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WO2014094929A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer photovoltaikanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer photovoltaikanlage Download PDF

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WO2014094929A1
WO2014094929A1 PCT/EP2013/003068 EP2013003068W WO2014094929A1 WO 2014094929 A1 WO2014094929 A1 WO 2014094929A1 EP 2013003068 W EP2013003068 W EP 2013003068W WO 2014094929 A1 WO2014094929 A1 WO 2014094929A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
current flow
strings
flow
switch
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/003068
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Strobl
Jochen SEEFRIED
Albert Gerngross
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ellenberger and Poensgen GmbH
Original Assignee
Ellenberger and Poensgen GmbH
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 Ellenberger and Poensgen GmbH filed Critical Ellenberger and Poensgen GmbH
Priority to EP13786161.3A priority Critical patent/EP2936178A1/de
Priority to CN201380066674.5A priority patent/CN104904114B/zh
Publication of WO2014094929A1 publication Critical patent/WO2014094929A1/de
Priority to US14/742,754 priority patent/US20150288331A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of DC sources
    • H—ELECTRICITY
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    • H02H3/18—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 reversal of direct current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring a photovoltaic system with a number of strings connected in parallel and guided against a common connection conductor to a return current.
  • a photovoltaic system (PV system) as a DC electrical system usually has a plurality of parallel strings connected in parallel, each of which in turn comprise a number of series-connected photovoltaic modules (PV modules). With the common connection conductors, against which the individual strings are guided, usually an inverter is connected. By means of this, the direct current provided by the PV modules is transformed into an alternating current for feeding into a power grid. If one or more of the PV modules are only slightly irradiated by solar energy compared to the others, or if individual PV modules are defective, it is possible that a so-called reverse current will occur. In this case, the electric current flows counter to the current direction of the fault-free case. As a result, individual P PV modules can be destroyed or the efficiency of the PV system is at least reduced.
  • the photovoltaic system includes a plurality of strings with photovoltaic modules, each string can be switched on and off by means of a circuit breaker.
  • the circuit breaker is opened or closed by a motor.
  • the respective string is disconnected from the power supply, as is the case, for example, with faulty wiring.
  • the respective string is monitored for a return current, and in this case likewise the string is disconnected from the power supply. Due to the design of the current sensors, the directional positive current sensors, an assignment of the current flow in the respective direction due to the respective measurement sign possible.
  • the invention has for its object to provide a particularly suitable method and a particularly suitable device for monitoring an electrical PV system to a return current, which are particularly cost.
  • the method is used to monitor a PV system for a return current, which comprises a number of strings connected in parallel and guided against a common connection conductor.
  • a string indicates a rung. It is possible that at least one of the strings also consists of a further number of current paths connected in parallel to one another or at least has them.
  • the system comprises two connection conductors, with which the strings are electrically connected in each case. Alternatively, the end of the string or strings facing away from the connecting conductor is in each case grounded.
  • the PV system comprises an inverter.
  • the strings suitably each have a number of series-connected PV modules.
  • a current flow is detected in a preferred direction, wherein the preferred direction is in particular rectified.
  • the preferred direction of the individual strings is parallel to one another and either directed towards or away from the connection conductor.
  • the detected current flows are preferably measured values which are detected by means of a suitable measuring device.
  • the current flows are calculated from auxiliary measured variables. In the range of the respective tolerances contributing to the detection, the detected current flows correspond to the electrical currents actually flowing through the string. From the recorded current values, a summation current flow is created by, for example, adding up the individual values recorded. Appropriately, the value zero is used for the current flow in a current flow counter to the preferred direction.
  • a current flow in the preferred direction in the connection conductor is detected and from this a second summation current flow is established, wherein the detected current flow is likewise in particular a directly measured value.
  • the detected current flow through the connection conductor is used for the second summation current flow.
  • a current flow contrary to the preferred direction corresponds to a detected value of zero.
  • the second summation current flow is equal to zero when the current flow in the connection conductor is opposite to the preferred direction.
  • all preferred directions are parallel to each other.
  • the first summation current flow is compared with the second summation current flow. If the first summation current flow deviates from the second summation current flow by more than a tolerance value which is, for example, zero, a return flow is detected. In particular, there is a return flow if the second summation flow is less than the first summation flow plus the tolerance value.
  • a tolerance value which is, for example, zero
  • the monitoring of the PV system is simplified, since only the current flow in one direction is monitored.
  • only relatively inexpensive measuring devices can be used to determine the current flow, by means of which only a current flow in a certain direction can be determined, or which are not sensitive to direction.
  • the preferred direction is selected counter to the respective reverse flow direction, ie it is antiparallel to this. Consequently, the respectively detected current flow does not correspond to the return current itself, but to the current in the desired current direction, for which the PV system is provided and in particular set up is.
  • that of the strings is determined as the carrier of the return current, which has the lowest determined current flow.
  • the string has flowed through the return current at which the lowest current flow was determined.
  • the deviation between the first and second sum current flow minus the tolerance value is used as the value of the return current flowing through the string with the lowest determined current flow.
  • the value of the return current is also known, at least approximately, the value of the return current, even if this is associated with an error, namely the tolerance value itself.
  • the operation of the PV system can be adjusted or changed, in particular to prevent further propagation of the return flow.
  • the string with the lowest determined current flow is separated from the connecting conductor, if a return current was detected. In this way, the string and any electrical components and / or further components of the PV system which are located in this current path are protected against further damage by the reverse current. Furthermore, a reduction in the efficiency of the PV system is prevented.
  • the string now having the lowest current flow is disconnected from the connecting conductor so that two strings are separated from the connecting conductor.
  • the connection conductor itself is cut through in order to prevent the current flow through the connection conductor. If only the connection conductor is interrupted at a detected return current, the effort to prevent the backflow is comparatively low. If both the string and the terminal lead are disconnected, the safety against reverse current is increased because the power interruption is redundant.
  • interrupting the connection conductor it is also possible to interrupt all strings if a return current has been determined. Consequently, a current flow through the PV system is also prevented. This is provided, for example, if operation of the PV system with the number of strings reduced by one string is not possible or desired.
  • the sum of all valid error tolerances that prevail in detecting current flow through the strings is used to form the tolerance value.
  • their sum forms the tolerance value.
  • the prevailing respective fault tolerances are detected and added to form the tolerance value. It is possible that the individual error tolerances differ between the strings, and / or that depending on the level of the determined current flow different error tolerances are used.
  • the fault tolerance in the detection of the current flow through the connecting conductor is determined and this value is used to form the tolerance value.
  • the tolerance value is taken from the sum of the error tolerances that occur during the detection of the current flow through the respective strings, plus the fault tolerance in the detection of the current flow through the connection conductor for forming the tolerance value, and forms in particular these.
  • the sum of the positive error tolerances in the detection of the current flow through the strings plus the negative error tolerance in the detection of the tolerance value is formed Current flow through the connecting conductor or the sum of the negative error tolerances in the detection of the current flow through the strings plus the positive fault tolerance in the detection of the current flow through the connection conductor used as a tolerance value, depending on the sign of the deviation, that is, depending on whether the first sum current flow is greater or smaller than the second total current flow.
  • negative fault tolerance denotes the deviation which is accepted in the determination of the respective current flow downwards, that is to say by how much the detected value deviates from the actual value
  • another correction term for forming the tolerance value Due to such a determination of the tolerance value, only actual return currents are recognized and not any artefacts determined on the basis of measurement accuracies In particular, if after a detected return current one or each current flow is interrupted, in this way the reliability is PV system increased.
  • the device for monitoring a PV system for a return current comprises a sensor arrangement and in particular a control unit, by means of which, for example, the method is carried out.
  • the controller is provided and configured to perform the process of monitoring the PV system for reverse flow.
  • the PV system has a number of strings (current paths) connected in parallel to one another and a connecting conductor against which, in particular all, strings are routed.
  • the sensor arrangement comprises a second current sensor and a number of first current sensors, that is to say at least two current sensors, which are provided and arranged to detect a current flow in each of the strings.
  • each of the strings of the PV system is preferably assigned to one of the first current sensors in each case, and the number of first current sensors is expediently equal to the number of strings.
  • the second current sensor By means of the second current sensor, a current flow through the connection conductor is detected during operation of the device.
  • the current detection takes place in the individual strings and the connecting conductor in a predetermined preferred direction.
  • the preferred directions of the individual strings and the connection conductor are preferably parallel to each other and rectified and expediently contrary to the direction of the monitored return current.
  • the number of current sensors of the sensor arrangement suitably corresponds to the number of strings plus the connection conductor, which is the most cost-effective alternative, yet all current flows can be detected.
  • the current sensors are designed, for example, as shunt resistors or as Hall sensors, which are arranged in an air gap of a slotted toroidal core, which is arranged around the respective current path, that is to say the connecting conductor or the respective string.
  • the sensor arrangement By means of the sensor arrangement, it is possible to detect not only the current flow of the strings but also the current flow through the connection conductor. This makes it possible to draw conclusions about a possibly flowing return current as well as a monitoring of the PV system on its performance, without the current flows of the individual strings needing to be added to this determination. Rather, this value is directly available, which also has a lower fault tolerance, since this is detected by means of a specially suitable current sensor and thus does not have the error tolerances of the first current sensors must be added. Compared to the use of only one current sensor monitoring the connection conductor, monitoring of the individual strings is also made possible by means of the use of the first current sensors.
  • the second current sensor is set up and provided only for detecting a current flow in the preferred direction.
  • the second current sensor is not sensitive to direction. Consequently, a comparatively inexpensive current sensor and / or evaluation electronics associated therewith can be used. In the case of an actual electric current flowing in the direction opposite to the preferred direction, the detected current flow is therefore equal to zero (0).
  • the first current sensors are not direction-sensitive, so that only a detection of the Current flow in the preferred direction is possible. If all the current sensors of the sensor arrangement are provided and set up only for detecting the current flow in the respective preferred direction, a comparatively inexpensive device can thus be realized.
  • all first current sensors have the same fault tolerance. Consequently, such current sensors are selected and / or provided for the first current sensors, which are associated with the approximately same error tolerances.
  • the individual measurement errors of the current sensors ie the actual deviation in comparison to the manufacturer-specified fluctuation range of the measured values (fault tolerance), may differ between the individual current sensors.
  • an implementation of the method is particularly simplified, especially when the sum of all valid error tolerances of the first current sensors is used as a tolerance value or at least used to calculate the tolerance value.
  • the individual first current sensors are identical to each other, which reduces maintenance.
  • the fault tolerance of the second current sensor is equal to the fault tolerance of the first current sensors, and in particular the second current sensor is identical to the first current sensors. Consequently, the sensor arrangement comprises only one type of current sensors, which are divided in the first current sensors and the second current sensor. In this way, a storage of current sensors is simplified and reduced maintenance.
  • the calculation of the tolerance value is particularly simplified if it is calculated from the sum of the error tolerances for detecting the current flow through the connection conductor and the strings, and if only one current sensor is used per string. The tolerance value in this case is equal to the product of the valid fault tolerance of the current sensor type multiplied by the number of strings plus one.
  • the device comprises an interruption unit, by means of which the connecting conductor is separable, or by means of which at least one electric current is interrupted by the connecting conductor in the event of a return current.
  • an interruption unit by means of which the connecting conductor is separable, or by means of which at least one electric current is interrupted by the connecting conductor in the event of a return current.
  • the device comprises at least one interrupt unit for interrupting an electrical current through one of the strings.
  • a number of interruption units corresponding to the number of strings is part of the device, it being possible for each of these to separate one of the strings from the connection conductor, or by means of which at least one electrical current through the respective string can be prevented.
  • the interruption unit or units are preferably part of the current sensors or at least indirectly electrically contacted with them, so that the current sensors provided with the interruption unit are exchangeable module by module, if they should be damaged.
  • the interruption unit has, in particular, a mechanical switch which, in the untripped state of the interruption unit, that is to say when a current flow through the interruption unit is possible, is closed and thus current-carrying.
  • the mechanical switch which is spring-loaded, for example, is preferably bridged by means of semiconductor electronics.
  • the semiconductor electronics comprises an electrical switch, for example a transistor and in particular an IGBT. Furthermore, the semiconductor electronics on a control input, which is in particular connected to the mechanical switch.
  • the mechanical switch opens, that is to say when the current flow through the interruption unit is interrupted, the semiconductor electronics are switched in an electrically conducting manner on account of an arc forming in the region of the mechanical switch.
  • the semiconductor electronics preferably have an energy store, which is charged as a result of the arc within the duration of the arc and by means of which the semiconductor electronics is operated. Due to the current conductivity of the semiconductor circuit in the case of an arc, a current path comparatively low-resistance to the arc is connected in parallel to the light bottom, which leads to a comparatively early extinction of the arc and thus a comparatively low load on the interruption unit. 1
  • FIG. 1 shows schematically a photovoltaic system with five parallel between two leads parallel strings and current sensors
  • FIG. 2 shows in a flow chart a method for monitoring the photovoltaic system to a return current
  • PV system photovoltaic system
  • strings 8 connected in parallel between a first connecting conductor 4 and a second connecting conductor 6.
  • the two connecting conductors 4, 6 are in turn electrically connected to an inverter in order to feed an electrical power generated by means of the PV system 2 into a power grid.
  • Each of the strings 8 has five photovoltaic modules (PV modules) 10, which in turn are connected in series in the respective string 8. By means of the PV modules 10, a direct current is provided when exposed to sunlight.
  • a device 16 is provided which comprises a control unit 18 and a sensor arrangement 20.
  • the sensor arrangement 20 has five first current sensors 22, one of which is assigned to one of the strings 8, and by means of which a current flow ls is detected by the respective string 8 in the preferred direction 12.
  • a second current sensor 24 is part of the sensor arrangement 20, wherein it is assigned to the first connection conductor 4. By means of the second current sensor 24, a current flow through the connecting conductor 4 in the preferred direction 12 is detected.
  • the current sensors 22, 24 are of identical construction, so that all the measured values recorded with them have the same spring tolerance. This is, for example, 0.05 ampere (A) and is symmetrical about the respective measured value, that is to say the respective detected current flow ls.
  • the measured values can be determined only in the preferred direction 12 by means of the current sensors 22, 24. In the case of an actual electric current in the return current direction 14, ie at a return current I R , the value detected by means of the current sensors 22, 24 is therefore equal to zero (0).
  • Each of the current sensors 22, 24 further includes an interrupt unit 26 (FIG. 3) and is connected to the control unit 18 via a line 28.
  • the current flows ls detected by means of the current sensors 22, 24 are transmitted via the lines 28 to the control unit 18 and the respective interruption units 26 are acted upon by the control unit 18 by means of the lines 28 with control signals. If an overload occurs, or a shutdown of the PV system 2 is provided, the first terminal conductor 4 and / or the strings 8 are separated by means of the control unit 18 via lines 28 controlled interruption units 26 of the respective current sensors 22, 24, and respective actual flowing electric current is interrupted.
  • FIG. 2 schematically shows a method 30 for the operation of the device 16 in a flow chart.
  • the current flow ls in each of the strings 8 is detected by means of the first current sensors 22 in a first detection step 34. With proper operation of the PV system 2 and certain irradiation conditions, this per string 8 is equal to 1 ampere (1A).
  • a second detection step 36 which takes place substantially simultaneously with the first detection step 34, the current flow I A in the first connection conductor 4, which is 3.5 A, is detected by means of the second current sensor 24.
  • a third and fourth detection step 38, 40 the error tolerances of the current sensors 22, 24, which are valid during the detection of the respective current flows ls, by the strings 8 and the first connection conductor 4, respectively, are determined. These are due to the design of the current sensors 22, 24 each 0.05A.
  • the error tolerances of the first current sensors 22 are added up. The fault tolerance of all the first current sensors 22 is thus equal to 0.25A.
  • this value is added to the fault tolerance of the second current sensor 24, thus forming a tolerance value 46, which is consequently 0.3A.
  • a third summing step 48 all current flows ls assigned to the individual strings 8 are added up, which were determined in the first acquisition step 34, and thus a first summation current flow 50 is created.
  • the first summation current flow 50 is therefore 4A.
  • the value detected by means of the second current sensor 24 for the flow of current through the first connection conductor 4 in a fourth summation step 52 is used as the second summation current flow 54.
  • the second total current flow 54 is therefore 3.5A.
  • a comparison step 56 a deviation 58 of the two summation current rivers created by each other.
  • the deviation 58 used here is the amount of the difference between the two. In other words, the deviation 58 is 0.5A.
  • the deviation 58 is compared with the tolerance value 46, which is 0.3A. If the deviation 58 is less than the tolerance value 46, the method 30 is ended in a first end event 60.
  • the string 8 which carries the return current IR is determined in a determination step 62 on the one hand.
  • This is the third string whose value for the detected current flow Is in the preferred direction 12 is lowest, namely zero (0). Furthermore, the difference between the two is taken as the value for the return current I R , ie 0.2A.
  • the interruption unit 26 of the first current sensor 22 of the third string 8 disconnects it from the first connecting conductor 4, and thus the reverse current I R is interrupted. Consequently, the current flow through the first lead 4 increases from 3.5A to 4A.
  • a second end event 66 occurs and the method 30 is terminated.
  • the current sensor 22, 24 comprises a main current path 68 with a measuring sensor 70 which is connected in the main current path 68 and which measures the current flow ls in which Preferred direction 12 detected.
  • the main current path 68 leads through the interruption unit 26, which has a switching contact 72, also referred to below as a mechanical switch, and a semiconductor electronics 74 connected in parallel therewith.
  • the mechanical switch 72 and the semiconductor electronics 74 form a self-sufficient hybrid disconnect switch.
  • the semiconductor electronics 74 essentially comprises two semiconductor switches 73a, 73b, which are connected in parallel to the mechanical switch 72, and a drive circuit 76 with an energy store 78 and with a timer 80.
  • the drive circuit 76 is, preferably via a resistor or a resistor row R, with connected to the main current path 68.
  • the gate of a preferential wise IGBT used as a semiconductor switch 73a, 73b forms the control input 82 of the semiconductor circuit 74. This control input 82 is guided via the drive circuit 76 to the main current path 68.
  • the first semiconductor switch (IGBT) 73a is connected in a cascode arrangement with the second semiconductor switch 73b in the form of a MOSFET in series.
  • the potential U + applied to the first semiconductor switch 73a is always greater than the potential U- on the opposite side of the switch, at which the second semiconductor switch (MOSFET) 73b is led to the main circuit 6.
  • the positive potential U + is 0V when the mechanical switch 72 is closed.
  • the first semiconductor switch (IGBT) 73a is connected to a freewheeling diode D2.
  • a first Zener diode D3 is connected on the anode side to the potential U. and on the cathode side to the gate (control input 82) of the first semiconductor switch (IGBT) 73a.
  • a further Zener diode D4 is in turn connected to the gate (control input 82) on the cathode side and to the emitter of the first semiconductor switch (IGBT) 73a on the anode side.
  • a diode D1 is performed, which is connected on the cathode side via a serving as energy storage capacitor 78 C against the potential U. Also, several capacitors C can form the energy storage 78.
  • a transistor T1 connected to ohmic resistors R1 and R2 is connected via further resistors R3 and R4 to the gate of the second semiconductor switch, which in turn is led to the control input 82 of the semiconductor electronics 74 (MOSFET) 82 connected.
  • Another Zener diode D5 with parallel resistor R5 is connected on the cathode side to the gate and on the anode side to the emitter of the second semiconductor switch (MOSFET) 73b.
  • the base side of the transistor T1 On the base side of the transistor T1 is driven by a transistor T2, in turn, the base side via an ohmic resistor R6 with the example connected as Monoflopp running timer 80 is connected. Base-emitter side, the transistor T2 is also connected to a further resistor R7.
  • the main current path 68 is low-ohmic, while the parallel commutation path 88 of the hybrid disconnecting switch 72, 74 formed by the semiconductor switches 73a, 73b is high-impedance and thus current-blocking.
  • the electrical voltage occurring there is practically 0V and increases suddenly with the opening of the switch contacts 72a, 72b of the mechanical switch 72 to a value characteristic of an arc LB having a typical arc voltage ULB of, for example, 20V to 30V.
  • the positive potential U + thus goes against this arc voltage U L B ⁇ 30V when the mechanical switch 72 opens.
  • the arc time interval practically the arc current l s,. I R between the main current path 68 - ie via the mechanical switch 72 - and the commutation path 88 - so the semiconductor electronics 74 on.
  • the energy store 78 is charged.
  • the time duration is set such that, on the one hand, sufficient energy is available for reliably triggering the semiconductor electronics 74, in particular for switching them off during a period following the arc time interval.
  • the arc time interval is sufficiently short that undesirable contact erosion or wear of the switch 72 or the switch contacts 72a, 72b is avoided.
  • the first semiconductor switch (IGBT) 73a With the onset of the arc LB and thus when the arc voltage is generated, the first semiconductor switch (IGBT) 73a is at least as far controlled through the resistor R, that a sufficient charging voltage and a sufficient reaching arc or charging current for the capacitors C and thus for the energy storage 78 is available.
  • U Ab 12V (DC)
  • the resulting pick-off voltage serves to supply the drive circuit 76 of the electronics 74 formed essentially by the transistors T1 and T2 as well as the timer 80 and the energy store 78.
  • the diode D1 connected to the cascode tap 84 on the cathode side and the capacitor C on the cathode side prevents the charging current from flowing back from the capacitors C and via the commutation path 88 in the direction of the potential IL. If sufficient energy is contained in the capacitor C and thus in the energy store 78, and consequently a sufficiently high control or switching voltage is present at the voltage tap 86, then the transistor T1 and consequently the transistor T2 control, so that the two semiconductor switches 73a, 73b completely go through.
  • the charge capacitance and thus the storage energy contained in the capacitor C is dimensioned such that the semiconductor electronics 74 carries the switch current ls,, l R for a time period predetermined by the timer 80.
  • This period of time can be set to, for example, 3 ms.
  • the dimensioning of this time duration and thus the definition of the timer 80 depends essentially on the application-specific or typical time periods for a complete extinction of the arc LB and after a sufficient cooling of the plasma formed.
  • the essential proviso here is that after switching off the electronics 74 with high-impedance commutation path 88 and consequently current-blocking semiconductor electronics 74 at the still open mechanical switch 72 or via its switch contacts 72a, 72b no renewed arc LB can arise.
  • the positive potential U + thus goes against this operating voltage when the commutation path 88 becomes high-coherent as a result of the blocking of the semiconductor switches 73a, 73b and thus the electronics 74 again becomes current-blocking.
  • a direct-current (DC) system has at least two current paths guided to one another and against a common potential point, the method can also be advantageously applied to such an electrical system.
  • DC direct-current

Landscapes

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (16) und ein Verfahren (30) zur Überwachung einer Photovoltaikanlage (2) mit einer Anzahl von parallel geschalteten und gegen einen gemeinsamen Anschlussleiter (4, 6) geführten Strings (8) auf einen Rückstrom (lR). Bei dem Verfahren (30) ist vorgesehen, einen Stromfluss (ls) in eine Vorzugsrichtung (12) in jedem der Strings (8) zu erfassen und hieraus einen ersten Summenstromfluss (50) zu erstellen, einen Stromfluss (IA) in die Vorzugsrichtung (12) in dem Anschlussleiter (4, 6) zu erfassen und hieraus einen zweiten Summenstromfluss (54) zu erstellen, sowie den ersten Summenstromfluss (50) mit dem zweiten Summenstromfluss (54) zu vergleichen, wobei bei einer Abweichung (58) des ersten Summenstromfluss (50) von dem zweiten Summenstromfluss (54) um mehr als einen Toleranzwert (46) ein Rückstrom (IR) erkannt ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Photovoltaikanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Photovoltaikanlage mit einer Anzahl von parallel geschalteten und gegen einen gemeinsamen Anschlussleiter geführten Strings auf einen Rückstrom.
Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) als elektrische Gleichstromanlage weist üblicherweise eine Vielzahl von zueinander parallel geschalteten Strings auf, die ihrerseits jeweils eine Anzahl von in Reihe geschalteten Photovoltaikmodulen (PV- Module) umfassen. Mit den gemeinsamen Anschlussleitern, gegen den die einzelnen Strings geführt sind, ist üblicherweise ein Wechselrichter verbunden. Mittels dessen wird der von den PV-Modulen bereitgestellte Gleichstrom in einen Wechselstrom zur Einspeisung in ein Stromnetz transformiert. Falls eines oder mehrere der PV-Module im Vergleich zu den übrigen lediglich schwach mittels der Sonnenenergie bestrahlt werden oder einzelne PV-Module defekt sein sollten, ist es möglich, dass ein so genannter Rückstrom auftritt. Hierbei fließt der elektrische Strom entgegen der Stromrichtung des fehlerfreien Falles. Dadurch können einzelne P PV-Module zerstört werden, oder aber der Wirkungsgrad der PV-Anlage wird zumindest reduziert.
Aus der EP 2 282 388 A1 ist eine Vorrichtung zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer Photovoltaikanlage in ein Stromnetz bekannt. Die Photovoltaikanlage umfasst eine Vielzahl von Strings mit Photovoltaikmodulen, wobei jeder String mittels eines Leistungsschalters zu- und abschaltbar ist. Hierfür wird der Leistungsschalter motorisch geöffnet bzw. geschlossen. Im Falle eines Überstroms, der mittels eines richtungssensitiven und dem jeweiligen String zugeordneten Stromsensor erfasst wird, wird der jeweilige String von dem Stromnetz getrennt, wie dies beispielsweise bei einer fehlerhaften Verkabelung der Fall ist. Ferner wird mit jedem der Stromsensoren der jeweilige String auf einen Rückstrom überwacht und in diesem Fall ebenfalls der String von dem Stromnetz getrennt. Dabei ist aufgrund der Ausgestaltung der Stromsensoren als richtungssen- sitive Stromsensoren eine Zuordnung des Stromflusses in die jeweilige Richtung aufgrund des jeweiligen Messvorzeichens möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren und eine besonders geeignete Vorrichtung zur Überwachung einer elektrischen PV-Anlage auf einen Rückstrom anzugeben, die insbesondere kostengünstig sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Das Verfahren dient der Überwachung einer PV-Anlage auf einen Rückstrom, die eine Anzahl von zueinander parallel geschalteten und gegen einen gemeinsamen Anschlussleiter geführten Strings umfasst. Dabei bezeichnet ein String einen Strompfad. Dabei ist es möglich, dass zumindest einer der Strings ebenfalls aus einer weiteren Anzahl von zueinander parallel geschalteten Strompfaden besteht oder diese zumindest aufweist. Zweckmäßigerweise umfasst die Anlage zwei Anschlussleiter, mit denen jeweils die Strings elektrisch verbunden sind. Alternativ ist das dem Anschlussleiter abgewandte Ende des oder der Strings jeweils gegen Masse geführt. Geeigneterweise umfasst die PV-Anlage einen Wechselrichter. Die Strings weisen zweckmäßigerweise jeweils eine Anzahl von in Reihe geschalteter PV-Module auf.
In jedem der Strings wird ein Stromfluss in eine Vorzugsrichtung erfasst, wobei die Vorzugsrichtung dabei insbesondere gleichgerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Vorzugsrichtung der einzelnen Strings zueinander parallel und entweder auf den Anschlussleiter zu oder von diesem weg gerichtet. Bei den erfassten Stromflüssen handelt es sich bevorzugt um Messwerte, die mittels eines geeigneten Messgeräts erfasst werden. Alternativ werden die Stromflüsse aus hilfsweise erfassten Messgrößen berechnet. Die erfassten Stromflüsse entsprechen im Bereich der jeweils zur Erfassung beitragenden Toleranzen den tatsächlich durch den String fließenden elektrischen Strömen. Aus den erfassten Stromwerten wird ein Summenstromfluss erstellt, indem beispielsweise die einzelnen erfassten Werte aufaddiert werden. Zweckmäßigerweise wird bei einem Stromfluss entgegen der Vorzugsrichtung der Wert Null für den Stromfluss herangezogen. In einem weiteren Schritt, der vorzugsweise im Wesentlichen zeitgleich erfolgt, wird ein Stromfluss in die Vorzugsrichtung in dem Anschlussleiter erfasst und hieraus ein zweiter Summenstromfluss erstellt, wobei es sich bei dem erfassten Stromfluss ebenfalls insbesondere um einen direkt gemessenen Wert handelt. Für den zweiten Summenstromfluss wird insbesondere der erfasste Stromfluss durch den Anschlussleiter herangezogen. Auch hier entspricht ein Stromfluss entgegen der Vorzugsrichtung einem erfassten Wert von Null. Mit anderen Worten ist der zweite Summenstromfluss gleich Null, wenn der Stromfluss in dem Anschlussleiter entgegen der Vorzugsrichtung ist. Vorzugsweise sind sämtliche Vorzugsrichtungen zu einander parallel.
In einem sich anschließenden Verfahrensschritt wird der erste Summenstromfluss mit dem zweiten Summenstromfluss verglichen. Falls der erste Summenstromfluss von dem zweiten Summenstromfluss um mehr als einen Toleranzwert abweicht, der beispielsweise Null ist, ist ein Rückstrom erkannt. Insbesondere liegt ein Rückstrom vor, falls der zweite Summenstromfluss kleiner als der erste Summenstromfluss zuzüglich des Toleranzwertes ist.
Mittels des Verfahrens ist die Überwachung der PV-Anlage vereinfacht, da lediglich der Stromfluss in eine Richtung überwacht wird. Eine aufwändige Umpolung von Messgeräten, die zu einem Lichtbogen führen könnte, entfällt. Ferner können auch lediglich vergleichsweise kostengünstige Messgeräte zur Bestimmung des Stromflusses herangezogen werden, mittels derer lediglich ein Stromfluss in eine bestimmte Richtung ermittelbar ist, oder die nicht richtungssensitiv sind.
Geeigneterweise wird die Vorzugsrichtung entgegen der jeweiligen Rückstromrichtung gewählt, ist also antiparallel zu dieser. Folglich entspricht der jeweils erfasste Stromfluss nicht dem Rückstrom selbst, sondern dem Strom in die gewünschte Stromrichtung, für die die PV-Anlage vorgesehen und insbesondere eingerichtet ist. Somit ist es möglich, mittels des oder jedes ermittelten Stromflusses die aktuelle Leistung oder den aktuellen Wirkungsgrad der PV-Anlage zu bestimmen, wobei als einziger Verfahrensschritt der erste oder der zweite Summenstromfluss analysiert wird.
Zweckmäßigerweise wird derjenige der Strings als Träger des Rückstroms bestimmt, der den geringsten ermittelten Stromfluss aufweist. Mit anderen Worten wird angenommen, dass der String von dem Rückstrom durchflössen ist, bei dem der geringste Stromfluss ermittelt wurde. Insbesondere wird die Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Summenstromfluss abzüglich des Toleranzwerts als Wert des durch den String mit dem geringsten ermittelten Stromfluss fließenden Rückstroms herangezogen. Auf diese Weise ist nicht nur lediglich die Tatsache festgestellt, dass ein Rückstrom vorhanden ist. Es ist zudem auch, zumindest näherungsweise, der Wert des Rückstroms bekannt, auch wenn dieser mit einem Fehler, nämlich dem Toleranzwert selbst behaftet ist. Somit kann je nach Höhe des Rückstroms und des zugehörigen Toleranzwerts der Betrieb der PV-Anlage angepasst oder verändert werden, insbesondere um eine weitere Ausbreitung des Rückstroms zu verhindern.
In einer besonders geeigneten Ausführungsform wird der String mit dem geringsten ermittelten Stromfluss von dem Anschlussleiter getrennt, falls ein Rückstrom erkannt wurde. Auf diese Weise wird der String und etwaige in sich in diesem Strompfad befindenden elektrischen Bauteile und/oder weiterer Bauteile der PV- Anlage vor einer weiteren Beschädigung durch den Rückstrom geschützt. Ferner wird eine Verringerung des Wirkungsgrades der PV-Anlage verhindert.
Falls nach dem Abtrennen des Strings weiterhin ein Rückstrom besteht, der nunmehr mittels der nach der Abtrennung des Strings ermittelten Summenstromflüsse erkannt wurde, wird der nun den geringsten Stromfluss aufweisende String von dem Anschlussleiter getrennt, sodass zwei Strings von dem Anschlussleiter getrennt sind. Alternativ oder in Kombination hierzu wird der Anschlussleiter selbst durchtrennt, um den Stromfluss durch den Anschlussleiter zu unterbinden. Falls lediglich der Anschlussleiter bei einem erkannten Rückstrom unterbrochen wird, ist der Aufwand zur Unterbindung des Rückstroms vergleichsweise gering. Wenn sowohl der String als auch der Anschlussleiter unterbrochen werden, ist die Sicherheit vor einem Rückstrom erhöht, da die Stromunterbrechung redundant ausgelegt ist. Alternativ zur Unterbrechung des Anschlussleiters ist es ebenso möglich, sämtliche Strings zu unterbrechen, sofern ein Rückstrom bestimmt wurde. Folglich ist ebenfalls ein Stromfluss durch die PV-Anlage unterbunden. Dies ist beispielsweise vorgesehen, falls ein Betrieb der PV-Anlage mit der um einen String verringerten Anzahl von Strings nicht möglich oder gewünscht ist.
Zweckmäßigerweise wird die Summe aller geltenden Fehlertoleranzen, die bei der Erfassung des Stromflusses durch die Strings vorherrschen, zur Bildung des Toleranzwerts herangezogen. Insbesondere bildet deren Summe den Toleranzwert. Mit anderen Worten wird zusätzlich zu dem Stromfluss durch den jeweiligen String auch die dabei vorherrschenden jeweiligen Fehlertoleranzen erfasst und diese zur Bildung des Toleranzwerts aufaddiert. Dabei ist es möglich, dass sich die einzelnen Fehlertoleranzen zwischen den Strings unterscheiden, und/oder dass je nach Höhe des ermittelten Stromflusses unterschiedliche Fehlertoleranzen herangezogen werden.
Alternativ oder besonders bevorzugt in Kombination hierzu wird die Fehlertoleranz bei der Erfassung des Stromflusses durch den Anschlussleiter ermittelt und dieser Wert zur Bildung des Toleranzwerts verwendet. Zweckmäßigerweise wird der Toleranzwert aus der Summe der Fehlertoleranzen, die bei der Erfassung des Stromflusses durch die jeweiligen Strings auftreten, zuzüglich der Fehlertoleranz bei der Erfassung des Stromflusses durch den Anschlussleiter zur Bildung des Toleranzwerts herangezogen und bildet insbesondere diesen. Falls die Fehlertoleranzen nicht um den erfassten Wert symmetrisch schwanken, sondern je nach Unter- oder Übertretung anders ausgestaltet sind, so wird zur Bildung des Toleranzwertes entweder die Summe der positiven Fehlertoleranzen bei der Erfassung des Stromflusses durch die Strings zuzüglich der negativen Fehlertoleranz bei der Erfassung des Stromflusses durch den Anschlussleiter oder die Summe der negativen Fehlertoleranzen bei der Erfassung des Stromflusses durch die Strings zuzüglich der positiven Fehlertoleranz bei der Erfassung des Stromflusses durch den Anschlussleiter als Toleranzwert herangezogen, je nach Vorzeichen der Abweichung, also je nachdem, ob der erste Summenstromfluss größer oder kleiner als der zweite Summenstromfluss ist. Dabei bezeichnet„negative Fehlertoleranz" die Abweichung, die bei der Ermittlung des jeweiligen Stromflusses nach unten in Kauf genommen wird, also um wie viel der erfasste Wert von dem tatsächlichen Wert abweicht. Zusätzlich zu den einzelnen Fehlertoleranzen ist beispielsweise ein weiterer Korrekturterm zur Bildung des Toleranzwerts vorgesehen, mittels dessen weitere Effekte berücksichtigt werden. Aufgrund einer derartigen Ermittlung des Toleranzwerts werden lediglich tatsächliche Rückströme erkannt und nicht etwaige aufgrund von Messungsgenauigkeiten ermittelte Artefakte. Insbesondere, falls nach einem erkannten Rückstrom einer oder jeder Stromfluss unterbrochen wird, ist auf diese Weise die Ausfallsicherheit der PV-Anlage erhöht.
Die Vorrichtung zur Überwachung einer PV-Anlage auf einen Rückstrom umfasst eine Sensoranordnung und insbesondere ein Steuergerät, mittels dessen beispielsweise das Verfahren durchgeführt wird. Mit anderen Worten ist das Steuergerät vorgesehen und eingerichtet, das Verfahren zur Überwachung der PV-Anlage auf einen Rückstrom durchzuführen. Die PV-Anlage weist eine Anzahl von zueinander parallel geschalteten String (Strompfade) und einen Anschlussleiter auf, gegen den die, insbesondere sämtliche, Strings geführt sind.
Die Sensoranordnung umfasst einen zweiten Stromsensor und eine Anzahl von ersten Stromsensoren, also mindestens zwei Stromsensoren, die dazu vorgesehen und eingerichtet sind, einen Stromfluss in jedem der Strings zu erfassen. Vorzugsweise ist hierzu jedem der Strings der PV-Anlage jeweils einer der ersten Stromsensoren zugeordnet, und zweckmäßigerweise ist die Anzahl der ersten Stromsensoren gleich der Anzahl der Strings. Mittels des zweiten Stromsensors wird bei Betrieb der Vorrichtung ein Stromfluss durch den Anschlussleiter erfasst.
Die Stromerfassung erfolgt in den einzelnen Strings und dem Anschlussleiter in eine vorherbestimmte Vorzugsrichtung. Die Vorzugsrichtungen der einzelnen Strings und des Anschlussleiters sind vorzugsweise zueinander parallel und gleichgerichtet sowie zweckmäßigerweise entgegen der Richtung des zu überwachenden Rückstroms.
Die Anzahl der Stromsensoren der Sensoranordnung entspricht geeigneterweise der Anzahl der Strings zzgl. des Anschlussleiters, was die kostengünstigste Alternative darstellt, wobei dennoch sämtliche Stromflüsse erfasst werden können. Die Stromsensoren sind beispielsweise als Shuntwiderstand oder als Hallsensoren ausgebildet, die in einem Luftspalt eines geschlitzten Ringkerns angeordnet sind, der um den jeweiligen Strompfad, also den Anschlussleiter oder den jeweiligen String, angeordnet ist.
Mittels der Sensoranordnung ist es ermöglicht, nicht nur den Stromfluss der Strings zu erfassen, sondern auch den Stromfluss durch den Anschlussleiter. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf einen etwaig fließenden Rückstrom sowie eine Überwachung der PV-Anlage auf deren Leistungsfähigkeit, ohne dass zu dieser Bestimmung die Stromflüsse der einzelnen Strings aufaddiert werden müssten. Vielmehr steht dieser Wert direkt zur Verfügung, der zudem eine geringere Fehlertoleranz aufweist, da dieser mittels eines extra dafür geeigneten Stromsensors erfasst wird und somit nicht die Fehlertoleranzen der ersten Stromsensoren addiert werden müssen. Im Vergleich zur Verwendung lediglich eines den Anschlussleiter überwachenden Stromsensors ist mittels der Verwendung der ersten Stromsensoren zudem eine Überwachung der einzelnen Strings ermöglicht.
Besonders bevorzugt ist der zweite Stromsensor lediglich zur Erfassung eines Stromflusses in die Vorzugsrichtung eingerichtet und vorgesehen. Mit anderen Worten ist der zweite Stromsensor nicht richtungssensitiv. Folglich kann ein vergleichsweise kostengünstiger Stromsensor und/oder eine diesem zugeordnete Auswerteelektronik verwendet werden. Bei einem tatsächlichen elektrischen Strom, der entgegen der Vorzugsrichtung fließt, ist folglich der erfasste Stromfluss gleich Null (0).
Alternativ oder besonders bevorzugt sind die ersten Stromsensoren nicht richtungssensitiv ausgestaltet, so dass mittels dieser lediglich eine Erfassung des Stromflusses in die Vorzugsrichtung möglich ist. Sofern sämtliche Stromsensoren der Sensoranordnung lediglich zur Erfassung des Stromflusses in die jeweilige Vorzugsrichtung vorgesehen und eingerichtet sind, ist somit eine vergleichsweise kostengünstige Vorrichtung realisierbar.
Geeigneterweise weisen alle ersten Stromsensoren die gleiche Fehlertoleranz auf. Folglich sind für die ersten Stromsensoren derartige Stromsensoren ausgewählt und/oder vorgesehen, die mit den annähernd gleichen Fehlertoleranzen behaftet sind. Die einzelnen Messfehler der Stromsensoren, also die tatsächliche Abweichung im Vergleich zur herstellerseitig vorgegebenen Schwankungsbreite der Messwerte (Fehlertoleranz) können sich zwischen den einzelnen Stromsensoren jedoch unterscheiden.
Mittels der Verwendung von Stromsensoren mit der gleichen Fehlertoleranz ist eine Durchführung des Verfahrens besonders vereinfacht, zumal wenn als Toleranzwert die Summe aller geltenden Fehlertoleranzen der ersten Stromsensoren verwendet oder zumindest zur Berechnung des Toleranzwertes herangezogen wird. Besonders bevorzugt sind die einzelnen ersten Stromsensoren zueinander baugleich, was einen Wartungsaufwand reduziert.
Zweckmäßigerweise ist zudem die Fehlertoleranz des zweiten Stromsensors gleich der Fehlertoleranz der ersten Stromsensoren, und insbesondere ist der zweite Stromsensor baugleich zu den ersten Stromsensoren. Folglich umfasst die Sensoranordnung lediglich einen Typ von Stromsensoren, die in den ersten Stromsensoren und den zweiten Stromsensor aufgeteilt sind. Auf diese Weise ist eine Lagerhaltung von Stromsensoren vereinfacht und ein Wartungsaufwand verringert. Zudem ist die Berechnung des Toleranzwertes besonders vereinfacht, sofern dieser aus der Summe der Fehlertoleranzen zur Erfassung des Stromflusses durch den Anschlussleiter und die Strings berechnet wird, und falls pro String lediglich ein Stromsensor verwendet wird. Der Toleranzwert ist in diesem Fall gleich dem Produkt aus der geltenden Fehlertoleranz des Stromsensortyps multipliziert mit der Anzahl der Strings zuzüglich eins. Beispielsweise umfasst die Vorrichtung eine Unterbrechungseinheit, mittels derer der Anschlussleiter trennbar ist, oder mittels derer zumindest ein elektrischer Strom durch den Anschlussleiter im Falle eines Rückstroms unterbrochen wird. Zudem ist es ermöglicht, im Falle eines Überstroms oder einer Überlastung der PV-Anlage diese mittels der Unterbrechungseinheit abzuschalten.
Zweckdienlicherweise umfasst die Vorrichtung zumindest eine Unterbrechungseinheit zur Unterbrechung eines elektrischen Stroms durch einen der Strings. Geeigneterweise ist eine zu der Anzahl von Strings korrespondierende Anzahl von Unterbrechungseinheiten Bestandteil der Vorrichtung, wobei mittels jeweils einer von diesen je einer der Strings von dem Anschlussleiter getrennt werden kann, oder mittels derer zumindest ein elektrischer Strom durch den jeweiligen String unterbindbar ist.
Der oder die Unterbrechungseinheiten sind bevorzugt Bestandteil der Stromsensoren oder zumindest indirekt elektrisch mit diesen kontaktiert, so dass die mit der Unterbrechungseinheit versehenen Stromsensoren modulweise austauschbar sind, falls diese beschädigt sein sollten.
Die Unterbrechungseinheit weist insbesondere einen mechanischen Schalter auf, der im nicht ausgelösten Zustand der Unterbrechungseinheit, also wenn ein Stromfluss durch die Unterbrechungseinheit möglich ist, geschlossen und somit stromführend ist. Der mechanische Schalter, der beispielsweise federbelastet ist, ist vorzugsweise mittels einer Halbleiterelektronik überbrückt. Die Halbleiterelektronik umfasst einen elektrischen Schalter, beispielsweise einen Transistor und insbesondere einen IGBT. Ferner weist die Halbleiterelektronik einen Steuereingang auf, der insbesondere mit dem mechanischen Schalter verbunden ist. Bei sich öffnendem mechanischen Schalter, also bei einer Unterbrechung des Stromflusses durch die Unterbrechungseinheit, wird die Halbleiterelektronik aufgrund eines sich im Bereich des mechanischen Schalters ausbildenden Lichtbogens stromleitend geschalten. Hierfür weist die Halbleiterelektronik vorzugsweise einen Energiespeicher auf, der infolge des Lichtbogens innerhalb der Dauer des Lichtbogens aufgeladen wird und mittels dessen die Halbleiterelektronik betrieben wird. Aufgrund der Stromleitfähigkeit der Halbleiterschaltung im Falle eines Lichtbogens ist ein zu dem Lichtbogen vergleichsweise niederohmiger Strompfad zu dem Lichtboden parallel geschalten, was zu einem vergleichsweise frühen Erlöschen des Lichtbogens und somit einer vergleichsweise geringen Belastung der Unterbrechungseinheit führt. 1
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Photovoltaikanlage mit fünf zwischen zwei Anschlussleitern parallel geschalteten Strings und Stromsensoren,
Fig. 2 in einem Flussdiagram ein Verfahren zur Überwachung der Photovoltaikanlage auf einen Rückstrom, und
Fig. 3 einen der Stromsensoren mit einer Unterbrechungseinheit.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mir den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist schematisch eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) 2 mit fünf zwischen einem ersten Anschlussleiter 4 und einem zweiten Anschlussleiter 6 parallel geschaltete Strings 8 dargestellt. Mit anderen Worten ist jeder der Strings 8 auf der einen Seite gegen den ersten Anschlussleiter 4 und auf der gegenüberliegenden Seite gegen den Anschlussleiter 6 geführt und mit diesen elektrisch kontaktiert. Die beiden Anschlussleiter 4, 6 sind ihrerseits mit einem Wechselrichter elektrisch verbunden, um eine mittels der PV-Anlage 2 erzeugte elektrische Leistung in ein Stromnetz einzuspeisen. Jeder der Strings 8 weist fünf Photovoltaikmodule (PV- Module) 10 auf, die ihrerseits in Reihe in dem jeweiligen String 8 geschaltet sind. Mittels der PV-Module 10 wird bei einer Sonneneinstrahlung ein Gleichstrom bereitgestellt. Mit anderen Worten fließt bei Betrieb der PV-Anlage 2 in jedem der Strings ein elektrischer Strom in eine Vorzugsrichtung 12, die sich zu einem elektrischen Strom durch die Anschlussleiter 4, 6 aufaddieren. Zur Überwachung der PV-Anlage 2 auf einen Rückstrom lR entgegen der Vorzugsrichtung 12 in eine Rückstromrichtung 14, der exemplarisch in dem dritten String 8 auftritt, und der zu einer Zerstörung der PV-Module 10 oder mindestens zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades der PV-Anlage 2 führen kann, ist eine Vorrichtung 16 vorgesehen, die eine Steuereinheit 18 und eine Sensoranordnung 20 um- fasst. Die Sensoranordnung 20 weist ihrerseits fünf erste Stromsensoren 22 auf, von denen jeweils einer jeweils einem der Strings 8 zugeordnet ist, und mittels derer ein Stromfluss ls durch den jeweiligen String 8 in die Vorzugsrichtung 12 erfasst wird. Weiterhin ist ein zweiter Stromsensor 24 Bestandteil der Sensoranordnung 20, wobei dieser dem ersten Anschlussleiter 4 zugeordnet ist. Mittels des zweiten Stromsensors 24 wird ein Stromfluss durch den Anschlussleiter 4 in die Vorzugsrichtung 12 erfasst.
Die Stromsensoren 22, 24 sind baugleich, so dass sämtliche mit diesen aufgenommenen Messwerte mit derselben Federtoleranz behaftet sind. Diese beträgt beispielsweise 0,05 Ampere (A) und ist symmetrisch um den jeweiligen Messwert, also den jeweiligen erfassten Stromfluss ls, - Die Messwerte können dabei mittels der Stromsensoren 22, 24 lediglich in die Vorzugsrichtung 12 ermittelt werden. Bei einem tatsächlichen elektrischen Strom in die Rückstromrichtung 14, also bei einem Rückstrom lR, ist der mittels der Stromsensoren 22, 24 erfasste Wert folglich gleich Null (0).
Jeder der Stromsensoren 22, 24 weist ferne eine Unterbrechungseinheit 26 (Fig. 3) auf und ist über eine Leitung 28 mit der Steuereinheit 18 verbunden. Dabei werden die mittels der Stromsensoren 22, 24 erfassten Stromflüsse ls, über die Leitungen 28 an die Steuereinheit 18 übertragen und die jeweiligen Unterbrechungseinheiten 26 mittels der Leitungen 28 von der Steuereinheit 18 mit Steuersignalen beaufschlagt. Falls ein Überlastfall auftritt, oder eine Abschaltung der PV- Anlage 2 vorgesehen ist, werden der ersten Anschlussleiter 4 und/oder die Strings 8 mittels der von der Steuereinheit 18 über die Leitungen 28 angesteuerten Unterbrechungseinheiten 26 der jeweiligen Stromsensoren 22, 24 getrennt, und der jeweilige tatsächlich fließende elektrische Strom unterbrochen. In Fig. 2 ist ein Verfahren 30 für den Betrieb der Vorrichtung 16 in einem Flussdiagramm schematisch dargestellt. Nach einem Startereignis 32, das beispielsweise alle 2 Sekunden erfolgt, wird mittels der ersten Stromsensoren 22 in einem ersten Erfassungsschritt 34 der Stromfluss ls in jedem der Strings 8 erfasst. Bei ordnungsgemäßem Betrieb der PV-Anlage 2 und bestimmten Einstrahlungsbedingungen ist dieser pro String 8 gleich 1 Ampere (1A). In dem dritten String 8 tritt jedoch aufgrund eines Fehlers in einem der PV-Module 10 der Rückstrom IR in die Rückstromrichtung 14 auf, der mittels des dem dritten String 8 zugeordneten ersten Stromsensors 22 nicht erfasst werden kann. Der an das Steuergerät 18, das das Verfahren 30 ausführt, übermittelte Wert beträgt vielmehr 0 A, obwohl die Stromstärke des Rückstroms IR = 0,5 Ampere beträgt.
In einem zweiten Erfassungsschritt 36, der im Wesentlichen zeitgleich zu dem ersten Erfassungsschritt 34 erfolgt, wird mittels des zweiten Stromsensors 24 der Stromfluss lA in dem ersten Anschlussleiter 4 erfasst, der 3,5A beträgt. In einem dritten und vierten Erfassungsschritt 38, 40 wird die bei der Erfassung der jeweiligen Stromflüsse ls, durch die Strings 8 bzw. den ersten Anschlussleiter 4 geltenden Fehlertoleranzen der Stromsensoren 22, 24 ermittelt. Diese betragen aufgrund der Bauart der Stromsensoren 22, 24 jeweils 0,05A. In einem ersten Zusammenfassschritt 42 werden die Fehlertoleranzen der ersten Stromsensoren 22 aufaddiert. Die Fehlertoleranz sämtlicher erster Stromsensoren 22 ist somit gleich 0.25A. In einem zweiten Zusammenfassschritt 46 wird dieser Wert zu der Fehlertoleranz des zweiten Stromsensors 24 hinzu addiert und somit ein Toleranzwert 46 gebildet, der folglich 0,3A beträgt.
In einem dritten Zusammenfassschritt 48 werden sämtliche den einzelnen Strings 8 zugeordnete Stromflüsse ls aufaddiert, die in dem ersten Erfassungsschritt 34 ermittelt wurden, und somit ein erster Summenstromfluss 50 erstellt. Der erste Summenstromfluss 50 beträgt demnach 4A. Ferner wird der mittels des zweiten Stromsensors 24 erfasste Wert für den Stromfluss durch den ersten Anschlussleiter 4 in einem vierten Zusammenfassschritt 52 als zweiter Summenstromfluss 54 herangezogen. Der zweite Summenstromfluss 54 beträgt demnach 3,5A. In einem Vergleichsschritt 56 wird eine Abweichung 58 der beiden Summenstrom- flüsse voneinander erstellt. Als Abweichung 58 wird dabei der Betrag der Differenz der beiden herangezogen. Mit anderen Worten ist die Abweichung 58 gleich 0,5A. Die Abweichung 58 wird mit dem Toleranzwert 46 verglichen, der 0,3A beträgt. Wenn die Abweichung 58 kleiner als der Toleranzwert 46 ist, wird in einem ersten Endereignis 60 das Verfahren 30 beendet.
Falls die Abweichung 58 größer als der Toleranzwert 46 ist wird in einem Bestimmungsschritt 62 einerseits der String 8 bestimmt, der den Rückstrom IR trägt. Dies ist der dritte String, dessen Wert für den erfassten Stromfluss ls in die Vorzugsrichtung 12 am geringsten ist, nämlich Null (0). Ferner wird als Wert für den Rückstrom lR die Differenz der beiden herangezogen, also 0,2A. In einem Unterbrechungsschritt 64 wird mittels der Unterbrechungseinheit 26 des ersten Stromsensors 22 des dritten Strings 8 dieser von dem ersten Anschlussleiter 4 getrennt, und somit der Rückstrom lR unterbrochen. Folglich steigt der Stromfluss durch den ersten Anschlussleiter 4 von 3,5A auf 4A. Nach Trennen des dritten Strings 8 von dem ersten Anschlussleiter 4 tritt ein zweites Endereignis 66 ein, und das Verfahren 30 ist beendet.
Fig. 3 zeigt einen vergleichsweise detaillierten Schaltplan eines der bauglichen Stromsensoren 22, 24 mit der Unterbrechungseinheit 26. Der Stromsensor 22, 24 umfasst einen Hauptstrompfad 68 mit einem Messsensor 70, der in den Hauptstrompfad 68 geschalten ist, und der den Stromfluss ls, in die Vorzugsrichtung 12 erfasst. Der Hauptstrompfad 68 führt durch die Unterbrechungseinheit 26, die einen nachfolgend auch als mechanischen Schalter bezeichneten Schaltkontakt 72 sowie eine hierzu parallel geschaltete Halbleiterelektronik 74 aufweist. Der mechanische Schalter 72 und die Halbleiterelektronik 74 bilden einen autarken hybriden Trennschalter.
Die Halbleiterelektronik 74 umfasst im Wesentlichen zwei Halbleiterschalter 73a, 73b, die dem mechanischen Schalter 72 parallel geschaltet sind, sowie eine Ansteuerschaltung 76 mit einem Energiespeicher 78 und mit einem Zeitglied 80. Die Ansteuerschaltung 76 ist, vorzugsweise über einen Widerstand oder eine Widerstandsreihe R, mit dem Hauptstrompfad 68 verbunden. Das Gate eines Vorzugs- weise als Halbleiterschalter 73a, 73b eingesetzten IGBT's bildet den Steuereingang 82 der Halbleiterschaltung 74. Dieser Steuereingang 82 ist über die Ansteuerschaltung 76 an den Hauptstrompfad 68 geführt.
Der erste Halbleiterschalter (IGBT) 73a ist in einer Kaskodenanordnung mit dem zweiten Halbleiterschalter 73b in Form eines MOSFET in Reihe geschaltet. Das- an dem erste Halbleiterschalter 73a anliegende Potential U+ ist stets größer als das Potential U- auf der gegenüberliegenden Schalterseite, an der der zweite Halbleiterschalter (MOSFET) 73b an den Hauptstromkreis 6 geführt ist. Das Pluspotential U+ beträgt 0V, wenn der mechanische Schalter 72 geschlossen ist.
Der erste Halbleiterschalter (IGBT) 73a ist mit einer Freilaufdiode D2 beschaltet. Eine erste Zehnerdiode D3 ist anodenseitig gegen das Potential U. und kathoden- seitig mit dem Gate (Steuereingang 82) des ersten Halbleiterschalters (IGBT) 73a verbunden. Eine weitere Zehnerdiode D4 ist kathodenseitig wiederum mit dem Gate (Steuereingang 82) und anodenseitig mit dem Emitter des ersten Halbleiterschalters (IGBT) 73a verbunden.
An einen Mitten- oder Kaskodenabgriff 84 zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterschalter 73a bzw. 73b der Kaskodenanordnung ist anodenseitig eine Diode D1 geführt, die kathodenseitig über einen als Energiespeicher 78 dienenden Kondensator C gegen das Potential U. geschaltet ist. Auch können mehrere Kondensatoren C den Energiespeicher 78 bilden. Über einen anodenseitigen Spannungsabgriff 86 zwischen der Diode D1 und dem Energiespeicher 78 bzw. dem Kondensator C ist ein mit ohmschen Widerständen R1 und R2 beschalteter Transistor T1 über weitere Widerstände R3 und R4 mit dem wiederum an den Steuereingang 82 der Halbleiterelektronik 74 geführten Gate des zweiten Halbleiterschalters (MOSFET) 82 verbunden. Eine weitere Zehnerdiode D5 mit parallelem Widerstand R5 ist kathodenseitig mit dem Gate und anodenseitig mit dem Emitter des zweiten Halbleiterschalters (MOSFET) 73b verbunden.
Basisseitig wird der Transistor T1 über einen Transistor T2 angesteuert, der seinerseits basisseitig über einen ohmschen Widerstand R6 mit dem beispielsweise als Monoflopp ausgeführten Zeitglied 80 verbunden ist. Basis-Emitter-seitig ist der Transistor T2 zudem mit einem weiteren Widerstand R7 beschaltet.
Bei geschlossenem mechanischem Schalter 72 ist der Hauptstrompfad 68 nieder- ohmig, während der parallele, mittels der Halbleiterschalter 73a, 73b gebildete Kommutierungspfad 88 des hybriden Trennschalters 72, 74 hochohmig und somit stromsperrend ist. Vor Öffnung des mechanischen Schalters 72 beträgt die dort anfallende elektrische Spannung praktisch 0V und steigt mit dem Öffnen der Schalterkontakte 72a, 72b des mechanischen Schalters 72 sprunghaft auf einen für einen Lichtbogen LB charakteristischen Wert mit einer typischen Lichtbogenspannung ULB von beispielsweise 20V bis 30V an. Das Pluspotential U+ geht somit gegen diese Lichtbogenspannung ULB ~ 30V, wenn der mechanische Schalter 72 öffnet.
Während der dem Kontaktöffnungszeitpunkt nachfolgenden Zeitdauer (Lichtbogenzeitintervall) beginnt bereits die Kommutierung des im Wesentlichen dem Lichtbogenstrom entsprechenden Schalterstroms Is, , IR vom Hauptstrompfad 68 auf den Kommutierungspfad 88.
Während des Lichtbogenzeitintervall teilt sich praktisch der Lichtbogenstrom ls, . IR zwischen dem Hauptstrompfad 68 - also über den mechanischen Schalter 72 - und den Kommutierungspfad 88 - also die Halbleiterelektronik 74 auf. Während dieses Lichtbogenzeitintervalls wird der Energiespeicher 78 geladen. Die Zeitdauer ist dabei derart eingestellt, dass einerseits genügend Energie für ein zuverlässiges Ansteuern der Halbleiterelektronik 74 zur Verfügung steht, insbesondere zu deren Abschaltung während eines Zeitraums im Anschluss an das Lichtbogenzeitintervalls. Andererseits ist das Lichtbogenzeitintervall ausreichend kurz, so dass ein unerwünschter Kontaktabbrand oder -verschleiß des Schalters 72 bzw. der Schalterkontakte 72a, 72b vermieden ist.
Mit Beginn des Lichtbogens LB und somit bei Entstehung der Lichtbogenspannung wird über den Widerstand R der erste Halbleiterschalter (IGBT) 73a zumindest soweit durchgesteuert, dass eine ausreichende Ladespannung und ein aus- reichender Lichtbogen- bzw. Ladestrom für die Kondensatoren C und somit für den Energiespeicher 78 zur Verfügung steht. Vorzugsweise wird hierzu mit der entsprechenden Beschaltung des ersten Halbleiterschalters (IGBT) 73a mit dem Widerstand R und der Zehnerdiode D3 ein Regelkreis der Elektronik 74 geschaffen, mit dem die Spannung am Kaskodenabgriff 84 auf beispielsweise UAb = 12V (DC) eingestellt ist. Hierbei fließt durch den dem Pluspotential U+ nahen ersten Halbleiterschalter (IGBT) 73a ein Bruchteil des Lichtbogenstroms und damit des Schalterstroms ls, , IR des hybriden Trennschalters 72,74.
Die anfallende Abgriffsspannung dient zur Versorgung der im Wesentlichen durch die Transistoren T1 und T2 sowie das Zeitglied 80 und den Energiespeicher 78 gebildeten Ansteuerschaltung 76 der Elektronik 74. Die anodenseitig mit dem Kaskodenabgriff 84 und kathodenseitig mit dem Kondensator C verbundene Diode D1 verhindert einen Rückfluss des Ladestroms aus den Kondensatoren C und über den Kommutierungspfad 88 in Richtung des Potentials IL. Ist genügend Energie im Kondensator C und somit im Energiespeicher 78 enthalten, und ist demzufolge eine ausreichend hohe Steuer- oder Schaltspannung am Spannungsabgriff 86 vorhanden, so steuern der Transistor T1 und in Folge dessen der Transistor T2 durch, so dass auch die beiden Halbleiterschalter 73a, 73b vollständig durchsteuern. Der Lichtbogen- bzw. Schalterstrom ls, IA. IR fließt aufgrund des im Vergleich zum sehr hohen Widerstand der vom geöffneten Schalter 72 gebildeten Trennstrecke des Hauptstrompfades 68 wesentlich geringeren Widerstandes der nunmehr durchgesteuerten Halbleiterschalter 73a, 73b praktisch ausschließlich über den Kommutierungspfad 88. Das Pluspotential U+ geht somit erneut gegen 0V, wenn der Schalterstrom ls, . IR auf die Elektronik 74 kommutiert. In Folge dessen verlöscht der Lichtbogen LB zwischen den Kontakten 72a, 72b des mechanischen Schalters 72.
Die Ladekapazität und somit die in dem Kondensator C enthaltene Speicherenergie ist derart bemessen, dass die Halbleiterelektronik 74 den Schalterstrom ls, , lR für eine vom Zeitglied 80 vorgegebene Zeitdauer trägt. Diese Zeitdauer kann auf beispielsweise 3ms eingestellt sein. Die Bemessung dieser Zeitdauer und damit die Festlegung des Zeitgliedes 80 richtet sich im Wesentlichen nach den an- wendungsspezifischen oder typischen Zeitdauern für ein vollständiges Verlöschen des Lichtbogens LB sowie nach einer ausreichenden Abkühlung des dabei gebildeten Plasmas. Wesentliche Maßgabe ist hierbei, dass nach erfolgter Abschaltung der Elektronik 74 mit daraufhin wiederum hochohmigem Kommutierungspfad 88 und demzufolge stromsperrender Halbleiterelektronik 74 am nach wie vor geöffneten mechanischen Schalter 72 bzw. über dessen Schalterkontakten 72a, 72b kein erneuter Lichtbogen LB entstehen kann.
Nach Ablauf der durch das Zeitglied 80 festgelegten Zeitdauer sinkt der Schalterstrom ls, , IR auf praktisch Null (ls, , IR = 0A) ab, während zeitgleich die Schalterspannung auf die von den Strings 8 bereitgestellte Betriebsspannung ansteigt. Das Pluspotential U+ geht somit gegen diese Betriebsspannung wenn der Kommutierungspfad 88 infolge der Sperrung der Halbleiterschalter 73a, 73b hochoh- mig und somit die Elektronik 74 erneut stromsperrend wird.
Sofern eine Gleichstrom-(DC)-Anlage mindestens zwei zueinander und gegen einen gemeinsamen Potentialpunkt geführte Strompfade aufweist, ist das Verfahren auch auf eine solche elektrische Anlage vorteilhaft anwendbar.
Bezugszeichenliste
2 Photovoltaikanlage
4 erster Anschlussleiter
6 zweiter Anschlussleiter
8 String
10 Photovoltaikmodul
12 Vorzugsrichtung
14 Rückstromrichtung
16 Vorrichtung
18 Steuereinheit
20 Sensoranordnung
22 erster Stromsensor
24 zweiter Stromsensor
26 Unterbrechungseinheit
28 Leitung
30 Verfahren
32 Startereignis
34 erster Erfassungsschritt
36 zweiter Erfassungsschritt 8 dritter Erfassungsschritt 0 vierter Erfassungsschritt 2 erster Zusammenfassschritt 4 zweiter Zusammenfassschritt 6 Toleranzwert
8 dritter Zusammenfassschritt 0 erster Summenstromfluss 2 vierter Zusammenfassschritt 4 zweiter Summenstromfluss 6 Vergleichsschritt
8 Abweichung
0 erstes Endereignis
2 Bestimmungsschritt 64 Unterbrechungsschritt
66 zweites Endereignis
68 Hauptstrompfad
70 Messsensor
72 Schalter
72a, b Schalterkontakte
73a erste Halbleiterschalter
73b zweiter Halbleiterschalter
74 Halbleiterelektronik
76 Ansteuerschaltung
78 Energiespeicher
80 Zeitglied
82 Steuereingang
84 Mitten- oder Kaskodenabgriff
86 Spannungsabgriff
88 Kommutierungspfad
C Kondensator
D1 Diode
D2 Freilaufdiode
D3 - D5 Zehnerdiode
ls Stromfluss String
lA Stromfluss Anschlussleiter lR Rückstrom
LB Lichtbogen
R, R1 - R7 ohmscher Widerstand
T1 , T2 Transistor
U+, U. Potential

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (30) zur Überwachung einer Photovoltaikanlage(2) mit einer Anzahl von parallel geschalteten und gegen einen gemeinsamen Anschlussleiter (4, 6) geführten Strings (8) auf einen Rückstrom (lR), bei dem
- ein Stromfluss (Is) in eine Vorzugsrichtung (12) in jedem der Strings (8) erfasst und hieraus ein erster Summenstromfluss (50) erstellt wird,
- ein Stromfluss ( ) in die Vorzugsrichtung (12) in dem Anschlussleiter (4, 6) erfasst und hieraus ein zweiter Summenstromfluss (54) erstellt wird,
- der erste Summenstromfluss (50) mit dem zweiten Summenstromfluss (54) verglichen wird, und
- bei einer Abweichung (58) des ersten Summenstromfluss (50) von dem zweiten Summenstromfluss (54) um mehr als einen Toleranzwert (46) ein Rückstrom (lR) erkannt wird.
2. Verfahren (30) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorzugsrichtung (12) entgegen der jeweiligen Rückstromrichtung (14) gewählt wird.
3. Verfahren (30) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der String (8) mit dem geringsten ermittelten Stromfluss (Is) als Träger des Rückstroms (lR) bestimmt wird, und insbesondere die Abweichung (58) abzüglich des Toleranzwerts (46) als Wert des Rückstroms (lR) herangezogen wird.
4. Verfahren (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einem erkannten Rückstrom (IR) der String (8) mit dem geringsten ermittelten Stromfluss (Is) von dem Anschlussleiter (4, 6) und/oder der Anschlussleiter (4, 6) selbst getrennt wird.
5. Verfahren (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Summe aller geltenden Fehlertoleranzen bei der Erfassung des Stromflusses (Is) durch die Strings (8) und/oder die geltende Fehlertoleranz bei der Erfassung des Stromflusses (lA) durch den Anschlussleiter (4, 6) als Toleranzwert (46) herangezogen wird.
6. Vorrichtung (16) zur Überwachung einer Photovoltaikanlage(2) mit einer Anzahl von parallel geschalteten und gegen einen gemeinsamen Anschlussleiter (4, 6) geführten Strings (8) auf einen Rückstrom (lR), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Sensoranordnung (20), die eine, insbesondere zur Anzahl der Strings (8) korrespondierende, Anzahl von ersten Stromsensoren (22) und einen zweiten Stromsensor (24) zur Erfassung eines Stromflusses (Is, IA) durch jeden String (8) bzw. durch den Anschlussleiter (4, 6) in eine Vorzugsrichtung (12) aufweist.
7. Vorrichtung (16) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die Stromsensoren (22, 24) lediglich zur Messung in die Vorzugsrichtung (12) vorgesehen und eingerichtet ist bzw. sind.
8. Vorrichtung (16) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle ersten Stromsensoren (22) die gleiche Fehlertoleranz aufweisen, die insbesondere gleich einer Fehlertoleranz des zweiten Stromsensors (24) ist.
9. Vorrichtung (16) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
gekennzeichnet durch
eine Unterbrechungseinheit (26) zur Unterbrechung des Stromflusses (ls, lA) durch zumindest einen der Strings (8) und/oder durch den Anschlussleiter (4, 6).
10. Vorrichtung (16) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Unterbrechungseinheit (26) einen stromführenden mechanischen Schalter (72) und eine hierzu parallel geschaltete Halbleiterelektronik (74) umfasst, die bei geschlossenem Schalter (72) stromsperrend ist, und die einen mit dem Schalter (72) derart verschalteten Steuereingang (82) aufweist, dass bei sich öffnendem Schalter (72) eine infolge eines Lichtbogens (LB) über dem Schalter erzeugte Lichtbogenspannung die Halbleiterelektronik (74) stromleitend schaltet.
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