DE19821953A1

DE19821953A1 - Instrument transformer for current and voltage measurement used in monitoring and control or automation of medium and large

Info

Publication number: DE19821953A1
Application number: DE19821953A
Authority: DE
Inventors: Jiri Zahradnik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-11-18
Also published as: WO1999060691A1

Abstract

The instrument or measuring transformer (1) is constructed on busbar (2) as a measurement bridge and is provided with systems, which convert and process these current or voltage variables direct at the measurement place, and the resulting information can then be transferred across the connection of the data line

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Meßwandler für die Strom- und Spannungsmessung bei der Überwachung, Steuerung und Automation mittlerer und großer Informationsmengen in fernwirktechnischen Syste men. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Meßwandler mit inte grierter Intelligenz.The present invention relates to a transducer for the current and Voltage measurement in monitoring, control and automation medium and large amounts of information in telecontrol systems men. In particular, the invention relates to a transducer with inte great intelligence.

Fernwirksysteme bieten vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. So kom men derartige Systeme seit geraumer Zeit in den Versorgungsnetzen zur Übertragung und Verteilung der elektrischen Energie zum Einsatz. Wei tere Anwendungsfelder bieten beispielsweise die Verteilungsnetze der Gas-, Wasser- oder Fernwärmeversorgung, sowie auch die Verkehrs leittechnik. Allen fernwirktechnischen Anwendungen liegt das technische Prinzip zugrunde, daß eine versorgungstechnische Anlage überwacht und deren Arbeitsverhalten protokolliert wird, um einen möglichst an dauernden störungsfreien Verlauf sicherzustellen. Hierbei werden aus gewählte Meßpunkte im Versorgungsnetz, an denen die unterschiedlich sten Meßgrößen abgegriffen werden können, von den Rechneranlagen der Fernwirkunterstationen einer Meßleitstelle konfiguriert und als Da tenpunkte visualisiert, d. h. die jeweiligen Meßpunkte können in Abhän gigkeit der zu erfüllenden Überwachungsaufgabe individuell abgefragt werden. Beim Auftreten einer Störungsursache steht die Alarmierung und das zeitfolgerichtige Einordnen der Meßsignale im Vordergrund, damit der Ort der Störungsursache, sozusagen "online", zurückverfolgt werden kann, so daß von der Leitstelle unverzüglich die notwendigen Aktionen, wie beispielsweise ein Notabschalten des Teilnetzes oder eine Nachregulierung der Strom- bzw. Spannungswerte beim Einspeisen ins Netz, ausgeführt werden können.Telecontrol systems offer a wide range of applications. So com Such systems have been in the supply networks for some time Transmission and distribution of electrical energy used. Wei The distribution networks of Gas, water or district heating supply, as well as traffic control technology. The technical is for all telecontrol applications The principle is that a supply system monitors and their working behavior is logged in order to make one as possible ensure a permanent, trouble-free process. Here are from selected measuring points in the supply network, at which the different Most measured variables can be tapped from the computer systems the remote control substations of a measurement control center configured and as Da visualized points, d. H. the respective measuring points can depend on of the monitoring task to be performed individually become. If a cause of a fault occurs, the alarm is raised and the chronological arrangement of the measurement signals in the foreground, so that the location of the cause of the fault, so to speak "online", is traced can be, so that the control center immediately the necessary Actions such as an emergency shutdown of the subnet or a Readjustment of the current or voltage values when feeding into Network, can be executed.

Zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie in Netzen und An lagen werden Freileitungen und Starkstromkabel sowie Transformatoren und diverse Schaltgeräte eingesetzt. In den Hochspannungsnetzen wer den in der Regel Drehströme mit Spannungen bis zu 765 KV übertragen. Hierbei beträgt die Betriebsfrequenz derartiger Drehstromnetze in den europäischen Ländern 50 Hz. An derartige Starkstromnetze sind lokal die Energieverteilungssysteme angeschlossen, wobei hierzu der Strom auf eine Spannungsebene von 10 oder 20 KV herunter transformiert werden muß. Während für die Fernübertragung in den Überlandleitungen die Spannungshaltung und -stabilität von vordringlichem Interesse sind, bildet die Beherrschung der Kurzschlußströme den Schwerpunkt bei den kleineren Verteilungsnetzen. Diese werden häufig durch Überspan nungsspitzen hervorgerufen, wie sie beispielsweise bei einem Blitzein schlag auftreten.For the transmission and distribution of electrical energy in networks and on overhead lines and power cables as well as transformers and various switching devices used. In the high voltage networks who which usually transmit three-phase currents with voltages up to 765 KV. The operating frequency of such three-phase networks is in the European countries 50 Hz. At such high voltage networks are local the power distribution systems connected, this being the electricity transformed down to a voltage level of 10 or 20 KV must become. While for long-distance transmission in the landlines tension maintenance and stability are of primary interest, the control of short-circuit currents is the main focus of the smaller distribution networks. These are often caused by surges voltage peaks, such as those caused by lightning blow.

Im Stand der Technik weist ein fernwirktechnisches System bei der Überwachung bzw. Messung der Stromversorgung mehrere Komponen ten auf. An ausgewählten Meßpunkten eines Versorgungshochspan nungskabels einer Überlandleitung sind Stromschienen angeschlossen, die entweder bereits selbst als Primärleiter mit einer primären Win dungszahl 1 wirken können oder von einer Sekundärspule umschlossen sind, um einen Transformator auszubilden. Im ersten Fall wird einfach der Kern einer Sekundärspule wie ein Meßschuh auf die Stromschiene geschoben. Diese Anordnung stellt bereits einen einfachen Meßwandler dar, der den über die Stromschiene abgegriffenen Strom der Hochspan nungsleitung maßstabsgetreu auf niedrigere Spannungs- bzw. Strom werte umwandelt. Die Sekundärgrößen liegen typischerweise in Werte bereichen von ≦ 100 V bei Spannungswandlern und von ≦ 5 A bei Stromwandlern. Die so transformierten Meßgrößen werden anschließend über einen Anschluß an eine Datenleitung übergeben, die zu den Fern wirkunterstationen der Meßleitstelle führt, wo diese Meßgrößen entspre chend verarbeitet werden. Je nach Bedarf können im Verlauf dieser Datenleitung weitere Meßumformvorrichtungen angeordnet sein, die nach dem an sich bekannten Prinzip der galvanischen Trennung bzw. magnetischen Induktion die Spannungen bzw. Ströme bis in Bereiche von ≦ 10 V bzw. von ≦ 20 mA weiter abschwächen.In the prior art, a remote control system in the Monitoring or measuring the power supply of several components on. At selected measuring points of a high-voltage supply power lines of a landline, busbars are connected, who either already act as primary with a primary win can act 1 or enclosed by a secondary coil to form a transformer. In the first case it becomes easy the core of a secondary coil like a measuring shoe on the conductor rail pushed. This arrangement already represents a simple transducer represents the tapped current of the high voltage Power line to scale to lower voltage or current values converted. The secondary sizes are typically in values ranges from ≦ 100 V for voltage transformers and from ≦ 5 A with Current transformers. The measured variables transformed in this way are then passed through a connection to a data line leading to the remote effect stations of the measuring control center leads where these measured values correspond processed accordingly. Depending on your needs, these can Data line additional measuring devices can be arranged, the according to the principle of galvanic isolation or magnetic induction the voltages or currents in areas weaken further from ≦ 10 V or from ≦ 20 mA.

Einem derartigen System aneinandergereihter Umformvorrichtungen wohnt der Nachteil inne, daß im Fall von Überspannungsspitzen im Verteilungsnetz, wie sie beispielsweise im Falle eines Blitzeinschlags auftreten, selbst noch die galvanische Trennung der unterschiedlichsten Transformatoren bzw. Meßwandler durchschlagen wird, so daß sich bis in die Fernwirkunterstation der Leitstelle eine "schwarze Strecke" fort setzen kann, was unweigerlich die angesteuerten fernwirktechnischen Meßgeräte in Mitleidenschaft zieht. Darüber hinaus zeigt sich das Pro blem, daß bekannte Fernwirksysteme für heutige Anforderungen zu un genau arbeiten. Die aufeinanderfolgenden Umformvorgänge der an den Meßpunkten aufgenommenen Meßwerte erfolgen nicht exakt maßstabs getreu, da Betrags- und Winkelfehler der einzelnen Transformatoren zu Streuungsverlusten führen. Die Meßgenauigkeit wird im allgemeinen noch durch den Effekt der Potentialverschleppung negativ beeinflußt, wie er bei mehreren in Reihe geschalteten Transformatoren in Erschei nung tritt.Such a system of forming devices lined up inherent in the disadvantage that in the event of surge peaks in the Distribution network, such as in the event of a lightning strike occur, even the galvanic isolation of the most varied Transformers or transducers is penetrated, so that up into the control center's telecontrol station a "black route" can set what inevitably the controlled telecontrol Measuring devices are affected. In addition, the Pro shows itself blem that known telecontrol systems for today's requirements too un working precisely. The successive forming processes of the to Measured values recorded at measuring points are not exactly to scale true because the amount and angle errors of the individual transformers too Loss of scatter. The measurement accuracy is generally still negatively influenced by the effect of potential carryover, as he did with several transformers connected in series voltage occurs.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei nen Meßwandler für die Strom- und Spannungsmessung in der Fern wirktechnik zu bewerkstelligen, der einerseits eine hohe Spannungs- und Störfestigkeit und andererseits eine hohe Meßgenauigkeit aufweist. Zusätzlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen derarti gen Meßwandler mit einer integrierten Intelligenz auszustatten, so daß in Abhängigkeit der zugrunde liegenden Meßaufgabe bereits eine ent sprechende Vorverarbeitung der Meßgrößen erfolgen und gegebenen falls der Meßwandler bereits Stellaktionen am Meßort durchführen kann.Accordingly, the present invention is based on the object NEN transducer for current and voltage measurement in the distance to achieve knitting technology, which on the one hand has a high voltage and Immunity to interference and on the other hand has a high measurement accuracy. In addition, it is the object of the present invention to provide such a to equip transducers with integrated intelligence so that depending on the underlying measurement task already a ent speaking preprocessing of the measured variables take place and given if the transducer can already perform positioning actions at the measuring location.

Zur Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die vorliegende Erfindung einen Meßwandler für die Strom- und Spannungsmessung bei der Überwa chung, Steuerung und Automation mittlerer und großer Informations mengen in fernwirktechnischen Systemen, der als Sekundärleiter an ei ne als Primärleiter wirkende Stromschiene mittelbar oder unmittelbar in duktiv angekoppelt ist, die am Meßort einer Fernleitung, wie bspw. ei nem Versorgungshochspannungskabel, abgezweigt ist, wobei die Strom- bzw. Spannungsgrößen maßstabsgetreu in Meßdaten umgewandelt und über einen Anschluß nachfolgend einer Datenleitung zu einer Fern wirkunterstation einer Meßleitstelle übergeben werden, wo diese Meß daten von unterschiedlichen Meß-, Zähl- und Schutzeinrichtungen ver arbeitet werden, wobei der Meßwandler auf der Stromschiene als Meß brücke ausgebildet ist und Vorrichtungen aufweist, die diese Strom- bzw. Spannungsgrößen direkt am Meßort in Meßdaten umwandeln und verarbeiten, die dann über den Anschluß der Datenleitung übergeben werden.To achieve this object, the present invention includes one Transducers for current and voltage measurement during monitoring control, automation and automation of medium and large information quantities in telecontrol systems, which as a secondary conductor to egg ne busbar acting as primary conductor directly or indirectly in is ductively coupled to the measuring point of a long-distance line, such as egg nem supply high-voltage cable is branched, the current or Voltage quantities converted into measurement data true to scale and via a connection following a data line to a remote effective substation are passed to a measuring control center, where this measuring data from different measuring, counting and protective devices ver are working, the transducer on the busbar as a measuring is formed bridge and has devices that this current or Convert voltage quantities directly into measurement data at the measuring location and process, which then pass over the connection of the data line become.

Im Falle einer mittelbaren Ankopplung weist die Meßbrücke eine inte grierte Leiterbahn auf, die über entsprechende Wandleranschlüsse mit den Enden der die Stromschiene umgebenden Sekundärspule verbun den ist, so daß der in dieser Sekundärspule vom Primärleiter induzierte Strom über diese Leiterbahn in der Art eines "Shunts" durch die Meß brücke umgeleitet wird. Auf der Meßbrücke befindet sich ein magneti scher Sensor, der an diese Leiterbahn induktiv angekoppelt ist.In the case of an indirect coupling, the measuring bridge has an inte grilled conductor track with the corresponding converter connections the ends of the secondary coil surrounding the busbar is so that the induced in this secondary coil from the primary conductor Current over this conductor track in the manner of a "shunt" through the measuring bridge is redirected. There is a magneti on the measuring bridge shear sensor that is inductively coupled to this conductor track.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist dieser Sensor ein an sich bekannter Hall-Koppler, der wie ein Torschalter wirkt und eine zum in der Leiterbahn fließenden Strom direkt proportionale Frequenz an li nearen Niederspannungswerten erzeugt. Der Hall-Koppler ist mit einem Mikrocontroller verbunden, der ebenfalls auf der Meßbrücke angeordnet ist. Es handelt sich hierbei um eine Vorrichtung, die sämtliche für eine integrierte Intelligenz notwendigen Einheiten aufweist, wie mindestens einen Mikroprozessor, eine RAM- und eine ROM- oder EPROM-Einheit sowie entsprechende Ein- und Ausgänge. Über vorprogrammierte Algo rithmen im Mikrocontroller werden die vom Hall-Koppler gelieferten Nie derspannungswerte in geeignetere Meßdaten weiter verarbeitet. In one embodiment of the present invention, this sensor is on well-known Hall coupler, which acts like a gate switch and one for current flowing in the conductor track directly proportional frequency to li generated low voltage values. The Hall coupler is with one Microcontroller connected, which is also arranged on the measuring bridge is. It is a device, all for one integrated intelligence has necessary units, such as at least a microprocessor, a RAM and a ROM or EPROM unit and corresponding inputs and outputs. Via preprogrammed Algo The never supplied by the Hall coupler are used in the microcontroller voltage values further processed into more suitable measurement data.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Meßbrücke eine Meßsonde aus einem magnetostriktiven Material auf. Magnetostriktive Werkstoffe besitzen die Eigenschaft, ihre Länge in Abhängigkeit eines sich ändernden Magnetfelds zu ändern, wie dies bei Stromfluktuationen in der Stromschiene auftritt. In der Meßsonde wird diese Längenände rung in einem Lichtfeld detektiert, wobei die so erhaltenen optischen Si gnale an den Mikrocontroller übergeben werden, der diese nach speziell hierfür programmierten Algorithmen in geeignete Meßdaten umformt.In a further embodiment of the invention, the measuring bridge has a Measuring probe made of a magnetostrictive material. Magnetostrictive Materials have the property that their length depends on one changing magnetic field, as is the case with current fluctuations occurs in the busbar. In the measuring probe, this length changes tion is detected in a light field, the optical Si signals are passed to the microcontroller, which is specifically designed for this algorithms programmed for this are converted into suitable measurement data.

Gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich die vorprogrammierten Algorithmen im Rahmen einer "Online"-Überwachung während des Be triebs des Meßwandlers auswählen bzw. ändern. Hierzu ist der Mikro controller von der Meßleitstelle aus fernparametrierbar bzw. fernbedien bar und frei programmierbar ausgestaltet.According to the present invention, the preprogrammed Algorithms as part of an "online" monitoring during loading Select or change the drive of the transducer. This is the mic controller can be parameterized or remote controlled from the measuring control center designed bar and freely programmable.

In Fortführung der vorliegenden Erfindung kann die Mikrocontrollerein heit in Abhängigkeit der gemessenen Daten über entsprechende Stell glieder bereits bestimmte Stellaktionen an der Meßstelle ausführen, bei spielsweise Regelvorgänge, die der Spannungsstabilität im Hochspan nungskabel dienen, ohne daß es der vorherigen Weiterleitung zu den Rechneranlagen der Fernwirkunterstationen bedarf.In continuation of the present invention, the microcontroller can be unit depending on the measured data via the corresponding position already perform certain positioning actions at the measuring point, at for example, control processes that ensure voltage stability in high voltage serving cables, without the previous forwarding to the Computer systems of the remote control substations are required.

Im Rahmen der Erfindung ist der Mikrocontroller mit einem auf der Meß brücke angeordneten Anschluß verbunden, der die von diesem umge wandelten Meßdaten an eine Datenleitung zu den Fernwirkunterstatio nen der Meßleitstelle übermittelt. Ist die Datenleitung als Lichtwellenlei ter vorgesehen, kommt als Anschluß gemäß der vorliegenden Erfindung ein an sich bekannter Optokoppler zur Anwendung. Derartige Opto koppler eignen sich speziell für die Übertragung diverser Meßdaten, wie sie von einem Mikrocontroller ausgegeben werden.In the context of the invention, the microcontroller is on the measuring bridge connected connector connected to the vice versa converted measurement data to a data line to the remote control substation NEN transmitted to the measuring control center. Is the data line as a fiber optic cable ter provided comes as a connector according to the present invention a known optocoupler for use. Such opto Couplers are particularly suitable for the transmission of various measurement data, such as they are output by a microcontroller.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dieser Anschluß als Mikrowellensender ausgebildet, so daß die Signalübertragung über Funk an einen Empfänger erfolgt, der bereits in der Meßleitstelle selbst oder in weit genügender Entfernung vom Meßort angeordnet sein kann. Im Rahmen der Funkübermittlung lassen sich so höhere Isolationsabstände bewerkstelligen.In a further embodiment of the invention, this connection is as Microwave transmitter designed so that the signal transmission via radio to a receiver that is already in the measuring control center itself or can be arranged at a sufficient distance from the measuring location. in the As a result of the radio transmission, higher isolation distances can be achieved accomplish.

Die vorgenannten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verdeut lichen, daß ein Durchschlagen von Überspannungspitzen verhindert wird. Infolge der Umwandlung der Strom- bzw. Spannungswerte in binä re Signale kann ein Strom nicht weiter als bis zum Sensor des Meß wandlers übertragen werden. Durch diese "Insel-Lösung" des Meß wandlers, der ohne einen geerdeten Anschluß so beliebige Strom- bzw. Spannungsspitzen aufnehmen kann, ist eine vollständige Entkopplung gewährleistet. Desweiteren ermöglicht die Umwandlung der Meßsignale in binäre Meßdaten durch die Ansteuerung des Mikrocontrollers eine fehlerfreie und maßstabsgetreue Übermittlung, da unter anderem Ein flüsse der magnetischen Felder ignoriert werden können. Aufgrund des Einsatzes eines Lichtwellenleiters oder einer Funkübertragung wird dar über hinaus die Gefahr der Potentialverschleppung vermieden.The aforementioned embodiments of the present invention clarify Lichen that prevents surge peaks from breaking through becomes. As a result of the conversion of the current or voltage values into binary re signals, a current cannot go further than the sensor of the measurement converter are transmitted. Through this "island solution" of the measurement converter, which can be used for any current or Can absorb voltage peaks is a complete decoupling guaranteed. Furthermore, the conversion of the measurement signals enables into binary measurement data by controlling the microcontroller error-free and true-to-scale transmission, because among other things A fluxes of the magnetic fields can be ignored. Because of the Use of an optical fiber or radio transmission is shown furthermore, the risk of potential carryover was avoided.

Der mit einer derartigen integrierten Intelligenz ausgestattete Meß wandler gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich im allgemeinen auch als eine Datenübertragungseinheit in Netzwerkstrukturen einset zen, wie beispielsweise in LAN-, WAN-, neuronalen oder dergleichen Systemen.The measuring equipped with such an integrated intelligence transducers according to the present invention can generally also used as a data transmission unit in network structures zen, such as in LAN, WAN, neural or the like Systems.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegen den Zeichnungen, die die Erfindung nicht einschränkende Ausführungs beispiele wiedergeben. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the present invention result from the following description in conjunction with the enclosed the drawings that do not limit the invention play examples. The drawings show:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Meßwandlers, gemäß der Er findung mit sämtlichen Komponenten; und Fig. 1 is a schematic diagram of the transducer, according to the invention with all components; and

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Meßwandlers mit einer Meß sonde aus einem magnetostriktiven Material. Fig. 2 is a schematic diagram of the transducer with a measuring probe made of a magnetostrictive material.

Die in der Fig. 1 gezeigte schematische Darstellung gibt das grundle gende Aufbauprinzip des Meßwandlers gemäß der vorliegenden Erfin dung wieder. Die genaue technische Ausgestaltung kann in Abhängig keit räumlicher sowie allgemeiner elektrotechnischer Erfordernisse vari ieren. Im wesentlichen weist der Meßwandler 1 einen magnetischen Sensor 3, damit verbunden einen Mikrocontroller 4 und an diesen ge koppelt einen Anschluß 5 auf. Der Meßwandler 1 ist in der Form einer Meßbrücke ausgestaltet und steht mit einer Stromschiene 2 in Verbin dung, die am Meßort beispielsweise von einem Hochspannungskabel, abzweigt. Hierbei ist es möglich, daß die Meßbrücke 1 in der Art eines Meßschuhs unmittelbar auf die Stromschiene 2 aufgeschoben oder im Zuge einer Nachrüstung auf eine bereits auf der Stromschiene 2 vor handene Meßplattform mittelbar angeordnet wird. Ist die Stromschiene 2 von einer Sekundärspule umgeben, wird der Meßwandler 1 über seine Wandleranschlüsse 6 mit den Enden dieser Sekundärspule verbunden. Durch die Meßbrücke 1 selbst verläuft zwischen den Wandleranschlüs sen 6 eine Leiterbahn, ein sogenannter "Shunt", der den in der Sekun därspule von der Stromschiene 2 induzierten Strom umleitet. An diese Leitbahn ist der magnetische Sensor 3 nach an sich bekannter Weise induktiv angekoppelt. Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfin dung ist dieser magnetische Sensor 3 ein Hall-Koppler, der wie ein Tor schalter arbeitet und in Abhängigkeit des induzierten Stroms eine digi tale Signalleistung in Form einer linearen Frequenz an Niederspan nungswerten ausgibt.The schematic illustration shown in FIG. 1 shows the basic construction principle of the transducer according to the present invention. The exact technical design can vary depending on the spatial and general electrotechnical requirements. Essentially, the transducer 1 has a magnetic sensor 3 , connected to it a microcontroller 4 and coupled to it a connector 5 . The transducer 1 is designed in the form of a measuring bridge and is connected to a busbar 2 , which branches off at the measuring point, for example from a high-voltage cable. It is possible for the measuring bridge 1 to be pushed directly onto the conductor rail 2 in the manner of a measuring shoe or to be arranged indirectly in the course of retrofitting on a measuring platform already present on the conductor rail 2 . If the busbar 2 is surrounded by a secondary coil, the transducer 1 is connected via its transducer connections 6 to the ends of this secondary coil. Through the measuring bridge 1 itself runs between the transducer connections 6 Sen a conductor, a so-called "shunt", which därspule in the secondary diverter from the busbar 2 induced current. The magnetic sensor 3 is inductively coupled to this interconnect in a manner known per se. According to an embodiment of the present inven tion, this magnetic sensor 3 is a Hall coupler that works like a gate switch and outputs a digital signal power in the form of a linear frequency at low voltage values depending on the induced current.

Die so erhaltenen binären Signale werden in den Mikrocontroller 4 ein gelesen und von diesen nach vorprogrammierten Algorithmen in Meß daten verarbeitet, die für den jeweiligen Anwendungsfall am geeignet sten sind. Der Mikrocontroller 4 übergibt diese Meßdaten an einen An schluß 5, der mit der Datenleitung zu der Fernwirkunterstation einer Meßleitstelle verbunden ist. Die vom Mikrocontroller 4 ausgegebenen Meßdaten sind digitalisiert und lassen sich in vorteilhafter Weise über einen Optokoppler an die Datenleitung übertragen. Der Optokoppler stellt zwischen dem elektrischen Eingangs- und dem Ausgangssignal ei ne galvanische Trennung dadurch her, daß das Eingangssignal in ein optisches Signal umgeformt, auf optischen Wege weitergeleitet und von einem Empfänger in das Ausgangssignal zurück geformt wird. Der Empfänger ist hierbei am Ort der Fernwirkunterstation angeordnet, wo bei die Datenleitung als ein Lichtwellenleiter ausgebildet ist.The binary signals obtained in this way are read into the microcontroller 4 and processed by them according to pre-programmed algorithms into measurement data which are most suitable for the respective application. The microcontroller 4 passes this measurement data to a circuit 5 , which is connected to the data line to the remote control substation of a measurement control center. The measurement data output by the microcontroller 4 are digitized and can advantageously be transmitted to the data line via an optocoupler. The optocoupler produces a galvanic isolation between the electrical input and the output signal by converting the input signal into an optical signal, forwarding it optically, and shaping it back into the output signal by a receiver. The receiver is arranged at the location of the telecontrol substation, where the data line is designed as an optical waveguide.

Bei Netzen ab 200 KV können statische Ableitungen auf den Lichtwel lenleiter Störeinflüsse ausüben. Aus diesem Grund ist dieser Anschluß 5 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung als Mikrowellensen der ausgebildet, der die Daten per Funk zu einem Empfänger sendet.In networks above 200 KV, static discharges can have an interfering effect on the fiber optic cable. For this reason, according to a further embodiment of the invention, this connection 5 is designed as a microwave sensor that transmits the data by radio to a receiver.

Die Übertragungsmechanismen als Lichtsignale bzw. als Funksignale verdeutlichen, daß der Meßwandler 1 vollständig isoliert ist, da er einer seits keinen geerdeten Anschluß und andererseits keine stromführende Datenleitung aufweist. Demzufolge können Strom- bzw. Spannungsspit zen nicht weiter als bis auf den Meßwandler 1 selbst übertragen werden. Ein Durchschlagen bis in die Leitstelle ist somit verhindert.The transmission mechanisms as light signals or as radio signals make it clear that the measuring transducer 1 is completely isolated, since on the one hand it has no earthed connection and on the other hand it has no current-carrying data line. As a result, current or voltage peaks cannot be transmitted further than the transducer 1 itself. Strikethrough to the control center is thus prevented.

Eine Datenübertragung kann gemäß der Erfindung auch in umgekehrter Richtung, also von der Meßleitstelle zum Meßwandler 1, erfolgen, wie dies unter anderem die Ausführung mit der Funkübertragung ermöglicht, so daß am Meßwandler 1 selbst bestimmte Operationen durchgeführt werden können. Zu diesem Zweck ist der Mikrocontroller 4 von der Art, die eine Fernprogrammierung bzw. -parametrierung erlaubt. So lassen sich von der Leitstelle aus bestimmte Meßparameter und Meßbereiche verändern sowie bestimmte Algorithmen im Hauptspeicher des Mikro controllers 4 abändern, auswählen oder neu programmieren. Dies ver deutlicht, daß mit einer derartigen integrierten Intelligenz der Meß wandler 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen im wesentlichen un begrenzten Einsatzbereich bietet. So ist er im allgemeinen als eine Da tenübertragungseinheit in beliebigen Strukturen der Netzwerkkommuni kation einsetzbar, wie beispielsweise neuronalen Netzwerken.According to the invention, data can also be transmitted in the opposite direction, that is from the measuring control center to the transducer 1 , as is possible, inter alia, with radio transmission, so that certain operations can be carried out on the transducer 1 itself. For this purpose, the microcontroller 4 is of the type that allows remote programming or parameterization. In this way, certain measuring parameters and measuring ranges can be changed from the control center, and certain algorithms in the main memory of the microcontroller 4 can be changed, selected or reprogrammed. This ver shows that with such integrated intelligence, the transducer 1 according to the present invention offers a substantially unrestricted area of application. In general, it can be used as a data transmission unit in any structure of network communication, such as neural networks.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführung des Meßwandlers 1 der vorlie genden Erfindung dargestellt. Der magnetische Sensor 3 ist in der Form einer Meßsonde ausgebildet, die sich der physikalischen Effekte von magnetostriktiven Materialien im Magnetfeld bedient. Diese magneto striktiven Werkstoffe ähneln den piezoelektrischen, reagieren aber auf magnetische statt auf elektrische Felder. Ändert sich das äußere ma gnetische Feld, richten sich die magnetischen Domänen dieses Materi- als durch Drehung parallel zu diesem äußeren Feld aus und können so den Werkstoff verformen. So dehnt sich beispielsweise der Werkstoff Terfenol-D, welcher das seltene Erdmetall Terbium enthält, um mehr als 0,1% aus.In FIG. 2, a further embodiment of the transducer 1 of the vorlie constricting invention. The magnetic sensor 3 is designed in the form of a measuring probe which uses the physical effects of magnetostrictive materials in the magnetic field. These magneto-strict materials are similar to the piezoelectric ones, but react to magnetic instead of electrical fields. If the external magnetic field changes, the magnetic domains of this material align themselves by rotation parallel to this external field and can thus deform the material. For example, Terfenol-D, which contains the rare earth metal terbium, expands by more than 0.1%.

Die Meßsonde 3 ist bei dieser Ausführung in das Gehäuse des Meß wandlers 1, typischerweise ein Kunststoffgehäuse, integriert, das auf die Stromschiene 2 aufschiebbar ist. Die Meßsonde weist einen Stab aus magnetostriktivem Material auf, der in Richtung der Stromschiene 2 ausgerichtet und einseitig gelagert ist. Oszilliert der Strom in der Strom schiene 2, beispielsweise durch das Auftreten von Überspannungsspit zen, ändert sich auch das diese Stromschiene 2 umgebende Magnetfeld. In der Meßsonde 3 schlägt sich diese Änderung des Magnetfelds in ei ner Längenänderung des Stabs aus dem magnetostriktiven Material nie der. Zur Detektion der Ausdehnung dieses Stabs weist die Meßsonde 3 ein an sich bekanntes LCD-Fenster auf, das in Abhängigkeit eines dar auf ausgeübten Drucks seine Lichtdurchlässigkeit ändert. Der magneto striktive Stab steht unmittelbar oder mittelbar mit diesem LCD-Fenster in Verbindung, so daß dessen zum sich ändernden Magnetfeld proportio nale Längenänderung eine hierzu proportionale Durchlässigkeitsände rung bewirkt. Diese Änderung wird in einem Lichtfeld detektiert, wobei hierzu das LCD-Fenster in einem Lichtleiter integriert ist und ein einge hendes Lichtsignal durch die veränderliche Durchlässigkeit in entspre chende Impulslichtsignale umgewandelt wird. Dieser Lichtleiter steht wiederum mit einer Photodiode an dem Mikrocontroller 4 in Verbindung, so daß dieser in Abhängigkeit bestimmter programmierter Algorithmen die jeweiligen Impulslichtsignale in geeignete Meßdaten verarbeiten kann. Im vorliegenden Fall kann dieser Mikrocontroller 4 entweder direkt auf dem Gehäuse des Meßwandlers 1 oder in genügend großer Entfer nung dazu angeordnet sein. Eine vom Meßwandler 1 entkoppelte Anord nung des Mikrocontrollers 4 ist beispielsweise dann erforderlich, wenn in der näheren Umgebung des Meßwandlers 1 extrem hohe magnetische Felder auftreten, die zu einem Versagen des Mikrocontrollers 4 führen können. Der Mikrocontroller 4 ist mit einem Anschluß 5 verbunden, der die vorgenannten Ausgestaltungen aufweist und die vom Mikrocontroller 4 ausgegebenen Meßdaten über eine Datenleitung zur Meßleitstelle überträgt.The measuring probe 3 is in this embodiment in the housing of the transducer 1 , typically a plastic housing, integrated, which can be pushed onto the busbar 2 . The measuring probe has a rod made of magnetostrictive material, which is aligned in the direction of the busbar 2 and is supported on one side. If the current oscillates in the busbar 2 , for example due to the occurrence of overvoltage peaks, the magnetic field surrounding this busbar 2 also changes. In the measuring probe 3 , this change in the magnetic field never changes in the length change of the rod made of the magnetostrictive material. To detect the extent of this rod, the measuring probe 3 has an LCD window which is known per se and which changes its light transmission as a function of a pressure exerted thereon. The magneto-strictive rod is directly or indirectly connected to this LCD window, so that its change in length, which is proportional to the changing magnetic field, causes a change in permeability proportional to this. This change is detected in a light field, for which purpose the LCD window is integrated in a light guide and an incoming light signal is converted into corresponding pulse light signals by the variable permeability. This light guide is in turn connected to a photodiode on the microcontroller 4 so that it can process the respective pulse light signals into suitable measurement data depending on certain programmed algorithms. In the present case, this microcontroller 4 can either be arranged directly on the housing of the transducer 1 or at a sufficiently large distance from it. A decoupled from the transducer 1 Anord voltage of the microcontroller 4 is required, for example, when extremely high magnetic fields occur in the vicinity of the transducer 1 , which can lead to failure of the microcontroller 4 . The microcontroller 4 is connected to a connection 5 which has the aforementioned configurations and transmits the measurement data output by the microcontroller 4 to the measurement control center via a data line.

In dieser Ausführungsform wird ebenfalls deutlich, daß der Meßwandler 1 von der Datenleitung bzw. Meßleitstelle vollständig entkoppelt ist. Überspannungsspitzen in der Stromschiene 2 können durch die voll ständige Isolation der Meßsonde 3 und der anschließenden Umwand lung in binäre Signale durch den Mikrocontroller 4 elektrisch nicht wei tergeleitet werden, da keinerlei elektrische Übertragungsmöglichkeiten bestehen.In this embodiment it is also clear that the transducer 1 is completely decoupled from the data line or measuring control center. Surge peaks in the busbar 2 can not be electrically transmitted through the full permanent insulation of the measuring probe 3 and the subsequent conversion into binary signals by the microcontroller 4 since there are no electrical transmission options.

Die vorhergehend genannten unterschiedlichen Ausgestaltungen des Meßwandlers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verdeutlichen, daß nachfolgende Gerätschaften, wie Meßeinrichtungen in den Fernwirkun terstationen, nunmehr vollständig geschützt sind und ihre Funktionssi cherheit gewährleistet ist. Des weiteren verdeutlicht der Einsatz eines Mikrocontrollers 4 neuester Technologie, daß die Umwandlung der Meßwerte mit genauester Präzision erfolgt, wie dies für eine Fernab nahme bzw. bei der Fernversorgung der Einzelabnehmer in heutiger Zeit von entscheidendem Interesse ist. The previously mentioned different configurations of the transducer 1 according to the present invention make it clear that subsequent devices, such as measuring devices in the remote control stations, are now completely protected and their functional safety is ensured. Furthermore, the use of a microcontroller 4 of the latest technology makes it clear that the conversion of the measured values takes place with the greatest precision, as was the case for remote acceptance or for the remote supply of individual customers in today's world.

Aufgrund seiner beliebigen Programmierbarkeit eröffnet der Mikrocon troller 4 auch die Möglichkeit, daß in Abhängigkeit der eingelesenen Meßdaten dieser bereits Befehle ausgeben kann, die über Stellglieder am Meßort direkt, Stellaktionen bewirken. So kann der Mikrocontroller 4 bereits Regelvorgänge am angeschlossenen Verteilernetz durchführen, ohne daß dies von der Leitstelle aus durchgeführt werden muß.Due to its arbitrary programmability, the Mikrocon troller 4 also opens the possibility that depending on the read-in measurement data, this can already issue commands that directly effect actuating actions via actuators at the measurement location. The microcontroller 4 can thus already carry out control processes on the connected distribution network without this having to be carried out from the control center.

Selbstverständlich bleibt die vorliegende Erfindung nicht auf die vorge nannten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann sämtliche Va rianten eines magnetischen Sensors mit einem daran angeschlossenen Mikrocontroller und anschließender nicht-elektrischer Datenübertragung umfassen.Of course, the present invention is not limited to the above mentioned embodiments limited, but can all Va of a magnetic sensor with an attached one Microcontroller and subsequent non-electrical data transmission include.

Claims

1. Measuring transducer for current and voltage measurement in the monitoring, control and automation of medium and large amounts of information in telecontrol systems, which is indirectly or directly inductively coupled as a secondary conductor to a busbar acting as a primary conductor, which is connected to the measuring point of a long-distance line, such as a High-voltage supply cable is branched off, the current or voltage quantities being converted to measurement data to scale and then being transferred via a connection to a data line to a telecontrol substation of a measurement control center, where these measurement data are processed by different measurement, counting and protection devices, characterized in that that the transducer on the power rail is designed as a measuring bridge and has devices which convert and process these current or voltage variables directly at the measuring location into measurement data which are then transferred via the connection of the data line.

2. transducer according to claim 1, characterized, that the measuring bridge has a magnetic sensor on a conductor track integrated in the measuring bridge is inductively coupled which is indirectly connected to the ends of a via converter connections Busbar surrounding secondary coil is connected in the one current induced by the primary conductor flows.

3. transducer according to claim 2, characterized, that the sensor is a Hall coupler, which is in the manner of a Gate switch directly proportional to the induced current Frequency generated at linear low voltage values.

4. transducer according to claim 1, characterized, that the measuring bridge is a measuring probe made of a magnetostrictive Has material that is directly coupled to the busbar is, a change in the surrounding the primary conductor Magnetic field a directly proportional change in length of the causes magnetostrictive material that detects in a light field becomes.

5. transducer according to claim 3, characterized, that the measuring bridge a microcontroller for processing the Low voltage values in measurement data according to this programmed Has algorithms with the connection to the data line connected is.

6. transducer according to claim 4, characterized, that the measuring bridge a microcontroller for processing the optical signals in measurement data according to this programmed Has algorithms with the connection to the data line connected is.

7. transducer according to claim 5 or 6, characterized, that the microcontroller to change and select certain programmed algorithms and to perform certain Actions on the long-distance line can be parameterized remotely and / or is freely programmable.

8. transducer according to claim 7, characterized, that the connection is an optocoupler, a microwave transmitter or the like is.

9. Use of a transducer according to one of the preceding Claims as a data transmission unit in higher-level Units of network communication, such as LAN, WAN or neural structures.