengünstig und mit einem relativ geringen Bauraum realisiert werden. Daher kann der Aufwand für eine Störlichtbogendetektion gering gehalten werden. Electrical voltages in the electrical energy supply can be realized easily, inexpensively and with a relatively small space. Therefore, the cost of a Störlichtbogendetektion can be kept low.

Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Position in der elektrischen According to one embodiment, the first position in the electrical

Energieversorgung, an der der erste Spannungsdetektor eine elektrische Power supply, where the first voltage detector is an electrical

Spannung erfasst, mit einer elektrischen Energiequelle koppelbar. Bei dieser elektrischen Energiequelle kann es sich beispielsweise um eine Voltage detected, coupled with an electrical energy source. This electrical energy source may be, for example, a

Gleichspannungsquelle, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie eines Elektro-oder Hybridfahrzeugs handeln. Darüber hinaus kann es sich bei der elektrischen Energiequelle auch eine DC source, in particular a high-voltage battery, such as a traction battery of an electric or hybrid vehicle act. In addition, it may also be in the electrical energy source

Wechselspannungsquelle handeln, beispielsweise um ein AC source act, for example, a

Energieversorgungsnetz, an das zum Beispiel eine Hausinstallation Energy supply network, to which, for example, a domestic installation

angeschlossen ist. connected.

Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Position der elektrischen According to one embodiment, the second position of the electrical

Energieversorgung, an der der zweite Spannungsdetektor die zweite elektrische Spannung erfasst, mit einem elektrischen Verbraucher koppelbar. Auf diesePower supply, at which the second voltage detector detects the second electrical voltage, coupled to an electrical load. To this

Weise kann die elektrische Energieversorgung bis zu diesem elektrischen Verbraucher auf einen Störlichtbogen hin überprüft werden. Insbesondere können zum Beispiel auch die Leitungswege in einem elektrischen Gerät, insbesondere einem Gerät der Consumerelektronik, zwischen einem Way, the electrical power supply can be checked up to this electrical load on an arc out. In particular, for example, the cable routes in an electrical device, in particular a consumer electronics device, between a

Anschlusspunkt, an dem das elektrisch Gerät mit einer Energieversorgung gekoppelt wird und dem elektrischen Verbraucher innerhalb des Gerätes überwacht werden, um einen Störlichtbogen zu detektieren. Connection point at which the electrical device is coupled to a power supply and monitored the electrical load within the device to detect an arc fault.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Lichtbogendetektor dazu ausgelegt, den vorgegebenen Schwellwert in Abhängigkeit von einem elektrischen Strom durch die elektrische Energieversorgung anzupassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Lichtbogendetektor auch den vorgegebenen Schwellwert in Abhängigkeit einer elektrischen Leistung eines angeschlossenen elektrischen Verbrauchers anpassen. Auf diese Weise können auftretende Spannungsabfälle in der elektrischen Energieversorgung aufgrund von Ohmschen Widerständen oder Impedanzen berücksichtigt und gegebenenfalls eliminiert werden. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit der Störlichtbogendetektion erhöht werden. According to one embodiment, the arc detector is adapted to adjust the predetermined threshold in response to an electric current through the electrical power supply. Additionally or alternatively, the arc detector can also adjust the predetermined threshold value as a function of electrical power of a connected electrical load. In this way, occurring voltage drops in the electrical energy supply due to ohmic resistors or Impedances considered and eliminated if necessary. As a result, the reliability of the arc fault detection can be increased.

Gemäß einer Ausführungsform beträgt der vorgegebene Schwellwert mindestens 15 Volt. Insbesondere kann der vorgegebene Schwellwert 30 Volt oder mehr betragen. Da für das Zünden eines Störlichtbogens zwischen zwei In one embodiment, the predetermined threshold is at least 15 volts. In particular, the predetermined threshold may be 30 volts or more. As for the ignition of a fault arc between two

Kupferkontakten eine elektrische Spannung von mindestens ca. 12 Volt erforderlich ist, kann bei einem geringeren Spannungsabfall kein Störlichtbogen gezündet werden. Ferner ist für das Aufrechterhalten eines Störlichtbogens in der Regel eine elektrische Spannung von 20 Volt oder mehr erforderlich. Copper contacts an electrical voltage of at least about 12 volts is required, at a lower voltage drop no arc can be ignited. Furthermore, an electric arc voltage of 20 volts or more is usually required for maintaining an arc fault.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den The above embodiments and developments can, as far as appropriate, combine arbitrarily. Further refinements, further developments and implementations of the invention also include combinations of previously or below that are not explicitly mentioned with respect to FIG

Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Embodiments described features of the invention. In particular, the person skilled in the art will also consider individual aspects as improvements or

Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der vorliegenden Erfindung hinzufügen. Add additions to the respective basic forms of the present invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen: The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. Showing:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Detektion eines Figure 1: a schematic representation of an apparatus for detecting a

Störlichtbogens gemäß einer Ausführungsform; und Arc fault according to one embodiment; and

Figur 2: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem FIG. 2 is a schematic representation of a flowchart, such as FIG

Verfahren gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Method according to one embodiment is based.

Ausführungsformen der Erfindung Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Detektion eines Störlichtbogens in einer elektrischen Energieversorgung 20 gemäß einer Ausführungsform. Die elektrische Energieversorgung 20 umfasst beispielsweise eine erste Versorgungsleitung 21 und eine zweite Versorgungsleitung 22. Die elektrische Energieversorgung 20 kann beispielsweise eingangsseitig mit einer Energiequelle 30 gekoppelt werden. Bei dieser elektrischen Energiequelle 30 kann es sich zum Beispiel um eine Gleichspannungsquelle, wie beispielsweise eine Hochvoltbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs handeln. Ferner kann sich bei der elektrischen Energiequelle 30 um eine beliebige weitere elektrische Energiequelle, insbesondere auch um eine ein- oder mehrphasige Wechselspannungsquelle handeln. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Energiequelle 30 um ein Energieversorgungsnetz handeln, welches zum Beispiel an eine Hausinstallation oder ähnliches anschließbar ist. Ferner kann auch eine ein- oder mehrphasigen Steckdose innerhalb einer Hausinstallation als elektrischen Energiequelle 30 angesehen werden, die eine elektrische Energieversorgung eines Elektrogerätes, insbesondere eines Gerätes der Consumerelektronik speist. Embodiments of the invention FIG. 1 shows a schematic representation of a device 10 for detecting an arc fault in an electrical energy supply 20 according to an embodiment. The electrical energy supply 20 includes, for example, a first supply line 21 and a second supply line 22. The electrical energy supply 20 can be coupled, for example, on the input side to an energy source 30. This electrical energy source 30 may be, for example, a DC voltage source, such as a high-voltage battery, in particular a traction battery of an electric or hybrid vehicle. Furthermore, the electrical energy source 30 can be any other electrical energy source, in particular a single-phase or multi-phase AC voltage source. For example, the electrical energy source 30 may be an energy supply network which can be connected, for example, to a domestic installation or the like. Furthermore, a single- or multi-phase socket within a domestic installation can be considered as an electrical energy source 30, which feeds an electrical energy supply of an electrical appliance, in particular a consumer electronics device.

Entsprechend kann als elektrische Energieversorgung 20 die elektrische Verbindung zwischen einem Anschlusspunkt der Energiequelle 30 und einem elektrischen Verbraucher 40 innerhalb eines Elektrogerätes verstanden werden. Insbesondere können zum Beispiel in einem Elektrogerät, wie zum Beispiel einem elektrischen Haushaltsgerät, beispielsweise einer Waschmaschine, einem Wäschetrockner, einem elektrischen Heizgerät, einem Fernseher, etc., die elektrische Leitungswegen zwischen einem Anschluss an eine Steckdose des Hausnetzes und der elektrischen Verbraucher innerhalb des Gerätes, wie zum Beispiel einem Elektromotor und/oder einer Heizung einer Waschmaschine, überwacht werden. Darüber hinaus können auch beispielsweise die Accordingly, the electrical connection between a connection point of the energy source 30 and an electrical load 40 within an electrical appliance can be understood as the electrical energy supply 20. In particular, for example, in an electrical appliance, such as a household electrical appliance, such as a washing machine, a tumble dryer, an electric heater, a television, etc., the electrical conduction paths between a connection to a power outlet of the home network and the electrical loads within the device , such as an electric motor and / or a heater of a washing machine, are monitored. In addition, for example, the

Leitungswege in einem Elektro- oder Hybridfahrzeugs zwischen einer Hochvolt- Batterie (Traktionsbatterie) und dem elektrischen Antriebssystem oder weiteren Verbrauchern des Fahrzeugs überwacht werden. Conduits are monitored in an electric or hybrid vehicle between a high-voltage battery (traction battery) and the electric drive system or other consumers of the vehicle.

Die elektrische Energiequelle 30 kann zum Beispiel mittels eines Trennschalters 23 oder ähnlichem mit der elektrischen Energieversorgung 20 verbunden werden oder von der elektrischen Energieversorgung 20 getrennt werden. Ausgangsseitig kann die elektrische Energieversorgung 20 beispielsweise mit einem oder mehreren Verbrauchern 40 verbunden werden. Beispielsweise kann es sich bei diesen Verbrauchern um ein elektrisches Antriebssystem eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs handeln. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere elektrische Verbraucher möglich. Beispielsweise kann es sich bei den Verbrauchern 40 auch um elektrische Verbraucher innerhalb eines Elektrogerätes handeln. Insbesondere können als elektrische Verbraucher 40 zum Beispiel ein elektrischer Antrieb oder eine Heizung einer Waschmaschine in Frage kommen. Auch können an die elektrische Energieversorgung 20 mehrere elektrische Verbraucher 40 parallel oder an unterschiedlichen Stellen der elektrischen Energieversorgung 20 angeschlossen sein. The electric power source 30 may be connected to the electric power supply 20 or disconnected from the electric power supply 20, for example, by means of a circuit breaker 23 or the like. On the output side, the electrical power supply 20 can be connected to one or more consumers 40, for example. For example, these consumers may be an electric drive system of an electric or hybrid vehicle. In addition, of course, any other electrical consumers are possible. For example, the consumers 40 may also be electrical consumers within an electrical appliance. In particular, as an electrical load 40, for example, an electric drive or a heating of a washing machine come into question. Also, a plurality of electrical loads 40 may be connected in parallel or at different locations of the electrical power supply 20 to the electrical power supply 20.

Zum Schutz der elektrischen Energieversorgung 20, insbesondere zur Detektion eines Störlichtbogens 24, kann in der elektrischen Energieversorgung 20 eine Vorrichtung 10 zur Detektion eines Störlichtbogens 24 vorgesehen sein. Hierzu kann zum Beispiel an einer ersten Position der elektrischen Energieversorgung 20 ein erster Spannungsdetektor 11 vorgesehen sein. Diese erste Position in der elektrischen Energieversorgung 20 kann zum Beispiel an einem Anschluss der elektrischen Energieversorgung 20 sein, an der die elektrische Energiequelle 30 elektrische Energie in die elektrische Energieversorgung 20 einspeist. Dabei kann der erste Spannungsdetektor 11 zum Beispiel direkt an der Stelle vorgesehen sein, an der die elektrische Energiequelle 30 mit der elektrischen Energieversorgung 20 gekoppelt ist. Ferner kann der erste Spannungsdetektor 11 auch an einer anderen Stelle der elektrischen Energieversorgung 20, insbesondere an einer Stelle in der Nähe des Anschlusses der elektrischen Energiequelle 30 vorgesehen sein. To protect the electrical energy supply 20, in particular for the detection of an arc fault 24, a device 10 for detecting an arc fault 24 may be provided in the electrical power supply 20. For this purpose, for example, a first voltage detector 11 may be provided at a first position of the electrical power supply 20. This first position in the electrical power supply 20 may, for example, be at a terminal of the electrical power supply 20 at which the electrical energy source 30 feeds electrical energy into the electrical power supply 20. In this case, the first voltage detector 11 may, for example, be provided directly at the point at which the electrical energy source 30 is coupled to the electrical energy supply 20. Furthermore, the first voltage detector 11 may also be provided at a different location of the electrical energy supply 20, in particular at a location in the vicinity of the connection of the electrical energy source 30.

Weiterhin ist ein zweiter Spannungsdetektor 12 vorgesehen. Dieser zweite Spannungsdetektor 12 ist an einer zweiten Position vorgesehen, die sich vorzugsweise an einer Stelle der elektrischen Energieversorgung 20 befindet, an der der elektrische Verbraucher 40 angeschlossen ist. Es ist jedoch auch möglich, den zweiten Spannungsdetektor 12 an einer anderen Stelle, insbesondere einer Stelle in der Nähe des Anschlusses des elektrischen Furthermore, a second voltage detector 12 is provided. This second voltage detector 12 is provided at a second position, which is preferably located at a location of the electrical power supply 20 to which the electrical load 40 is connected. However, it is also possible, the second voltage detector 12 at a different location, in particular a location in the vicinity of the terminal of the electrical

Verbrauchers 40 vorzusehen. Der erste Spannungsdetektor 11 und der zweite Spannungsdetektor 12 erfassen jeweils eine elektrische Spannung an der entsprechenden Stelle der elektrischen Energieversorgung 20. Beispielsweise kann der erste Spannungsdetektor 11 eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Position in der elektrischen Energieversorgung 20 und einem Bezugspotential erfassen. Analog kann der zweite Spannungsdetektor 12 eine Spannungsdifferenz zwischen der zweiten Position in der elektrischen Energieversorgung 20 und dem Bezugspotential erfassen. Dabei kann es sich bei dem Bezugspotential um ein beliebiges Potential handeln, insbesondere um das durch eine Versorgungsleitung 21 oder 22 gebildete Potential. In diesem Fall erfasst der erste Spannungsdetektor 11 eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Versorgungsleitung 21 und der zweiten Versorgungsleitung 22 an der ersten Position. Analog erfasst der zweite Spannungsdetektor 12 eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Consumers 40 provide. The first voltage detector 11 and the second voltage detector 12 each detect an electric voltage at the corresponding location of the electric power supply 20. For example, the first voltage detector 11 can detect a voltage difference between the first position in the electric power supply 20 and a reference potential. Similarly, the second voltage detector 12 may detect a voltage difference between the second position in the electrical power supply 20 and the reference potential. In this case, the reference potential may be any potential, in particular the potential formed by a supply line 21 or 22. In this case, the first voltage detector 11 detects a voltage difference between the first supply line 21 and the second supply line 22 at the first position. Similarly, the second voltage detector 12 detects a voltage difference between the first

Versorgungsleitung 21 und der zweiten Versorgungsleitung 22 an der zweiten Position. Somit wird durch den ersten Spannungsdetektor 11 beispielsweise die eingangsseitige Spannung erfasst, die durch die elektrische Energiequelle 30 in die elektrische Energieversorgung 20 eingespeist wird. Durch den zweiten Spannungsdetektor 12 kann beispielsweise die ausgangsseitige Spannung erfasst werden, welche an dem elektrischen Verbraucher 40 bereitgestellt wird. Supply line 21 and the second supply line 22 at the second position. Thus, by the first voltage detector 11, for example, the input-side voltage is detected, which is fed by the electric power source 30 in the electric power supply 20. For example, the output voltage that is provided at the electrical load 40 can be detected by the second voltage detector 12.

Bei einer fehlerfreien elektrischen Energieversorgung 20 wird sich während des Betriebs ein relativ geringer Spannungsabfall zwischen der eingangsseitig bereitgestellten Spannung und der ausgangsseitig am Verbraucher 40 anliegenden elektrischen Spannung einstellen. Dieser geringe Spannungsabfall ist unter anderem durch die elektrischen Verluste in den VersorgungsleitungenIn the case of a faultless electrical power supply 20, during operation a relatively small voltage drop will be established between the voltage provided on the input side and the electrical voltage applied to the output side of the load 40. This low voltage drop is among other things due to the electrical losses in the supply lines

21, 22 begründet. 21, 22 reasons.

Bei einer Störung in der elektrischen Energieversorgung 20, beispielsweise einer Unterbrechung in der ersten oder zweiten Versorgungsleitung 21, 22, kann sich bei einer ausreichend hohen elektrischen Spannung an dieser Fehlerstelle einIn the event of a fault in the electrical energy supply 20, for example an interruption in the first or second supply line 21, 22, a sufficiently high electrical voltage can occur at this fault location

Störlichtbogen 24 einstellen. Dabei wird sich ein solcher Störlichtbogen 24 insbesondere dann einstellen, wenn an der Fehlerstelle zwischen zwei Punkten eine elektrische Spannung anliegt, die zum Zünden eines Störlichtbogens 24 ausreicht. Beispielsweise ist zwischen zwei Punkten einer Kupferleitung eine elektrische Spannung von mindestens 12 Volt erforderlich, um einen Störlichtbogen zu initiieren. Daraufhin muss an der Fehlerstelle mit dem Set fault arc 24. In this case, such a fault arc 24 is set in particular when at the fault point between two points an electrical voltage is applied, which is sufficient to ignite a fault arc 24. For example, between two points of a copper line, a voltage of at least 12 volts is required to a Initiate arc fault. Thereupon must at the error place with the

Störlichtbogen auch für das weitere Aufrechterhalten des Störlichtbogens eine ausreichend hohe elektrische Spannung vorliegen, welche in der Regel mehrere 10 Volt beträgt. Somit wird sich an der Fehlerstelle mit dem Störlichtbogen 24 ein entsprechend hoher Spannungsabfall einstellen. Arc fault also for the continued maintenance of the arc fault a sufficiently high electrical voltage, which is usually several tens of volts. Thus, a correspondingly high voltage drop will set at the fault with the arc fault 24.

Aufgrund des Spannungsabfalls an dem Störlichtbogen 24 wird die elektrische Spannung an der zweiten Position, welches durch den zweiten Due to the voltage drop across the arc fault 24, the electrical voltage at the second position, which by the second

Spannungssensor 12 erfasst wird, kleiner sein, als die elektrische Spannung an der ersten Position, welches durch den ersten Spannungsdetektor 11 erfasst wird. Für eine Detektion eines Störlichtbogens 24 in der elektrischen Voltage sensor 12 is detected to be smaller than the voltage at the first position, which is detected by the first voltage detector 11. For a detection of a fault arc 24 in the electrical

Energieversorgung 20 kann daher von dem ersten Spannungsdetektor 11 und dem zweiten Spannungsdetektor 12 jeweils ein Ausgangssignal an einem Lichtbogendetektor 13 bereitgestellt werden. Die Ausgangssignale von dem ersten Spannungsdetektor 11 und dem zweiten Spannungsdetektor 12 korrespondieren zu den erfassten elektrischen Spannungen. Der Power supply 20 can therefore be provided by the first voltage detector 11 and the second voltage detector 12 each have an output signal to an arc detector 13. The output signals from the first voltage detector 11 and the second voltage detector 12 correspond to the detected electric voltages. Of the

Lichtbogendetektor 13 kann daraufhin basierend auf den von dem ersten Spannungsdetektor 11 und dem zweiten Spannungsdetektor 12 bereitgestellten Ausgangssignalen eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Position und der zweiten Position ermitteln. Liegt diese Spannungsdifferenz oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts, so ist dies ein Hinweis darauf, dass sich zwischen dem ersten Spannungsdetektor 11 und dem zweiten Spannungsdetektor 12 ein Störlichtbogen 24 eingestellt hat, welcher eine Spannungsdifferenz verursacht. In der Folge kann der Lichtbogendetektor 13 eine Signalisierung für einen Arc detector 13 may then determine a voltage difference between the first position and the second position based on the output signals provided by the first voltage detector 11 and the second voltage detector 12. If this voltage difference lies above a predetermined threshold value, this is an indication that an arc fault 24 has occurred between the first voltage detector 11 and the second voltage detector 12, which causes a voltage difference. As a result, the arc detector 13, a signaling for a

Störlichtbogen ausgeben, wenn eine ausreichend große Spannungsdifferenz detektiert worden ist. Output arc fault when a sufficiently large voltage difference has been detected.

Diese Signalisierung für einen Störlichtbogen 24 kann beispielsweise dazu verwendet werden, um die elektrische Energieversorgung 20 von der elektrischen Energiequelle 30 zu trennen. Auf diese Weise wird keine weitere elektrische Energie in den Störlichtbogen 24 eingespeist und der Störlichtbogen 24 wird erlöschen. Beispielsweise kann durch das Ausgangssignal des This signaling for an arc fault 24 can be used, for example, to separate the electrical power supply 20 from the electrical energy source 30. In this way, no further electrical energy is fed into the fault arc 24 and the arc fault 24 will go out. For example, by the output of the

Lichtbogendetektors 13 der Trennschalter 23 ausgelöst werden, um die elektrische Energiequelle 30 von der elektrischen Energieversorgung 20 zu trennen. Der Lichtbogendetektor 13 kann darüber hinaus gegebenenfalls auch einen elektrischen Strom in der elektrischen Energieversorgung 20 erfassen und auswerten. Beispielsweise kann hierzu ein Stromsensor (nicht dargestellt) in der elektrischen Energieversorgung 20, insbesondere zwischen der ersten Position und der zweiten Position vorgesehen sein. Basierend auf diesem erfassten elektrischen Strom kann der Lichtbogendetektor 13 bei der Auswertung des Spannungsabfalls zwischen dem ersten Spannungsdetektor 11 und dem zweiten Spannungsdetektor 12 mögliche Spannungsabfälle aufgrund der elektrischen Verluste in der elektrischen Energieversorgung 20 zu berücksichtigen. Da sich mit einem steigenden elektrischen Strom in der elektrischen Energieversorgung 20 zwischen dem Eingang und dem Ausgang der elektrischen Arc detector 13 of the circuit breaker 23 are triggered to separate the electrical energy source 30 from the electrical power supply 20. Optionally, the arc detector 13 may also sense and evaluate an electrical current in the electrical energy supply 20. For example, for this purpose, a current sensor (not shown) may be provided in the electrical energy supply 20, in particular between the first position and the second position. Based on this detected electrical current, the arc detector 13 may consider possible voltage drops due to the electrical losses in the electrical power supply 20 when evaluating the voltage drop between the first voltage detector 11 and the second voltage detector 12. As with an increasing electric current in the electric power supply 20 between the input and the output of the electric

Energieversorgung 20 auch dann ein steigender Spannungsabfall einstellen wird wenn kein Störlichtbogen 24 vorliegt, kann der vorgegebene Schwellwert für die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Spannungsdetektor 11 und dem zweiten Spannungsdetektor 12 in Abhängigkeit von einem elektrischen Strom durch die elektrische Energieversorgung 20 angepasst werden. Power supply 20 will set an increasing voltage drop even if there is no fault arc 24, the predetermined threshold for the voltage difference between the first voltage detector 11 and the second voltage detector 12 in response to an electric current through the electrical power supply 20 can be adjusted.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass der Lichtbogendetektor 13 bei einer bekannten Leistungsaufnahme der angeschlossenen Verbraucher 40 einen möglichen Spannungsabfall innerhalb der elektrischen Energieversorgung 20 abschätzt und in Abhängigkeit der bekannten Leistung, insbesondere einer bekannten maximalen Leistungsaufnahme der angeschlossenen Verbraucher 40, eine Abschätzung für einen Schwellwert für den Spannungsabfall zur Detektion des Störlichtbogens 24 vornimmt. Beispielsweise kann hierzu eine In addition, it is also possible that the arc detector 13 at a known power consumption of the connected load 40 estimates a possible voltage drop within the electrical power supply 20 and depending on the known power, in particular a known maximum power consumption of the connected load 40, an estimate for a threshold for the voltage drop to detect the fault arc 24 makes. For example, this can be a

entsprechende Signalisierung über die aktuelle Leistung des elektrischen corresponding signaling about the current power of the electric

Verbrauchers 40 an dem Lichtbogendetektor 13 bereitgestellt werden. Consumer 40 are provided to the arc detector 13.

Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere Möglichkeiten zur Anpassung des Schwellwerts für den Spannungsabfall zwischen dem ersten Spannungsdetektor 11 und dem zweiten Spannungsdetektor 12 zur Detektion eines Störlichtbogens 24 in der elektrischen Energieversorgung 20 möglich. In addition, of course, any other possibilities for adjusting the threshold value for the voltage drop between the first voltage detector 11 and the second voltage detector 12 for detecting an arc fault 24 in the electrical energy supply 20 are possible.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Detektion eines Störlichtbogens 24 in einer elektrischen Energieversorgung 20 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. In Schritt Sl wird eine erste elektrische Spannung an einer ersten Position der elektrischen Energieversorgung 20 erfasst. In Schritt S2 wird eine zweite elektrische FIG. 2 shows a schematic representation of a flowchart, such as a method for detecting an arc fault in an electric arc Power supply 20 according to one embodiment is based. In step S1, a first electrical voltage is detected at a first position of the electrical energy supply 20. In step S2, a second electric

Spannung an einer zweiten Position der elektrischen Energieversorgung 20 erfasst. Daraufhin wird in Schritt S3 ein Störlichtbogen 24 in dem Voltage detected at a second position of the electrical power supply 20. Then, in step S3, an arc fault 24 in the

Gleichspannungsnetz 20 detektiert, wenn eine Differenz zwischen der ersten elektrischen Spannung und der zweiten elektrischen Spannung einen Direct voltage network 20 detects when a difference between the first electrical voltage and the second electrical voltage a

vorgegebenen Schwellwert übersteigt. exceeds the predetermined threshold.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Detektion eines In summary, the present invention relates to the detection of a

Störlichtbogens in einer elektrischen Energieversorgung. Hierzu wird eine eingangsseitig eingespeiste Spannung mit einer ausgangsseitig bereitgestellten Spannung in der elektrischen Energieversorgung verglichen. Überschreitet diese Spannungsdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang der elektrischen Energieversorgung einen vorgegebenen Schwellwert, so ist dies ein Indiz auf einen möglichen Störlichtbogen. Arc fault in an electrical power supply. For this purpose, a voltage supplied on the input side is compared with a voltage provided in the electrical energy supply on the output side. If this voltage difference between the input and the output of the electrical energy supply exceeds a predetermined threshold value, then this is an indication of a possible arc fault.

Claims

Ansprüche claims

1. Vorrichtung (10) zur Detektion eines Störlichtbogens (24) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position in einer elektrischen A device (10) for detecting an arc fault (24) between a first position and a second position in an electrical

Energieversorgung (20), mit: einem ersten Spannungsdetektor (11), der dazu ausgelegt ist, eine erste elektrische Spannung an der ersten Position der Energieversorgung (20) zu erfassen; einem zweiten Spannungsdetektor (12), der dazu ausgelegt ist, eine zweite elektrische Spannung an der zweiten Position der A power supply (20) comprising: a first voltage detector (11) configured to detect a first voltage at the first position of the power supply (20); a second voltage detector (12) adapted to apply a second voltage at the second position of the second voltage detector

Energieversorgung (20) zu erfassen; und einem Lichtbogendetektor (13), der dazu ausgelegt ist, die erfasste erste elektrische Spannung mit der erfassten zweiten elektrischen Spannung zu vergleichen und eine Signalisierung für einen detektierten To capture energy supply (20); and an arc detector (13) configured to compare the detected first electrical voltage with the detected second electrical voltage and signaling for a detected one

Störlichtbogen (24) auszugeben, falls eine Differenz zwischen der ersten elektrischen Spannung und der zweiten elektrischen Spannung größer ist als ein vorgegebener Schwellwert. To output arc fault (24) if a difference between the first electrical voltage and the second electrical voltage is greater than a predetermined threshold.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die elektrische 2. Device (10) according to claim 1, wherein the electrical

Energieversorgung (20) an der ersten Position mit einer elektrischen Energiequelle (30) koppelbar ist. Power supply (20) at the first position with an electrical energy source (30) can be coupled.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische 3. Device (10) according to claim 1 or 2, wherein the electrical

Energieversorgung (20) an der zweiten Position mit einem elektrischen Verbraucher (40) koppelbar ist. Power supply (20) at the second position with an electrical load (40) can be coupled.

4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der 4. Device (10) according to one of claims 1 to 3, wherein the

Lichtbogendetektor (13) dazu ausgelegt ist, den vorgegebenen Arc detector (13) is adapted to the given

Schwellwert in Abhängigkeit von einem elektrischen Strom durch die elektrische Energieversorgung (20) oder einer elektrischen Leistung eines angeschlossenen Verbrauchers (40) anzupassen. Adjust threshold value in response to an electric current through the electrical power supply (20) or electrical power of a connected load (40).

5. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der 5. Device (10) according to one of claims 1 to 4, wherein the

vorgegebene Schwellwert mindestens 15 V beträgt. predetermined threshold is at least 15V.

6. Elektrische Energieversorgung (20), mit: einer elektrischen Leitung (21, 22), die an einer ersten Position mit einer elektrischen Energiequelle (30) verbindbar ist und an einer zweiten Position mit einem elektrischen Verbraucher (40) verbindbar ist; und einer Vorrichtung (10) zur Detektion eines Störlichtbogens (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. An electrical power supply (20), comprising: an electrical lead (21, 22) connectable at a first position to an electrical energy source (30) and connectable at a second position to an electrical load (40); and a device (10) for detecting an arc fault (24) according to one of claims 1 to 5.

7. Verfahren zur Detektion eines Störlichtbogens (54) in einer elektrischen Energieversorgung (20), mit den Schritten: 7. A method for detecting an arc fault (54) in an electrical power supply (20), comprising the steps of:

Erfassen (Sl) einer ersten elektrischen Spannung an einer ersten Position der elektrischen Energieversorgung (20); Detecting (S1) a first electrical voltage at a first position of the electrical power supply (20);

Erfassen (S2) eine zweiten elektrischen Spannung an einer zweiten Position der elektrischen Energieversorgung (20); und Detecting (S2) a second voltage at a second position of the electrical power supply (20); and

Detektieren (S3) eines Störlichtbogens (24) in der elektrischen Detecting (S3) an arc fault (24) in the electrical

Energieversorgung (20), falls eine Differenz zwischen der erfassten ersten elektrischen Spannung und der erfassten zweiten elektrischen Spannung einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt. Power supply (20) if a difference between the detected first electrical voltage and the detected second electrical voltage exceeds a predetermined threshold.