DE102015014820A1 - Device system for controlling and / or monitoring a power supply network - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gerätesystem zur Regelung und/oder Überwachung eines Stromversorgungsnetzes, basierend auf einer Gerätetypenkombination mehrerer Gerätetypen, insbesondere Netzqualitäts-Messgerät, Synchrophasor-Messgerät, Leistungs-Messgerät, Energie-Messgerät, Fehlerstrom-Mess- und -Schutzgerät, Isolations-Messgerät für ungeerdete IT-Stromversorgungsnetze, spektral auflösendes Impedanz-Messgerät für die Netzimpedanzen zwischen Neutralleiter N und Phasen-Außenleitern L1, L2, L3, spektral auflösendes Impedanz-Messgerät für die Netzimpedanz zwischen Schutzleiter PE und Neutralleiter N für IT-Stromversorgungsnetze, Aktives Netzfilter und/oder Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit sinusförmiger Ausgangsspannung. Erfindungsgemäß sind alle aus den genannten Gerätetypen zusammengestellten Gerätetypenkombinationen als ein modularisiertes Baukastensystem (1) ausgeführt, welches für alle Gerätetypen dasselbe Grundmodul zur Messdatenerfassung (2) aufweist, wobei das Grundmodul zur Messdatenerfassung (2) einen Datenstrom aus digitalisierten Messwerten von Strömen und Spannungen erzeugt und diesen Datenstrom allen gerätetypspezifischen Hardware- und/oder Softwaremodulen zur Verfügung stellt. Das Grundmodul zur Messdatenerfassung (2) weist für Messungen an 3-phasigen Netzen auf: Ein Basis-Messmodul (6) mit Controller (9) sowie an das Basis-Messmodul (6) angeschlossene Strommesseingänge (14, 15, 16, 17, 18, 19), Stromwandler (33, 34, 35, 36, 37, 38), Spannungsmesseingänge (20, 21, 22, 23) und optional Isolationsverstärker/Messwandler (29, 30, 31, 32).The invention relates to a device system for controlling and / or monitoring a power supply network, based on a device type combination of several types of devices, in particular power quality meter, synchrophasor meter, power meter, energy meter, residual current measuring and protection device, insulation meter for unearthed IT power grids, spectrally resolving impedance meter for neutral line N impedances and phase conductors L1, L2, L3, spectral resolving impedance meter for PE between PE and neutral N for IT power grids, active line filter and / or Uninterruptible power supply with sinusoidal output voltage. According to the invention, all device types combinations compiled from the named device types are designed as a modularized modular system (1) having the same basic module for measuring data acquisition (2) for all device types, wherein the basic module for measuring data acquisition (2) generates a data stream from digitized measured values of currents and voltages and makes this data stream available to all device type-specific hardware and / or software modules. The basic module for measuring data acquisition (2) has for measurements on 3-phase networks: a base measuring module (6) with controller (9) and to the base measuring module (6) connected current measuring inputs (14, 15, 16, 17, 18 , 19), current transformers (33, 34, 35, 36, 37, 38), voltage measurement inputs (20, 21, 22, 23) and optionally isolation amplifiers / transducers (29, 30, 31, 32).
Description
Die Erfindung betrifft ein Gerätesystem zur Regelung und/oder Überwachung eines Stromversorgungsnetzes, basierend auf einer Gerätetypenkombination mehrerer Gerätetypen, insbesondere
- – Netzqualitäts-Messgerät,
- – Synchrophasor-Messgerät,
- – Leistungs-Messgerät,
- – Energie-Messgerät,
- – Fehlerstrom-Mess- und -Schutzgerät,
- – Isolations-Messgerät für ungeerdete IT-Stromversorgungsnetze,
- – spektral auflösendes Impedanz-Messgerät für die Netzimpedanzen zwischen Neutralleiter N und Phasen-Außenleitern L1, L2, L3,
- – spektral auflösendes Impedanz-Messgerät für die Netzimpedanz zwischen Schutzleiter PE und Neutralleiter N für IT-Stromversorgungsnetze,
- – Aktives Netzfilter und/oder
- – Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit sinusförmiger Ausgangsspannung.
- - Power Quality Meter,
- - Synchrophasor measuring device,
- - power meter,
- - energy meter,
- - fault current measuring and protection device,
- - Insulation meter for unearthed IT power grids,
- - spectrally resolving impedance measuring device for the line impedances between neutral N and phase external conductors L1, L2, L3,
- - spectrally resolving impedance meter for the network impedance between protective conductor PE and neutral conductor N for IT power grids,
- - Active line filter and / or
- - Uninterruptible power supply with sinusoidal output voltage.
Alle genannten Gerätetypen sind dem Fachmann wohlbekannt: Zum Beispiel Netzqualitäts-Messgeräte, wie sie die Anmelderin selbst herstellt und vertreibt oder Synchrophasor-Messgeräte aus der
Netzqualitäts-Messgeräte, Synchrophasor-Messgeräte, Leistungs-Messgeräte, Energie-Messgeräte, Fehlerstrom-Mess- und -Schutzgeräte, Isolations-Messgeräte für ungeerdete IT-Stromversorgungsnetze, spektral auflösende Impedanz-Messgeräte, Aktive Netzfilter und Unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit sinusförmiger Ausgangsspannung können ihre Funktionen nur mittels Messung des Stroms und/oder der Spannung der Außenleiter-Phasen L1, L2 und L3, des Neutralleiters N und des Schutzleiters PE erfüllen. Das bedeutet, dass jedes einzelne Gerät, bevor es aktiv werden kann, Spannung und/oder Strom analysieren muss. Obwohl alle genannten Gerätetypen gewöhnlich an identischen Anschlusspunkten des Netzes – oft einem Verteiler- oder Schaltschrank – betrieben werden, erfordert typischerweise jedes Gerät eigene Wandler-, Isolations- und Messschaltungen für Spannung und Strom. Diese Redundanz treibt die Kosten für Anschaffung, Dokumentation und Betrieb, den Verdrahtungsaufwand und den Platzbedarf im Schaltschrank in die Höhe. Ferner erfordert jedes Hinzufügen bzw. Entfernen eines Gerätes das Hantieren an spannungführenden Leitungen oder Abschalten von Stromkreisen.Power Quality Meters, Synchrophasor Meters, Power Meters, Energy Meters, Residual Current Meters and Protective Devices, Insulation Meters for Ungrounded IT Power Grids, Spectrally Dissolved Impedance Meters, Active Line Filters, and Sinusoidal Output Voltage Uninterruptible Power Supplies can perform their functions only by measuring the current and / or the voltage of the outer conductor phases L1, L2 and L3, the neutral conductor N and the protective conductor PE meet. This means that every single device has to analyze voltage and / or current before it can become active. Although all of these types of equipment are usually operated at identical connection points of the network - often a distribution or control cabinet - typically each device requires its own voltage and current converter, isolation and measurement circuits. This redundancy drives up the costs for acquisition, documentation and operation, the wiring effort and the space required in the control cabinet. Furthermore, each addition or removal of a device requires handling power lines or shutting down circuits.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem solchen Gerätesystem die Software- und Hardware-Redundanz in den Wandler-, Isolations- und Messschaltungen für Spannung und Strom im Falle des Betriebs von oben aufgeführten Gerätetypenkombinationen zu vermindern und somit die Kosten erheblich zu senken. Gleichzeitig soll der erforderliche Platzbedarf für das erfindungsgemäße Gerätesystem gegenüber herkömmlichen Gerätetypenkombinationen, z. B. in Schaltschränken, reduziert, und Sicherheit, Wartung und Pflege wesentlich verbessert werden. Außerdem soll das erfindungsgemäße Gerätesystem bei Veränderungen deutlich weniger Eingriffe an spannungführenden Leitungen oder Abschaltungen erfordern, als dies bei herkömmlichen Gerätetypenkombinationen der Fall wäre.The present invention has for its object to reduce in such a device system, the software and hardware redundancy in the converter, isolation and measurement circuits for voltage and current in the case of operation of the above-mentioned types of device combinations and thus significantly reduce the cost. At the same time, the space required for the device system according to the invention over conventional device types combinations, z. As in cabinets, reduced, and safety, maintenance and care are significantly improved. In addition, the device system according to the invention in changes much less intervention in voltage-carrying lines or shutdowns require, as would be the case with conventional device types combinations.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features listed in claim 1.
Erfindungsgemäß sind alle aus den oben aufgeführten Gerätetypen zusammengestellten Gerätetypenkombinationen als ein modularisiertes Baukastensystem ausgeführt, welches für alle Gerätetypen ein gemeinsames Grundmodul zur Messdatenerfassung aufweist, wobei dieses gemeinsame Grundmodul zur Messdatenerfassung einen Datenstrom aus digitalisierten Messwerten von Strömen und Spannungen erzeugt und diesen Datenstrom allen erfindungsgemäßen gerätetypspezifischen Hardware- und/oder Softwaremodulen zur Verfügung stellt.According to the invention, all device types combinations compiled from the device types listed above are designed as a modularized modular system which has a common basic module for measuring data acquisition for all device types, this common basic module for measuring data acquisition generating a data stream of digitized measured values of currents and voltages and this data stream for all device-specific hardware according to the invention - and / or software modules provides.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Baukastensystems und der erfindungsgemäßen gerätetypspezifischen Hardware- und/oder Softwaremodule sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the modular system according to the invention and of the device type-specific hardware and / or software modules according to the invention are the subject matter of the subclaims.
Auf diese Weise werden die Software- und Hardware-Redundanz im Falle des Betriebs des erfindungsgemäßen Baukastensystems deutlich vermindert und die Gerätesystemkosten erheblich gesenkt. Gleichzeitig sinkt der erforderliche Platzbedarf und Sicherheit, Wartung und Pflege verbessern sich allein schon dadurch, dass weniger Kabelverbindungen benötigt werden. In diesem vereinheitlichten Gerätesystem kann die Messdatenerfassung komplex erfolgen, ohne für jeden Gerätetyp einzeln implementiert werden zu müssen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Baukastensystems besteht darin, dass sich manche der erfindungsgemäßen gerätetypspezifischen Hardware- und/oder Softwaremodule, nachfolgend auch als Gerätetypen-Module bezeichnet, ohne Eingriff auf der Spannung führenden Seite, allein durch Einspielen/Einfügen bzw. Entfernen von Software und/oder Hardwaremodulen auf der Kleinspannungsseite, hinzufügen oder entfernen lassen. Das erspart nicht nur Kosten für Betriebsunterbrechungen während Abschaltungen, sondern auch den zusätzlichen Aufwand von qualifiziertem Personal, der bei Eingriffen an spannungführenden Leitungen aus Sicherheitsgründen erforderlich ist.In this way, the software and hardware redundancy in the case of operation of the modular system according to the invention are significantly reduced and significantly reduces the equipment system costs. At the same time, the required space is reduced and safety, maintenance and care are improved simply by the fact that fewer cable connections are required. In this unified device system, the measurement data acquisition can be complex, without having to be implemented individually for each device type. Another advantage of the modular system according to the invention is that some of the invention device type specific hardware and / or software modules, hereinafter also referred to as device type modules, without intervention on the voltage-leading side, solely by importing / inserting or removing software and / or hardware modules on the low voltage side, add or remove. This not only saves on the cost of business interruptions during shutdowns, but also the additional expense of qualified personnel, which is required for interventions on power lines for security reasons.
Zum erfindungsgemäßen Baukastensystem gehören auch solche Gerätetypen, die Energie aus dem Netz aufnehmen und/oder ins Netz einspeisen, im Folgenden als Leistungsgeräte-Typen bezeichnet. Zu diesen Leistungsgeräte-Typen zählen Aktive Netzfilter, Isolations-Messgeräte für IT-Stromversorgungsnetze, spektral auflösende Impedanz-Messgeräte für die Netzimpedanzen zwischen Neutralleiter N und Phasen-Außenleitern L1, L2, L3, spektral auflösende Impedanz-Messgeräte für die Netzimpedanz zwischen Schutzleiter PE und Neutralleiter N in IT-Stromversorgungsnetzen sowie Unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit sinusförmiger Ausgangsspannung. Vorzugsweise handelt es sich bei den zuletzt genannten um sogenannte Online-USV. Als Online-USV werden Unterbrechungsfreie Stromversorgungen bezeichnet, deren Ausgangsspannung auch im Normalbetrieb vom USV-internen Wechselrichter erzeugt wird.The modular system according to the invention also includes those types of devices which receive energy from the network and / or feed it into the network, hereinafter referred to as power device types. These types of power equipment include active line filters, insulation encoders for IT power grids, spectral resolving impedance meters for line impedances between neutral N and phase external conductors L1, L2, L3, spectrally resolving impedance meters for PE between PE and PE Neutral conductor N in IT power supply networks as well as uninterruptible power supplies with sinusoidal output voltage. Preferably, the latter are so-called online UPS. Online UPSs are uninterruptible power supplies whose output voltage is also generated during normal operation by the UPS-internal inverter.
Aus physikalischen Gründen ist es nicht sinnvoll, innerhalb eines erfindungsgemäß realisierten Baukastensystems alle aufgelisteten Leistungsgeräte-Typen an einem Netzanschlusspunkt gleichzeitig zu realisieren. Für den Verknüpfungspunkt des erfindungsgemäßen Baukastensystems mit dem Netz ist in Niederspannungsnetzen typischerweise Messkategorie CAT IV/600 V oder CAT IV/1000 V erforderlich, woraus sich beispielsweise Mindestanforderungen an die nötigen Isolationsabstände und damit an die Mindest-Baugröße von Strom- und Spanungswandlern ergeben.For physical reasons, it does not make sense within a modular system realized according to the invention to realize all listed types of power devices simultaneously at a grid connection point. For the point of connection of the modular system according to the invention with the network, measurement category CAT IV / 600 V or CAT IV / 1000 V is typically required in low-voltage networks, resulting, for example, in minimum requirements for the necessary isolation distances and thus for the minimum size of current and voltage transformers.
Die Funktion der einzelnen Gerätetypen einer Gerätetypenkombination eines Gerätesystems stellt unterschiedliche Ansprüche an die jeweiligen Strom- und Spannungsmessvorrichtungen jedes einzelnen Gerätetyps. Aktive Netzfilter erfordern Strom- und Spannungswandler-Bandbreiten von etwa 100 kHz und lückenlose Abtastung mit Abtastfrequenzen in der Größenordnung 100 kHz bis 1 MHz je Kanal, wenn sie dem Stand der Technik gemäß auf Regelkreisen mit Reaktionszeiten im 0.1 ms-Bereich basieren. Die Erfassung wenig gefilterter Flanken von Stromrichtern erfordert sogar Bandbreiten im MHz-Bereich. Für Synchrophasor-Messungen müssen die Zeitpunkte aller Messwert-Samples bzw. Zeitstempel mit einer Unsicherheit von < 1 μs bekannt sein, wobei der Standardwert der Zeitunsicherheit der Zeitstempel 100 ns beträgt. Leistungs- und Energie-Messgeräte erfordern eichfähige Kombinationen von Signalwandlern und/oder Isolationsstufen und A/D-Wandlern, nachfolgend auch als Messketten bezeichnet, mit hoher, von der Genauigkeitsklasse abhängiger Phasen- und Amplitudengenauigkeit. Netzqualitäts-Messgeräte benötigen zur Erfassung von Störungen Messketten, die mit transienter Überspannung oder mit transienten Überströmen einhergehen und ein Mehrfaches der Nenn-Höchstspannungen und Nenn-Höchstströme ohne reversible oder gar irreversible Schädigung vertragen. Im Idealfall weisen Netzqualitäts-Messgeräte besondere „Transienten-Messbereiche” auf, mit denen solche Ereignisse ohne Übersteuerung quantitativ erfasst werden können.The function of the individual device types of a device type combination of a device system makes different demands on the respective current and voltage measuring devices of each device type. Active line filters require current and voltage transformer bandwidths of about 100 kHz and continuous sampling with sampling frequencies in the order of 100 kHz to 1 MHz per channel, if they are based on the prior art on control circuits with response times in the 0.1 ms range. The detection of low-filtered edges of power converters even requires bandwidths in the MHz range. For synchrophasor measurements, the time points of all measured value samples or time stamps must be known with an uncertainty of <1 μs, whereby the default value of the time uncertainty of the time stamps is 100 ns. Power and energy measuring instruments require verifiable combinations of signal transducers and / or isolation stages and A / D converters, also referred to as measuring chains, with high phase accuracy and amplitude accuracy dependent on the accuracy class. Power quality measuring devices require measuring chains that are associated with transient overvoltage or with transient overcurrents and can withstand a multiple of the rated maximum voltages and nominal maximum currents without reversible or even irreversible damage in order to detect faults. Ideally, power quality meters have special "transient ranges" that can quantify such events without overload.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung gemäß
Das Grundmodul zur Messdatenerfassung
Erfindungsgemäß sind das Basis-Messmodul
Um das vollständige Baukastensystem
- –
Ein erster Strommesseingang 14 für die Ausgangssignale eines ersten Stromwandlers33 für den Strom des ersten Phasen-Außenleiters L1. Der erste Strommesseingang14 misst mittels des ersten Stromwandlers33 den Strom im ersten Phasen-Außenleiter L1. - –
Ein zweiter Strommesseingang 15 für die Ausgangssignale eines zweiten Stromwandlers34 für den Strom des zweiten Phasen-Außenleiters L2. Der zweite Strommesseingang15 misst mittels des zweiten Stromwandlers34 den Strom im zweiten Phasen-Außenleiter L2. - –
Ein dritter Strommesseingang 16 für die Ausgangssignale eines dritten Stromwandlers35 für den Strom des dritten Phasen-Außenleiters L3. Der dritte Strommesseingang16 misst mittels des dritten Stromwandlers35 den Strom im dritten Phasen-Außenleiter L3. - –
Ein vierter Strommesseingang 17 für die Ausgangssignale eines vierten Stromwandlers36 für den Strom desNeutralleiters N 4 . Der vierte Strommesseingang17 misst mittels des vierten Stromwandlers36 den Stromim Neutralleiter N 4 . - –
Ein fünfter Strommesseingang 18 für die Ausgangssignale eines fünften Stromwandlers37 für den Strom desSchutzleiters PE 5 . Der fünfte Strommesseingang18 misst mittels des fünften Stromwandlers37 den Stromim Schutzleiter PE 5 . - – Ein sechster Strommesseingang IL1 + IL2 + IL3–IN
19 für die Ausgangssignale eines sechsten Stromwandlers38 zur Messung des Differenzstroms IL1 + IL2 + IL3–IN, eines sogenannten „Fehlerstroms”. Der sechste Strommesseingang IL1 + IL2 + IL3–IN19 misst mittels des sechsten Stromwandlers38 , ausgeführt als Differenzstromwandler IL1 + IL2 + IL3–IN, die auch als „Fehlerstrom” oder „Residual current” bezeichnete Differenz zwischen der Summe der Ströme in den drei Phasen-Außenleitern L1, L2 und L3 und dem Stromim Neutralleiter N 4 .
- - A first current measuring
input 14 for the output signals of a firstcurrent transformer 33 for the current of the first phase outer conductor L1. The firstpower measurement input 14 measures by means of the firstcurrent transformer 33 the current in the first phase outer conductor L1. - - A second current measuring
input 15 for the output signals of a second current transformer34 for the current of the second phase outer conductor L2. The second current measuringinput 15 measures by means of the second current transformer34 the current in the second phase outer conductor L2. - - A third
power measurement input 16 for the output signals of a third current transformer35 for the current of the third phase outer conductor L3. The thirdpower measurement input 16 measures by means of the third current transformer35 the current in the third phase outer conductor L3. - - A fourth current measuring
input 17 for the output signals of a fourthcurrent transformer 36 for the current of theneutral conductor N 4 , The fourthpower measurement input 17 measures by means of the fourthcurrent transformer 36 the current in theneutral conductor N 4 , - - A fifth
meter reading input 18 for the output signals of a fifthcurrent transformer 37 for the current of theprotective conductor PE 5 , The fifthelectricity meter entrance 18 measures by means of the fifthcurrent transformer 37 the current in theprotective conductor PE 5 , - - A sixth current input I L1 + I L2 + I L3 -
I N19 for the output signals of a sixthcurrent transformer 38 for measuring the differential current I L1 + I L2 + I L3 -I N , a so-called "fault current". The sixth current measuring input I L1 + I L2 + I L3 -I N19 measures by means of the sixthcurrent transformer 38 , implemented as differential current transformer I L1 + I L2 + I L3 -I N , the difference referred to as "residual current" or "residual current" between the sum of the currents in the three phase outer conductors L1, L2 and L3 and the current in theneutral conductor N 4 ,
Weiterhin gehören erfindungsgemäß zur Ausstattung des Basis-Messmoduls
- – Ein erster Spannungsmesseingang UL1–
U N20 für die Ausgangssignale eines ersten Isolationsverstärkers/Messwandlers UL1–U N29 zur Messung der Sternspannung zwischen dem ersten Phasen-Außenleiter L1 unddem Neutralleiter N 4 . Spannungsseitig ist der erste Spannungsmesseingang UL1–U N20 über den ersten Isolationsverstärker/Messwandler UL1–U N29 mit dem ersten Phasen-Außenleiter L1 unddem Neutralleiter N 4 verbunden. - – Ein zweiter Spannungsmesseingang UL2–
U N21 für die Ausgangssignale eines zweiten Isolationsverstärkers/Messwandlers UL2–U N30 zur Messung der Sternspannung zwischen dem zweiten Phasen-Außenleiter L2 unddem Neutralleiter N 4 . Der zweite Spannungsmesseingang UL2–U N21 ist über den zweiten Isolationsverstärker/Messwandler UL2–U N30 mit dem zweiten Phasen-Außenleiter L2 unddem Neutralleiter N 4 verbunden. - – Ein dritter Spannungsmesseingang UL3–
U N22 für die Ausgangssignale eines dritten Isolationsverstärkers/Messwandlers UL3–U N31 zur Messung der Sternspannung zwischen dem dritten Phasen-Außenleiter L3 unddem Neutralleiter N 4 . Der dritte Spannungsmesseingang UL3–U N22 ist über den dritten Isolationsverstärker/Messwandler UL3–U N31 mit dem dritten Phasen-Außenleiter L3 unddem Neutralleiter N 4 verbunden. - – Ein vierter Spannungsmesseingang UN–
U PE23 für das Ausgangssignal eines vierten Isolationsverstärkers/Messwandlers UN–U PE32 zur Messung der Spannung zwischendem Neutralleiter N 4 unddem Schutzleiter PE 5 . Der vierte Spannungsmesseingang UN–U PE23 ist über den vierten Isolationsverstärker/Messwandler UN–U PE32 mitdem Neutralleiter N 4 unddem Schutzleiter PE 5 verbunden und misst die Spannungsdifferenz zwischendem Schutzleiter PE 5 unddem Neutralleiter N 4 .
- - A first voltage measurement input U L1 -
U N20 for the output signals of a first isolation amplifier / transducer U L1 -U N29 for measuring the star voltage between the first phase outer conductor L1 and the neutral conductor N.4 , On the voltage side, the first voltage measurement input U L1 -U N20 via the first isolation amplifier / transducer U L1 -U N29 with the first phase outer conductor L1 and theneutral conductor N 4 connected. - - A second voltage measurement input U L2 -
U N21 for the output signals of a second isolation amplifier / transducer U L2 -U N30 for measuring the star voltage between the second phase outer conductor L2 and the neutral conductor N.4 , The second voltage measurement input U L2 -U N21 is via the second isolation amplifier / transducer U L2 -U N30 with the second phase outer conductor L2 and the neutral conductor N.4 connected. - - A third voltage measuring input U L3 -
U N22 for the output signals of a third isolation amplifier / transducer U L3 -U N31 for measuring the star voltage between the third phase outer conductor L3 and the neutral conductor N.4 , The third voltage measurement input U L3 -U N22 is via the third isolation amplifier / transducer U L3 -U N31 with the third phase outer conductor L3 and the neutral conductor N.4 connected. - - A fourth voltage measuring input U N -
U PE23 for the output signal of a fourth isolation amplifier / transducer U N -U PE32 for measuring the voltage between theneutral conductor N 4 and theprotective conductor PE 5 , The fourth voltage measurement input U N -U PE23 is via the fourth isolation amplifier / transducer U N -U PE32 with theneutral conductor N 4 and theprotective conductor PE 5 connected and measures the voltage difference between theprotective conductor PE 5 and theneutral conductor N 4 ,
Außerdem weist das Basis-Messmodul
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass in 3-phasigen Netzen sowohl die Sternspannungen als auch die Dreieckspannungen gemessen werden können.It is within the scope of the invention that in 3-phase networks both the star voltages and the triangular voltages can be measured.
Erfindungsgemäß können die Eingänge des Basis-Messmoduls
Erfindungsgemäß kann das Basis-Messmodul
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Datenstrom den gerätetypspezifischen Hardware- und/oder Softwaremodulen über einen dedizierten Bus – vorzugsweise einen Bus mit Punkt-zu-Multipunkt-Struktur – und/oder über ein dediziertes Protokoll – vorzugsweise eines, welches Punkt-zu-Multipunkt-Datentransfer erlaubt – zur Verfügung gestellt werden.In a further embodiment of the invention, the data stream may be the device type specific hardware and / or software modules via a dedicated bus - preferably a bus with point-to-multipoint structure - and / or via a Dedicated protocol - preferably one, which allows point-to-multipoint data transfer - provided.
Erfindungsgemäß können am Basis-Messmodul
Erfindungsgemäß entsprechen die Stromwandler
Soll das erfindungsgemäße Baukastensystem
Der Controller
Die im Basis-Messmodul
Die gewünschten Gerätetypen werden erfindungsgemäß als Gerätetypen-Module aus Software und gegebenenfalls eigener Hardware realisiert. Diese Module nutzen den Datenstrom aus dem Basis-Messmodul
Die gerätetypspezifischen Module aus Software und gegebenenfalls eigener Hardware berechnen Ausgabedaten zur Anzeige und/oder zur Speicherung und/oder zur Ansteuerung bzw. Regelung der Leistungsgeneratoren der Leistungsgeräte-Typen über eine Generator-Steuerung
Erfindungsgemäß kann der Controller
Erfindungsgemäß können der Controller
Erfindungsgemäß können der Controller
Erfindungsgemäß können die Kalibrationsdaten auch Parameter zum Herausrechnen der Übertragungsfunktionen der Messketten enthalten. Solch ein Herausrechnen der Übertragungsfunktionen erfolgt meistens als Umkehrung einer Faltungsoperation und wird im Folgenden als Dekonvolution bezeichnet. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass eine Vielzahl von Dekonvolutionsschaltungen an den einzelnen Strommesseingängen
In einer erfindungsgemäßen vorteilhaften Ausführungsform sind möglichst viele der gerätetypspezifischen Software-Module und gegebenenfalls gerätetypspezifischen Hardware-Module so gestaltet, dass sie sich bei Bedarf allein durch Einspielen bzw. Entfernen von Software und/oder Hinzufügen bzw. Entfernen von Hardwaremodulen auf der Kleinspannungsseite zum Gesamtsystem hinzufügen oder daraus entfernen lassen, ohne dass nur von speziell geschultem Personal durchführbare Eingriffe auf der Spannung führenden Seite erforderlich werden. Dies gilt im strengen Sinne zumindest für die gerätetypspezifischen Hardware- und/oder Softwaremodule Netzqualitäts-Messgerät-Modul, Synchrophasor-Messgerät-Modul, Leistungs-Messgerät-Modul, Energie-Messgerät-Modul sowie Fehlerstrom-Mess- und -Schutzgerät-Modul.In an advantageous embodiment according to the invention, as many as possible of the device-specific software modules and, if necessary, device-specific hardware modules are designed so that they can be integrated into the overall system by simply importing or removing software and / or adding or removing hardware modules on the low-voltage side can be added to or removed from the system without requiring any intervention on the live side by specially trained personnel. This applies in the strict sense at least for the device type specific hardware and / or software modules power quality meter module, synchrophasor meter module, power meter module, power meter module and fault current measuring and protection module.
Die Leistungsgeräte-Typen erfordern zusätzlich mindestens eine Verbindung oder Steckverbindung zum unterstützten Netz, die fähig ist, die erforderliche Leistung zu übertragen. Alle Leistungsgeräte-Typen entnehmen dem Netz Energie, speichern sie gegebenenfalls in einem Zwischenkreis und speisen sie beispielsweise als aktives Messsignal zur Impedanzmessung oder im Fall Aktiver Filter als Kompensationsstrom zur Verminderung von Oberschwingungsströmen wieder ein. Dabei ist die maximale Leistung im betreffenden Netzzweig zu berücksichtigen. Beispiele solcher Leistungselektronik-Module sind in
Bandbreite des zu messenden Frequenzbands/Bandbreite des Rauschbands
Bandwidth of the frequency band to be measured / bandwidth of the noise band
Die Messdauer ist dann aber immer noch kürzer, als sie bei Impedanzmessung mittels Überlagerung eines gewobbelten, quasi-monofrequenten Überlagerungssignals wäre.The measurement time is then still shorter than it would be in impedance measurement by superposition of a swept, quasi-monofrequent beat signal.
Der Leistungsgenerator für Kompensationsströme
Speist ein Gerätetyp Unterbrechungsfreie Stromversorgung mit sinusförmiger Ausgangsspannung mit dem USV-Leistungsgenerator mit sinusförmiger Ausgangsspannung
Statt des Leistungsgenerators für Kompensationsströme
Das erfindungsgemäße Baukastensystem
Sind die Spezifikationen des Datenstroms aus dem Basis-Messmodul
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Baukastensystemmodular system
- 22
- Grundmodul zur MessdatenerfassungBasic module for measuring data acquisition
- 33
- EchtzeituhrReal Time Clock
- 44
- Neutralleiter NNeutral conductor N
- 55
- Schutzleiter PEProtective conductor PE
- 66
- Basis-MessmodulBasic measurement module
- 77
- GPS-EmpfängerGPS receiver
- 88th
- Ergänzungs-MessmodulSupplementary measurement module
- 99
- Controllercontroller
- 1010
- Kleinleistungsgenerator PE/NLow power generator PE / N
- 1111
- Leistungsgenerator für ein optional frequenzverschiebbares RauschbandPower generator for an optional frequency-shiftable noise band
- 1212
- Leistungsgenerator für KompensationsströmePower generator for compensation currents
- 1313
- USV-Leistungsgenerator mit sinusförmiger AusgangsspannungUPS power generator with sinusoidal output voltage
- 1414
- erster Strommesseingangfirst current measuring input
- 1515
- zweiter Strommesseingangsecond current measuring input
- 1616
- dritter Strommesseingangthird current measurement input
- 1717
- vierter Strommesseingang Nfourth current measuring input N
- 1818
- fünfter Strommesseingang PEfifth current measuring input PE
- 1919
- sechster Strommesseingang IL1 + IL2 + IL3–IN sixth current measuring input I L1 + I L2 + I L3 -I N
- 2020
- erster Spannungsmesseingang UL1–UN first voltage measurement input U L1 -U N
- 2121
- zweiter Spannungsmesseingang UL2–UN second voltage measuring input U L2 -U N
- 2222
- dritter Spannungsmesseingang UL3–UN third voltage measuring input U L3 -U N
- 2323
- vierter Spannungsmesseingang UN–UPE fourth voltage measuring input U N -U PE
- 2424
- Generator-SteuerungGenerator control
- 2525
- erster Abzweig-Strommesseingangfirst branch current measuring input
- 2626
- zweiter Abzweig-Strommesseingangsecond branch current measuring input
- 2727
- dritter Abzweig-Strommesseingangthird branch current measuring input
- 2828
- vierter Abzweig-Strommesseingang Nfourth branch current measuring input N
- 2929
- erster Isolationsverstärker/Messwandler UL1–UN first isolation amplifier / transducer U L1 -U N
- 3030
- zweiter Isolationsverstärker/Messwandler UL2–UN second isolation amplifier / transducer U L2 -U N
- 3131
- dritter Isolationsverstärker/Messwandler UL3–UN third isolation amplifier / transducer U L3 -U N
- 3232
- vierter Isolationsverstärker/Messwandler UN–UPE fourth isolation amplifier / transducer U N -U PE
- 3333
- erster Stromwandlerfirst current transformer
- 3434
- zweiter Stromwandlersecond current transformer
- 3535
- dritter Stromwandlerthird current transformer
- 3636
- vierter Stromwandler Nfourth current transformer N
- 3737
- fünfter Stromwandler PEfifth current transformer PE
- 3838
- sechster Stromwandler, ausgeführt als Differenzstromwandler IL1 + IL2 + IL3–IN Sixth current transformer, designed as a differential current transformer I L1 + I L2 + I L3 -I N
- 3939
- erster Abzweig-Stromwandlerfirst branch current transformer
- 4040
- zweiter Abzweig-Stromwandlersecond branch current transformer
- 4141
- dritter Abzweig-Stromwandlerthird branch current transformer
- 4242
- vierter Abzweig-Stromwandler Nfourth branch current transformer N
- 4343
- Abzweig-Strommesseingang IL1 + IL2 + IL3–IN Branch current measuring input I L1 + I L2 + I L3 -I N
- 4444
- Abzweig-Fehlerstrom-Differenzstromwandler IL1 + IL2 + IL3–IN Branch residual current differential current transformer I L1 + I L2 + I L3 -I N
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102011011983 A1 [0002] DE 102011011983 A1 [0002]
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- JP 10111329 [0002] JP 10111329 [0002]
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