CN115088153A - 用于评估低电压电网的状态和质量的布置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于评估低电压电网的状态和质量的布置结构，在所述低电压电网的分支系统中设有多个连接的用电器，所述评估通过由电流和电压分析借助于功率质量测量和测试装置利用将电网测量数据借助于接口传输给上级系统或以可调用的形式传输到服务器或云中而持续地或周期地确定电网测量数据来进行，所述测量和测试装置组合在具有外部接头的结构单元中。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于评估低电压电网的状态和质量的布置结构，在所述低电压电网的分支系统中设有多个连接的用电器，所述评估通过由电流和电压分析借助于功率质量测量和测试装置利用将电网测量数据借助于接口传输给上级系统或以可调用的形式传输到服务器或云中持续地或周期地确定电网测量数据来进行，所述测量和测试装置组合在具有外部接头的结构单元中。
背景技术
由DE102006034164B4已知一种实施为接线盒的多极的雷电流和/或过电压放电器。这种过电压放电器优选用于保护信息技术的设备和设施并且由构造为直通端子的基本部件和可插入到所述基本部件中的插塞模块构成，该插塞模块具有用于支承轨道安装的保护元件。
根据在那里的实施方式，规定一种电路板，该电路板具有用于无线监测误差和状态的装置、例如形式为RFID应答器。这种电路板也可以包含用于对位于其余电路板上的保护元件进行温度监测的机构。这样的机构可以是温度传感器，所述温度传感器分别处于靠近保护元件、特别是与保护元件相对置。
就此而言，所介绍的已知的过电压放电器具有自诊断单元。
在根据DE202012010818U1的智能仪表中，这种智能仪表具有用于检测电流消耗并且用于经由数据通信接口输出表示电流消耗的数据的电子器件。
在一种变型方案中，规定一种用于对智能仪表进行读取和编程的LAN接口，而至少一个另外的接口和智能仪表的电子器件设立用于控制其他外部设备，然后例如可以经由现场总线系统由同样连接到现场总线系统上的智能仪表来控制这些外部设备。
也存在将网络服务器集成到智能仪表的壳体中的可能性，使得由智能仪表确定的电流消耗可以由外部设备、例如也由移动电话借助于适当的软件经由互联网查询。
由WO2016/091239A1已知一种测量和/或测试装置以及一种用于测量和/或估计电力电网的质量或稳定性的方法。
在这个文献中明确：由于用于提供电能的新型分布式发电机单元，在很多情况下由于缺乏用于检测电压质量的测量设备而出现电网故障。以分散方式供电的电网需要最低水平的同样分散的测量和调节装置，以便能够以稳定和有效的方式运行电网，以及以便识别和纠正终端用户家庭中的供电质量(功率质量)的故障。与此相关，这种已知的解决方案提出一种测量和/或测试装置，该测量和/或测试装置实施有电网分接机构和电源件，该电网分接机构和电源件配备有具有至少一个AD转换连接电路的单元，以用于经由接口连续地扫描、数字化和再现电源电压的最小电压值和/或频率值。微控制器单元用于准备和/或转换数据并且与测量和/或测试装置处于连接。
在方法方面，确定电网测量数据、经由内部微控制器单元的第一本地数据连接或IT设备再现测量数据、处理和/或加工但也评估微控制器单元和/或IT设备中的数据以及给数据设有时间戳和位置标识。接着，经由第二数据连接将数据传输给计算中心和/或其他IT设备和/或存储介质。然后，在计算中心中或在能量供应商处可以评估数据并且在必要时对电网进行干预。
在EP2478607B1中还提出一种用于监测供电网的方法，其中，在供电网中的至少两个不同的测量点上，对测量值进行表征供电网的状态检测。
DE102013018482A1示出用于自动表征和监测电网或电网的或者说电力设施的电力网区段的一种方法和一种设备。那里教导的目的是：已经在准备阶段中就可以做出用于避免故障的决定和/或自动地实施必要的切换过程或其他对策。此外，已知也实施用于支承轨道安装的电网质量测量设备。例如，在这里参考Helvatron公司的设备UMD 705(参见www.helvatron.com/de/power-quality/umd-705)。
从DE102018114181A1已知一种用于评估低电压电网的状态和质量的方法。根据这种方法，借助于集成或适配的用于确定电网测量数据的功率质量测量和测试装置对插入到低电压系统中的且已经存在的或可插入的过电压保护装置进行训练，所述过电压保护装置具有自诊断单元和无线的或有线的标准接口。
利用对这些存在的或还要插入的用于确定电网测量数据的过电压保护装置的训练，存在对电网的穿透或渗透的新质量，使得不仅可以评估电网质量而且可以例如在电网中出现切换动作时调整过电压保护装置的保护水平。根据DE102018114181A1，过电压保护装置已经可以设置有功率质量测量和测试装置。然后，可以手动地或经由数据指令释放或调用集成在过电压放电器中的用于确定电网质量的功能。
功能集成的优点是本身不需要安装单独的设备和创造附加的通信通道。
然而，正是这后一方面也导致：在更换实际的过电压保护设备时例如由于对插入的放电器的激活必须更换整个单元，这最终导致对于操作者的成本和工作量增加。
发明内容
基于上述内容，本发明的目的是提供一种扩展的用于评估低电压电网的状态和质量的布置结构，在所述低电压电网的分支系统中设有多个连接的用电器，所述用电器一方面很容易地插入或集成到现有的或要设立的开关柜、家用接线盒等中，并且产生一种简单的布线可能性、即纳入到电网连同电力供应装置中。
此外，要创造的布置结构应为其运行创造多种可能性，也在客户特定的外部编程的意义内，目的是例如控制所连接的用电器的切换过程，以便最终提高用电器端电网的运行安全性。
本发明的目的根据权利要求1所述的特征组合来实现，从属权利要求构成至少符合目的的设计方案和扩展方案。
因此，涉及一种用于评估低电压电网的状态和质量的布置结构，在所述低电压电网的分支系统中设有或可以设有多个连接的用电器。在这种情况下，通过由电流和电压分析借助于使用功率质量测量和测试装置持续地或周期地确定电网测量数据来检查对应的电网状态。此外，电网测量数据借助于接口传输给上级系统或以可调用的形式传输到服务器或云中。
用于功率质量测量的测量和测试装置集成在具有外部接头的结构单元中。
这个结构单元可以位于具有与特别是多极的过电压放电器类似的尺寸的壳体中。有利的是：在支承轨道或类似的固定机构上设置有相邻的准串联布置结构。
就此而言，所述结构单元包括壳体，所述壳体包括用于固定在支承轨道或类似的标准安装装置上的机构。
此外，在壳体侧面中的一个壳体侧面上构造有由用于单线或多线接头的以及用于容纳标准梳状轨道的接触条的端子构成的组合。
这种构造这样进行，使得经由在相应支承轨道上相邻的电子部件进行借助于梳状轨道的电压供应和/或与此相关地能插入端子。
用于容纳标准梳状轨道的端子和接头都允许环形通过(durchschleifen)或电气传送到位于相应附近的其他电子或电子技术部件。
因此，例如存在将根据本发明的结构单元相邻地配设给传统的多极过电压放电器的可能性。在此，多极过电压放电器优选位于所提及的支承轨道上。所述结构单元因此被相邻地固定。经由与此相关地设计的标准梳状轨道，然后可以在结构单元与过电压放电器布置结构之间进程期望的电压供应然而还有数据传输。
一方面，如果标准梳状轨道用于给结构单元电力供应，则如前所述存在经由现在存在的自由端子环形通过或传送到其他电子部件的可能性，所述端子位于有关的壳体侧面上或设置那里。
因此，有关的电子部件可以是特别是多极的过电压放电器布置结构，该过电压放电器布置结构位于适用于支承轨道安装的壳体中。
优选地，电子部件的和结构单元的壳体轮廓都在视觉上也连续的串联布置结构的意义内相互补充地匹配。
在设计方面，结构单元可以由于其特定功能与过电压放电器的壳体颜色不同地实施。
相应的梳状轨道扩展地在其桥接区段中具有集成的传感机构，以用于连接接触条。
这些集成的传感机构可以用于检测电气和/或环境参数。
在本发明的这种设计方案中，通过对传感器必要时必需的使用而省去否则必要的附加布线。
经由梳状轨道连接也可以附加地将关于对应相邻的电子部件的运行状态的数据传输到结构单元。
然而，这种数据传输也可以双向进行、即从结构单元到电子部件，以便对这个结构单元例如在其参数法方面产生影响、特别是进行参数改变。
当例如通过所述结构单元相对于所述电子部件的接近或安装或反之而识别到解锁或释放代码时，从相应相邻的电子部件向所述结构单元进行状态数据和运行参数的无线传输。
所述解锁或释放代码能通过切换装置触发，所述切换装置基于所述结构单元与所述部件之间的形锁合或力锁合。
备选地，这种解锁或释放代码能利用基于要在近场中无线传输的信息的信号来触发。
如果结构单元和电子部件都装备有识别参数，则当结构单元与部件之间的必要接近例如通过安装在对应的家用接线盒中的支承轨道上而进行时可以进行自校准。一方面用于识别部件和另一方面用于识别结构单元的无线数据传输可以感应式地实现、但特别是也可以借助于RFID标签实现。
所提出的形锁合和/或力锁合连接可以通过编码的插塞元件来实现，所述插塞元件与相邻设备中的所属的凹部相对应，可以直接地或间接地例如由于与簧片继电器相关的磁力诉诸于切换装置。
在所述壳体侧面中的另一个壳体侧面上，所述结构单元具有用于外部传感机构和/或用于独立于要检查的电网的外部电力供应装置的多个接头。
在一种实施方式中，外部传感机构可以包括与相位相关的多个罗氏(Rogowski)线圈，所述罗氏线圈在对应的包封部中实施并且设有将其自身固定在有关的导体或有关的汇流排上的机构。
所提及的外部电力供应装置如此实现，使得在测量点本身处不提取电流并且因此也适用于使用在前置仪表区域中。如果对应的外部供应装置相对于测量信号是故障安全的，则可以根据规范要求来检测电网中的断开和中断。也就是说，因此没有任何限制产出并且能实现根据标准的完全检测。
在本发明的一种设计方案中，所述结构单元具有至少一个集成的空中接口。
这个空中接口可以实现为具有集成天线的2.4GHz集成无线电模块以用于连接WLAN或云连接或者也可以实现为蓝牙接口以用于经由应用软件参数化。
根据同样为所述结构单元组成部分的操作单元可以初始化对输入和/或输出端口的参数化、校准和/或切换。
借助于所提及的传感机构和集成在所述结构单元中的微控制器这样进行信号处理，使得脉冲电流检测、负载电流检测和/或对电网频率过电压的监测变得可能。
所述结构单元可以经由其输入端或接口之一传输经由云服务提供的信息、例如形式为天气警告，以便触发与电网相关的或与用电器相关的切换动作、输出警告等等。
借助于端口或接口，构成能校准或参数化相应优选相邻的过电压放电器。这可以在对相邻部件的特性进行所描述的识别的意义内自动进行、但也可以基于要触发的指令进行。
附图说明
下面借助实施例并且参考附图详细地解释本发明。
附图中：
图1示出根据本发明的结构单元的透视图，从壳体侧面中的第一壳体侧面观察，该结构单元紧邻安装在所示支承轨道上的多极过电压放电器，在第一壳体侧面处存在由用于单线或多线接头的以及用于容纳标准梳状轨道接触条的端子构成的组合。标准梳状轨道在图1中还未完全推入到所属的接头区段中；
图2示出类似于根据图1的图示的、但梳状轨道被完全推入的图示和位于另一个壳体侧面上的用于外部传感机构的或然而也用于供给与电网有关的电力供应装置的多个接头的图示；
图3示出根据本发明的结构单元的电路图；并且
图4示出位于壳体(见图1和图2)中的电路板组件的图示，该图示表明：在现有安装空间方面最优地利用在横截面中一定程度上罩形的整个壳体。
具体实施方式
按照根据图1和图2的图示论述根据本发明的结构单元1，该结构单元具有壳体，该壳体具有用于固定在支承轨道2和相同的标准安装装置上的机构。
在根据图1位于前景中的壳体侧面3上构造有由用于单线或多线接头的以及用于容纳标准梳状轨道6的接触条5的端子4构成的组合。
因此，一方面可以经由设置在相应的支承轨道2上的相邻电子部件(例如形式为多极过电压放电器7)实现借助于梳状轨道6的电压供应和/或与此相关地使用端子4。
用于容纳标准梳状轨道的端子和接头都允许环形通过或电气传送到其他电子部件。
在根据图2的图示中，梳状轨道6完全推入到过电压保护设备7和结构单元1中的用于接触条5的所属容纳部中。通过拧紧螺纹连接件10建立可靠的机械和电气接触。
梳状轨道连接桥可以在其内部中具有用于检测电气和/或环境参数的传感器(在图中未示出)。
结构单元1在另一个壳体侧面上具有用于外部传感器的和/或用于独立于要检查的电网的外部电力供应装置的多个接头。上述这些机构在图2中共同以附图标记11表示。
如能借助根据图3的电路图理解的那样，所述结构单元具有一组输入和输出端口12以及另一个可参数化的接口13。具有集成天线的2.4GHz组合式无线电模块允许WLAN或云连接、但也允许借助于应用程序或经由蓝牙连接进行参数化。所述模块在电路图中由附图标记14表示。
在对结构单元的电力供应的第一种可能性中，这可以经由三个分压器15和L1与功率导体板的接合来实现。然而，备选地也可以设有单独的电力供应装置。
AC/DC转换器将L1上的电网电压置于必需的直流电压、例如24伏中并且具有断电桥接。功率切换电路16具有预定数量的用于电流传感器的接头，其例如构造为罗氏线圈17。上述组件与微控制器18相对应，该微控制器的数字输入端在必需的那里连接在AD转换器19上游。
显示和操作经由与发光二极管20相结合的示例性按键组合进行。借助于EEPROM21提供用于存储参数的可能性。此外，NAND-Flash 22用作测量数据存储器。
必需的信号适配经由对应的放大器23进行。
输入端24构造为100kA的脉冲测量输入，其中分辨率为100A并且扫描速率为1MHz。
功率切换电路16用于基于由罗氏线圈17经由放大器23提供的测量信号来确定电流、功率和能量。
因此，上述结构单元构成用于监测低电压质量参数的和用于监测过电压保护设备的以及用于纳入其他传感器和致动器的智能测量系统。所述系统能够与云相对应、即在其中存储或接收数据。
通过所设置的输入端和输出端的自由编程性，可以进行通过结构单元本身或发生的事件触发的切换动作。同样可以经由通信路径进行远程触发。
例如当存在例如形式为低于电网电压的或通过云通知恶劣天气接近安装地点的事件时，对切换输出端产生直接影响或者进行可逻辑编程链接，以便从所述链接的结果推断出新事件，使得现在切换相关输出、触发警告等等。
同样存在监测所连接的相邻过电压放电器的可能性。与此相关，一方面可以查询过电压放电器的原则上存在的通信触点。此外可能的是：经由脉冲电流测量连续地检查过电压放电器的接地路径。因此，存在在触发通信触点之前识别相邻SPD的状态并且必要时引入措施的可能性。
此外，存在将外部信号源纳入到信号处理中并且可以经由设备与云之间的双向通信从两侧到两侧或双向工作的可能性。
根据图4的图示示出由作为布线载体的多个一定程度上嵌套的电路板构成的布置结构的示例性有利结构。在这里，电路板30构造为用于经由对应的触点接通接合到L1上的电路板。
电路板31从信号L1生成用于设备供电的必需的直流电压，为了供电也存在从安全的外部直流电源接线或连接的可能性。
优选朝结构单元的壳体的上侧定向的电路板32容纳有作为操作元件的按键、作为显示元件的发光二极管和用于设备操作、参数化及云连接的无线电模块。
位于其下方的另一个电路板33包括电子器件供电装置和电流分离的有线引导的接口、具有石英的节拍器和其他构件。夹层状设置的电路板34容纳有具有外部的且集成的AD转换器、存储器和脉冲电流测量输入端的微控制器。
基本电路板35除了用于传感机构的输入切换电路之外还具有功率切换电路、特别是包括端子单元在内的罗氏线圈。
对装备及构造电路板的设置和选择如此实现，使得保证必需的电磁兼容性并且可以排除由于脉冲电流或其他干扰对测量结果的歪曲。
Claims (14)
1.用于评估低电压电网的状态和质量的布置结构，在所述低电压电网的分支系统中设有多个连接的用电器，所述评估通过由电流和电压分析借助于功率质量测量和测试装置利用将电网测量数据借助于接口传输给上级系统或以可调用的形式传输到服务器或云中持续地或周期地确定电网测量数据来进行，所述测量和测试装置组合在具有外部接头的结构单元中，
其特征在于，
所述结构单元(1)具有壳体，所述壳体包括用于固定在支承轨道(2)或类似的标准安装装置上的机构，在壳体侧面(3)中的一个壳体侧面上构造有由用于单线或多线接头的以及用于容纳标准端子轨道(6)的接触条(5)的端子(4)构成的组合，使得一方面通过在相应的支承轨道(2)上相邻的电子部件(7)进行借助于梳状轨道(6)的电压供应和/或与此相关地能使用所述端子(4)，所述端子(4)和用于容纳标准梳状轨道(6)的接头都允许环形通过或电气传送到其他电子部件。
2.根据权利要求1所述的布置结构，
其特征在于，
所述至少一个电子部件构造为支承轨道能安装的过电压放电器(7)。
3.根据权利要求1或2所述的布置结构，
其特征在于，
所述梳状轨道(6)在其桥接区段中具有用于检测电气和/或环境参数的集成传感机构，以用于连接所述接触条(5)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的布置结构，
其特征在于，
经由梳状轨道连接能附加地传输关于相邻的电子部件、特别是过电压放电器的运行状态的数据。
5.根据权利要求4所述的布置结构，
其特征在于，
所述数据能双向传输。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的布置结构，
其特征在于，
当通过所述结构单元(1)相对于所述部件(7)的接近或安装或反之而识别到解锁或释放代码时，从相应相邻的电子部件(7)向所述结构单元进行状态数据和操作参数的无线传输。
7.根据权利要求6所述的布置结构，
其特征在于，
所述解锁或释放代码能通过切换装置触发，所述切换装置基于所述结构单元(1)与所述部件(7)之间的形锁合或力锁合。
8.根据权利要求6所述的布置结构，
其特征在于，
所述解锁或释放代码能通过切换装置触发，所述切换装置基于在近场中无线传输的信息。
9.根据上述权利要求中任一项所述的布置结构，
其特征在于，
在所述壳体侧面中的另一个壳体侧面上，所述结构单元(1)具有用于外部传感机构和/或用于独立于要检查的电网的外部电力供应装置的多个接头(11)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的布置结构，
其特征在于，
所述结构单元(1)具有至少一个集成的空中接口(14)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的布置结构，
其特征在于，
借助于为所述结构单元(1)组成部分的操作单元(20)能初始化对端口的参数化、校准和/或切换。
12.根据权利要求9所述的布置结构，
其特征在于，
借助于所述传感机构和集成在所述结构单元中的微控制器(18)进行脉冲电流检测、负载电流测量和/或对电网频率过电压的监测。
13.根据上述权利要求中任一项所述的布置结构，
其特征在于，
所述结构单元(1)能经由其输入端或接口之一传输经由云服务提供的信息、例如天气警告，以便触发与电网相关的或与用电器相关的切换动作。
14.根据权利要求2和13所述的布置结构，
其特征在于，
经由所提供的信息能校准或参数化优选相邻的过电压放电器(7)。
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