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WO2025021416A1 - Fault current monitoring device and method - Google Patents

Fault current monitoring device and method Download PDF

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Publication number
WO2025021416A1
WO2025021416A1 PCT/EP2024/068004 EP2024068004W WO2025021416A1 WO 2025021416 A1 WO2025021416 A1 WO 2025021416A1 EP 2024068004 W EP2024068004 W EP 2024068004W WO 2025021416 A1 WO2025021416 A1 WO 2025021416A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
differential
voltage
level
reactive
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/068004
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marvin TANNHÄUSER
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2025021416A1 publication Critical patent/WO2025021416A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
    • H02H3/162—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass for AC systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/38—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current

Definitions

  • Residual current monitoring device and method Regardless of the grammatical gender of a particular term, persons with male, female or other gender identity are also included.
  • the invention relates to the technical field of a residual current monitoring device for monitoring the level of residual currents in an electrical low-voltage alternating current circuit, and a method for residual current monitoring of an electrical low-voltage alternating current circuit.
  • Residual current monitoring device refers to low-voltage residual current monitoring devices. These are also referred to as residual current monitoring devices (RCM devices). With this residual current monitoring device (RCM device), residual currents (differential currents), in particular those caused by operation, can be measured and displayed (monitored).
  • Low voltage refers to voltages up to 1000 volts AC or 1500 volts DC.
  • Low voltage refers specifically to voltages that are higher than extra-low voltage with values of 50 volts AC or 120 volts DC.
  • Low voltage circuits refer to circuits for currents up to 6300 amps, more specifically for currents up to 1600 amps, 1200 amps, 630 amps, 125 amps, 63 amps, 40 amps, 32 amps, 16 amps, 10 amps or 6 amps.
  • the current values mentioned refer in particular to rated currents (formerly nominal and/or breaking currents), ie currents that the circuit or a residual current monitoring device can produce under standardized conditions (such as 202312391 2 Connection cross-sections of the copper conductors and their length) at a defined ambient temperature (such as 40°C) can lead to permanent, ie without damage.
  • rated currents previously nominal and/or breaking currents
  • a defined ambient temperature such as 40°C
  • Such conditions are specified in relevant product standards (for example DIN EN 60947-2 or 60898-1). In colloquial terms, this is the maximum current that is normally carried through the circuit or at which the electrical circuit is usually interrupted, such as a circuit breaker or a power switch.
  • Residual current monitoring devices are used in particular for nominal current ranges of or up to 16, 25, 32, 40, 63, 80 or 125 amps.
  • Residual current monitoring devices for electrical low-voltage AC circuits or systems are generally known. Residual current monitoring devices determine the current sum (i.e. a total current or, depending on the direction of current/power flow, a differential current) between two or more conductors in an electrical circuit, which is normally zero. The level of the current sum/differential current is displayed in order to monitor it. Almost all previous residual current monitoring devices have a total current transformer, the primary windings of which are formed by the conductors of the circuit and the secondary winding of which outputs the current sum or the differential current or an equivalent of the current sum/differential current, e.g. in the form of a voltage (or current), which is used directly or indirectly to display the level.
  • a voltage or current
  • Only the differential current i.e. a current that differs from the forward and return current, from the conductors is converted (or transferred to the secondary winding).
  • the total current in an electrical circuit is usually zero. This is how the level of a fault current can be determined.
  • a current flows to earth on the energy sink side or consumer side this is referred to as a fault current (or leakage current to earth).
  • a fault current or leakage current to earth
  • this current to earth is referred to as a fault current.
  • electrical equipment such as power supplies or frequency converters
  • Y capacitors for example.
  • This current is typically referred to as a leakage current.
  • a fault occurs, for example, when there is an electrically conductive connection from a phase conductor or external conductor of the electrical circuit to earth. For example, when a person touches the phase conductor.
  • the reaction of a residual current monitoring device is the same for both (operational, technically caused leakage currents or fault currents caused by people).
  • EMC interference suppression this EMC measure is also referred to as a Y capacitor in the specialist literature
  • unwanted (technically caused) fault currents can occur.
  • the object of the present invention is to improve a residual current monitoring device. More specifically, to enable a distinction to be made between fault currents caused in particular by people or insulation faults and technically caused fault currents (leakage currents). This object is achieved by a fault current monitoring device with the features of patent claim 1 and a method with the features of patent claim 15.
  • a fault current monitoring device for monitoring fault currents for electrical low-voltage circuits for alternating voltage, comprising: - a housing with at least one first input for the connection of a first external unit, wherein the external unit (external, ie outside the housing): (brackets related to the first external unit) a differential current sensor unit for determining the level of a differential current of a (first) conductor pair, in particular of a (first) low-voltage circuit, wherein the (first) conductor pair in particular has a phase conductor and a neutral conductor (alternatively two phase conductors), and a voltage sensor unit for determining the level of a 202312391 5 voltage of the (first) conductor pair, that the residual current monitoring device receives the level of a (first) differential current and the level of a (first) voltage by means of the first input, - an internal or external display unit (in particular suitable for displaying the level of the differential current), - a control unit which is connected to
  • differential active current refers to the active current component in the differential current, i.e. the ohmic current component (real part) in the differential current, i.e. the current component that, together with the voltage, produces an electrical active power.
  • the active power is the electrical power that is available for conversion into other power (e.g. mechanical, thermal or chemical). It must be distinguished from the reactive power, which cannot be used for this conversion.
  • terms such as active power, reactive power or apparent power are generally known from the basics of alternating voltage technology.
  • An ohmic resistor as a load or consumer converts its absorbed power completely into heat. This is called active power. This power is measured in the unit watt (W). 202312391 6. If a consumer has inductive and capacitive components in addition to the ohmic resistance, then a temporal shift, also known as a phase shift, occurs between the temporal (especially sinusoidal) course of current and voltage. In addition to the active power, there is therefore also a reactive power (volt-ampere reactive (VAr)) that is not converted into heat. Instead, the reactive power is shifted back and forth at twice the frequency of the alternating voltage. This reactive power is also referred to as oscillating power or displacement reactive power.
  • VAr voltage-ampere reactive
  • This type of reactive power should not be confused with the so-called distortion reactive power, which in turn is caused by different frequency components in current and voltage.
  • the reactive power is not consumed (unused "blind” power). If the power consumption of a load / consumer includes reactive power in addition to the active power, then the total power is referred to as apparent power.
  • the apparent power is specified in volt-amperes (VA). Volt-amperes (VA) are intended to express that the power contains both active power and reactive power. In the case of alternating current and alternating voltage consumers, apparent power is usually referred to. The apparent power is generally greater than the active power.
  • the current component relating to the reactive power is referred to as reactive current.
  • this current component is referred to as differential reactive current.
  • the current relating to the apparent power is the total current, in this example the total current is the differential current.
  • the differential current is made up of the differential active current (real part: ohmic component, active power) and the differential reactive current (imaginary part: capacitive or inductive component, reactive power). 202312391 7
  • the apparent power S is defined as the product of the effective value of the total current and the effective value of the voltage U.
  • the apparent power is the product of the effective value of the differential current and the effective value of the voltage U, ie a differential apparent power.
  • the apparent power S is made up of the actually converted active power P and the additional reactive power Q.
  • the effective value is understood to be the root mean square of a physical quantity that changes over time.
  • the term is preferably applied to alternating quantities, generally to quantities in stationary processes.
  • the effective value of the variable quantity (in the example voltage or current) is as large as the value of a constant quantity that converts the same electrical power to a resistive consumer or converts the same electrical energy in a representative period of time as the time-varying quantity.
  • the effective value depends on both the peak value and the shape of the curve. In English, the effective value is referred to as RMS (abbreviation for Root Mean Square).
  • the present invention relates in particular to low-voltage circuits with an alternating voltage, usually with a time-dependent sinusoidal alternating voltage with the frequency f.
  • u(t) Ua * sin (2 ⁇ * f * t).
  • u(t) instantaneous voltage value at the time t
  • Ua amplitude of the voltage 202312391 8
  • a harmonic alternating voltage can be represented by the rotation of a pointer whose length corresponds to the amplitude (Ua) of the voltage.
  • the instantaneous deflection is the projection of the pointer onto an axis of the coordinate system (typically onto the abscissa).
  • One oscillation period corresponds to a full revolution of the pointer and its full angle is 2 ⁇ (2Pi) or 360°.
  • the angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating pointer.
  • the time-dependent value from the angular velocity ⁇ and the time t corresponds to the time-dependent angle ⁇ (t), which is also known as the phase angle ⁇ (t).
  • ⁇ (t) periodically passes through the range 0...2 ⁇ or 0°...360°.
  • the 202312391 9 instantaneous value of the voltage / current / differential current at time t ie in the case of a sinusoidal (periodic) alternating voltage
  • An effective value of the voltage U can be calculated from instantaneous voltage values u(t) and an effective value of the differential current I can be calculated from instantaneous differential current values i(t). The calculation is usually carried out over at least one period of the voltage or differential current.
  • instantaneous values e.g. instantaneous voltage value u(t), instantaneous differential current value i(t), instantaneous differential power p(t)
  • lower case letters u, i, 10.1
  • effective values e.g. effective value of the voltage U, effective value of the differential current I, 10.1
  • U, I, 10.1 effective value of the differential current I
  • S-of-the-art residual current monitoring devices use the differential current, more precisely the effective value of the differential current I, for display or reporting.
  • the effective value of the differential current can contain both active and reactive components (differential active current and differential reactive current components).
  • the effective value of the differential current can only consist of differential active current components, alternatively the effective value of the differential current can only consist of differential reactive current components, alternatively or generally the effective value of the differential current can consist of differential active current components and differential reactive current components.
  • a residual current monitoring device according to the state of the art "rigidly" (or “stupidly") shows or reports the effective value of the differential current.
  • differential currents with the fundamental frequency the mains voltage
  • differential active current means the active current component in the differential current at the (mains) frequency of the voltage in the low-voltage circuit. In other words, at an alternating voltage frequency of, for example, 50 Hz (as is common in Europe, for example), the differential active current is related to 50 Hz, ie the fundamental oscillation component.
  • a first approximation is based on harmonic oscillations.
  • fundamental oscillation fundamental frequency
  • the active current component is the component in the current that transmits active power with the (mains) voltage
  • the active current component has the same frequency as the (mains) voltage, in particular the same fundamental frequency (fundamental oscillation) as the (mains) voltage (e.g. 50 Hz)
  • - the active current component has the same phase (or phase position) as the (mains) voltage, in particular the phase shift between the active current component and the fundamental oscillation of the (mains) voltage is 0°.
  • the reactive power is shifted back and forth at twice the frequency of the alternating voltage; this is referred to as oscillating power or displacement reactive power.
  • the reactive current component is the component in the current that transmits reactive power with the (mains) voltage
  • - the reactive current component also called displacement reactive current component
  • the reactive current component has the same frequency as the (mains) voltage, in particular the same fundamental frequency (fundamental oscillation) as the (mains) voltage (e.g. 50 Hz)
  • - the reactive current component (displacement reactive current) has (+/-) 90° phase shift (or phase position) to the (mains) voltage.
  • the differential reactive current is the differential reactive current component with the fundamental frequency of the voltage in the low-voltage circuit.
  • This reactive power is not to be confused with the so-called distortion reactive power, which in turn is caused by different frequency components in the current, in particular higher frequency components (relative to the fundamental frequency (fundamental oscillation) of the (mains) voltage) in the current. More specifically, the third, fourth, fifth, ... harmonic of the current (relative to the fundamental frequency (fundamental oscillation) of the (mains) voltage). More generally, higher (relative to the fundamental frequency) frequency components of the current that are not equal to the fundamental frequency of the alternating voltage ((mains) voltage). In the sense of the present invention, reactive power does not mean distortion reactive power in particular.
  • the distortion reactive current component is the component in the current that transmits reactive power with the (mains) voltage
  • - the distortion reactive current component has a higher frequency compared to the (mains) voltage, particularly to the fundamental frequency (fundamental oscillation) of the (mains) voltage (e.g. 50 Hz).
  • the level of the differential current of the first input is (additionally) displayed. This has the particular advantage that in addition to the display or message of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input, the (first) differential current of the first input is also displayed or messaged.
  • the external display unit receives the level of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input by means of wired or wireless communication.
  • the external display unit receives the level of the (first) differential current of the first input. This has the particular advantage that by transmitting the values, they can be displayed and/or stored in a central device.
  • a communication unit connected to the control unit is provided for wired or wireless communication in order to report the level of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input, in particular also the level of the (first) differential current of the first input, in order to enable, for example, a display on an external display unit (or a central monitoring or management system).
  • the residual current monitoring device is designed such that the (first) differential current sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) differential current values of the level of the (first) differential current, that the (first) voltage sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) voltage values of the level of the (first) voltage, that an effective value of the (first) voltage (in particular over half, one or more periods of the alternating voltage - 202312391 15 generally over a multiple of half the period of the alternating voltage) that an instantaneous (first) differential power is determined from the instantaneous (first) voltage values and the instantaneous (first) differential current values; that a (first) differential active power is determined from the instantaneous (first) differential power, in particular by averaging (in particular over half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage), that an (effective value of the) (first) differential active current is determined
  • the (first) differential active power Pd (alternatively: P ⁇ ) is determined from the instantaneous (first) voltage values u(t) (alternatively: u LN ) and the instantaneous (first) differential current values i(t) (alternatively: i ⁇ ) by averaging the product of the instantaneous (first) voltage values u(t) and the instantaneous (first) differential current values i(t) (over half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage ).
  • a (first) differential active power Pd is determined by (in particular arithmetic) averaging (i.e. by integrating the instantaneous (first) differential power pd(t) and dividing by the integration period (t b - t a ); the integration period is half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage).
  • the (first) differential current sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) differential current values of the level of the (first) differential current, an effective value of the (first) differential current (over half, one or more periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage) is determined from the instantaneous (first) differential current values, the (first) voltage sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) voltage values of the level of the 202312391 17 (first) voltage, from the current (first) voltage values an effective value of the (first) voltage (over half, one or more periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage) is determined, that from the effective value of the (first) voltage and the effective value of the (first) differential current a (first) differential apparent power is determined.
  • a determination of the (first) differential apparent power is provided for further embodiments of the invention.
  • a (first) differential reactive power is determined from the (first) differential apparent power and the (first) differential active power.
  • the (first) differential reactive current is determined from the (first) differential reactive power.
  • the (first) differential reactive power ⁇ ⁇ is determined from the square root of the difference between the square of the (first) differential apparent power S (alternatively also ⁇ ⁇ ) and the square of the (first) differential active power Pd (alternatively ⁇ ⁇ ) .
  • an effective value of the (first) differential reactive current is obtained by dividing it by the effective value of the (first) voltage U (alternatively: ⁇ ⁇ , ⁇ ) (over the same half, one or more periods of the alternating voltage - generally over the same multiple of half the period of the alternating voltage).
  • the effective value of the (first) differential reactive current ⁇ ⁇ , ⁇ is displayed or (alternatively and) reported; in particular, that if the level is exceeded 202312391 18 a (first) (differential) reactive current limit value is exceeded.
  • the level of the (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input is shown on the display unit.
  • the second external unit can be assigned to a second conductor pair of the (first) low-voltage circuit or to a second low-voltage circuit.
  • the second pair of conductors can in turn have a phase conductor and a neutral conductor (alternatively two phase conductors). This has the particular advantage that two circuits can be monitored (with one residual current monitoring device). 202312391 19
  • the level of the (second) differential current of the second input is displayed.
  • the receipt, reporting, display and/or determination of the (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input is carried out in a similar manner to the embodiments mentioned above. (This is why first/first is often put in brackets.) This has the particular advantage that a simple parallel evaluation is given for two circuits.
  • a further input or further inputs are provided for the connection of a further external unit or further external units.
  • the control unit is connected to the further input or further inputs. From the received level of the differential current and level of the voltage of the additional input or inputs, a determination of a (respective) differential active current or (respective) differential reactive current of the additional input or inputs is carried out.
  • the level of the (respective) differential active current or (respective) differential reactive current of the additional input or inputs is shown on the display unit. This has the particular advantage that several circuits can be monitored. In an advantageous embodiment of the invention, the level of the differential current of the additional input or inputs is shown. In an advantageous embodiment of the invention, the receipt, notification, display or (and) determination of the (respective) differential active current or (respective) differential reactive current of the additional input or inputs is carried out in an analogous manner to the above-mentioned embodiments. (This is why first/first is often put in brackets.) 202312391 20 This has the particular advantage that a simple parallel evaluation is provided for several circuits.
  • the determination of the (first) differential active current or (alternatively and) the (first) differential reactive current of the (first, second, further input or the further inputs) is carried out continuously (periodically). This has the particular advantage that a continuous periodic monitoring of the low-voltage circuit is provided.
  • an external mechanical isolating contact unit which has a closed state of the contacts for a current flow of the conductors of the low-voltage circuit or an open state of the contacts for a current-preventing galvanic separation of the conductors of the low-voltage circuit, or (alternatively and) an external electronic interruption unit which, through semiconductor-based switching elements, has a high-resistance state of the switching elements to prevent a current flow or a low-resistance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit. If the first differential active current exceeds a current limit value or current time limit value (i.e.
  • the external mechanical isolating contact unit or (alternatively and) external electronic interruption unit can be part of the external unit. This has the particular advantage that in addition to monitoring the fault current, the low-voltage circuit is interrupted in the event of fault currents that are dangerous to persons (differential active currents), so that in addition to the 202312391 21 monitoring, a protective effect is also achieved (analogous to classic residual current circuit breakers, however not with the differential current, but with the differential active current).
  • an external unit having a differential current sensor unit for determining the level of a differential current of a conductor pair of a low-voltage circuit, wherein the conductor pair has in particular a phase conductor and a neutral conductor, and a voltage sensor unit for determining the level of a voltage of the conductor pair, that the external unit can be connected to a residual current monitoring device.
  • a corresponding method for residual current monitoring for electrical low-voltage circuits for alternating voltage, especially for a residual current monitoring device is claimed.
  • the method according to the invention for monitoring fault currents for electrical low-voltage circuits for alternating voltage determines the level of a differential current of two conductors of a low-voltage circuit, determines the level of a voltage of the two conductors of the low-voltage circuit, a differential active current or differential reactive current is determined from the level of the voltage and the level of the differential current, the level of the differential active current or differential reactive current is displayed (in particular reported in order to be displayed at the location receiving the message, in particular if the level of a (differential) active current limit value or (differential) reactive current limit value is exceeded, a message is issued in order to be displayed at the location receiving the message).
  • the level of the differential current is additionally displayed (in particular reported in order to be displayed at the location receiving the message).
  • a corresponding computer program product for a residual current monitoring device comprises commands which, when the program is executed by a microprocessor, cause the microprocessor to carry out or support the inventive embodiments or methods of the residual current monitoring device.
  • the differential active current or (alternatively and) differential reactive current is used for the display or message.
  • the microprocessor is part of the residual current monitoring device, in particular the control unit.
  • a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed.
  • a corresponding data carrier signal which the computer program product transmits is claimed.
  • Figure 1 a first representation with a residual current monitoring device
  • Figure 2 a second representation with a residual current monitoring device
  • Figure 3 a third representation with a residual current monitoring device
  • Figure 4 a fourth representation with a residual current monitoring device
  • Figure 5 a fifth representation with a residual current monitoring device
  • Figure 6 a first block diagram for a calculation unit
  • Figure 7 a representation of a display
  • Figure 8 a first test setup with a residual current monitoring device
  • Figure 9 a second test setup with a residual current monitoring device.
  • Figure 1 shows a representation of a residual current monitoring device SG for monitoring an electrical low-voltage circuit for alternating voltage. It has a housing 103 with at least a first input E1 for connecting a first external unit sensor1.
  • the first conductor pair LP1 has in particular a first conductor pair phase conductor LP1L1 and a first conductor pair neutral conductor LP1N (alternatively it could have two phase conductors).
  • the first external unit sensor1 also has a first voltage sensor unit (not shown) for determining the level of a first voltage u L1N of the first conductor pair LP1.
  • the first external unit sensor1 is connected to the first input E1 via a wired or wireless first connection V1.
  • the residual current monitoring device SG receives the level of the first differential current i ⁇ 1 and the level of the first voltage u L1N of the first external unit sensor1 via the first connection V1 / the first input E1.
  • the first external unit sensor1 determines the level of the (first) voltage and the level of the (first) differential current of the first conductor pair LP1.
  • the first conductor pair LP1 is, for example, a first branch A1 of a first phase conductor L1 and a neutral conductor N.
  • the first phase conductor L1 and the neutral conductor N are connected to a first energy source EQ1.
  • the first energy source EQ1 has a first voltage source SQ1 with a generator voltage u G , such as a nominal voltage of 230 volts (effective value) alternating voltage (phase conductor to neutral conductor) (or 400 volts between two phase conductors).
  • a generator voltage u G such as a nominal voltage of 230 volts (effective value) alternating voltage (phase conductor to neutral conductor) (or 400 volts between two phase conductors).
  • a generator voltage u G such as a nominal voltage of 230 volts (effective value) alternating voltage (phase conductor to neutral conductor) (or 400 volts between two phase conductors).
  • a generator voltage u G such as a nominal voltage of 230 volts (effective value) alternating voltage (phase conductor to neutral conductor) (or 400 volts between two phase conductors).
  • the first external unit sensor1 is arranged between the connection of the first conductor pair LP1 to the first phase conductor L1 and neutral conductor N on the one hand and the first consumer Load1 on the other hand, as shown in Figure 1.
  • a second conductor pair LP2 is provided which is, for example, a second branch A2 of the first phase conductor L1 and the neutral conductor N.
  • the second conductor pair phase conductor LP2L1 is connected to the first phase conductor L1 and the second conductor pair neutral conductor LP2N is connected to the neutral conductor N.
  • the second conductor pair LP2 is connected to a second (energy) consumer Load2.
  • the second consumer Load2 for example, has a second resistance or resistance value RL2.
  • a second external unit sensor2 is arranged, as shown in Figure 1.
  • the housing 103 has a second input E2 for connecting the second external unit sensor2.
  • the second external unit sensor2 also has a second voltage sensor unit (not shown) for determining the level of a second voltage u L2N of the second conductor pair LP2. 202312391 26
  • the second external unit sensor2 is connected to the second input E21 via a wired or wireless second connection V2.
  • the residual current monitoring device SG receives the level of the second differential current i ⁇ 2 and the level of the second voltage u L2N of the second external unit sensor2 via the second connection V2 / the second input E2.
  • the second external unit sensor2 determines the level of the (second) voltage and the level of the (second) differential current of the second conductor pair LP2.
  • the first input E1 of the residual current monitoring device SG is connected to an (internal) control unit SE.
  • the control unit SE is connected to an internal or external display unit DISP, particularly suitable for displaying the level of a differential current.
  • an internal display unit DISP is shown.
  • the residual current monitoring device SG in particular the control unit SE, is designed in such a way that a (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input E1 is determined from the obtained level of the differential current and level of the voltage of the first input E1.
  • the level of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input E1 is displayed on the display unit DISP.
  • the level of the (first) differential current of the first input E1 can be displayed.
  • (a possibly provided) second input E2 of the residual current monitoring device SG can be connected to the (internal) control unit SE.
  • the residual current monitoring device SG in particular the control unit SE, is designed in such a way that a (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input E1 is determined from the obtained level of the differential current and level of the voltage of the second input E2. 202312391 27 (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input E2 is determined.
  • the level of the (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input E2 is shown on the display unit DISP.
  • the level of the differential current of the second input E2 can be displayed.
  • another input or inputs can be provided for connecting another external unit or units.
  • the control unit SE is connected to the other input or inputs. From the level of the differential current and the level of the voltage of the other input or inputs, a differential active current or differential reactive current of the other input or inputs is determined. The level of the differential active current or differential reactive current of the additional input or inputs is displayed on the display unit DISP. In addition, the level of the differential current of the additional input or inputs can be displayed.
  • the residual current monitoring device SG in particular the control unit SE, is designed in such a way that an effective value of the differential active current I ⁇ ,wirk of the respective input is determined from the level of the instantaneous voltage u L1N , u L2N and the level of the instantaneous differential current i ⁇ 1 , i ⁇ 2 .
  • an effective value of the differential reactive current ⁇ ⁇ , ⁇ of the respective input is determined.
  • the display unit DISP can show additional information on the residual current monitoring device. In particular, the level of the differential active current or differential reactive current of the respective input is displayed. In addition, the level of the differential current of the respective input can be displayed. In one embodiment, the level of the differential active current and the level of the differential reactive current (and, if applicable, also the level of the differential current) can be displayed.
  • the control unit can be connected to a communication unit COM, for example for (further) external display or reporting of the level of the differential active current or differential reactive current of the respective input.
  • the level of the differential current can be reported.
  • the internal display unit DISP can be omitted.
  • the level of the differential active current and the level of the differential reactive current can be reported.
  • the internal display unit DISP can also be omitted.
  • the message can only be sent when an active current limit or reactive current limit is exceeded.
  • the level of the active current limit can be, for example, 5mA, 6mA, 10mA, 20mA, 30mA, 50mA, 100mA or 300mA.
  • the level of the reactive current limit is typically greater (e.g. 2, 3, 5 or 10 times) or equal to the level of the active current limit.
  • the communication unit COM can provide wired or wireless communication to report the level of the differential active current or differential reactive current, in particular the level of the differential current, in particular for an external display. A message or transmission is provided.
  • the level of the respective current can be transmitted (reported) to an external display unit. 202312391 29.
  • the external display unit can be part of a higher-level monitoring or management system or it can be reported to other units, in particular for display.
  • the (effective value of the) differential active current I ⁇ ,active or (alternatively and) differential reactive current ⁇ ⁇ , ⁇ of the respective input is displayed on an internal or external display unit (e.g. by means of a message). Alternatively or additionally, a display (message) can be made if the level of the active current limit value (or (alternatively and) reactive current limit value) is exceeded.
  • signaling contacts can be provided on the residual current monitoring device SG. The signaling contacts can be controlled, for example, by the control unit SE.
  • first active current limit value or (alternatively and) first reactive current limit value) or (alternatively and) first current limit value of the differential current
  • the exceedance of a critical value can be reported or signaled by closing (alternatively opening) the contacts.
  • This message via the signaling contacts can also be used to switch external switching devices (contactors, relays).
  • the residual current monitoring device can be used to give a user a message that there is a fault in the low-voltage circuit (in a system) (partial circuit, branch A1) before the shutdown threshold of a protective switching device is reached. This means that if values are slowly deteriorating, for example due to aging insulation, measures can be taken before the system is switched off.
  • the (effective value) of the differential active current is determined in relation to the frequency of the alternating voltage in the low-voltage circuit. This means that if the frequency of the alternating voltage is 50 Hz, for example, the first differential active current is determined in relation to 50 Hz. 202312391 30 The same applies to the second input E2 and the associated second differential active current or second differential reactive current or second differential current.
  • the differential current sensor unit has in particular a (classic) summation current transformer.
  • the conductor pair of the low-voltage circuit is, for example, led through the differential current sensor unit, in particular the summation current transformer. This means that they form the primary winding of the summation current transformer, for example with a number of turns of 0.5 to 1.
  • FIG 2 shows a representation according to Figure 1, with the difference that a second energy source EQ2 is provided.
  • the second energy source EQ2 is connected on the one hand to the first energy source EQ1 and its neutral conductor N.
  • the second energy source EQ2 is connected on the other hand to a second phase conductor L2.
  • the second energy source EQ2 can have a second voltage source SQ2 with a generator voltage u G , such as a nominal voltage of 230 volts (effective value) alternating voltage (phase conductor to neutral conductor) (or 400 volts between two phase conductors).
  • the second phase conductor L2 is also connected to the second conductor pair phase conductor LP2L2 (reference symbol adapted) of the second conductor pair LP2. (I.e. not to the first phase conductor L1.) I.e. the second conductor pair LP2 is a second branch A2 of the second phase conductor L2 and the neutral conductor NDh the second conductor pair phase conductor LP2L2 is connected to the second phase conductor L2 and the second conductor pair neutral conductor LP2N to the neutral conductor N.
  • Figure 3 shows a representation according to Figure 2, with the following differences and explanations.
  • the neutral conductor of the first / second energy source EQ1, EQ2 is earthed on the energy source side, which is indicated by an earth symbol. This earthing has an earth impedance Z PE (not shown).
  • the earth-side neutral conductor connection is provided as a protective conductor connection PE (Protective Earth) according to Figure 3.
  • the first consumer Load1 has a metal housing MG with a first impedance or resistance RL1.
  • the metal housing MG of the first consumer Load1 is connected to the protective conductor connection PE of the energy source EQ via a protective conductor SL.
  • the housing could also be earthed.
  • the protective conductor SL has a protective conductor impedance Z SL , as indicated in Figure 3.
  • a so-called operational current i SL like a leakage current, flows on the protective conductor SL.
  • This can be the case, for example, with a power supply unit with Y capacitors included.
  • Figure 4 shows a representation according to Figure 3, with the difference that a first fault case FF1 is shown.
  • this connection is made on the one hand between the first external unit sensor1 and the first consumer Load1.
  • This would be the case, for example, if a person touches the first conductor pair phase conductor LP1L1 and on the other hand has contact with the protective conductor SL (e.g.
  • the first fault case FF1 has a resistance value RE1, which can consist of fault resistances (e.g. resistance of a person).
  • the first fault case FF1 is shown separately in Figure 4 (for explanation).
  • the first fault case FF1 can also occur in an analogous manner in the first consumer Load1 or elsewhere.
  • Figure 5 shows a representation according to Figure 3 or 4, with the difference that a second fault case FF2 is shown.
  • an electrical fault current i RE2 can flow from the first conductor pair phase conductor LP1L1 (to the first energy source EQ1), so that in the first external unit E1 the current in the first conductor pair phase conductor i L1 and the current in the first conductor pair neutral conductor i N1 are no longer identical, since a fault current i RE2 can flow to earth and via this to the energy source EQ or its earth.
  • the second fault case FF2 has a resistance value RE2, which can consist of fault resistances and (if necessary) earth resistances.
  • the second fault case FF2 is shown separately in Figure 5 (for explanation).
  • the second fault case FF2 can also occur in an analogous manner at/in the first consumer Load1 or elsewhere.
  • Figure 6 shows a functional block diagram of functions carried out in the control unit SE, which are shown as units.
  • the level of the (first) differential active current I ⁇ ,active (effective value) or (and) (first) differential reactive current I ⁇ ,reactive (effective value) is used for display on an internal or external display unit.
  • the level of the differential active current I ⁇ ,active (effective value) can be used to prevent current flow in the monitored circuit.
  • 202312391 34 The example in Figure 6 shows the determination of the (effective value of the) differential active current I ⁇ ,wirk .
  • the instantaneous differential power p ⁇ is fed to a first integration unit INT1 to determine the differential active power P ⁇ , which determines or calculates a differential active power P ⁇ by integrating or averaging the instantaneous differential power p ⁇ over a multiple of half the period of the alternating voltage, e.g. over half, one, one and a half, ... or more periods of the alternating voltage.
  • the effective value unit according to Figure 6 consists of three units connected in series, a squaring unit QQ, a second integration unit INT2 and a square root unit QW.
  • the squaring unit QQ squares the instantaneous voltage level u LN .
  • the squared instantaneous voltage level is fed to the second integration unit INT2, which calculates an average value by integrating or in particular averaging (the squared instantaneous voltage level) over a multiple of half the period of the alternating voltage, e.g. over half, one, one and a half, ... or several periods of the alternating voltage (with integration unit INT2, an alternative is also possible). 202312391 35 Unit for averaging).
  • the differential active power P ⁇ determined by the first integration unit INT1 and the effective value of the voltage U LN,rms determined by the three series-connected units (squaring unit QQ, second integration unit INT2, square root unit QW) are fed to a division unit DIV, which determines or calculates the effective value of the differential active current I ⁇ ,wirk by dividing the differential active power P ⁇ by the effective value of the voltage U LN,rms .
  • a differential active power P ⁇ (over the same multiple of half the period of the alternating voltage) is determined from the instantaneous voltage values and the instantaneous differential current values.
  • the differential active power P ⁇ (over the multiple (1, 2, ... n) of half the period of the alternating voltage) is calculated by dividing by the effective value of the voltage U LN,rms (over the same multiple (1, 2, ... n) of half the period of the 202312391 36 alternating voltage) an effective value of the differential active current I ⁇ ,wirk is determined.
  • the effective value of the differential active current I ⁇ ,wirk of the respective input can be displayed by the internal (external) display unit DISP or(and) reported by the communication unit COM for display on an external display unit.
  • the effective value of the differential active current I ⁇ ,wirk can only be reported (displayed) when an active current limit value is exceeded.
  • An external display unit can be a web browser, for example.
  • This process, as well as the other processes, can be implemented by a method, algorithm or computer program product that runs on a microprocessor in the control unit SE.
  • the units are, for example, functions that are executed.
  • n of half the period of the alternating voltage
  • the control unit can determine an effective value of the differential current (over a multiple of half the period of the alternating voltage) in an analogous manner from the instantaneous differential current values.
  • a differential apparent power is determined from the effective value of the voltage and the effective value of the differential current by multiplication (equal times / (multiples of) the period durations are considered in each case).
  • a differential reactive power is determined from the differential apparent power and the differential active power. From the 202312391 37 The differential reactive power is used to determine the differential reactive current. More specifically, the differential reactive power is determined from the square root of the difference between the square of the differential apparent power and the square of the differential active power.
  • the differential reactive power (over a multiple of half the period of the alternating voltage) is divided by the effective value of the voltage (over the same multiple of half the period of the alternating voltage) to obtain an effective value of the differential reactive current. determined.
  • the effective value of the differential reactive current I ⁇ ,blind can be displayed by the internal (external) display unit DISP or reported by the communication unit COM for display on an external display unit.
  • the effective value of the differential reactive current I ⁇ ,blind can only be reported (displayed) when a reactive current limit value is exceeded.
  • S ⁇ ⁇ U LN , rms ⁇ I ⁇ , rms The differential reactive current determined from the current voltage values and the current differential current values can alternatively be determined in another way.
  • the determination of the differential active current is advantageously carried out continuously (periodically), for example with the support of a microprocessor.
  • the residual current monitoring device can also be designed or expanded in such a way that in addition to the differential active or reactive current, the level of the differential current (effective value) is displayed by the internal (external) display unit DISP. 202312391 38 is displayed or is reported by the communication unit COM, for (storage and/or) display on an external display unit.
  • the effective value of the differential current can only be reported (displayed) when a limit value is exceeded.
  • the level of the current limit values or current time limit value can be fully or partially adjustable, e.g. by means of an input unit or the communication unit on the residual current monitoring device.
  • differential active currents or differential reactive currents (or also differential currents) of several (in particular independent) circuits can be determined separately and displayed.
  • the residual current monitoring device according to the invention behaves, for example, as shown below.
  • Figure 7 shows how the level of the differential active current or differential reactive current can be displayed on the (internal) display unit DISP (a corresponding display can also be made on an external display unit).
  • the differential current I ⁇ is also displayed.
  • Figure 8 shows a test setup (measurement setup) with a residual current monitoring device SG.
  • the first external unit E1 sensor1 is connected on the mains side to the first energy source EQ1 via a two-pole first switch S1.
  • the load-side neutral conductor connection LP1N is not connected in the example.
  • a voltage measuring device VM is (optionally) connected between the mains-side first phase conductor L1 and neutral conductor N.
  • the first external unit E1 is connected to the first input E1 of the residual current monitoring device SG.
  • the residual current monitoring device can have a power supply which is connected, for example, to the (first) phase conductor and the neutral conductor.
  • the residual current monitoring device according to the invention would display this current (30 mA) as differential active current I ⁇ ,wirk (active differential current I ⁇ ,active ). In an embodiment of the residual current monitoring device according to the invention in which the differential current I ⁇ is also displayed, this value (30 mA) would also be displayed.
  • FIG. 9 shows a structure/arrangement according to Figure 8, with the difference that instead of the adjustable resistor R, a particularly adjustable capacitive or inductive component is provided, in the example a capacitor C with a certain capacitance (advantageously variably adjustable).
  • a classic residual current monitoring device (according to the state of the art) will display this current value.
  • a residual current monitoring device SG according to the invention will not display this value (ideally ⁇ 0 mA) when displaying the differential active current I ⁇ ,wirk (active differential current I ⁇ ,active ).
  • this value (30 mA) would also be displayed.
  • the residual current monitoring device according to the invention would display this value (30 mA) when displaying the differential reactive current I ⁇ ,blind .
  • the effectiveness of the invention can be easily demonstrated using the test setup mentioned.
  • the invention is briefly explained again below in other words.
  • the course of an instantaneous differential power is determined from the instantaneous values of the measured differential current and the instantaneous values of the measured voltage. This instantaneous value course can be converted into an active power (by averaging) and then a differential active current can be determined from this (by dividing by the (50 Hz) effective value of the voltage).
  • This determined differential active current is an effective value that refers to the 50 Hz (or fundamental frequency of the mains voltage).
  • the 50 Hz reactive current can be calculated using the same principle.
  • the information can be displayed to the user via an (internal or external) display unit or transmitted via a communication unit (interface), in particular for a (further) external display.
  • a communication unit interface
  • the method presented here therefore enables new information and new device functions. Active and reactive components can be identified and analyzed.
  • the values of active and reactive current can be used to make a statement about the ohmic and capacitive impedance components in an electrical system. 202312391 42
  • the solution according to the invention requires a voltage determination (measurement) that can be implemented cost-effectively. Only a small amount of calculation is required, since only one multiplication and one averaging are required.
  • An external unit (sensor unit) contains a differential current sensor unit, for example a classic summation current transformer, and a voltage sensor unit. The external unit is connected to the residual current monitoring device SG.
  • the residual current monitoring device contains the functions for evaluation and, if necessary, for display.
  • the external unit can be inserted into a line to one or more consumers. If necessary, a contactless differential current sensor unit (e.g.
  • summation current transformer or (alternatively: and) voltage sensor unit (e.g. ohmic voltage divider) can be used.
  • voltage sensor unit e.g. ohmic voltage divider

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Abstract

The invention relates to the process of monitoring fault currents in an electric low-voltage current circuit for alternating currents. The level of a differential current (IΔ1, IΔ2) of two conductors of the low-voltage current circuit is ascertained, and the level of the voltage (UL1N, UL2N) of the two conductors of the low-voltage current circuit is ascertained. A differential active current (IΔ,WIRK) or a differential reactive current (IΔ, BLIND) is ascertained from the level of the voltage and the level of the differential current, and the level of the differential active current or the differential reactive current is displayed.

Description

202312391 1 Beschreibung Fehlerstromüberwachungsgerät und Verfahren Unabhängig vom grammatikalischen Geschlecht eines bestimmten Begriffes sind Personen mit männlicher, weiblicher oder ande- rer Geschlechteridentität mit umfasst. Die Erfindung betrifft das technische Gebiet eines Fehler- stromüberwachungsgerätes, zur Überwachung der Höhe von Feh- lerströmen in einem elektrischen Niederspannungswechselstrom- kreis, und ein Verfahren zur Fehlerstromüberwachung eines elektrischen Niederspannungswechselstromkreises. Mit Fehlerstromüberwachungsgerät sind Niederspannungs-Fehler- stromüberwachungsgeräte gemeint. Diese werden auch als Resi- dual Current Monitoring Geräte (RCM-Geräte) bezeichnet. Mit diesem Fehlerstromüberwachungsgerät (RCM-Gerät) können, ins- besondere betriebsbedingte, Fehlerströme (Differenzströme) gemessen und angezeigt werden (überwacht werden). Dies dient der Überwachung von (Erd-)Fehlerströmen in einem Niederspan- nungswechselstromkreis bzw. allgemein in einer elektrischen Anlage. Mit Fehlerstromüberwachungsgeräten werden die gemes- senen Differenzströme in unterschiedlicher Art und Weise an- gezeigt. Mit Niederspannung sind Spannungen bis 1000 Volt Wechselspannung oder 1500 Volt Gleichspannung gemeint. Mit Niederspannung sind spezieller Spannungen gemeint, die größer als die Kleinspannung mit Werten von 50 Volt Wechselspannung oder 120 Volt Gleichspannung sind. Mit Stromkreisen für Niederspannung sind Stromkreise für Ströme bis zu 6300 Ampere gemeint, spezieller für Ströme bis zu 1600 Ampere, 1200 Ampere, 630 Ampere, 125 Ampere, 63 Am- pere, 40 Ampere, 32 Ampere, 16 Ampere, 10 Ampere oder 6 Am- pere. Mit den genannten Stromwerten sind insbesondere Bemes- sungsströme (früher Nenn- oder/und Abschaltströme) gemeint, d.h. Ströme die der Stromkreis bzw. ein Fehlerstromüberwa- chungsgerät unter genormten Bedingungen (wie 202312391 2 Anschlussquerschnitte der Kupferleiter und deren Länge) bei einer definierten Umgebungstemperatur (wie 40°C) dauerhaft, d.h. ohne Schäden, führen kann. Derartige Bedingungen sind in einschlägigen Produkt-Normen festgelegt (beispielsweise DIN EN 60947-2 oder 60898-1). D.h. umgangssprachlich der Strom, der im Normalfall maximal über den Stromkreis geführt wird bzw. bei denen der elektrische Stromkreis üblicherweise un- terbrochen wird, wie einem Leitungsschutzschalter oder einem Leistungsschalter. Fehlerstromüberwachungsgeräte werden insbesondere für Nennstrombereiche von bzw. bis zu 16, 25, 32, 40, 63, 80 oder 125 Ampere eingesetzt. Fehlerstromüberwachungsgeräte für elektrische Niederspan- nungswechselspannungsstromkreise bzw. –anlagen, sind allge- mein bekannt. Fehlerstromüberwachungsgeräte ermitteln die Stromsumme (d.h. einen Summenstrom bzw. je nach Stromrichtung/Leistungsfluss- richtung einen Differenzstrom) zwischen zwei oder mehreren Leitern in einem elektrischen Stromkreis, die im Normalfall null ist. Die Höhe der Stromsumme / der Differenzstrom wird angezeigt, um eine Überwachung dessen durchzuführen. Fast alle bisherigen Fehlerstromüberwachungsgeräte weisen ei- nen Summenstromwandler auf, dessen Primärwicklungen durch die Leiter des Stromkreises gebildet werden und dessen Sekun- därwicklung die Stromsumme respektive den Differenzstrom bzw. ein Äquivalent der Stromsumme / des Differenzstromes, z.B. in Form einer Spannung (oder Stromes), abgibt, welche direkt oder indirekt zur Anzeige der Höhe verwendet wird. Hierzu sind zwei oder mehr Leiter, meist Hin- und Rückleiter bzw. Phasenleiter (= Außenleiter) und Neutralleiter in einem Einphasenwechselstrom-Netz, alle drei Phasenleiter (= Außen- leiter) oder alle drei Phasenleiter (= Außenleiter) und der Neutralleiter bei einem Dreiphasenwechselstromnetz, durch ei- nen, meist einen ringförmigen Kern aus ferromagnetischem 202312391 3 Material aufweisenden, Stromwandler geführt. Gewandelt (bzw. an die Sekundärwicklung übertragen) wird nur der Differenz- strom, d.h. ein von Hin- und Rückstrom abweichender Strom, aus den Leitern. Üblicherweise ist die Stromsumme in einem elektrischen Stromkreis gleich null. So kann die Höhe eines Fehlerstromes ermittelt werden. Fließt beispielsweise energiesenkenseitig bzw. verbraucher- seitig ein Strom gegen Erde ab, so wird in diesem Zusammen- hang von einem Fehlerstrom (oder Ableitstrom gegen Erde) ge- sprochen. Dies ist z.B. der Fall, wenn eine Person einen un- ter Spannung stehenden Phasenleiter berührt. Insbesondere in diesem Fall bezeichnet man diesen Strom gegen Erde als Feh- lerstrom. Im Gegensatz dazu können auch elektrische Betriebsmittel (wie Netzteile oder Frequenzumrichter) aufgrund von z.B. sogenann- ten Y-Kondensatoren ebenfalls einen Strom gegen Erde ablei- ten. Dieser Strom wird typischerweise als Ableitstrom be- zeichnet. Ein Fehlerfall liegt beispielsweise dann vor, wenn eine elektrisch leitende Verbindung von einem Phasenleiter bzw. Außenleiter des elektrischen Stromkreises zur Erde existiert. Beispielsweise, wenn eine Person den Phasenleiter berührt. Dann fließt ein Teil des elektrischen Stromes nicht wie üb- lich über den Neutralleiter bzw. Nullleiter zurück, sondern über die Person und die Erde. Dieser Fehlerstrom kann nun mit Hilfe des Summenstromwandlers erfasst werden, da die betrags- mäßig erfasste Summe aus zufließendem und zurückfließendem Strom ungleich Null ist. Die Hauptfunktion von Fehlerstromüberwachungsgeräten ist elektrische Anlagen hinsichtlich ihres Fehlerstromverhaltens zu überwachen. So können frühzeitig entstehende Fehlerströme erkannt werden und abgestellt werden, wobei durch das früh- zeitige Erkennen und die planbare Beseitigung eine hohe Anla- genverfügbarkeit sichergestellt werden kann. 202312391 4 Generell können betriebsmäßige (technisch bedingte) Ableit- ströme (insbesondere mit der Netzfrequenz (Grundfrequenz) (z.B. 50 Hz in Europa)) und (durch z.B. Personen hervorgeru- fene) Fehlerströme nicht unterschieden werden. Die Reaktion eines Fehlerstromüberwachungsgeräts ist auf beide (betriebs- mäßige, technisch bedingte Ableitströme oder durch Personen hervorgerufene Fehlerströme) gleich. Bei Verwendung von elektronischen Betriebsmitteln, die zur Entstörung (EMV-Entstörung) häufig gegen den Schutzleiter ge- schaltete Kondensatoren (diese EMV-Maßnahme wird in der Fach- literatur auch als Y-Kondensator bezeichnet) nutzen, kann es zu ungewünschten (technischen bedingten) Fehlerströmen (Ab- leitströmen) kommen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Fehlerstrom- überwachungsgerät zu verbessern. Spezieller, eine Unterschei- dung von durch insbesondere Personen oder Isolationsfehler hervorgerufenen Fehlerströmen und technisch bedingten Fehler- strömen (Ableitströmen) zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Fehlerstromüberwachungsgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Fehlerstromüberwachungsgerät zur Überwachung von Fehlerströmen für elektrische Niederspan- nungsstromkreise für Wechselspannung vorgeschlagen, aufwei- send: - ein Gehäuse mit mindestens einen ersten Eingang für den An- schluss einer ersten externen Einheit, wobei die externe Einheit (extern, d.h. außerhalb des Gehäu- ses): (Klammern bezogen auf die erste externe Einheit) eine Differenzstromsensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe ei- nes Differenzstromes eines (ersten) Leiterpaares insbesondere eines (ersten) Niederspannungsstromkreises, wobei das (erste) Leiterpaar insbesondere einen Phasenleiter und einen Neutral- leiter aufweist (alternativ zwei Phasenleiter), und eine Spannungssensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe einer 202312391 5 Spannung des (ersten) Leiterpaares, aufweist, dass das Fehlerstromüberwachungsgerät die Höhe eines (ersten) Differenzstromes und die Höhe einer (ersten) Spannung mittels des ersten Einganges erhält, - eine interne oder externe Anzeigeeinheit (insbesondere ge- eignet zur Anzeige der Höhe des Differenzstromes), - eine Steuerungseinheit, die mit dem ersten Eingang und der Anzeigeeinheit verbunden ist, - dass das Fehlerstromüberwachungsgerät, insbesondere die Steuerungseinheit, derart ausgestaltet ist, dass aus der erhaltenen Höhe des (ersten) Differenzstromes und Höhe der (ersten) Spannung des ersten Einganges eine Er- mittlung eines (ersten) Differenz-Wirkstromes oder (ersten) Differenz-Blindstromes des ersten Eingangs durchgeführt wird, dass die Höhe des (ersten) Differenz-Wirkstromes oder (ers- ten) Differenz-Blindstromes des ersten Eingangs auf der An- zeigeeinheit angezeigt wird. D.h. der (erste) Differenz-Wirkstromes oder (erste) Diffe- renz-Blindstromes des ersten Eingangs wird beispielsweise auf einer internen Anzeigeeinheit angezeigt bzw. (oder/und) zu einer externen Anzeigeeinheit gemeldet und dort angezeigt. Mit Differenz-Wirkstrom ist der Wirkstromanteil im Differenz- strom gemeint, d.h. der ohmsche Stromanteil (Real-Teil) im Differenzstrom, d.h. der Stromanteil, der zusammen mit der Spannung eine elektrische Wirkleistung bedingt. Die Wirkleistung ist die elektrische Leistung, die für die Umwandlung in andere Leistungen (z.B. mechanische, thermische oder chemische) verfügbar ist. Sie ist abzugrenzen von der Blindleistung, die für diese Umwandlung nicht verwendbar ist. Des Weiteren sind aus den Grundlagen der Wechselspannungs- technik die Begriffe wie Wirkleistung, Blindleistung oder Scheinleistung allgemein bekannt. Ein ohmscher Widerstand als Last bzw. Verbraucher setzt seine aufgenommene Leistung vollständig in Wärme um. Man nennt dies Wirkleistung. Diese Leistung wird in der Einheit Watt (W) 202312391 6 angegeben. Hat ein Verbraucher neben dem ohmschen Widerstand auch induktive und kapazitive Anteile, dann entsteht zwischen dem zeitlichen (insbesondere sinusförmigen) Verlauf von Strom und Spannung eine zeitliche Verschiebung, auch Phasenver- schiebung genannt. Neben der Wirkleistung ist deshalb auch eine Blindleistung (Voltampere reaktiv (VAr)) vorhanden, die nicht in Wärme umgewandelt wird. Stattdessen wird die Blind- leistung mit der doppelten Frequenz der Wechselspannung hin- und hergeschoben. Diese Blindleistung wird auch als Pendel- leistung oder Verschiebungsblindleistung bezeichnet. Diese Art der Blindleistung ist nicht mit der sogenannten Verzer- rungs-Blindleistung zu verwechseln, die wiederrum durch un- terschiedliche Frequenzanteile in Strom und Spannung hervor- gerufen wird. Die Blindleistung wird nicht verbraucht (unver- brauchte „blinde“ Leistung). Ist bei der Leistungsaufnahme einer Last / eines Verbrauchers neben der Wirkleistung auch Blindleistung dabei, dann wird die Gesamtleistung als Scheinleistung bezeichnet. Die Schein- leistung wird, gemäß DIN 40110-1, in Voltampere (VA) angege- ben. Voltampere (VA) soll zum Ausdruck bringen, dass in der Leistung neben der Wirkleistung auch Blindleistung enthalten ist. Üblicherweise spricht man bei Wechselstrom- und Wechsel- spannungsverbrauchern von Scheinleistung. Die Scheinleistung ist in der Regel größer als die Wirkleis- tung. Der die Blindleistung betreffende Stromanteil wird als Blind- strom bezeichnet. Beim Differenzstrom gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieser Stromanteil als Differenz-Blindstrom bezeichnet. Der die Scheinleistung betreffende Strom ist der Gesamtstrom, in diesem Beispiel als Gesamtstrom der Differenzstrom. Der Differenzstrom setzt sich aus dem Differenz-Wirkstrom (Realteil: ohmscher Anteil, Wirkleistung) und dem Differenz- Blindstrom (Imaginärteil: kapazitiver oder induktiver Anteil, Blindleistung) zusammen. 202312391 7 Die Scheinleistung S wird definiert über das Produkt aus dem Effektivwert vom Gesamtstrom und dem Effektivwert der Span- nung U. Im Beispiel bezogen auf den Differenzstrom ist die Scheinleistung das Produkt aus dem Effektivwert vom Diffe- renzstrom und dem Effektivwert der Spannung U, d.h. eine Dif- ferenz-Scheinleistung. Die Scheinleistung S setzt sich zusammen aus der tatsächlich umgesetzten Wirkleistung P und der zusätzlichen Blindleistung Q. Unter dem Effektivwert wird in der Elektrotechnik der quadra- tische Mittelwert einer zeitlich veränderlichen physikali- schen Größe verstanden. Vorzugsweise wird der Begriff auf Wechselgrößen angewandt, allgemein auf Größen in stationären Vorgängen. Der Effektivwert der veränderlichen Größe (im Bei- spiel Spannung bzw. Strom) ist so groß wie derjenige Wert ei- ner Gleichgröße, die an einem ohmschen Verbraucher dieselbe elektrische Leistung umsetzt bzw. in einer repräsentativen Zeitspanne dieselbe elektrische Energie umsetzt wie die zeit- lich veränderliche Größe. Der Effektivwert hängt sowohl vom Scheitelwert als auch von der Kurvenform ab. In der englischen Sprache wird der Effek- tivwert mit RMS (Abkürzung für Root Mean Square, Quadrati- sches Mittel) bezeichnet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Nie- derspannungsstromkreise mit einer Wechselspannung, üblicher- weise mit einer zeitabhängigen sinusförmigen Wechselspannung mit der Frequenz f. Die zeitliche Abhängigkeit des momentanen Spannungswertes u(t) der Wechselspannung ist durch die Glei- chung: u(t) = Ua * sin (2π * f * t) beschrieben. Wobei: u(t) = momentaner Spannungswert zu der Zeit t Ua = Amplitude der Spannung 202312391 8 Eine harmonische Wechselspannung lässt sich durch die Rota- tion eines Zeigers darstellen, dessen Länge der Amplitude (Ua) der Spannung entspricht. Die Momentanauslenkung ist da- bei die Projektion des Zeigers auf eine Achse des Koordina- tensystems (typischerweise auf die Abszisse). Eine Schwin- gungsperiode entspricht einer vollen Umdrehung des Zeigers und dessen Vollwinkel beträgt 2π (2Pi) bzw. 360°. Die Kreis- frequenz ist die Änderungsrate des Phasenwinkels dieses ro- tierenden Zeigers. Die Kreisfrequenz einer harmonischen Schwingung beträgt immer das 2π-fache ihrer Frequenz, d.h.: ω = 2π*f = 2π/T = Kreisfrequenz der Wechselspannung (T = Periodendauer der Schwingung) Häufig wird die Angabe der Kreisfrequenz (ω) gegenüber der Frequenz (f) bevorzugt, da sich viele Formeln der Schwin- gungslehre aufgrund des Auftretens trigonometrischer Funktio- nen, deren Periode per Definition 2π ist, mit Hilfe der Kreisfrequenz kompakter darstellen lassen: u(t) = Ua * sin(ωt) Im Falle zeitlich nicht konstanter Kreisfrequenzen wird auch der Begriff momentane Kreisfrequenz verwendet. Bei einer sinusförmigen, insbesondere zeitlich konstanten, Wechselspannung entspricht der zeitabhängige Wert aus der Winkelgeschwindigkeit ω und der Zeit t dem zeitabhängigen Winkel φ(t), der auch als Phasenwinkel φ(t) bezeichnet wird. D.h. der Phasenwinkel φ(t) durchläuft periodisch den Bereich 0…2π bzw. 0°…360°. D.h. der Phasenwinkel nimmt periodisch ei- nen Wert zwischen 0 und 2π bzw. 0° und 360° an (φ = n*(0…2π) bzw. φ = n*(0°…360°), wegen Periodizität; verkürzt: φ = 0…2π bzw. φ = 0°…360°). Mit momentanem Spannungswert u(t) oder momentanen Stromwert oder momentanem Differenzstromwert i(t) ist folglich der 202312391 9 momentane Wert der Spannung / des Stromes / des Differenz- stromes zum Zeitpunkt t, d.h. bei einer sinusförmigen (perio- dischen) Wechselspannung der Wert der Spannung / des Stromes / des Differenzstromes zum Phasenwinkel φ gemeint (φ = 0…2π bzw. φ = 0°…360°, der jeweiligen Periode). Aus momentanen Spannungswerten u(t) kann ein Effektivwert der Spannung U und aus momentanen Differenzstromwerten i(t) ein Effektivwert des Differenzstromes I berechnet werden. Die Be- rechnung erfolgt üblicherweise über mindestens eine Perioden- dauer der Spannung bzw. des Differenzstromes. In der Patentanmeldung werden Momentanwerte (z.B. momentaner Spannungswert u(t), momentaner Differenzstromwert i(t), mo- mentane Differenzleistung p(t)) mit Kleinbuchstaben (u, i, …) und Effektivwerte (z.B. Effektivwert der Spannung U, Effek- tivwert des Differenzstromes I, …) mit Großbuchstaben (U, I, …) bezeichnet. Fehlerstromüberwachungsgeräte gemäß dem Stand der Technik verwenden den Differenzstrom, genauer den Effektivwert des Differenzstromes I, zur Anzeige oder Meldung. Der Effektiv- wert des Differenzstromes kann sowohl Wirk- als auch Blindan- teile (Differenz-Wirkstrom und Differenz-Blindstrom-Anteile) enthalten. Beispielsweise kann der Effektivwert des Diffe- renzstromes nur aus Differenz-Wirkstrom-Anteilen bestehen, alternativ kann der Effektivwert des Differenzstromes nur aus Differenz-Blindstrom-Anteilen bestehen, alternativ bzw. all- gemein kann der Effektivwert des Differenzstromes aus Diffe- renz-Wirkstrom-Anteilen und Differenz-Blindstrom-Anteilen be- stehen. D.h. egal, ob Wirk- oder Blindstromanteile im Diffe- renzstrom enthalten sind, zeigt oder meldet ein Fehlerstrom- überwachungsgerät gemäß dem Stand der Technik „starr“ (bzw. „stupide“) den Effektivwert des Differenzstromes. Insbeson- dere bei den Differenzströmen mit der Grundfrequenz (der Netzspannung) ist heutzutage keine Unterscheidung möglich. 202312391 10 Erfindungsgemäß wird nun vorteilhaft (insbesondere für den 50 Hz Teil des Differenzstromes) nicht der (Effektivwert des) Differenzstromes verwendet, sondern nur der Differenz-Wirk- strom, d.h. der Wirkleistungsanteil des Differenzstromes, oder (alternativ und) der Differenz-Blindstrom, d.h. Blind- leistungsanteil des Differenzstromes. So kann vorteilhaft zwischen ohmisch bedingten Fehlerströmen, durch defekte Iso- lierung bzw. Personen, da Personen üblicherweise einem ohm- schen Widerstand ähneln (bzw. stets einen ohmschen Anteil enthalten), die Norm IEC 60479-1 beschreibt die Wirkung von elektrischem Strom auf den menschlichen Körper, und ander- seits kapazitiven oder induktiven bedingten Fehlerströmen (Ableitströmen), d.h. (für den Personenschutz unkritischen) technisch bedingten Fehlerströmen bzw. Ableitströmen, unter- schieden werden. So kann die Suche nach den Ursachen schneller erfolgen und entsprechende Wartungen spezifischer durchgeführt werden, wodurch Kosten gespart werden. Vorteilhaft wird dazu eine Spannungssensoreinheit im Fehler- stromüberwachungsgerät vorgesehen, um eine Ermittlung der Höhe der Spannung durchzuführen, sowie eine Steuerungsein- heit, um aus der ermittelten Höhe der Spannung und der ermit- telten Höhe des Differenzstromes den Differenz-Wirkstrom oder (alternativ und) den Differenz-Blindstrom zu ermitteln. In diesem Zusammenhang wird vorteilhaft der Effektivwert des Differenz-Wirkstromes oder Effektivwert des Differenz-Blind- stromes verwendet. Speziell ist mit Differenz-Wirkstrom der Wirkstromanteil im Differenzstrom bei der (Netz-)Frequenz der Spannung im Nie- derspannungsstromkreis gemeint. D.h. bei einer Frequenz der Wechselspannung von beispielsweise 50 Hz (wie sie beispiels- weise in Europa üblich ist), der Differenz-Wirkstrom bezogen auf 50 Hz, d.h. der Grundschwingungsanteil. 202312391 11 In der Wechselstromtechnik geht man in einer ersten Näherung von harmonischen Schwingungen aus. D.h. eine Spannung wird als harmonische Wechselspannung u(t) = Ua * sin(ωt) (siehe oben) betrachtet und ein Strom im gleichen Stromkreis als harmonischer Wechselstrom i(t) = I * sin(ωt – phi) wobei phi die Phasenverschiebung zwischen (Wechsel-)Spannung und (Wechsel-)Strom ist (0° bis 360° bzw. -180° und +180° etc.). Der Wechselstrom i(t) = I * sin(ωt – phi) kann (bezogen auf den Phasenwinkel phi) in zwei orthogonale Komponenten zerlegt werden, nach der bekannten Wechselstromlehre, in einen ersten in Phase zur Spannung befindlichen Anteil (Phasenver- schiebung = Phasenunterschied 0°) und in einen zweiten Anteil mit 90° Phasenverschiebung zur Spannung. Bronstein, Taschenbuch der Mathematik: sin(α – β) = cos(β) * sin(α) + sin(-β) * cos(α) i(t) = I * sin(ωt – phi) α = ωt β = phi i(t) = I * (cos(phi) * sin(ωt) + sin(-phi) * cos(ωt)) Der Anteil cos (phi) * sin (ωt) ist der zur (Wechsel-)Span- nung (sin (ωt)) in Phase (Phasenverschiebung 0°) befindliche Wechselstromanteil (zerlegte Wechselstromkomponente) und wird als Wirkstromanteil (Wirkstromkomponente) bezeichnet. 202312391 12 Der Anteil sin (-phi) * cos (ωt) ist der zur (Wechsel-)Span- nung (sin (wt)) orthogonale (Phasenverschiebung 90°) Wechsel- stromanteil (zerlegte Wechselstromkomponente) und wird als Blindstromanteil (Blindstromkomponente) bezeichnet, d.h. der Blindstromanteil mit der Grundfrequenz (= Grundschwingung) (z.B. 50 Hz). Dies gilt, wie einleitend bereits erwähnt, für eine harmoni- sche Schwingung / harmonische Wechselspannung / harmonischer Wechselstrom mit einer Phasenverschiebung Phi zwischen Span- nung und Strom (zwischen 0° und 360°). Für den allgemeinen Fall, insbesondere bei abgetasteten, sich zeitlich veränderlichen Größen (Momentanwertverläufen) ist: -der Wirkstromanteil der Anteil im Strom, der mit der (Netz- )Spannung eine Wirkleistung überträgt, -der Wirkstromanteil hat die gleiche Frequenz wie die (Netz- )Spannung, insbesondere die gleiche Grundfrequenz (Grund- schwingung) wie die (Netz-)Spannung (z.B. 50 Hz), -der Wirkstromanteil hat die gleiche Phase (bzw. Phasenlage) wie die (Netz-)Spannung, insbesondere ist die Phasenverschie- bung zwischen Wirkstromanteil und Grundschwingung der (Netz- )Spannung 0°. Die Blindleistung wird mit der doppelten Frequenz der Wech- selspannung hin- und hergeschoben, diese wird als Pendelleis- tung oder Verschiebungs-Blindleistung bezeichnet. Für den allgemeinen Fall, insbesondere bei abgetasteten, sich zeitlich veränderlichen Größen (Momentanwertverläufen) ist: -der Blindstromanteil der Anteil im Strom, der mit der (Netz- )Spannung eine Blindleistung überträgt, -der Blindstromanteil (auch Verschiebungsblindstromanteil ge- nannt) hat die gleiche Frequenz wie die (Netz-)Spannung, ins- besondere die gleiche Grundfrequenz (Grundschwingung) wie die (Netz-)Spannung (z.B. 50 Hz), -der Blindstromanteil (Verschiebungsblindstrom) hat (+/-) 90° Phasenverschiebung (bzw. Phasenlage) zur (Netz-)Spannung. 202312391 13 Der Differenz-Blindstrom ist der Differenz-Blindstromanteil mit der Grundfrequenz der Spannung im Niederspannungsstrom- kreis. Diese Blindleistung ist nicht mit der sogenannten Verzer- rungs-Blindleistung zu verwechseln, die wiederrum durch un- terschiedliche Frequenzanteile im Strom hervorgerufen wird, insbesondere höhere Frequenzanteile (bezogen auf die Grund- frequenz (Grundschwingung) der (Netz-)Spannung) im Strom. Spezieller die dritte, vierte, fünfte, … Oberwelle des Stro- mes (bezogen auf die Grundfrequenz (Grundschwingung) der (Netz-)Spannung). Allgemeiner höhere (bezogen auf die Grund- frequenz) Frequenzanteile des Stromes ungleich der Grundfre- quenz der Wechselspannung ((Netz-)Spannung). Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist mit Blindleistung insbesondere keine Verzerrungs-Blindleistung gemeint. Für den allgemeinen Fall, insbesondere bei abgetasteten, sich zeitlich veränderlichen Größen (Momentanwertverläufen) ist: -der Verzerrungs-Blindstromanteil der Anteil im Strom, der mit der (Netz-)Spannung eine Blindleistung überträgt, -der Verzerrungs-Blindstromanteil hat eine höhere Frequenz im Vergleich zur (Netz-)Spannung, insbesondere zur Grundfrequenz (Grundschwingung) der (Netz-)Spannung (z.B. 50 Hz). Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen angegeben. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird (zu- sätzlich) die Höhe des Differenzstromes des ersten Eingangs angezeigt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben der Anzeige bzw. Meldung des (ersten) Differenz-Wirkstromes oder (ersten) Dif- ferenz-Blindstromes des ersten Eingangs auch eine Anzeige bzw. Meldung des (ersten) Differenzstromes des ersten Eingangs er- folgt. 202312391 14 Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Realisierung analog zu klassischen Fehlerstromüberwachungsgeräten gegeben ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erhält die externe Anzeigeeinheit mittels einer leitungsgebundenen oder leitungslosen Kommunikation die Höhe des (ersten) Differenz- Wirkstromes oder (ersten) Differenz-Blindstromes des ersten Eingangs. Insbesondere erhält die externe Anzeigeeinheit die Höhe des (ersten) Differenzstromes des ersten Eingangs. Dies hat den besonderen Vorteil, dass durch die Übermittlung der Werte diese in einem zentralen Gerät angezeigt und/oder gespeichert werden können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine mit der Steuerungseinheit verbundene Kommunikationseinheit vorgesehen, für die leitungsgebundene oder leitungslosen Kom- munikation, um die Höhe des (ersten) Differenz-Wirkstromes oder (ersten) Differenz-Blindstromes des ersten Eingangs, insbesondere auch die Höhe des (ersten) Differenzstromes des ersten Eingangs, zu melden, um beispielsweise eine Anzeige auf einer externen Anzeigeeinheit (oder einen zentralen Über- wachungs- bzw. Managementsystem) zu ermöglichen. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Daten-Auswertung, Überwachung und Datenspeicherung der auftretenden Differenz- ströme in einem zentralen Managementsystem durchgeführt werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Fehlerstromüberwachungsgerät derart ausgestaltet, dass die (erste) Differenzstromsensoreinheit der (ersten) ex- ternen Einheit momentane (erste) Differenzstromwerte der Höhe des (ersten) Differenzstromes ermittelt, dass die (erste) Spannungssensoreinheit der (ersten) externen Einheit) momentane (erste) Spannungswerte der Höhe der (ers- ten) Spannung ermittelt, dass aus den momentanen (erstem) Spannungswerten ein Effek- tivwert der (ersten) Spannung (insbesondere über eine halbe, eine oder mehrere Periodendauern der Wechselspannung – 202312391 15 allgemein über ein Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspannung) ermittelt wird, dass aus den momentanen (ersten) Spannungswerten und den mo- mentanen (ersten) Differenzstromwerten eine momentane (erste) Differenz-Leistung ermittelt wird; dass aus der momentanen (ersten) Differenz-Leistung, insbe- sondere über eine Mittelwertbildung (insbesondere über eine halbe, eine oder mehrere (halbe) Periodendauern der Wechsel- spannung – allgemein über ein Vielfaches der halben Perioden- dauer der Wechselspannung), eine (erste) Differenz-Wirkleis- tung ermittelt wird, dass aus der (ersten) Differenz-Wirkleistung, die über eine halbe, eine oder mehrere (halbe) Periodendauern der Wechsel- spannung – allgemein über ein Vielfaches der halben Perioden- dauer der Wechselspannung) ermittelt wurde, durch Division mit dem Effektivwert der (ersten) Spannung (über dieselbe halbe, eine oder mehrere (halbe) Periodendauer der Wechsel- spannung – allgemein über dasselbe Vielfache der halben Peri- odendauer der Wechselspannung ermittelt wurde), ein (Effek- tivwert des) (ersten) Differenz-Wirkstrom ermittelt wird, dass der (Effektivwert des) (ersten) Differenz-Wirkstrom an- gezeigt oder gemeldet wird, insbesondere das bei Überschrei- tung der Höhe eines (ersten) Wirkstromgrenzwertes eine Mel- dung erfolgt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache Möglich- keit für die Ermittlung des Differenz-Wirkstromes aufgezeigt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus den momentanen (ersten) Spannungswerten u(t) (alternativ auch: uLN) und den momentanen (ersten) Differenzstromwerten i(t) (alternativ auch: i∆) durch eine Mittelwertbildung des Produktes der momentanen (ersten) Spannungswerte u(t) und der momentanen (ersten) Differenzstromwerte i(t) (über eine halbe, eine oder mehrere (halbe) Periodendauern der Wechsel- spannung – allgemein über ein Vielfaches der halben Perioden- dauer der Wechselspannung) die (erste) Differenz-Wirkleistung Pd (alternativ auch: P∆) ermittelt. 202312391 16 D.h. aus der momentanen (ersten) Differenz-Leistung pd(t) (alternativ auch: p∆) wird durch (insbesondere arithmetische) Mittelwertbildung (d.h. durch Integration der momentanen (ersten) Differenz-Leistung pd(t) und Division durch die In- tegrationsdauer (tb - ta); die Integrationsdauer ist die halbe, eine oder mehrere (halbe) Periodendauern der Wechsel- spannung – allgemein über ein Vielfaches der halben Perioden- dauer der Wechselspannung) eine (erste) Differenz-Wirkleis- tung Pd ermittelt.

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Aus der (ersten) Differenz-Wirkleistung Pd (= P∆) kann durch Division mit dem Effektivwert der (ersten) Spannung U (alter- nativ auch: ^^^ே,^^^) der Effektivwert des (ersten) Differenz- stromes I (alternativ auch: ^^௱,௪^^^) ermittelt werden.
Figure imgf000018_0002
Dies hat den besonderen Vorteil, dass spezifische Möglichkei- ten der Ermittlung der (ersten) Differenz-Wirkleistung (des (Effektivwertes des) (ersten) Differenz-Wirkstromes) gegeben sind, die insbesondere durch eine einen Mikroprozessor auf- weisende Steuerungseinheit realisiert werden können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ermittelt die (erste) Differenzstromsensoreinheit der (ersten) externen Einheit momentane (erste) Differenzstromwerte der Höhe des (ersten) Differenzstromes, aus den momentanen (ersten) Differenzstromwerten wird ein Ef- fektivwert des (ersten) Differenzstromes (über eine halbe, eine oder mehrere Periodendauern der Wechselspannung – allge- mein über ein Vielfaches der halben Periodendauer der Wech- selspannung) ermittelt, die (erste) Spannungssensoreinheit der (ersten) externen Ein- heit ermittelt momentane (erste) Spannungswerte der Höhe der 202312391 17 (ersten) Spannung, aus den momentanen (ersten) Spannungswerten wird ein Effek- tivwert der (ersten) Spannung (über eine halbe, eine oder mehrere Periodendauern der Wechselspannung – allgemein über ein Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspannung) ermittelt, dass aus dem Effektivwert der (ersten) Spannung und dem Ef- fektivwert des (ersten) Differenzstromes eine (erste) Diffe- renz-Scheinleistung ermittelt wird. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Ermittlung der(ers- ten) Differenz-Scheinleistung gegeben ist, für weitere Ausge- staltungen der Erfindung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus der (ersten) Differenz-Scheinleistung und der (ersten) Diffe- renz-Wirkleistung eine (ersten) Differenz-Blindleistung er- mittelt. Aus der (ersten) Differenz-Blindleistung wird der (erste) Differenz-Blindstromes ermittelt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Möglichkeit für die Ermittlung des (ersten) Differenz-Blindstromes aufgezeigt wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus der Quadratwurzel der Differenz vom Quadrat der (ersten) Dif- ferenz-Scheinleistung S (alternativ auch ^^௱) und dem Quadrat der (ersten) Differenz-Wirkleistung Pd (alternativ ^^௱) die (erste) Differenz-Blindleistung ^^௱ ermittelt. Aus der (ers- ten) Differenz-Blindleistung ^^௱ (über eine halbe, eine oder mehrere Periodendauern der Wechselspannung – allgemein über ein Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspannung) wird durch Division mit dem Effektivwert der (ersten) Span- nung U (alternativ auch: ^^^ே,^^^) (über dieselbe eine halbe, eine oder mehrere Periodendauern der Wechselspannung – allge- mein über dasselbe Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspannung) ein Effektivwert des (ersten) Differenz- Blindstromes
Figure imgf000019_0001
ermittelt. Der Effektivwert des (ersten) Differenz-Blindstrom ^^௱,^^^^ௗ wird angezeigt oder (alternativ und) gemeldet; insbesondere, dass bei Überschreitung der Höhe 202312391 18 eines (ersten) (Differenz-)Blindstromgrenzwertes eine Meldung erfolgt. S = U * I (alternativ auch: S ^ ^ ULN , rms ^ I ^ , rms )
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Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine spezifische Mög- lichkeit der Ermittlung des (Effektivwertes des) (ersten) Differenz-Blindstromes gegeben ist, die insbesondere durch eine einen Mikroprozessor aufweisende Steuerungseinheit rea- lisiert werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein zweiter Eingang für den Anschluss einer zweiten externen Ein- heit vorgesehen. Die Steuerungseinheit ist mit dem zweiten Eingang verbunden. Aus der erhaltenen Höhe des (zweiten) Dif- ferenzstromes und Höhe der (zweiten) Spannung des zweiten Einganges wird eine Ermittlung eines (zweiten) Differenz- Wirkstromes oder (zweiten) Differenz-Blindstromes des zweiten Eingangs durchgeführt. Die Höhe des (zweiten) Differenz-Wirk- stromes oder (zweiten) Differenz-Blindstromes des zweiten Eingangs wird auf der Anzeigeeinheit angezeigt. Die zweite externe Einheit kann einem zweiten Leiterpaar des (ersten) Niederspannungsstromkreises oder einem zweiten Nie- derspannungsstromkreis zugeordnet sein. Das zweite Leiterpaar kann wiederum einen Phasenleiter und einen Neutralleiter auf- weisen (alternativ zwei Phasenleiter). Dies hat den besonderen Vorteil, dass zwei Stromkreise (mit einem Fehlerstromüberwachungsgerät) überwacht werden können. 202312391 19 In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Höhe des (zweiten) Differenzstromes des zweiten Eingangs an- gezeigt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Erhalt, die Meldung, die Anzeige oder (und) die Ermittlung des (zweiten) Differenz-Wirkstromes oder (zweiten) Differenz- Blindstromes des zweiten Eingangs in analoger Weise gemäß vorstehenden genannten Ausgestaltungen durchgeführt. (Deshalb ist erste/erster häufig in Klammern gesetzt.) Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache parallele Auswertung für zwei Stromkreise gegeben ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein weiterer Eingang oder weitere Eingänge, für den Anschluss ei- ner weiteren externen Einheit oder weiterer externer Einhei- ten, vorgesehen. Die Steuerungseinheit ist mit dem weiteren Eingang oder weiteren Eingängen verbunden. Aus der erhalten Höhe des Differenzstromes und Höhe der Spannung des weiteren Eingangs oder weiterer Eingänge wird eine Ermittlung eines (jeweiligen) Differenz-Wirkstromes oder (jeweiligen) Diffe- renz-Blindstromes des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge durchgeführt. Die Höhe des (jeweiligen) Differenz- Wirkstromes oder (jeweiligen) Differenz-Blindstromes des wei- teren Eingangs oder der weiteren Eingänge wird auf der Anzei- geeinheit angezeigt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass mehrere Stromkreise überwacht werden können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Höhe des Differenzstromes des weiteren Eingangs oder der wei- teren Eingänge angezeigt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Erhalt, die Meldung, die Anzeige oder (und) die Ermittlung des (jeweiligen) Differenz-Wirkstromes oder (jeweiligen) Dif- ferenz-Blindstromes des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge in analoger Weise gemäß vorstehenden genannten Aus- gestaltungen durchgeführt. (Deshalb ist erste/erster häufig in Klammern gesetzt.) 202312391 20 Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine einfache parallele Auswertung für mehrere Stromkreise gegeben ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Ermittlung des (ersten) Differenz-Wirkstromes oder (alterna- tiv und) des (ersten) Differenz-Blindstromes des (ersten, zweiten, weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge) fort- laufend (periodisch) durchgeführt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine fortlaufende peri- odische Überwachung des Niederspannungsstromkreises gegeben ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine externe mechanische Trennkontakteinheit, die einen geschlos- senen Zustand der Kontakte für einen Stromfluss der Leiter des Niederspannungsstromkreises oder einen geöffneten Zustand der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Tren- nung der Leiter des Niederspannungsstromkreis aufweist, oder (alternativ und) eine externe elektronische Unterbre- chungseinheit, die durch halbleiterbasierte Schaltelemente einen hochohmigen Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses oder einen niederohmigen Zustand der Schaltelemente zum Stromfluss im Niederspannungsstromkreis aufweist, vorgesehen. Bei Überschreitung des ersten Differenz-Wirkstro- mes über einen Stromgrenzwert oder Strom-Zeitgrenzwertes (d.h. wenn der Stromgrenzwert für eine erste Zeitdauer über- schritten wird) erfolgt ein geöffneter Zustand der Kontakte für eine stromflussvermeidende galvanische Trennung oder ein hochohmiger Zustand der Schaltelemente zur Vermeidung eines Stromflusses. Die externe mechanische Trennkontakteinheit oder (alternativ und) externe elektronische Unterbrechungseinheit kann Teil der externen Einheit sein. Dies hat den besonderen Vorteil, dass neben der Überwachung des Fehlerstromes bei Vorliegen von personengefährdenden Feh- lerströmen (Differenz-Wirkströmen) eine Unterbrechung des Nie- derspannungsstromkreises erfolgt, so dass neben der 202312391 21 Überwachung auch eine Schutzwirkung erzielt wird (analog zu klassischen Fehlerstromschutzschaltern, allerdings nicht mit dem Differenzstrom, sondern dem Differenz-Wirkstrom). Erfindungsgemäß wird eine externe Einheit beansprucht, auf- weisend eine Differenzstromsensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe ei- nes Differenzstromes eines Leiterpaares eines Niederspan- nungsstromkreises, wobei das Leiterpaar insbesondere einen Phasenleiter und einen Neutralleiter aufweist, und eine Spannungssensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe einer Spannung des Leiterpaares, dass die externe Einheit mit einem (dem) Fehlerstromüberwa- chungsgerät verbindbar ist. Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Verfahren für eine Fehlerstromüberwachung für elektrische Niederspannungs- stromkreise für Wechselspannung, speziell für ein Fehlerstro- müberwachungsgerät, mit den gleichen und weiteren Vorteilen beansprucht. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung von Fehler- strömen für elektrische Niederspannungsstromkreise für Wech- selspannung: ermittelt die Höhe eines Differenzstromes zweier Leiter eines Niederspannungsstromkreises, ermittelt die Höhe einer Spannung der beiden Leiter des Nie- derspannungsstromkreises, aus der Höhe der Spannung und der Höhe des Differenzstromes wird eine Ermittlung eines Differenz-Wirkstromes oder Diffe- renz-Blindstromes durchgeführt, die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstro- mes wird angezeigt (insbesondere gemeldet, um am die Meldung empfangenden Ort angezeigt zu werden, insbesondere erfolgt bei Überschreitung der Höhe eines (Differenz-)Wirkstromgrenz- wertes oder (Differenz-)Blindstromgrenzwertes eine Meldung, um am die Meldung empfangenden Ort angezeigt zu werden). 202312391 22 Insbesondere wird zusätzlich die Höhe des Differenzstromes angezeigt (insbesondere gemeldet, um am die Meldung empfan- genden Ort angezeigt zu werden). Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Computerprogramm- produkt für ein Fehlerstromüberwachungsgerät beansprucht. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausfüh- rung des Programms durch einen Mikroprozessor diesen veran- lassen die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen bzw. Verfahren des Fehlerstromüberwachungsgerätes durchzuführen bzw. zu un- terstützen. Insbesondere, dass der Differenz-Wirkstrom oder (alternativ und) Differenz-Blindstromes für die Anzeige oder Meldung ver- wendet wird. Der Mikroprozessor ist Teil des Fehlerstromüberwachungsgerät es, insbesondere der Steuerungseinheit. Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespei- chert ist, beansprucht. Erfindungsgemäß wird ein korrespondierendes Datenträgersig- nal, das das Computerprogrammprodukt überträgt, beansprucht. Alle Ausgestaltungen, sowohl in abhängiger Form rückbezogen auf den Patentanspruch 1 bzw. 15, als auch rückbezogen ledig- lich auf einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen von Pa- tentansprüchen, insbesondere auch ein Rückbezug der abhängi- gen Anordnungsansprüche auf den unabhängigen Verfahrensan- spruch, bewirken eine Verbesserung eines Fehlerstromüberwa- chungsgerätes. Generell wird ein neues Konzept für ein Fehlerstromüberwa- chungsgerät bereitgestellt. Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit 202312391 23 der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt die Zeichnung: Figur 1 eine erste Darstellung mit einem Fehlerstromüberwa- chungsgerät, Figur 2 eine zweite Darstellung mit einem Fehlerstromüberwa- chungsgerät, Figur 3 eine dritte Darstellung mit einem Fehlerstromüberwa- chungsgerät, Figur 4 eine vierte Darstellung mit einem Fehlerstromüberwa- chungsgerät, Figur 5 eine fünfte Darstellung mit einem Fehlerstromüberwa- chungsgerät, Figur 6 ein erstes Blockschaltbild für eine Berechnungsein- heit, Figur 7 eine Darstellung einer Anzeige, Figur 8 ein erster Testaufbau mit einem Fehlerstromüberwa- chungsgerät, Figur 9 ein zweiter Testaufbau mit einem Fehlerstromüberwa- chungsgerät. Figur 1 zeigt eine Darstellung eines Fehlerstromüberwachungs- gerätes SG zur Überwachung eines elektrischen Niederspan- nungsstromkreises für Wechselspannung. Es weist ein Gehäuse 103 mit mindestens einen ersten Eingang E1 für den Anschluss einer ersten externen Einheit sensor1 auf. 202312391 24 Die erste externe Einheit sensor1 (extern, d.h. außerhalb des Gehäuses) weist eine erste Differenzstromsensoreinheit (nicht dargestellt) auf, zur Ermittlung der Höhe eines ersten Diffe- renzstromes i∆1 (i∆1=iL1-iN1) eines ersten Leiterpaares LP1, beispielsweise eines ersten Niederspannungsstromkreises oder Teil-Niederspannungsstromkreises. Das erste Leiterpaar LP1 weist insbesondere einen ersten Leiterpaar-Phasenleiter LP1L1 und einen ersten Leiterpaar-Neutralleiter LP1N auf (alterna- tiv könnte es zwei Phasenleiter aufweisen). Die erste externe Einheit sensor1 weist ferner eine erste Spannungssensoreinheit (nicht dargestellt) auf, zur Ermitt- lung der Höhe einer ersten Spannung uL1N des ersten Leiterpaa- res LP1. Die erste externe Einheit sensor1 ist über eine leitungsge- bundene oder leitungslose erste Verbindung V1 mit dem ersten Eingang E1 verbunden. Das Fehlerstromüberwachungsgerät SG erhält über die erste Verbindung V1 / den ersten Einganges E1 die Höhe des ersten Differenzstromes i∆1 und die Höhe der ersten Spannung uL1N der ersten externen Einheit sensor1. Die erste externe Einheit sensor1 ermittelt die Höhe der (ersten) Spannung und die Höhe des (ersten) Differenzstromes des ersten Leiterpaares LP1. Das erste Leiterpaar LP1 ist beispielsweise ein erster Ab- zweig A1 eines ersten Phasenleiters L1 und eines Neutrallei- ters N. Der erste Phasenleiter L1 und der Neutralleiter N sind mit einer ersten Energiequelle EQ1 verbunden. Die erste Energiequelle EQ1 weist eine erste Spannungsquelle SQ1 mit einer Generatorspannung uG auf, wie beispielsweise eine Nenn- spannung von 230 Volt (Effektivwert) Wechselspannung (Phasen- leiter zu Neutralleiter) (bzw. 400 Volt zwischen zwei Phasen- leitern). D.h. einerseits ist der erste Leiterpaar-Phasenleiter LP1L1 ist mit dem ersten Phasenleiter L1 und der erste Leiterpaar- Neutralleiter LP1N mit dem Neutralleiter N verbunden. Andererseits ist das erste Leiterpaar LP1 mit einem ersten (Energie-) Verbraucher Load1 verbunden. Der erste Verbraucher 202312391 25 Load1 weist beispielsweise einen ersten Widerstand bzw. Wi- derstandswert RL1 auf. Zwischen der Verbindung vom ersten Leiterpaar LP1 mit dem ersten Phasenleiter L1 und Neutralleiter N einerseits und dem ersten Verbraucher Load1 andererseits ist der erste externe Einheit sensor1 angeordnet, wie in Figur 1 eingezeichnet. Gemäß Figur 1 ist beispielsweise ein zweites Leiterpaar LP2 vorgesehen, dass beispielsweise ein zweiter Abzweig A2 des ersten Phasenleiters L1 und des Neutralleiters N ist. D.h. beispielsweise ist einerseits der zweite Leiterpaar-Pha- senleiter LP2L1 mit dem ersten Phasenleiter L1 und der zweite Leiterpaar-Neutralleiter LP2N mit dem Neutralleiter N verbun- den. Andererseits ist das zweite Leiterpaar LP2 mit einem zweiten (Energie-) Verbraucher Load2 verbunden. Der zweite Verbrau- cher Load2 weist beispielsweise einen zweiten Widerstand bzw. Widerstandswert RL2 auf. Zwischen der Verbindung vom zweiten Leiterpaar LP2 mit dem ersten Phasenleiter L1 und Neutralleiter N einerseits und dem zweiten Verbraucher Load2 andererseits ist eine zweite ex- terne Einheit sensor2 angeordnet, wie in Figur 1 eingezeich- net. In diesem Beispiel weist das Gehäuse 103 einen zweiten Ein- gang E2 für den Anschluss der zweiten externen Einheit sen- sor2 auf. In analoger Weise zur ersten externen Einheit sensor1 weist die zweite externe Einheit sensor2 eine zweite Differenz- stromsensoreinheit (nicht dargestellt) auf, zur Ermittlung der Höhe eines zweiten Differenzstromes i∆2 (i∆2=iL2-iN2) des zweiten Leiterpaares LP2 auf, beispielsweise ein zweiter Nie- derspannungsstromkreis oder Teil-Niederspannungsstromkreis. Die zweite externe Einheit sensor2 weist ferner eine zweite Spannungssensoreinheit (nicht dargestellt) auf, zur Ermitt- lung der Höhe einer zweiten Spannung uL2N des zweiten Leiter- paares LP2. 202312391 26 Die zweite externe Einheit sensor2 ist über eine leitungsge- bundene oder leitungslose zweite Verbindung V2 mit dem zwei- ten Eingang E21 verbunden. Das Fehlerstromüberwachungsgerät SG erhält über die zweite Verbindung V2 / den zweiten Eingang E2 die Höhe des zweiten Differenzstromes i∆2 und die Höhe der zweiten Spannung uL2N der zweiten externen Einheit sensor2. Die zweite externe Einheit sensor2 ermittelt die Höhe der (zweiten) Spannung und die Höhe des (zweiten) Differenzstromes des zweiten Leiterpaares LP2. Der erste Eingang E1 des Fehlerstromüberwachungsgerätes SG ist mit einer (internen) Steuerungseinheit SE verbunden. Die Steuerungseinheit SE ist mit einer internen oder externen An- zeigeeinheit DISP verbunden, insbesondere geeignet zur An- zeige der Höhe eines Differenzstromes. Im Beispiel gemäß Fi- gur 1 ist eine interne Anzeigeeinheit DISP dargestellt. Das Fehlerstromüberwachungsgerät SG, insbesondere die Steue- rungseinheit SE, ist derart ausgestaltet, dass aus der erhaltenen Höhe des Differenzstromes und Höhe der Spannung des ersten Einganges E1 eine Ermittlung eines (ersten) Differenz-Wirkstromes oder (ersten) Differenz-Blind- stromes des ersten Einganges E1 durchgeführt wird. Die Höhe des (ersten) Differenz-Wirkstromes oder (ersten) Differenz- Blindstromes des ersten Einganges E1 wird auf der Anzeigeein- heit DISP angezeigt. Zusätzlich kann die Höhe des (ersten) Differenzstromes des ersten Eingangs E1 angezeigt werden. In analoger Weise kann (ein ggfs. vorgesehener) zweiter Ein- gang E2 des Fehlerstromüberwachungsgerätes SG mit der (inter- nen) Steuerungseinheit SE verbunden sein. Das Fehlerstromüberwachungsgerät SG, insbesondere die Steue- rungseinheit SE, ist derart ausgestaltet, dass aus der erhaltenen Höhe des Differenzstromes und Höhe der Spannung des zweiten Einganges E2 eine Ermittlung eines 202312391 27 (zweiten) Differenz-Wirkstromes oder (zweiten) Differenz- Blindstromes des zweiten Einganges E2 durchgeführt wird. Die Höhe des (zweiten) Differenz-Wirkstromes oder (zweiten) Dif- ferenz-Blindstromes des zweiten Einganges E2 wird auf der An- zeigeeinheit DISP angezeigt. Zusätzlich kann die Höhe des Differenzstromes des zweiten Eingangs E2 angezeigt werden. In analoger Weise kann ein weiterer Eingang oder können wei- tere Eingänge vorgesehen sein, für den Anschluss einer weite- ren externen Einheit oder weiterer externer Einheiten. Die Steuerungseinheit SE ist mit dem weiteren Eingang oder den weiteren Eingängen verbunden. Aus der erhalten Höhe des Differenzstromes und Höhe der Span- nung des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge wird eine Ermittlung eines Differenz-Wirkstromes oder Differenz- Blindstromes des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge durchgeführt wird. Die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes des weiteren Eingangs oder der weite- ren Eingänge wird auf der Anzeigeeinheit DISP angezeigt. Zusätzlich kann die Höhe des Differenzstromes des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge angezeigt werden. Das Fehlerstromüberwachungsgerät SG, insbesondere die Steue- rungseinheit SE, ist insbesondere derart ausgestaltet, dass aus der Höhe der momentanen Spannung uL1N, uL2N und der Höhe des momentanen Differenzstromes i∆1, i∆2 eine Ermittlung eines Effektivwertes des Differenz-Wirkstromes I∆,wirk des jeweiligen Einganges durchgeführt wird. Alternativ (oder zusätzlich) wird eine Ermittlung eines Ef- fektivwertes des Differenz-Blindstromes ^^௱,^^^^ௗ des jeweiligen Einganges durchgeführt. In einem Stromkreis entspricht die Höhe des Phasenleiterstro- mes iL1 der Höhe des Neutralleiterstromes iN1 (bezogen auf das erste Leiterpaar LP1), d.h. die Höhe des Differenzstrom i∆1 = iL1 – iN1 (bezogen auf das erste Leiterpaar LP1) ist im 202312391 28 Normalfall üblicherweise gleich oder annähernd Null. Die Anzeigeeinheit DISP kann weitere Informationen am Fehler- stromüberwachungsgerät anzeigen. Insbesondere wird die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes des je- weiligen Eingangs angezeigt. Zusätzlich kann die Höhe des Differenzstromes des jeweiligen Einganges angezeigt werden. In einer Ausgestaltung können die Höhe des Differenz-Wirk- stromes und die Höhe des Differenz-Blindstromes (sowie ggfs. zusätzlich die Höhe des Differenzstromes) angezeigt werden. Die Steuerungseinheit kann mit einer Kommunikationseinheit COM verbunden sein, beispielsweise zur (weiteren) externen Anzeige bzw. Meldung der Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes des jeweiligen Einganges. Zusätzlich kann die Höhe des Differenzstromes gemeldet werden. In diesen Fällen kann beispielsweise die interne Anzeigeein- heit DISP entfallen. In einer Ausgestaltung können die Höhe des Differenz-Wirk- stromes und die Höhe des Differenz-Blindstromes (sowie ggfs. zusätzlich die Höhe des Differenzstromes) gemeldet werden. In diesen Fällen kann ebenso beispielsweise die interne An- zeigeeinheit DISP entfallen. Alternativ oder zusätzlich kann die Meldung erst bei Über- schreitung eines Wirkstromgrenzwertes bzw. Blindstromgrenz- wertes erfolgen. Die Höhe der Wirkstromgrenzwertes kann beispielsweise 5mA, 6mA, 10mA, 20mA, 30mA, 50mA, 100mA oder 300mA sein. Die Höhe der Blindstromgrenzwertes ist typischerweise größer (z.B. das 2, 3, 5, oder 10-fache) oder gleich zur Höhe der Wirkstrom- grenze. Die Kommunikationseinheit COM kann eine leitungsgebundene oder leitungslose Kommunikation bereitstellen, um die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes, insbe- sondere auch die Höhe des Differenzstromes, insbesondere für eine externe Anzeige zu melden. Es wird eine Meldung bzw. Übertragung bereitgestellt. Die Höhe des jeweiligen Stromes kann an eine externe Anzeigeeinheit übermitteltet (gemeldet) 202312391 29 werden. Die externe Anzeigeeinheit kann Teil eines übergeord- neten Überwachungs- bzw. Managementsystems sein bzw. es kann an andere Einheiten, insbesondere zu Anzeige, gemeldet wer- den. Der (Effektivwert des) Differenz-Wirkstrom I∆,wirk oder (alter- nativ und) Differenz-Blindstromes ^^௱,^^^^ௗ des jeweiligen Ein- ganges wird auf einer internen oder externen Anzeigeeinheit (z.B. mittels einer Meldung) angezeigt. Alternativ oder zusätzlich kann bei Überschreitung der Höhe des Wirkstromgrenzwertes (oder (alternativ und) Blindstrom- grenzwertes) eine Anzeige (Meldung) erfolgen. In einer Ausgestaltung können am Fehlerstromüberwachungsgerä- tes SG Meldekontakte vorgesehen sein. Die Meldekontakte kön- nen beispielsweise durch die Steuerungseinheit SE angesteuert werden. Beim Überschreiten eines bestimmten ersten Wirkstrom- grenzwertes (oder (alternativ und) ersten Blindstromgrenzwer- tes) oder (alternativ und) ersten Stromgrenzwertes des Diffe- renzstromes kann durch ein Schließen (alternativ Öffnen) der Kontakte die Überschreitung eines kritischen Wertes gemeldet bzw. signalisiert werden. Diese Meldung mittels der Meldekon- takte kann auch zum Schalten von externen Schalteinrichtungen (Schütze, Relais) benutzt werden. Das Fehlerstromüberwa- chungsgerät kann dazu verwendet werden, noch vor dem Errei- chen der Abschaltschwelle eines Schutzschaltgerätes einem An- wender eine Meldung zu geben, dass im Niederspannungsstrom- kreis (in einer Anlage) ((Teilstromkreis, Abzweig A1) ein Fehler vorliegt. Somit können bei sich langsam verschlech- ternden Werten, etwa durch alternde Isolierungen, Maßnahmen ergriffen werden, bevor die Anlage abgeschaltet wird. Die Ermittlung des (Effektivwertes) des Differenz-Wirkstromes erfolgt bezogen auf die Frequenz der Wechselspannung im Nie- derspannungsstromkreis. D.h. bei einer Frequenz der Wechsel- spannung von beispielsweise 50 Hz, wird der erste Differenz- Wirkstrom bezogen auf 50 Hz ermittelt. 202312391 30 Analoges gilt für den zweiten Eingang E2 und dem damit ver- bundenen zweiten Differenz-Wirkstrom oder zweiten Differenz- Blindstromes bzw. zweiten Differenzstrom. Die Differenzstromsensoreinheit weist insbesondere einen (klassischen) Summenstromwandler auf. Das Leiterpaar des Niederspannungsstromkreises ist beispiels- weise durch die Differenzstromsensoreinheit, insbesondere den Summenstromwandler, hindurchgeführt. D.h. sie bilden die Pri- märwicklung des Summenstromwandlers, beispielsweise mit einer Windungszahl von 0,5 bis 1. Figur 2 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 1, mit dem Unter- schied, dass eine zweite Energiequelle EQ2 vorgesehen ist. Die zweite Energiequelle EQ2 ist einerseits mit der ersten Energiequelle EQ1 und dessen Neutralleiter N verbunden. Die zweite Energiequelle EQ2 ist andererseits mit einem zwei- ten Phasenleiter L2 verbunden. Die zweite Energiequelle EQ2 kann analog zur ersten Energie- quelle eine zweite Spannungsquelle SQ2 mit einer Generator- spannung uG aufweisen, wie beispielsweise eine Nennspannung von 230 Volt (Effektivwert) Wechselspannung (Phasenleiter zu Neutralleiter) (bzw. 400 Volt zwischen zwei Phasenleitern). Im Beispiel gemäß Figur 2 ist ferner der zweite Phasenleiter L2 mit dem zweiten Leiterpaar-Phasenleiter LP2L2 (Bezugszei- chen angepasst) des zweiten Leiterpaares LP2 verbunden. (D.h. nicht mit dem ersten Phasenleiter L1.) D.h. das zweite Leiterpaar LP2 ist ein zweiter Abzweig A2 des zweiten Phasenleiters L2 und des Neutralleiters N. D.h. der zweite Leiterpaar-Phasenleiter LP2L2 ist mit dem zweiten Pha- senleiter L2 und der zweite Leiterpaar-Neutralleiter LP2N mit dem Neutralleiter N verbunden. Figur 3 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 2, mit den nach- folgenden Unterschieden bzw. Erläuterungen. 202312391 31 Der Neutralleiter der ersten / zweiten Energiequelle EQ1, EQ2 ist energiequellenseitig geerdet, was durch ein Erdsymbol an- gedeutet ist. Diese Erdung weist eine (nicht eingezeichnete) Erdimpedanz ZPE auf. Der erdseitige Neutralleiteranschluss wird gemäß Figur 3 als Schutzleiteranschluss PE (Protective Earth) bereitgestellt. In Figur 3 weist der erste Verbraucher Load1 mit einer ersten Impedanz bzw. Widerstand RL1 ein Metall-Gehäuse MG auf. Das beispielsweise Metall-Gehäuse MG des ersten Verbrauchers Load1 ist im Beispiel über einen Schutzleiter SL mit dem Schutzleiteranschluss PE der Energiequelle EQ verbunden. Al- ternativ könnte das Gehäuse auch geerdet sein. Der Schutzleiter SL weist eine Schutzleiter-Impedanz ZSL auf, wie in Figur 3 angedeutet. Je nach Geräte-Typ fließt auf dem Schutzleiter SL ein soge- nannter betriebsbedingter Strom iSL, wie ein Ableitstrom. Dies kann z.B. bei einem Netzteil mit enthaltenen Y-Kondensa- toren der Fall sein. Figur 4 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 3, mit dem Unter- schied, dass ein erster Fehlerfall FF1 eingezeichnet ist. Im Beispiel gemäß Figur 4 besteht eine elektrische Verbindung vom ersten Leiterpaar-Phasenleiter LP1L1 zum Schutzleiter SL, wobei diese Verbindung auf der einen Seite zwischen erster externer Einheit sensor1 und erstem Verbraucher Load1 er- folgt. Dies wäre zum Beispiel dann der Fall, wenn eine Person den ersten Leiterpaar-Phasenleiter LP1L1 berührt und anderer- seits gleichzeitig Kontakt mit dem Schutzleiter SL (z.B. über ein Metallgehäuse MG) hat. D.h. vom ersten Leiterpaar-Phasen- leiter LP1L1 kann ein elektrischer Fehlerstrom iRE1 abfließen (zur ersten Energiequelle EQ1), so dass in der ersten exter- nen Einheit sensor1 der Strom im ersten Leiterpaar-Phasenlei- ter iL1 und der Strom im ersten Leiterpaar-Neutralleiter iN1 nicht mehr identisch ist, da ein Fehlerstrom iRE1 über den Schutzleiter SL, hier als Schutzleiterstrom iSL gekennzeich- net, zum Schutzleiteranschluss PE der ersten Energiequelle 202312391 32 EQ1 fließen kann. Der erste Fehlerfall FF1 weist einen Wider- standswert RE1 auf, der aus Fehlerwiderständen (z.B. Wider- stand einer Person) bestehen kann. Der erste Fehlerfall FF1 ist in Figur 4 separat eingezeichnet (zur Erläuterung). Der erste Fehlerfall FF1 kann in analoger Weise auch im ersten Verbraucher Load1 auftreten oder ander- weitig. Im Beispiel gemäß Figur 4 entspricht der resultierende Feh- lerstrom iRE1 dem in der ersten externen Einheit sensor1 er- mittelten Differenzstrom i∆1 (iRE1 = iPE = i∆1) (die Impedanz ZSL des Schutzleiters SL wird in diesem Beispiel nicht berück- sichtigt; sie kann in analoger Weise berücksichtigt werden). Figur 5 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 3 oder 4, mit dem Unterschied, dass ein zweiter Fehlerfall FF2 eingezeichnet ist. Im Beispiel gemäß Figur 5 besteht eine elektrische Ver- bindung vom ersten Leiterpaar-Phasenleiter LP1L1 nach Erde, wobei diese Verbindung auf der einen Seite zwischen erster externer Einheit sensor1 und erstem Verbraucher Load1 verbun- den ist. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn eine Person den ersten Leiterpaar-Phasenleiter LP1L1 (zwischen erster exter- ner Einheit sensor1 und erstem Verbraucher Load1) berührt. D.h. vom ersten Leiterpaar-Phasenleiter LP1L1 kann ein elektrischer Fehlerstrom iRE2 abfließen (zur ersten Energie- quelle EQ1), so dass in der ersten externen Einheit E1 der Strom im ersten Leiterpaar-Phasenleiter iL1 und der Strom im ersten Leiterpaar-Neutralleiter iN1 nicht mehr identisch ist, da ein Fehlerstrom iRE2 nach Erde und darüber zur Energie- quelle EQ bzw. dessen Erde fließen kann. Der zweite Fehler- fall FF2 weist einen Widerstandswert RE2 auf, der aus Fehler- widerständen und (ggfs.) Erdwiderständen bestehen kann. Der zweite Fehlerfall FF2 ist in Figur 5 separat eingezeich- net (zur Erläuterung). Der zweite Fehlerfall FF2 kann in ana- loger Weise auch am/im ersten Verbraucher Load1 auftreten oder anderweitig. 202312391 33 Im Beispiel gemäß Figur 5 entspricht der resultierende Feh- lerstrom iRE2 dem in der ersten externen Einheit sensor1 er- mittelten Differenzstrom i∆1 (iRE2 = i∆1). Figur 6 zeigt ein Funktionsblockschaltbild von in der Steue- rungseinheit SE ausgeführten Funktionen, die als Einheiten dargestellt sind. Die Steuerungseinheit SE erhält - von der externen Einheit (bzw. dessen Differenz- stromsensoreinheit) die Höhe des Differenzstromes (i∆1) = i∆ (= i(t)) des (ersten / jeweiligen) Einganges, insbesondere die momentane Höhe des Differenzstromes (momentane Differenz- stromwerte), und - von der externen Einheit (bzw. dessen Spannungssensorein- heit) die Höhe der Spannung uLN (= u(t)) des (ersten / jewei- ligen, bspw. = uL1N / = uL2N) Einganges, insbesondere die mo- mentane Höhe der Spannung (momentane Spannungswerte). Beide werden beispielsweise einer Berechnungseinheit BE (die i.B. Teil der Steuerungseinheit SE ist) zugeführt. Aus der Höhe der (momentanen) Spannung uLN (bspw. = uL1N / = uL2N) und der (momentanen) Höhe des Differenzstromes i∆ (bspw. = i∆1 / = i∆2) (i∆ = iL – iN / i∆1 = iL1 – iN1 / i∆1 = iL1 – iN1) des (ersten / jeweiligen) Einganges wird eine Ermittlung eines Differenz- Wirkstromes I∆,wirk (Effektivwert) oder (und) Differenz-Blind- stromes I∆,blind (Effektivwert) des (ersten / jeweiligen) Ein- ganges durchgeführt. (Analoges gilt für den Differenzstrom / der Spannung des (zweiten / jeweiligen) Einganges, deshalb wurde/werden ent- sprechende Begrifflichkeiten und Formeln vereinfacht, insbe- sondere erste/ersten bzw. der Index 1 weggelassen bzw. zur entsprechenden Verdeutlichung in Klammern gesetzt.) Die Höhe des (ersten) Differenz-Wirkstromes I∆,wirk (Effektiv- wert) oder (und) (ersten) Differenz-Blindstromes I∆,blind (Ef- fektivwert) wird für eine Anzeige auf einer internen oder ex- ternen Anzeigeeinheit verwendet. (Die Höhe des Differenz- Wirkstromes I∆,wirk (Effektivwert) kann für eine Stromflussver- meidung des überwachten Stromkreises verwendet werden.) 202312391 34 Im Beispiel gemäß Figur 6 ist die Ermittlung des (Effektiv- wertes des) Differenz-Wirkstromes I∆,wirk dargestellt. Die Höhe des (momentanen) Differenzstromes i∆, konkret gemäß Figur 6 die momentane Höhe des Differenzstromes (momentane Differenz- stromwerte), und die Höhe der Spannung uLN (bspw. = uL1N / = uL2N), konkret gemäß Figur 6 die momentane Höhe der Spannung (momentane Spannungswerte), wird einer Multiplikationseinheit ME zugeführt, die durch (phasenrichtige) Multiplikation der beiden zugeführten Größen (Differenzstrom i∆ und Spannung uLN) eine momentane Differenz-Leistung p∆ (= pd) ermittelt bzw. berechnet. Die momentane Differenz-Leistung p∆ wird einer ersten Integ- rationseinheit INT1 zugeführt, zur Ermittlung der Differenz- Wirkleistung P∆, die durch Integration bzw. Mittelwertbildung der momentanen Differenz-Leistung p∆ über ein Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspannung, z.B. über eine halbe, eine, anderthalbe, … oder mehrere Periodendauern der Wechselspannung, eine Differenz-Wirkleistung P∆ ermittelt bzw. berechnet. Die Höhe der Spannung uLN, konkret gemäß Figur 6 die momen- tane Höhe der Spannung uLN (= u(t)), wird einer Effektivwert- einheit zugeführt, die gemäß Figur 6 aus der momentanen Höhe der Spannung uLN einen Effektivwert der Spannung ULN,rms ermit- telt bzw. berechnet. Die Effektivwerteinheit gemäß Figur 6 besteht aus drei hintereinandergeschalteten Einheiten, einer Quadrierungseinheit QQ, einer zweiten Integrationseinheit INT2 und einer Quadratwurzeleinheit QW. Die Quadrierungseinheit QQ führt eine Quadrierung der momen- tanen Höhe der Spannung uLN durch. Die quadrierte momentane Höhe der Spannung wird der zweiten Integrationseinheit INT2 zugeführt, die durch Integration bzw. insbesondere Mittel- wertbildung (der quadrierten momentanen Höhe der Spannung) über ein Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspan- nung, z.B. über eine halbe, eine, anderthalbe, … oder mehrere Periodendauern der Wechselspannung, einen Mittelwert bildet (mit Integrationseinheit INT2 ist alternativ auch eine 202312391 35 Einheit zur Mittelwertbildung gemeint bzw. umfasst). Die Quadratwurzeleinheit QW zieht die Quadratwurzel aus dem Mit- telwert, so dass der Effektivwert der Spannung ULN,rms ermit- telt bzw. berechnet (Root mean square, die Berechnung eines Effektivwertes ist üblicherweise bekannt). Wesentlich ist, dass bei der ersten Integrationseinheit INT1 (= Mittelwert- einheit 1) und der zweiten Integrationseinheit INT2 (Mittel- werteinheit 2) (jeweils) über dasselbe Vielfache der halben Periodendauer der Wechselspannung integriert wird, d.h. z.B. über dieselbe halbe, eine, anderthalbe, … oder mehrere Perio- dendauern der Wechselspannung. Die durch die erste Integrationseinheit INT1 ermittelte Dif- ferenz-Wirkleistung P∆ und der durch die drei hintereinander- geschalteten Einheiten (Quadrierungseinheit QQ, zweite Integ- rationseinheit INT2, Quadratwurzeleinheit QW) ermittelte Ef- fektivwert der Spannung ULN,rms wird einer Divisionseinheit DIV zugeführt, die durch Division der Differenz-Wirkleistung P∆ durch den Effektivwert der Spannung ULN,rms den Effektivwert des Differenz-Wirkstrom I∆,wirk ermittelt bzw. berechnet.
Figure imgf000037_0001
D.h. aus den momentanen Spannungswerten wird ein Effektivwert der Spannung ULN,rms (über ein Vielfaches (1, 2, … n) der hal- ben Periodendauer der Wechselspannung) ermittelt. Aus den momentanen Spannungswerten und den momentanen Diffe- renzstromwerten wird eine Differenz-Wirkleistung P∆ (über dasselbe Vielfache der halben Periodendauer der Wechselspan- nung) ermittelt. Die Differenz-Wirkleistung P∆ (über das Vielfache (1, 2, … n) der halben Periodendauer der Wechselspannung) wird durch Di- vision mit dem Effektivwert der Spannung ULN,rms (über dasselbe Vielfache (1, 2, … n) der halben Periodendauer der 202312391 36 Wechselspannung) ein Effektivwert des Differenz-Wirkstrom I∆,wirk ermittelt. Der Effektivwert des Differenz-Wirkstrom I∆,wirk des jeweiligen Einganges kann durch die interne (externe) Anzeigeeinheit DISP angezeigt werden oder(und) durch die Kommunikationsein- heit COM gemeldet werden, für eine Anzeige auf einer externen Anzeigeeinheit. Der Effektivwert des Differenz-Wirkstrom I∆,wirk kann erst bei Überschreitung eines Wirkstromgrenzwertes gemeldet (angezeigt) werden. Analoges gilt für den Differenz- blindstrom. Eine externe Anzeigeeinheit kann beispielsweise ein Webbrow- ser sein. Technisch gesehen kann es irgendwie einen Daten- speicher/Datenbank geben, aus der die gesammelten Daten gela- den und angezeigt werden. Dieser Ablauf, wie auch die weiteren Abläufe, können durch ein Verfahren, Algorithmus bzw. Computerprogrammprodukt, das auf einen Mikroprozessor in der Steuerungseinheit SE abläuft, realisiert sein. D.h. die Einheiten sind beispielsweise Funk- tionen, die ausgeführt werden. Die aus den momentanen Spannungswerten und den momentanen Differenzstromwerten ermittelte momentane Leistung p∆, aus der durch Integration (über ein Vielfaches (wie 1, 2, 3, 4, … n) der halben Periodendauer der Wechselspannung) die Diffe- renz-Wirkleistung P∆ ermittelt wird, kann alternativ auch an- derweitig ermittelt werden. Die Steuerungseinheit kann in analoger Weise aus den momenta- nen Differenzstromwerten einen Effektivwert des Differenz- stromes (über ein Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspannung) ermitteln. Aus dem Effektivwert der Spannung und dem Effektivwert des Differenzstromes wird durch Multiplikation eine Differenz- Scheinleistung ermittelt (jeweils gleiche Zeiten / (Vielfache der) Periodendauern betrachtet). Aus der Differenz-Scheinleistung und der Differenz-Wirkleis- tung wird eine Differenz-Blindleistung ermittelt. Aus der 202312391 37 Differenz-Blindleistung wird der Differenz-Blindstromes er- mittelt. Konkreter wird aus der Quadratwurzel der Differenz vom Quadrat der Differenz-Scheinleistung und dem Quadrat der Differenz- Wirkleistung die Differenz-Blindleistung ermittelt. Aus der Differenz-Blindleistung (über ein Vielfaches der halben Peri- odendauer der Wechselspannung) wird durch Division mit dem Effektivwert der Spannung (über dasselbe Vielfaches der halben Periodendauer der Wechselspannung) ein Effektivwert des Dif- ferenz-Blindstrom
Figure imgf000039_0001
ermittelt. Der Effektivwert des Differenz-Blindstromes I∆,blind kann durch die interne (externe) Anzeigeeinheit DISP angezeigt werden oder durch die Kommunikationseinheit COM gemeldet werden, für eine Anzeige auf einer externen Anzeigeeinheit. Der Effektiv- wert des Differenz-Blindstromes I∆,blind kann erst bei Über- schreitung eines Blindstromgrenzwertes gemeldet (angezeigt) werden. S ^ ^ ULN , rms ^ I ^ , rms
Figure imgf000039_0002
Der aus den momentanen Spannungswerten und den momentanen Differenzstromwerten ermittelte Differenz-Blindstrom kann al- ternativ auch anderweitig ermittelt werden. Die Ermittlung des Differenz-Wirkstromes, insbesondere des Differenz-Blindstromes, erfolgt vorteilhaft fortlaufend (pe- riodisch), beispielsweise mikroprozessorunterstützt. Das Fehlerstromüberwachungsgerät kann ferner derart ausge- staltet bzw. erweitert sein, dass zusätzlich zum Differenz- Wirk- oder Blindstrom die Höhe des Differenzstromes (Effek- tivwert) durch die interne (externe) Anzeigeeinheit DISP 202312391 38 angezeigt wird oder durch die Kommunikationseinheit COM ge- meldet wird, für eine (Speicherung oder/und) Anzeige auf ei- ner externen Anzeigeeinheit. Der Effektivwert des Differenz- stromes kann erst bei Überschreitung eines Grenzwertes gemel- det (angezeigt) werden. Die Höhe der Stromgrenzwerte oder Strom-Zeitgrenzwertes kann vollständig oder teilweise einstellbar sein, z.B. mittels ei- ner Eingabeeinheit oder der Kommunikationseinheit am Fehler- stromüberwachungsgerät. Mit der Erfindung können Differenz-Wirkströme oder Differenz- Blindströme (oder auch Differenzströme) mehrerer (insbeson- dere unabhängiger) Stromkreise separat ermittelt und ange- zeigt werden. D.h. das erfindungsgemäße Fehlerstromüberwachungsgerät ver- hält sich beispielsweise wie nachfolgend dargestellt. Figur 7 zeigt, wie die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes auf der (internen) Anzeigeeinheit DISP angezeigt werden können (eine dem entsprechende Anzeige kann auch auf einer externen Anzeigeeinheit erfolgen). Im Beispiel gemäß Figur 7 wird auch der Differenzstrom I∆ angezeigt. Figur 7 zeigt im linken Teil eine Digitalanzeige, auf der auf der im oberen Bereich der Differenzstrom I∆ angezeigt wird, im Beispiel gemäß Figur 7 ein Differenzstrom I∆ von 227 mA, im unteren Bereich wird der Differenz-Wirkstrom I∆,wirk ange- zeigt, dargestellt als aktiver Differenzstrom I∆,active, im Beispiel gemäß Figur 7 ein (Differenz-Wirkstrom I∆,wirk =) ak- tiver Differenzstrom I∆,active von 4 mA. Figur 7 zeigt im rechten Teil eine dementsprechende Anzeige als Balkendiagramm, wobei auf der horizontalen X-Achse die Stromart, d.h. Differenzstrom I∆ oder (Differenz-Wirkstrom I∆,wirk =) aktiver Differenzstrom I∆,active , dargestellt ist, und auf der vertikalen Y-Achse die Stromhöhe (logarithmisch) in Milliampere mA aufgetragen ist. 202312391 39 Figur 8 zeigt einen Testaufbau (Messaufbau) mit einem Fehler- stromüberwachungsgerät SG. Die erste externe Einheit E1 sen- sor1 ist netzseitig über einen zweipoligen ersten Schalter S1 an die erste Energiequelle EQ1 angeschlossen. An der ersten externen Einheit E1 ist der lastseitige phasen- leiterseitige Anschluss LP1L1 über einen einstellbaren Wider- stand R, einem zweiten Schalter S2 und ein Strommessgerät AM mit dem (netzseitigen = energiequellenseitigen) Neutralleiter N verbunden. Der lastseitige Neutralleiteranschluss LP1N ist im Beispiel nicht angeschlossen. Zwischen den netzseitigen ersten Phasenleiter L1 und Neutral- leiter N ist (optional) ein Spannungsmessgerät VM angeschlos- sen. Die erste externe Einheit E1 ist mit dem ersten Eingang E1 des Fehlerstromüberwachungsgerätes SG verbunden. Das Fehler- stromüberwachungsgerät kann eine Energieversorgung aufweisen, die beispielsweise mit dem (ersten) Phasenleiter und dem Neutralleiter verbunden ist. Ein klassisches Fehlerstromüberwachungsgerät als auch ein er- findungsgemäßes Fehlerstromüberwachungsgerät verhält sich derart, dass bei geschlossenen erstem und zweitem Schalter S1, S2 und einem mit dem einstellbaren Widerstand R einge- stellten Fehlerstrom I∆,R (= Differenzstrom im Testaufbau über die erste externe Einheit E1), der in diesem Fall über das Strommessgerät AM fließt, von beispielsweise 30 mA, beide Fehlerstromüberwachungsgeräte diesen Wert anzeigen. Das erfindungsgemäße Fehlerstromüberwachungsgerät würde die- sen Strom (30 mA) als Differenz-Wirkstrom I∆,wirk (aktiver Dif- ferenzstrom I∆,active) anzeigen. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fehlerstromüber- wachungsgerätes, bei dem auch der Differenzstrom I∆ angezeigt wird, würde dieser Wert (30 mA) ebenfalls angezeigt werden. Das erfindungsgemäße Fehlerstromüberwachungsgerät würde bei einer Anzeige des Differenz-Blindstromes I∆,blind diesen Wert nicht anzeigen (idealerweise ~ 0 mA). 202312391 40 Ohmsche Test-Fehlerströme I∆,R verschiedener Höhe können mit dem einstellbaren Widerstand R eingestellt werden und so das Fehlerstromüberwachungsgerät SG hinsichtlich des Anzeigever- haltens getestet werden. Figur 9 zeigt einen Aufbau / Anordnung gemäß Figur 8, mit dem Unterschied, dass an Stelle des einstellbaren Widerstandes R ein, insbesondere einstellbares, kapazitives oder induktives Bauelement vorgesehen ist, im Beispiel ein Kondensator C mit einer bestimmten Kapazität (vorteilhaft variabel einstell- bar). Wird die Kapazität des Kondensators C derart bemessen, dass ein (kapazitiver) Fehlerstrom von I∆,C von im Beispiel 30 mA fließt (Effektivwert, Toleranzbereiche beachten), wird ein klassisches Fehlerstromüberwachungsgerät (gemäß dem Stand der Technik) diesen Stromwert anzeigen. Ein erfindungsgemäßes Fehlerstromüberwachungsgerät SG wird bei einer Anzeige des Differenz-Wirkstromes I∆,wirk (aktiver Differenzstrom I∆,active) diesen Wert nicht anzeigen (idealer- weise ~ 0 mA). In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fehlerstromüber- wachungsgerätes, bei dem auch der Differenzstrom I∆ angezeigt wird, würde dieser Wert (30 mA) ebenfalls angezeigt werden. Das erfindungsgemäße Fehlerstromüberwachungsgerätes würde bei einer Anzeige des Differenz-Blindstromes I∆,blind diesen Wert (30 mA) anzeigen. Mit dem genannten Testaufbau kann einfach die Wirksamkeit der Erfindung nachgewiesen werden. Die Kapazität des Kondensators C müsste nur für entsprechende Fehlerströme (in Abhängigkeit von der Frequenz des Niederspannungswechselstromkreises) be- messen werden.
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202312391 41 ^^. ^^.
Figure imgf000043_0001
ULN= 230 Volt, f=50 Hz Im Folgenden wird die Erfindung nochmals kurz mit anderen Worten erläutert. Aus den Momentanwerten des gemessenen Differenzstromes und den Momentanwerten der gemessenen Spannung wird der Verlauf einer momentanen Differenzleistung ermittelt. Dieser Moment- anwertverlauf kann (durch eine Mittelwertsbildung) in eine Wirkleistung überführt werden und anschließend hieraus (durch Division durch den (50 Hz) Effektivwert der Spannung) ein Differenz-Wirkstrom ermittelt werden. Dieser ermittelte Dif- ferenz-Wirkstrom ist ein Effektivwert, der sich auf die 50-Hz (bzw. Grundfrequenz der Netzspannung) bezieht. Neben der Wirkstrom-Berechnung ist nach dem gleichen Prinzip eine Be- rechnung des 50Hz-Blindstromes möglich. Die Informationen können dem Anwender über eine (interne oder externe) Anzeige- einheit angezeigt werden oder über eine Kommunikationseinheit (Schnittstelle) übermittelt werden, insbesondere für eine (weitere) externe Anzeige. Heute ist eine Aufspaltung des 50 Hz Differenzstromes in Wirk- und Blind-Anteil nicht möglich, da nur eine Strommes- sung vorliegt und es physikalisch nicht möglich ist aus der ausschließlichen Analyse des Stromverlaufes den 50 Hz - An- teil in Wirk- und Blind-Anteil zu zerlegen. Die hier darge- stellte Methode ermöglicht somit eine neue Information und neue Gerätefunktionen. So können Wirk- und Blindanteile er- kannt und analysiert werden. Z.B. kann aus den Werten von Wirk- und Blind-Strom eine Aussage über die ohmschen und ka- pazitiven Impedanzanteile in einer elektrischen Anlage ge- troffen werden. 202312391 42 Die erfindungsgemäße Lösung benötigt eine Spannungsermittlung (Messung), die kostengünstig realisiert werden kann. Es ist lediglich ein geringer Berechnungsaufwand erforderlich, da nur eine Multiplikation und eine Mittelwertbildung benötigt wird. Eine externe Einheit (Sensoreinheit) enthält eine Differenz- stromsensoreinheit, beispielsweise einen klassischen Summen- stromwandler, und eine Spannungssensoreinheit. Die externe Einheit ist mit dem Fehlerstromüberwachungsgerät SG verbun- den. Das Fehlerstromüberwachungsgerät enthält die Funktionen zur Auswertung und ggfs. zur Anzeige. Die externe Einheit kann in eine Leitung zu einem (mehreren) Verbraucher eingefügt werden. Ggfs. kann eine kontaktlose Differenzstromsensoreinheit (z.B. Summenstromwandler) oder (alternativ: und) Spannungssensoreinheit (z.B. ohmscher Span- nungsteiler) verwendet werden. Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und an- dere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet wer- den, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. 202312391 1 Description Residual current monitoring device and method Regardless of the grammatical gender of a particular term, persons with male, female or other gender identity are also included. The invention relates to the technical field of a residual current monitoring device for monitoring the level of residual currents in an electrical low-voltage alternating current circuit, and a method for residual current monitoring of an electrical low-voltage alternating current circuit. Residual current monitoring device refers to low-voltage residual current monitoring devices. These are also referred to as residual current monitoring devices (RCM devices). With this residual current monitoring device (RCM device), residual currents (differential currents), in particular those caused by operation, can be measured and displayed (monitored). This is used to monitor (earth) residual currents in a low-voltage alternating current circuit or generally in an electrical system. Residual current monitoring devices display the measured differential currents in different ways. Low voltage refers to voltages up to 1000 volts AC or 1500 volts DC. Low voltage refers specifically to voltages that are higher than extra-low voltage with values of 50 volts AC or 120 volts DC. Low voltage circuits refer to circuits for currents up to 6300 amps, more specifically for currents up to 1600 amps, 1200 amps, 630 amps, 125 amps, 63 amps, 40 amps, 32 amps, 16 amps, 10 amps or 6 amps. The current values mentioned refer in particular to rated currents (formerly nominal and/or breaking currents), ie currents that the circuit or a residual current monitoring device can produce under standardized conditions (such as 202312391 2 Connection cross-sections of the copper conductors and their length) at a defined ambient temperature (such as 40°C) can lead to permanent, ie without damage. Such conditions are specified in relevant product standards (for example DIN EN 60947-2 or 60898-1). In colloquial terms, this is the maximum current that is normally carried through the circuit or at which the electrical circuit is usually interrupted, such as a circuit breaker or a power switch. Residual current monitoring devices are used in particular for nominal current ranges of or up to 16, 25, 32, 40, 63, 80 or 125 amps. Residual current monitoring devices for electrical low-voltage AC circuits or systems are generally known. Residual current monitoring devices determine the current sum (i.e. a total current or, depending on the direction of current/power flow, a differential current) between two or more conductors in an electrical circuit, which is normally zero. The level of the current sum/differential current is displayed in order to monitor it. Almost all previous residual current monitoring devices have a total current transformer, the primary windings of which are formed by the conductors of the circuit and the secondary winding of which outputs the current sum or the differential current or an equivalent of the current sum/differential current, e.g. in the form of a voltage (or current), which is used directly or indirectly to display the level. For this purpose, two or more conductors, usually forward and return conductors or phase conductors (= outer conductors) and neutral conductors in a single-phase alternating current network, all three phase conductors (= outer conductors) or all three phase conductors (= outer conductors) and the neutral conductor in a three-phase alternating current network, are connected by a core, usually a ring-shaped core made of ferromagnetic material. 202312391 3 material. Only the differential current, i.e. a current that differs from the forward and return current, from the conductors is converted (or transferred to the secondary winding). The total current in an electrical circuit is usually zero. This is how the level of a fault current can be determined. If, for example, a current flows to earth on the energy sink side or consumer side, this is referred to as a fault current (or leakage current to earth). This is the case, for example, when a person touches a live phase conductor. In this case in particular, this current to earth is referred to as a fault current. In contrast, electrical equipment (such as power supplies or frequency converters) can also leak a current to earth due to so-called Y capacitors, for example. This current is typically referred to as a leakage current. A fault occurs, for example, when there is an electrically conductive connection from a phase conductor or external conductor of the electrical circuit to earth. For example, when a person touches the phase conductor. In this case, part of the electrical current does not flow back via the neutral conductor or zero conductor as usual, but via the person and the earth. This fault current can now be detected using the total current transformer, since the total recorded amount of the incoming and returning current is not equal to zero. The main function of residual current monitoring devices is to monitor electrical systems with regard to their fault current behavior. In this way, fault currents that arise can be detected and stopped at an early stage, whereby early detection and planned elimination can ensure high system availability. 202312391 4 In general, operational (technically caused) leakage currents (especially with the mains frequency (fundamental frequency) (e.g. 50 Hz in Europe)) and fault currents (e.g. caused by people) cannot be distinguished. The reaction of a residual current monitoring device is the same for both (operational, technically caused leakage currents or fault currents caused by people). When using electronic equipment that often uses capacitors connected to the protective conductor for interference suppression (EMC interference suppression) (this EMC measure is also referred to as a Y capacitor in the specialist literature), unwanted (technically caused) fault currents (leakage currents) can occur. The object of the present invention is to improve a residual current monitoring device. More specifically, to enable a distinction to be made between fault currents caused in particular by people or insulation faults and technically caused fault currents (leakage currents). This object is achieved by a fault current monitoring device with the features of patent claim 1 and a method with the features of patent claim 15. According to the invention, a fault current monitoring device for monitoring fault currents for electrical low-voltage circuits for alternating voltage is proposed, comprising: - a housing with at least one first input for the connection of a first external unit, wherein the external unit (external, ie outside the housing): (brackets related to the first external unit) a differential current sensor unit for determining the level of a differential current of a (first) conductor pair, in particular of a (first) low-voltage circuit, wherein the (first) conductor pair in particular has a phase conductor and a neutral conductor (alternatively two phase conductors), and a voltage sensor unit for determining the level of a 202312391 5 voltage of the (first) conductor pair, that the residual current monitoring device receives the level of a (first) differential current and the level of a (first) voltage by means of the first input, - an internal or external display unit (in particular suitable for displaying the level of the differential current), - a control unit which is connected to the first input and the display unit, - that the residual current monitoring device, in particular the control unit, is designed such that a (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input is determined from the obtained level of the (first) differential current and level of the (first) voltage of the first input, that the level of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input is displayed on the display unit. This means that the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input is displayed on an internal display unit or (or/and) reported to an external display unit and displayed there. Differential active current refers to the active current component in the differential current, i.e. the ohmic current component (real part) in the differential current, i.e. the current component that, together with the voltage, produces an electrical active power. The active power is the electrical power that is available for conversion into other power (e.g. mechanical, thermal or chemical). It must be distinguished from the reactive power, which cannot be used for this conversion. Furthermore, terms such as active power, reactive power or apparent power are generally known from the basics of alternating voltage technology. An ohmic resistor as a load or consumer converts its absorbed power completely into heat. This is called active power. This power is measured in the unit watt (W). 202312391 6. If a consumer has inductive and capacitive components in addition to the ohmic resistance, then a temporal shift, also known as a phase shift, occurs between the temporal (especially sinusoidal) course of current and voltage. In addition to the active power, there is therefore also a reactive power (volt-ampere reactive (VAr)) that is not converted into heat. Instead, the reactive power is shifted back and forth at twice the frequency of the alternating voltage. This reactive power is also referred to as oscillating power or displacement reactive power. This type of reactive power should not be confused with the so-called distortion reactive power, which in turn is caused by different frequency components in current and voltage. The reactive power is not consumed (unused "blind" power). If the power consumption of a load / consumer includes reactive power in addition to the active power, then the total power is referred to as apparent power. According to DIN 40110-1, the apparent power is specified in volt-amperes (VA). Volt-amperes (VA) are intended to express that the power contains both active power and reactive power. In the case of alternating current and alternating voltage consumers, apparent power is usually referred to. The apparent power is generally greater than the active power. The current component relating to the reactive power is referred to as reactive current. In the case of the differential current according to the present invention, this current component is referred to as differential reactive current. The current relating to the apparent power is the total current, in this example the total current is the differential current. The differential current is made up of the differential active current (real part: ohmic component, active power) and the differential reactive current (imaginary part: capacitive or inductive component, reactive power). 202312391 7 The apparent power S is defined as the product of the effective value of the total current and the effective value of the voltage U. In the example related to the differential current, the apparent power is the product of the effective value of the differential current and the effective value of the voltage U, ie a differential apparent power. The apparent power S is made up of the actually converted active power P and the additional reactive power Q. In electrical engineering, the effective value is understood to be the root mean square of a physical quantity that changes over time. The term is preferably applied to alternating quantities, generally to quantities in stationary processes. The effective value of the variable quantity (in the example voltage or current) is as large as the value of a constant quantity that converts the same electrical power to a resistive consumer or converts the same electrical energy in a representative period of time as the time-varying quantity. The effective value depends on both the peak value and the shape of the curve. In English, the effective value is referred to as RMS (abbreviation for Root Mean Square). The present invention relates in particular to low-voltage circuits with an alternating voltage, usually with a time-dependent sinusoidal alternating voltage with the frequency f. The time dependence of the instantaneous voltage value u(t) of the alternating voltage is described by the equation: u(t) = Ua * sin (2π * f * t). Where: u(t) = instantaneous voltage value at the time t Ua = amplitude of the voltage 202312391 8 A harmonic alternating voltage can be represented by the rotation of a pointer whose length corresponds to the amplitude (Ua) of the voltage. The instantaneous deflection is the projection of the pointer onto an axis of the coordinate system (typically onto the abscissa). One oscillation period corresponds to a full revolution of the pointer and its full angle is 2π (2Pi) or 360°. The angular frequency is the rate of change of the phase angle of this rotating pointer. The angular frequency of a harmonic oscillation is always 2π times its frequency, ie: ω = 2π*f = 2π/T = angular frequency of the alternating voltage (T = period of the oscillation) The angular frequency (ω) is often preferred over the frequency (f), since many formulas in oscillation theory can be represented more compactly using the angular frequency due to the occurrence of trigonometric functions whose period is by definition 2π: u(t) = Ua * sin(ωt) In the case of angular frequencies that are not constant over time, the term instantaneous angular frequency is also used. For a sinusoidal, particularly constant over time, alternating voltage, the time-dependent value from the angular velocity ω and the time t corresponds to the time-dependent angle φ(t), which is also known as the phase angle φ(t). This means that the phase angle φ(t) periodically passes through the range 0…2π or 0°…360°. This means that the phase angle periodically takes on a value between 0 and 2π or 0° and 360° (φ = n*(0…2π) or φ = n*(0°…360°), due to periodicity; shortened: φ = 0…2π or φ = 0°…360°). With the instantaneous voltage value u(t) or instantaneous current value or instantaneous differential current value i(t), the 202312391 9 instantaneous value of the voltage / current / differential current at time t, ie in the case of a sinusoidal (periodic) alternating voltage, the value of the voltage / current / differential current at the phase angle φ is meant (φ = 0…2π or φ = 0°…360°, of the respective period). An effective value of the voltage U can be calculated from instantaneous voltage values u(t) and an effective value of the differential current I can be calculated from instantaneous differential current values i(t). The calculation is usually carried out over at least one period of the voltage or differential current. In the patent application, instantaneous values (e.g. instantaneous voltage value u(t), instantaneous differential current value i(t), instantaneous differential power p(t)) are designated with lower case letters (u, i, ...) and effective values (e.g. effective value of the voltage U, effective value of the differential current I, ...) are designated with upper case letters (U, I, ...). State-of-the-art residual current monitoring devices use the differential current, more precisely the effective value of the differential current I, for display or reporting. The effective value of the differential current can contain both active and reactive components (differential active current and differential reactive current components). For example, the effective value of the differential current can only consist of differential active current components, alternatively the effective value of the differential current can only consist of differential reactive current components, alternatively or generally the effective value of the differential current can consist of differential active current components and differential reactive current components. This means that regardless of whether active or reactive current components are contained in the differential current, a residual current monitoring device according to the state of the art "rigidly" (or "stupidly") shows or reports the effective value of the differential current. In particular, with differential currents with the fundamental frequency (the mains voltage), no distinction is possible today. 202312391 10 According to the invention, it is now advantageous (in particular for the 50 Hz part of the differential current) not to use the (effective value of the) differential current, but only the differential active current, ie the active power component of the differential current, or (alternatively and) the differential reactive current, ie the reactive power component of the differential current. In this way, a distinction can be made advantageously between ohmic-related fault currents, caused by defective insulation or people, since people usually resemble an ohmic resistance (or always contain an ohmic component), the standard IEC 60479-1 describes the effect of electrical current on the human body, and on the other hand capacitive or inductive-related fault currents (leakage currents), ie technically-related fault currents or leakage currents (which are not critical for personal protection). This means that the search for causes can be carried out more quickly and corresponding maintenance can be carried out more specifically, which saves costs. It is advantageous to provide a voltage sensor unit in the residual current monitoring device to determine the voltage level, as well as a control unit to determine the differential active current or (alternatively) the differential reactive current from the determined voltage level and the determined differential current level. In this context, the effective value of the differential active current or the effective value of the differential reactive current is advantageously used. Specifically, differential active current means the active current component in the differential current at the (mains) frequency of the voltage in the low-voltage circuit. In other words, at an alternating voltage frequency of, for example, 50 Hz (as is common in Europe, for example), the differential active current is related to 50 Hz, ie the fundamental oscillation component. 202312391 11 In alternating current technology, a first approximation is based on harmonic oscillations. This means that a voltage is regarded as a harmonic alternating voltage u(t) = Ua * sin(ωt) (see above) and a current in the same circuit as a harmonic alternating current i(t) = I * sin(ωt – phi) where phi is the phase shift between (alternating) voltage and (alternating) current (0° to 360° or -180° and +180° etc.). The alternating current i(t) = I * sin(ωt – phi) can be broken down (based on the phase angle phi) into two orthogonal components, according to the well-known alternating current theory, into a first component that is in phase with the voltage (phase shift = phase difference 0°) and a second component with a 90° phase shift with the voltage. Bronstein, Pocketbook of Mathematics: sin(α – β) = cos(β) * sin(α) + sin(-β) * cos(α) i(t) = I * sin(ωt – phi) α = ωt β = phi i(t) = I * (cos(phi) * sin(ωt) + sin(-phi) * cos(ωt)) The component cos (phi) * sin (ωt) is the alternating current component (decomposed alternating current component) that is in phase (phase shift 0°) with the (alternating) voltage (sin (ωt)) and is referred to as the active current component (active current component). 202312391 12 The component sin (-phi) * cos (ωt) is the alternating current component (decomposed alternating current component) that is orthogonal (phase shift 90°) to the (alternating) voltage (sin (wt)) and is referred to as the reactive current component (reactive current component), ie the reactive current component with the fundamental frequency (= fundamental oscillation) (e.g. 50 Hz). As already mentioned in the introduction, this applies to a harmonic oscillation / harmonic alternating voltage / harmonic alternating current with a phase shift Phi between voltage and current (between 0° and 360°). In the general case, particularly for sampled, time-varying quantities (instantaneous value curves), the following applies: - the active current component is the component in the current that transmits active power with the (mains) voltage, - the active current component has the same frequency as the (mains) voltage, in particular the same fundamental frequency (fundamental oscillation) as the (mains) voltage (e.g. 50 Hz), - the active current component has the same phase (or phase position) as the (mains) voltage, in particular the phase shift between the active current component and the fundamental oscillation of the (mains) voltage is 0°. The reactive power is shifted back and forth at twice the frequency of the alternating voltage; this is referred to as oscillating power or displacement reactive power. For the general case, especially for sampled, time-varying quantities (instantaneous value curves): - the reactive current component is the component in the current that transmits reactive power with the (mains) voltage, - the reactive current component (also called displacement reactive current component) has the same frequency as the (mains) voltage, in particular the same fundamental frequency (fundamental oscillation) as the (mains) voltage (e.g. 50 Hz), - the reactive current component (displacement reactive current) has (+/-) 90° phase shift (or phase position) to the (mains) voltage. 202312391 13 The differential reactive current is the differential reactive current component with the fundamental frequency of the voltage in the low-voltage circuit. This reactive power is not to be confused with the so-called distortion reactive power, which in turn is caused by different frequency components in the current, in particular higher frequency components (relative to the fundamental frequency (fundamental oscillation) of the (mains) voltage) in the current. More specifically, the third, fourth, fifth, ... harmonic of the current (relative to the fundamental frequency (fundamental oscillation) of the (mains) voltage). More generally, higher (relative to the fundamental frequency) frequency components of the current that are not equal to the fundamental frequency of the alternating voltage ((mains) voltage). In the sense of the present invention, reactive power does not mean distortion reactive power in particular. For the general case, particularly with sampled, time-varying variables (instantaneous value curves): - the distortion reactive current component is the component in the current that transmits reactive power with the (mains) voltage, - the distortion reactive current component has a higher frequency compared to the (mains) voltage, particularly to the fundamental frequency (fundamental oscillation) of the (mains) voltage (e.g. 50 Hz). Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims. In an advantageous embodiment of the invention, the level of the differential current of the first input is (additionally) displayed. This has the particular advantage that in addition to the display or message of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input, the (first) differential current of the first input is also displayed or messaged. 202312391 14 This has the particular advantage that it is implemented in a manner analogous to classic residual current monitoring devices. In an advantageous embodiment of the invention, the external display unit receives the level of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input by means of wired or wireless communication. In particular, the external display unit receives the level of the (first) differential current of the first input. This has the particular advantage that by transmitting the values, they can be displayed and/or stored in a central device. In an advantageous embodiment of the invention, a communication unit connected to the control unit is provided for wired or wireless communication in order to report the level of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input, in particular also the level of the (first) differential current of the first input, in order to enable, for example, a display on an external display unit (or a central monitoring or management system). This has the particular advantage that the data evaluation, monitoring and data storage of the differential currents that occur can be carried out in a central management system. In an advantageous embodiment of the invention, the residual current monitoring device is designed such that the (first) differential current sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) differential current values of the level of the (first) differential current, that the (first) voltage sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) voltage values of the level of the (first) voltage, that an effective value of the (first) voltage (in particular over half, one or more periods of the alternating voltage - 202312391 15 generally over a multiple of half the period of the alternating voltage) that an instantaneous (first) differential power is determined from the instantaneous (first) voltage values and the instantaneous (first) differential current values; that a (first) differential active power is determined from the instantaneous (first) differential power, in particular by averaging (in particular over half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage), that an (effective value of the) (first) differential active current is determined from the (first) differential active power, which was determined over half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage), by dividing it by the effective value of the (first) voltage (over the same half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over the same multiple of half the period of the alternating voltage), that the (effective value of the) (first) differential active current is displayed or reported, in particular that if it is exceeded, A message is sent when the level of a (first) active current limit value is reached. This has the particular advantage that it provides a simple way of determining the differential active current. In an advantageous embodiment of the invention, the (first) differential active power Pd (alternatively: P ∆ ) is determined from the instantaneous (first) voltage values u(t) (alternatively: u LN ) and the instantaneous (first) differential current values i(t) (alternatively: i ∆ ) by averaging the product of the instantaneous (first) voltage values u(t) and the instantaneous (first) differential current values i(t) (over half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage ). 202312391 16 This means that from the instantaneous (first) differential power pd(t) (alternatively also: p ∆ ) a (first) differential active power Pd is determined by (in particular arithmetic) averaging (i.e. by integrating the instantaneous (first) differential power pd(t) and dividing by the integration period (t b - t a ); the integration period is half, one or more (half) periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage).
Figure imgf000018_0001
The effective value of the (first) differential current I (alternatively: ^^ ௱,௪^^^ ) can be determined from the (first) differential active power Pd (= P ∆ ) by dividing it by the effective value of the (first) voltage U (alternatively: ^^ ^ ே ,^^^ ).
Figure imgf000018_0002
This has the particular advantage that specific possibilities for determining the (first) differential active power (the (effective value of the) (first) differential active current) are provided, which can be implemented in particular by a control unit having a microprocessor. In an advantageous embodiment of the invention, the (first) differential current sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) differential current values of the level of the (first) differential current, an effective value of the (first) differential current (over half, one or more periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage) is determined from the instantaneous (first) differential current values, the (first) voltage sensor unit of the (first) external unit determines instantaneous (first) voltage values of the level of the 202312391 17 (first) voltage, from the current (first) voltage values an effective value of the (first) voltage (over half, one or more periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage) is determined, that from the effective value of the (first) voltage and the effective value of the (first) differential current a (first) differential apparent power is determined. This has the particular advantage that a determination of the (first) differential apparent power is provided for further embodiments of the invention. In an advantageous embodiment of the invention a (first) differential reactive power is determined from the (first) differential apparent power and the (first) differential active power. The (first) differential reactive current is determined from the (first) differential reactive power. This has the particular advantage that a possibility for determining the (first) differential reactive current is shown. In an advantageous embodiment of the invention, the (first) differential reactive power ^^ ௱ is determined from the square root of the difference between the square of the (first) differential apparent power S (alternatively also ^^ ௱ ) and the square of the (first) differential active power Pd (alternatively ^^ ௱ ) . From the (first) differential reactive power ^^ ௱ (over half, one or more periods of the alternating voltage - generally over a multiple of half the period of the alternating voltage) an effective value of the (first) differential reactive current is obtained by dividing it by the effective value of the (first) voltage U (alternatively: ^^ ^ே,^^^ ) (over the same half, one or more periods of the alternating voltage - generally over the same multiple of half the period of the alternating voltage).
Figure imgf000019_0001
The effective value of the (first) differential reactive current ^^ ௱,^^^^ௗ is displayed or (alternatively and) reported; in particular, that if the level is exceeded 202312391 18 a (first) (differential) reactive current limit value is exceeded. S = U * I (alternatively: S ^ ^ U LN , rms ^ I ^ , rms )
Figure imgf000020_0001
This has the particular advantage that a specific possibility of determining the (effective value of the) (first) differential reactive current is provided, which can be implemented in particular by a control unit having a microprocessor. In an advantageous embodiment of the invention, a second input is provided for the connection of a second external unit. The control unit is connected to the second input. From the obtained level of the (second) differential current and level of the (second) voltage of the second input, a (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input is determined. The level of the (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input is shown on the display unit. The second external unit can be assigned to a second conductor pair of the (first) low-voltage circuit or to a second low-voltage circuit. The second pair of conductors can in turn have a phase conductor and a neutral conductor (alternatively two phase conductors). This has the particular advantage that two circuits can be monitored (with one residual current monitoring device). 202312391 19 In an advantageous embodiment of the invention, the level of the (second) differential current of the second input is displayed. In an advantageous embodiment of the invention, the receipt, reporting, display and/or determination of the (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input is carried out in a similar manner to the embodiments mentioned above. (This is why first/first is often put in brackets.) This has the particular advantage that a simple parallel evaluation is given for two circuits. In an advantageous embodiment of the invention, a further input or further inputs are provided for the connection of a further external unit or further external units. The control unit is connected to the further input or further inputs. From the received level of the differential current and level of the voltage of the additional input or inputs, a determination of a (respective) differential active current or (respective) differential reactive current of the additional input or inputs is carried out. The level of the (respective) differential active current or (respective) differential reactive current of the additional input or inputs is shown on the display unit. This has the particular advantage that several circuits can be monitored. In an advantageous embodiment of the invention, the level of the differential current of the additional input or inputs is shown. In an advantageous embodiment of the invention, the receipt, notification, display or (and) determination of the (respective) differential active current or (respective) differential reactive current of the additional input or inputs is carried out in an analogous manner to the above-mentioned embodiments. (This is why first/first is often put in brackets.) 202312391 20 This has the particular advantage that a simple parallel evaluation is provided for several circuits. In an advantageous embodiment of the invention, the determination of the (first) differential active current or (alternatively and) the (first) differential reactive current of the (first, second, further input or the further inputs) is carried out continuously (periodically). This has the particular advantage that a continuous periodic monitoring of the low-voltage circuit is provided. In an advantageous embodiment of the invention, an external mechanical isolating contact unit is provided which has a closed state of the contacts for a current flow of the conductors of the low-voltage circuit or an open state of the contacts for a current-preventing galvanic separation of the conductors of the low-voltage circuit, or (alternatively and) an external electronic interruption unit which, through semiconductor-based switching elements, has a high-resistance state of the switching elements to prevent a current flow or a low-resistance state of the switching elements for current flow in the low-voltage circuit. If the first differential active current exceeds a current limit value or current time limit value (i.e. if the current limit value is exceeded for a first period of time), an open state of the contacts for a current-preventing galvanic separation or a high-resistance state of the switching elements to prevent a current flow occurs. The external mechanical isolating contact unit or (alternatively and) external electronic interruption unit can be part of the external unit. This has the particular advantage that in addition to monitoring the fault current, the low-voltage circuit is interrupted in the event of fault currents that are dangerous to persons (differential active currents), so that in addition to the 202312391 21 monitoring, a protective effect is also achieved (analogous to classic residual current circuit breakers, however not with the differential current, but with the differential active current). According to the invention, an external unit is claimed, having a differential current sensor unit for determining the level of a differential current of a conductor pair of a low-voltage circuit, wherein the conductor pair has in particular a phase conductor and a neutral conductor, and a voltage sensor unit for determining the level of a voltage of the conductor pair, that the external unit can be connected to a residual current monitoring device. According to the invention, a corresponding method for residual current monitoring for electrical low-voltage circuits for alternating voltage, especially for a residual current monitoring device, with the same and further advantages is claimed. The method according to the invention for monitoring fault currents for electrical low-voltage circuits for alternating voltage: determines the level of a differential current of two conductors of a low-voltage circuit, determines the level of a voltage of the two conductors of the low-voltage circuit, a differential active current or differential reactive current is determined from the level of the voltage and the level of the differential current, the level of the differential active current or differential reactive current is displayed (in particular reported in order to be displayed at the location receiving the message, in particular if the level of a (differential) active current limit value or (differential) reactive current limit value is exceeded, a message is issued in order to be displayed at the location receiving the message). 202312391 22 In particular, the level of the differential current is additionally displayed (in particular reported in order to be displayed at the location receiving the message). According to the invention, a corresponding computer program product for a residual current monitoring device is claimed. The computer program product comprises commands which, when the program is executed by a microprocessor, cause the microprocessor to carry out or support the inventive embodiments or methods of the residual current monitoring device. In particular, the differential active current or (alternatively and) differential reactive current is used for the display or message. The microprocessor is part of the residual current monitoring device, in particular the control unit. According to the invention, a corresponding computer-readable storage medium on which the computer program product is stored is claimed. According to the invention, a corresponding data carrier signal which the computer program product transmits is claimed. All embodiments, both in dependent form referring back to patent claim 1 or 15, and referring back only to individual features or combinations of features of patent claims, in particular also a reference of the dependent arrangement claims to the independent method claim, bring about an improvement in a residual current monitoring device. In general, a new concept for a residual current monitoring device is provided. The described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved become clearer and more clearly understandable in connection with 202312391 23 of the following description of the embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawing. The drawing shows: Figure 1 a first representation with a residual current monitoring device, Figure 2 a second representation with a residual current monitoring device, Figure 3 a third representation with a residual current monitoring device, Figure 4 a fourth representation with a residual current monitoring device, Figure 5 a fifth representation with a residual current monitoring device, Figure 6 a first block diagram for a calculation unit, Figure 7 a representation of a display, Figure 8 a first test setup with a residual current monitoring device, Figure 9 a second test setup with a residual current monitoring device. Figure 1 shows a representation of a residual current monitoring device SG for monitoring an electrical low-voltage circuit for alternating voltage. It has a housing 103 with at least a first input E1 for connecting a first external unit sensor1. 202312391 24 The first external unit sensor1 (external, ie outside the housing) has a first differential current sensor unit (not shown) for determining the level of a first differential current i ∆1 (i ∆1 =i L1 -i N1 ) of a first conductor pair LP1, for example a first low-voltage circuit or partial low-voltage circuit. The first conductor pair LP1 has in particular a first conductor pair phase conductor LP1L1 and a first conductor pair neutral conductor LP1N (alternatively it could have two phase conductors). The first external unit sensor1 also has a first voltage sensor unit (not shown) for determining the level of a first voltage u L1N of the first conductor pair LP1. The first external unit sensor1 is connected to the first input E1 via a wired or wireless first connection V1. The residual current monitoring device SG receives the level of the first differential current i ∆1 and the level of the first voltage u L1N of the first external unit sensor1 via the first connection V1 / the first input E1. The first external unit sensor1 determines the level of the (first) voltage and the level of the (first) differential current of the first conductor pair LP1. The first conductor pair LP1 is, for example, a first branch A1 of a first phase conductor L1 and a neutral conductor N. The first phase conductor L1 and the neutral conductor N are connected to a first energy source EQ1. The first energy source EQ1 has a first voltage source SQ1 with a generator voltage u G , such as a nominal voltage of 230 volts (effective value) alternating voltage (phase conductor to neutral conductor) (or 400 volts between two phase conductors). This means that on the one hand, the first conductor pair phase conductor LP1L1 is connected to the first phase conductor L1 and the first conductor pair neutral conductor LP1N is connected to the neutral conductor N. On the other hand, the first conductor pair LP1 is connected to a first (energy) consumer Load1. The first consumer 202312391 25 Load1, for example, has a first resistance or resistance value RL1. The first external unit sensor1 is arranged between the connection of the first conductor pair LP1 to the first phase conductor L1 and neutral conductor N on the one hand and the first consumer Load1 on the other hand, as shown in Figure 1. According to Figure 1, for example, a second conductor pair LP2 is provided which is, for example, a second branch A2 of the first phase conductor L1 and the neutral conductor N. This means, for example, that on the one hand the second conductor pair phase conductor LP2L1 is connected to the first phase conductor L1 and the second conductor pair neutral conductor LP2N is connected to the neutral conductor N. On the other hand, the second conductor pair LP2 is connected to a second (energy) consumer Load2. The second consumer Load2, for example, has a second resistance or resistance value RL2. Between the connection of the second conductor pair LP2 with the first phase conductor L1 and neutral conductor N on the one hand and the second consumer Load2 on the other hand, a second external unit sensor2 is arranged, as shown in Figure 1. In this example, the housing 103 has a second input E2 for connecting the second external unit sensor2. In a manner analogous to the first external unit sensor1, the second external unit sensor2 has a second differential current sensor unit (not shown) for determining the level of a second differential current i ∆2 (i ∆2 =i L2 -i N2 ) of the second conductor pair LP2, for example a second low-voltage circuit or partial low-voltage circuit. The second external unit sensor2 also has a second voltage sensor unit (not shown) for determining the level of a second voltage u L2N of the second conductor pair LP2. 202312391 26 The second external unit sensor2 is connected to the second input E21 via a wired or wireless second connection V2. The residual current monitoring device SG receives the level of the second differential current i ∆2 and the level of the second voltage u L2N of the second external unit sensor2 via the second connection V2 / the second input E2. The second external unit sensor2 determines the level of the (second) voltage and the level of the (second) differential current of the second conductor pair LP2. The first input E1 of the residual current monitoring device SG is connected to an (internal) control unit SE. The control unit SE is connected to an internal or external display unit DISP, particularly suitable for displaying the level of a differential current. In the example according to Figure 1, an internal display unit DISP is shown. The residual current monitoring device SG, in particular the control unit SE, is designed in such a way that a (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input E1 is determined from the obtained level of the differential current and level of the voltage of the first input E1. The level of the (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input E1 is displayed on the display unit DISP. In addition, the level of the (first) differential current of the first input E1 can be displayed. In an analogous manner, (a possibly provided) second input E2 of the residual current monitoring device SG can be connected to the (internal) control unit SE. The residual current monitoring device SG, in particular the control unit SE, is designed in such a way that a (first) differential active current or (first) differential reactive current of the first input E1 is determined from the obtained level of the differential current and level of the voltage of the second input E2. 202312391 27 (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input E2 is determined. The level of the (second) differential active current or (second) differential reactive current of the second input E2 is shown on the display unit DISP. In addition, the level of the differential current of the second input E2 can be displayed. In a similar way, another input or inputs can be provided for connecting another external unit or units. The control unit SE is connected to the other input or inputs. From the level of the differential current and the level of the voltage of the other input or inputs, a differential active current or differential reactive current of the other input or inputs is determined. The level of the differential active current or differential reactive current of the additional input or inputs is displayed on the display unit DISP. In addition, the level of the differential current of the additional input or inputs can be displayed. The residual current monitoring device SG, in particular the control unit SE, is designed in such a way that an effective value of the differential active current I ∆,wirk of the respective input is determined from the level of the instantaneous voltage u L1N , u L2N and the level of the instantaneous differential current i ∆1 , i ∆2 . Alternatively (or additionally), an effective value of the differential reactive current ^^ ௱,^^^^ௗ of the respective input is determined. In a circuit, the magnitude of the phase conductor current i L1 corresponds to the magnitude of the neutral conductor current i N1 (related to the first conductor pair LP1), ie the magnitude of the differential current i ∆1 = i L1 – i N1 (related to the first conductor pair LP1) is in 202312391 28 Normally, this is usually equal to or almost zero. The display unit DISP can show additional information on the residual current monitoring device. In particular, the level of the differential active current or differential reactive current of the respective input is displayed. In addition, the level of the differential current of the respective input can be displayed. In one embodiment, the level of the differential active current and the level of the differential reactive current (and, if applicable, also the level of the differential current) can be displayed. The control unit can be connected to a communication unit COM, for example for (further) external display or reporting of the level of the differential active current or differential reactive current of the respective input. In addition, the level of the differential current can be reported. In these cases, for example, the internal display unit DISP can be omitted. In one embodiment, the level of the differential active current and the level of the differential reactive current (and, if applicable, also the level of the differential current) can be reported. In these cases, the internal display unit DISP can also be omitted. Alternatively or additionally, the message can only be sent when an active current limit or reactive current limit is exceeded. The level of the active current limit can be, for example, 5mA, 6mA, 10mA, 20mA, 30mA, 50mA, 100mA or 300mA. The level of the reactive current limit is typically greater (e.g. 2, 3, 5 or 10 times) or equal to the level of the active current limit. The communication unit COM can provide wired or wireless communication to report the level of the differential active current or differential reactive current, in particular the level of the differential current, in particular for an external display. A message or transmission is provided. The level of the respective current can be transmitted (reported) to an external display unit. 202312391 29. The external display unit can be part of a higher-level monitoring or management system or it can be reported to other units, in particular for display. The (effective value of the) differential active current I ∆,active or (alternatively and) differential reactive current ^^ ௱,^^^^ௗ of the respective input is displayed on an internal or external display unit (e.g. by means of a message). Alternatively or additionally, a display (message) can be made if the level of the active current limit value (or (alternatively and) reactive current limit value) is exceeded. In one embodiment, signaling contacts can be provided on the residual current monitoring device SG. The signaling contacts can be controlled, for example, by the control unit SE. When a certain first active current limit value (or (alternatively and) first reactive current limit value) or (alternatively and) first current limit value of the differential current is exceeded, the exceedance of a critical value can be reported or signaled by closing (alternatively opening) the contacts. This message via the signaling contacts can also be used to switch external switching devices (contactors, relays). The residual current monitoring device can be used to give a user a message that there is a fault in the low-voltage circuit (in a system) (partial circuit, branch A1) before the shutdown threshold of a protective switching device is reached. This means that if values are slowly deteriorating, for example due to aging insulation, measures can be taken before the system is switched off. The (effective value) of the differential active current is determined in relation to the frequency of the alternating voltage in the low-voltage circuit. This means that if the frequency of the alternating voltage is 50 Hz, for example, the first differential active current is determined in relation to 50 Hz. 202312391 30 The same applies to the second input E2 and the associated second differential active current or second differential reactive current or second differential current. The differential current sensor unit has in particular a (classic) summation current transformer. The conductor pair of the low-voltage circuit is, for example, led through the differential current sensor unit, in particular the summation current transformer. This means that they form the primary winding of the summation current transformer, for example with a number of turns of 0.5 to 1. Figure 2 shows a representation according to Figure 1, with the difference that a second energy source EQ2 is provided. The second energy source EQ2 is connected on the one hand to the first energy source EQ1 and its neutral conductor N. The second energy source EQ2 is connected on the other hand to a second phase conductor L2. Analogous to the first energy source, the second energy source EQ2 can have a second voltage source SQ2 with a generator voltage u G , such as a nominal voltage of 230 volts (effective value) alternating voltage (phase conductor to neutral conductor) (or 400 volts between two phase conductors). In the example according to Figure 2, the second phase conductor L2 is also connected to the second conductor pair phase conductor LP2L2 (reference symbol adapted) of the second conductor pair LP2. (I.e. not to the first phase conductor L1.) I.e. the second conductor pair LP2 is a second branch A2 of the second phase conductor L2 and the neutral conductor NDh the second conductor pair phase conductor LP2L2 is connected to the second phase conductor L2 and the second conductor pair neutral conductor LP2N to the neutral conductor N. Figure 3 shows a representation according to Figure 2, with the following differences and explanations. 202312391 31 The neutral conductor of the first / second energy source EQ1, EQ2 is earthed on the energy source side, which is indicated by an earth symbol. This earthing has an earth impedance Z PE (not shown). The earth-side neutral conductor connection is provided as a protective conductor connection PE (Protective Earth) according to Figure 3. In Figure 3, the first consumer Load1 has a metal housing MG with a first impedance or resistance RL1. In the example, the metal housing MG of the first consumer Load1 is connected to the protective conductor connection PE of the energy source EQ via a protective conductor SL. Alternatively, the housing could also be earthed. The protective conductor SL has a protective conductor impedance Z SL , as indicated in Figure 3. Depending on the device type, a so-called operational current i SL , like a leakage current, flows on the protective conductor SL. This can be the case, for example, with a power supply unit with Y capacitors included. Figure 4 shows a representation according to Figure 3, with the difference that a first fault case FF1 is shown. In the example according to Figure 4, there is an electrical connection from the first conductor pair phase conductor LP1L1 to the protective conductor SL, whereby this connection is made on the one hand between the first external unit sensor1 and the first consumer Load1. This would be the case, for example, if a person touches the first conductor pair phase conductor LP1L1 and on the other hand has contact with the protective conductor SL (e.g. via a metal housing MG). This means that an electrical fault current i RE1 can flow from the first conductor pair phase conductor LP1L1 (to the first energy source EQ1), so that in the first external unit sensor1 the current in the first conductor pair phase conductor i L1 and the current in the first conductor pair neutral conductor i N1 are no longer identical, since a fault current i RE1 flows via the protective conductor SL, here designated as protective conductor current i SL , to the protective conductor connection PE of the first energy source 202312391 32 EQ1 can flow. The first fault case FF1 has a resistance value RE1, which can consist of fault resistances (e.g. resistance of a person). The first fault case FF1 is shown separately in Figure 4 (for explanation). The first fault case FF1 can also occur in an analogous manner in the first consumer Load1 or elsewhere. In the example according to Figure 4, the resulting fault current i RE1 corresponds to the differential current i ∆1 determined in the first external unit sensor1 (i RE1 = i PE = i ∆1 ) (the impedance Z SL of the protective conductor SL is not taken into account in this example; it can be taken into account in an analogous manner). Figure 5 shows a representation according to Figure 3 or 4, with the difference that a second fault case FF2 is shown. In the example according to Figure 5, there is an electrical connection from the first conductor pair phase conductor LP1L1 to earth, whereby this connection is connected on one side between the first external unit sensor1 and the first consumer Load1. This is the case, for example, if a person touches the first conductor pair phase conductor LP1L1 (between the first external unit sensor1 and the first consumer Load1). This means that an electrical fault current i RE2 can flow from the first conductor pair phase conductor LP1L1 (to the first energy source EQ1), so that in the first external unit E1 the current in the first conductor pair phase conductor i L1 and the current in the first conductor pair neutral conductor i N1 are no longer identical, since a fault current i RE2 can flow to earth and via this to the energy source EQ or its earth. The second fault case FF2 has a resistance value RE2, which can consist of fault resistances and (if necessary) earth resistances. The second fault case FF2 is shown separately in Figure 5 (for explanation). The second fault case FF2 can also occur in an analogous manner at/in the first consumer Load1 or elsewhere. 202312391 33 In the example according to Figure 5, the resulting fault current i RE2 corresponds to the differential current i ∆1 determined in the first external unit sensor1 (i RE2 = i ∆1 ). Figure 6 shows a functional block diagram of functions carried out in the control unit SE, which are shown as units. The control unit SE receives - from the external unit (or its differential current sensor unit) the level of the differential current (i ∆1 ) = i ∆ (= i(t)) of the (first / respective) input, in particular the current level of the differential current (current differential current values), and - from the external unit (or its voltage sensor unit) the level of the voltage u LN (= u(t)) of the (first / respective, e.g. = u L1N / = u L2N ) input, in particular the current level of the voltage (current voltage values). Both are fed, for example, to a calculation unit BE (which is part of the control unit SE). From the level of the (instantaneous) voltage u LN (e.g. = u L1N / = u L2N ) and the (instantaneous) level of the differential current i ∆ (e.g. = i ∆1 / = i ∆2 ) (i ∆ = i L – i N / i ∆1 = i L1 – i N1 / i ∆1 = i L1 – i N1 ) of the (first / respective) input, a determination of a differential active current I ∆,active (effective value) or (and) differential reactive current I ∆,reactive (effective value) of the (first / respective) input is carried out. (The same applies to the differential current/voltage of the (second/respective) input, which is why the relevant terms and formulas have been simplified, in particular the first/first or the index 1 have been omitted or placed in brackets for clarity.) The level of the (first) differential active current I ∆,active (effective value) or (and) (first) differential reactive current I ∆,reactive (effective value) is used for display on an internal or external display unit. (The level of the differential active current I ∆,active (effective value) can be used to prevent current flow in the monitored circuit.) 202312391 34 The example in Figure 6 shows the determination of the (effective value of the) differential active current I ∆,wirk . The level of the (instantaneous) differential current i ∆ , specifically according to Figure 6 the instantaneous level of the differential current (instantaneous differential current values), and the level of the voltage u LN (e.g. = u L1N / = u L2N ), specifically according to Figure 6 the instantaneous level of the voltage (instantaneous voltage values), are fed to a multiplication unit ME, which determines or calculates an instantaneous differential power p ∆ (= pd) by (in-phase) multiplication of the two supplied quantities (differential current i ∆ and voltage u LN ). The instantaneous differential power p ∆ is fed to a first integration unit INT1 to determine the differential active power P ∆ , which determines or calculates a differential active power P ∆ by integrating or averaging the instantaneous differential power p ∆ over a multiple of half the period of the alternating voltage, e.g. over half, one, one and a half, ... or more periods of the alternating voltage. The level of the voltage u LN , specifically according to Figure 6 the instantaneous level of the voltage u LN (= u(t)), is fed to an effective value unit which, according to Figure 6, determines or calculates an effective value of the voltage U LN,rms from the instantaneous level of the voltage u LN . The effective value unit according to Figure 6 consists of three units connected in series, a squaring unit QQ, a second integration unit INT2 and a square root unit QW. The squaring unit QQ squares the instantaneous voltage level u LN . The squared instantaneous voltage level is fed to the second integration unit INT2, which calculates an average value by integrating or in particular averaging (the squared instantaneous voltage level) over a multiple of half the period of the alternating voltage, e.g. over half, one, one and a half, ... or several periods of the alternating voltage (with integration unit INT2, an alternative is also possible). 202312391 35 Unit for averaging). The square root unit QW takes the square root of the mean value, so that the effective value of the voltage U LN,rms is determined or calculated (root mean square, the calculation of an effective value is usually known). It is important that the first integration unit INT1 (= mean value unit 1) and the second integration unit INT2 (mean value unit 2) (each) integrate over the same multiple of half the period of the alternating voltage, ie e.g. over the same half, one, one and a half, ... or several periods of the alternating voltage. The differential active power P ∆ determined by the first integration unit INT1 and the effective value of the voltage U LN,rms determined by the three series-connected units (squaring unit QQ, second integration unit INT2, square root unit QW) are fed to a division unit DIV, which determines or calculates the effective value of the differential active current I ∆,wirk by dividing the differential active power P ∆ by the effective value of the voltage U LN,rms .
Figure imgf000037_0001
This means that an effective value of the voltage U LN,rms (over a multiple (1, 2, … n) of half the period of the alternating voltage) is determined from the instantaneous voltage values. A differential active power P ∆ (over the same multiple of half the period of the alternating voltage) is determined from the instantaneous voltage values and the instantaneous differential current values. The differential active power P ∆ (over the multiple (1, 2, … n) of half the period of the alternating voltage) is calculated by dividing by the effective value of the voltage U LN,rms (over the same multiple (1, 2, … n) of half the period of the 202312391 36 alternating voltage) an effective value of the differential active current I ∆,wirk is determined. The effective value of the differential active current I ∆,wirk of the respective input can be displayed by the internal (external) display unit DISP or(and) reported by the communication unit COM for display on an external display unit. The effective value of the differential active current I ∆,wirk can only be reported (displayed) when an active current limit value is exceeded. The same applies to the differential reactive current. An external display unit can be a web browser, for example. Technically speaking, there can be some kind of data storage/database from which the collected data is loaded and displayed. This process, as well as the other processes, can be implemented by a method, algorithm or computer program product that runs on a microprocessor in the control unit SE. In other words, the units are, for example, functions that are executed. The instantaneous power p ∆ determined from the instantaneous voltage values and the instantaneous differential current values, from which the differential active power P ∆ is determined by integration (over a multiple (such as 1, 2, 3, 4, ... n) of half the period of the alternating voltage), can alternatively also be determined in another way. The control unit can determine an effective value of the differential current (over a multiple of half the period of the alternating voltage) in an analogous manner from the instantaneous differential current values. A differential apparent power is determined from the effective value of the voltage and the effective value of the differential current by multiplication (equal times / (multiples of) the period durations are considered in each case). A differential reactive power is determined from the differential apparent power and the differential active power. From the 202312391 37 The differential reactive power is used to determine the differential reactive current. More specifically, the differential reactive power is determined from the square root of the difference between the square of the differential apparent power and the square of the differential active power. The differential reactive power (over a multiple of half the period of the alternating voltage) is divided by the effective value of the voltage (over the same multiple of half the period of the alternating voltage) to obtain an effective value of the differential reactive current.
Figure imgf000039_0001
determined. The effective value of the differential reactive current I ∆,blind can be displayed by the internal (external) display unit DISP or reported by the communication unit COM for display on an external display unit. The effective value of the differential reactive current I ∆,blind can only be reported (displayed) when a reactive current limit value is exceeded. S ^ ^ U LN , rms ^ I ^ , rms
Figure imgf000039_0002
The differential reactive current determined from the current voltage values and the current differential current values can alternatively be determined in another way. The determination of the differential active current, in particular the differential reactive current, is advantageously carried out continuously (periodically), for example with the support of a microprocessor. The residual current monitoring device can also be designed or expanded in such a way that in addition to the differential active or reactive current, the level of the differential current (effective value) is displayed by the internal (external) display unit DISP. 202312391 38 is displayed or is reported by the communication unit COM, for (storage and/or) display on an external display unit. The effective value of the differential current can only be reported (displayed) when a limit value is exceeded. The level of the current limit values or current time limit value can be fully or partially adjustable, e.g. by means of an input unit or the communication unit on the residual current monitoring device. With the invention, differential active currents or differential reactive currents (or also differential currents) of several (in particular independent) circuits can be determined separately and displayed. This means that the residual current monitoring device according to the invention behaves, for example, as shown below. Figure 7 shows how the level of the differential active current or differential reactive current can be displayed on the (internal) display unit DISP (a corresponding display can also be made on an external display unit). In the example according to Figure 7, the differential current I ∆ is also displayed. Figure 7 shows a digital display in the left-hand part, on which the differential current I ∆ is displayed in the upper area, in the example according to Figure 7 a differential current I ∆ of 227 mA, in the lower area the differential active current I ∆,wirk is displayed, shown as active differential current I ∆,active , in the example according to Figure 7 a (differential active current I ∆,wirk =) active differential current I ∆,active of 4 mA. Figure 7 shows a corresponding display in the right part as a bar diagram, where the type of current, ie differential current I ∆ or (differential active current I ∆,active =) active differential current I ∆,active , is shown on the horizontal X-axis, and the current level (logarithmic) in milliamperes mA is plotted on the vertical Y-axis. 202312391 39 Figure 8 shows a test setup (measurement setup) with a residual current monitoring device SG. The first external unit E1 sensor1 is connected on the mains side to the first energy source EQ1 via a two-pole first switch S1. On the first external unit E1, the load-side phase conductor connection LP1L1 is connected to the (mains-side = energy source-side) neutral conductor N via an adjustable resistor R, a second switch S2 and a current measuring device AM. The load-side neutral conductor connection LP1N is not connected in the example. A voltage measuring device VM is (optionally) connected between the mains-side first phase conductor L1 and neutral conductor N. The first external unit E1 is connected to the first input E1 of the residual current monitoring device SG. The residual current monitoring device can have a power supply which is connected, for example, to the (first) phase conductor and the neutral conductor. A classic residual current monitoring device as well as a residual current monitoring device according to the invention behaves in such a way that when the first and second switches S1, S2 are closed and a residual current I ∆,R (= differential current in the test setup via the first external unit E1) set with the adjustable resistor R, which in this case flows via the current measuring device AM, of 30 mA, for example, both residual current monitoring devices display this value. The residual current monitoring device according to the invention would display this current (30 mA) as differential active current I ∆,wirk (active differential current I ∆,active ). In an embodiment of the residual current monitoring device according to the invention in which the differential current I ∆ is also displayed, this value (30 mA) would also be displayed. When displaying the differential reactive current I ∆,blind, the residual current monitoring device according to the invention would not display this value (ideally ~ 0 mA). 202312391 40 Ohmic test fault currents I ∆,R of different levels can be set using the adjustable resistor R, and the residual current monitoring device SG can thus be tested with regard to its display behavior. Figure 9 shows a structure/arrangement according to Figure 8, with the difference that instead of the adjustable resistor R, a particularly adjustable capacitive or inductive component is provided, in the example a capacitor C with a certain capacitance (advantageously variably adjustable). If the capacitance of the capacitor C is dimensioned such that a (capacitive) fault current of I ∆,C of 30 mA in the example flows (effective value, note tolerance ranges), a classic residual current monitoring device (according to the state of the art) will display this current value. A residual current monitoring device SG according to the invention will not display this value (ideally ~ 0 mA) when displaying the differential active current I ∆,wirk (active differential current I ∆,active ). In a design of the residual current monitoring device according to the invention in which the differential current I ∆ is also displayed, this value (30 mA) would also be displayed. The residual current monitoring device according to the invention would display this value (30 mA) when displaying the differential reactive current I ∆,blind . The effectiveness of the invention can be easily demonstrated using the test setup mentioned. The capacitance of the capacitor C would only have to be dimensioned for corresponding residual currents (depending on the frequency of the low-voltage alternating current circuit).
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202312391 41 ^^. ^^.
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U LN = 230 volts, f=50 Hz The invention is briefly explained again below in other words. The course of an instantaneous differential power is determined from the instantaneous values of the measured differential current and the instantaneous values of the measured voltage. This instantaneous value course can be converted into an active power (by averaging) and then a differential active current can be determined from this (by dividing by the (50 Hz) effective value of the voltage). This determined differential active current is an effective value that refers to the 50 Hz (or fundamental frequency of the mains voltage). In addition to the active current calculation, the 50 Hz reactive current can be calculated using the same principle. The information can be displayed to the user via an (internal or external) display unit or transmitted via a communication unit (interface), in particular for a (further) external display. Today, it is not possible to split the 50 Hz differential current into active and reactive components, as there is only one current measurement and it is physically impossible to split the 50 Hz component into active and reactive components from an analysis of the current curve alone. The method presented here therefore enables new information and new device functions. Active and reactive components can be identified and analyzed. For example, the values of active and reactive current can be used to make a statement about the ohmic and capacitive impedance components in an electrical system. 202312391 42 The solution according to the invention requires a voltage determination (measurement) that can be implemented cost-effectively. Only a small amount of calculation is required, since only one multiplication and one averaging are required. An external unit (sensor unit) contains a differential current sensor unit, for example a classic summation current transformer, and a voltage sensor unit. The external unit is connected to the residual current monitoring device SG. The residual current monitoring device contains the functions for evaluation and, if necessary, for display. The external unit can be inserted into a line to one or more consumers. If necessary, a contactless differential current sensor unit (e.g. summation current transformer) or (alternatively: and) voltage sensor unit (e.g. ohmic voltage divider) can be used. Although the invention has been illustrated and described in detail by the embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

202312391 43 Patentansprüche 1. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) zur Überwachung von Feh- lerströmen für elektrische Niederspannungsstromkreise für Wechselspannung aufweisend: - ein Gehäuse mit mindestens einen ersten Eingang E1 für den Anschluss einer ersten externen Einheit (sensor1), wobei die externe Einheit (sensor1) eine Differenz- stromsensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe eines Differenz- stromes eines Leiterpaares des Niederspannungsstromkreises, und eine Spannungssensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe ei- ner Spannung des Leiterpaares, aufweist, dass das Fehlerstromüberwachungsgerät die Höhe eines Diffe- renzstromes und die Höhe einer Spannung mittels des ersten Einganges erhält, - eine interne oder externe Anzeigeeinheit (DISP), - eine Steuerungseinheit (SE), die mit dem ersten Eingang (E1) und der Anzeigeeinheit (DISP) verbunden ist, - dass das Fehlerstromüberwachungsgerät (SG), insbesondere die Steuerungseinheit (SE), derart ausgestaltet ist, dass aus der erhaltenen Höhe des Differenzstromes und der Höhe der Spannung des ersten Einganges eine Ermittlung eines Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes des ersten Einganges (E1) durchgeführt wird, dass die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blind- stromes des ersten Einganges (E1) auf der Anzeigeeinheit (DISP) angezeigt wird. 2. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenz-Blindstrom der Differenz-Blindstromanteil mit der Grundfrequenz der Spannung im Niederspannungsstrom- kreis ist. 3. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach einem der vorherge- henden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, 202312391 44 dass die Höhe des Differenzstromes des ersten Eingangs (E1) angezeigt wird. 4. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach einem der vorherge- henden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Anzeigeeinheit (DISP) mittels einer lei- tungsgebundenen oder leitungslosen Kommunikation die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes erhält, insbesondere auch die Höhe des Differenzstromes erhält. 5. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuerungseinheit (SE) verbundene Kommuni- kationseinheit (COM) vorgesehen ist, für die leitungsgebun- dene oder leitungslosen Kommunikation, um die Höhe des Diffe- renz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes, insbesondere auch die Höhe des Differenzstromes, zu melden. 6. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach einem der vorherge- henden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzstromsensoreinheit momentane Differenz- stromwerte der Höhe des Differenzstromes ermittelt, dass die Spannungssensoreinheit momentane Spannungswerte der Höhe der Spannung ermittelt, dass aus den momentanen Spannungswerten ein Effektivwert der Spannung ermittelt wird, dass aus den momentanen Spannungswerten und den momentanen Differenzstromwerten eine Differenz-Wirkleistung ermittelt wird; dass aus der Differenz-Wirkleistung durch Division mit dem Effektivwert der Spannung ein Effektivwert des Differenz- Wirkstrom ermittelt wird, dass der Effektivwert des Differenz-Wirkstromes auf der An- zeigeeinheit angezeigt wird. 202312391 45 7. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den momentanen Spannungswerten und den momentanen Differenzstromwerten durch eine Mittelwertbildung des Produk- tes der momentanen Spannungswerte und der momentanen Diffe- renzstromwerte die Differenz-Wirkleistung ermittelt wird. 8. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach einem der vorherge- henden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzstromsensoreinheit momentane Differenz- stromwerte der Höhe des Differenzstromes ermittelt, dass aus den momentanen Differenzstromwerten ein Effektivwert des Differenzstromes ermittelt wird, dass die Spannungssensoreinheit momentane Spannungswerte der Höhe der Spannung ermittelt, dass aus den momentanen Spannungswerten ein Effektivwert der Spannung ermittelt wird, dass aus dem Effektivwert der Spannung und dem Effektivwert des Differenzstromes eine Differenz-Scheinleistung ermittelt wird, dass aus den momentanen Spannungswerten und den momentanen Differenzstromwerten eine Differenz-Wirkleistung ermittelt wird, dass aus der Differenz-Scheinleistung und der Differenz- Wirkleistung eine Differenz-Blindleistung ermittelt wird, dass aus der Differenz-Blindleistung der Differenz-Blindstrom ermittelt wird, dass der Differenz-Blindstrom auf der Anzeigeeinheit ange- zeigt wird. 9. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Quadratwurzel der Differenz vom Quadrat der Dif- ferenz-Scheinleistung und dem Quadrat der Differenz-Wirkleis- tung die Differenz-Blindleistung ermittelt wird, dass aus der Differenz-Blindleistung durch Division mit dem Effektivwert der Spannung ein Effektivwert des Differenz- 202312391 46 Blindstromes ermittelt wird, dass der Effektivwert des Differenz-Blindstrom auf der Anzei- geeinheit angezeigt wird. 10. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach einem der vorher- gehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Eingang (E2), für den Anschluss einer zwei- ten externen Einheit (sensor2), vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit (SE) mit dem zweiten Eingang (E2) verbunden ist, dass aus der erhalten Höhe des Differenzstromes und Höhe der Spannung des zweiten Einganges (E2) eine Ermittlung eines Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blindstromes des zweiten Einganges (E2) durchgeführt wird, dass die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blind- stromes des zweiten Einganges (E2) auf der Anzeigeeinheit (DISP) angezeigt wird. 11. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Differenzstromes des zweiten Eingangs (E2) angezeigt wird. 12. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Eingang oder weitere Eingänge, für den An- schluss einer weiteren externen Einheit oder weiterer exter- ner Einheiten, vorgesehen ist, dass die Steuerungseinheit (SE) mit dem weiteren Eingang oder weiteren Eingängen verbunden ist, dass aus der erhalten Höhe des Differenzstromes und Höhe der Spannung des weiteren Eingangs oder weiterer Eingänge eine Ermittlung eines Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blind- stromes des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge durchgeführt wird, dass die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz- 202312391 47 Blindstromes des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird. 13. Fehlerstromüberwachungsgerät (SG) nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Differenzstromes des weiteren Eingangs oder der weiteren Eingänge angezeigt wird. 14. Externe Einheit (E1, E2), aufweisend eine Differenzstromsensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe ei- nes Differenzstromes eines Leiterpaares eines Niederspan- nungsstromkreises, und eine Spannungssensoreinheit, zur Ermittlung der Höhe einer Spannung des Leiterpaares, dass die externe Einheit (E1, E2) mit einem Fehlerstromüber- wachungsgerät (SG) verbindbar ist. 15. Verfahren zur Überwachung von Fehlerströmen für elektri- sche Niederspannungsstromkreise für Wechselspannung, dass die Höhe eines Differenzstromes zweier Leiter eines Nie- derspannungsstromkreises ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe einer Spannung der beiden Leiter des Nieder- spannungsstromkreises ermittelt wird, dass aus der Höhe der Spannung und der Höhe des Differenz- stromes eine Ermittlung eines Differenz-Wirkstromes oder Dif- ferenz-Blindstromes durchgeführt wird, dass die Höhe des Differenz-Wirkstromes oder Differenz-Blind- stromes angezeigt wird. 16. Verfahren nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Differenzstromes angezeigt wird. 202312391 43 claims 1. Residual current monitoring device (SG) for monitoring residual currents for electrical low-voltage circuits for alternating voltage, comprising: - a housing with at least one first input E1 for connecting a first external unit (sensor1), wherein the external unit (sensor1) has a differential current sensor unit for determining the level of a differential current of a conductor pair of the low-voltage circuit, and a voltage sensor unit for determining the level of a voltage of the conductor pair, that the residual current monitoring device receives the level of a differential current and the level of a voltage by means of the first input, - an internal or external display unit (DISP), - a control unit (SE) which is connected to the first input (E1) and the display unit (DISP), - that the residual current monitoring device (SG), in particular the control unit (SE), is designed in such a way that from the obtained level of the differential current and the level of the voltage of the first Input a determination of a differential active current or differential reactive current of the first input (E1) is carried out, that the level of the differential active current or differential reactive current of the first input (E1) is displayed on the display unit (DISP). 2. Residual current monitoring device (SG) according to claim 1, characterized in that the differential reactive current is the differential reactive current component with the fundamental frequency of the voltage in the low-voltage circuit. 3. Residual current monitoring device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that 202312391 44 that the level of the differential current of the first input (E1) is displayed. 4. Residual current monitoring device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the external display unit (DISP) receives the level of the differential active current or differential reactive current, in particular also receives the level of the differential current, by means of wired or wireless communication. 5. Residual current monitoring device (SG) according to claim 4, characterized in that a communication unit (COM) connected to the control unit (SE) is provided for wired or wireless communication in order to report the level of the differential active current or differential reactive current, in particular also the level of the differential current. 6. Residual current monitoring device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the differential current sensor unit determines instantaneous differential current values of the magnitude of the differential current, that the voltage sensor unit determines instantaneous voltage values of the magnitude of the voltage, that an effective value of the voltage is determined from the instantaneous voltage values, that a differential active power is determined from the instantaneous voltage values and the instantaneous differential current values; that an effective value of the differential active current is determined from the differential active power by dividing by the effective value of the voltage, that the effective value of the differential active current is displayed on the display unit. 202312391 45 7. Residual current monitoring device (SG) according to claim 6, characterized in that the differential active power is determined from the instantaneous voltage values and the instantaneous differential current values by averaging the product of the instantaneous voltage values and the instantaneous differential current values. 8. Residual current monitoring device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that the differential current sensor unit determines instantaneous differential current values of the magnitude of the differential current, that an effective value of the differential current is determined from the instantaneous differential current values, that the voltage sensor unit determines instantaneous voltage values of the magnitude of the voltage, that an effective value of the voltage is determined from the instantaneous voltage values, that a differential apparent power is determined from the effective value of the voltage and the effective value of the differential current, that a differential active power is determined from the instantaneous voltage values and the instantaneous differential current values, that a differential reactive power is determined from the differential apparent power and the differential active power, that the differential reactive current is determined from the differential reactive power, that the differential reactive current is displayed on the display unit. 9. Residual current monitoring device (SG) according to claim 8, characterized in that the differential reactive power is determined from the square root of the difference between the square of the differential apparent power and the square of the differential active power, that an effective value of the differential 202312391 46 reactive current is determined, that the effective value of the differential reactive current is shown on the display unit. 10. Residual current monitoring device (SG) according to one of the preceding claims, characterized in that a second input (E2) is provided for connecting a second external unit (sensor2), that the control unit (SE) is connected to the second input (E2), that a determination of a differential active current or differential reactive current of the second input (E2) is carried out from the obtained level of the differential current and level of the voltage of the second input (E2), that the level of the differential active current or differential reactive current of the second input (E2) is shown on the display unit (DISP). 11. Residual current monitoring device (SG) according to claim 10, characterized in that the level of the differential current of the second input (E2) is shown. 12. Residual current monitoring device (SG) according to claim 10 or 11, characterized in that a further input or further inputs is provided for the connection of a further external unit or further external units, that the control unit (SE) is connected to the further input or further inputs, that a determination of a differential active current or differential reactive current of the further input or the further inputs is carried out from the obtained level of the differential current and level of the voltage of the further input or further inputs, that the level of the differential active current or differential 202312391 47 reactive current of the further input or the further inputs is displayed on the display unit. 13. Residual current monitoring device (SG) according to claim 12, characterized in that the level of the differential current of the further input or the further inputs is displayed. 14. External unit (E1, E2), having a differential current sensor unit for determining the level of a differential current of a conductor pair of a low-voltage circuit, and a voltage sensor unit for determining the level of a voltage of the conductor pair, that the external unit (E1, E2) can be connected to a residual current monitoring device (SG). 15. Method for monitoring fault currents for electrical low-voltage circuits for alternating voltage, in that the level of a differential current of two conductors of a low-voltage circuit is determined, characterized in that the level of a voltage of the two conductors of the low-voltage circuit is determined, that a differential active current or differential reactive current is determined from the level of the voltage and the level of the differential current, that the level of the differential active current or differential reactive current is displayed. 16. Method according to claim 15, characterized in that the level of the differential current is displayed.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100220422A1 (en) * 2007-10-02 2010-09-02 Keith Jackson Circuit Protection Device
US20130329331A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 Schneider Electric USA, Inc. Wireless Branch Circuit Energy Monitoring System
US20150097504A1 (en) * 2011-04-14 2015-04-09 Harold Wells Associates, Inc. Electrical apparatus and control system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1139166C (en) * 1997-06-17 2004-02-18 瓦尔特·本德工程师股份有限两合公司 Method and device for monitoring insulation and fault current in electric AC network
US20090021879A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-22 Rivers Jr Cecil Apparatus and method for fault current interruption

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100220422A1 (en) * 2007-10-02 2010-09-02 Keith Jackson Circuit Protection Device
US20150097504A1 (en) * 2011-04-14 2015-04-09 Harold Wells Associates, Inc. Electrical apparatus and control system
US20130329331A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 Schneider Electric USA, Inc. Wireless Branch Circuit Energy Monitoring System

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