PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10132126A1 16.01.2003
Titel Elektronischer Überstromauslöser für einen Leistungsschalter mit einer Schnittstelle für eine Speichereinheit
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Hochgraef, Holger, 16845 Ganzer, DE;
Pancke, Andreas, 13507 Berlin, DE;
Roehl, Wolfgang, 13503 Berlin, DE;
Schust, Peter, 12683 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 28.06.2001
DE-Aktenzeichen 10132126
Offenlegungstag 16.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.01.2003
IPC-Hauptklasse H02H 3/02
IPC-Nebenklasse G05B 19/04   H04Q 9/00   
Zusammenfassung Ein elektronischer Überstromauslöser für einen Leistungsschalter ist mit einer Schnittstelle (9) für den Datenaustausch mit einer programmierbaren elektronischen Speichereinheit (10) versehen. Eine Aufnahmevorrichtung (6) dient zur lösbaren Verbindung der Speichereinheit (10) mit der Schnittstelle (9). Als Speichereinheit (10) wird ein serieller Eindraht-Speicherbaustein in der Bauform einer Knopfzellenbatterie verwendet, wobei dieser Speicherbaustein auch in ein Substrat (11) ähnlich einer Chipkarte integriert sein kann.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Überstromauslöser für einen Leistungsschalter, mit einer Schnittstelle für den Datenaustausch mit einer programmierbaren elektronischen Speichereinheit sowie mit einer Aufnahmevorrichtung zur lösbaren Verbindung der Speichereinheit mit der Schnittstelle.

Ein Überstromauslöser dieser Art ist durch die DE 44 45 079 A1 bekannt geworden. Die programmierbare Speichereinheit ist hierbei Bestandteil einer Chipkarte, wie sie beispielsweise als Telefonkarte oder Versicherungskarte bekannt ist. Mittels der Schnittstelle werden aus der Speichereinheit die für den Betrieb des Überstromauslösers benötigten Parameter ausgelesen und nachfolgend der Verarbeitung der dem Überstromauslöser zugeführten Messwerte der über den Leistungsschalter fließenden Ströme zugrunde gelegt. Die Chipkarte kann gleichfalls dazu eingesetzt werden, charakteristische Daten einer Auslösung des Leistungsschalters, wie Zeitpunkt, Höhe des Stromes und betroffene Phase des Netzes, zu protokollieren.

Die elektronischen Überstromauslöser von Leistungsschaltern sind eine für den sicheren und den zuverlässigen Betrieb von Verbrauchern wesentliche Baugruppe. Eine unzutreffende Bewertung des durch einen Verbraucher fließenden Stromes kann sowohl dazu führen, dass der Verbraucher durch Überlastung Schaden erleidet als auch dazu, dass der Verbraucher abgeschaltet wird, obwohl dies aufgrund seines Belastungszustan- des nicht erforderlich gewesen wäre. In beiden Fällen kann bedeutender wirtschaftlicher Schaden entstehen.

Die nach der genannten DE 44 45 079 A1 vorgesehene Chipkarte ermöglicht einerseits eine rasche Anpassung eines Leistungsschalters an veränderte Betriebsbedingungen dadurch, dass dem zugehörigen Überstromauslöser angepasste Parameter zur Verfügung gestellt werden. Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, sämtliche Kontaktflächen der Chipkarte in zuverlässigem Kontakt mit der Schnittstelle zu halten und hierdurch die Datenübertragung sicherzustellen. Treten Störungen in der Kontaktgabe auf, z. B. aufgrund einer Verschmutzung im Betrieb aufgrund der Umgebungsbedingungen eines Leistungsschalters oder vorübergehend durch die Erschütterung beim Schalten des Leistungsschalters so kann die Datenübertragung gestört und damit eine unbeabsichtigte Auslösung des Leistungsschalters hervorgerufen werden. Dies hängt damit zusammen, dass eine mangelnde Kontaktgabe der Chipkarte mit der Schnittstelle als ein Fehlen der Chipkarte behandelt wird, auf das der elektronische Überstromauslöser mit einer Zurücksetzung auf minimale Auslösekennwerte reagiert.

Um eine Ferndiagnose von Leistungsschaltern mit elektronischen Überstromauslösern zu ermöglichen und zugleich Schaltanlagen mit mehreren Leistungsschaltern rasch programmieren zu können, ist es durch die DE 197 22 898 A1 bekannt geworden, die Überstromauslöser mit einer Schnittstelle zur Ausgabe von Zustandsmeldungen und zum Empfang von Steuerbefehlen auszustatten. Obwohl es sich hierbei um ein umfassendes System zur Steuerung, Überwachung und Programmierung der Stromversorgung ganzer Fertigungsanlagen handelt, können Bedenken gegen die Anwendung bestehen, weil bei Einbeziehung öffentlicher Übertragungsnetze die Authentifizierung und Datensicherheit erhebliche Probleme aufwerfen.

Die Erfindung geht davon aus, dass eine einfache Programmierung bzw. Parametrierung sowie eine rasche Fehleranalyse für den Benutzer eines Leistungsschalters wesentlich ist und dass hierfür eine betriebssichere Lösung bereitgestellt werden soll.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Speichereinheit ein serieller zweipolig kontaktierbarer Speicherbaustein ist.

Speicherbausteine dieser Art sind an sich bekannt und sind unter der Internetadresse www.iButton.com der Firma DALLAS Semiconductor ausführlich dokumentiert. Zu den wesentlichen Eigenschaften gehören eine unverwechselbare individuelle elektronische Kennzeichnung und eine Robustheit gegen Umgebungseinflüsse aller Art, die ändere Arten von Datenspeichern erheblich übertrifft. Damit entspricht ein solcher Speicherbaustein in besonderer Weise den Anforderungen im Betrieb elektrischer Leistungsschalter. Durch eine integrierte Uhrenfunktion können auch Daten aus dem Betrieb eines Leistungsschalters einschließlich eines "Datumsstempels" und/oder "Zeitstempels" protokolliert werden. Eine gesonderte Energiequelle benötigt der Speicherbaustein nicht, da er seine Betriebsenergie aus der Datenleitung bezieht. Bei einer Lebensdauer von zehn Jahren erfüllt der Speicherbaustein auch die Anforderungen an industrielle Ausrüstungen.

In seiner Grundbauform besitzt der Speicherbaustein die Gestalt einer Knopfzellenbatterie. In dieser Gestalt ist der Speicherbaustein raumsparend verwendbar, wenn als Aufnahmevorrichtung entsprechende Halter verwendet werden, die ähnlich wie die Batteriefächer an Uhren mit Abdichtungen versehen sein können.

Aufgrund ihrer flachen Form eignen sich die genannten Speicherbausteine jedoch auch zur. Integration in ein Substrat nach Art einer Chipkarte, womit die Vorteile der Handhabung solcher Speicherkarten verbunden sind. Insbesondere kann das Substrat zur Anbringung einer Beschriftung oder anderer Anweisungen benutzt werden.

Für die Zwecke der Erfindung ist an sich ein einzelner Speicherbaustein der genannten Art ausreichend. Es erweist sich jedoch als vorteilhaft, wenn der Leistungsschalter zwei Aufnahmevorrichtungen für Speichereinheiten besitzt, wobei beide Speichereinheiten datentechnisch parallel geschaltet sind. Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass ein Leistungsschalter mit unveränderter Einstellung seines elektronischen Überstromauslösers in Betrieb gehalten werden kann, während durch Entnahme des einen der beiden Speicherbausteine die gespeicherten Vorgänge untersucht werden können. Anschließend kann der entnommene Speicherbaustein neu parametriert und in den Auslöser wieder eingesetzt werden, um diesen nun mit angepassten Parametern weiter zu betreiben. Anschließend lässt sich der zunächst verbliebene Speicherbaustein entnehmen und ebenfalls an den neuen Betrieb anpassen. Hierdurch wird ein unterbrechungsfreier Betrieb ermöglicht.

In Verbindung mit einer als Speichereinheit vorgesehenen Chipkarte der bisher bekannten Art (DE 44 45 079 A1) ist es bekannt, den zugehörigen elektronischen Überstromauslöser auf minimale Auslöseparameter zurückzustellen, sobald die Chipkarte entfernt ist. Im Rahmen der Erfindung kann demgegenüber die Sicherheit gegen einen fehlerhaften Betrieb dadurch erhöht werden, dass die Verbindung einer Speichereinheit mit der Schnittstelle von einem Mikroprozessor des Überstromauslösers um Rahmen einer Unterroutine geprüft wird und dass die Inbetriebnahme des Leistungsschalters bei fehlender Speichereinheit gesperrt ist. Diese Betriebsweise ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn zwei Aufnahmevorrichtungen für Speichereinheiten in datentechnischer Parallelschaltung vorhanden sind, da in diesem Fall das Fehlen auch des zweiten Speicherbausteines auf einen bedenklichen Zustand hindeutet.

An sich können die in der Speichereinheit vorhandenen Daten unmittelbar zum Betrieb des elektronischen Überstromauslösers herangezogen werden. Eine größere Sicherheit ist jedoch dadurch zu erreichen, dass die von einer Speichereinheit an die Schnittstelle übergebenen Daten zunächst in einem Speicherbereich eines Mikroprozessors des Überstromauslösers gespeichert und erst nach Entschlüsselung, Prüfung und Aufbereitung zur Verarbeitung gebracht werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Bedienpult eines Niederspannungs-Leistungsschalters mit dem Bedienfeld eines elektronischen Überstromauslösers und Aufnahmevorrichtungen für Speicherbausteine.

Die Fig. 2 zeigt ein Bedienfeld eines elektronischen Überstromauslösers mit einer Aufnahmevorrichtung für einen Speicherbaustein in der Form einer Chipkarte.

Die Fig. 3 zeigt gleichfalls ein Bedienfeld eines elektronischen Überstromauslösers, der zwei zum Einstecken chipkartenartiger Speichereinheiten dienende Aufnahmevorrichtungen aufweist.

Das in der Fig. 1 gezeigte Bedienpult 1 eines Niederspannungs-Leistungsschalter weist in bekannter Weise ein Bedienfeld 2 eines elektronischen Überstromauslösers, in der Mitte Bedienorgane 3 zum Ein- und Ausschalten sowie Anzeigevorrichtungen 4 für den Betriebszustand und an der rechten Seite einen Aufzugshebel 5 für einen Speicherantrieb auf. Am Bedienfeld des Überstromauslösers 2 sind zwei Aufnahmevorrichtungen 6 für Speichereinheiten in Knopfzellenbauform angeordnet. Die Verschlussdeckel 7 dieser Aufnahmevorrichtungen sind ähnlich bedienbar wie die Deckel von Batteriefächern an Armbanduhren oder anderen elektronischen Geräten. Wie angedeutet, stehen die Aufnahmevorrichtungen einpolig mit einem Mikroprozessor 8 des elektronischen Überstromauslösers über Schnittstellen 9 in Verbindung. Die Datenübertragung wird daher als "Eindrahtseriell" bezeichnet. Mit dem zweiten Pol sind die Speichereinheiten 10 mit der Schaltungsmasse ("ground") verbunden.

In die Aufnahmevorrichtungen 6 sind gleiche Speicherbausteine einzusetzen, so dass der Dateninhalt beider Speichereinheiten 10 übereinstimmt. Daher kann einer der Speicherbausteine entnommen werden, um die protokollierten Auslösevorgänge auszuwerten, währen der Betrieb des Leistungsschalters mit der verbliebenen Speichereinheit 10 fortgesetzt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 ist die Speichereinheit 10 in ein Substrat 11 integriert. Hierdurch wird eine Speicherkarte 13 gebildet, die etwa einer üblichen Scheck- oder Chipkarte entspricht. Die zugehörige Aufnahmevorrichtung 11 ist am Bedienfeld des elektronischen Überstromauslösers 2 derart angeordnet, dass die Speicherkarte 13 parallel zur Frontfläche des elektronischen Überstromauslösers bzw. bündig mit dessen Bedienfeld 2 steht. Hierdurch wird dem Benutzer die mit einer Beschriftung und sonstigen Hinweisen versehene Fläche der Speicherkarte 13 dargeboten.

Andererseits können auch Aufnahmevorrichtungen ähnlich den Kartenlesern an Geldautomaten und anderen elektronischen Geräten vorgesehen sein. In dem Beispiel gemäß der Fig. 3 sind zwei derartige Aufnahmevorrichtungen 14 in das Bedienfeld des elektronischen Überstromauslösers 2 integriert. Hierbei erstrecken sich die Substrate 1 in der Tiefe des Überstromauslösers 2 und benötigen demgemäß nur einen kleinen Teil des Bedienfeldes. In diesem Fall wird ebenfalls von der Benutzung von zwei datentechnisch parallelen Speichereinheiten wie in der Fig. 1 ausgegangen. Ist dies nicht erwünscht oder nicht erforderlich, so kann dementsprechend auch nur eine Aufnahmevorrichtung 14 vorhanden sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektronischer Überstromauslöser für einen Leistungsschalter, mit einer Schnittstelle (9) für den Datenaustausch mit einer programmierbaren elektronischen Speichereinheit (10) sowie mit einer Aufnahmevorrichtung (6; 12; 14) zur lösbaren Verbindung der Speichereinheit (10) mit der Schnittstelle (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (10) ein serieller zweipolig kontaktierbarer Speicherbaustein (10) ist.
  2. 2. Elektronischer Überstromauslöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (10) die Bauform einer Knopfzellenbatterie aufweist.
  3. 3. Elektronischer Überstromauslöser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit (10) unter Bildung einer Speicherkarte (13) auf einem Substrat (11) nach Art einer Chipkarte montiert und die Aufnahmevorrichtung (12; 14) der Speicherkarte (13) angepasst: ist.
  4. 4. Elektronischer Überstromauslöser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsschalter mit zwei Aufnahmevorrichtungen (6; 14) für Speichereinheiten (10) ausgestattet ist und dass beide Speichereinheiten (10) datentechnisch parallel geschaltet sind.
  5. 5. Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Überstromauslösers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung einer Speichereinheit (10) mit der Schnittstelle (9) von einem Mikroprozessor (8) des Überstromauslösers durch eine Unterroutine geprüft wird und dass die Inbetriebnahme des Leistungsschalters bei fehlender Speichereinheit (10) gesperrt ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Speichereinheit (10) an die Schnittstelle (9) übergebene Daten in einem Speicherbereich eines Mikroprozessors (8) des Überstromauslösers gespeichert und nach Entschlüsselung, Prüfung und Aufbereitung zur Verarbeitung gebracht werden.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com