DE102009047980A1

DE102009047980A1 - Freischaltsteuergerät

Info

Publication number: DE102009047980A1
Application number: DE102009047980A
Authority: DE
Inventors: Marten Zotner
Original assignee: SOLARCONSULT AG
Current assignee: Changetec 71691 Freiberg De GmbH; Changetec De GmbH
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-04-07
Also published as: DE202009018199U1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Freischaltsteuergerät zum Ansteuern einer Trennschaltervorrichtung (11), im Strompfad zwischen einer dezentralen elektrischen Energieeinspeiseanlage und einem öffentlichen Stromnetz, mit einer Überwachungselektronik für Störungen des Stromnetzes und einer redundanten, einfehlersicheren Steuerschaltung (20), die zum softwaregeführten Ansteuern der Trennschaltervorrichtung (11) ausgebildet ist. Zu einem Energie sparenden Betrieb und einem kompakten, montagefreundlichen Aufbau tragen die Maßnahmen bei, dass die Steuerschaltung (20) mit einer Echtzeituhr (23) versehen ist und dass die Software einen Programmteil umfasst, mittels dessen auf der Basis von Signalen der Echtzeituhr (23) die Trennschaltervorrichtung (11) zeitgesteuert abschaltbar und einschaltbar ist (Fig. 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Freischaltsteuergerät zum Ansteuern einer Trennschaltervorrichtung, im Strompfad zwischen einer dezentralen elektrischen Energieeinspeiseanlage und einem öffentlichen Stromnetz, mit einer Überwachungselektronik für Störungen des Stromnetzes und einer redundanten, einfehlersicheren Steuerschaltung, die zum software-geführten Ansteuern der Trennschaltervorrichtung ausgebildet ist.
Derartige Freischaltsteuergeräte arbeiten als selbsttätige Schaltstellen zwischen einer netzparallelen Eigenerzeugungsanlage, die eine dezentrale Energieeinspeiseanlage bildet, und dem öffentlichen Niederspannungsnetz (öffentliches Stromnetz) und hat die in der Vergangenheit von den EVUs verlangten jederzeit zugänglichen Freischaltstellen abgelöst, über die bei Wartungsarbeiten oder Störungen die Energieeinspeiseanlage vom öffentliche Stromnetz getrennt werden konnte. Derartige selbsttätige Schaltstellen bzw. Freischaltvorrichtungen sind z. B. in der DIN VDE 0126-1-1 aufgeführt und als ENS (Einrichtungen zur Netzüberwachung mit zugeordneten allpoligen Schaltern in Reihe) bekannt, wobei die selbsttätig wirkende Freischaltstelle aus zwei voneinander unabhängigen derartigen Einrichtungen zur Netzüberwachung mit zugeordneten allpoligen Schaltern in Reihe besteht und eine redundante Lösung mit Einfehlersicherheit darstellt. Die Einfehlersicherheit der Abschalffunktion wird bei auf dem Markt befindlichen Systemen durch ein Zwei-Prozessorsystem verwirklicht, die Kanäle mit getrennten Ausgängen zum Ansteuern zweier in den Einspeiseleitungen zum öffentlichen Stromnetz liegender Trennschaltereinheiten aufweisen.
Verschiedene Ausführungen von Energieeinspeiseanlagen unter anderem mit Freischaltvorrichtung sind in der DE 10 2004 059 100 A1 , der DE 102 07 560 A1 , der EP 1 965 483 A1 , der DE 10 2005 043 883 A1 und der DE 10 2007 043 512 A1 angegeben.
Eine Steuerschaltung der Freischaltvorrichtung erfasst über eine Überwachungselektronik Störungen des Stromnetzes, insbesondere Toleranzabweichungen der Netzfrequenz, der Netzspannung und einer Impedanz, wie in der Norm näher spezifiziert und in dem genannten Stand der Technik näher ausgeführt ist.
Bekannte Freischaltvorrichtungen mit ihrer Steuerschaltung sind vom Schaltungsaufwand und vom Aufbau her relativ aufwändig und voluminös und verbrauchen ihrerseits zu ihrem Betrieb Energie, womit entsprechende Nachteile verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Freischaltsteuergerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das bei möglichst energiesparender Ausführung verbesserte Einbaumöglichkeiten und Betriebsmöglichkeiten ergibt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Steuerschaltung mit einer Echtzeituhr versehen ist und dass die Software einen Programmteil umfasst, mittels dessen auf der Basis von Signalen der Echtzeituhr die Trennschaltervorrichtung zeitgesteuert abschaltbar und einschaltbar ist.
Mit diesen Maßnahmen wird ein kompakter Aufbau und eine an die zentrale Energieeinspeiseanlage flexibel anpassbare Betriebsweise begünstigt.
Ist vorgesehen, dass die Steuerschaltung zum Aufnehmen eines manuell über eine Eingabeeinheit eingegebenen oder automatisch zugeführten Betriebsmodus ausgebildet ist, der von der Arbeitsweise einer zugeordneten Energieerzeugungseinrichtung abhängig ist, und dass der Programmteil in der Weise ausgebildet ist, dass er den zeitgesteuerten Betrieb der Trennschaltervorrichtung einschaltet oder abschaltet, so ergeben sich weitere vorteilhafte Anpassmöglichkeiten an verschiedene Energieeinspeiseanlagen. Beispielsweise kann bei einer Photovoltaikanlage während der Nachtstunden (Dunkelstunden) eine Abschaltung nicht nur elektrischer Verbraucher des Freischaltsteuergerätes erfolgen, sondern auch der damit anzusteuernden Trennschaltervorrichtung mit den Trennschaltereinheiten, die in der Regel als Schütze ausgebildet sind und im eingeschalteten Zustand z. B. einen Energieverbrauch von etwa 20 Wh besitzen. Eine Abschaltung während der Dunkelstunden ergibt dadurch eine beachtliche Energieeinsparung.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten bestehen dabei darin, dass die Zeitpunkte des Abschaltens und des Einschaltens oder die Abschaltdauer manuell oder automatisch einstellbar sind. Für eine automatische Einstellung können z. B. als Betriebswächter Sensoren eingesetzt werden, beispielsweise für den Betrieb der Energiewandleranlage oder für äußere physikalische Zustände wie Lichtmenge bei Photovoltaikanlagen oder Windaufkommen bei Windkraftanlagen oder entsprechende Größen bei anderen Anlagen.
Eine Sicherheitsvorkehrung besteht darin, dass bei eingetretener Störung des Stromnetzes während des Abschaltzeitraums, die zu einem vorgegebenen Einschaltzeitpunkt noch andauert, ein Wiedereinschalten der Trennschaltervorrichtung unterdrückt ist.
Zu einem vorteilhaften Aufbau tragen die Maßnahmen bei, dass die Steuerschaltung eine zentrale Steuerungseinheit, insbesondere einen Mikrocontroller, aufweist, in der der Programmteil abläuft.
Eine für die Funktionssicherheit vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Echtzeituhr mit der zentralen Steuerungseinheit in Signalübertragungsverbindung gebracht ist und ein Zeittakt der Echtzeituhr zur Überprüfung des Steuerzeittakts der Steuerungseinheit herangezogen ist und bei fehlerhaftem Steuerzeittakt eine Abschaltung der Trennschaltervorrichtung erfolgt.
Zur Verringerung des Schaltungsaufwandes und zu einer kompakten Ausbildung tragen die Maßnahmen bei, dass dem Mikrocontroller eine Überwachungseinheit zum Überwachen seiner Funktionsfähigkeit zugeordnet ist.
Sichere Betriebsbedingungen werden dadurch unterstützt, dass die Steuerschaltung zum Ansteuern von zwei jeweils mit einer Netztrennfunktion ausgestatteten Trennschaltereinheiten der Trennschaltervorrichtung über zwei getrennte Steuerausgänge ausgebildet ist.
Ein geringer Schaltungsaufwand und eine zuverlässige Funktion werden ferner dadurch erreicht, dass der eine Steuerausgang von einem Ausgang des Mikrocontrollers mit Steuersignalen beaufschlagt ist und der andere Steuerausgang von einem weiteren Ausgang des Mikrocontrollers sowie zusätzlich von einem Ausgang der Überwachungseinheit beaufschlagt ist, wobei der weitere Ausgang des Mikrocontrollers und der Ausgang der Überwachungseinheit über eine Und-Verknüpfung miteinander verbunden sind, über deren Ausgang die zugeordnete Trennschaltereinheit nur dann geschlossen ist, wenn die fehlerfreie Normalfunktion des Mikrocontrollers mittels der Überwachungseinheit festgestellt ist und von dem Mikrocontroller ein Einschaltsignal erzeugt ist.
Ein kompakter Aufbau mit zuverlässiger Funktion wird dadurch begünstigt, dass die Steuerschaltung zum Ansteuern der Trennschaltervorrichtung eine Schalteinrichtung mit Halbleiterschaltgliedern aufweist.
Mit den Maßnahmen, dass die Steuerschaltung und die Halbleiterschaltglieder, insbesondere Triacs, zur Ansteuerung mittels Phasenanschnittsteuerung ausgebildet sind, wird eine weitere Energieeinsparung mit flexiblen Anpassungsmöglichkeiten an Ansteuerbedingungen erhalten. Durch die Phasenanschnittsteuerung wird Energie zum Betreiben der Trennschaltereinheiten, insbesondere Schütze, eingespart, wobei der Phasenanschnittwinkel für einen sicheren Betrieb der Schütze einstellbar ist.
Erweitere Steuerungsmöglichkeiten und vorteilhafte Einstellmöglichkeiten, beispielsweise für die Konfiguration der Steuerschaltung oder eine Zustandsabfrage, werden dadurch ermöglicht, dass die Steuerschaltung mit einer Schnittstelle, insbesondere einer Bus-Schnittstelle, mit einer Schnittstellensteuerung versehen ist. Bei Ausbildung als Bus-Schnittstelle können über einen angeschlossenen Bus Zustandsgrößen abgefragt und/oder eine zentrale Steuerung der Freischaltvorrichtung von einer entfernten Stelle aus vorgenommen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1A eine schematische Darstellung einer selbsttätigen Schaltstelle zwischen einer dezentralen elektrischen Energieeinspeiseanlage (Eigenerzeugungsanlage) und dem öffentlichen Stromnetz (Niederspannungsnetz eines Verteilungsnetzbetreibers) mit einer Trennschaltervorrichtung und einem diese ansteuernden Freischaltsteuergerät,
1B eine schematische Darstellung einer selbsttätigen Schaltstelle nach 1 mit Netzüberwachungseinheiten,
2 einen erfindungsgemäßen Schaltungsteil des Freischaltsteuergeräts mit Anschluss einer Trennschaltereinheit in Form eines Schützes der Trennschaltervorrichtung in schematischer Darstellung,
3 einen weiteren Schaltungsteil des Freischaltsteuergeräts in schematischer Darstellung,
4 eine weitere schematische Darstellung einer selbsttätigen Schaltstelle mit weiteren Schaltungsteilen des Freischaltsteuergerätes bei Anschluss an die Trennschaltervorrichtung, und
5 eine weitere Darstellung einer selbsttätigen Schaltstelle mit an die Trennschaltervorrichtung angeschlossenem Freischaltsteuergerät.
1A zeigt einen Teil einer dezentralen elektrischen Energieeinspeiseanlage (Eigenerzeugungsanlage) mit Einspeiseleitungen 10, in die eine Trennschaltervorrichtung 11 mit einer ersten Trennschaltereinheit 11.1 und einer zweiten Trennschaltereinheit 11.2 in Reihe zueinander eingesetzt ist und die mit einem eingangsseitigen Leitungsabschnitt 12 über eine Generatoranschlussstelle 8 an einen Wechselrichter 5 (s. 2) und mit einem ausgangsseitigen Leitungsabschnitt 13 über eine Stromnetzanschlussstelle 9 an ein öffentliches Stromnetz (Niederspannungsnetz eines Verteilungsnetzbetreibers bzw. Elektrizitätsversorgungsunternehmens EVU) angeschlossen ist. Die selbsttätige Schaltstelle umfasst eine Steuerschaltung 20 zum Überwachen von Zuständen des öffentlichen Stromnetzes an dem ausgangsseitigen Leitungsabschnitt 13 über eine Netzüberwachungsanschlussvorrichtung 32 sowie weiterer im Bereich der Einspeiseleitungen 10 mit der Trennschaltervorrichtung 11 vorliegender Zustände über mindestens einen weiteren Überwachungsanschluss 33 sowie zum Ansteuern der Trennschaltervorrichtung 11 über eine erste und eine zweite Trennschalteransteuerung 31.1 bzw. 31.2, wozu die Steuerschaltung 20 eine entsprechende Ansteuerschaltung 30 aufweist. Die Trennschaltervorrichtung 11 mit der ersten und zweiten Trennschaltereinheit 11.1 bzw. 11.2, die als Schütze ausgebildet sind, sowie die diese ansteuernde Steuerschaltung 20 ist so ausgeführt, dass mit den Trennschaltereinheiten 11.1, 11.2 eine redundante Abschaltfunktion erreicht wird, um eine geforderte Einfehlersicherheit zu garantieren, so dass ein Einzelfehler nicht zum Ausfall der Sicherheitsfunktion führt.
Wie aus 1B ersichtlich, umfasst die Netzüberwachungsanschlussvorrichtung 32 eine über den ersten Überwachungsanschluss 32.1 angeschlossene Frequenzüberwachungseinheit und eine über den zweiten Überwachungsanschluss 32.2 angeschlossene Spannungsüberwachungseinheit, so dass Abweichungen der Frequenz und der Spannung, die vorgegebene oder vorgebbare Grenzwerte (Toleranzbereiche) überschreiten von der Steuerschaltung 20 erfasst werden und zu einem Abschalten der Trennschaltervorrichtung 11 und damit zu einem Trennen der dezentralen Energieeinspeiseanlage von dem öffentlichen Stromnetz führen.
Die 2 bis 5 zeigen besondere Ausgestaltungen vorliegender Erfindung gegenüber dem Stand der Technik, die bei kompakter Ausführung eines an die Trennschaltervorrichtung 11 anzuschließenden Freischaltsteuergeräts sowie wesentlichen Energieeinsparungen zum Betrieb der selbsttätigen Schaltstelle führen.
Gemäß 2 ist die Steuerschaltung 20 mit einer Steuerungseinheit 21, insbesondere ausgebildet als Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller versehen, der an eine Echtzeituhr 23 angeschlossen ist. Ferner ist mit einem Eingangs-/Ausgangsanschluss der Steuerungseinheit 21 eine Schaltstufe 24 verbunden, die extern von der Steuerungseinheit 21 als separater Baustein ausgeführt sein kann, vorzugsweise aber als eine Software-Schaltstufe in der Steuerungseinheit 21 ausgebildet ist. Die Schaltstufe 24 steht auch mit der Echtzeituhr 23 in Wirkverbindung und kann über diese während einer vorgebbaren Zeitdauer abgeschaltet werden. Ist die Schaltstufe 24 als Software-Schaltstufe ausgebildet, nimmt ein in der Steuerungseinheit 21 hinterlegtes bzw. ablaufendes Programm die Signale der Echtzeituhr 23 auf und steuert für die vorgegebene Zeitdauer, in der die Schaltstufe 24 in den Aus-Zustand gebracht werden soll, die Schaltstufe 24 und damit auch den zugehörigen Ein-/Ausgang der Steuerungseinheit 21 in den Aus-Zustand und nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer wieder in den Ein-Zustand. Der Ein-Zustand am Ein-/Ausgang nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer wird allerdings nur dann eingeschaltet, wenn keine eine Abschaltung bewirkende Störung des öffentlichen Stromnetzes über die Netzüberwachungsanschlussvorrichtung 32 gemeldet ist und auch kein anderer Fehler, wie etwa der Steuerungseinheit 21 selbst oder der Trennschaltervorrichtung 11, vorliegt. Bei fehlerhaften Zuständen, die eine Abschaltung der Trennschaltervorrichtung 11 erfordern, bleibt die Schaltstufe 24 abgeschaltet. Entsprechende Vorkehrungen sind auch bei Ausbildung der Schaltstufe 24 als Hardware-Baustein getroffen.
Wie 2 weiter zeigt, ist die Schaltstufe 24 bzw. der Ein-/Ausgang der Steuerungseinheit 21 mit einem Steuereingang einer Schalteinrichtung 22 verbunden, die vorzugsweise als Halbleiterschaltglied 22, wie Triac oder IGBT ausgeführt, um darüber die angeschlossene Trennschaltereinheit 11.1 oder 11.2 in Form des in den jeweiligen Einspeiseleitungen 10 liegenden externen Schützes zu erregen und diesen abzuschalten bzw. einzuschalten. Für diese Betätigung der Schütze ist ein Erregerstrom bestimmter Mindesthöhe erforderlich, der aber in der Regel nicht eine volle zur Verfügung stehende Sinuswelle der Netzspannung erfordert. Daher ist mittels der Steuerschaltung 20, insbesondere der Steuerungseinheit 21, eine Phasenanschnittsteuerung zum Ansteuern des Halbleiterschaltglieds 22 vorgesehen, die vorzugsweise ebenfalls durch das in der Steuerungseinheit 21 ablaufende Programm verwirklicht ist. Der Phasenanschnittwinkel wird dabei so eingestellt, dass ein sicheres Schalten der betreffenden Trennschaltereinheit 11.1 bzw. 11.2 erreicht wird, andererseits aber möglichst geringe Energie in der Trennschaltereinheit 11.1, 11.2 verbraucht wird. Mit diesen Maßnahmen wird eine wesentliche Energieersparnis neben der Ersparnis durch die Abschaltfunktion über die Echtzeituhr 23 erreicht.
Ferner wird bei der vorliegenden Steuerschaltung 20 mittels der Echtzeituhr 23, die zum Erzeugen eines genauen Zeittaktes einen Uhrquarz 23.1 besitzt und an einen Triggereingang 21.1 der Steuerungseinheit 21 angeschlossen ist, wie 3 zeigt, ein Steuerzeittakt der Steuerungseinheit 21 überprüft, wozu die in der Steuerungseinheit 21 hinterlegte Software bzw. das Programm mit einer Überprüfungsstufe ausgestaltet ist. Bei Abweichung zwischen dem Zeittakt und dem Steuerzeittakt, die einen vorgegebenen oder vorgebbaren Bereich übersteigt, wird ein Signal zum Abschalten der Trennschaltervorrichtung 11 erzeugt. Mit diesen Maßnahmen wird eine erhöhte Funktionssicherheit mit einer zusätzlichen Prüfung der Funktion der Steuerungseinheit 21 erzielt, die ihrerseits einen Quarz 21.1 aufweist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 20 ist in 4 gezeigt. Aus 4 ist ersichtlich, dass die beiden Trennschaltereinheiten 11.1, 11.2 über getrennte Steuerausgänge der Steuerschaltung 20 bzw. des Freischaltsteuergeräts, das die Steuerschaltung 20 in einem Gehäuse enthält, betrieben werden. Den Trennschaltereinheiten 11.1 und 11.2, insbesondere also Schütze, sind ein jeweiliges erstes Schaltglied 22.1 bzw. zweites Schaltglied 22.2 der Schalteinrichtung 22 zugeordnet, die vorzugsweise als Halbleiterschaltglieder ausgebildet sind, wie vorstehend beschrieben. Der eine Steuerausgang ist dabei mit einem Ein-/Ausgang und der andere Steuerausgang mit einem anderen Ein-/Ausgang der Steuerungseinheit 21 verbunden, so dass die beiden Trennschaltereinheiten 11.1, 11.2 über zwei getrennte Wege redundant betätigbar sind. Zudem ist die Steuerungseinheit 21 zur Überwachung ihrer Funktionsfähigkeit an eine von ihr getrennte Überwachungseinheit 25, etwa Watchdog, angeschlossen, die mit einem Ausgang an einen der beiden Steuerausgänge angeschlossen ist, und zwar über ein Verknüpfungsglied 26, an dessen Eingang auch der dem betreffenden Steuerausgang zugeordnete Ausgang der Steuerungseinheit 21 angelegt ist. Die beiden Eingangssignale des Verknüpfungsglieds 26 werden von diesem unter UND-Verknüpfung an den Steuereingang des betreffenden Schaltglieds (hier 22.1) angelegt, wobei die zugeordnete Trennschaltereinheit (hier 11.2) nur dann eingeschaltet wird, wenn beide Eingänge des Verknüpfungsglieds 26 dies übereinstimmend vorgeben. Auf diese Weise wird bei einem von der Überwachungseinheit 25 festgestellten Fehler der Steuerungseinheit 21 eine Einschaltung der Trennschaltereinheit 11.2 selbst dann unterdrückt, wenn am betreffenden Ausgang der Steuerungseinheit 21 ein Einschaltsignal vorliegt, und eine erhöhte Einfehlersicherheit erreicht.
Wie aus 4 weiter ersichtlich, ist mittels der Steuerschaltung 20 auch eine Überwachung der Funktion der Trennschaltereinheiten 11.1, 11.2 hergestellt, indem von Überwachungskontakten 11.10, 11.20 der Trennschaltereinheiten 11.1 und 11.2 Signale abgegriffen werden und über Trennschalterüberwachungsanschlüsse 31.3 der Steuerungseinheit 21 zugeführt werden, um einen Defekt der Trennschaltervorrichtung 11 festzustellen. Im Fehlerfalle wird eine Abschaltung der Trennschaltervorrichtung 11 gegebenenfalls über die noch intakte Trennschaltereinheit mittels der Steuerungseinheit 21 bewirkt. Zudem kann ein akustisches oder optisches Alarmsignal an dem Freischaltsteuergerät über die Steuerschaltung 20 ausgelöst werden.
5 zeigt eine Schaltstelle mit angeschlossenem Freischaltsteuergerät, das an einem Gehäuse eine Anschlusseinheit 27 mit Anschlussstellen für die Trennschaltereinheiten 11.1 und 11.2 sowie die diesen zugeordneten Überwachungskontakte 11.10 und 11.20 aufweist, und ferner mit einer Anschlusseinheit 28 zum Anschluss der Netzüberwachungsanschlussvorrichtung 32 und gegebenenfalls der weiteren Überwachungsanschlüsse 33. Zudem ist das Gehäuse des Freischaltsteuergeräts mit einer Schnittstelle 40 bzw. einen Schnittstellenanschluss versehen und weist in seinem Inneren eine zugeordnete Schnittstellensteuerung 41 als Teil der Steuerschaltung 20 auf. Über die Schnittstelle 40 und die Schnittstellensteuerung 41 können von der Steuerschaltung 20 erfasste Zustände über Datenübertragungsleitungen oder alternativ drahtlos nach außen an einen in Datenübertragungsverbindung gebrachten Teilnehmer, etwa einen angeschlossenen Computer, übertragen und umgekehrt auch Konfigurationen des Freischaltsteuergeräts mit Änderung von Parametern und Zuständen vorgenommen werden. Vorzugsweise sind die Schnittstelle 40 und die Schnittstellensteuerung 41 als Busschnittstelle ausgebildet, um das Gerät an einen Bus mit weiteren Teilnehmern, wie z. B. Feldbus (Profibus, CAN-Bus) anzuschließen und eine Fernüberwachung bzw. Fernsteuerung vorzugsweise mit Datenübertragung in beiden Richtungen zu verwirklichen, wobei eine Zentrale auch über Ethernet oder Internet angeschlossen werden kann bzw. eine zentrale Steuerung oder Zustandsabfrage sowie Diagnosemöglichkeiten realisiert sind.
Mittels der Echtzeituhr 23 kann z. B. bei einer als Photovoltaikanlage ausgebildeten Energieeinspeiseanlage der Betrieb der Schaltstelle während der Nachtstunden (z. B. zwischen 23.00 und 4.00 Uhr) abgeschaltet werden, da dann keine Energieeinspeisung erfolgt und somit Energie zum Betrieb der Schaltstelle einschließlich Ansteuerung der Schütze eingespart wird. Handelt es sich um eine andere Energieeinspeiseanlage, die z. B. auch während der Nacht elektrische Energie erzeugt, kann ein entsprechender angepasster Betriebsmodus des Freischaltsteuergeräts gewählt werden, beispielsweise durch Fachpersonal, durch eine andere Einstellung bzw. Umprogrammieren des Geräts entweder direkt an dem Freischaltsteuergerät oder über den gegebenenfalls vorhandenen Bus von einer entfernten Betriebsstelle aus. Bei einer Ausgestaltung des Freischaltsteuergeräts können auch Signale von Wächtereinheiten bzw. Sensoren erfasst und der Steuereinheit 21 zugeführt und über die Software ausgewertet werden, wie z. B. vorhandener Wind im Falle einer Windkraftanlage, andere physikalische Größen beim Betrieb von anderen Energieeinspeiseanlagen, wie z. B. einem Blockheizkraftwerk, oder aber im Ansprechen auf einen im Bereich der Energieeinspeiseanlage aufgetretenen Fehler oder Alarmzustand. Die Schnittstelle 40 mit der Schnittstellensteuerung 41 bietet dazu flexible Ausgestaltungsmöglichkeiten, z. B. die Änderung von Programmen oder die Eingabe zusätzlicher Programmmodule.
Wie 5 weiter zeigt, ist das Freischaltsteuergerät mit einer Anzeigevorrichtung mit optischen Anzeigeelementen 42 und/oder einer akustischen Anzeigeeinheit ausgestattet, wobei die Anzeigeelemente 42 z. B. Leuchtdioden umfassen, die sich auf fehlerhafte Zustände des Stromnetzes, der Schütze oder gegebenenfalls weiterer Störungen beziehen.
Die Gestaltung der Steuerschaltung 20 ermöglicht insgesamt einen kompakten Aufbau des Freischaltsteuergeräts, dessen äußere Abmessungen soweit reduziert sind, dass es als separates Gerät montagefreundlich installiert werden kann, insbesondere auch als Reiheneinbaugerät auf einer Hutschiene in der Unterverteilung oder im Zählerschrank, wobei es die Breite nur weniger (z. B. sieben) Einbaueinheiten umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004059100 A1 [0003]
DE 10207560 A1 [0003]
EP 1965483 A1 [0003]
DE 102005043883 A1 [0003]
DE 102007043512 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN VDE 0126-1-1 [0002]

Claims

Freischaltsteuergerät zum Ansteuern einer Trennschaltervorrichtung (11), im Strompfad zwischen einer dezentralen elektrischen Energieeinspeiseanlage und einem öffentlichen Stromnetz, mit einer Überwachungselektronik für Störungen des Stromnetzes und einer redundanten, einfehlersicheren Steuerschaltung (20), die zum software-geführten Ansteuern der Trennschaltervorrichtung (11) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) mit einer Echtzeituhr (23) versehen ist und dass die Software einen Programmteil umfasst, mittels dessen auf der Basis von Signalen der Echtzeituhr (23) die Trennschaltervorrichtung (11) zeitgesteuert abschaltbar und einschaltbar ist.
Freischaltsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) zum Aufnehmen eines manuell über eine Eingabeeinheit eingegebenen oder automatisch zugeführten Betriebsmodus ausgebildet ist, der von der Arbeitsweise einer zugeordneten Energieerzeugungseinrichtung abhängig ist, und dass der Programmteil in der Weise ausgebildet ist, dass er den zeitgesteuerten Betrieb der Trennschaltervorrichtung (11) einschaltet oder abschaltet.
Freischaltsteuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitpunkte des Abschaltens und des Einschaltens oder die Abschaltdauer manuell oder automatisch einstellbar sind.
Freischaltsteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei eingetretener Störung des Stromnetzes während des Abschaltzeitraums, die zu einem vorgegebenen Einschaltzeitpunkt noch andauert, ein Wiedereinschalten der Trennschaltervorrichtung (11) unterdrückt ist.
Freischaltsteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) eine zentrale Steuerungseinheit (21), insbesondere einen Mikrocontroller, aufweist, in der der Programmteil abläuft.
Freischaltsteuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Echtzeituhr (23) mit der zentralen Steuerungseinheit (21) in Signalübertragungsverbindung gebracht ist und ein Zeittakt der Echtzeituhr (23) zur Überprüfung des Steuerzeittakts der Steuerungseinheit (21) herangezogen ist und bei fehlerhaftem Steuerzeittakt eine Abschaltung der Trennschaltervorrichtung (11) erfolgt.
Freischaltsteuergerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikrocontroller eine Überwachungseinheit (25) zum Überwachen seiner Funktionsfähigkeit zugeordnet ist.
Freischaltsteuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) zum Ansteuern von zwei jeweils mit einer Netztrennfunktion ausgestatteten Trennschaltereinheiten (11.1, 11.2) der Trennschaltervorrichtung (11) über zwei getrennte Steuerausgänge ausgebildet ist.
Freischaltsteuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Steuerausgang von einem Ausgang des Mikrocontrollers mit Steuersignalen beaufschlagt ist und der andere Steuerausgang von einem weiteren Ausgang des Mikrocontrollers sowie zusätzlich von einem Ausgang der Überwachungseinheit (25) beaufschlagt ist, wobei der weitere Ausgang des Mikrocontrollers und der Ausgang der Überwachungseinheit (25) über eine Und-Verknüpfung miteinander verbunden sind, über deren Ausgang die zugeordnete Trennschaltereinheit (11.2) nur dann geschlossen ist, wenn die fehlerfreie Normalfunktion des Mikrocontrollers mittels der Überwachungseinheit (25) festgestellt ist und von dem Mikrocontroller ein Einschaltsignal erzeugt ist.
Freischaltsteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) zum Ansteuern der Trennschaltervorrichtung (11) eine Schalteinrichtung (22) mit Halbleiterschaltgliedern (22.1, 22.2) aufweist.
Freischaltsteuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) und die Halbleiterschaltglieder (22.1, 22.2) zur Ansteuerung mittels Phasenanschnittsteuerung ausgebildet sind.
Freischaltsteuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) mit einer Schnittstelle (40), insbesondere einer Bus-Schnittstelle, mit einer Schnittstellensteuerung (41) versehen ist.