用于直流电压开关装置的故障电流监测的制作方法

本发明涉及用于直流电压开关装置的故障电流监测，具体地，涉及一种用于在直流电压负载经由正导体和负导体电耦合到直流电压源期间进行故障电流监测的方法、一种用于经由正导体和负导体将直流电压负载耦合到直流电压源的直流电压开关装置以及一种具有至少一个这种直流电压开关装置的开关系统。

背景技术：

1、根据现有技术，众所周知使用直流电压开关装置来将直流电压负载电耦合到直流电压源。在这种情况下，将直流电压负载耦合到直流电压源的正导体和负导体两者都可以布线穿过直流电压开关装置。在本发明的范围内，直流电压负载不必须是单个负载，而也可以由一组直流电压负载组成或被设计为直流电网络，该直流电网络具有经由其操作的大量直流电压负载。用于将直流电压负载电耦合到直流电压源的此类直流电压开关装置变得越来越重要，特别是在工厂层面和/或在智能网络的实施中，因为对电耦合的直流电网络进行经济和能量优化的较高级能量管理系统可以容易地集成，并且作为结果所包含的直流电压装置中的预定义电流-电压特性可以确保电力需求和电力供应的即时平衡。另外，直流电可以省略交流电所需的很多部件。因此，工业系统的直流电源(dc电源)的优点是显而易见的。在本发明的范围内，因此，可以电耦合到直流电压源的直流电压负载还可以特别地形成逻辑单元和/或具有彼此间较强的功能依赖的多个部件和/或包含中间电路电容，以便在远离直流电压源或dc电源的各个装置之间保持开关频率均衡过程，和/或经由直流电压开关装置电耦合到直流电压源或dc电源。

2、如果故障电流在直流电路中流动，即，特别是因绝缘故障而流经给定故障位置的电流，则出于安全原因，当达到特定阈值时，通常必须断开直流电路。此外，特别是在接地电位不与有源导体绝缘的网络形式(例如，tn网络)的情况下，在发生接地故障时，故障位置必须与网络的其余部分绝缘。在阻抗足够低的情况下，接地故障可能导致接地故障电流，例如，这致使上游熔断器做出响应。另一方面，对于高电阻接地故障，接地故障电流通常太低而使熔断器无法操作。作为一种故障电流，此类接地电流特别危险，因为它们可能导致电气事故或系统火灾。

3、从现有技术中已知用于在将直流电压负载电耦合到直流电压源时进行故障电流监测的各种方法和装置，其中参考de 10 2019 203 983 a1、de 10 2019 203977b4、ep 3723 220 a1、ep 3 723 224 a1、wo 2008/022404 a1和wo 2018/172134a1作为示例。

技术实现思路

1、本发明的目的是与现有技术相比创建一种新颖、特别地也是改进类型的用于经由正导体和负导体将直流电压负载电耦合到直流电压源的故障电流监测系统，该故障电流监测系统用少量的部件进行管理。

2、根据本发明的方案由分别具有根据所附权利要求1、3和9所述的特征的方法、直流电压开关装置和开关系统来提供。

3、因此，提出了一种用于在经由正导体和负导体将直流电压负载电耦合到直流电压源时进行故障电流监测的方法，其中检测在所述正导体和负导体周围总共形成的磁场，并且然后将所述磁场与阈值进行比较，如果超过所述阈值，则将所述直流电压负载断开连接。

4、特别地，因此还提出了一种用于经由正导体和负导体将直流电压负载耦合到直流电压源的直流电压开关装置，其中所述正导体和负导体被布线穿过所述直流电压开关装置，并且所述直流电压开关装置具有：开关元件，所述开关元件用于使所述直流电压负载耦合和解耦；传感器；以及评估装置，所述评估装置连接到所述传感器和所述开关元件，其中所述传感器、特别是霍尔效应传感器被设置为检测在所述正导体和负导体周围总体形成的磁场，并且评估装置用于将检测到的磁场与阈值进行比较并且在超过所述阈值时激活所述开关元件以使所述直流电压负载解耦。

5、应注意，在本发明的范围内，超过所述阈值有利地包括在正方向上超过所述阈值并且在负方向上低于所述阈值。

6、因此，本发明的显著优点是只需要单个传感器就能检测关于正导体和负导体的故障电流，因为如果没有故障电流、特别是流向接地电位的电流，则正导体和负导体中的电流量基本上相同并且在正导体和负导体周围整体形成的磁场基本上为零。此外，还可以通过与阈值比较来考虑在直流电压负载的操作期间出现的可容忍的电流变化、波动和/或损失。

7、这种直流电压开关装置还可以特别用于实施开关系统，其中正导体和负导体在直流电压开关装置的输入端处连接到经整流的三相ac网络或作为直流电压源的直流电压母线，并且具有直流电压负载的直流电压支路可以在直流电压开关装置的输出端处经由正导体和负导体进行连接和断开连接。

8、另外可用的实施例是所附从属权利要求的主题。

技术特征：

1.一种用于在经由正导体(8)和负导体(10)将直流电压负载(200)电耦合到直流电压源(4)时进行故障电流监测的方法，其具有以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中引导所述正导体和负导体穿过铁氧体芯(112)的公共贯穿开口(111)，所述铁氧体芯在一个位置处分离并且在所述位置处设置有传感器(116)、特别是霍尔效应传感器。

3.一种用于经由正导体(8)和负导体(10)将直流电压负载(200)耦合到直流电压源(4)的直流电压开关装置(100、100a)，所述正导体(8)和所述负导体(10)被布线穿过所述直流电压开关装置(100、100a)，其包括

4.根据权利要求3所述的直流电压开关装置(100、100a)，

5.根据权利要求3至4中任一项所述的直流电压开关装置(100、100a)，其中用于使所述直流电压负载(200、200a)耦合和解耦的所述开关元件包括集成在所述正导体(8)或所述负导体(10)中的第一开关元件(101)、特别是基于半导体的可电子控制的开关元件。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的直流电压开关装置(100、100a)，其中用于使所述直流电压负载(200)耦合和解耦的所述开关元件包括第二开关元件和第三开关元件(106)、特别地包括第二机电开关元件和第三机电开关元件，其中所述第二开关元件和所述第三开关元件(106)中的一者被集成在所述正导体(8)中并且另一者被集成在所述负导体(10)中。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的直流电压开关装置(100、100a)，其中所述正导体(8)和所述负导体(10)被设计为电路板上的导体迹线。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的直流电压开关装置(100、100a)，其中所述评估装置(118)具有消息输出端或通信接口以用于在超过所述阈值的情况下和/或在未超过所述阈值但检测到的磁场具有量大于第二阈值的值的情况下输出(119)消息信号，所述第二阈值的量小于所述阈值。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的直流电压开关装置(100、100a)，其中所述直流电压开关装置(100、100a)具有输入端和输出端，其中所述正导体(8)和所述负导体(10)在所述输入端处连接到作为直流电压源(4)的直流电压母线(4a)，并且直流电压支路(2a)能够在所述输出端处经由所述正导体(8)和所述负导体(10)连接到所述直流电压负载(200、200a)和与其断开连接。

技术总结
本发明涉及一种用于在经由正导体(8)和负导体(10)将直流电压负载(200)电耦合到直流电压源(4)期间进行故障电流监测的方法，并且特别地涉及一种用于经由正导体(8)和负导体(10)将直流电压负载(200)耦合到直流电压源(4)的直流电压开关装置(100)，其中所述正导体(8)和所述负导体(10)被布线穿过所述直流电压开关装置(100、100a)，并且所述直流电压开关装置包括：开关元件(101、106)，所述开关元件用于使所述直流电压负载(200)耦合和解耦；以及传感器(116)、特别是霍尔效应传感器，所述传感器被设置为检测在所述正导体(8)和所述负导体(10)周围整体形成的磁场；以及评估装置(118)，所述评估装置连接到所述传感器(116)和所述开关元件(101、106)，所述评估装置被设置为将所检测到的磁场与阈值进行比较并且在超过所述阈值时激活所述开关元件(101、106)以将所述直流电压负载断开连接。

技术研发人员：T·格罗特,L·豪雅
受保护的技术使用者：菲尼克斯电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29