电气设备的制作方法

专利名称：电气设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有至少一个耗电器的电气设备，该耗电器借助于保护装置被保 护，其中可设置该保护装置的触发参数、尤其是触发电流。此外，本发明涉及一种用于运行 该电气设备的方法。本发明尤其涉及如下的自动化设备，该自动化设备包括具有固定布线的耗电器的 供电回路。在此，该自动化设备通常是生产设备、工艺技术设备、或者其它可用于工业或商 业的大型设备。这样的设备由于不同的要求而仅仅极少地被实施为构造相同的。这意味 着，每个设备包括数目不同和大小不同的耗电器。为了在单个耗电器损坏的情况下避免整 个设备的故障以及由此避免例如生产中断，必须借助于保护装置(保险装置、功率保护开关 等等)来保护这些耗电器中的每一个。
背景技术：
通常，设备的多个电气耗电器被合并成组，其中每个组借助于保护装置被保护免 受过载或短路损害。在此，所述组被选择为使得一组的关闭不一定导致整个设备的全面故 障。通常，对耗电器或耗电器组的保护由项目工程师确定并且此后由装配工人来安装和设 置。在此根据现有技术，主要使用可设置的保护装置，以便在首次投入运行期间就能够进行 对触发电流的调整。对此的理由在于如下情况，即在规划阶段期间仅能不充分地确定耗电 器或耗电器组的实际电流消耗。各个控制参数的确定例如经常在设备安装结束以后才进 行，从而事先不清楚哪些耗电器(电磁阀、伺服电机、保护线圈等等)将实际上在持续运行中 被同时接通。在首次投入运行期间，首先度量被确定得过小的保护装置被重新调整。而度量被 确定得过高的保护装置通常不被察觉，因为在首次投入运行期间，不是每个单个的耗电器 或每个单个的耗电器组的每个运行状态都能被注意，并且在此，实际的电流消耗可以被测 量。不再保证对各个保护装置的选择性触发，因为在短路或过载的情况下，有时不再触发直 接布置在有关耗电器之前的一一度量被确定得过高的——保护装置，而是触发初步保险装 置。因此，较大的设备范围不必要地变为无电压的。在最坏的情况下，馈电电源的容量(例 如24V控制电压)可能由于短路电流而被超过，由此整个设备发生故障。除了不足的保护功能以外还要注意的是，度量被确定得过高的保护装置使得不能 够进行耗电器监控。耗电器可能在相应的保护装置未被触发的情况下就已经处于部分损坏 的状态。在部分损坏的状态下，传感器可能接收或传送错误的信号，或者执行器可能不完整 地执行设定功能(例如阀门不被完全关闭)。触发在由于耗电器的全面故障造成显著的电流 上升时才进行。

发明内容
本发明所基于的任务是，为开头所提到类型的电气设备给出相对于现有技术的改 善。尤其是应当提高设备的故障安全性并且此外合理地监控各个耗电器或耗电器组。
根据本发明，该任务通过根据权利要求1所述的电气设备和根据权利要求6所述 的用于运行该设备的方法来解决。在此设置控制单元，为该控制单元输送至少一个耗电器所消耗电流的电流测量 值，其中该控制单元根据电流测量值的迄今为止的变化曲线生成新的极限值，为保护装 置预先给定所述极限值以设置触发电流。因此，控制单元允许持续地将触发参数、尤其 是触发电流与实际运行情况相适应。周期性的电流尖峰被识别并且在考虑到安全裕量 (Sicherheitspolster)的情况下形成预先规定以确定以时间间距来调整的极限值以便重 新调整触发参数。作为保护装置例如设置分开的保险装置或电子保险装置，所述保险装置 或电子保险装置在故障情况下将电流限制到预先给定的值。在设备的运行期间，保护装置的在首次投入运行期间未被识别的过高断路值通过 预先给定经过调整的极限值而被校正。在此，该极限值直接从相应耗电器的实际出现的电 流消耗中导出。因此保证了，保护装置的触发条件总是与给定的情况相适应。在一个有利的实施方式中，借助于受控脉冲电源对所述至少一个耗电器进行供 电。这样的电源通常具有稍高于额定电流的电流限制。因此特别重要的是，保护装置不会 为了选择性地关断有关耗电器而被确定得度量过大。也就是说必须保证存在足够的短路功 率以用于触发保护装置。在保护装置的度量被确定得过高的情况下，脉冲电源在输出设备 不使有故障的耗电器与设备的其余供电网络断开的情况下对输出电压进行下调。保护装置的触发电流与连接到电源上的耗电器的实际电流消耗的适应保证了，在 过载的情况下，由于损坏而通过触发保护装置进行耗电器的关断。这在多个耗电器连接到 同一电源时特别有利。于是，例如每个耗电器都利用自己的保护装置被保护，使得发生损坏 的耗电器不会导致所有连接的耗电器的关断。也就是说避免了在发生损坏的耗电器的保护 装置被触发以前电源下调以及供电电压下降。为了保证保持供电电压(例如控制电压)，可以在该电压下降时断开如下的电流回 路所述电流回路具有高于历史平均值的当前电流。例如可以将如下的电流看成历史平均 值该电流作为最近的观察时间间隔(例如1天)或者作为所设置的极限值的百分比份额被 得出。在电源过载的情况下，整个设备会发生故障。因此合理的是，关断所有可能为额外消 耗负责的电流回路。控制单元有利地包括第一存储器，该第一存储器以由计时器触发的方式存储耗电 器的电流测量值。通过这种方式，存在电流测量值的历史记录可供用于确定保护装置的触 发电流的新的极限值。此外有利的是，控制单元包括微控制器，该微控制器在预先给定的时间间隔内根 据第一存储器中所存储的电流测量值生成极限值，所述极限值被存储在第二存储器中并且 被输送给保护装置。借助于可以简单地被编程的微控制器，为每种运行情况提供合适的极 限值确定。也就是说可以根据需要使用不同的用于确定触发电流的极限值的方法。在此， 在下一极限值确定以前一直存储在第二存储器中的极限值表示用于调整与控制单元连接 的保护装置的触发条件的控制参数。在本发明的一个简单的实施方式中，保护装置被实施成受控的电子保护装置。在 此，用于确定极限值的控制单元可集成到电子保护装置的控制装置中。以一种方法来运行根据本发明的电气设备，其中在观察时间间隔期满以后，在该观察时间间隔内出现的最大测量电流值被确定，此外在该设备投入运行时，最大电流测量 值与预先给定的观察时间间隔或者预先给定的启动值(例如额定电流)的至少一个所存储 的最大电流测量值一起被使用，以便由此确定用于设置触发电流的极限值。通过这种方式 保证了，控制单元在与具有所识别的电流消耗尖峰的连续运行周期相对应的观察时间间隔 以后才重新确定保护装置的触发电流。在此有利的是，为控制单元输送所述至少一个耗电器的馈电电压，并且根据馈电 电压的大小通过如下方式确定极限值在持续运行中预先给定静态极限值并且在所述至少 一个耗电器的接通过程中预先给定较高的动态极限值。因此针对持续运行预先给定通常低 于耗电器的接通电流的静态极限值。针对接通过程，为保护装置预先给定考虑到耗电器的 接通电流的动态极限值。这尤其是在具有高接通电流的耗电器的情况下是重要的。在此， 如果静态极限值高于接通电流，则在持续运行中，耗电器的故障电流可能不被识别。电流测量值有利地在存储以前被滤波，使得可忽略的电流尖峰和扰动在确定最大 电流测量值时减弱。因此，滤波器防止极限值确定对扰动和极短负荷尖峰进行反应，其中所 述扰动和尖峰例如可能由开关操作触发。在该短的负载尖峰期间，电子保险装置会切换到 线性或限流模式并且建立损耗功率。在本发明的一个实施方式中，为控制单元预先给定观察时间间隔的可设置的时 长。这尤其是在存在电气设备的已知运行周期的情况下是合理的。于是，观察时间间隔的 时长例如被设置为等于周期时长或者被设置为比周期时长更长。在另一实施方式中，观察时间间隔的时长被通过如下方式确定首先为了识别消 耗尖峰和消耗最小值的重复序列而检测电流测量值的变化曲线，并且接着观察时间间隔被 确定为使得分别有一个消耗尖峰和一个消耗最小值处于一个观察时间间隔内。该方法尤其 是适用于例如由于特别的复杂度而不经历可预先确定的周期的电气设备。通过检测具有相 似负载电流模式的历史记录，以简单方式显示出通常出现哪些周期。另一方法规定通过出现对电流测量值的特定阈值和/或电流-时间积分可预先 给定次数的超过来确定观察时间间隔的时长。这样的方式例如对于其耗电器具有无规律的 运行时间的设备而言是合理的。于是，彼此相继的观察时间间隔根据电流阈值或电流-时 间积分的阈值被达到的频率而持续不同的时间长度。为了确定极限值，有利地给在观察时间间隔中所确定的最大电流测量值施加安全 预留(Sicherheitsreserve)。于是，针对下一观察时间间隔存在向上的裕量，使得电流消耗 的一般增长(例如由天气引起)不导致触发保护装置。该安全预留例如可以处于1%_50%之 间。在此有利的是，根据预先给定的曲线随着电气设备的运行时长的进展而提高或减 小安全预留。因此，随着电流消耗观察的时长增加，使所设置的触发电流更接近实际情况。确定极限值的一种特别简单的可能性规定将极限值确定为期满的观察时间间隔 内的平均值，并且预先给定被施加安全预留的最大电流测量值。另一种对新极限值的简单确定被给定为对最近期满的观察时间间隔中所确定的 最大电流测量值和仍然有效的极限值形成平均值。可选地，也可以将多个历史极限值用于 形成平均值，由此实现对所发生的最大电流测量值进行较高的加权。另一方面合理的是，在确定极限值时，对最近期满的观察时间间隔的最大电流测量值进行比之前期满的观察时间间隔的值更高的加权。通过这种方式保证了，对设备运行 的持续改变导致对保护装置的触发条件的相应改变。另一可能性在于，随着经历的观察时 间间隔的增加而改变加权。因此，可以实现对当前情形的较慢或较快的接近。此外，在此规定在最大电流测量值在彼此相继的观察时间间隔内上升的情况下， 对最近出现的最大电流测量值进行比在最大电流测量值下降时更高的加权。因此保证了， 例如对设备的轻微扩展以及因此电流消耗在安全预留内的上升不在进一步的轻微的电流 消耗提高时立即导致触发保护装置。但是在极限值提高时应该考虑的是，必须可靠地区分 电流消耗的一般性升高与过电流。在此，电流斜率的提高是基本标准。例如，电流消耗由于 污染的空气、不良的润滑、由于季节造成的调节元件的迟缓等等而缓慢地提高。而在要关断 的故障电流的情况下，在大多数情况下导致明显的电流尖峰或者过电流，所述电流尖峰或 过电流在非常短的上升时间内上升到最高值并且停留在那里。在一个有利的实施方式中，对动态极限值的确定通过如下方式进行在容许的过 电流期间检测电流测量值的变化曲线并且根据多个这样的变化曲线预先给定动态极限值 的变化曲线。容许的过电流例如发生在接入耗电器时或者在接通过程期间对电容器充电 时。因此作为保护装置的触发条件预先给定如下的包络曲线该包络曲线在考虑到安全裕 量的情况下通过将多个容许的过电流变化曲线叠加而产生。通常，对过电流的容许度通过 所出现的过电流的时长及其相对于额定电流的大小来确定。另一有利的实施方式规定预先给定电流-时间积分作为动态极限值，该电流-时 间积分从电流测量值在接通过程期间的多个变化曲线中导出。于是，保护装置的触发标准 同样通过所出现的过电流的电流-时间积分来确定。此外有利的是，极限值和/或极限值的变化曲线受到上限的限制，所述上限由布 置在保护装置之后的部件的防火条件和/或其性能来预先给定。于是，作为极限要么预先 给定最大值、要么预先给定特定的时间变化曲线。为了提前识别故障情况有利的是，针对极限值的升高预先给定临界值，以及在该 临界值被超过时触发警报信号。通过这种方式，例如可以在导致全面故障或者达到相应保 护装置的触发条件以前识别轴承的过热。应用者应当有的自由是，首先选择一年(为了减弱 天气影响)内或者其它时间段内的上升。为了保证应用安全性合理的是，不使用缓慢下降的 极限值，而是使用每观察时间间隔的实际最大测量值，以便触发警报信号(例如在超过预先 给定的百分比升高时的警报)。此外，一种改进的方法规定为控制单元输送外部信号，借助于所述外部信号，观 察时间间隔的时长与事件有关地以可预先给定的因子被改变。在设备关断或者更换发生损 坏的保护装置以后，可以预先给定比在持续运行中更短的观察时间间隔。于是，触发电流从 预设的起始值出发更快地与主导的运行条件相适应。另一改进方案规定为控制单元输送复位信号，借助于所述复位信号，执行极限值 到缺省值的复位。这在电气设备的运行中断以后是合理的，以便在对保护装置预先给定新 的极限值以前利用缺省值来经历完整的运行周期。缺省值例如为保护装置预先给定由布置 在后面的电路元件的防火规定所确定的关断电流。在此，复位信号也可以在较长的时期内 施加在控制单元上，由此在该时期的时长内抑制新的极限值的形成。这例如对于在对各个 耗电器的不同开关操作时的故障限制是合理的。
在电气设备的第一次投入运行时也为保护装置预先给定该缺省值。通过这种方式 保证了，由设备的引导电流的元件的防火规定所预先给定的电流最大值或电流-时间积分 从一开始就不被超过。最后有利的是，借助于合适的显示单元显示和/或通过接口输出当前的极限值或 静态的和/或的动态极限值以及当前的电流测量值和/或电流测量值的变化曲线。在此，例 如可以读取例如存储在环形存储器中的最近的观察时间间隔的极限值(例如64天极限值) 或者最后若干微妙的电流测量值。通过这种方式，电气设备的操作人员随时可以识别该电 气设备处于何种状态。


下面参考附图以示例性的方式阐述本发明。图1以示意图示出具有可设置保护装置的布置， 图2以示意图示出具有限流保护装置的布置，
图3以示意图示出具有所示出的控制单元电路的布置， 图4以示意图示出具有分离的保护装置的布置， 图5以示意图示出具有多个机械保护开关的并联电路的布置， 图6以示意图示出动态载荷情况下的变化曲线，
图7以示意图示出最大电流测量值以及由此导出的随时间变化的极限值的图示， 图8以示意图示出流程图， 图9以示意图示出具有提前的故障识别的流程图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的简单实施方式。耗电器4连接到馈电电压
Ui:.上。在此该馈电电压Uid列如是供电网络的交流电压。但是馈电电压Uk也可以
是开关电源的输出直流电压。在功率路径上布置有保护装置S。在最简单的情况下，该保护 装置s由机械开关构成，所述机械开关借助于控制单元ι来控制。对保护装置S的触发基于预先给定的触发条件进行，其中相应的触发参数可以借 助于控制单元1设置。作为触发参数可以考虑触发电流的值、过电流的最大允许的时长、最 大允许的线路温度等等。于是，在这些触发参数之一被超过的情况下对布置在后面的耗电 器4进行关断或电流限制。根据本发明，保护装置S的至少一个触发参数在观察时间间隔期满以后被重新设 置。为此，由耗电器4所消耗的电流借助于电流测量设备3被测量并且作为电流测量值被 输送给控制单元1。控制单元1包括用于形成历史记录的合适的存储装置，所述历史记录首 先用于确定在已期满的观察时间间隔期间的最大值。也就是说，在每个观察时间间隔，最大电流值被确定和存储，以便由此形成用于调 整触发参数的极限值。在最简单的情况下，至少两个最近确定的最大电流测量值的平均值 被用作极限值，其中有利地设置安全预留。在首次投入运行时，从缺省值(例如额定电流)出 发。于是在第η个观察时间间隔期满以后，例如如下地利用在观察时间间隔内所确定的最大电流测量值 作为要确定的极限值计算出最大允许的触发电流.
工3kL.i(i“n+I) = [ (1 in) + <;-!} - / 2。合理的是，将最近确定的最大电流测量值与因子X相乘，以便对较新的运行改变 实现较大的加权
Ia^Llcn (η+) = (I i:Y) + LnCX] / (1+X)。直接地或者根据标度(Skalierimg)为保护装置预先给定这样确定的极限值作为 新的触发电流。例如如果保护装置的触发电流的变化仅能以十进制步长(Zehnerschritt) 进行，则紧接着在所确定的极限值之上的值作为触发电流被预先给定。对触发参数的正确设置取决于观察时间间隔的时长。对观察时间间隔的选择根据 电气设备的运行周期来进行。在此，运行周期由连接在保护装置之后的设备部分的不同运 行状态的序列中的模式来确定，其中该模式在每个运行周期中以相似的形式重新出现。这 样的设备部分可以要么包括仅仅一个以可变方式运行的耗电器要么包括多个时间上错开 运行的耗电器。不同运行状态的序列中的模式例如通过重复的方法步骤或者通过生产设备 的预先给定的轮班运行得出。在此，当利用保护装置所保护的耗电器的电流消耗的时间变化曲线不能被精确地 预测或者用于确定的成本过高时，本发明的优点生效。图2示出具有被构造成电子保险装置的保护装置S的布置。在此在故障情况下， 被布置在功率路径中的半导体开关被以脉冲或者线性方式驱动，并且通过这种方式，与出 现故障情况(例如短路)以前的负载或额定载荷的行为无关地，电流被保持在预先给定的最 大值。为了满足防火规章，通常规定在电子保险装置之前连接机械的或机电的保险装置5 (例如保护开关)，所述保险装置5在电子保险装置失灵时无论如何都被触发。图3示出控制单元1的示例性实施方式。负载电流借助于电流测量装置3检测，
所述电流测量装置3包括用来通过差分放大器7确定电流测量值=的并联电阻6。该电 流测量值 一方面输送给比较器9，另一方面通过模数转换器10输送给微控制器8。比 较器9将电流测量值=与参考值相比，所述参考值借助于微控制器8生成并且通过数模 转换器11转送给比较器9。比较器9的输出端一方面与微控制器8连接以确定观察时间间隔，另一方面与门 驱动12连接以用于以脉冲或线性方式驱动保护装置S的半导体开关。图4中示出简化的布置。被构造成微控制器的控制单元1通过模数转换器10接 收电流测量装置3的测量值。在当前的触发参数被超过的情况下，由微控制器通过信号放 大器14将触发信号传输给保护装置S的开关元件。在使用机械开关元件的情况下，将有故
障的耗电器4与馈电电压U k进行分离。电子开关可以用于限制过电流。可选地，给控制单元1输送温度值θ,所述温度值θ以信号通知临界的线路温度并 且借助于温度传感器13来确定。温度值θ例如用作另外的触发参数或者用于鉴于防火规 章而相对于最高允许的载荷来确定瞬时载荷。
图5中示出借助于保护装置S来限制过电流的另一可能。在此，在功率路径中并 联有多个开关SPhSii。负载电流在正常运行中流经第一开关Si。与其余的开关S2…Sn串 联地分别布置有电阻附…胞。每个开关SPhSii借助于控制单元1被驱动。在有故障的耗 电器4的情况下，第一开关Sl被断开，其余开关中的一个或多个闭合。在此，电阻机…馳 的值例如以二进制方式分级(stufen)，使得通过闭合相应的开关S2…Sn进行对过电流的 稳定限制。如果开关SPhS〗被实施成半导体元件，则由于防火原因在功率路径中设置附加 的熔融保险装置5。对保护装置S的触发通过超过触发电流的静态或动态极限值进行。动态极限值的 超过由短时的过电流的变化曲线来确定并且通常借助于电流-时间积分来确定。应当容许超过触发电流的静态极限值的短时过电流，因为这些过电流常常在耗电
器的接通过程中出现。图6示出电流在接通过程期间的不同变化曲线。静态极限值Gd. 确定持续运行中的触发电流。动态极限值被作为接通电流的可容许变化曲线虬2上 的包络曲线给出。可容许的变化曲线Mp M2没有在任何时刻超过动态极限值Γ-的变化 曲线。在接通电流的另一示出的变化曲线M3的情况下，静态极限值0.;，.3:_在较长时间内作 为允许情况被超过，而且动态极限值〔.:y;.的电流-时间面积被超过；保护装置S被触发。除了对静态极限值所述设置以外还规定使动态极限值与电气设
备的实际运行情况相适应。在此，首先对保护装置S预先给定缺省值，所述缺省值考虑到在 首次收入使用时的最大可容许的过电压。该缺省值例如对应于电子限流装置的最大限流能
力或者灵敏耗电器的Γ L值。在观察时间间隔期间，耗电器4或耗电器组的电流消耗如上述那样被测量和分 析。在此，借助于控制单元ι附加地监控馈电电压Ui::,其中接通过程通过馈电电压Uif.
的下降而被识别。为了确定静态极限值在接通过程期间借助于合适的滤波器(模
拟或数字的滤波器)使可容许的过电压减弱。因此在形成观察时间间隔的最大电流测量值
的情况下，这些干扰尖峰未被考虑。而为了使动态极限值与实际运行情况相适应，仅
仅使用可容许的过电流变化曲线。在此，例如在一个或多个观察时间间隔期间，存储短时过 电流的变化曲线并且由此形成包络曲线，其中应当设置安全预留。在此，通过这种方式确定
的动态极限值不允许超出缺省设置，因为该缺省设置是满足防火要求的极限。于是，为了确定保护装置S的触发情况，要么持续地将负载电流与所设置的动态 极限值的包络变化曲线相比较，要么持续地形成负载电流的电流-时间积分并且将 其与表达为电流-时间积分的动态极限值相比较。图7中示出对静态极限值的示例性的确定，其中关于运行时间t绘出了负 荷电流I。在此，相应电气设备的运行周期遵循固定的日节律(Tagesrhythmus)，也就是说， 电流消耗模式以相似方式在所有M小时内重复。因此，具有M小时的观察时间间隔被确
定。在投入使用的情况下，缺省极限值G:::首先被设置。
在不具有可预测的运行周期的电气设备的情况下，在投入使用以后一直保持缺省
极限值G..，直到根据电流测量值的记录显示出负载电流变化曲线的近似重复的模式。为此
尤其是分析电流最大值和电流最小值，以便由此导出运行周期。然后，根据该运行周期确定 用于进一步确定极限值的观察时间间隔。如果经过较长时期不能识别电流消耗的模式，则 作为用于确定新的极限值的观察时间间隔而确定足够的时长(例如被定义成缺省值)，例如
一星期。在所确定的观察时间间隔期满以后，在该观察时间间隔期间所出现的最大电流测 量值被确定并且被施加安全预留Res。为保护装置预先给定通过这种方式所形成的值作为
经过调整的第一极限值G24。在随后的观察时间间隔期间，该极限值G24形成保护装置S
的触发电流。根据在第二观察时间间隔中对负载电流的记录，在该观察时间间隔期满以后确定 新的最大电流测量值，该新的最大电流测量值被再次施加安全预留Res。于是，新的极限值
Gc作为被施加安全预留Res的最大电流测量值和仍然有效的极限值G2/,的平均值得以
确定。在此，可以进行加权，以便例如更深入地考虑最近主导的运行状态。同样，在之后的两个观察时间间隔期满以后形成极限值G々、C-斤。在第五观察
时间间隔期间有效的是最近确定的极限值3 .;,、。在图7中的120小时不久以前，出现处于 极限值G之上并且导致激活保护装置S的负载电流。在此完全可能发生的是，由于使极限值与持续运行条件相适应而出现故障情况， 所述故障情况在过去的观察时间间隔中由于当时其它的运行条件而未导致触发保护装置 S。因此该示例明确地示出触发条件未与持续的运行条件相适应的保护装置随着时间而被 确定得度量过大并且在损坏的情况下未触发。在进一步形成观察时间间隔的最大电流测量值的情况下，导致触发保护装置S的 电流测量值减弱。因此在消除所出现的故障并且重新投入运行以后，最近有效的极限值和 最近确定的最大电流测量值在不考虑故障电流的情况下被用于下一极限值。可替代于此 地，在重新投入运行以后可以为保护装置S预先给定缺省极限值并且从该缺省极限值出发 开始对随后的极限值进行确定。通过观察时间间隔的合适的时长、对安全预留的合适选择以及在形成平均值时的 加权，可以避免所述极限值过快下降或者过慢升高。极限值的过快下降或过慢升高将引起 由于一般的由运行造成的电流升高而导致触发安全设备S。在此尤其是应该考虑的是，在例 如由于非临界的磨损现象或由于运行变化造成的升高的电流消耗的情况下，通过对最新的 电流测量值进行相应的加权来对极限值进行足够快的提升。图8示出控制单元1的示例性的信号图。首先，借助于电流测量装置3检测负载 电流I。借助于滤波器，扰动和可容许的动态负载尖峰减弱，并且通过这种方式滤波的电流 测量信号I 4皮输送给模数转换器A/D。在此，滤波器的时间常数依据例如电子保险装置在 活跃的限流模式下可以经历的时间(保险装置的功率晶体管处的Ux][；例如20-50mS)。在最高值存储器SP )中，被持续滤波的电流测量值被存储，并且可供微控制器μC用于形成最大电流测量值。在此，例如计时器CLOCK (时钟)确定观察时间间隔的 时长。通过相应的信号发生器ld/10SeC，观察时间间隔的时长可以被重新设置。在观察时间间隔结束以后，借助于微控制器μ C根据当前的最大电流测量值和仍 然有效的极限值计算出新的极限值。这以最简单的形式通过形成平均值进行。过去的观察 时间间隔的极限值被存储在历史记录存储器SP (G+·.:.、》中并且可供微控制器yc使用。所重新确定的极限值被存储在输出存储器SP (G)中，并且被转送给保护装置的控 制装置STG以调整触发参数。此外，给微控制器PC输送馈电电压监控装置 'Λ' (Jk)的信号以识别接通过
程。所连接的耗电器或耗电器组的动态接通电流在确定最大电流测量值时减弱。此外，在 接通过程期间将动态极限值用作保护装置S的触发参数。另外，在馈电电压下降到缺省值 (例如额定电流的85%)以下的情况下，当从历史记录来看有异常高的电流流动时，通道或电 流回路被关断。图9中所示的信号图除了考虑持续的极限值调整以外还考虑具有潜在损坏的耗 电器的缓慢的电流上升。在此，给最高值存储器SP ( $ ‘)一方面输送经过滤波的电流测量值并且另一方
面借助于馈电电压监控装置 ·Λ' { :J ;:..J输送用于使接通电流减弱的信号。在历史记录存储
器SP (Hist)中一方面存储电流测量值并且另一方面存储期满的观察时间间隔的极限值。 平均值形成器MW访问历史记录存储器SP(Hist)并且根据所存储的值确定新的极限值。在 此，历史记录存储器SP (Hist)与用于管理所存储的值的数据简化装置Red连接。存储在历史记录存储器SP (Hist)中的值被输送给分析单元I/t以确定负载-时 间行为。检查在其中记录有高电流消耗的时间间距。基于该分析，可以借助于相应的信号 发生器ld/lOsec来调整观察时间间隔(例如当作为平均时期的24h不够时)。观察时间间隔也可以被操作人员改变，其中可选地可以进行自动复位。这例如在 确定具有短的观察时间间隔的学期时期时是合理的。所形成的新极限值被输送给用于识别缓慢电流上升的探测器DETECT(探测器)。在 达到预先给定的阈值时，信号被输出给提醒装置，该提醒装置用信号通知操作人员存在 潜在损坏。在接通过程期间，对输出存储器SP (G)预先给定动态极限值G y:.,而在持续运行 中，被施加安全因子Res的平均值作为静态极限值Gk存在。最后应当注意，为了减小错误触发的危险，替代于最大电流测量值，负载电流的最 大变化曲线也可以被存储并且可以被用于形成极限值。这意味着，在每次出现电流极限值 被超过时，还将时间变化曲线与过电流的早期的时间变化曲线相比较。通过这种方式，控制 单元学习设备特有的电流消耗模式，其中仅仅对该模式的大量超过才导致触发。
权利要求
1.一种电气设备，具有至少一个耗电器(4)，所述耗电器(4)借助于保护装 置(S)被保护，其中能够设置保护装置(S)的触发参数、尤其是触发电流，其特征在 于，设置有控制单元(1)，为控制单元(1)输送所述至少一个耗电器(4)所消耗电 流的电流测量值，并且控制单元(1)根据所述电流测量值的变化曲线生成极限值(G ■ ,, , G-;v:)，为保护装置(S)预先给定所述极限值(G ,, , G..:v:)以设置触发参数。
2.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于，借助于受控脉冲电源对所述至少一 个耗电器(4)供电。
3.根据权利要求1或2所述的电气设备，其特征在于，控制单元(1)包括第一存储器， 所述第一存储器以由计时器触发的方式存储耗电器(4)的电流测量值。
4.根据权利要求3所述的电气设备，其特征在于，控制单元(1)包括微控制器(8， μ C)，所述微控制器(8，μ C)在预先给定的时间间隔内根据第一存储器中所存储的电流测量值生成极限值(G.· ^ G:v;)，所述极限值(G-Gr.,....)被存储在第二存储器中并且被输送给保护装置(S)。
5.根据权利要求1至4之一所述的电气设备，其特征在于，保护装置(S)被实施成受 控的电子保护装置。
6.一种用于运行根据权利要求1至5之一所述的电气设备的方法，其特征在于，在观 察时间间隔期满以后确定该观察时间间隔内出现的最大测量电流值( )，此外该最大电流 测量值与预先给定的观察时间间隔的至少一个所存储的最大电流测量值( ) 一起被使用，以便由此确定用于设置触发电流的极限值Cw )。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为控制单元(1)输送所述至少一个耗电 器(4)的馈电电压(Ut )，并且根据馈电电压(Ui )的大小通过如下方式确定极限值在持续运行中预先给定静态极限值(GnT )并且在所述至少一个耗电器(4)的接通过程中预先给定较高的动态极限值(G )。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，电流测量值在存储以前被滤波，由此 可忽略的电流尖峰和扰动在确定最大电流测量值( )时减弱。
9.根据权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，为控制单元(1)预先给定观察 时间间隔的可设置的时长。
10.根据权利要求6至9之一所述的方法，其特征在于，通过如下方式确定观察时间 间隔的时长首先为了识别消耗尖峰和消耗最小值的重复序列而检测电流测量值的变化曲 线，并且接着观察时间间隔被确定为使得分别有一个消耗尖峰和一个消耗最小值处于一个 观察时间间隔内。
11.根据权利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，通过出现对电流测量值的特定 阈值和/或电流-时间积分的可预先给定次数的超过来确定观察时间间隔的时长。
12.根据权利要求6至11之一所述的方法，其特征在于，为了确定极限值 (G,G.:v,)，对在观察时间间隔中所确定的最大电流测量值( )施加安全预留(Res)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据预先给定的曲线随着电气设备的 运行时长的进展而提高或减小安全预留(Res)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，将极限值)确定为期满 的观察时间间隔内的平均值，并且预先给定被施加安全预留(Res)的最大电流测量值。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，将新的极限值(Cm)确定为 在最近期满的观察时间间隔中所确定的最大电流测量值和仍然有效的极限值的平均值。
16.根据权利要求12至15之一所述的方法，其特征在于，在确定极限值(Gn)时，对最近期满的观察时间间隔的最大电流测量值进行比之前期满的观察时间间隔的值更高 的加权。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在最大电流测量值(Gu)在彼此相继的观察时间间隔内上升的情况下，对最近出现的最大电流测量值进行比在最大电流测量 值下降时更高的加权。
18.根据权利要求7至17之一所述的方法，其特征在于，在容许的过电流期间检测电流测量值的变化曲线并且根据多个这样的变化曲线预先给定动态极限值)的变化曲 线。
19.根据权利要求7至18之一所述的方法，其特征在于，作为动态极限值(G,:y·:.)预先 给定电流-时间积分，该电流-时间积分从电流测量值在接通过程期间的多个变化曲线中导出。
20.根据权利要求6至19之一所述的方法，其特征在于，极限值(G。v, G.:v:.)和 /或极限值(G,:. ..· , G.:v..)的变化曲线受到上限的限制，所述上限由布置在保护装置(S) 之后的部件的防火条件和/或其性能来预先给定。
21.根据权利要求6至20之一所述的方法，其特征在于，针对极限值(G.i,)的升高预先给定临界值，并且在超过该临界值时触发警报信号。
22.根据权利要求6至21之一所述的方法，其特征在于，为控制单元(1)输送外部信 号，借助于所述外部信号，观察时间间隔的时长与事件有关地被改变。
23.根据权利要求6至22之一所述的方法，其特征在于，为控制单元(1)输送复位信号，借助于所述复位信号执行极限值(G..: , G、:.)到缺省值的复位。
24.根据权利要求6至23之一所述的方法，其特征在于，借助于合适的显示单元显示 和/或通过接口输出当前的极限值(G.., ., t G 或静态的和/或动态的极限值以及当 前的电流测量值和/或电流测量值的变化曲线。
全文摘要
本发明涉及一种具有至少一个耗电器(4)的电气设备，所述耗电器(4)借助于保护装置(S)被保护，其中能够设置保护装置(S)的触发参数、尤其是触发电流。在此设置有控制单元(1)，给控制单元(1)输送所述至少一个耗电器(4)所消耗电流的电流测量值，其中控制单元(1)根据电流测量值的变化曲线生成极限值()，为保护装置(S)预先给定所述极限值()以设置触发参数。因此，控制单元(1)允许连续地使触发参数、尤其是触发电流与实际运行情况相适应。
文档编号H02H3/00GK102124619SQ200980131383
公开日2011年7月13日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年8月13日
发明者胡梅尔 A., 施韦格特 H. 申请人:西门子公司