DE19543363C2 - Meßwandleranordnung - Google Patents
MeßwandleranordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßwandleranordnung zur
Messung von Strömen oder Spannungen in Mittel- oder
Hochspannungsanlagen, mit mindestens einem Strom-
oder Spannungssensor zum Erfassen der Meßwerte, mit
mindestens einem Kodierer zum kodieren der Meßwerte,
mit mindestens einem Lichtsender zum Senden und
mindestens einem Lichtempfänger zum Empfangen der
kodierten Meßwerte, und mit mindestens einem
Dekodierer zum dekodieren der Meßwerte am
Empfangsort nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Meßwandleranordnung wird aus der DE
41 33 508 C1 als bekannt vorausgesetzt.
Bei der Strom- oder Spannungsmessung in Mittel- oder
Hochspannungsanlagen tritt das Problem auf, daß
übliche elektronische Meß- und Verarbeitungsgeräte
Meßspannungen von einigen Volt erfordern. In
Hochspannungsanlagen hingegen treten Spannungen in
der Größenordnung bis zu einigen 100 kV und Ströme
bis zu einigen kA auf. Zur Strom- und
Spannungsmessung werden daher Strom- oder
Spannungswandler verwendet, die die Hochspannungen
und -ströme an das Niveau der Meßgeräte anpassen. Die
Weiterleitung der kleinen Meßströme bzw. Meßspannung
vom Strom- oder Spannungswandler zum Meßgerät mittels
Kupferleitungen hat den Nachteil, daß von der
Hochspannungsanlage ausgehende elektromagnetische
Einflüsse, insbesondere aufgrund von Schaltvorgängen,
wegen des hohen Spannungsniveaus starke Störungen der
auf niedrigem Spannungsniveau befindlichen
Meßspannungen in den Kupferleitungen verursachen
können.
Es ist bekannt, zur Lösung dieses Problems die
Kupferleitungen durch Lichtwellenleiter zu ersetzen
und die Meßwerte in kodierter, insbesondere
digitalisierter Form mittels Lichtsignalen an ein
Meßgerät zu übermitteln.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Meßwandleranordnung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 zu verbessern, so daß sie auf
einfache Weise in einer Mittel- oder
Hochspannungsanlage installierbar ist und ohne großen
Aufwand an die jeweiligen Meßerfordernisse angepaßt
werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht in den im Patentanspruch 1 dazu angegebenen Merkmalen.
Bei
der Gliederung der Meßwandleranordnung ergeben
sich einfache Schnittstellen zwischen den
erfindungsgemäßen Modulen, wodurch die
Meßwandleranordnung auf einfache Weise installiert
werden kann und wenig störanfällig ist. Zwischen dem
Sensormodul und dem Sendermodul wird der Meßwert in
Form einer analogen Spannung übergeben. Auch am
Ausgang des Empfängermoduls kann der Meßwert wieder
als analoge Spannung an eine Spannungsanzeige und
eine nachfolgende Steuerelektronik weitergegeben
werden. Zwischen dem Sendermodul und dem
Empfängermodul wird der Meßwert in kodierter Form als
Lichtsignal übertragen. Dabei kann die Übertragung
mittels einer geeigneten Optik direkt durch den Raum
oder in einer bevorzugten Ausführungsform mittels
Lichtwellenleiter übertragen werden.
Aufgrund der standardisierten Schnittstellen kann
jedes Modul auf einfache Weise mit anderen Modulen zu
einer speziellen Meßwandleranordnung zusammengestellt
werden. Dabei kann beispielsweise an das Sendermodul
ein Sensormodul mit einem Stromsensor genauso
angeschlossen werden wie ein Sensormodul mit einem
Spannungssensor. Außerdem kann jedes Modul im Rahmen
von Wartungsmaßnahmen auf einfache Weise gegen ein
gleichartiges ausgetauscht werden. Weiterhin ergeben
sich logistische Vorteile. Da die Sender- und
Empfängermodule für Strommeßanordnungen und die für
Spannungsmeßanordnungen gleich sind, kann die
Lagerhaltung kostengünstig reduziert werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Meßwandleranordnung, insbesondere ihrer Module
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So kann ein Sensormodul zur Messung von
Wechselspannungen einen Spannungssensor in Form eines
induktiven Spannungswandlers aufweisen, wenn dies bei
der zugehörigen Hochspannungsanlage erforderlich sein
sollte. Der Spannungswandler kann aber auch besonders
kostengünstig als induktiver Teiler ausgeführt sein,
der keine Potentialtrennung zwischen Primärkreis und
Sekundärkreis aufweisen muß, da eine
Potentialtrennung zwischen der Hochspannungsseite und
dem Meßgerät bereits durch die Übertragung der
Meßwerte mittels Licht erzielt wird.
Die Potentialtrennung durch die Übertragung mittels
Licht ist auch bei einer Ausführungsform des
Sensormoduls vorteilhaft, das zur Messung von Gleich-
oder Wechselspannungen geeignet ist und dafür einen
Spannungssensor in Form eines ohmschen Teilers
aufweist. Ein derartiger Spannungssensor ist
besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
Insbesondere bei der Verwendung mit Wechselspannungen
sollte der ohmsche Teiler vorzugsweise
frequenzkompensiert sein. Dabei kann der
Spannungssensor noch verbessert werden, indem der
ohmsche Teiler niederspannungsseitig mit einem
Überspannungsableiter versehen ist, der das Auftreten
von Überspannungen am nachfolgenden Sendermodul
verhindert.
In einer zur Messung von Wechselströmen geeigneten
Ausführungsform des Sensormoduls ist ein induktiver
Stromwandler vorgesehen, der sekundärseitig mit einem
Bürdenwiderstand zur Strom-Spannungswandlung
verbunden ist. Dabei liegt am Ausgang des
Sensormoduls eine dem gemessenen Strom proportionale
Spannung an, die an der Schnittstelle unproblematisch
an das angeschlossene Sendermodul übergeben werden
kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist vorgesehen, daß das Sendermodul als
Kodierer einen Spannungs-Frequenz-Wandler zur
Erzeugung eines gepulsten Trägersignals und einen
Lichtsender mit mindestens einer Leuchtdiode als
Senderdiode zur Umwandlung des Trägersignals in
Lichtimpulse aufweist. Die Kodierung der Spannung in
Form eines gepulsten elektrischen Trägersignals
variabler Frequenz ermöglicht eine sehr schnelle
Kodierung ohne Verzögerung und damit eine schnelle
Reaktion einer an das Empfängermodul angeschlossenen
Regelelektronik im Störungsfall. Die Verwendung einer
Senderdiode als Lichtsender erlaubt die Erzeugung von
Lichtimpulsen mit hoher Frequenz bei geringem
Energieverbrauch.
Die Maßnahme, daß die Senderdiode mit sichtbarem
roten Licht arbeitet, vorzugsweise mit einer
Wellenlänge von 660 nm, ermöglicht eine einfache
Fehlersuche durch den Monteur, der feststellen kann,
ob der Lichtsender einwandfrei arbeitet und ob Licht
zum Lichtempfänger übertragen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
daß das Empfängermodul als Lichtempfänger eine
lichtempfindliche Empfangsdiode zur Umwandlung von
Lichtimpulsen in ein elektrisches gepulstes
Trägersignal und als Dekodierer einen Frequenz-
Spannungs-Wandler aufweist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Empfängermodul eine Überwachungsschaltung
aufweist, die einen Ausfall oder eine
Meßbereichsüberschreitung des Trägersignals sowie
einen Ausfall der Spannungsversorgung für das
Empfängermodul registriert und meldet. Diese Maßnahme
gewährleistet, daß Störungen der Meßwandleranordnung
sofort erkannt und ungewünschte Folgen,
beispielsweise ein Fehlalarm oder ein Abschalten der
Hochspannungsanlage vermieden werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist ein
Modulträger vorgesehen, in den mehrere
Empfängermodule einsetzbar sind, wobei der
Modulträger eine Energieversorgungseinrichtung für
die Empfängermodule aufweist. Im allgemeinen müssen
in Mittel- oder Hochspannungsanlagen eine Vielzahl
von Spannungen und Strömen überwacht und gemessen
werden. Dies erfordert eine Vielzahl von
erfindungsgemäßen Meßwandleranordnungen. Da die
Empfängermodule alle mit einer Betriebsspannung
versorgt werden müssen, ist es besonders zweckmäßig
eine einzige Energieversorgungseinrichtung zur
Versorgung von mehreren Empfängermodulen zu verwenden
und in einem Modulträger anzuordnen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein
Sendermodul mit einem zugehörigen Empfängermodul
durch einen Lichtwellenleiter optisch verbunden. Eine
derartige Anordnung ist besonders unempfindlich
gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen und
stellt ein hohes Isolationsniveau zwischen Sender-
und Empfängerort her.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das
Sendermodul mehr als einen Anschluß für den Anschluß
von einer entsprechenden Anzahl von
Lichtwellenleitern und Empfängermodulen aufweist. An
ein derartiges Sendermodul können z. B. problemlos
zwei Empfängermodule zur Überwachung des Meßwertes an
zwei verschiedenen Orten angeschlossen werden. Es
lassen sich ebenso mehrere Meßbereiche aus demselben
Meßsignal parallel über eine entsprechende Zahl von
Lichtwellenleitern übertragen.
Durch die Maßnahme, daß ein Sensormodul und ein
Sendermodul zu einer Hochspannungsbaugruppe
zusammenfügbar sind, ist einerseits die Flexibilität
durch Verwendung eines an die Meßbedingungen
angepaßten Sensormoduls und andererseits eine
einfache Montage der Hochspannungsbaugruppe als
Einheit in der Hochspannungsanlage gewährleistet.
Dabei kann das Sensormodul und das Sendermodul derart
aufeinander abgestimmt sein, daß sie nicht nur
mechanisch auf einfache Weise zusammenfügbar sind,
sondern daß die geometrische Konstellation besonders
funktionsgerecht ist und einen störungsfreien Betrieb
gewährleistet.
Eine derartige Hochspannungsbaugruppe kann noch durch
die Maßnahme verbessert werden, daß sie zusätzlich
eine Energieversorgungseinheit für die Versorgung des
Sendermoduls aufweist.
Eine derartige Energieversorgungseinheit wird in
einer ersten bevorzugten Ausführungsform aus dem
Primärkreis der Mittel- oder Hochspannungsanlage
gespeist. Dies hat den Vorteil, daß eine separate
Versorgungsleitung zur Hochspannungsbaugruppe nicht
erforderlich ist. Nachteilig an dieser
Ausführungsform ist jedoch, daß bei Ausfall der
Mittel- oder Hochspannungsversorgung eine Messung
ohne ergänzende Notversorgungsmaßnahmen nicht
gewährleistet ist.
Der genannte Nachteil kann durch die Maßnahme
vermieden werden, daß die Energieversorgungseinheit
über Lichtwellenleiter gespeist wird. Dabei wird die
zum Betrieb des Sendermoduls erforderliche Energie in
Form von Licht zugeführt, das anschließend in
elektrische Energie umgewandelt wird. Die Vorteile
der Energieversorgung über Lichtwellenleiter liegen
einerseits in der Potentialtrennung und andererseits
in der Unabhängigkeit von der Hochspannung.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1: Eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Meßwandleranordnung zur
Messung von Spannungen,
Fig. 2: ein Sensormodul für die Messung von
Strömen,
Fig. 3: ein Sensormodul zur Messung von Spannungen
in einer anderen Ausführungsform,
Fig. 4: ein Sensormodul zur Messung von Spannungen
in einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 5: ein Sensormodul mit einem Transformator als
Luftspule ausgeführt.
Die in Fig. 1 dargestellte Meßwandleranordnung
besteht aus einem Sensormodul 1, einem Sendermodul 2,
einem Übertragungsmodul 3 und einem Empfängermodul 4.
Das Sensormodul 1 besteht aus einem Spannungssensor
in Form eines Transformators 5, dessen Primärkreis 6
über zwei Anschlüsse 7, 8 an eine Erdleitung 9 und
eine Hochspannungsleitung 10 angeschlossen ist. Der
Sekundärkreis 11 des Transformators 5 ist über zwei
weitere Anschlüsse 12, 13 mit dem Sendermodul 2
verbunden.
Das Sendermodul 2 besitzt einen Spannungs-Frequenz-
Wandler 14 und einen Lichtsender 15 mit einer
Leuchtdiode als Senderdiode 16.
Eine Hilfsenergieversorgungseinheit 17 versorgt über
elektrische Leitungen 18 den Spannungs-Frequenz-
Wandler 14 und den Lichtsender 15 mit elektrischer
Energie. Die Hilfsenergieversorungseinheit 17 ist
über einen Anschluß 19 an eine Versorgungsleitung 20
angeschlossen, die wiederum über einen Anschluß 21
mit einer nicht gezeigten Energiequelle verbunden
ist. In einer einfachen Ausführungsform ist eine
elektrische Energiequelle vorgesehen und die
Versorgungsleitung 20 ist als elektrische Leitung
ausgeführt. Wenn jedoch wegen der Hochspannung im
Bereich der Hilfsenergieversorgungseinheit 17 keine
elektrische Verbindung zur Energiequelle bestehen
soll, wird eine Ausführungsform empfohlen, bei der
die Versorgungsleitung 20 aus einem Lichtwellenleiter
besteht. Die Energiequelle ist in diesem Fall als
Lichtquelle ausgeführt und die
Hilfsenergieversorgungseinheit 17 müßte das Licht in
elektrische Energie umwandeln. Eine alternative
Energieversorgung, bei der auf die Versorgungsleitung
20 verzichtet werden kann, ist in Fig. 1 durch die
gestrichelte Leitung 22 angedeutet. Über die Leitung
22 könnte sich in diesem Fall die
Hilfsenergieversorgungseinheit 17 mit elektrischer
Energie aus der Hochspannungsleitung 10 versorgen.
Die zu messende Hochspannung in der
Hochspannungsleitung 10 wird in den Primärkreis 6 des
als Spannungssensor dienenden Transformators 5
eingespeist. Im Sekundärkreis 11 wird eine der zu
messenden Hochspannung proportionale Niederspannung
erzeugt, die über die Anschlüsse 12, 13 in den
Spannungs-Frequenz-Wandler 14 eingespeist wird. Der
Spannungs-Frequenz-Wandler 14 dient als Kodierer. Er
erzeugt elektrische Impulse mit einer Frequenz, die
von der angelegten Spannung abhängt. Die elektrischen
Impulse werden über eine Impulsleitung 23 an den
Lichtsender 15 weitergegeben, wo sie mittels der
Senderdiode 16, in eine Folge von Lichtimpulsen mit
vom Meßsignal abhängiger Frequenz umgewandelt
werden, die an einer Lichtausgangsbuchse 24 zur
Verfügung stehen.
Das Übertragungsmodul 3 wird von einem
Lichtwellenleiter 25 gebildet, der mit seinem einen
Ende 26 an der Lichtausgangsbuchse 24 und mit seinem
anderen Ende 27 an eine Lichteingangsbuchse 28 eines
Lichtempfängers 29 angeschlossen ist.
Das Empfängermodul 4 besteht aus dem Lichtempfänger
29 mit einer lichtempfindlichen Empfangsdiode 30 und
einem Frequenz-Spannungs-Wandler 31, der als
Dekodierer dient. Über elektrische Leitungen 32
werden der Frequenz-Spannungs-Wandler 31 und der
Lichtempfänger 29 mit elektrischer Energie versorgt.
Die in die Lichteingangsbuchse 28 eindringenden
Lichtimpulse treffen auf die lichtempfindliche
Empfangsdiode 30, wo sie in eine elektrische
Impulsfolge derselben Frequenz umgewandelt werden.
Über eine Impulsleitung 33 gelangen die elektrischen
Impulse in den Frequenz-Spannungs-Wandler 31, der die
Frequenz wieder dekodiert, indem er eine von der
Frequenz abhängige Spannung erzeugt. Die erzeugte
Spannung wird über zwei Meßanschlüsse 34, 35 an ein
nicht dargestelltes Anzeigegerät und ein Steuergerät
mit einer Regelungselektronik weitergegeben.
Die Senderdiode 16 strahlt sichtbares rotes Licht mit
einer Wellenlänge von 660 nm ab. Dadurch kann die
Funktionsfähigkeit des Lichtsenders 15 leicht
überprüft werden, indem der Monteur einfach den
Lichtaustritt aus der Lichtausgangsbuchse 24
überprüft. Genauso einfach kann der Lichtwellenleiter
25 auf Funktion überprüft werden, indem er mit seinem
Ende 26 an die Lichtausgangsbuchse 24 angeschlossen
wird und der Lichtaustritt am anderen Ende 27 des
Lichtwellenleiters 25 überprüft wird.
Das Empfängermodul 4 ist ferner mit einer nicht
gezeigten Überwachungsschaltung versehen, die einen
Ausfall der als Trägersignal dienenden Impulsfolge
oder eine Meßbereichsüberschreitung sowie einen
Ausfall der Energieversorgung für das Empfängermodul
4 über die elektrischen Leitungen 32 registriert und
meldet.
Weiterhin ist ein nicht gezeigter Modulträger
vorgesehen, in den mehrere Empfängermodule 4
einsetzbar sind. Beispielsweise müssen bei
Hochspannungsanlagen Spannungen und Ströme wegen der
üblichen dreiphasigen Bauweise jeweils dreifach
gemessen werden. Deshalb sind normalerweise
mindestens drei Meßwandleranordnungen der
beschriebenen Art erforderlich. Der genannte
Modulträger erlaubt eine solche Anordnung.
In einer Variante kann das Übertragungsmodul 3 z. B.
auch aus zwei Lichtwellenleitern 25 bestehen. In
diesem Fall muß entweder die Impulsleitung 23
aufgezweigt werden, um zwei Lichtsender 15 mit zwei
Senderdioden 16 und zwei Lichtausgangsbuchsen 24 zu
versorgen, oder das von der Senderdiode 16
abgestrahlte Licht wird auf zwei Lichtausgangsbuchsen
24 verzweigt. Mit den zwei Lichtwellenleitern 25
können zwei an verschiedenen Orten untergebrachte
Empfängermodule 4 versorgt werden, beispielsweise
jeweils eines für ein Anzeigegerät und ein Regelungs-
und Steuergerät. Es können aber auch zwei
Empfängermodule 4 an demselben Ort versorgt werden,
so daß die doppelte Lichtübertragung zur Erhöhung der
Betriebssicherheit beiträgt.
Auch für das Sensormodul 1 sind verschiedenen
Ausführungsformen vorgesehen. Zur Messung von
Wechselspannungen kann als Spannungssensor ein
induktiver Spannungswandler in Form des in Fig. 1
gezeigten Transformators 5 dienen. Ein induktiver
Spannungswandler kann aber auch aus einem in Fig. 3
dargestellten Spartransformator 37 bestehen. Der
Spartransformator besteht nur aus einer einzigen
Wicklung mit einem Abgriff 38 für die Niederspannung.
Der Spartransformator 37 gewährleistet keine
galvanische Trennung von Primärkreis 6 und
Sekundärkreis 11. Um so wichtiger ist die
Potentialtrennung, die durch die Verwendung eines
Lichtwellenleiters 25 zwischen dem Sendermodul 2 und
dem Empfängermodul 4 gewährleistet ist.
Auch die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform eines
Sensormoduls 1 weist keine galvanische Trennung auf.
Der hier dargestellte Spannungssensor besteht aus
einem Oberwiderstand 39 und einem Unterwiderstand 40,
die als ohmscher Teiler geschaltet sind. Die am
äußeren Anschluß 12 anliegende Niederspannung wird an
einem Abgriff 41 zwischen den beiden Widerständen 39,
40 abgegriffen. Außerdem ist zwischen den zu den
Anschlüssen 12, 13 führenden Leitungen ein
Überspannungsableiter 42 geschaltet, der das
nachfolgend angeschlossene Sendermodul 2 vor
Überspannungen schützt. Ein Spannungssensor in Form
eines ohmschen Teilers 39, 40 ist auch für die
Messung von Gleichspannungen geeignet.
In Fig. 5 ist ein Sensormodul 1 mit einem eisenlosen
Transformator 46 als Luftspule dargestellt, der mit
einem Widerstand 47 und einem die Anschlüsse 12, 13
verbindenden Kondensator 48 zusammengeschaltet ist.
Schließlich ist in Fig. 2 ein für die Messung von
Wechselströmen geeigneter induktiver Stromwandler
dargestellt, der wiederum einen Transformator 5
aufweist. In den Sekundärkreis 11 ist aber hier im
Gegensatz zum Spannungssensor von Fig. 1 ein
Bürdenwiderstand 43 geschaltet, der zur
Strom-Spannungswandlung dient. Der durch den
Bürdenwiderstand 43 fließende Strom ist proportional
zu der am Bürdenwiderstand 43 anliegenden Spannung,
die über zwei Meßleitungen 44, 45 abgegriffen und den
zur Verbindung mit dem Sendermodul 2 vorgesehenen
Anschlüssen 12, 13 zugeführt wird. Die so gewonnene
Meßspannung kann direkt an den
Spannungs-Frequenz-Wandler 14 des Sendermoduls 2
angelegt werden. Dies bedeutet, daß dasselbe
Sendermodul 2 nicht nur mit den beschriebenen
Spannungssensoren, sondern auch mit dem Stromsensor
gemäß Fig. 2 zusammengeschaltet werden kann. Es ist
nicht notwendig, für diesen Zweck ein anderes
Sendermodul mit einem Strom-Frequenz-Wandler
vorzuhalten.
Der verwendete Spannungs-Frequenz-Wandler 14 weist
einen hohen Eingangswiderstand auf, um die jeweiligen
Spannungs- oder Stromsensoren möglichst wenig zu
belasten und damit die Meßgenauigkeit zu erhöhen. Die
beschriebenen Sensormodule 1 können als
"leistungslos" oder "leistungsarm" bezeichnet werden,
da sie aus der Hochspannungsleitung 10 extrem wenig
Energie entnehmen. Mit der beschriebenen
Meßwandleranordnung werden Hochspannungen bis 50 kV
gemessen. Bei entsprechender Dimensionierung der
Bauteile ist jedoch dem Spannungsbereich prinzipiell
keine Grenze gesetzt. Ein weiterer Vorteil der
erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß alle
Komponenten sowie die optischen und elektronischen
Ein- und Ausgänge sich auf Erdpotential, vorzugsweise
im Klemmenkasten befinden und damit jederzeit gut
zugänglich sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das jeweils
verwendete Sensormodul 1 und das Sendermodul 2 in
ihren Abmessungen und Anschlüssen aufeinander
abgestimmt, so daß sie zu einer
Hochspannungsbaugruppe zusammenfügbar sind. Die
Hochspannungsbaugruppe ist in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht, in das auch die
Hilfsenergieversorgungseinheit 17 integriert ist. Bei
einer derartigen Hochspannungsbaugruppe muß zur
Installation lediglich die Hochspannungsleitung 10,
die Erdleitung 9, der Lichtleiter 25 und
gegebenenfalls die Versorgungsleitung 20
angeschlossen werden.
1
Sensormodul
2
Sendermodul
3
Übertragungsmodul
4
Empfängermodul
5
Transformator
6
Primärkreis
7
Anschluß
8
Anschluß
9
Erdleitung
10
Hochspannungsleitung
11
Sekundärkreis
12
Anschluß
13
Anschluß
14
Spannungs-Frequenz-Wandler
15
Lichtsender
16
Senderdiode
17
Hilfsenergieversorgungseinheit
18
elektrische Leitungen
19
Anschluß
20
Versorgungsleitung
21
Anschluß
22
Leitung
23
Impulsleitung
24
Lichtausgangsbuchse
25
Lichtwellenleiter
26
Ende
27
Ende
28
Lichteingangsbuchse
29
Lichtempfänger
30
Empfangsdiode
31
Frequenz-Spannungs-Wandler
32
elektrische Leitungen
33
Impulsleitung
34
Meßanschluß
35
Meßanschluß
37
Spartransformator
38
Abgriff
39
Oberwiderstand
40
Unterwiderstand
41
Abgriff
42
Überspannungsableiter
43
Bürdenwiderstand
44
Meßleitung
45
Meßleitung
46
Transformator
47
Widerstand
48
Kondensator
Claims (16)
1. Meßwandleranordnung zur Messung von Strömen
oder Spannungen in Mittel- oder
Hochspannungsanlagen, mit mindestens einem
Strom- oder Spannungssensor (1) zum Erfassen
der Meßwerte, mit mindestens einem Kodierer
(14) zum Kodieren der Meßwerte, mit mindestens
einem Lichtsender (15) zum Senden und
mindestens einem Lichtempfänger (29) zum
Empfangen der kodierten Meßwerte, und mit
mindestens einem Dekodierer (31) zum Dekodieren
der Meßwerte am Empfangsort, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Meßwandleranordnung aus untereinander
kombinierbaren Modulen mit standardisierten
Schnittstellen zusammengestellt ist und
mindestens ein Sensormodul (1) mit dem Strom-
oder Spannungssensor (5, 37, 39, 40),
mindestens ein Sendermodul(2) mit dem Kodierer
(14) und dem Lichtsender (15) und mindestens
ein Empfängermodul (4) mit dem Lichtempfänger
(29) und dem Dekodierer (31) aufweist, und daß
Sensormodul (1) und Sendermodul (2) in ihren
Abmessungen und Anschlüssen aufeinander
abgestimmt und mechanisch zu einer
Hochspannungsbaugruppe zusammengefügt sind, die
als Einheit eine einfache Montage in der
Hochspannungsanlage gewährleistet.
2. Meßwandleranordnung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
das Sensormodul (1) zur Messung von
Wechselspannungen einen Spannungssensor in Form
eines induktiven Spannungswandlers (5)
aufweist.
3. Meßwandleranordnung nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß
der Spannungswandler ohne Potentialtrennung
zwischen Primärkreis und Sekundärkreis
ausgebildet ist.
4. Meßwandleranordnung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
das Sensormodul (1) zur Messung von Gleich-
oder Wechselspannungen einen Spannungssensor in
Form eines vorzugsweise frequenzkompensierten
ohmschen Teilers (39, 40) aufweist.
5. Meßwandleranordnung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß
der ohmsche Teiler (39, 40)
niederspannungsseitig mit einem
Überspannungsableiter (42) versehen ist.
6. Meßwandleranordnung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
das Sensormodul (1) zur Messung von
Wechselströmen einen induktiven Stromwandler
(5) mit einem sekundärseitigen Bürdewiderstand
(43) zur Strom-Spannungswandlung aufweist.
7. Meßwandleranordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Sendermodul
(2) als Kodierer einen Spannungs-Frequenz-
Wandler (14) zur Erzeugung eines gepulsten
Trägersignals und einen Lichtsender (15) mit
mindestens einer Senderdiode (16) zur
Umwandlung des Trägersignals in Lichtimpulse
aufweist.
8. Meßwandleranordnung nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß
die Senderdiode (16) mit sichtbarem roten Licht
arbeitet, vorzugsweise mit einer Wellenlänge
von 660 nm.
9. Meßwandleranordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Empfängermodul
(4) einen Lichtempfänger (29) mit einer
lichtempfindlichen Empfangsdiode (30) zur
Umwandlung von Lichtimpulsen in ein
elektrisches gepulstes Trägersignal und als
Dekodierer einen Frequenz-Spannungs-Wandler
(31) aufweist.
10. Meßwandleranordnung nach Anspruch 9, da
durch gekennzeichnet, daß
das Empfängermodul (4) eine
Überwachungsschaltung aufweist, die einen
Ausfall oder eine Meßbereichsüberschreitung des
Trägersignals sowie einen Ausfall der
Energieversorgung für das Empfängermodul (4)
registriert und meldet.
11. Meßwandleranordnung nach einem der Ansprüche 9
oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Modulträger vorgesehen
ist, in den mehrere Empfängermodule (4), z. B.
für eine drei- oder mehrphasige Anordung,
einsetzbar sind, und daß der Modulträger eine
Energieversorgungseinrichtung für die
Empfängermodule (4) aufweist.
12. Meßwandleranordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens ein
Sendermodul (2) und ein Empfängermodul (4)
durch einen Lichtwellenleiter (25) optisch
miteinander verbunden sind.
13. Meßwandleranordnung nach Anspruch 12, da
durch gekennzeichnet, daß
das Sendermodul (2) zwei oder mehr Anschlüsse
(24) für den Anschluß von zwei oder mehr
Lichtwellenleitern (25) und zwei oder mehr
Empfängermodulen (4) aufweist.
14. Meßwandleranordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die
Hochspannungsbaugruppe eine
Hilfsenergieversorgungseinheit (17) für die
Versorgung des Sendermoduls (2) aufweist.
15. Meßwandleranordnung nach Anspruch 14, da
durch gekennzeichnet, daß
die Hilfsenergieversorgungseinheit (17) aus dem
Primärkreis (6) der Mittel- oder
Hochspannungsanlage gespeist wird.
16. Meßwandleranordnung nach Anspruch 15, da
durch gekennzeichnet, daß
die Hilfsenergieversorgungseinheit (17) über
Lichtwellenleiter gespeist wird.
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- 1995-11-21 DE DE1995143363 patent/DE19543363C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE10305986B4 (de) | 2003-02-12 | 2022-07-21 | IAD Gesellschaft für Informatik, Automatisierung und Datenverarbeitung mbH | Messsystem mit intelligentem Sensorkopf für Mittel- oder Hochspannungsanlagen oder im Bergbau |
Also Published As
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DE19543363A1 (de) | 1997-05-28 |
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