專利名稱：電氣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少一個耗電器的電氣設(shè)備，該耗電器借助于保護裝置被保 護，其中可設(shè)置該保護裝置的觸發(fā)參數(shù)、尤其是觸發(fā)電流。此外，本發(fā)明涉及一種用于運行 該電氣設(shè)備的方法。本發(fā)明尤其涉及如下的自動化設(shè)備，該自動化設(shè)備包括具有固定布線的耗電器的 供電回路。在此，該自動化設(shè)備通常是生產(chǎn)設(shè)備、工藝技術(shù)設(shè)備、或者其它可用于工業(yè)或商 業(yè)的大型設(shè)備。這樣的設(shè)備由于不同的要求而僅僅極少地被實施為構(gòu)造相同的。這意味 著，每個設(shè)備包括數(shù)目不同和大小不同的耗電器。為了在單個耗電器損壞的情況下避免整 個設(shè)備的故障以及由此避免例如生產(chǎn)中斷，必須借助于保護裝置(保險裝置、功率保護開關(guān) 等等)來保護這些耗電器中的每一個。
背景技術(shù)：
通常，設(shè)備的多個電氣耗電器被合并成組，其中每個組借助于保護裝置被保護免 受過載或短路損害。在此，所述組被選擇為使得一組的關(guān)閉不一定導(dǎo)致整個設(shè)備的全面故 障。通常，對耗電器或耗電器組的保護由項目工程師確定并且此后由裝配工人來安裝和設(shè) 置。在此根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，主要使用可設(shè)置的保護裝置，以便在首次投入運行期間就能夠進行 對觸發(fā)電流的調(diào)整。對此的理由在于如下情況，即在規(guī)劃階段期間僅能不充分地確定耗電 器或耗電器組的實際電流消耗。各個控制參數(shù)的確定例如經(jīng)常在設(shè)備安裝結(jié)束以后才進 行，從而事先不清楚哪些耗電器(電磁閥、伺服電機、保護線圈等等)將實際上在持續(xù)運行中 被同時接通。在首次投入運行期間，首先度量被確定得過小的保護裝置被重新調(diào)整。而度量被 確定得過高的保護裝置通常不被察覺，因為在首次投入運行期間，不是每個單個的耗電器 或每個單個的耗電器組的每個運行狀態(tài)都能被注意，并且在此，實際的電流消耗可以被測 量。不再保證對各個保護裝置的選擇性觸發(fā)，因為在短路或過載的情況下，有時不再觸發(fā)直 接布置在有關(guān)耗電器之前的一一度量被確定得過高的——保護裝置，而是觸發(fā)初步保險裝 置。因此，較大的設(shè)備范圍不必要地變?yōu)闊o電壓的。在最壞的情況下，饋電電源的容量(例 如24V控制電壓)可能由于短路電流而被超過，由此整個設(shè)備發(fā)生故障。除了不足的保護功能以外還要注意的是，度量被確定得過高的保護裝置使得不能 夠進行耗電器監(jiān)控。耗電器可能在相應(yīng)的保護裝置未被觸發(fā)的情況下就已經(jīng)處于部分損壞 的狀態(tài)。在部分損壞的狀態(tài)下，傳感器可能接收或傳送錯誤的信號，或者執(zhí)行器可能不完整 地執(zhí)行設(shè)定功能(例如閥門不被完全關(guān)閉)。觸發(fā)在由于耗電器的全面故障造成顯著的電流 上升時才進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，為開頭所提到類型的電氣設(shè)備給出相對于現(xiàn)有技術(shù)的改 善。尤其是應(yīng)當(dāng)提高設(shè)備的故障安全性并且此外合理地監(jiān)控各個耗電器或耗電器組。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求6所述 的用于運行該設(shè)備的方法來解決。在此設(shè)置控制單元，為該控制單元輸送至少一個耗電器所消耗電流的電流測量 值，其中該控制單元根據(jù)電流測量值的迄今為止的變化曲線生成新的極限值，為保護裝 置預(yù)先給定所述極限值以設(shè)置觸發(fā)電流。因此，控制單元允許持續(xù)地將觸發(fā)參數(shù)、尤其 是觸發(fā)電流與實際運行情況相適應(yīng)。周期性的電流尖峰被識別并且在考慮到安全裕量 (Sicherheitspolster)的情況下形成預(yù)先規(guī)定以確定以時間間距來調(diào)整的極限值以便重 新調(diào)整觸發(fā)參數(shù)。作為保護裝置例如設(shè)置分開的保險裝置或電子保險裝置，所述保險裝置 或電子保險裝置在故障情況下將電流限制到預(yù)先給定的值。在設(shè)備的運行期間，保護裝置的在首次投入運行期間未被識別的過高斷路值通過 預(yù)先給定經(jīng)過調(diào)整的極限值而被校正。在此，該極限值直接從相應(yīng)耗電器的實際出現(xiàn)的電 流消耗中導(dǎo)出。因此保證了，保護裝置的觸發(fā)條件總是與給定的情況相適應(yīng)。在一個有利的實施方式中，借助于受控脈沖電源對所述至少一個耗電器進行供 電。這樣的電源通常具有稍高于額定電流的電流限制。因此特別重要的是，保護裝置不會 為了選擇性地關(guān)斷有關(guān)耗電器而被確定得度量過大。也就是說必須保證存在足夠的短路功 率以用于觸發(fā)保護裝置。在保護裝置的度量被確定得過高的情況下，脈沖電源在輸出設(shè)備 不使有故障的耗電器與設(shè)備的其余供電網(wǎng)絡(luò)斷開的情況下對輸出電壓進行下調(diào)。保護裝置的觸發(fā)電流與連接到電源上的耗電器的實際電流消耗的適應(yīng)保證了，在 過載的情況下，由于損壞而通過觸發(fā)保護裝置進行耗電器的關(guān)斷。這在多個耗電器連接到 同一電源時特別有利。于是，例如每個耗電器都利用自己的保護裝置被保護，使得發(fā)生損壞 的耗電器不會導(dǎo)致所有連接的耗電器的關(guān)斷。也就是說避免了在發(fā)生損壞的耗電器的保護 裝置被觸發(fā)以前電源下調(diào)以及供電電壓下降。為了保證保持供電電壓(例如控制電壓)，可以在該電壓下降時斷開如下的電流回 路所述電流回路具有高于歷史平均值的當(dāng)前電流。例如可以將如下的電流看成歷史平均 值該電流作為最近的觀察時間間隔(例如1天)或者作為所設(shè)置的極限值的百分比份額被 得出。在電源過載的情況下，整個設(shè)備會發(fā)生故障。因此合理的是，關(guān)斷所有可能為額外消 耗負責(zé)的電流回路?？刂茊卧欣匕ǖ谝淮鎯ζ?，該第一存儲器以由計時器觸發(fā)的方式存儲耗電 器的電流測量值。通過這種方式，存在電流測量值的歷史記錄可供用于確定保護裝置的觸 發(fā)電流的新的極限值。此外有利的是，控制單元包括微控制器，該微控制器在預(yù)先給定的時間間隔內(nèi)根 據(jù)第一存儲器中所存儲的電流測量值生成極限值，所述極限值被存儲在第二存儲器中并且 被輸送給保護裝置。借助于可以簡單地被編程的微控制器，為每種運行情況提供合適的極 限值確定。也就是說可以根據(jù)需要使用不同的用于確定觸發(fā)電流的極限值的方法。在此， 在下一極限值確定以前一直存儲在第二存儲器中的極限值表示用于調(diào)整與控制單元連接 的保護裝置的觸發(fā)條件的控制參數(shù)。在本發(fā)明的一個簡單的實施方式中，保護裝置被實施成受控的電子保護裝置。在 此，用于確定極限值的控制單元可集成到電子保護裝置的控制裝置中。以一種方法來運行根據(jù)本發(fā)明的電氣設(shè)備，其中在觀察時間間隔期滿以后，在該觀察時間間隔內(nèi)出現(xiàn)的最大測量電流值被確定，此外在該設(shè)備投入運行時，最大電流測量 值與預(yù)先給定的觀察時間間隔或者預(yù)先給定的啟動值(例如額定電流)的至少一個所存儲 的最大電流測量值一起被使用，以便由此確定用于設(shè)置觸發(fā)電流的極限值。通過這種方式 保證了，控制單元在與具有所識別的電流消耗尖峰的連續(xù)運行周期相對應(yīng)的觀察時間間隔 以后才重新確定保護裝置的觸發(fā)電流。在此有利的是，為控制單元輸送所述至少一個耗電器的饋電電壓，并且根據(jù)饋電 電壓的大小通過如下方式確定極限值在持續(xù)運行中預(yù)先給定靜態(tài)極限值并且在所述至少 一個耗電器的接通過程中預(yù)先給定較高的動態(tài)極限值。因此針對持續(xù)運行預(yù)先給定通常低 于耗電器的接通電流的靜態(tài)極限值。針對接通過程，為保護裝置預(yù)先給定考慮到耗電器的 接通電流的動態(tài)極限值。這尤其是在具有高接通電流的耗電器的情況下是重要的。在此， 如果靜態(tài)極限值高于接通電流，則在持續(xù)運行中，耗電器的故障電流可能不被識別。電流測量值有利地在存儲以前被濾波，使得可忽略的電流尖峰和擾動在確定最大 電流測量值時減弱。因此，濾波器防止極限值確定對擾動和極短負荷尖峰進行反應(yīng)，其中所 述擾動和尖峰例如可能由開關(guān)操作觸發(fā)。在該短的負載尖峰期間，電子保險裝置會切換到 線性或限流模式并且建立損耗功率。在本發(fā)明的一個實施方式中，為控制單元預(yù)先給定觀察時間間隔的可設(shè)置的時 長。這尤其是在存在電氣設(shè)備的已知運行周期的情況下是合理的。于是，觀察時間間隔的 時長例如被設(shè)置為等于周期時長或者被設(shè)置為比周期時長更長。在另一實施方式中，觀察時間間隔的時長被通過如下方式確定首先為了識別消 耗尖峰和消耗最小值的重復(fù)序列而檢測電流測量值的變化曲線，并且接著觀察時間間隔被 確定為使得分別有一個消耗尖峰和一個消耗最小值處于一個觀察時間間隔內(nèi)。該方法尤其 是適用于例如由于特別的復(fù)雜度而不經(jīng)歷可預(yù)先確定的周期的電氣設(shè)備。通過檢測具有相 似負載電流模式的歷史記錄，以簡單方式顯示出通常出現(xiàn)哪些周期。另一方法規(guī)定通過出現(xiàn)對電流測量值的特定閾值和/或電流-時間積分可預(yù)先 給定次數(shù)的超過來確定觀察時間間隔的時長。這樣的方式例如對于其耗電器具有無規(guī)律的 運行時間的設(shè)備而言是合理的。于是，彼此相繼的觀察時間間隔根據(jù)電流閾值或電流-時 間積分的閾值被達到的頻率而持續(xù)不同的時間長度。為了確定極限值，有利地給在觀察時間間隔中所確定的最大電流測量值施加安全 預(yù)留(Sicherheitsreserve)。于是，針對下一觀察時間間隔存在向上的裕量，使得電流消耗 的一般增長(例如由天氣引起)不導(dǎo)致觸發(fā)保護裝置。該安全預(yù)留例如可以處于1%_50%之 間。在此有利的是，根據(jù)預(yù)先給定的曲線隨著電氣設(shè)備的運行時長的進展而提高或減 小安全預(yù)留。因此，隨著電流消耗觀察的時長增加，使所設(shè)置的觸發(fā)電流更接近實際情況。確定極限值的一種特別簡單的可能性規(guī)定將極限值確定為期滿的觀察時間間隔 內(nèi)的平均值，并且預(yù)先給定被施加安全預(yù)留的最大電流測量值。另一種對新極限值的簡單確定被給定為對最近期滿的觀察時間間隔中所確定的 最大電流測量值和仍然有效的極限值形成平均值?？蛇x地，也可以將多個歷史極限值用于 形成平均值，由此實現(xiàn)對所發(fā)生的最大電流測量值進行較高的加權(quán)。另一方面合理的是，在確定極限值時，對最近期滿的觀察時間間隔的最大電流測量值進行比之前期滿的觀察時間間隔的值更高的加權(quán)。通過這種方式保證了，對設(shè)備運行 的持續(xù)改變導(dǎo)致對保護裝置的觸發(fā)條件的相應(yīng)改變。另一可能性在于，隨著經(jīng)歷的觀察時 間間隔的增加而改變加權(quán)。因此，可以實現(xiàn)對當(dāng)前情形的較慢或較快的接近。此外，在此規(guī)定在最大電流測量值在彼此相繼的觀察時間間隔內(nèi)上升的情況下， 對最近出現(xiàn)的最大電流測量值進行比在最大電流測量值下降時更高的加權(quán)。因此保證了， 例如對設(shè)備的輕微擴展以及因此電流消耗在安全預(yù)留內(nèi)的上升不在進一步的輕微的電流 消耗提高時立即導(dǎo)致觸發(fā)保護裝置。但是在極限值提高時應(yīng)該考慮的是，必須可靠地區(qū)分 電流消耗的一般性升高與過電流。在此，電流斜率的提高是基本標準。例如，電流消耗由于 污染的空氣、不良的潤滑、由于季節(jié)造成的調(diào)節(jié)元件的遲緩等等而緩慢地提高。而在要關(guān)斷 的故障電流的情況下，在大多數(shù)情況下導(dǎo)致明顯的電流尖峰或者過電流，所述電流尖峰或 過電流在非常短的上升時間內(nèi)上升到最高值并且停留在那里。在一個有利的實施方式中，對動態(tài)極限值的確定通過如下方式進行在容許的過 電流期間檢測電流測量值的變化曲線并且根據(jù)多個這樣的變化曲線預(yù)先給定動態(tài)極限值 的變化曲線。容許的過電流例如發(fā)生在接入耗電器時或者在接通過程期間對電容器充電 時。因此作為保護裝置的觸發(fā)條件預(yù)先給定如下的包絡(luò)曲線該包絡(luò)曲線在考慮到安全裕 量的情況下通過將多個容許的過電流變化曲線疊加而產(chǎn)生。通常，對過電流的容許度通過 所出現(xiàn)的過電流的時長及其相對于額定電流的大小來確定。另一有利的實施方式規(guī)定預(yù)先給定電流-時間積分作為動態(tài)極限值，該電流-時 間積分從電流測量值在接通過程期間的多個變化曲線中導(dǎo)出。于是，保護裝置的觸發(fā)標準 同樣通過所出現(xiàn)的過電流的電流-時間積分來確定。此外有利的是，極限值和/或極限值的變化曲線受到上限的限制，所述上限由布 置在保護裝置之后的部件的防火條件和/或其性能來預(yù)先給定。于是，作為極限要么預(yù)先 給定最大值、要么預(yù)先給定特定的時間變化曲線。為了提前識別故障情況有利的是，針對極限值的升高預(yù)先給定臨界值，以及在該 臨界值被超過時觸發(fā)警報信號。通過這種方式，例如可以在導(dǎo)致全面故障或者達到相應(yīng)保 護裝置的觸發(fā)條件以前識別軸承的過熱。應(yīng)用者應(yīng)當(dāng)有的自由是，首先選擇一年(為了減弱 天氣影響)內(nèi)或者其它時間段內(nèi)的上升。為了保證應(yīng)用安全性合理的是，不使用緩慢下降的 極限值，而是使用每觀察時間間隔的實際最大測量值，以便觸發(fā)警報信號(例如在超過預(yù)先 給定的百分比升高時的警報)。此外，一種改進的方法規(guī)定為控制單元輸送外部信號，借助于所述外部信號，觀 察時間間隔的時長與事件有關(guān)地以可預(yù)先給定的因子被改變。在設(shè)備關(guān)斷或者更換發(fā)生損 壞的保護裝置以后，可以預(yù)先給定比在持續(xù)運行中更短的觀察時間間隔。于是，觸發(fā)電流從 預(yù)設(shè)的起始值出發(fā)更快地與主導(dǎo)的運行條件相適應(yīng)。另一改進方案規(guī)定為控制單元輸送復(fù)位信號，借助于所述復(fù)位信號，執(zhí)行極限值 到缺省值的復(fù)位。這在電氣設(shè)備的運行中斷以后是合理的，以便在對保護裝置預(yù)先給定新 的極限值以前利用缺省值來經(jīng)歷完整的運行周期。缺省值例如為保護裝置預(yù)先給定由布置 在后面的電路元件的防火規(guī)定所確定的關(guān)斷電流。在此，復(fù)位信號也可以在較長的時期內(nèi) 施加在控制單元上，由此在該時期的時長內(nèi)抑制新的極限值的形成。這例如對于在對各個 耗電器的不同開關(guān)操作時的故障限制是合理的。
在電氣設(shè)備的第一次投入運行時也為保護裝置預(yù)先給定該缺省值。通過這種方式 保證了，由設(shè)備的引導(dǎo)電流的元件的防火規(guī)定所預(yù)先給定的電流最大值或電流-時間積分 從一開始就不被超過。最后有利的是，借助于合適的顯示單元顯示和/或通過接口輸出當(dāng)前的極限值或 靜態(tài)的和/或的動態(tài)極限值以及當(dāng)前的電流測量值和/或電流測量值的變化曲線。在此，例 如可以讀取例如存儲在環(huán)形存儲器中的最近的觀察時間間隔的極限值(例如64天極限值) 或者最后若干微妙的電流測量值。通過這種方式，電氣設(shè)備的操作人員隨時可以識別該電 氣設(shè)備處于何種狀態(tài)。


下面參考附圖以示例性的方式闡述本發(fā)明。圖1以示意圖示出具有可設(shè)置保護裝置的布置， 圖2以示意圖示出具有限流保護裝置的布置，
圖3以示意圖示出具有所示出的控制單元電路的布置， 圖4以示意圖示出具有分離的保護裝置的布置， 圖5以示意圖示出具有多個機械保護開關(guān)的并聯(lián)電路的布置， 圖6以示意圖示出動態(tài)載荷情況下的變化曲線，
圖7以示意圖示出最大電流測量值以及由此導(dǎo)出的隨時間變化的極限值的圖示， 圖8以示意圖示出流程圖， 圖9以示意圖示出具有提前的故障識別的流程圖。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的簡單實施方式。耗電器4連接到饋電電壓
Ui:.上。在此該饋電電壓Uid列如是供電網(wǎng)絡(luò)的交流電壓。但是饋電電壓Uk也可以
是開關(guān)電源的輸出直流電壓。在功率路徑上布置有保護裝置S。在最簡單的情況下，該保護 裝置s由機械開關(guān)構(gòu)成，所述機械開關(guān)借助于控制單元ι來控制。對保護裝置S的觸發(fā)基于預(yù)先給定的觸發(fā)條件進行，其中相應(yīng)的觸發(fā)參數(shù)可以借 助于控制單元1設(shè)置。作為觸發(fā)參數(shù)可以考慮觸發(fā)電流的值、過電流的最大允許的時長、最 大允許的線路溫度等等。于是，在這些觸發(fā)參數(shù)之一被超過的情況下對布置在后面的耗電 器4進行關(guān)斷或電流限制。根據(jù)本發(fā)明，保護裝置S的至少一個觸發(fā)參數(shù)在觀察時間間隔期滿以后被重新設(shè) 置。為此，由耗電器4所消耗的電流借助于電流測量設(shè)備3被測量并且作為電流測量值被 輸送給控制單元1。控制單元1包括用于形成歷史記錄的合適的存儲裝置，所述歷史記錄首 先用于確定在已期滿的觀察時間間隔期間的最大值。也就是說，在每個觀察時間間隔，最大電流值被確定和存儲，以便由此形成用于調(diào) 整觸發(fā)參數(shù)的極限值。在最簡單的情況下，至少兩個最近確定的最大電流測量值的平均值 被用作極限值，其中有利地設(shè)置安全預(yù)留。在首次投入運行時，從缺省值(例如額定電流)出 發(fā)。于是在第η個觀察時間間隔期滿以后，例如如下地利用在觀察時間間隔內(nèi)所確定的最大電流測量值 作為要確定的極限值計算出最大允許的觸發(fā)電流.
工3kL.i(i“n+I) = [ (1 in) + <;-!} - / 2。合理的是，將最近確定的最大電流測量值與因子X相乘，以便對較新的運行改變 實現(xiàn)較大的加權(quán)
Ia^Llcn (η+) = (I i:Y) + LnCX] / (1+X)。直接地或者根據(jù)標度(Skalierimg)為保護裝置預(yù)先給定這樣確定的極限值作為 新的觸發(fā)電流。例如如果保護裝置的觸發(fā)電流的變化僅能以十進制步長(Zehnerschritt) 進行，則緊接著在所確定的極限值之上的值作為觸發(fā)電流被預(yù)先給定。對觸發(fā)參數(shù)的正確設(shè)置取決于觀察時間間隔的時長。對觀察時間間隔的選擇根據(jù) 電氣設(shè)備的運行周期來進行。在此，運行周期由連接在保護裝置之后的設(shè)備部分的不同運 行狀態(tài)的序列中的模式來確定，其中該模式在每個運行周期中以相似的形式重新出現(xiàn)。這 樣的設(shè)備部分可以要么包括僅僅一個以可變方式運行的耗電器要么包括多個時間上錯開 運行的耗電器。不同運行狀態(tài)的序列中的模式例如通過重復(fù)的方法步驟或者通過生產(chǎn)設(shè)備 的預(yù)先給定的輪班運行得出。在此，當(dāng)利用保護裝置所保護的耗電器的電流消耗的時間變化曲線不能被精確地 預(yù)測或者用于確定的成本過高時，本發(fā)明的優(yōu)點生效。圖2示出具有被構(gòu)造成電子保險裝置的保護裝置S的布置。在此在故障情況下， 被布置在功率路徑中的半導(dǎo)體開關(guān)被以脈沖或者線性方式驅(qū)動，并且通過這種方式，與出 現(xiàn)故障情況(例如短路)以前的負載或額定載荷的行為無關(guān)地，電流被保持在預(yù)先給定的最 大值。為了滿足防火規(guī)章，通常規(guī)定在電子保險裝置之前連接機械的或機電的保險裝置5 (例如保護開關(guān))，所述保險裝置5在電子保險裝置失靈時無論如何都被觸發(fā)。圖3示出控制單元1的示例性實施方式。負載電流借助于電流測量裝置3檢測，
所述電流測量裝置3包括用來通過差分放大器7確定電流測量值=的并聯(lián)電阻6。該電 流測量值 一方面輸送給比較器9，另一方面通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器10輸送給微控制器8。比 較器9將電流測量值=與參考值相比，所述參考值借助于微控制器8生成并且通過數(shù)模 轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)送給比較器9。比較器9的輸出端一方面與微控制器8連接以確定觀察時間間隔，另一方面與門 驅(qū)動12連接以用于以脈沖或線性方式驅(qū)動保護裝置S的半導(dǎo)體開關(guān)。圖4中示出簡化的布置。被構(gòu)造成微控制器的控制單元1通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器10接 收電流測量裝置3的測量值。在當(dāng)前的觸發(fā)參數(shù)被超過的情況下，由微控制器通過信號放 大器14將觸發(fā)信號傳輸給保護裝置S的開關(guān)元件。在使用機械開關(guān)元件的情況下，將有故
障的耗電器4與饋電電壓U k進行分離。電子開關(guān)可以用于限制過電流?？蛇x地，給控制單元1輸送溫度值θ,所述溫度值θ以信號通知臨界的線路溫度并 且借助于溫度傳感器13來確定。溫度值θ例如用作另外的觸發(fā)參數(shù)或者用于鑒于防火規(guī) 章而相對于最高允許的載荷來確定瞬時載荷。
圖5中示出借助于保護裝置S來限制過電流的另一可能。在此，在功率路徑中并 聯(lián)有多個開關(guān)SPhSii。負載電流在正常運行中流經(jīng)第一開關(guān)Si。與其余的開關(guān)S2…Sn串 聯(lián)地分別布置有電阻附…胞。每個開關(guān)SPhSii借助于控制單元1被驅(qū)動。在有故障的耗 電器4的情況下，第一開關(guān)Sl被斷開，其余開關(guān)中的一個或多個閉合。在此，電阻機…馳 的值例如以二進制方式分級(stufen)，使得通過閉合相應(yīng)的開關(guān)S2…Sn進行對過電流的 穩(wěn)定限制。如果開關(guān)SPhS〗被實施成半導(dǎo)體元件，則由于防火原因在功率路徑中設(shè)置附加 的熔融保險裝置5。對保護裝置S的觸發(fā)通過超過觸發(fā)電流的靜態(tài)或動態(tài)極限值進行。動態(tài)極限值的 超過由短時的過電流的變化曲線來確定并且通常借助于電流-時間積分來確定。應(yīng)當(dāng)容許超過觸發(fā)電流的靜態(tài)極限值的短時過電流，因為這些過電流常常在耗電
器的接通過程中出現(xiàn)。圖6示出電流在接通過程期間的不同變化曲線。靜態(tài)極限值Gd. 確定持續(xù)運行中的觸發(fā)電流。動態(tài)極限值被作為接通電流的可容許變化曲線虬2上 的包絡(luò)曲線給出。可容許的變化曲線Mp M2沒有在任何時刻超過動態(tài)極限值Γ-的變化 曲線。在接通電流的另一示出的變化曲線M3的情況下，靜態(tài)極限值0.;，.3:_在較長時間內(nèi)作 為允許情況被超過，而且動態(tài)極限值〔.:y;.的電流-時間面積被超過；保護裝置S被觸發(fā)。除了對靜態(tài)極限值所述設(shè)置以外還規(guī)定使動態(tài)極限值與電氣設(shè)
備的實際運行情況相適應(yīng)。在此，首先對保護裝置S預(yù)先給定缺省值，所述缺省值考慮到在 首次收入使用時的最大可容許的過電壓。該缺省值例如對應(yīng)于電子限流裝置的最大限流能
力或者靈敏耗電器的Γ L值。在觀察時間間隔期間，耗電器4或耗電器組的電流消耗如上述那樣被測量和分 析。在此，借助于控制單元ι附加地監(jiān)控饋電電壓Ui::,其中接通過程通過饋電電壓Uif.
的下降而被識別。為了確定靜態(tài)極限值在接通過程期間借助于合適的濾波器(模
擬或數(shù)字的濾波器)使可容許的過電壓減弱。因此在形成觀察時間間隔的最大電流測量值
的情況下，這些干擾尖峰未被考慮。而為了使動態(tài)極限值與實際運行情況相適應(yīng)，僅
僅使用可容許的過電流變化曲線。在此，例如在一個或多個觀察時間間隔期間，存儲短時過 電流的變化曲線并且由此形成包絡(luò)曲線，其中應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全預(yù)留。在此，通過這種方式確定
的動態(tài)極限值不允許超出缺省設(shè)置，因為該缺省設(shè)置是滿足防火要求的極限。于是，為了確定保護裝置S的觸發(fā)情況，要么持續(xù)地將負載電流與所設(shè)置的動態(tài) 極限值的包絡(luò)變化曲線相比較，要么持續(xù)地形成負載電流的電流-時間積分并且將 其與表達為電流-時間積分的動態(tài)極限值相比較。圖7中示出對靜態(tài)極限值的示例性的確定，其中關(guān)于運行時間t繪出了負 荷電流I。在此，相應(yīng)電氣設(shè)備的運行周期遵循固定的日節(jié)律(Tagesrhythmus)，也就是說， 電流消耗模式以相似方式在所有M小時內(nèi)重復(fù)。因此，具有M小時的觀察時間間隔被確
定。在投入使用的情況下，缺省極限值G:::首先被設(shè)置。
在不具有可預(yù)測的運行周期的電氣設(shè)備的情況下，在投入使用以后一直保持缺省
極限值G..，直到根據(jù)電流測量值的記錄顯示出負載電流變化曲線的近似重復(fù)的模式。為此
尤其是分析電流最大值和電流最小值，以便由此導(dǎo)出運行周期。然后，根據(jù)該運行周期確定 用于進一步確定極限值的觀察時間間隔。如果經(jīng)過較長時期不能識別電流消耗的模式，則 作為用于確定新的極限值的觀察時間間隔而確定足夠的時長(例如被定義成缺省值)，例如
一星期。在所確定的觀察時間間隔期滿以后，在該觀察時間間隔期間所出現(xiàn)的最大電流測 量值被確定并且被施加安全預(yù)留Res。為保護裝置預(yù)先給定通過這種方式所形成的值作為
經(jīng)過調(diào)整的第一極限值G24。在隨后的觀察時間間隔期間，該極限值G24形成保護裝置S
的觸發(fā)電流。根據(jù)在第二觀察時間間隔中對負載電流的記錄，在該觀察時間間隔期滿以后確定 新的最大電流測量值，該新的最大電流測量值被再次施加安全預(yù)留Res。于是，新的極限值
Gc作為被施加安全預(yù)留Res的最大電流測量值和仍然有效的極限值G2/,的平均值得以
確定。在此，可以進行加權(quán)，以便例如更深入地考慮最近主導(dǎo)的運行狀態(tài)。同樣，在之后的兩個觀察時間間隔期滿以后形成極限值G々、C-斤。在第五觀察
時間間隔期間有效的是最近確定的極限值3 .;,、。在圖7中的120小時不久以前，出現(xiàn)處于 極限值G之上并且導(dǎo)致激活保護裝置S的負載電流。在此完全可能發(fā)生的是，由于使極限值與持續(xù)運行條件相適應(yīng)而出現(xiàn)故障情況， 所述故障情況在過去的觀察時間間隔中由于當(dāng)時其它的運行條件而未導(dǎo)致觸發(fā)保護裝置 S。因此該示例明確地示出觸發(fā)條件未與持續(xù)的運行條件相適應(yīng)的保護裝置隨著時間而被 確定得度量過大并且在損壞的情況下未觸發(fā)。在進一步形成觀察時間間隔的最大電流測量值的情況下，導(dǎo)致觸發(fā)保護裝置S的 電流測量值減弱。因此在消除所出現(xiàn)的故障并且重新投入運行以后，最近有效的極限值和 最近確定的最大電流測量值在不考慮故障電流的情況下被用于下一極限值?？商娲诖?地，在重新投入運行以后可以為保護裝置S預(yù)先給定缺省極限值并且從該缺省極限值出發(fā) 開始對隨后的極限值進行確定。通過觀察時間間隔的合適的時長、對安全預(yù)留的合適選擇以及在形成平均值時的 加權(quán)，可以避免所述極限值過快下降或者過慢升高。極限值的過快下降或過慢升高將引起 由于一般的由運行造成的電流升高而導(dǎo)致觸發(fā)安全設(shè)備S。在此尤其是應(yīng)該考慮的是，在例 如由于非臨界的磨損現(xiàn)象或由于運行變化造成的升高的電流消耗的情況下，通過對最新的 電流測量值進行相應(yīng)的加權(quán)來對極限值進行足夠快的提升。圖8示出控制單元1的示例性的信號圖。首先，借助于電流測量裝置3檢測負載 電流I。借助于濾波器，擾動和可容許的動態(tài)負載尖峰減弱，并且通過這種方式濾波的電流 測量信號I 4皮輸送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D。在此，濾波器的時間常數(shù)依據(jù)例如電子保險裝置在 活躍的限流模式下可以經(jīng)歷的時間(保險裝置的功率晶體管處的Ux][；例如20-50mS)。在最高值存儲器SP )中，被持續(xù)濾波的電流測量值被存儲，并且可供微控制器μC用于形成最大電流測量值。在此，例如計時器CLOCK (時鐘)確定觀察時間間隔的 時長。通過相應(yīng)的信號發(fā)生器ld/10SeC，觀察時間間隔的時長可以被重新設(shè)置。在觀察時間間隔結(jié)束以后，借助于微控制器μ C根據(jù)當(dāng)前的最大電流測量值和仍 然有效的極限值計算出新的極限值。這以最簡單的形式通過形成平均值進行。過去的觀察 時間間隔的極限值被存儲在歷史記錄存儲器SP (G+·.:.、》中并且可供微控制器yc使用。所重新確定的極限值被存儲在輸出存儲器SP (G)中，并且被轉(zhuǎn)送給保護裝置的控 制裝置STG以調(diào)整觸發(fā)參數(shù)。此外，給微控制器PC輸送饋電電壓監(jiān)控裝置 'Λ' (Jk)的信號以識別接通過
程。所連接的耗電器或耗電器組的動態(tài)接通電流在確定最大電流測量值時減弱。此外，在 接通過程期間將動態(tài)極限值用作保護裝置S的觸發(fā)參數(shù)。另外，在饋電電壓下降到缺省值 (例如額定電流的85%)以下的情況下，當(dāng)從歷史記錄來看有異常高的電流流動時，通道或電 流回路被關(guān)斷。圖9中所示的信號圖除了考慮持續(xù)的極限值調(diào)整以外還考慮具有潛在損壞的耗 電器的緩慢的電流上升。在此，給最高值存儲器SP ( $ ‘)一方面輸送經(jīng)過濾波的電流測量值并且另一方
面借助于饋電電壓監(jiān)控裝置 ·Λ' { :J ;:..J輸送用于使接通電流減弱的信號。在歷史記錄存儲
器SP (Hist)中一方面存儲電流測量值并且另一方面存儲期滿的觀察時間間隔的極限值。 平均值形成器MW訪問歷史記錄存儲器SP(Hist)并且根據(jù)所存儲的值確定新的極限值。在 此，歷史記錄存儲器SP (Hist)與用于管理所存儲的值的數(shù)據(jù)簡化裝置Red連接。存儲在歷史記錄存儲器SP (Hist)中的值被輸送給分析單元I/t以確定負載-時 間行為。檢查在其中記錄有高電流消耗的時間間距?；谠摲治觯梢越柚谙鄳?yīng)的信號 發(fā)生器ld/lOsec來調(diào)整觀察時間間隔(例如當(dāng)作為平均時期的24h不夠時)。觀察時間間隔也可以被操作人員改變，其中可選地可以進行自動復(fù)位。這例如在 確定具有短的觀察時間間隔的學(xué)期時期時是合理的。所形成的新極限值被輸送給用于識別緩慢電流上升的探測器DETECT(探測器)。在 達到預(yù)先給定的閾值時，信號被輸出給提醒裝置，該提醒裝置用信號通知操作人員存在 潛在損壞。在接通過程期間，對輸出存儲器SP (G)預(yù)先給定動態(tài)極限值G y:.,而在持續(xù)運行 中，被施加安全因子Res的平均值作為靜態(tài)極限值Gk存在。最后應(yīng)當(dāng)注意，為了減小錯誤觸發(fā)的危險，替代于最大電流測量值，負載電流的最 大變化曲線也可以被存儲并且可以被用于形成極限值。這意味著，在每次出現(xiàn)電流極限值 被超過時，還將時間變化曲線與過電流的早期的時間變化曲線相比較。通過這種方式，控制 單元學(xué)習(xí)設(shè)備特有的電流消耗模式，其中僅僅對該模式的大量超過才導(dǎo)致觸發(fā)。
權(quán)利要求
1.一種電氣設(shè)備，具有至少一個耗電器(4)，所述耗電器(4)借助于保護裝 置(S)被保護，其中能夠設(shè)置保護裝置(S)的觸發(fā)參數(shù)、尤其是觸發(fā)電流，其特征在 于，設(shè)置有控制單元(1)，為控制單元(1)輸送所述至少一個耗電器(4)所消耗電 流的電流測量值，并且控制單元(1)根據(jù)所述電流測量值的變化曲線生成極限值(G ■ ,, , G-;v:)，為保護裝置(S)預(yù)先給定所述極限值(G ,, , G..:v:)以設(shè)置觸發(fā)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備，其特征在于，借助于受控脈沖電源對所述至少一 個耗電器(4)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電氣設(shè)備，其特征在于，控制單元(1)包括第一存儲器， 所述第一存儲器以由計時器觸發(fā)的方式存儲耗電器(4)的電流測量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電氣設(shè)備，其特征在于，控制單元(1)包括微控制器(8， μ C)，所述微控制器(8，μ C)在預(yù)先給定的時間間隔內(nèi)根據(jù)第一存儲器中所存儲的電流測量值生成極限值(G.· ^ G:v;)，所述極限值(G-Gr.,....)被存儲在第二存儲器中并且被輸送給保護裝置(S)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的電氣設(shè)備，其特征在于，保護裝置(S)被實施成受 控的電子保護裝置。
6.一種用于運行根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的電氣設(shè)備的方法，其特征在于，在觀 察時間間隔期滿以后確定該觀察時間間隔內(nèi)出現(xiàn)的最大測量電流值( )，此外該最大電流 測量值與預(yù)先給定的觀察時間間隔的至少一個所存儲的最大電流測量值( ) 一起被使用，以便由此確定用于設(shè)置觸發(fā)電流的極限值Cw )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，為控制單元(1)輸送所述至少一個耗電 器(4)的饋電電壓(Ut )，并且根據(jù)饋電電壓(Ui )的大小通過如下方式確定極限值在持續(xù)運行中預(yù)先給定靜態(tài)極限值(GnT )并且在所述至少一個耗電器(4)的接通過程中預(yù)先給定較高的動態(tài)極限值(G )。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，電流測量值在存儲以前被濾波，由此 可忽略的電流尖峰和擾動在確定最大電流測量值( )時減弱。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，為控制單元(1)預(yù)先給定觀察 時間間隔的可設(shè)置的時長。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的方法，其特征在于，通過如下方式確定觀察時間 間隔的時長首先為了識別消耗尖峰和消耗最小值的重復(fù)序列而檢測電流測量值的變化曲 線，并且接著觀察時間間隔被確定為使得分別有一個消耗尖峰和一個消耗最小值處于一個 觀察時間間隔內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一所述的方法，其特征在于，通過出現(xiàn)對電流測量值的特定 閾值和/或電流-時間積分的可預(yù)先給定次數(shù)的超過來確定觀察時間間隔的時長。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11之一所述的方法，其特征在于，為了確定極限值 (G,G.:v,)，對在觀察時間間隔中所確定的最大電流測量值( )施加安全預(yù)留(Res)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)先給定的曲線隨著電氣設(shè)備的 運行時長的進展而提高或減小安全預(yù)留(Res)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，將極限值)確定為期滿 的觀察時間間隔內(nèi)的平均值，并且預(yù)先給定被施加安全預(yù)留(Res)的最大電流測量值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，將新的極限值(Cm)確定為 在最近期滿的觀察時間間隔中所確定的最大電流測量值和仍然有效的極限值的平均值。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15之一所述的方法，其特征在于，在確定極限值(Gn)時，對最近期滿的觀察時間間隔的最大電流測量值進行比之前期滿的觀察時間間隔的值更高 的加權(quán)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在最大電流測量值(Gu)在彼此相繼的觀察時間間隔內(nèi)上升的情況下，對最近出現(xiàn)的最大電流測量值進行比在最大電流測量 值下降時更高的加權(quán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求7至17之一所述的方法，其特征在于，在容許的過電流期間檢測電流測量值的變化曲線并且根據(jù)多個這樣的變化曲線預(yù)先給定動態(tài)極限值)的變化曲 線。
19.根據(jù)權(quán)利要求7至18之一所述的方法，其特征在于，作為動態(tài)極限值(G,:y·:.)預(yù)先 給定電流-時間積分，該電流-時間積分從電流測量值在接通過程期間的多個變化曲線中導(dǎo)出。
20.根據(jù)權(quán)利要求6至19之一所述的方法，其特征在于，極限值(G。v, G.:v:.)和 /或極限值(G,:. ..· , G.:v..)的變化曲線受到上限的限制，所述上限由布置在保護裝置(S) 之后的部件的防火條件和/或其性能來預(yù)先給定。
21.根據(jù)權(quán)利要求6至20之一所述的方法，其特征在于，針對極限值(G.i,)的升高預(yù)先給定臨界值，并且在超過該臨界值時觸發(fā)警報信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求6至21之一所述的方法，其特征在于，為控制單元(1)輸送外部信 號，借助于所述外部信號，觀察時間間隔的時長與事件有關(guān)地被改變。
23.根據(jù)權(quán)利要求6至22之一所述的方法，其特征在于，為控制單元(1)輸送復(fù)位信號，借助于所述復(fù)位信號執(zhí)行極限值(G..: , G、:.)到缺省值的復(fù)位。
24.根據(jù)權(quán)利要求6至23之一所述的方法，其特征在于，借助于合適的顯示單元顯示 和/或通過接口輸出當(dāng)前的極限值(G.., ., t G 或靜態(tài)的和/或動態(tài)的極限值以及當(dāng) 前的電流測量值和/或電流測量值的變化曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有至少一個耗電器(4)的電氣設(shè)備，所述耗電器(4)借助于保護裝置(S)被保護，其中能夠設(shè)置保護裝置(S)的觸發(fā)參數(shù)、尤其是觸發(fā)電流。在此設(shè)置有控制單元(1)，給控制單元(1)輸送所述至少一個耗電器(4)所消耗電流的電流測量值，其中控制單元(1)根據(jù)電流測量值的變化曲線生成極限值()，為保護裝置(S)預(yù)先給定所述極限值()以設(shè)置觸發(fā)參數(shù)。因此，控制單元(1)允許連續(xù)地使觸發(fā)參數(shù)、尤其是觸發(fā)電流與實際運行情況相適應(yīng)。
文檔編號H02H3/00GK102124619SQ200980131383
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者胡梅爾 A., 施韋格特 H. 申請人:西門子公司