CN102735990A - 用于测量在供电网中的电流的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量在供电网中的电流的装置，具有测量电流互感器和具有设置在电路板上的信号处理器以及具有用于装配该装置的旋紧固定部，其特征在于，测量电流互感器的线路管道平行于电路板平面定向，其中电路板具有与测量电流互感器的线路管道齐平的开口，并且旋紧固定部构成为具有装配孔的固定接片，所述装配孔的距离大小设计为使得符合标准的装配是可能的。

Description

用于测量在供电网中的电流的装置

技术领域

本发明涉及一种用于测量在供电网中的电流的装置，具有测量电流互感器和具有设置在电路板上的信号处理器以及具有用于装配该装置的旋紧固定部。

背景技术

为了在导体系统中进行电流测量已知测量电流互感器，其中待测量的、引导电流的导体作为初级绕组引导穿过测量电流互感器的导体管道并且在测量电流互感器的次级绕组中产生与该初级电流成比例的、可分析的测量信号，所述测量信号输送给用于显示的分析装置、例如常规的电流测量设备，或者输送给用于进一步的数字信号处理的分析装置。这种测量电流互感器使用在保护装置中，这些保护装置用于在接地(TN-)的网络中进行故障电流测量(差分电流测量)、用于在未接地的(IT-)网络中结合绝缘故障寻找装置进行测试电流测量和用于与网络形式无关地在装置中进行负载电流测量。

用于故障电流、测试电流和负载电流测量的装置通常以测量电流互感器和处理信号的分析装置的在空间上分离的布置为特征。因此，从现有技术中已知用于绝缘故障寻找的测量装置，其中测量电流互感器作为单独的单元与设备分离地设置，所述设备载有用于处理由电流测量转换器所提供的测量信号的电子装置。在各个测量电流互感器和处理信号的设备之间的连接通常通过扭转的线路来建立。在装入到开关柜中的缺点证实为，这种布置由于多个分离装配的测量电流互感器和其引线而需要大量空间，部分不可纵览的并且在安装位置方面是不灵活的。信号处理设备在开关柜中通常固定在帽形轨(Hutschiene)上，相反地，转换器元件通过间隔保持部或者俯角装配在置于其后的平面中。

同样已知用于绝缘故障寻找的装置，其中处理电子装置和测量电流互感器在设备中组合。这种装置在公开文献DE 10 2005 054 544 A1中公开。

该参考文献描述用于在未接地的交流电网中的定位绝缘故障的装置，其中由多个电流互感器组成的组件具有带有总线接口的微处理器，并且该组件通过俯角下沉地设置在每两个帽形轨之间的第二后部平面中。在此，电流互感器以两行偏移地设置在组件电路(基)板上，使得电流互感器的线路开口在组件的装配状态中与帽形轨成直角地向前指向地设置并且线路竖直地穿过开口走向。

尽管在该装置中通过互感器的集成而取消大量的布线，但是在此也限制了安装可能性，因为有目的的装配仅借助在开关柜的置于帽形轨之后的平面中的俯角是可能的。

发明内容

因此，本发明基于下述目的，继续改进用于测量在供电网中的电流的装置，使得该装置形成尽可能紧凑的结构单元并且能装配在多个安装位置中。

该目的通过根据本发明的用于测量在供电网中的电流的装置来实现。所述装置具有：测量电流互感器；设置在电路板上的信号处理器；以及用于装配所述装置的旋紧固定部。其中，将测量的电流互感器的线路管道平行于电路板平面定向，其中电路板具有与测量电流变换器的线路管道齐平的开口并且旋紧固定部构成为具有装配孔的固定接片，所述装配孔的距离大小设计为使得符合标准的装配是可能的。

通过根据本发明以下述方式布置测量电流互感器得到尤其紧凑的并且占据少量结构空间的布置：所测量电流互感器的线路管道平行于电路板平面定向，环形芯状的互感器于是平放地设置在电路板上。在此，电路板具有与平地置放在电路板上的测量电流互感器的线路管道齐平的开口，由相应的测量电流互感器所包括的线路支路穿过所述开口进行引导。旋紧固定部构成为具有装配孔的固定接片，使得以有利的方式在开关柜的装配轨上进行直接的旋紧而没有使用帽形轨是可能的。装配孔的距离大小设计为使得在没有其他的固定元件或者适配件的情况下在装配轨上能够进行符合标准的安装。

在另一优选的扩展方案中，旋紧固定部的固定接片平行于电路板平面定向。固定接片的该定向允许以下述方式装配该装置：电路板能够平行于后壁旋紧在装配轨道上。由于平放的装配轨道，装置在该安装位置中占据小的结构深度，并且此外实现在开关柜中装配在帽形轨上的两个功率开关模块之间节省位置的安装。因此，电流线路水平地穿过测量电流互感器的平行于电路板或者壁延伸的线路管道以及穿过电路板的齐平的开口进行引导。

已证明特别有利的是，旋入固定部的固定接片以与上述平行于电路板平面定向的固定接片组合布置的方式或者单独地垂直于电路板平面定向。借助固定接片的该定向，装置的平放的安装位置是可能的，在所述装置中电路板借助平地置放的测量电流互感器来具有低的结构高度。在该装配位置中，所包括的电流线路垂直地穿过线路管道或者穿过齐平的开口走向。

优选的是，测量电流互感器与电路板安装在共同的壳体中，在所述壳体的壳体棱边上，旋紧固定部的固定接片一体式成形。共同的壳体容纳各个互感器和支承信号处理器的电路板。在壳体上以平行和/或垂直于电路板平面定向的方式一体式成形有固定接片。因此实现极其紧凑的、受保护的并且可靠的结构的单元。

目的明确的是，壳体构成为注射模塑件，测量电流互感器和电路板浇铸到所述壳体中。除了装置的紧凑性之外，该实施形式还证实为机械上尤其稳固的。

此外，基于本发明的目的借助用于测量在供电网中的电流的装置的替选解决方案来实现。该装置具有：测量电流互感器；设置在电路板上的信号处理器；以及用于装配所述装置的旋紧固定部其中，测量电流互感器的线路管道垂直于电路板平面定向，并且旋紧固定部构成为具有线路通道和符合标准的装配孔的角轨，在所述角轨的一侧上内置地固定有电路板。

在变形解决方案中，测量电流互感器直立地装配在电路板上-因此借助其线路管道垂直于电路板平面定向-并且电路板本身内置地固定在角轨的第一侧上，其中角轨的垂直于第一侧的第二侧具有与测量电流互感器的线路管道齐平的、用于引入线路的通道。有利的是，角轨在两侧均在相应的外部区域中设有符合标准的装配孔，使得下述安装位置是可能的：在所述安装位置中，电路板能够平行于装配壁或者垂直于壁平面地固定在装配轨道上。此外，相应地还给出沿着装配轨道的垂直安装的可能性。因此，为在电路板上直立地设置的测量电流互感器的定向并且因此为所包括的线路的线路引导得到多个有利的安装位置。

同样，基于本发明的目的借助用于测量供电网中的电流的装置的另一替选解决方案来实现。该装置具有：测量电流互感器；设置在电路板上的信号处理器；以及用于装配所述装置的旋紧固定部，其中，测量电流互感器的线路管道垂直于电路板平面定向，其中测量电流互感器与电路板安装在共同的壳体中，所述壳体具有设有符合标准的装配孔的固定接片作为旋紧固定部。

在该变形解决方案中，测量电流互感器还直立地装配在电路板上，当然，测量电流互感器与电路板安装在共同的、起保护作用的矩形壳体中。固定接片有利地安装在壳体上，使得测量电流互感器的线路管道的平行于壁的定向和垂直于壁定向的安装位置是可能的。在平行于壁定向的互感器的情况下，还能够实现互感器与位于其上的电路板相关的定位。

在全部替选解决方案中，但是尤其在具有以平放方式设置在电路板上的测量电流互感器的布置中，测量电流互感器能够在电路板上设置为一行。因此，得到狭窄构成的长形单元，所述单元实现在平面中多个装置的彼此交叠的布置并且理想地适应于两个装配轨道之间符合标准的距离。

在另一扩展方案中，测量互感器在电路板上偏移地设置为多行。因此，在平放地设置在电路板上的测量电流互感器中，装置能够首先采用正方形的基本形状，由此两个这种实施形式能够优选地并排设置。还能够考虑具有一行和两行设置的互感器的组合的特殊制造。

此外有利的是，信号处理器具有用于连续地分析测量电流互感器信号并且因此用于识别多个同时出现的事件的分析单元。因此，借助根据本发明的装置能够识别同时地出现的绝缘故障(在未接地的网络中的事件)或还识别同时地出现的故障电流(在接地的网络中的事件)。与所安装的网络形式无关地，作为事件同时测量多个负载电流也是可能的。

为了实现灵活匹配到相应的工作环境的并且能够结合到全局的监控方案中，信号处理器具有带有通信接口的微处理器。适宜是，装置具有用于直接地输入设备地址的旋转开关并且因此实现集成到具有用于电流测量的多个装置的网络中。在此，网络能够具有总线结构。

每个测量电流互感器均与用于显示事件的并且用于显示状态信号的通知LED相关联。因此，操作者能够立即识别电流在哪个线路支路中流过。

在另一实施形式中，将用于电弧识别的模块集成到装置中，这实现将相同的测量电流互感器用于检测例如线路断开时形成的电流并且由此识别电弧。为了光谱地分析该电流，模块额外地具有滤波器。供给电压、壳体和通信接口的共同使用也是有利的。

附图说明

从下面的描述和参考附图中得出其他有利的扩展方案特征，所述描述和参考附图根据示例阐明本发明的第一实施形式。其示出：

图1示出将根据本发明的用于电流测量的装置集成到供电网中，

图2a、2b示出在优选的第一实施形式中的根据本发明的装置的俯视图和立体图，

图3示出在第一实施形式中的根据本发明的装置的电路板，

图4a、4b示出在不同的安装位置中的第一实施形式的固定在装配轨道上的根据本发明的装置，

图5示出根据本发明的装置的模块电路图，

图6示出具有用于电弧识别的集成单元的根据本发明的装置的模块电路图。

图7示出具有替选固定部的根据本发明的装置的优选第一实施形式。

具体实施方式

图1以绝缘故障寻找系统2的示例示出用于在未接地供电网4中的(测试)电流测量的根据本发明的装置18的集成。供电网4由馈电器6供应并且具有其上连接有用电器10的不同的线路支路8。绝缘监控设备12监控供电网4的绝缘电阻。如果在网络导体和地之间的绝缘电阻低于所设置的阈值，则自动或者手动地启动绝缘故障寻找。为此，绝缘监控设备12产生测试电流，所述测试电流经过引导电压的线路和线路支路8流到绝缘故障部位并且从此处经过接地线路流回至绝缘监控设备12。测试信号由位于该测试信号回路中的全部的测量电流互感器所检测。为了分析所检测的信号，测量电流互感器14与信号处理器16连接，所述信号处理器建立测量电流互感器14和线路支路8之间的关联并且因此定位故障位置。通过将测量电流互感器14和信号处理器16集成到结构单元中形成根据本发明的装置18。根据本发明的装置18同样适用于，测量在线路支路8中流动的负载电流或者结合故障电流保护电路在接地的系统4中(在未接地的供电网4的位置上)检测差分电流。

在图2a和图2b能够观察到在优选的第一实施形式中的根据本发明的装置18。在该实施形式中，装置18由在电路板20上平放地设置为一行的六个测量电流互感器14组成(图3)，其中测量电流互感器14的线路管道24平行于电路板平面定向。六个测量电流互感器14与电路板20浇注到构成为注射模塑件的共同的壳体22中。接下来，在所述壳体的窄侧上以与线路管道24的上侧齐平结束的方式一体式成形有固定接片26作为旋紧固定部，所述旋紧固定部的装配孔28构成为长孔。壳体22具有4极通信接口30，所述通信接口能够构成为总线接口并且用于将装置连接到电源-监控系统上。在壳体22的上侧上的两个旋转开关32允许无电流地输入设备地址。为了单独的故障和状态显示，在壳体上侧上的每个测量电流互感器14处均存在通知LED34。

图3示出在根据图2a和2b的实施形式中的根据本发明的装置18的电路板20的印刷电路板布置图。能够看到的是电路板20的与测量电流互感器14(图2a、2b)的线路管道24齐平的开口36以及用于连接通知LED引线的印刷电路板管道38。在电路板20的右边缘区域中存在用于容纳微处理器和(物理的)通信接口30(图2a、2b)的基础板条40。

在图4a和图4b中装置18以符合标准的距离直接地固定在两个装配轨道42上。在第一安装位置A中，装置18前侧地置放到装配轨道42上，在第二安装位置B中，装置18同样是前侧地，但是旋转180°来装配并且在第三安装位置C中装置18的反向的设置是可能的。在装置18之间，沿竖直方向将帽形轨44固定在装配轨道42上，在其上可以装配有其他的电驱动机构。能够在两个安装位置A、B中弃用作为根据本发明的装置18的固定保持装置的帽形轨44。可以识别，由于装置18的紧凑构型，还由多个装置18彼此交叠实现极其节约空间的布置。

在图5中能够观察到根据本发明的装置18的功能性模块电路图。装置18基本由多个测量电流互感器14和信号处理器16以及用于自身供电的网络部分52组成，其中测量电流互感器14的数量在装置14的构造中原则上能够根据电和结构上的要求来自由地确定。在示出的实施例中，信号处理器16包括(逻辑)通信接口30以及用于连续地分析测量电流互感器信号的分析单元48。因此，在未接地的系统中，在测试电流测量的情况下能够识别多个同时出现的绝缘故障，其中在接地的系统中的差分电流测量的情况下能够确定多个同时出现的故障电流。此外，根据本发明的装置18允许同时测量多个负载电流。在此，信号处理器16的功能块30、48、50能够实施为微处理器上的计算机程序。

在图6中的功能的方框图中示出根据本发明的装置18的另一实施形式。除了测量电流检测和借助信号处理器16经由滤波器56进行的测量电流分析之外，在该实施形式中集成有用于电弧识别的模块54。模块54使用单独的滤波器57，单独的互感器绕组58连接到所述滤波器上，所述互感器绕组提供用于检测将电弧特征化的电流的测量信号。

图7示出根据本发明的装置的另一固定可能性。在此，结合根据图2a、2b的第一优选实施形式将用于与帽形轨44卡锁的帽形轨卡夹装置60安装在壳体22的两个一体式成形的固定接片26上。帽形轨卡夹装置60构成为弯曲的T形元件，所述T形元件的相应的附加接片61借助于旋拧固定部62与固定接片26连接，使得帽形轨卡夹装置60的各两个卡锁突出部64能够在垂直于电路板平面的平面中卡锁在帽形轨44上。额外地，能够借助紧固元件66来确保到帽形轨44的连接。帽形轨卡夹装置60还能够在没有附加接片61的情况下构成为常见的帽形轨卡夹装置60，所述帽形轨卡夹装置以借助侧面放置在固定接片26上的方式与该固定接片直接地通过在固定接片26上的装配孔28旋紧。

Claims (16)

1.用于测量在供电网(4)中的电流的装置，具有：测量电流互感器(14)；设置在电路板(20)上的信号处理器(16)；以及用于装配所述装置(18)的旋紧固定部(26)，其特征在于，

所述测量电流互感器(14)的线路管道(24)平行于电路板平面定向，其中所述电路板(20)具有与所述测量电流互感器(14)的所述线路管道(24)齐平的开口(36)，并且所述旋紧固定部(26)构成为具有装配孔(28)的固定接片(26)，所述装配孔的距离大小设计为使得符合标准的装配是可能的。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋紧固定部(26)的所述固定接片(26)平行于所述电路板平面定向。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述旋紧固定部(26)的所述固定接片(26)垂直于所述电路板平面定向。

4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述测量电流互感器(14)与所述电路板(20)安装在共同的壳体(22)中，在所述壳体的壳体棱边上一体式成形所述旋紧固定部(26)的所述固定接片(26)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述壳体(22)构成为注射模塑件，所述测量电流互感器(14)和所述电路板(20)浇注到所述注射模塑件中。

6.用于测量在供电网(4)中的电流的装置，具有：测量电流互感器(14)；设置在电路板(20)上的信号处理器(16)；以及用于装配所述装置(18)的旋紧固定部(26)，其特征在于，

所述测量电流互感器(14)的线路管道(24)垂直于电路板平面定向，并且所述旋紧固定部(26)构成为具有线路通道以及符合标准的装配孔(28)的角轨，在所述角轨的一侧上内置地固定有所述电路板(20)。

7.用于测量供电网(4)中的电流的装置，具有：测量电流互感器(14)；设置在电路板(20)上的信号处理器(16)；以及用于装配所述装置(18)的旋紧固定部(26)，其特征在于，

所述测量电流互感器(14)的线路管道(24)垂直于电路板平面定向，其中所述测量电流互感器(14)连同所述电路板(20)安装在共同的壳体(22)中，所述壳体具有设有符合标准的装配孔(28)的固定接片(26)作为旋紧固定部(26)。

8.根据权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述测量电流互感器(14)在所述电路板(20)上设置为一行。

9.根据权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，所述测量电流互感器(14)在所述电路板(20)上偏移地设置为多行。

10.根据权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于，所述信号处理器(16)具有用于连续地分析测量电流互感器信号并且因此用于识别多个同时出现的事件的分析单元(48)。

11.根据权利要求1至10之一所述的装置，其特征在于，所述信号处理器(16)具有带有通信接口的微处理器。

12.根据权利要求1至11之一所述的装置，其特征在于用于输入设备地址的旋转开关(32)。

13.根据权利要求1至12之一所述的装置，其特征在于，每个测量电流互感器(14)均关联有用于显示事件和用于显示状态信号的通知LED(34)。

14.根据权利要求1至13之一所述的装置，其特征在于集成用于电弧识别的模块(54)。

15.根据权利要求1至14之一所述的装置，其特征在于，所述装置借助安装在所述固定接片(26)上的帽形轨卡夹装置(60)进行固定，以装配在帽形轨(44)上。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述帽形轨卡夹装置(60)构成为弯曲的T形元件。

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