DE102007007716A1 - Connection head for combi-transformer for current and voltage measurement in energy supply networks, is in connection chamber or box, in which electronic components are received for evaluation of potentiometer of rogowski-coil part - Google Patents

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Abstract

The connection head (1) is in a connection box (12), in which the electronic components are received for evaluation of the potentiometer of the rogowski-coil part (8) and of the ohmic or capacitive potentiometer. Another connection chamber or box (13) is branched from the former connection chamber or box, in which the electronic components are received for adjusting the signal values of the voltage signals of the ohmic or capacitive potentiometers.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anschlusskopf für einen Kombiwandler zur Strom- und Spannungsmessung in Energieversorgungsnetzen mit Gleich- oder Wechselstromsystemen, mit einer Stromschiene, die den Anschlusskopf durchdringt, einem Rogowski-Spulenteil, mittels dem dem Wechselstrom in der Stromschiene entsprechende Spannungssignale erzeugbar sind, und einer Anschlusseinrichtung mit Elektronikbauteilen zur Auswertung der Spannungssignale des Rogowski-Spulenteils und eines ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers des Kombiwandlers und Elektronikbauteilen zur Anpassung der Signalwerte der Spannungssignale des ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers vor deren Auswertung.The The invention relates to a connection head for a combination converter for power and voltage measurement in power supply networks with DC or AC systems, with a power rail connecting the connection head penetrates, a Rogowski coil part, by means of the AC corresponding voltage signals can be generated in the busbar, and a connection device with electronic components for evaluating the Voltage signals of the Rogowski coil part and an ohmic / capacitive Voltage divider of the combi converter and electronic components for adaptation the signal values of the voltage signals of the ohmic / capacitive voltage divider their evaluation.

Ein derartiger Kombiwandler hat den gesteuerten, ohm'schen/kapazitiven Spannungsteiler, der zur Spannungsmessung herangezogen wird und zur Auswertung an den Anschlusskopf angeschlossen ist. Für die Gleichstrommessung kann z. B. ein Strommessshunt genutzt werden, wobei zur Messung des Wechselstroms ein Rogowski-Spulenteil eingesetzt wird.One Such combi converter has the controlled, ohmic / capacitive voltage divider, the Voltage measurement is used and for evaluation to the connection head connected. For the DC measurement can be z. B. a current measuring shunt can be used, wherein a Rogowski coil part is used to measure the alternating current becomes.

Die Übertragung der ermittelten Messinformationen erfolgt potential frei über Lichtwellenleiter. Hierbei wird die Messinformation in einer sogenannten Merging Unit derart aufbereitet, dass den Messinformationen entsprechende Daten über einen Stationsbus zu geeigneten Endgeräten, z. B. Zählern, Relais, Rechnern etc., verteilt werden.The transfer The determined measuring information is potential-free via fiber-optic cable. in this connection is the measurement information in a so-called merging unit like this prepares the data corresponding to the measurement information via a Station bus to suitable terminals, z. As counters, Relays, computers, etc., to be distributed.

Die vorstehend erwähnten ohm'schen/kapazitiven Spannungsteiler haben sich in der Hochspannungsmesstechnik bereits bewährt, werden aber selten in Energieversorgungsnetzen eingesetzt. Ursächlich hierfür ist, dass die Leistungsabgabe nur bei einigen hundert Milliwatt liegt und somit für die Verwendung mit den bisher eingesetzten Sekundärgeräten wenig geeignet war. Die physikalische Wirkungsweise eines ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers ermöglicht die Messung von sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstromgrößen mit ein und derselben Teilerbauart. Eine galvanische Trennung zwischen dem Hoch- und einem Niederspannungsteil ist nicht erforderlich. Hierdurch werden die Herstellungskosten derartiger Kombiwandler beträchtlich gesenkt. Isolationsfehler zwischen Hoch- und Niederspannungsteil können nicht zum Ausfall des jeweiligen Betriebsmittels führen.The mentioned above ohmic / capacitive Voltage dividers are already used in high-voltage measurement technology proven, but rarely used in energy supply networks. The reason for this is that the power output is only a few hundred milliwatts and thus for the use of the secondary devices used so far little was suitable. The physical mode of action of an ohmic / capacitive Voltage divider allows the measurement of both AC and DC variables with one and the same type of divider. A galvanic isolation between the high and a low voltage part is not required. As a result, the manufacturing cost of such combination converter considerably lowered. Insulation errors between high and low voltage part can not lead to failure of the respective equipment.

Die Mess- und Auswerteeinrichtung weist außer den in Form eines Stromsensors und eines Spannungsteilers vorliegenden Messumformern ein digitales Datenerfassungssystem auf.The Measuring and evaluation device has except in the form of a current sensor and a voltage divider present transducers a digital Data acquisition system on.

Die Messumformer für die Spannungsmessung in Gleich- und Wechselstromsystemen werden aus einem ohm'schen/kapazitiven Spannungsteiler ausgebildet, wobei dieser zur Vermeidung von Messabweichungen einen abgeschirmten Messzweig aufweist.The Transmitter for the voltage measurement in DC and AC systems will be off an ohmic / capacitive voltage divider, this being a shielded to avoid measurement errors Has measuring branch.

Das digitale Datenerfassungssystem hat eine in Verbindung mit Störgrößen unempfindlichen, optischen Übertragungsleitern potential getrennte und leistungslose Signalübertragung zwischen den Strom- und Spannungssensorelementen einerseits und den elektronischen Einrichtungen andererseits. Die eigentliche Messgröße wird auf Hochspannungspotential erzeugt. Die Nutzgröße für die Auswertung wird digitalisiert und durch eine auf die Digitalisierung folgende Elektronikstufe in Lichtimpulse umgesetzt.The digital data acquisition system has an insensitive in connection with disturbances, optical transmission lines potential-separated and powerless signal transmission between the power and voltage sensor elements on the one hand and the electronic devices on the other hand. The actual measured variable is at high voltage potential generated. The useful size for the evaluation is digitized and by an electronic stage following digitization converted into light pulses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anschlusseinrichtung des Anschlusskopfs bzw. des Kombiwandlers derart weiterzubilden, dass sowohl die Auswertung und die Bearbeitung der vom Rogowski-Spulenteil des Anschlusskopfs erzeugten, dem Wechselstrom in der Stromschiene entsprechenden Spannungssignale als auch der vom ohm'schen/kapazitiven Spannungsteiler des Kombiwandlers erzeugten Spannungssignale störungsfreier realisiert werden kann.Of the Invention is based on the object, the connection device of Further develop connection head or the combi converter such that both the evaluation and the processing of the Rogowski coil section of the connection head generated, the AC in the power rail corresponding voltage signals as well as the ohmic / capacitive Voltage dividers of the combi converter generated voltage signals trouble-free can be realized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anschlusseinrichtung in einen ersten Anschlussraum bzw. -kasten, in dem die Elektronikbauteile zur Auswertung der Spannungssignale des Rogowski-Spulenteils und des ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers aufgenommen sind, und einen vom ersten separierten zweiten Anschlussraum bzw. -kasten zweigeteilt ist, in dem die Elektronikbauteile zur Anpassung der Signalwerte der Spannungssignale des ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers aufgenommen sind.These Task is inventively characterized solved, that the connection device in a first connection space or box in which the electronic components for the evaluation of the voltage signals of Rogowski coil part and the ohmic / capacitive Voltage divider are included, and one separated from the first second terminal compartment or box is divided into two, in which the electronic components for adapting the signal values of the voltage signals of the ohmic / capacitive Voltage divider are included.

Durch die Separierung der beiden Anschlusskästen und damit die räumliche und technische Separierung der unterschiedlichen Zwecken dienenden Elektronikbauteile wird erreicht, dass keine Beeinflussung der Elektronikbauteile in dem einen Anschlusskasten durch diejenigen in dem anderen Anschlusskasten erfolgt, wobei darüber hinaus eine im Vergleich zum Stand der Technik erheblich gesichertere Anordnung der Elektronikbauteile realisiert wird.By the separation of the two terminal boxes and thus the spatial and technical separation of different purposes Electronic components is achieved that no influence on the electronic components in one terminal box through those in the other terminal box done, over it In addition, a much more secure compared to the prior art Arrangement of the electronic components is realized.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlusskopfs weist dieser eine Montageplatte auf, auf der die beiden Anschlusskästen gehaltert sind und deren Außenrand von einem Koronaring umgeben ist, der im Bereich zweier Anschlüsse der Stromschiene jeweils eine Ausnehmung aufweist und entsprechend durch zwei teilkreisförmige Abschnitte gebildet ist. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten geschlossenen Koronaringen ergibt sich bei der Montage des Anschlusskopfes ein erheblich geringerer technisch konstruktiver Aufwand.According to a further embodiment of the connection head according to the invention, this has a mounting plate on which the two terminal boxes are supported and whose outer edge is surrounded by a corona ring which has in each case a recess in the region of two terminals of the busbar and is correspondingly formed by two part-circular sections. Compared to the known from the prior art ge closed coronary rings results in the installation of the connection head a significantly lower technical design effort.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Rogowski-Spulenteil des erfindungsgemäßen Anschlusskopfs zwei Rogowski-Spulen aufweist, von denen jede als Doppelspule ausgebildet ist. Durch die Ausgestaltung einer Rogowski-Spule als Doppelspule ergibt sich eine erheblich verbesserte Abdeckung des gesamten Wertebereichs des in der Stromschiene zu erfassenden bzw. zu messenden Wechselstroms; durch die zweite als Doppelspule ausgebildete Rogowski-Spule wird eine redundante Ausgestaltung des Anschlusskopfes bzw. des Kombiwandlers erreicht.Of Furthermore, it is advantageous if the Rogowski coil part of the connection head according to the invention has two Rogowski coils, each of which is formed as a double coil is. By designing a Rogowski coil as a double coil results in a significantly improved coverage of the entire range of values of the alternating current to be detected in the busbar; is formed by the second designed as a double coil Rogowski coil a redundant configuration of the connection head or the combi converter reached.

Sofern die Stromschiene des Anschlusskopfs als Hohlrohrleiter ausgebildet ist, wird eine erhebliche Gewichts- und Material einsparung im Vergleich zum Stand der Technik erzielt, womit eine erhebliche Reduzierung des wirtschaftlichen Aufwands einhergeht. Hierdurch wird überkompensiert, dass die Stromschiene thermisch geringfügig höher belastet wird, wodurch ebenfalls geringfügig erhöhte Stromverluste auftreten.Provided formed the busbar of the connection head as a hollow tube is, in comparison, a significant weight and material savings achieved to the state of the art, resulting in a significant reduction economic effort. This overcompensates, that the busbar is thermally charged slightly higher, thereby also slightly increased power losses occur.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.in the The invention will be explained below with reference to an embodiment with reference to FIG closer to the drawing explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlusskopfs für einen Kombiwandler zur Strom- und Spannungsmessung in Energieversorgungsnetzen mit Gleich- oder Wechselstromsystemen; 1 a perspective view of an embodiment of a connection head according to the invention for a combination transformer for current and voltage measurement in power supply networks with DC or AC systems;

2 eine erste Seitenansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlusskopfs; 2 a first side view of the 1 shown embodiment of the connection head according to the invention;

3 eine Draufsicht auf die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlusskopfes; und 3 a plan view of the in the 1 and 2 shown embodiment of the connection head according to the invention; and

4 eine weitere Seitenansicht der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlusskopfes. 4 another side view of the in the 1 to 3 shown embodiment of the connection head according to the invention.

Ein in den 1 bis 4 anhand einer Ausführungsform gezeigter Anschlusskopf 1 gehört zu einem hybridelektronischen Kombiwandler, der der Strom- und Spannungsmessung in Energieversorgungsnetzen mit Gleich- oder Wechselstromsystemen dient.One in the 1 to 4 Based on an embodiment shown connection head 1 belongs to a hybrid electronic combi converter, which serves the current and voltage measurement in power supply networks with DC or AC systems.

Der Anschlusskopf 1 hat ein Gehäuse 2, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgestaltet ist und am in den 1 bis 4 unteren Endabschnitt mittels einer Montageplatte 3 und am in den 1 bis 4 oberen Endabschnitt mittels einer Abdeckung 4 geschlossen ist.The connection head 1 has a housing 2 which is cylindrical in the illustrated embodiment and on in the 1 to 4 lower end portion by means of a mounting plate 3 and in the 1 to 4 upper end portion by means of a cover 4 closed is.

An einander diametral gegenüberliegenden Stellen des zylindrischen Gehäuses 2 sind zwei Anschlüsse 5, 6 angeordnet, zwischen denen eine Stromschiene 7 in diametraler Richtung durch das Gehäuse 2 verläuft. Die Stromschiene 7 ist als Hohl- bzw. Hohlrohrleiter ausgebildet und führt einen in seiner Stromstärke zu erfassenden Wechselstrom. Als Sensorelement ist innerhalb des Gehäuses 2 ein Rogowski-Spulenteil 8 angeordnet, welches die als Hohlleiter ausgebildete Stromschiene 7 koaxial umgibt. Zu dem Rogowski-Spulenteil 8 gehören zwei nebeneinander angeordnete Rogowski-Spulen 9, 10, die jeweils als Doppelspule ausgebildet sind. Aufgrund der Ausgestaltung der Rogowski-Spulen 9, 10 als Doppelspule ergibt sich eine verbesserte Abdeckung des gesamten Wertebereichs des zu messenden Stroms. Die zweite Rogowski-Spule 10 ist aus Redundanzgründen vorgesehen.At diametrically opposite locations of the cylindrical housing 2 are two connections 5 . 6 arranged between which a busbar 7 diametrically through the housing 2 runs. The busbar 7 is designed as a hollow or hollow conductor and leads to be detected in its current AC. As a sensor element is within the housing 2 a Rogowski coil section 8th arranged, which is designed as a waveguide busbar 7 Coaxially surrounds. To the Rogowski coil section 8th include two juxtaposed Rogowski coils 9 . 10 , which are each formed as a double coil. Due to the design of the Rogowski coils 9 . 10 as a double coil results in an improved coverage of the entire range of values of the current to be measured. The second Rogowski coil 10 is intended for redundancy reasons.

Mittels des Rogowski-Spulenteils werden Spannungssignale erzeugt, wobei die Spannungssignale hinsichtlich ihres Signalwerts der Stromstärke des erfassten, in der Stromschiene 7 vorhandenen Wechselstroms entsprechen.Voltage signals are generated by means of the Rogowski coil part, the voltage signals being detected in terms of their signal value of the current intensity of the busbar 7 correspond to existing alternating current.

Diese Spannungssignale werden über geeignete Signalleitungen an eine Anschlusseinrichtung 11 weitergeleitet. Zu der Anschlusseinrichtung 11 gehört ein erster Anschlussraum bzw. erster Anschlusskasten 12, in dem diejenigen Elektronikbau teile des Anschlusskopfs 1 aufgenommen sind, die der Auswertung der Spannungssignale des Rogowski-Spulenteils 8 und eines ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers des hybridelektronischen Kombiwandlers dienen. Getrennt vom ersten Anschlusskasten 12 der Anschlusseinrichtung 11 ist ein zweiter Anschlussraum bzw. -kasten 13 vorgesehen, in dem diejenigen Elektronikbauteile des Anschlusskopfes 1 aufgenommen sind, die der Anpassung der Signalwerte der Spannungssignale des ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers vor deren Auswertung in den Elektronikbauteilen des ersten Anschlusskastens 12 dienen. Durch die abgetrennte Anordnung der der Auswertung und der der Anpassung dienenden Elektronikelemente in den beiden voneinander separierten Anschlusskästen 12, 13 der Anschlusseinrichtung 11 wird erreicht, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Elektronikbauteile erheblich reduziert bzw. verhindert wird. Darüber hinaus ergibt sich eine weniger störanfällige Anordnung der jeweiligen Elektronikbauteile.These voltage signals are sent via suitable signal lines to a connection device 11 forwarded. To the connection device 11 includes a first connection space or first connection box 12 , in which those Elektronikbau parts of the connection head 1 are included, the evaluation of the voltage signals of the Rogowski coil part 8th and an ohmic / capacitive voltage divider of the hybrid-electronic combination converter. Separated from the first junction box 12 the connection device 11 is a second terminal room or box 13 provided in which those electronic components of the connection head 1 are included, the adaptation of the signal values of the voltage signals of the ohmic / capacitive voltage divider before their evaluation in the electronic components of the first junction box 12 serve. By the separated arrangement of the evaluation and the adjustment serving electronic elements in the two separate terminal boxes 12 . 13 the connection device 11 is achieved that a mutual influence of the electronic components is significantly reduced or prevented. In addition, results in a less susceptible to interference arrangement of the respective electronic components.

Der ohm'sche/kapazitive Spannungsteiler des Kombiwandlers ist durch die in 3 gezeigte Durchbrechung 20 hindurch an die Anschlusseinrichtung 11 angeschlossen.The ohmic / capacitive voltage divider of the combi converter is characterized by the in 3 shown opening 20 through to the Anschlusseinrich tung 11 connected.

Aufgrund der Ausgestaltung der Stromschiene 7 als Hohlleiter ergibt sich im Vergleich zu einem Massivleiter ein erheblich geringerer Leitungsquerschnitt, was aufgrund von Gewichts- und Materialeinsparungen zu einer erheblichen Kostenreduzierung führt. Hierfür können leicht erhöhte Temperaturwerte und geringfügig erhöhte Stromverluste überkompensiert werden.Due to the design of the busbar 7 As a waveguide results in comparison to a solid conductor, a significantly smaller line cross-section, which leads to a significant cost reduction due to weight and material savings. For this purpose, slightly increased temperature values and slightly increased current losses can be overcompensated.

Am Außenrand 14 der das Gehäuse 2 unten abschließenden Montageplatte 3, auf der die beiden Anschlusskästen 12, 13 der Anschlusseinrichtung 11 gehaltert sind, ist ein die Anschluss platte 3 kreisförmig umgebender Koronaring 15 vorgesehen. Der Koronaring 15 dient dazu, das Auftreten von Sprüh- bzw. Teilentladungen an den vergleichsweise scharfen Kanten der Montageplatte 3 bei Hochspannungszuständen zu verhindern. Der Koronaring 15 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei teilkreisförmigen Abschnitten 16, 17 in Form von quasi wurstförmigen Halbkreisen, wobei im Bereich der beiden Anschlüsse 5, 6 der Stromschiene 7 jeweils eine Ausnehmung 18 bzw. 19 vorgesehen ist. Aufgrund der Zweiteilung des Koronarings 15 in die beiden teilkreisförmigen Abschnitte 16, 17 ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung bei der Montage des Anschlusskopfs 1.At the outer edge 14 the housing 2 bottom final mounting plate 3 on which the two junction boxes 12 . 13 the connection device 11 are held, is a connection plate 3 circular surrounding corona ring 15 intended. The coronary ring 15 serves to prevent the occurrence of spray or partial discharges at the comparatively sharp edges of the mounting plate 3 to prevent at high voltage conditions. The coronary ring 15 consists in the illustrated embodiment of two part-circular sections 16 . 17 in the form of quasi sausage-shaped semicircles, being in the region of the two terminals 5 . 6 the busbar 7 one recess each 18 respectively. 19 is provided. Due to the division of the coronary 15 in the two part-circular sections 16 . 17 This results in a considerable simplification in the assembly of the connection head 1 ,

Claims (4)

Anschlusskopf für einen Kombiwandler zur Strom- und Spannungsmessung in Energieversorgungsnetzen mit Gleich- oder Wechselstromsystemen, mit einer Stromschiene (7), die den Anschlusskopf (1) durchdringt, einem Rogowski-Spulenteil (8), mittels dem dem Wechselstrom in der Stromschiene (7) entsprechende Spannungssignale erzeugbar sind, und einer Anschlusseinrichtung (11) mit Elektronikbauteilen zur Auswertung der Spannungssignale des Rogowski-Spulenteils (8) und eines ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers des Kombiwandlers und Elektronikbauteilen zur Anpassung der Signalwerte der Spannungssignale des ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers vor deren Auswertung, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (11) in einen ersten Anschlussraum bzw. -kasten (12), in dem die Elektronikbauteile zur Auswertung der Spannungssignale des Rogowski-Spulenteils (8) und des ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers aufgenommen sind, und einen vom ersten separierten zweiten Anschlussraum bzw. -kasten (13) zweigeteilt ist, in dem die Elektronikbauteile zur Anpassung der Signalwerte der Spannungssignale des ohm'schen/kapazitiven Spannungsteilers aufgenommen sind.Connection head for a combination transducer for current and voltage measurement in power supply networks with DC or AC systems, with a busbar ( 7 ), which the connection head ( 1 ) penetrates a Rogowski coil part ( 8th ), by means of which the alternating current in the busbar ( 7 ) corresponding voltage signals can be generated, and a connection device ( 11 ) with electronic components for evaluating the voltage signals of the Rogowski coil part ( 8th ) and an ohmic / capacitive voltage divider of the combination converter and electronic components for adapting the signal values of the voltage signals of the ohmic / capacitive voltage divider before their evaluation, characterized in that the connection device ( 11 ) in a first connection space or box ( 12 ), in which the electronic components for evaluating the voltage signals of the Rogowski coil part ( 8th ) and the ohmic / capacitive voltage divider, and a second terminal space or box separated from the first ( 13 ) is divided into two parts, in which the electronic components are accommodated for adaptation of the signal values of the voltage signals of the ohmic / capacitive voltage divider. Anschlusskopf nach Anspruch 1, mit einer Montageplatte (3), auf der die beiden Anschlusskästen (12, 13) gehaltert sind und deren Außenrand (14) von einem Koronaring (15) umgeben ist, der im Bereich zweier Anschlüsse (5, 6) der Stromschiene (7) jeweils eine Ausnehmung (18, 19) aufweist und entsprechend durch zwei teilkreisförmige Abschnitte (16, 17) gebildet ist.Connection head according to Claim 1, with a mounting plate ( 3 ), on which the two connection boxes ( 12 . 13 ) are held and whose outer edge ( 14 ) of a coronary ring ( 15 ) surrounded by two terminals ( 5 . 6 ) of the busbar ( 7 ) each have a recess ( 18 . 19 ) and correspondingly by two part-circular sections ( 16 . 17 ) is formed. Anschlusskopf nach Anspruch 1 oder 2, dessen Rogowski-Spulenteil (8) zwei Rogowski-Spulen (9, 10) aufweist, von denen jede als Doppelspule ausgebildet ist.Connection head according to claim 1 or 2, whose Rogowski coil part ( 8th ) two Rogowski coils ( 9 . 10 ), each of which is formed as a double coil. Anschlusskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Stromschiene (7) als Hohlrohrleiter (7) ausgebildet ist.Connection head according to one of claims 1 to 3, wherein the busbar ( 7 ) as a hollow tubular conductor ( 7 ) is trained.
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