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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Anzeigen eines einen Schwellenwert überschreitenden Kurzschlussstromes
in einem Leiter mit einem am Leiter montierbaren Signalgeber, der
im Falle des Kurzschlussstroms zum Betätigen eines mit Fernmeldemitteln
verbundenen Meldekontaktes vorgesehen ist, wobei die Fernmeldemittel
eine Verbindung zu einem räumlich
entfernten Empfänger
herstellen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin
ein Verfahren zum Anzeigen eines Kurzschlussstromes in einem Leiter.
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Eine solche Vorrichtung und ein solches
Verfahren sind aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 82 35 817 bereits bekannt. Die
dort offenbarte Vorrichtung weist ein U-förmiges Joch auf, das über zweckmäßige Klemmschrauben
an einem Hochspannungsleiter befestigt werden kann. Im befestigten
Zustand ist zwischen den freien Schenkeln des Joches neben dem Hochspannungsleiter
ein drehbar gelagerter Rotationsanker angeordnet und mittels einer
Haltefeder in einer Normalbetriebsstellung, in der keine Kurzschlussströme auftreten,
gehalten. Das Joch und der Rotationsanker sind aus einem ferromagnetischen
Material hergestellt, so dass der von einem Strom des Hochleistungsschalters
erzeugte magnetische Fluss in einem aus dem Joch sowie dem Rotationsanker
bestehenden Magnetkreis gebündelt
ist. Dabei sind zwischen dem Rotationsanker und den freien Schenkeln
des U-förmigen
Joches Luftspalte ausgebildet, die sich beim Verdrehen des Rotationsankers
gegen die Federkraft der Haltefeder verkleinern. Der magnetische
Fluss breitet sich bevorzugt in einem Stoff mit geringem magnetischen Widerstand
aus. Der Magnetkreis wird somit durch die Verkleinerung der Luftspalte
in einen energetisch günstigeren
Zustand überführt. Durch
den magnetischen Fluss wird daher ein auf den Rotationsanker wirkendes
Drehmoment erzeugt. Im Normalbetrieb reicht das Drehmoment jedoch
nicht aus, die Haltekräfte
der Feder zu überwinden.
Im Kurzschlussfall übersteigt
jedoch die Reluktanzkraft des Magnetkreises die Federkraft der Haltefeder
und bewirkt ein Verdrehen des Rotationsankers.
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Die vorbekannte Vorrichtung weist
ferner Fernmeldemittel zur Benachrichtigung eines Empfängers über das
Auftreten eines Kurzschlussstromes auf. Dabei ist der Fernmelder über miteinander verdrillte
Kabelleitungen galvanisch mit dem Empfänger verbunden. Zur Potentialtrennung
des auf Erdpotential liegenden Fernmelders und den auf einem Hochspannungspotential
liegenden Bauteilen am Hochspannungsleiter ist eine optische Lichtschranke vorgesehen.
Die Lichtschranke umfasst eine Strahlungsquelle zur Erzeugung eines
Lichtstrahls, der über
einen Umlenkspiegel zu einem Detektor geführt ist. Durch den Nachweis
des Lichtstrahls im Detektor unterbricht die Lichtschranke die Verbindung
zwischen den Fernmeldemitteln und dem Empfänger. Der fest mit dem Rotationsanker
verbundene Spiegel wird jedoch durch die Drehung des Rotationsankers im
Kurzschlussfall dejustiert, so dass der Nachweis des Lichtstrahls
gestört
und ein Fernsignal ausgelöst wird.
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Aus dem in der Zeitschrift Energietechnik
in Heft 22 im Jahre 2001 auf Seite 2 erschienen Artikel von
Robert Rosenberger und Reinhard Krug ist bekannt, GSM-Netze zum
Austausch von Nutzdaten auch im Bereich der Energieverteilung einzusetzen. In
dem Artikel ist ausgeführt,
dass der Einsatz von GSM-Net zen zwar niedrige Investitionskosten
erfordert, jedoch Nachteile im Hinblick auf die Lebensdauer und
die Betriebskosten mit sich bringt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen,
die kostengünstig
sind und geringe Betriebskosten mit sich bringen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von
der eingangs genannten Vorrichtung dadurch, dass die Fernmeldemittel
ein GSM-Modul und eine Niederspannungsquelle zur Energieversorgung
des GSM-Moduls aufweisen, wobei das GSM-Modul zum Versenden von
Nutzdaten in Form einer SMS eingerichtet ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe weiterhin durch
ein Verfahren zum Anzeigen eines Kurzschlussstromes in einem Leiter,
bei dem im Falle eines Kurzschlussstromes von einem an dem Leiter befestigten
Signalgeber ein mit einem GSM-Modul verbundener Meldekontakt betätigt wird,
und bei dem von dem GSM-Modul
infolge der Betätigung
des Meldekontaktes eine Verbindung zu einem Empfänger hergestellt wird und nach
Absenden einer SMS-Nachricht die Verbindung unterbrochen wird.
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Erfindungsgemäß wird durch den Einsatz eines
GSM-Moduls das Versenden von Nutzdaten über das bereits bereitgestellte
und daher kostengünstige
GSM-Netz ermöglicht.
Da bei einer Vorrichtung zur Anzeige eines Kurzschlussstromes keine fortwährende Verbindung
zwischen dem Empfänger und
dem GSM-Modul erforderlich ist, können die Nachteile bisheriger
GSM-Anwendungen wie hohe Betriebskosten oder mangelnde Verfügbarkeit
vermieden beziehungsweise hingenommen werden. Da keine großen Datenmengen
ausgetauscht werden müssen,
werden die Nutzdaten erfindungsgemäß in Form einer SMS-Nachricht
verschickt. Dabei stellt das GSM-Modul die Verbindung mit dem Empfänger auf
Grundlage einer eingelesenen Adresse her. Beim Versenden einer SMS-Nachricht
ist es keineswegs notwendig, dass sich das GSM-Modul des Empfängers in
ständiger
Empfangsbereitschaft befindet, also im GSM-Netz angemeldet ist.
Erfindungsgemäß kann die
Nachrichtenübertragung
auch an ein vom jeweiligen GSM-Netzbetreiber eingerichtetes Postfach
gesendet werden. Nach dem erneuten Anmelden des Empfängers im
GSM-Netz wird die im Postfach abgelegte Nachricht dem Empfänger übermittelt.
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Als Empfänger eignet sich ein einfaches
und daher kostengünstiges
Mobiltelefon, das beispielsweise auch privat genutzt und zeitweise
vom Netz genommen werden kann. Eine kostenaufwendigere zentrale
Leitstelle als Empfänger
kann somit vermieden werden. Selbstverständlich kann als Empfänger auch
ein weiteres GMS-Modul vorgesehen sein.
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Unter dem Begriff Leiter sind im
Sinne der hier beschriebenen Erfindung nicht nur einzelne Phasen
eines Drehstromnetzes, sondern auch alle drei Phasen des Drehstromnetzes
gemeinsam zu verstehen, je nachdem, ob ein Kurzschluss zwischen
den einzelnen Phasen eines Drehstromnetzes oder aber ein Erdschluss
von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angezeigt werden soll. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
ein Kurzschlussanzeiger und/oder ein Erdschlussanzeiger sein.
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Zweckmäßigerweise weist das GSM-Modul eine
Steuereinheit und einen Datenspeicher auf, in dem die Adresse des
Empfängers
und ein oder mehrere Nachrichtentexte abgelegt sind. Dabei ist es ohne
großen
Aufwand möglich,
den Datenspeicher mit ei ner zweckmäßigen Schnittstelle zu verbinden, mit
der im Anschluss an die Montage des Kurzschlussanzeigers die Adresse
und der Nachrichtentext des Datenspeichers individuell und an die
jeweiligen Bedürfnisse
angepasst eingegeben werden können.
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Vorteilhafterweise weist der Signalgeber
einen Wandler auf, der sekundärseitig
mit Auslösemitteln
zum Betätigen
des Meldekontakts verbunden ist. Als Wandler eignen sich beispielsweise
marktübliche Stromwandler,
deren Eisenkern und Wicklung durch den magnetischen Fluss des Leiterstromes
erregbar sind. Der Wandler ist sekundärseitig mit zweckmäßigen Auslösemitteln
verbunden, die bei Überschreiten eines
Schwellenwertes durch die sekundärseitige Wandlergröße den Meldekontakt
betätigen.
Der Schwellenwert zur Festlegung des Auftretens eines Kurzschlussstromes
ist somit von der Charakteristik des Auslösemittels bestimmt.
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Vorteilhafterweise weist der Signalgeber
einen Summenstromwandler auf, der zur Messung des Summenstroms dreier
Phasen des Leiters vorgesehen und sekundärseitig mit Auslösemitteln
zum Betätigen
des Meldekontakts verbunden ist. Dabei misst der Summenspeicher
den über
die drei Phasen des Leiters fließenden Summenstrom. Auf diese
Weise ist ein Erdschluss nachweisbar. Selbstverständlich können auch
beide Nachweismethoden kombiniert realisiert sein, so dass die Vorrichtung
sowohl als Kurschlussanzeiger als auch als Erdschlussanzeiger einsetzbar
ist.
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Bei einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung
sind die Auslösemittel
Relais. Als Relais eignet sich beispielsweise ein Überstromrelais, das
zur Betätigung
des Meldekontaktes eingerichtet ist. Die Verbindung zwischen Relais
und Meldekontakt kann mechanisch, elektrisch oder elektrodynamisch
ausgebildet sein. Selbstverständlich
ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, den Kontaktschluss des
Relais selbst als Meldekontakt einzusetzen. In diesem Falle ist
der Meldekontakt durch das Relais realisiert.
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Hiervon abweichend kann der Meldekontakt ein
Reedkontakt sein, wobei der Signalgeber einen beweglich geführten Anker
aufweist. Bei dieser erfindungsgemäßen Weiterentwicklung ist der
Anker zum Schließen
des Reedkontaktes vorgesehen. Der Einsatz eines Reedkontaktes ist
insbesondere dann zweckmäßig, wenn
zusätzliche
visuelle Anzeigemittel zum Unterstützen oder Bestätigen der
SMS-Nachricht des GSM-Moduls vorgesehen sind. Als diesbezügliche visuelle
Anzeigemittel kommt beispielsweise der beweglich geführte Anker
selbst in Betracht, der von dem magnetischen Fluss des Kurschlussstromes
in eine Kurzschlussposition überführt wird,
in der er durch zweckmäßige Rastmittel
verrastet wird. Die Verrastung ist anschließend durch ein Bedienerpersonal
vor Ort oder durch Fernwirkmittel aufzuheben. Die Stellung des Ankers
kann somit einerseits als visuelle Anzeige des Kurzschlussstromes
dienen. Darüber
hinaus schließt
der Anker in der Kurzschlussposition den Reedkontakt und bewirkt
somit das Versenden einer SMS-Nachricht
durch das GSM-Modul. Der Einsatz eines Reedkontaktes ist auch bei
einer zur Erdschlussanzeige vorgesehenen erfindungsgemäßen Vorrichtung
zweckdienlich.
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Vorteilhafterweise ist der Signalgeber
zum Empfang eines in den Leiter eingespeisten Signals eingerichtet.
Hierbei kann es sich beispielsweise um ein getaktetes Signal handeln,
das sich im Vergleich mit ungetakteten Signalen zuverlässiger nachweisen lässt.
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Wie bei dem eingangs genannten Kurzschlussanzeiger
gemäß dem Stand
der Technik kann der Anker auch als drehbar gelagerter Rotationsanker
ausgebildet sein, der mit einem U-förmigen Joch Luftspalte eines
Magnetkreises begrenzt. Durch den vom Leiterstrom erzeugten magnetischen
Fluss wird ein gegen die Kraft einer Haltefeder wirkendes Drehmoment
erzeugt, das den Anker bei Kurzschlussströmen in einer Kontaktstellung überführt, in
der er den Meldekontakt schließt,
mit dem er beispielsweise mechanisch verbunden ist. Hierbei ist
der Schwellenwert des Kurzschlussstromes von der Federkonstante
der Haltefeder abhängig.
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Vorteilhafterweise ist ein ferromagnetisches Befestigungsteil
zur Befestigung des Signalgebers an dem Leiter vorgesehen. Das ferromagnetische Befestigungsteil
ermöglicht
eine schnelle und kostengünstige
Montage des Signalgebers an bereits installierte, mit Strom beaufschlagbare
Leitungen. Auf Grund seiner ferromagnetischen Eigenschaften weist das
Befestigungsteil einen geringen magnetischen Widerstand auf, so
dass der von dem Strom des Leiters erzeugte magnetische Fluss in
dem Befestigungsteil gebündelt
und durch dieses beispielsweise zu einem Stromwandler oder einem
beweglichen Anker geführt
wird, der bei einem Kurzschluss in eine Kurzschlussposition überführt wird.
Das Befestigungsteil dient mit anderen Worten als magnetischer Leiter
oder magnetischer Kurzschluss.
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Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, den
Signalgeber räumlich
von dem Fernmelder getrennt anzuordnen. So kann der Signalgeber
beispielsweise in nur schlecht zugänglichen Bereichen einer Schaltanlage
montiert sein, die Fernmeldemittel sich jedoch beispielsweise an
der Frontseite einer Einbautengruppe in Augenhöhe befinden. Dies wirkt sich
insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn der Kurzschlussanzei ger
erfindungsgemäß neben
dem GSM-Modul und der Steuereinheit weitere Anzeigemittel wie beispielsweise
ablesbare Rastkontakte oder dergleichen aufweist.
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Vorteilhafterweise weist die Niederspannungsquelle
einen Stromwandler, eine Gleichrichterschaltung sowie einen Ladekondensator
auf. Bei dieser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist eine
im Wesentlichen wartungsfreie Energieversorgung des GSM-Moduls ermöglicht,
wobei der Ladekondensator auch bei einem Netzausfall, beispielsweise
durch einen Schaltprozess, die zum Versenden einer SMS-Nachricht
notwendige Energieversorgung bereitstellt.
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Abweichend hiervon kann die Niederspannungsquelle
einen Stromwandler und einen sekundärseitig mit dem Stromwandler
verbundenen Akkumulator aufweisen. Der Stromwandler ist im montierten
Zustand des Kurzschlussanzeigers von dem Leiterstrom erregbar, so
dass sekundärseitig
ein Wechselstrom auf einem Niederspannungspotential erzeugbar ist.
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Bei besonders kostengünstigen
Lösungen
ist die Niederspannungsquelle eine einfache Batterie, die nach einer
bestimmten Zeit auszutauschen ist.
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Erfindungsgemäß kann die Niederspannungsquelle
auf einem Hochspannungs- oder Mittelspannungspotential liegen. Kostenträchtige Maßnahmen
zur Potentialtrennung sind somit überflüssig geworden.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile
der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen der
Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei
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1 ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zeigen.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
1 zum Anzeigen eines Kurzschlussstromes in einer Phase eines Leiter 2, der
auf einem Mittelspannungspotential liegt. Die Vorrichtung 1 weist
einen Signalgeber 3 auf, dessen Komponenten in 1 mit einer unterbrochenen
Linie umrandet sind. Der Signalgeber 3 umfasst einen Stromwandler 4 zum
Erzeugen eines zum Primärstrom
des Leiters 2 proportionalen Sekundärstromes in einer Leiterschleife 5,
die einen ohmschen Widerstand 6 aufweist. Im Zuge des Sekundärstromes
ist ein Relais 7 vorgesehen. Die Stärke des Sekundärstromes
reicht im Normalbetrieb nicht aus, einen nur schematisch angedeuteten
Eisenkern des Relais 7 in dessen Spule gegen die Kraft
einer Feder zu ziehen. Bei Kurzschlussströmen des Leiters 2 übersteigt
der Sekundärstrom
des Stromwandlers 4 in der Leiterschleife 5 jedoch
einen durch die Feder des Relais 7 festgelegten Schwellenwert,
so dass der Eisenkern in die Spule des Relais 7 eingezogen
wird. Der Eisenkern ist mechanisch mit einem Meldekontakt 8 verbunden,
so dass durch das Einziehen des Eisenkerns in die Spule der Meldekontakt 8 geschlossen wird.
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Der Meldekontakt 8 ist mit
einem GSM-Modul 9 verbunden, das über eine Niederspannungsquelle 10 mit
Energie versorgt ist. Das GSM-Modul 9 verfügt über eine
in 1 figürlich nicht
dargestellte Steuereinrichtung, die als Schnittstelle zur Dateneingabe
für ein
Bedienerpersonal eingerichtet ist. Die Steuereinheit verfügt ferner über einen
Datenspeicher zur Aufnahme der Adresse eines Empfängers sowie
eines Nachrichtentextes.
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Nach der Betätigung des Meldekontakts 8 durch
den Signalgeber 3 liest die Steuereinheit des GSM-Moduls 9 den
Datenspeicher mittels einer Ausleseeinheit aus. Anschließend stellt
das GSM-Modul 9 eine Verbindung mit einem Empfänger auf
Grundlage der ausgelesenen Empfängeradresse
her und versendet den ebenfalls ausgelesenen Nachrichtentext als
SMS-Nachricht.
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Als Empfänger dient beispielsweise ein
Mobiltelefon mit GSM-Modul,
das einem Bedienerpersonal zugeordnet ist.
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Zur Energieversorgung des GSM-Moduls 9 ist
bei dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel eine
einfache Batterie als Niederspannungsquelle 10 vorgesehen.
Abweichend zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist es jedoch auch möglich,
den Sekundärstrom
des Stromwandlers 4 zum Aufladen eines Akkumulators einzusetzen,
der die Energieversorgung seinerseits übernimmt.
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Zur Befestigung des Stromwandlers 4 ist eine
Eisenschelle zweckmäßig, die
ferromagnetisch ist, und ein von dem Leiterstrom erzeugtes Magnetfeld
bündelt
und zum Eisenkern des Stromwandlers 4 führt.
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2 zeigt
Ausführungsbeispiele
von mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1.
Die hier nur schematisch dargestellten Vorrichtungen sind sowohl
zur Anzeige eines zwischen den Phasen des Leiters 2 auftretenden
Kurzschlusses als auch zur Anzeige eines Erdschlusses vorgesehen.
Die Vorrichtung 1 weist daher vier Wandler 4 auf,
von denen drei jeweils von einer Phase des Leiters 2 gespeist sind.
Der vierte Wandler 4 ist ein Summenstromwandler, der primärseitig
von allen drei Phasen des Leiters 2 gespeist ist. Der vierte
Wandler misst somit den Summenstrom aller drei Phasen des Leiters 2, der
bei symmetrischen Drehströmen
Null beträgt. Übersteigt der Summenstrom den an der Vorrichtung eingestellten
Schwellenwert, löst
der Meldkontakt das Versenden einer SMS-Nachricht aus, die sich von
ihrem Nachrichtentext gegenüber
anderen Kurzschlüssen
unterscheiden kann.
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Darüber hinaus ist die gezeigte
Vorrichtung 1 zur Anzeige des Empfangs eines getakteten
Signals eingerichtet. Das getaktete und in 2 gestrichelt angedeutete Signal wird
beispielsweise über
eine mit dem Sternpunkt 11 eines Transformators 12 verbundene
Spule 13 zur Blindleistungskompensation in den Leiter 2 eingespeist.
Dabei dient eine Schaltung 14 als Taktgenerator.
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In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Vorrichtungen 1 Netzstationen 15 zugeordnet,
wobei zwischen der zweiten und der dritten Netzstation 15 ein
Erdschluss auftritt. Das getaktete Signal erreicht auf Grund dieses
Erdschlusses nur die erste und die zweite Netzstation 15.
Die erste und die zweite Vorrichtung 1 senden somit eine
SMS-Nachricht an den Empfänger.
Die dritte, Vorrichtung setzt hingegen keine SMS-Nachricht ab, so
dass der Erdschluss über
die Auswertung der Nachrichtentexte vom Empfänger lokalisiert werden kann.