CN118020124A

CN118020124A - 保护开关设备和方法

Info

Publication number: CN118020124A
Application number: CN202180102791.7A
Authority: CN
Inventors: M·坦豪瑟
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2024-05-10
Also published as: US20250046537A1; EP4377980A1; WO2023051893A1

Abstract

本发明涉及一种用于保护电气低压电路的保护开关设备，其具有机械分离触点单元，其具有触点的断开状态以防止低压电路中的电流流动，或触点的闭合状态用于低压电路中的电流流动。具有电子中断单元，其在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且由于基于半导体的开关元件，电子中断单元具有开关元件的高阻状态以防止电流流动，或具有开关元件的低阻状态以便低压电路中的电流流动。确定低压电路的电流大小，在超过至少一个电流界限值或电流时间界限值时，启动低压电路中的电流流动的避免。可配置防止低压电路的电流流动的方式。对于超过至少一个参数，在以下方面执行配置：电子中断单元的开关元件的高阻状态，或机械分离触点单元的触点的断开状态。

Description

保护开关设备和方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有电子中断单元的用于低压电路的保护开关设备的技术领域，以及根据权利要求16的前序部分的用于具有电子中断单元的用于低压电路的保护开关设备的方法。

低压是指交流电压高达1000伏或直流电压高达1500伏的电压。低压特别是指大于小电压的电压，小电压的值为50伏交流电压或120伏直流电压。

低压电路或低压电网或低压系统是指额定电流或标称电流直至125安培、更特别是直至63安培的电路。低压电路特别是指额定电流或标称电流直至50安培、40安培、32安培、25安培、16安培或10安培的电路。提到的电流值特别是指额定电流、标称电流或/和关断电流、即在正常情况下引导通过电路的最大电流，或者电路通常中断的电流，例如通过保护装置、诸如保护开关设备或线路保护开关或断路器中断的电流。

线路保护开关是从很久前就已知的过流保护装置，其在电气安装技术中应用在低压电路中。线路保护开关保护线路免受由电流过高和/或短路引起的发热而造成的损坏。线路保护开关可以在过载和/或短路的情况下自动关断电路。线路保护开关是一种非自动复位的保险丝元件。

与线路保护开关不同的是，断路器的电流被设置为大于125安培，在某些情况下也从63安培开始。因此，线路保护开关的结构更简单并且更精致。线路保护开关通常具有用于如下固定可能性，即固定在所谓的顶帽式导轨(支承导轨，DIN导轨，TH35)上。

线路保护开关采用机电结构。在壳体中，它们具有用于中断(触发)电流的机械开关触点或工作电流触发器。通常，双金属保护元件或双金属元件用于在长时间过流(过流保护)或热过载(过载保护)的情况下触发(中断)。具有线圈的电磁触发器用于在超过过流界限值或在发生短路(短路保护)的情况下短时间地触发。设置一个或多个灭弧室或用于灭弧的装置。此外，设置用于要保护的电路的导体的连接元件。

具有电子中断单元的保护开关设备是相对较新的发展。保护开关设备具有基于半导体的电子中断单元。也就是说，低压电路的电流引导通过半导体器件或半导体开关，该半导体器件或半导体开关可以中断电流或切换为导电。具有电子中断单元的保护开关设备还通常具有机械分离触点系统，其特别是根据低压电路的相关标准具有分离特性，其中机械分离触点系统的触点串联连接到电子中断单元，即要保护的低压电路的电流既引导通过机械分离触点系统又引导通过电子中断单元。

本发明特别涉及具有交流电压的低压交流电路，该交流电压通常具有与时间相关的正弦交流电压，频率为f。

本发明要解决的技术问题是改进开头提到的类型的保护开关设备，特别是改进这种保护开关设备的功能或提出这种保护开关设备的新设计。

所述技术问题通过具有权利要求1的特征的保护开关设备和根据权利要求16的方法解决。

根据本发明提供了一种用于保护低压电路、特别是低压交流电路的保护开关设备，具有：

-壳体，具有用于低压电路的导体的电网侧的和负载侧的接头，

-电流传感器单元，用于确定所述低压电路的电流大小，

-机械分离触点单元，其具有触点的断开状态以防止低压电路中的电流流动，或触点的闭合状态用于低压电路中的电流流动，

使得(特别地)低压电路中的电流隔离能够被切换，在机械分离触点单元的情况下，触点的断开也称为断路，触点的闭合也称为连通；

机械分离触点单元特别是具有机械手柄，该机械手柄可用于操作机械分离触点单元，使得触点的断开或接通是可能的；

-电子中断单元，其在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且由于基于半导体的开关元件，其具有开关元件的高阻状态以防止电流流动，或者具有开关元件的低阻状态用于低压电路中的电流流动，

在电子中断单元的情况下，开关元件的高阻(特别是非导电)状态(用于防止电流流动)也被称为关断状态(过程：关断)，并且开关元件的低阻(导电)状态(用于电流流动)被称为接通状态(过程：接通)，

-控制单元，其连接到电流传感器单元、机械分离触点单元和电子中断单元，其中，如果超过电流界限值或电流时间界限值，则启动低压电路中的电流流动的避免。

根据本发明，保护开关设备具有例如通信接口，特别是连接到控制单元的通信接口。设置通信接口用于保护开关设备的配置，即可以借助于通信接口来执行配置。根据本发明，对于超过至少一个参数，防止低压电路中电流流动的方式是可配置的。

也就是说，如果超过或低于参数(超过或低于取决于参数的种类)，则启动预先配置的防止电流流动的方式。

在这种情况下，防止电流流动的方式特别是：

-电子中断单元的开关元件处于高阻状态，或

-机械分离触点单元的触点处于断开状态(特别是电流隔离)。

参数的种类例如可以是电流、电压、温度、用于识别串联故障电弧的值、电阻、阻抗等。

也就是说，例如如果超过电流界限值或电流时间界限值(当对于特定时间超过特定大小的电流时)，例如可以将电子中断单元配置为高阻，或者配置电流隔离，或者两者一起作为防止电流流动的方式。

例如对于第一电流界限值或电流时间界限值(当对于特定时间超过特定大小的电流时)，可以将电子中断单元配置为高阻，作为防止电流流动的方式。

例如对于第二电流界限值或电流时间界限值，可以将电子中断单元配置为高阻，并将机械分离触点单元的触点配置为断开状态，作为防止电流流动的方式。例如对于第三电流界限值或电流时间界限值，可以将机械分离触点单元的触点配置为断开状态，作为防止电流流动的方式。

这具有特别的优点，即可获得新的功能和/或提出用于保护开关设备的新方案。

本发明的有利设计方案在从属权利要求、实施例中说明。

在本发明的一种有利设计方案中，设置有与控制单元连接的电压传感器单元，用于确定低压电路的电压大小。

在本发明的一种有利设计方案中，设置有与控制单元连接的温度传感器单元，用于确定保护开关设备的温度大小。

在本发明的一种有利设计方案中，设置有与控制单元连接的差动电流传感器，例如总电流互感器，用于确定低压电路中差动电流的大小。

这具有特别的优点，即构成在其他参数方面的监控，其中特性或者说行为的配置应是可能的。

在本发明的一种有利设计方案中，设置有配置存储器，用于以非易失性方式(以断电状态保存)存储防止低压电路中电流流动的方式的配置。配置存储器可以是控制单元的一部分或连接到控制单元。

这具有特别的优点，即使在停电的情况下，所设置的行为/防止电流流动的方式也保持不变，因此不需要将其再次输入。

在本发明的一种有利设计方案中，设置连接到控制单元的显示单元，特别是用于显示电子中断单元的开关元件的(高阻或低阻)状态。

更具体地，还可以特别地显示机械分离触点单元的触点的位置。

这具有特别的优点，即构成电子中断单元的关断或接通状态的显示。

在本发明的一种有利设计方案中，防止电流流动的方式可在第一、第二或/和第三电流界限值(作为参数)方面进行配置。

特别地，在所确定的电流超过第一电流阈值持续第一时间段的情况下，和/或在所确定的电流超过第二电流阈值持续第二时间段的情况下，和/或在所确定的电流超过第三电流阈值的情况下，防止电流流动的方式分别是可配置的。

这具有特殊优点，即对于不同大小的电流界限值，可以配置不同的防止电流流动的方式。

在本发明的一种有利设计方案中，防止电流流动的方式可针对以下参数之一，特别是以下多个或全部参数进行配置：

-超过电流界限值或/和电流时间界限值，

-超过特别是电网侧的第一过电压值或/和第二过电压值，

-超过特别是负载侧的第一或/和第二差动电流值，

-低于第一欠电压值，

-超过第一温度界限值或/和第二温度界限值，

-低于负载侧的第一或/和第二电阻值或负载侧的第一或/和第二阻抗值，

-超过用于识别串联故障电弧的界限值，

-超过或低于电容或电感值。

这具有特殊优点，即构成关于特定参量(电流、电压、温度等)的行为的配置，特别是这些参量的分级的界限值，由此能构成舒适的和可由用户配置的保护开关设备。

在本发明的一种有利设计方案中，以下配置中的一个，特别是多个或全部是可能的：

-在超过第一过电压值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在超过第二过电压值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在超过第一差动电流值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在超过第二差动电流值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在低于第一欠电压值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，特别是如果电压水平大于第二欠电压值，或/和

-在超过第一温度界限值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在超过第二温度界限值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在低于负载侧第一电阻值或负载侧第一阻抗值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在低于负载侧第二电阻值或负载侧第二阻抗值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离，或/和

-在超过用于识别串联故障电弧的界限值时，可以配置电子中断单元变为高阻，或可以配置电流隔离。

这具有特殊优点，即构成对于广泛的可配置行为的选项。

在本发明的一种有利设计方案中，设置与控制单元连接的输入功能，特别是用于在参数被超过或低于参数之后，确认(德语：Quittierung)电子中断单元的开关元件的高阻状态，使低压电路中的电流流动再次可行。

这具有特殊优点，即在确认所述超过和/或所述低于之后再接通是可行的。

在本发明的一种有利设计方案中，能执行确认电子中断单元(EU)的开关元件的高阻状态，特别是在超过和/或低于参数之后，在确认之后：

-保持高阻状态或/和

-再接通电子中断单元的开关元件的低阻状态或/和

-机械分离触点单元的分离触点的断开状态或闭合状态是可配置的。

这具有特殊的优点，即保护开关设备的另一个功能是可配置的。

在本发明的一种有利设计方案中，在参数被超过或低于参数以及随后的高阻状态的情况下，可以根据参数配置为将高阻状态保持，或者再接通电子中断单元(EU)的开关元件的低阻状态。

例如，在参数被超过或低于参数的情况下在所产生的高阻状态中，可以检查该参数，并且如果该参数当前不再被超过或不再低于该参数，可以基于该参数配置为将高阻状态保持，或者再接通电子中断单元的开关元件的低阻状态。

这具有特殊的优点，即保护开关设备的另外功能是可配置的。

在本发明的一种有利设计方案中，在第一时间段内低阻状态再接通的次数超过第一界限值时，则与配置无关地都防止重新再接通。

这具有特别的优点，即(在配置的再接通时)在频繁重复出现所述超过或所述低于时，防止连续接通，并因此增加运行安全性。

根据本发明要求保护一种具有相同和进一步优点的用于针对低压电路的具有电子(基于半导体的)开关元件的保护开关设备的相应方法。

用于保护电气低压电路的保护开关设备的方法，具有：

-机械分离触点单元，其具有触点的断开状态以防止低压电路中的电流流动，或触点的闭合状态用于低压电路中的电流流动；

-电子中断单元，其在电路侧与机械分离触点单元串联连接，并且由于基于半导体的开关元件，其具有开关元件的高阻状态以防止电流流动，或者具有开关元件的低阻状态用于低压电路中的电流流动；其中，确定低压电路的电流大小，在超过电流界限值或电流时间界限值时，启动低压电路中的电流流动的避免。

根据本发明，可以针对至少一个参数配置防止低压电路中电流流动的方式。

例如，对于电流、电压、温度、差动电流和/或电流界限值/电流时间界限值、过电压值、欠电压值、温度界限值、差动电流界限值等。

例如可以在以下方面针对超过(或低于)某个参数执行配置

-电子中断单元的开关元件的高阻状态，或

-机械分离触点单元的触点的断开状态。

根据本发明要求保护相应的计算机程序产品。

所述计算机程序产品包括命令，当所述程序由微控制器执行时，所述命令使得所述微控制器执行根据权利要求之一中所述的用于保护开关设备的防止低压电路中电流流动的方式的配置。微控制器是保护开关设备的一部分，特别是控制单元的一部分。

根据本发明要求保护一种相应的计算机可读存储介质，其上存储计算机程序产品。

根据本发明要求保护一种相应数据载体信号，其传输计算机程序产品。

所有设计，无论是以从属形式引用权利要求1和/或15，还是仅引用权利要求的单个特征或特征组合，特别是从属装置权利要求对独立方法权利要求的引用，都导致保护开关设备的改进，特别是这种保护开关设备的功能改进，并提出这种保护开关设备的新方案。

本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现本发明的上述特性、特征和优点的方法和方式将结合下面对联合附图的实施例的更进一步阐述更清楚明白。

附图中：

图1示出了保护开关设备的第一图示，

图2示出了保护开关设备的第二图示，

图3示出了保护开关设备的状态的第一图示，

图4示出了保护开关设备的状态的第二图示，

图5示出了具有电流-时间特性曲线的图的第一图示，

图6示出了保护开关设备的状态的第三图示。

图1示出了用于保护电气低压电路的保护开关设备SG的图示，所述保护开关设备包括：

-壳体，其具有用于低压电路的导体的(特别是电网侧和负载侧)接头(L1、N1、L2、N2)，

尤其是第一电网侧接头L1、N1用于保护开关设备SG的电网侧的、特别是能源侧的接头EQ，第二负载侧接头L2、N2的用于保护开关设备SG的负载侧的，特别是能量耗减侧的(在无源负载的情况下)接头ES(耗电器侧接头)，其中可以具体地设置相导体侧接头L1、L2和中性导体侧接头N1、N2；

负载侧接头L2、N2可以包括无源负载(耗电器)或/和有源负载((另外的)能量源)，或者例如在时间序列上可以是无源和有源的负载；

-可选的电压传感器单元SU，用于确定所述低压电路的电压大小，

使得存在特别是瞬时(相位角相关的)电压值DU，

-电流传感器单元SI，用于确定所述低压电路的电流大小，使得存在特别是瞬时(相位角相关的)电流值DI，

-尤其能通过机械手柄操纵和切换的机械分离触点单元MK，以便能(特别地通过手柄)切换防止电流流动的触点的断开或用于低压电路中电流流动的触点的闭合，使得(特别地)能够切换低压电路中的电流隔离；在机械分离触点单元MK的情况下，触点的断开也称为断路，触点的闭合称为连通；

-电子中断单元EU，其在电路侧与机械分离触点单元MK串联连接，并且由于基于半导体的开关元件，其具有开关元件的高阻状态以防止电流流动，和具有开关元件的低阻状态以便低压电路中的电流流动，在电子中断单元EU的情况下，开关元件的高阻状态(以防止电流流动)也被称为关断状态(过程：关断)，并且开关元件的低阻(导通)状态(用于电流流动)被称为接通状态(过程：接通)；

-控制单元(SE)，其连接到电流传感器单元(SI)、机械分离触点单元(MK)和电子中断单元(EU)，其中，如果超过电流界限值或电流时间界限值(即，如果对于特定时间段超过电流界限值)，则启动防止低压电路中电流流动的措施，特别是为了防止短路电流。

电网侧接头L1、N1一方面连接到机械分离触点单元MK。另一方面，机械分离触点单元MK连接到电子中断单元EU。另一方面，电子中断单元EU连接到负载侧接头L2、N2。

电压传感器单元SU和电流传感器单元SI设置在机械分离触点单元MK和电子中断单元EU之间。

保护开关设备SG可以包括具有电源单元NT(图1中未示出)的电源。

电源单元NT一方面连接到低压电路的导体，优选地连接到机械分离触点单元MK(＝机械分离触点系统)和电子中断单元EU之间的导体。另一方面，电源单元NT用于向控制单元SE或/和电子中断单元EU以及可能向电压传感器SU或/和电流传感器SI提供能量。

保护开关设备SG，特别是控制单元SE，可以优选地包括微控制器(＝微处理器)，在其上运行计算机程序产品，该计算机程序产品包括命令，当程序由微控制器执行时使其在用于保护开关设备的参数被超过(或低于该参数)时提供或执行保护开关设备的配置(如上文和下文所述)。

计算机程序产品可以有利地存储在计算机可读存储介质上，例如USB棒、CD-ROM等；以便例如可以升级到扩展版本。

替换地，计算机程序产品也可以有利地由数据载体信号传输。

保护开关设备SG、特别是控制单元SE被设计为，即在超过参数，例如电流界限值或电流时间界限值(即，如果在特定时间段超过电流界限值)，则启动防止低压电路中的电流流动，特别是在该例中为了防止短路电流。这尤其通过电子中断单元EU从低阻状态转变为高阻状态来实现。例如，通过从控制单元SE发送到电子中断单元EU的第一中断信号TRIP来启动防止低压电路中的电流流动，如图1所示。

替换地，启动防止低压电路中的电流流动可以例如通过第二中断信号TRIPG进行，该第二中断信号从控制单元SE发送到机械分离触点单元MK，以便断开触点，如图1所示。

根据本发明，保护开关设备(SG)被设计为，对于超过至少一个参数、例如电流界限值、特别是例如多个电流界限值，或者例如至少一个电流时间界限值、特别是例如多个电流时间界限值，则防止电流流动(通过电子中断单元(EU)或(/和)机械分离触点单元(MK))的方式是可配置的。

根据图1，电子中断单元EU显示为两个导线中的块。因此，在第一变型中，这意味着两个导体都没有中断。至少一个导体、特别是有源导体或者更确切地说是相导体，具有基于半导体的开关元件。中性导体可以没有开关元件，即没有基于半导体的开关元件。也就是说，中性导体直接连接，即不会变成高阻。也就是说，只发生(相导体的)单极中断。如果设置另外的有源导体/相导体，则在电子中断单元EU的第二变型中，相导体具有基于半导体的开关元件。中性导体直接连接，即不会变成高阻。例如对于三相交流电路来说。

在电子中断单元EU的第三变型中，中性导体同样可以具有基于半导体的开关元件，即当电子中断单元EU中断时，两个导体都变成高阻。

电子中断单元EU可以包括半导体元件，例如双极晶体管、场效应晶体管(FET)、隔离栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物层场效应晶体管(MOSFET)或其他(自换向)功率半导体。特别地，IGBTs和MOSFETs由于低的流动电阻、高的结电阻和良好的开关特性而特别适合于根据本发明的保护开关设备。

在第一变型中，机械分离触点单元MK可以单极中断。也就是说，两个导体中只有一个导体，特别是有源导体或相导体被中断，即具有机械接触。然后中性导体没有触点，即中性导体直接连接。

如果设置另外的有源导体/相导体，在第二变型中，相导体包括机械分离触点系统的机械触点。中性导体在第二变型中直接连接。例如对于三相交流电路。

在机械分离接触系统MK的第三变型中，中性导体同样包括机械触点，如图1所示。

机械分离触点单元MK特别地表示由分离触点单元MK实现的(符合标准的)分离功能。分离功能是指以下几点：

-根据标准的最小空气间隙(触点之间的最小距离)，

-机械分离触点系统的触点的触点位置指示，

-机械分离触点系统的驱动(通过手柄)总是可能的(分离触点系统无卡锁)，特别是在任何时候都可断路/跳闸，

即特别是自由脱扣机构(具有自由脱扣机构的机械开关设备)，即特别是机械开关设备，如果在闭合开始之后启动断开(即跳闸)，其移动触点返回到断开位置并保持在其中，即使保持闭合命令。

关于分离触点系统的触点之间的最小空气间隙，这基本上是电压相关的。其他参数是污染程度、场类型(均匀、不均匀)和气压或海拔高度。

对于这些最小空气间隙或爬电距离，有相应的规定或标准。例如对于空气，这些规定针对冲击电压强度根据污染程度指示了对不均匀和均匀(理想)电场的最小空气间隙。冲击电压强度是当施加相应的冲击电压时的强度。只有当这个最小长度(最小距离)存在时，分离触点系统或保护开关设备才具有隔离功能(隔离器特性)。

在本发明的上下文中，这里作为参考提及的一系列标准DIN EN 60947或IEC60947与隔离器功能及其特性相关。

分离触点系统的有利特征在于基于额定冲击电压强度和污染程度，在关断位置(断开位置，触点断开)的断开的分离触点之间的最小空气间隙。最小空气间隙尤其在(最小)0.01mm至14mm之间。

特别地，最小空气间隙有利地在0.33kV时的0.01mm和12kV时的14mm之间，特别是对于污染程度1和特别是对于不均匀的场。

最小空气间隙可以有利地具有以下值：

E DIN EN 60947-1(VDE 0660-100)：2018-06

表13-最小空气距离

污染程度和场类型与标准中定义的一致。由此可以有利地实现根据额定冲击电压强度确定尺寸的符合标准的保护开关设备。

根据本发明，保护开关设备SG被设计为，即在断路状态下，即当机械分离触点单元MK的触点断开时，电子中断单元EU是高阻的。

如果保护开关设备SG的用户针对接通过程操作机械手柄以闭合触点，则执行检查功能，特别是在触点闭合(即连接)之后。如果检查功能提供肯定的结果，则电子中断单元EU变为低阻。否则不会。

图2示出根据图1的保护开关设备SG的图示，具有以下区别。

电子中断单元EU被设计为单极中断的单元。

机械分离触点单元MK被设计为两极中断(电流中断)的单元。

机械分离触点单元MK包括手柄HH，利用手柄可以断开或闭合触点，使得机械分离触点单元是可操作的。

控制单元SE连接到通信接口KS，用于配置保护开关设备，特别是用于根据本发明地在超过低压电路的至少一个电流界限值或电流时间界限值时配置防止电流流动的方式。

通信接口KS可以由用户XY或外部设备XY编程，使得防止电流流动的方式是可配置的。

控制单元SE可以连接到显示单元AE，用于显示保护开关设备SG的参数或状态，特别是用于显示电子中断单元EU的状态(高阻或/和低阻)，特别是用于显示电子中断单元EU的开关元件的状态。

控制单元SE可以连接到输入单元QU，具体地例如连接到确认按钮，用于确认保护开关设备的状态，具体地，确认电子中断单元EU的状态。

控制单元(SE)连接到配置存储器(SP)，用于以非易失性方式存储防止低压电路中电流流动的方式的配置(即，在断电状态下存储该配置)。配置存储器例如可以是闪存、闪存EPROM、NVRAM、FeRAM、MRAM或PCRAM。

保护开关设备SG还可以包括用于确定低压电路的差动电流的总电流互感器。防止电流流动的方式同样可以针对超过差动电流界限值配置。

保护开关设备SG还可以包括一个或多个温度传感器，用于确定保护开关设备SG的温度大小。

防止电流流动的方式可以是

-电子中断单元(EU)的开关元件处于高阻状态，或

-机械分离触点单元(MK)的触点处于断开状态。

下面的配置表中给出了一个示例。在第一列中记录故障类型。短路例如是指超过电流界限值。过载例如是指超过电流-时间界限值。故障电流例如是超过差动电流界限值(差动电流值)。温度过高例如是指超过温度界限值。过电压例如是超过过电压值。欠电压例如是超过欠电压值。串联故障电弧例如是超过电弧识别阈值。

在第二列跳闸行为中记录或配置在超过相应参数(电流界限值、电流-时间界限值、差动电流界限值、温度界限值、过电压值、欠电压值等)时防止电流流动的方式(即跳闸行为)。

例如对于短路，即超过电流界限值，规定电子中断单元EU的开关元件变成高阻(AUS)，机械分离触点单元MK的触点断开(AUS)。

通过相应的单元防止电流流动在这里用AUS表示。而在超过该参数时相应单元的不跳闸、即低压电路中的电流流动，用EIN表示。

例如对于过载，即超过电流时间界限值，将电子中断单元EU的开关元件设置或配置为高阻(AUS)，但机械分离触点单元MK的触点不断开，即触点保持闭合(EIN)。

例如对于故障电流、即超过差动电流界限值，设置电子中断单元EU的开关元件变成高阻(AUS)，机械分离触点单元MK的触点断开(AUS)。

例如对于过电压，即超过过电压值，将电子中断单元EU的开关元件设置或配置为高阻(AUS)，但机械分离触点单元MK的触点不断开，即触点保持闭合(EIN)。这同样适用于温度过高、欠电压和串联电弧。

配置表中分别示出了对于参数的值或界限值的行为。以类似的方式，可以针对参数的多个值配置跳闸行为，即防止电流流动的方式。例如，对于第一(低的)过电压值和第二(高的)过电压值。以类似的方式，对于第一(低的)和第二(高的)差动电流值；第一(低的)温度界限值和第二(高的)温度界限值。

以类似的方式，特别是响应于低于负载侧第一或/和第二电阻值或负载侧第一或/和第二阻抗值，可以确定并且配置另外的参数，例如负载侧接头的参数。

此外，在一个有利的设计方案中，保护开关设备在故障后的行为是可配置的。这例如在第三列“重新连接”中示出。在该示例中，在过载(超过电流时间限制值)之后，装置可以允许电流再次流动，这用自动表示。也就是说，在该示例中，电子中断单元自动变为低阻，例如在(参数相关的)时间长度到期之后。

以类似的方式，在该示例中，在温度过高(超过温度界限值)之后，该装置可以允许电流再次流动，用自动表示。也就是说，在该示例中，电子中断单元自动变为低阻，例如，如果温度下降到温度界限值以下。替换地，如果温度下降到温度界限值减去偏移量，该偏移量可以是固定温度量或百分比。

以类似的方式，在该示例中，在过电压(超过过电压值)之后，该装置可以允许电流再次流动，用自动表示。也就是说，在该示例中，电子中断单元自动变为低阻，例如，如果过电压消失，即下降到过电压值以下。类似适用于欠电压。

同样地，在该示例中，在串联故障电弧后，如果该状态被确认，装置可以允许电流再次流动，这由确认后表示。也就是说在该示例中，如果用户在装置上手动确认串联电弧的识别，则电子中断单元变为低阻，使得低压电路中的电流流动再次成为可能。

此外，在通过电子中断单元EU和机械分离触点单元MK防止电流流动之后，自动再接通可能是不可行的或不允许的，用不可行(not available，缩写n.a.)表示，因为保护开关设备旨在通过手柄再次手动接通(在设备上手动)。

配置表的示例

图3示出保护开关设备的状态的图示。在图3中示出了保护开关设备SG的ON(接通)、OFF(断开)和Control(控制)三种状态。

在ON状态下，保护开关设备SG闭合并接通，即机械分离触点单元MK闭合，电子中断单元EU为低阻。(保护开关设备SG(通常)被提供能量。)低压电路中的电流可以流动。

在OFF状态下，保护开关设备SG断开并关断，即机械分离触点单元MK断开，电子中断单元EU是高阻的。

在CONTROL状态下，保护开关设备SG连通并接通，即机械分离触点单元MK闭合，电子中断单元EU是高阻的。

根据本发明，在超过由阈值块或阈值函数SW示出的值或界限值(电流、电流-时间、过电压、欠电压、温度、电阻、阻抗等)时，可以配置防止电流流动的方式。也就是说，在超过由控制单元SE或其微处理器以及计算机程序产品(例如，固件/软件)确定的阈值块和/或阈值函数SW中的值或界限值，则可以出现OFF状态或CONTROL状态(由箭头指示)。此行为是可配置的。例如，通过第一配置CONF1可达到OFF状态。例如，通过第二配置CONF2可达到CONTROL状态。

有利地，如果满足相应的标准(例如，值/界限值再次低于或时间到期)，则可以借助于由控制单元SE或其微处理器连同计算机程序产品(例如，固件/软件)执行的接通块和/或接通功能AUTO从状态CONTROL再次达到状态ON。替换地，可以进行确认。

图4示出了根据图3的图示，其中示出在超过由阈值块或阈值函数SW确定的值时，从状态ON跳闸到状态OFF的经典情况。

图5示出低压电路中的电流I与在水平X轴上保护开关设备SG的额定电流In的关系图。在垂直的Y轴上示出直到防止低压电路中的电流流动的跳闸时间t。该图中示出跳闸曲线，其中针对低压电路中的电流I与额定电流In的关系，绘制了达到标记为隔离的OFF状态时的相关跳闸时间t。例如根据图5的图表是针对根据图4的经典情况。

图6示出根据图3或图4的图，不同之处在于从CONTROL状态到ON状态的行为被更详细地示出。一方面，在确定的/可配置的参数的情况下，如果满足相应的标准(例如，再次低于值/界限值或时间到期)，则借助接通块和/或接通功能AUTO可以有利地从CONTROL状态再次达到ON状态。这可以通过释放块和/或释放功能FW实现。这是可以配置的。

另一方面，在确定的/可配置的参数的情况下，如果在参数被超过或低于参数之后进行(电子中断单元EU的开关元件的高阻状态的)确认，则可以借助确认块和/或确认功能QUIT有利地从CONTROL状态再次到达ON状态。这是可以配置的。从而使低压电路中的电流流动再次可行。

为了防止在例如切换故障的情况下连续断开和再接通，在低阻状态在第一时间段内再接通的次数超过第一界限值时，可以防止或抑制新的再接通，而不考虑配置。因此实现了更高的运行安全性。

高阻是指只有可忽略的电流流动的状态。特别地，高阻的电阻值意味着大于1千欧，优选大于10千欧、100千欧、1兆欧、10兆欧、100兆欧、1千兆欧或更大。

低阻是指指定电流值可以流动的状态，即对保护开关设备设置的电流值。特别地，低阻的电阻值意味着小于10欧姆，优选小于1欧姆、100毫欧姆、10毫欧姆、1毫欧姆、100微欧姆或更小。

虽然通过实施例进一步详细地示出和说明了本发明，但是本发明并不被公开的示例所限制，本领域技术人员可以由此导出其他的变型设计而不离开本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于保护电气低压电路的保护开关设备(SG)，具有：

-壳体，所述壳体具有用于低压电路的导体的接头(L1,N1,L2,N2)，

-电流传感器单元(SI)，用于确定所述低压电路的电流大小，

-机械分离触点单元(MK)，其具有触点的断开状态以防止低压电路中的电流流动，或触点的闭合状态用于低压电路中的电流流动，

-电子中断单元(EU)，其在电路侧与机械分离触点单元(MK)串联连接，并且由于基于半导体的开关元件，电子中断单元具有开关元件的高阻状态以防止电流流动，或具有开关元件的低阻状态以便低压电路中的电流流动，

-控制单元(SE)，其连接到电流传感器单元(SI)、机械分离触点单元(MK)和电子中断单元(EU)，其中，在超过至少一个电流界限值或电流时间界限值时，启动防止低压电路中的电流流动，其特征在于，对于超过至少一个参数，防止低压电路中电流流动的方式是能配置的。

2.根据权利要求1所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，设置与控制单元连接的通信接口用于所述保护开关设备的配置，通过所述通信接口能配置防止低压电路中电流流动的方式。

3.根据权利要求1或2所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，防止电流流动的方式是：

-电子中断单元(EU)的开关元件处于高阻状态，或

-机械分离触点单元(MK)的触点处于断开状态。

4.根据权利要求1、2或3所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，机械分离触点单元(MK)具有机械手柄，通过机械手柄能操纵机械分离触点单元(MK)，以便能断开或闭合触点。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，设置与所述控制单元(SE)连接的电压传感器单元(SU)，用于确定所述低压电路的电压大小。

6.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，设置与所述控制单元(SE)连接的温度传感器单元，用于确定所述保护开关设备(SG)的温度大小。

7.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，设置配置存储器(SP)，用于以非易失性方式存储防止低压电路中电流流动的方式的配置。

8.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，

设置与所述控制单元(SE)连接的显示单元(AE)，所述显示单元特别是显示电子中断单元(EU)的开关元件的状态或/和特别是机械分离触点单元(MK)的触点的位置。

9.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，防止电流流动的方式可针对以下参数之一，特别是以下多个或全部参数进行配置：

-超过电流界限值或/和电流时间界限值，

-超过特别是电网侧的第一过电压值或/和第二过电压值，

-超过特别是负载侧的第一或/和第二差动电流值，

-低于第一欠电压值，

-超过第一温度界限值或/和第二温度界限值，

-低于负载侧的第一或/和第二电阻值或负载侧的第一或/和第二阻抗值冲，

-超过用于识别串联故障电弧的界限值。

10.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，防止电流流动的方式能在第一、第二或/和第三电流界限值方面配置，

11.根据权利要求9所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，

-在超过第一过电压值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在超过第二过电压值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在超过第一差动电流值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在超过第二差动电流值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在低于第一欠电压值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，特别是如果电压水平大于第二欠电压值，或/和

-在超过第一温度界限值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在超过第二温度界限值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在低于负载侧第一电阻值或负载侧第一阻抗值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在低于负载侧第二电阻值或负载侧第二阻抗值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离，或/和

-在超过用于识别串联故障电弧的界限值时，能够配置电子中断单元变为高阻，或能够配置电流隔离。

12.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，设置与控制单元(SE)连接的输入功能(QU)，特别是用于在参数被超过或低于参数之后，确认电子中断单元(EU)的开关元件的高阻状态，使低压电路中的电流流动再次可行。

13.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，能执行电子中断单元(EU)的开关元件的高阻状态的确认，特别是在超过和/或低于参数之后，在确认之后：

-保持高阻状态或/和

-再接通电子中断单元(EU)的开关元件的低阻状态或/和

-机械分离触点单元(MK)的分离触点的断开状态或闭合状态是可配置的。

14.根据上述权利要求中任一项所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，其中，在参数被超过或低于参数和其后的高阻状态的情况下，能基于参数配置为将高阻状态保持，或者再接通电子中断单元(EU)的开关元件的低阻状态，使得特别是在参数被超过或低于参数的情况下在所产生的高阻状态中，检查所述参数，并且如果所述参数当前不再被超过或不再低于所述参数，能根据所述参数配置为将高阻状态保持，或者再接通电子中断单元(EU)的开关元件的低阻状态。

15.根据权利要求14所述的保护开关设备(SG)，其特征在于，在第一时间段内低阻状态再接通的次数超过第一界限值时，则与配置无关地防止重新再接通。

16.一种用于保护开关设备(SG)的方法，所述保护开关设备用于保护电气低压电路，其中，所述保护开关设备(SG)，

-电子中断单元(EU)，其在电路侧与机械分离触点单元(MK)串联连接，并且由于基于半导体的开关元件，其具有开关元件的高阻状态以防止电流流动，或者具有开关元件的低阻状态用于低压电路中的电流流动；

其中，确定低压电路的电流大小，在超过至少一个电流界限值或电流时间界限值时，启动低压电路中的电流流动的避免，

其特征在于，能配置防止低压电路中的电流流动的方式，

特别地，对于超过至少一个参数，在以下方面执行配置：

-电子中断单元(EU)的开关元件的高阻状态，或

-机械分离触点单元(MK)的触点的断开状态。

17.一种计算机程序产品，其包括命令，当所述程序由微控制器执行时，所述命令使得所述微控制器执行用于根据权利要求1至16中任一项所述的保护开关设备的防止低压电路中电流流动的方式的配置。

18.一种计算机可读存储介质，根据权利要求17所述的计算机程序产品存储在所述计算机可读存储介质上。

19.一种数据载体信号，其传输根据权利要求17所述的计算机程序产品。