用于电线路的保护设备、保护装置及保护方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于电线路的保护设备、保护装置及保护方法，其中，为了在即便可能出现干扰影响的情况下也能通过电线路（５）的保护设备（１）得到连续的供电，该保护设备（１）具有第一及第二求值部件（４ａ，４ｂ），其中，所述第一求值部件（４ａ）与设在电线路（５）中的半导体开关（６）形成功能连接。当满足第一释放条件时，向半导体开关（６）输出一个关断信号（７ａ），由此在半导体开关（６）中产生一个关断过程。而在未满足第二释放条件时所述第二求值部件（４ｂ）中断该关断过程。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，其中，通过与一个半导体开关形成功能连接的第一及第二求值部件，借助可确定的释放条件给出或实现所需的保护功能。其中所述求值部件具有对过电流的保护功能，而半导体开关用作保护开关。对于保护开关在这里应理解为一个开关或开关装置，它根据开关信号来改变开关状态。该开关在开通或关断一个线路、一个驱动装置、一个用电器或一个设备的部分时，尤其在短路的情况下，具有足够大的开关能力。保护开关的不同实施方案已由授课教授Günter Springer博士的电子技术专业教科书，Europa-Lehrmittel出版社，Europa-Nr.30138(欧洲书号)公知。此外公知了上述远距离保护技术，在工程博士Hans-Joachim Herrmann所著数字保护技术专业教科书，VDE出版有限公司，ISBN 3-8007-1850-2中，对其进行了描述。在远距离保护技术中，根据以上引用的现有技术，过电流保护机构及远距离保护单元通过一个逻辑“与”连接彼此相连接。其中关断信号仅在满足“与”条件时才会出现。如将半导体开关用于保护开关的功能，则在短路的情况下存在很快关断的必要性，因为与机械保护开关相比它具有很小的能量吸收能力。在硅半导体开关的情况下必须在几个μs内关断，以使最大负载根据所属的、允许的雪崩能量或SCSOA(短路安全工作区域)不会被超过。由于要求非常快速的响应，对保护开关起作用的求值部件、尤其是对过电流保护的机构及远距离保护机构的求值部件可能导致保护开关的误释放。这可能由于不能提供足够长的求值时间来精确地确定实际工作状态而引起。误释放可以例如通过脉冲形式的干扰、尤其是通过冲击电流或通过接通电流冲击引起。以上的缺点是，在所有情况下误释放将导致关断，由此而不能保证持续地供电。本专利技术要解决的技术问题是通过一种用于电线路的保护设备实现的，其具有第一及第二求值部件，-其中，所述第一求值部件与设在电线路中的半导体开关形成功能连接，且当满足第一释放条件时，向半导体开关输出一个关断信号，由此在半导体开关中产生一个关断过程，以及-其中，所述第二求值部件在未满足第二释放条件时中断该关断过程。借助该保护设备可以实现对于待保护线路的操作要求以及与此相关的持续供电可以基于其求值及释放特性得到满足。其中包括在短路时作出快速响应、在最大程度上避免误释放以及对所出现的干扰极快地进行验证。通过本专利技术中断的关断过程本身就可在具有干扰的工作条件下避免线路、操作部件或设备的一部分的不必要的关断，并由此实现持续供电。其中，已经开始的关断过程被中断，并在某种程度上重新建立电连接。该方法在传统的机械保护开关上是不可能实现的。只有通过利用半导体开关还存在的部分导电性的知识才能实现本专利技术的步骤。对于电线路保护装置的技术问题，本专利技术是通过一种用于电线路的保护装置解决的，-其具有第一及第二求值部件和一个半导体开关，该半导体开关设在电线路中且与第一求值部件形成功能连接，以及当满足第一释放条件时，向半导体开关输出一个关断信号，由此在半导体开关中产生一个关断过程，以及-其中，第二求值部件在未满足第二释放条件时中断该关断过程。本专利技术尤其适用于电线路及电源以及后联的操作部件、用电器或设备的部分。两个求值部件及半导体开关被有利地设计成适用于低压，中压或高压范围的电网。这可使本专利技术应用于各种各样的应用领域，由此可节省投资并同时选择使用一种标准化的保护装置。按照本专利技术，第二求值部件包括用于电流或电压的采样及保持部件、一个计算单元、一个比较单元及一个时间流程控制单元。以此方式可以在使用实践证明有效的元件的情况下得出特别可靠及保险的求值。最好，半导体开关具有一个并联连接的压敏电阻(Varistor)。这里该压敏电阻有利地用作半导体开关的保护装置。这尤其适用于出现过电压的情况。有利地，第一求值装置被设计为用于短路的过电流保护机构，而第二求值部件被设计为具有电网阻抗测量功能的远距离保护机构。由此形成具有冗余的有效保护功能，这使求值特性得到改善并使电源对干扰的敏感性减小。按照本专利技术关断过程最迟在半导体开关的换流过程期间发生。其中具有优点的是，将半导体开关的换流时间用于验证干扰，以便必要时中断关断信号。对于电线路保护方法的技术问题，本专利技术是通过一种用于电线路的保护方法解决的-其中，第一求值部件作用于设在电线路中的半导体开关上，并当满足第一释放条件时，向半导体开关输出一个关断信号，由此在半导体开关中产生一个关断过程，以及-其中，一个第二求值部件在未满足第二释放条件时中断该关断过程。前面所述的优点同样也适合本方法。优选地，第二释放条件在第一释放条件之后被询问。这种类似于“级联”的询问结构由此可以中断一个由于误释放已发送给半导体开关的关断信号，以维持线路的功能或保证供电。按照本专利技术第二释放条件至少部分地与第一释放条件并列地被询问。这种询问策略有助于及早地验证干扰及必要时支持对半导体开关传送关断信号。通过该并列工作方式可以节省时间。在本专利技术另一实施方式中，为了中断该关断过程将消除关断信号和/或对半导体开关输入一个接通信号。这样做的优点是不仅消除了求值部件的关断信号，而且接着可驱动半导体开关的重新接通。由此可维持线路的高效能或持续供电。首先描述电流回路的情况，然后详细描述功能。附图说明图1示出了保护设备1及作为单相电流回路3的次级部分的保护装置2。电流回路3包括一个具有所属电压UNetz的电源，由第一及第二阻抗元件Li及Ri组成的电网阻抗Z，其所属的第一及第二阻抗电压ULi及URi在此并列地表示。此外电流回路3还包括一个假定的负载LLR，它由一个电抗L及一个电阻R组成。与它们对应的是所属第一及第二负载电压UL及UR。负载LLR通过电线路5与一个电源、如一个发电厂的发电机G或一个工厂的供电变压器相连接。保护设备1包括第一及第二求值部件4a及4b。其中，第一求值部件4a与设在线路5中用作保护开关的半导体开关6形成功能连接。该半导体开关6具有一个所属的开关电压Us。第一求值部件4a被设计成过电流保护机构I＞＞，而第二求值部件4b被设计成远距离保护机构Z＜＜。当满足第一释放条件时，第一求值部件4a输送给半导体开关6一个关断信号7a，由此在半导体开关6中产生一个关断过程。当未满足第二释放条件时，第二求值部件4b中断该关断过程。这里这些释放条件(尤其在远距离保护机构Z＜＜中)可以包括远距离保护技术中的算法。无论是保护设备1还是保护装置2均是对低压、中压及高压范围内的电网供电设计的。这里释放条件应理解为至少一个与线路5相关的判据，求值部件4a及4b取决于这些判据。在满足或未满足这些判据的情况下，求值部件4a及4b根据其求值特性作出相应的反应。其中第二求值部件4b譬如借助识别电路承当对出现的过电流的保护功能，尤其是对短路电流。第一及第二求值部件4a及4b各由一个用于电流i或电压u的传感器22a或22b供电。电流i在线路5中流过一个半导体开关6。电压u将在半导体开关6后通过第一及第二负载元件来测量。半导体开关6包括至少一个半导体组件。通常它可以作为晶体管，尤其是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅极双极晶体管，Insulated-Gate-Bipolar-Transistor)或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电线路（５）的保护设备（１），其具有第一及第二求值部件（４ａ，４ｂ），－其中，所述第一求值部件（４ａ）与设在电线路（５）中的半导体开关（６）形成功能连接，且当满足第一释放条件时，向半导体开关（６）输出一个关断信号（７ａ），由此在 半导体开关（６）中产生一个关断过程，以及－其中，所述第二求值部件（４ｂ）在未满足第二释放条件时中断该关断过程。

【技术特征摘要】
DE 2001-4-6 10117372.51.一种用于电线路(5)的保护设备(1)，其具有第一及第二求值部件(4a，4b)，-其中，所述第一求值部件(4a)与设在电线路(5)中的半导体开关(6)形成功能连接，且当满足第一释放条件时，向半导体开关(6)输出一个关断信号(7a)，由此在半导体开关(6)中产生一个关断过程，以及-其中，所述第二求值部件(4b)在未满足第二释放条件时中断该关断过程。2.一种用于电线路(5)的保护装置(2)，其具有第一及第二求值部件(4a，4b)和一个半导体开关(6)，该半导体开关(6)设在电线路(5)中且与第一求值部件(4a)形成功能连接，以及当满足第一释放条件时，向半导体开关(6)输出一个关断信号(7a)，由此在半导体开关(6)中产生一个关断过程，以及-其中，所述第二求值部件(4b)在未满足第二释放条件时中断该关断过程。3.根据权利要求2所述的保护装置(2)，其中，所述两个求值部件(4a，4b)及半导体开关(6)被设计成用于低压、中压及高压范围的供电电网。4.根据权利要求2或3所述的保护装置(2)，其中，所述第二求值部件(4b)分别包括一个用于电压(u)和电流(i)的采样及保持部件(10，12)、一个计算单元(14)、一个比较单元(15)以及一个时间流程控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱因哈德梅尔，迈克尔施罗克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]