Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
AGING CHECK FOR LOW-VOLTAGE COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/083475
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the checking of the aging of a low-voltage component which is designed to be inserted into a circuit. According to the invention, a first item of temperature information related to the low-voltage component is determined for a first point in time, a second item of temperature information related to the low-voltage component is determined for a second point in time, and a first item of information representing a measure of the heating between the points in time is determined using the two items of temperature information. Said first item of information is compared with a second item of information representing a measure of comparable heating between the points in time for a corresponding low-voltage component in a known state. A statement about the aging of the low-voltage components is then derived using the difference between the first and the second item of information. The invention allows the aging of a low-voltage component to be checked simply and efficiently.

Inventors:
HÜTTINGER ROBERT (DE)
HOCHMUTH THOMAS (DE)
ROHRWILD CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/077018
Publication Date:
April 25, 2024
Filing Date:
September 29, 2023
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01H11/00; H01H85/02; H01H85/30
Domestic Patent References:
WO2020127486A12020-06-25
WO2020127488A12020-06-25
WO2020148015A12020-07-23
Foreign References:
US20180164364A12018-06-14
US11133144B22021-09-28
US20180233884A12018-08-16
EP3264439A12018-01-03
DE102018213522A12020-02-13
DE202021000293U12021-03-09
DE102021203050B32022-06-15
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS PATENT ATTORNEYS (DE)
Download PDF:
Claims:
202219449 16 Patentansprüche 1. Verfahren zur Überprüfung der Alterung einer Niederspan- nungskomponente, welche zur Einbringung in einen Stromkreis ausgestaltet ist, bei dem - für einen ersten Zeitpunkt eine erste auf die Niederspan- nungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt wird, - für einen zweiten Zeitpunkt eine zweite auf die Niederspan- nungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt wird, - mit Hilfe der beiden Temperaturinformationen eine erste In- formation ermittelt wird, die ein Maß für die Erwärmung zwi- schen den Zeitpunkten darstellt, - eine zweite Information ermittelt wird, die ein Maß für ei- ne vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspannungskomponente in einem bekannten Zustand darstellt, und - mit Hilfe des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Information eine Aussage zur Alterung der Niederspan- nungskomponenten abgeleitet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem bekannten Zustand einer entsprechenden Nie- derspannungskomponente um das Lebenszeitende oder Neuwertig- keit handelt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Niederspannungskomponente mit einem Strommessmittel versehenen ist, - für die Überprüfung der Alterung mit Hilfe von Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert bestimmt wird, und - die zweite Information in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt wird. 202219449 17 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - mittels Strommessung durch das Strommessmittel ein Strom- wert zu für das Verfahren zur Bestimmung der Alterung rele- vanten Zeitpunkten bestimmt wird, - ein auf diese Stromwertbestimmungen basierendes Maß für die Änderung des Stroms zwischen den Zeitpunkten verwendet wird, und - das Verfahren nur durchgeführt wird oder die Ergebnisse des Verfahrens nur dann als relevante Alterungsinformation ausge- geben werden, wenn ein auf dieses Maß für die Änderung des Stroms bezogenes Kriterium für eine geringe Änderung des Stroms erfüllt ist. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - als zweite Information ein Wert ermittelt wird, der ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspannungskomponente am Ende der Le- benszeit darstellt, - als dritte Information ein Wert ermittelt wird, der ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende neuwertige Niederspannungskomponente darstellt, und - als Kriterium für die Signifikanz der Aussage zur Alterung der Niederspannungskomponenten oder für eine Hinweisinforma- tion zur Alterung der Unterschied zwischen der zweiten und der dritten Information herangezogen wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - für die Überprüfung der Alterung mit Hilfe von Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert bestimmt wird, und - die dritte Information in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt wird. 202219449 18 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Niederspannungskomponente mit mindestens einem Tempera- tursensor versehen ist, - die Ermittlung der ersten oder der zweiten Temperaturinfor- mation durch Messung der Temperatur mittels des mindestens einem Temperatursensors erfolgt, und - als erste Information, die ein Maß für die Erwärmung zwi- schen den Zeitpunkten darstellt, die Differenz zwischen den gemessenen Temperaturen herangezogen wird. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Temperaturinformation die Temperatur der ersten Niederspannungskomponente zum ersten Zeitpunkt ist, - für die Ermittlung der zweiten Information oder der dritten Information die Temperatur oder Erwärmung einer vergleichba- ren Niederspannungskomponente in dem bekannten Zustand be- stimmt wird, die diese ausgehend von der Temperatur der ers- ten Niederspannungskomponente nach einem durch die Zeitdiffe- renz zwischen ersten und zweiten Zeitpunkt gegebenen Zeitraum bei vergleichbaren Stromfluss annehmen bzw. erfahren würde. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung der zweiten oder dritten Information die Umgebungstemperatur zum ersten oder zweiten Zeitpunkt außer- halb der Niederspannungskomponente gemessen und an die Nie- derspannungskomponente übermittelt wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der zweiten oder dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung, ei- ner Tabelle oder eines neuronalen Netzes erfolgt. 202219449 19 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die Ermittlung der zweiten oder dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung er- folgt, - dafür von einer sich in Abhängigkeit des Stromflusses ein- stellenden Enderwärmung ausgegangen wird, und - ein Ansatz für diese Enderwärmung und das Annäherungsver- halten aufgestellt wird. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Niederspannungskomponente um eine Sicherung, einen Niederspannungsschalter oder um ein Energiemonitoring- gerät handelt. 13. Vorrichtung, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Niederspannungskomponen- te umfasst. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungskomponente mit einem Strommessmittel und mit mindestens einem Temperatursensor versehen ist. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederspannungskomponente einen Empfänger zum Empfangen einer außerhalb der Niederspannungskomponenten gemessenen Um- gebungstemperatur aufweist. 17. Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das die Berechnungsschritte eines Verfahrens nach einem der An- sprüche 1 bis 12 durchführt, wenn es auf einem Prozessor läuft.
Description:
202219449 1 Beschreibung Alterungsüberprüfung für Niederspannungskomponenten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Al- terung einer Niederspannungskomponente, welche zur Einbrin- gung in einen Stromkreis ausgestaltet ist, eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das die Berechnungsschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durch- führt, wenn es auf einem Prozessor läuft. Insb. stromführende Niederspannungskomponenten sind einem Al- terungsprozess unterworfen, bei dem die Alterung nicht nur von den äußeren Bedingungen, sondern auch von den Belastungen im Betrieb abhängt. Ein Beispiel für derartige Niederspannungskomponenten sind Sicherungseinsätze, welche im Betrieb bei hohen Umgebungstem- peraturen, bei häufig auftretenden Wechsellasten sowie im Überlastbetrieb altern. Diese Alterung hat eine Änderung der Auslösecharakteristik, bis hin zum Auslösen bei Nennbetrieb, zur Folge. Fortschrittliche Sicherungslösungen sind mitunter mit Senso- rik und Kommunikationsmittel ausgestattet, um z.B. Ver- brauchsinformationen zur monitoren. Schmelzsicherungen mit integrierter Messfunktion sind z.B. in der WO 2020/127486 Al, der WO 2020/127488 Al, der WO 2020/148015 Al und der DE 102018213522 A1 offenbart. Es besteht ein Bedürfnis, derartige Sicherungen und allgemei- ner Niederspannungskomponenten auszutauschen, wenn diese ihr Lebenszeitende erreicht haben. Dabei sollten die Komponenten zwar vor einem Ausfall ersetzt werden, um längere Unterbre- chungen des Betriebs zu vermeiden, ein zu zeitiger Ersatz 202219449 2 würde jedoch eine Ressourcenverschwendung bedeuten. Eine Überprüfung der Alterung ist daher wünschenswert. Die Erfindung hat zur Aufgabe, hierzu einen Beitrag zu leis- ten. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 13 und ein Computerpro- grammprodukt nach Anspruch 17. Erfindungsgemäß wird eine Überprüfung der Alterung einer Nie- derspannungskomponente, welche zur Einbringung bzw. Ein- schleifung in einen Stromkreis (z.B. durch entsprechende An- schlussklemmen und eine in der Niederspannungskomponente ver- laufende Strombahn) ausgestaltet ist, vorgeschlagen. Diese Niederspannungskomponente kann der Überwachung oder der Un- terbrechung des Stromkreises dienen. Hierbei und im Folgenden ist das Bindewort „oder“ immer als nicht exklusives „oder“ zu verstehen. Insbesondere soll da- runter auch das Bindewort „und“ subsumiert sein, d.h. im obi- gen Fall, dass die Niederspannungskomponente auch der Überwa- chung und der Unterbrechung dienen kann. Insbesondere kann es sich bei der Niederspannungskomponente um eine Sicherung, einen Niederspannungsschalter oder um ein Messgerät zum Energiemonitoring - häufig auch als PMD bzw. power measurement device bezeichnet – handeln. Erfindungsgemäß wird für einen ersten Zeitpunkt (und vorzugs- weise auch zu diesem Zeitpunkt) eine erste auf die Nieder- spannungskomponente bezogene Temperaturinformation ermittelt. Bei dieser ersten Temperaturinformation handelt es sich z.B. um eine für die Niederspannungskomponente charakteristische Temperatur. Diese Temperatur kann eine durch einen Tempera- tursensor der Niederspannungskomponente gemessene Temperatur sein. Es ist aber auch z.B. denkbar, dass die Niederspan- nungskomponente über eine Mehrzahl von voneinander beanstan- 202219449 3 deten Temperatursensoren verfügt, deren Messwerte zu der ers- ten Temperaturinformation verknüpft werden. Weiter wird für einen zweiten, typischerweise späteren Zeit- punkt (und vorzugsweise auch zu diesem Zeitpunkt) eine zweite auf die Niederspannungskomponente bezogene Temperaturinforma- tion ermittelt. Die Ermittlung erfolgt vorzugsweise auf die- selbe Weise wie bei der ersten Temperaturinformation, um Ver- gleichbarkeit zu gewährleisten. Mit Hilfe der beiden Tempera- turinformationen wird eine erste Information ermittelt, die ein Maß für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten darstellt. Wenn die beiden Temperaturinformationen Temperaturwerte dar- stellen, kann diese erste Information die Differenz zwischen diesen Temperaturwerten sein. Zudem wird eine zweite Informa- tion ermittelt, die ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechende Niederspan- nungskomponente in einem bekannten Zustand darstellt. Es kann sich bei dem bekannten Zustand einer entsprechenden Nieder- spannungskomponente um das Lebenszeitende oder Neuwertigkeit handelt, d.h. man zielt auf einen Vergleich mit einer ent- sprechenden Niederspannungskomponente am Anfang oder am Ende ihrer Lebenszeit ab. Mit Hilfe des Unterschieds (z.B. in Form einer Differenz von zwei Werten) zwischen der ersten und der zweiten Information wird eine Aussage zur Alterung der Nie- derspannungskomponenten abgeleitet. Dabei können z.B. Werte für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten verglichen werden. Es ist aber auch z.B. möglich, mit Hilfe der Erwärmung Tempe- raturwerte zum zweiten Zeitpunkt zu berechnen und diese zu vergleichen. Da der Strom in den meisten Stromkreisen mit entsprechenden Niederspannungskomponenten auch nicht annähernd konstant ist und die Erwärmung von dem Stromfluss abhängt, ist es in der Regel sinnvoll, diesen zu berücksichtigen. Daher ist in einer Ausgestaltung die Niederspannungskomponente mit mindestens einem Strommessmittel versehen, und es wird für die Überprü- fung der Alterung mit Hilfe von Strommessung durch das Strom- messmittel ein Stromwert bestimmt. Dabei handelt es sich um 202219449 4 einen geeigneten Wert, der z.B. ein gemessener Stromwert (evtl. für einen DC-Strom) oder auch einen Mittelwert aus ge- messenen Stromwerten (z.B. RMS Wert bei AC-Strom) sein kann. Die zweite Information wird dann in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt. Gem. einer Weiterbildung der Erfindung wird berücksichtigt, dass der herangezogene Stromwert zwischen den zwei Zeitpunk- ten typischerweise nicht konstant ist. Dabei wäre es prinzi- piell möglich, die Änderung dieses Wertes zu verfolgen und in die Ermittlung der zweiten Information einfließen zu lassen. Aufwandsärmer und besser handhabbar ist aber, von einem hin- reichend konstanten Stromwert auszugehen, d.h. die zweite In- formation nur in Abhängigkeit eines Stromwerts zu ermitteln. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird entsprechend vorgegangen, wobei ein Kriterium für einen hinreichend kon- stanten Stromwert überprüft wird, und die Ermittlung der zweiten Information nur erfolgt, wenn das Kriterium erfüllt ist. Konkret wird z.B. mittels Strommessung durch das Strom- messmittel ein Stromwert zu für das Verfahren zur Bestimmung der Alterung relevanten Zeitpunkten (z.B. zu dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt, aber evtl. auch für dazwischen liegen- de Zeitpunkte) bestimmt. Dann wird ein auf diese Stromwertbe- stimmungen basierendes Maß für die Änderung des Stroms zwi- schen den Zeitpunkten verwendet (z.B. der Betrag der Diffe- renz des Stromwertes zum ersten und zum zweiten Zeitpunkt). Das Verfahren wird dann nur durchgeführt bzw. die Ergebnisse des Verfahrens nur dann als relevante Alterungsinformation ausgegeben, wenn ein auf dieses Maß für die Änderung des Stroms bezogenes Kriterium (z.B. ein Schwellenwertkriterium für den Betrag der Differenz des Stromwertes zum ersten und zum zweiten Zeitpunkt) für eine geringe Änderung des Stroms erfüllt ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird als zweite In- formation ein Wert ermittelt, der ein Maß für eine vergleich- bare Erwärmung zwischen den Zeitpunkten für eine entsprechen- de Niederspannungskomponente am Ende der Lebenszeit dar- 202219449 5 stellt, und als dritte Information ein Wert ermittelt, der ein Maß für eine vergleichbare Erwärmung zwischen den Zeit- punkten für eine entsprechende neuwertige Niederspannungskom- ponente darstellt. Dann wird als Kriterium für die Signifi- kanz der Aussage zur Alterung der Niederspannungskomponenten oder für eine Hinweisinformation zur Alterung der Unterschied bzw. die Differenz zwischen der zweiten und der dritten In- formation herangezogen. Wenn dieser Unterschied zu klein ist (z.B. von derselben Größenordnung wie die intrinsischen Unge- nauigkeiten aufgrund von Messungen, Näherungen etc.), sind die Ergebnisse evtl. nicht aussagekräftig. Dies wird gem. der Weiterbildung überprüft. Bei dieser Weiterbildung kann für die Überprüfung der Alterung mittels Strommessung durch das Strommessmittel ein Stromwert bestimmt werden (geeigneter Wert, z.B. RMS Wert bei Wechselstrom) und die dritte Informa- tion in Abhängigkeit dieses Stromwerts ermittelt werden (vor- zugsweise dann ebenso die zweite Information). Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Niederspan- nungskomponente mit mindestens einem Temperatursensor verse- hen und die Ermittlung der ersten oder der zweiten Temperatu- rinformation erfolgt durch Messung der Temperatur mittels des mindestens einem Temperatursensors. Als erste Information, die ein Maß für die Erwärmung zwischen den Zeitpunkten dar- stellt, wird dann die Differenz zwischen den gemessenen Tem- peraturen herangezogen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Tempe- raturinformation die Temperatur der ersten Niederspannungs- komponente zum ersten Zeitpunkt, und für die Ermittlung der zweiten Information oder der dritten Information wird die Temperatur einer vergleichbaren Niederspannungskomponente in dem bekannten Zustand bestimmt, die diese ausgehend von der Temperatur der ersten Niederspannungskomponente nach einem durch die Zeitdifferenz zwischen ersten und zweiten Zeitpunkt gegebenen Zeitraum bei vergleichbaren Stromfluss (als Krite- rium für einen vergleichbaren Stromfluss kann z.B. überprüft werden, ob der Stromwert hinreichend konstant zwischen den 202219449 6 beiden Zeitpunkten ist) annehmen würde. Dabei kann für die Ermittlung der zweiten oder dritten Information die Umge- bungstemperatur zum ersten oder zweiten Zeitpunkt außerhalb der Niederspannungskomponente (z.B. an zentraler Stelle in einem Verteilerkasten oder durch eine zentrale, für mehrere Niederspannungskomponenten zuständige Kommunikationseinheit) gemessen und an die Niederspannungskomponente übermittelt werden. Gemäß einer Ausgestaltung erfolgt die Ermittlung der zweiten oder (falls vorgesehen) dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung, einer Tabelle oder eines neuronalen Netzes. Dabei kann die Ermittlung der zweiten oder dritten Information mittels einer auf Formeln basierenden Beschreibung der Erwärmung erfolgen, wofür von einer sich in Abhängigkeit des Stromflusses (der als konstant angenommen sein kann) einstellenden Endtemperatur oder Ender- wärmung ausgegangen und ein z.B. empirischer Ansatz für diese Endtemperatur bzw. diese Enderwärmung und das Annäherungsver- halten aufgestellt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die die Nieder- spannungskomponente umfassen kann. Die Niederspannungskompo- nente kann mit mindestens einem Strommessmittel (z.B. Ro- gowskispule, Shunt, Stromwandler …) und mit mindestens einem Temperatursensor versehen sein. Zudem kann die Niederspan- nungskomponente einen Empfänger zum Empfangen einer außerhalb (evtl. zentral) der Niederspannungskomponenten gemessenen Um- gebungstemperatur aufweisen. Weiter betrifft der Erfindungsgegenstand ein Computerpro- grammprodukt mit einem Computerprogramm, das die Berechnungs- schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt, wenn es auf einem Prozessor läuft. Die Erfindung wird im Folgenden im Rahmen von einem Ausfüh- rungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen 202219449 7 Fig. 1: eine Sicherung mit einem Temperatursensor, Fig. 2: ein Ablaufdiagramm für ein erfindungsgemäßes Verfah- ren, Fig. 3: einen Vergleich von dem Erwärmungsverhalten einer neuen Sicherung und dem Erwärmungsverhalten einer baugleichen gealterten Sicherung und Fig. 4: die Abhängigkeit der Enderwärmung einer Sicherung vom Laststrom. In Fig. 1 ist eine Schmelzsicherung 1 schematisch darge- stellt. Die Schmelzsicherung weist ein Schutzgehäuse 2 sowie ein weiteres Gehäuse 12 auf, welche in der Längserstreckungs- richtung L hintereinander liegend angeordnet sind und insge- samt die Höhe H einer standardisierten NH-Sicherung errei- chen. Die Schmelzsicherung 1 weist zwei Anschlusselemente 3 auf, welche aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, beispiels- weise Kupfer, bestehen. Die Anschlusselemente 3 erstrecken sich jeweils durch eine in den Verschlusskappen 4 ausgebilde- te Öffnung in den Hohlraum des Schutzgehäuses 2. In diesem Hohlraum ist zumindest ein sogenannter Schmelzleiter 5 ange- ordnet, welcher die beiden Anschlusselemente 3 elektrisch leitend miteinander verbindet. In dem weiteren Gehäuse 12 sind Elemente 10 zum Überwachen von Verbrauchsparametern angeordnet, umfassend einen Strom- wandler 11 zur Messung eines durch die Schmelzsicherung 1 fließenden elektrischen Stromes I sowie eine Übertragungsein- richtung 13 zur Übertragung des Messwertes an eine außerhalb der Schmelzsicherung 1 angeordnete Empfangsvorrichtung (nicht dargestellt). Zusätzlich ist ein Temperatur-Sensor 15 vorge- sehen. 202219449 8 Der für das Schutzgehäuse 2 sowie das weitere Gehäuse 12 ins- gesamt benötigte Bauraum ist genauso groß wie der Bauraum ei- ner standardisierten NH-Sicherung, d.h. der von Schutzgehäuse 2 und weiterem Gehäuse 12 beanspruchte Bauraum entspricht in Summe dem vordefinierten Bauraum einer standardisierten NH- Sicherung, wobei in diesem Bauraum nun eben zusätzlich zur eigentlichen Schmelzsicherung noch die Messvorrichtung inte- griert angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Schmelzsiche- rung 1 auch für Retrofit-Anwendungen im Rahmen einer Nachrüs- tung oder Modernisierung bestehender elektrotechnischer Anla- gen, in deren Rahmen eine herkömmliche Schmelzsicherung ohne Messvorrichtung durch die erfindungsgemäße Schmelzsicherung ersetzt werden soll, eingesetzt werden. Die Höhe H bei der Schmelzsicherung 1 teilt sich in einen ersten Abschnitt mit einer ersten Höhe H D sowie einen zweiten Abschnitt mit einer zweiten Höhe H M auf. Mit der ersten Höhe H D ist dabei die Höhe des Druckkörpers 2, d.h. des eigentli- chen Schutzkörpers 2 der Schmelzsicherung 1 bezeichnet, die zweite Höhe H M bezieht sich auf die Höhe des zweiten Gehäuses 12, in dem die Messvorrichtung 10 angeordnet ist. An dieses Gehäuse werden auch deutlich geringere Anforderungen hin- sichtlich seiner mechanischen Stabilität gestellt. Der Stromwandler 11 und ein Temperatur-Sensor 15 sind mit der Verarbeitungseinrichtung 14, welche in Fig. 1 schematisch als Leiterplatte dargestellt ist, für eine Übermittlung der ent- sprechenden Messsignale Strom bzw. Temperatur verbunden. Die Übertragungseinrichtung 13 ist mit der als Leiterplatte dar- gestellten Verarbeitungseinrichtung 14 verbunden. Bei der Übertragungseinrichtung 13 kann es sich beispielsweise um ein RFID-Modul handeln, wobei sowohl aktive RFID als auch passive RFID Lösungen in Frage kommen. Auch andere – vorteilhafter Weise drahtlose – Übertragungstechniken wie Bluetooth, Zigbee oder Thread kommen hierfür in Betracht. Fig. 2 zeigt den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es beispielsweise in der Verarbeitungseinrichtung 14 ab- 202219449 9 laufen kann. Der Start des Verfahrens (Schritt S1) wird z.B. durch eine Zeitinformation getriggert. Es kann z.B. vorgese- hen sein, dass in regelmäßigen Zeitintervallen, z.B. täglich eine Alterungsüberprüfung erfolgt. Zu diesem Zweck kann an eine Sicherung gem. Fig.1 eine Datumsinformation eines Zeit- gebers bzw. einer Uhr übertragen werden. Alternativ umfasst die Verarbeitungseinrichtung gem. Fig. 1 selber eine Uhr. Da- bei ist eine von extern übermittelte Datumsinformation dann sinnvoll, wenn die Sicherung einen Ruhemodus hat, in dem die Verarbeitungseinrichtung nicht aktiv ist. Die Datumsinforma- tion wird dann mit einem Solldatum für die nächste Alterungs- überprüfung verglichen und die Überprüfung durchgeführt, wenn das Datum der Prüfung erreicht oder überschritten wurde. Typischerweise ist in Energieverteilungssystemen eine Viel- zahl von Sicherungen verbaut (z.B. in einem Sicherungskas- ten). Es ist meist sinnvoll, für alle relevanten Sicherungen die Alterungsüberprüfung durchzuführen, da sich das Alte- rungsverhalten aufgrund von baulichen Abweichungen, unter- schiedlicher Belastung oder unterschiedlichem Alter (z.B. we- gen Austausch von einzelnen Sicherungen) meist unterscheiden wird. In Fig. 2 ist das durch die Schleife von Schritt S2 verdeutlicht. Dabei werden verschiedene Sicherungstypen durch eine Kennung (z.B. die MLFB bzw. maschinenlesbare Fabrikats- bezeichnung) unterschieden. Für die einzelnen Sicherungstypen wurde werksseitig das Er- wärmungsverhalten ausgetestet und empirische Formeln ermit- telt. Für eine neue Sicherung lässt sich die Erwärmung wie im Fol- genden ausgeführt näherungsweise beschreiben. Mit Erwärmung ist dabei eine Temperaturänderung, typischerweise ein Tempe- raturanstieg, gemeint. Die Erwärmung wird unten in Formeln mit dem Buchstaben T bezeichnet, während für Temperaturen der griechische Buchstabe ϑ verwendet wird, d.h. die Erwärmung während eines Zeitraums Δt = t 2 – t 1 wäre dann T(t 2 – t 1 ) = 202219449 10 ϑ(t 2 ) – ϑ(t 1 ), wobei wegen der einfacheren Notation wenn mög- lich t 1 = 0 und t 2 = t gesetzt wird. Falls ein Strom I 0 angelegt wird, erwärmt sich die Sicherung. Unmittelbar nach Anlegen des Stromes wird sich die Temperatur der Sicherung nicht stark von der Umgebungstemperatur unter- scheiden. Die Temperatur steigt dann an und wird sich mit der Zeit einem Grenzwert nähern, der der maximalen Temperatur bei einem Strom I 0 entspricht. Der Anstieg bzw. die Erwärmung kann erfahrungsgemäß in etwa mit Hilfe einer Exponentialfunk- tion beschrieben werden und ist dann proportional zu (1 – exp (-t/τ)), wobei exp die Exponentialfunktion, t die Zeit und τ eine für die Erwärmung charakteristische Konstante (thermi- sche Zeitkonstante) bezeichnen. Die Enderwärmung hängt von dem Strom I 0 ab. Man kann für sie eine Näherungsformel auf- stellen, indem man für die Differenz zwischen Endtemperatur und Umgebungstemperatur eine Taylorentwicklung nach dem Strom I 0 vornimmt. Es bezeichne T e (i;I 0 ) die Enderwärmung für den Sicherungstyp i. Wenn die Taylorreihe nach dem quadratischen Glied abgebrochen wird, gilt dann die Näherung T e (i;I 0 ) = a e,i *I 0 2 +b e,i *I 0 +c e,i (1) Bevor der Strom fließt, entspricht die Temperatur der Siche- rung der Umgebungstemperatur. Mit dem oben angesprochenen An- stiegsverhalten kann dann die Erwärmung der Sicherung wie folgt beschrieben werden: T(i;I 0 ;t) = T e (i;I 0 )*(1–exp(-t/τ)) (2) Für die thermische Zeitkonstante τ kann man auch einen empi- rischen Ansatz machen. Diese Zeitkonstante wird von der Stromstärke I 0 abhängen, weil die Erwärmung umso schneller erfolgt, je höher der Strom ist. Bei Berücksichtigung der li- nearen Abhängigkeit von τ von der Stromstärke erhält man fol- genden Ansatz: 202219449 11 τ(i;I 0 )=a τ,i *I 0 +b τ,i Eine zentrale Idee der Erfindung ist, dass sich aufgrund der Alterung der Verlauf und die Enderwärmung der Sicherung mit der Zeit ändert. Dies zeigt Fig. 3, bei der die untere Kurve das Erwärmungsverhalten einer neuen Sicherung und die obere Kurve das Erwärmungsverhalten einer baugleichen gealterten Sicherung beschreibt. Die Enderwärmung hängt vom Laststrom ab, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Für das Erwärmungsverhalten am Ende der Lebensdauer einer Si- cherung kann nun ebenfalls ein Ansatz entsprechend Formel (1) verwendet werden. Im Folgenden wird mit T e,tot die Enderwärmung einer Sicherung am Ende der Lebensdauer bezeichnet. Dann gilt analog Gleichung (1): T e,tot (i;I 0 ) = a tot,i *I 0 2 +b tot,i *I 0 +c tot,i (4) Die Koeffizienten der Gleichungen 1, 3 und 4 werden werksei- tig durch Tests ermittelt und sind Input für das Verfahren nach Fig. 2. Sie liegen entweder schon bei Auslieferung in einem Speicher der Sicherung vor oder werden vor dem Verfah- ren durch eine zentrale Stelle an die Sicherung übertragen (die Bereitstellung der Koeffizienten ist in Fig. 2 der Schritt S3). In Schritt S4 werden der Ladestrom I 0 und die aktuelle Temperatur ϑ a der Sicherung gemessen. Wenn die Werte von I 0 und ϑ a vorliegen, wird ein Timer bzw. Zeitgeber auf null gesetzt (t=0, Schritt S5). Anschließend wird ein Belas- tungsfaktor k berechnet, der als der Quotient zwischen dem Ladestrom I 0 und dem Nennstrom bzw. „rated current“ I r defi- niert ist (Schritte S6 und S7). In dem folgenden Schritt S8 wird überprüft, ob der Belastungsfaktor größer als 0,4 ist. Falls nicht, wird 10 Sekunden gewartet (Schritt S9) und an- schließend mit Schritt S4 fortgefahren. Bei einer geringen Belastung (hier definiert als k ≤ 0,4) fällt die in Fig. 3 gezeigte Verschiebung der Erwärmungskurve gering aus, und aufgrund von Toleranzen bzw. Ungenauigkeit stößt das Verfah- 202219449 12 ren an seine Grenzen. Daher ist es sinnvoll, das Verfahren gem. den Schritten S10 – S21 nur durchzuführen, wenn die Be- lastung einen Schwellenwert überschritten hat. Dabei sind na- türlich je nach Sicherung und Einsatzszenario andere Schwel- lenwerte als k = 0,4 und andere Wartezeiten als 10 Sekunden evtl. denkbar bzw. günstiger. Falls die Belastung hoch genug ist, werden in den Schritten S10 bzw. S11 die Werte von T e , T e,tot und τ aus den mit den Koeffizienten gem. Schritt S3 nach den Formeln (1), (3) und (4) bestimmt. Anschließend wird 10s gewartet (Schritt S12) und der Zeitnehmer entsprechend inkre- mentiert (Schritt S13), bevor eine erneute Messung von Last- strom und Sicherungstemperatur und zusätzlich der Umgebungs- temperatur erfolgt. Dabei muss die Messung der Umgebungstem- peratur nicht durch die Sicherung selber erfolgen, sondern kann an zentraler Stelle gemessen und an die Sicherung über- tragen werden. Die zentrale Messung kann z.B. durch ein Kom- munikationsmodul, wie es in der DE 202021000293 U1 beschrie- ben ist, erfolgen. Eine Messung der Umgebungstemperatur kann auch zentral in einem Schaltschrank mit einer Mehrzahl von Sicherungen erfolgen und von dort aus den Sicherungen des Schaltschranks dann kommuniziert werden. Es kann auch ein Da- tenkollektor für eine Mehrzahl von Sicherungen zuständig sein, der einen selber gemessenen oder von einer Messstelle erhaltenen Wert der Umgebungstemperatur an die Mehrzahl von Sicherungen übermittelt. Diese Messung bzw. deren Zeitpunkt ist mit dem Index 1 referenziert und die zugehörigen Werte von Laststrom, Umgebungstemperatur und Sicherungstemperatur sind mit I 1 , ϑ U1 und ϑ 1 bezeichnet (Schritte S14 und S15). Im Schritt S16 wird abgeprüft, ob sich der Laststrom im Ver- gleich zur Messung von I 0 , in Schritt S4 erheblich geän- dert hat. Das Kriterium dafür ist eine Abweichung von weniger als 5%, d.h. 0,95*I 0 < I 1 > 1,05*I 0 . Falls die Abweichung zu groß ist, wird 10 Sekunden gewartet (Schritt S9) und dann mit Schritt S4 fortgefahren. Anderenfalls werden in Schritt S17 Werte berechnet, mittels denen eine Bewertung der Alterung der Sicherung erfolgt. 202219449 13 Der Ausgangspunkt für die Berechnung gem. Schritt S17 sind dabei die in Schritt S4 erhaltenen Werte für den Ladestrom I 0 und die aktuelle Temperatur der Sicherung ϑ a . Die Überlegung ist nun, dass in der Zeit t zwischen Schritt S4 und der Mes- sung der entsprechenden Größen bei Schritt S14 sich die Si- cherung weiter erwärmt hat. Diese Erwärmung wird davon abhän- gen, wie stark die Sicherung gealtert ist. Für eine neue Si- cherung kann man den folgenden Ansatz aufstellen, der dann die Berechnung einer Solltemperatur ϑ soll ermöglicht . Ausgangs- punkt ist dann die in Schritt S4 bzw. zum Zeitpunkt null ge- messene Temperatur der Sicherung ϑ a . Im Grenzwert t ∞ nä- hert sich die Temperatur der Sicherung einer Grenz- bzw. End- temperatur. Diese Grenztemperatur setzt sich zusammen aus der Umgebungstemperatur und der Enderwärmung T e . Oben wurde For- mel (1) für diese Differenz T e angegeben. Mit der Annahme, dass die Erwärmung ab Schritt S4 (Zeitpunkt null) ein Verhal- ten gem. (1 – exp (-t/τ)) aufweist, erhält man für ϑ soll : ϑ soll = ϑ a + (ϑ U1 +T e a )*(1–exp(-t/τ)) (5) (Zum Zeitpunkt t=0 ist die Temperatur ϑ a , zum Zeitpunkt t = ∞ ist die Temperatur ϑ U1 + T e , und der Verlauf der Erwärmung ab Zeitpunkt null hat ein Verhalten, das durch (1–exp(-t/τ)) be- schrieben werden kann.) Eine Sicherung hat gegen Ende der Lebensdauer eine höhere Enderwärmung. Analog zu Gleichung (2) erhält man dann: T(i;I 0 ;t) = T e,tot (i;I 0 )*(1–exp(-t/τ)) (6) Es wird ein von der Erwärmungsdauer t abhängiges Maß T tot für den Unterschied der Erwärmung für die Sicherung i im Neuzu- stand und bei Ende der Lebensdauer eingeführt: T tot (i;I 0 ;t) = (T e,tot -T e )*(1–exp(-t/τ)) (7) In Schritt S17 bzw. S18 wird dann noch die Größe 202219449 14 ΔT = ϑ 1 - ϑ soll (8) definiert. Diese Größe wird in der Abfrage gem. Schritt S19 verwendet, nämlich ob ΔT ≥ T tot (9) und ΔT ≥ 2,5 K (10) ist. Das Kriterium (9) gilt der Frage, ob die Erwärmung auf ein Ende der Lebenszeit der Sicherung hinweist und das Krite- rium (10) wurde eingeführt, um sicherzustellen, dass die Er- wärmung signifikant genug ist, um eine Aussage über die Le- bensdauer zu machen. Falls beide Bedingungen erfüllt sind, wird auf das Lebensdauerende geschlossen (Schritt S22) und das Verfahren beendet (Schritt S23). Es ist sinnvoll, das Le- bensdauerende an eine zentrale Überwachungsstelle zu senden und ein Erfordernis des Austausches der Sicherung zu platzie- ren. Falls nicht beide Kriterien erfüllt sind, kann überprüft werden, ob das Kriterium (10) für sich erfüllt ist (Schritt S20), und in dem Fall eine Warnung ausgeben, dass eine signi- fikante Alterung der Sicherung besteht (Schritt S21). An- schließend wird wieder mit Schritt S12 weiterverfahren. Das erfinderische Vorgehen ist nicht auf dieses Ausführungs- beispiel beschränkt, sondern kann für andere Niederspannungs- komponenten, z.B. den in der DE 102021 203 050 B3 beschrie- benen Leistungsschalter mit Temperaturerfassung zum Einsatz kommen. Auch müssen die Berechnungsschritte nicht notwendi- gerweise mit den obigen Formeln durchgeführt werden. Es sind nicht nur Modifikationen dieser Formeln (z.B. die Berücksich- tigung von mehr Gliedern der Taylorentwicklung von Formel (1)) sondern auch vom Prinzip her andersartige Methoden vor- stellbar. So ist es z.B. möglich, ein geeignet trainiertes 202219449 15 neuronales Netz oder vorberechnete bzw. vorbestimmte Tabellen zu verwenden.