DE202018004493U1

DE202018004493U1 - Sensformer

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Publication number: DE202018004493U1
Application number: DE202018004493.8U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2028-04-21

Abstract

Elektrisches Gerät (1) zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz mit
- einem magnetisierbaren Kern (5),
- wenigstens einer Wicklung (6), die zum Erzeugen eines Magnetfeldes in dem Kern eingerichtet ist, und
- einer Gruppe von Messsensoren (9,10,11,23a-23g), die ausgangsseitig Messsignale bereitstellen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kommunikationseinheit (12) mit einem Gehäuse (47) vorgesehen ist, in dem ein GSM-Modul (15) sowie mehrere analoge und mehrere digitale Messeingänge (22a-22g) angeordnet sind, wobei mehrere Messsensoren (23a-23g) mit einer Kommunikationseinheit (12) verbunden sind und die jeweilige Kommunikationseinheit (12) zum Verarbeiten der aus den verschiedenen Messsignalen gewonnenen Messdaten eingerichtet ist.

Electrical device (1) for connection to a high voltage network with
a magnetizable core (5),
- At least one winding (6), which is adapted to generate a magnetic field in the core, and
a group of measuring sensors (9, 10, 11, 23a-23g), which provide measuring signals on the output side, characterized in that at least one communication unit (12) is provided with a housing (47) in which a GSM module (15) is provided. and a plurality of analog and a plurality of digital measuring inputs (22a-22g) are arranged, wherein a plurality of measuring sensors (23a-23g) are connected to a communication unit (12) and the respective communication unit (12) is arranged for processing the measured data obtained from the various measuring signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz mit einem magnetisierbaren Kern, wenigstens einer Wicklung, die zum Erzeugen eines Magnetfeldes in dem Kern eingerichtet ist, und einer Gruppe von Messsensoren, die ausgangsseitig Messsignale bereitstellen.The invention relates to an electrical device for connection to a high-voltage network with a magnetizable core, at least one winding, which is designed to generate a magnetic field in the core, and a group of measuring sensors, the output side provide measurement signals.

Ein solches elektrisches Gerät ist beispielsweise aus der WO 2012/142355 A1 bekannt. Dort ist eine Reihe von Transformatoren offenbart, die mit so genannten „Online-Sensoren“ bestückt sind. Die Online-Sensoren erfassen beispielsweise die Feuchtigkeit im Öl eines Transformators, den Zustand seiner Durchführung, eines Stufenschalters oder Kühlsystems. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, Online-Sensoren für die obere Öltemperatur, die Wicklungstemperatur, den Status von Relais, wie beispielsweise das Buchholzrelais, zu erfassen und an ein zentrales Rechensystem zu übertragen. Das zentrale Rechensystem ist ferner mit so genannten „Offline-Daten“ versorgbar, und umfasst sowohl Hard- als auch Softwarekomponenten. Das zentrale Rechensystem wertet die Messsignale aus, so dass Aussagen dahin möglich sind, ob der mit dem jeweiligen Online-Sensor bestückte Transformator demnächst gewartet werden muss oder gefahrläuft auszufallen.Such an electrical device is for example from the WO 2012/142355 A1 known. There a number of transformers are disclosed, which are equipped with so-called "online sensors". The online sensors record, for example, the moisture in the oil of a transformer, the state of its implementation, a tap-changer or cooling system. In addition, it is proposed to detect online sensors for the upper oil temperature, the winding temperature, the status of relays, such as the Buchholz relay, and transmit them to a central computing system. The central computer system can also be supplied with so-called "offline data", and includes both hardware and software components. The central computer system evaluates the measurement signals so that statements are possible as to whether the transformer equipped with the respective online sensor needs to be serviced sooner or is in danger of failing.

Als Transformatoren ausgestaltete elektrische Geräte dienen zum Umwandeln einer Oberspannung in eine Unterspannung oder umgekehrt und werden im gesamten Bereich der Elektroenergieübertragung und -verteilung eingesetzt. Leistungstransformatoren werden für die Übertragungen elektrischer Energie über lange Strecken unter Hochspannungen im Bereich von etwa 50 kV bis 1000 kV eingesetzt. Insbesondere bei hohen Betriebsspannungen können Leistungstransformatoren ein Gewicht von mehreren hundert Tonnen aufweisen und der Größe eines Einfamilienhauses entsprechen. Verteiltransformatoren sind vergleichsweise kompakt und können beispielsweise auch an einem Strommast oder einem Schienenfahrzeug befestigt werden. Allen Transformatoren ist gemein, dass diese einen Kern und induktiv miteinander gekoppelte Wicklungen aufweisen. Die Wicklungen liegen während des Betriebs auf einem Hochspannungspotenzial. Zur Isolierung und Kühlung der Wicklung dient ein Isolierstoff, der im Fall von Leistungstransformatoren ein Fluid, beispielsweise ein Öl, eine Esterflüssigkeit oder aber auch ein Gas sein kann.Electrical devices designed as transformers are used to convert an upper voltage into an undervoltage or vice versa and are used in the entire field of electric power transmission and distribution. Power transformers are used for the transmission of electrical energy over long distances under high voltages in the range of about 50 kV to 1000 kV. Especially at high operating voltages, power transformers can have a weight of several hundred tons and correspond to the size of a single-family home. Distribution transformers are relatively compact and can for example be attached to a power pole or a rail vehicle. All transformers have in common that they have a core and inductively coupled windings. The windings are at a high voltage potential during operation. For insulating and cooling the winding is an insulating material, which may be a fluid, for example, an oil, an ester liquid or even a gas in the case of power transformers.

Auch Verteiltransformatoren können einen mit Isolierfluid befüllten Kessel aufweisen. Abweichend hiervon ist es jedoch auch möglich, die Verteiltransformatoren als so genannte Trockentransformatoren auszugestalten, wobei statt eines flüssigen oder gasförmigen Isoliermediums die Wicklungen in einem Festkörper, beispielsweise einem Epoxidharz eingebettet sind.Distribution transformers may also have a boiler filled with insulating fluid. Deviating from this, however, it is also possible to design the distribution transformers as so-called dry-type transformers, wherein instead of a liquid or gaseous insulating medium, the windings are embedded in a solid body, for example an epoxy resin.

Im Fehlerfall stellen Transformatoren ein für die Sicherheit der Netzwerkversorgung kritisches Bauteil dar, da durch den Ausfall des Transformators die Energieversorgung unterbrochen wird. Es ist daher wünschenswert, den Zustand des Transformators von fern und somit online überwachen zu können, um einem Ausfall möglichst vorzubeugen.In the event of a fault, transformers represent a critical component for the security of the network supply, because the power supply is interrupted by the failure of the transformer. It is therefore desirable to be able to monitor the condition of the transformer remotely and thus online in order to prevent a breakdown as far as possible.

Dem eingangs genannten elektrischen Gerät haftet der Nachteil an, dass die Messsensoren einzeln internetfähig sein müssen. Dies erlaubt zwar eine flexible Anpassung der Messsensoren an den jeweiligen Einsatzort des elektrischen Geräts. Auf der anderen Seite sind netzwerkfähige Messsensoren jedoch aufwändig, fehleranfällig und kostenintensiv.The above-mentioned electrical device has the disadvantage that the measurement sensors must be individually internet capable. Although this allows flexible adaptation of the measuring sensors to the respective site of use of the electrical device. On the other hand, network-capable measuring sensors are complex, error-prone and cost-intensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Gerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, das kostengünstig ist und gleichzeitig im gesamten Bereich der Energieübertragung und -verteilung flexibel an die jeweils vorliegenden Anforderungen angepasst werden kann.The object of the invention is to provide an electrical device of the type mentioned, which is inexpensive and at the same time can be flexibly adapted to the particular requirements in the entire field of energy transmission and distribution.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens eine Kommunikationseinheit mit einem Gehäuse vorgesehen ist, in dem ein GSM-Modul sowie mehrere analoge und mehrere digitale Messeingänge angeordnet sind, wobei mehrere Messsensoren mit einer Kommunikationseinheit verbunden sind und die jeweilige Kommunikationseinheit zum Verarbeiten der aus den verschiedenen Messsignalen gewonnenen Messdaten eingerichtet ist.The invention solves this problem in that at least one communication unit is provided with a housing in which a GSM module and a plurality of analog and a plurality of digital measurement inputs are arranged, wherein a plurality of measuring sensors are connected to a communication unit and the respective communication unit for processing of the different measured signals obtained measured data is set up.

Das erfindungsgemäße elektrische Gerät ist mit einer Kommunikationseinheit bestückt, die ein Gehäuse mit mehreren Messeingängen aufweist, so dass eine ganze Reihe unterschiedlicher Sensoren, die in dem elektrischen Gerät angeordnet sind, flexibel mit der jeweiligen Kommunikationseinheit verbunden werden können. Ist beispielsweise das elektrische Gerät ein Transformator, der in einem Übertragungsnetz mit Spannungen über 50 kV eingesetzt wird, weist dieser in der Regel einen Kessel oder Tank auf, der mit einem Isolierfluid befüllt ist. Innerhalb des Tanks sind Kern und Wicklung angeordnet. In diesem Falle sind in der Regel Temperatursensoren erforderlich, die zum Erfassen der Fluidtemperatur im Kessel dienen. Im Gegensatz dazu weisen so genannte Trockentransformatoren, die zur Energieverteilung in Verteilnetzen mit Spannungen bis zu 50 kV eingesetzt werden, abweichende Sensoren auf, die beispielsweise zum Erfassen einer Wicklungstemperatur oder eines Wicklungsstromes eingerichtet sind. Um für alle elektrischen Geräte die gleiche Kommunikationseinheit verwenden zu können, ist diese im Rahmen der Erfindung mit mehreren analogen und digitalen Eingängen bestückt. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß ein so genanntes GSM-Modul vorgesehen, mit dem die von der Kommunikationseinheit gesammelten Messsignale über einen bekannten Standard an eine ferngelegene, beispielsweise cloudbasierte Recheneinheit übertragen werden können. Dort kann anschließend die zentrale Überwachung mehrerer, auch verteilt aufgestellter elektrischer Geräte erfolgen. Die große Anpassfähigkeit der Kommunikationseinheit an die jeweils erforderlichen Sensoren auf der einen Seite und die gemeinsame Übertragung der bereits verarbeiteten Messsignale auf der anderen Seite bieten einen entscheidenden Vorteil gegenüber dem eingangs genannten System mit einer ganzen Reihe von getrennt netzwerkfähigen Sensoren. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass das elektrische Gerät Sensoren aufweist, die nicht mit der Kommunikationseinheit verbunden sind.The electrical device according to the invention is equipped with a communication unit having a housing with a plurality of measuring inputs, so that a whole series of different sensors, which are arranged in the electrical device, can be flexibly connected to the respective communication unit. For example, if the electrical device is a transformer that is used in a transmission network with voltages above 50 kV, this usually has a boiler or tank, which is filled with an insulating fluid. Inside the tank core and winding are arranged. In this case, temperature sensors are usually required, which serve to detect the fluid temperature in the boiler. In contrast, so-called dry-type transformers, which are used for power distribution in distribution networks with voltages up to 50 kV, have deviating sensors, which are set up, for example, for detecting a winding temperature or a winding current. In order to use the same communication unit for all electrical equipment, this is equipped in the invention with several analog and digital inputs. In addition, according to the invention, a so-called GSM module is provided with which the measurement signals collected by the communication unit can be transmitted via a known standard to a remote, for example cloud-based, arithmetic unit. There can then take place the central monitoring of several, even distributed set up electrical appliances. The great adaptability of the communication unit to the required sensors on the one hand and the common transmission of the already processed measurement signals on the other side offer a decisive advantage over the system mentioned above with a whole series of separately network-enabled sensors. It is also possible in the context of the invention that the electrical device has sensors that are not connected to the communication unit.

Die Kommunikationseinheit verfügt im Rahmen der Erfindung über ein Gehäuse, das zur Aufnahme seiner elektronischen Komponenten sowie zur deren gemeinsamer Halterung dient. Das Gehäuse ist vorteilhafterweise aus einem Kunststoff, einem gesinterten Material oder Metall gefertigt und kann beispielsweise in einem Schaltschrank des elektrischen Gerätes angeordnet sein. Bei einigen elektrischen Geräten ist die Anordnung der Kommunikationseinheit in einem Schaltschrank oder einer sonstigen Komponente des elektrischen Geräts, welche den notwendigen Schutz vor Verunreinigungen oder schädlichen Wetterbedingungen bereitstellt, nicht möglich oder unerwünscht. In diesen Fällen verfügt die Kommunikationseinheit über ein Schutzgehäuse, das ebenfalls vorteilhafterweise aus einem Kunststoff, einem gesinterten Material oder Metall gefertigt ist und in dem alle restlichen Komponenten der Kommunikationseinheit angeordnet sind. Bevorzugt verfügt die Kommunikationseinheit über ein Gehäuse und ein Schutzgehäuse, welchen das Gehäuse schützend kapselt. Das Schutzgehäuse ist mit Signalkabeldurchführungen ausgerüstet, die ein Hindurchführen von Signalkabeln durch die Wandung des Schutzgehäuses ermöglichen. Dabei können mehrere Signalkabel gemeinsam durch eine Signalkabeldurchführung geführt sein. Das wetterfeste Schutzgehäuse ist bevorzugt mit Befestigungsmitteln ausgerüstet, mit deren Hilfe die Kommunikationseinheit beispielsweise außen an dem im Freien aufgestellten elektrischen Gerät befestigt ist. Insbesondere im Falle von Verteiltransformatoren ist es jedoch auch möglich, dass diese in einem Gebäude angeordnet sind, wobei Kommunikationseinheit an einer Wand des Gebäudes innen oder außen befestigt ist.In the context of the invention, the communication unit has a housing which serves to receive its electronic components and to jointly hold them. The housing is advantageously made of a plastic, a sintered material or metal and can be arranged for example in a cabinet of the electrical device. In some electrical appliances, the arrangement of the communication unit in a cabinet or other component of the electrical appliance that provides the necessary protection from contaminants or adverse weather conditions is not possible or undesirable. In these cases, the communication unit has a protective housing, which is also advantageously made of a plastic, a sintered material or metal and in which all the remaining components of the communication unit are arranged. The communication unit preferably has a housing and a protective housing, which encapsulates the housing in a protective manner. The protective housing is equipped with signal cable feedthroughs, which allow a passage of signal cables through the wall of the protective housing. In this case, several signal cables can be performed together through a signal cable bushing. The weatherproof protective housing is preferably equipped with fastening means by means of which the communication unit is fastened, for example, to the outside of the electrical appliance set up outdoors. However, especially in the case of distribution transformers, it is also possible that they are arranged in a building, wherein communication unit is attached to a wall of the building inside or outside.

Im Rahmen der Erfindung ist das elektrische Gerät bevorzugt ein Transformator oder eine Drossel. Ferner ist es möglich, dass das elektrische Gerät mehrere Kommunikationseinheiten aufweist, wobei jedoch jede Kommunikationseinheit mit mehreren Sensoren verbunden ist.In the context of the invention, the electrical device is preferably a transformer or a choke. Furthermore, it is possible that the electrical device has a plurality of communication units, but each communication unit is connected to a plurality of sensors.

Vorteilhafterweise umfasst die Gruppe von Messsensoren einen Wicklungsstromsensor, der zum Erfassen eines durch die Wicklung fließenden Wicklungsstromes eingerichtet ist, und einen Positionsgeber, der zur Bestimmung der örtlichen Lage des elektrischen Gerätes dient. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung werden Messsensoren eingesetzt, die sowohl für elektrische Geräte, die einen mit Isolierfluid befüllten Kessel aufweisen, als auch für feststoffisolierte elektrische Geräte geeignet sind. Die besagten Sensoren können unabhängig vom Typ des jeweiligen elektrischen Geräts eingesetzt werden. Auf diese Weise lassen sich Kosten einsparen. Der Positionsgeber kann grundsätzlich beliebig ausgeführt sein. Beispielsweise ist der Positionsgeber eine auf einer Speichereinheit der Kommunikationseinheit abgelegte Ortsangabe, die von außen auslesbar ist. Bevorzugt ist der Positionsgeber jedoch als GPS-Antenne ausgeführt, die von im Orbit kreisenden Satelliten erfasst werden kann. GPS steht hier für das Fachleuten bekannte Global Positioning System.Advantageously, the group of measuring sensors comprises a winding current sensor which is set up to detect a winding current flowing through the winding, and a position sensor which serves to determine the local position of the electrical device. According to this advantageous further development, measuring sensors are used which are suitable both for electrical appliances which have a boiler filled with insulating fluid and for solid-material-insulated electrical appliances. The said sensors can be used regardless of the type of electrical device. In this way costs can be saved. The position sensor can basically be executed arbitrarily. For example, the position sensor is a location information stored on a memory unit of the communication unit that can be read from the outside. Preferably, however, the position sensor is designed as a GPS antenna that can be detected by orbiting satellites. GPS stands for the Global Positioning System known to those skilled in the art.

Darüber hinaus verfügt die Kommunikationseinheit über ein Widerstandsthermometer. Widerstandsthermometer umfassen in der Regel eine Messsonde aus einem Material, dessen elektrischer Widerstand temperaturabhängig ist. Beispielsweise weist die Messsonde eine Platinmatrix auf und hat einen Ruhewiderstand von etwa 100 Ohm. Ein solcher Widerstandstemperatursensor wird auch als PT-100-Sensor bezeichnet. PT-100-Sensoren sind in der Regel durch mehradrige Kabel mit der Kommunikationseinheit verbunden, die einen passenden Eingang für diese Messsensoren aufweist. Dadurch wird die Flexibilität für den Einsatz des Kommunikationsmoduls erhöht.In addition, the communication unit has a resistance thermometer. Resistance thermometers usually comprise a measuring probe made of a material whose electrical resistance is temperature-dependent. For example, the probe has a platinum matrix and has a quiescent resistance of about 100 ohms. Such a resistance temperature sensor is also referred to as a PT-100 sensor. PT-100 sensors are usually connected to the communication unit by multi-core cables, which has a suitable input for these measurement sensors. This increases the flexibility for the use of the communication module.

Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, dass jede Kommunikationseinheit über einen USB-Anschluss und einen so genannten Ethernet-Anschluss verfügt. Die USB- oder Ethernet-Anschlüsse dienen zum Auslesen der gespeicherten Parameter der Kommunikationseinheit vor Ort und/oder zum Zugriff auf eine Logikeinheit, die Teil der Kommunikationseinheit ist, und mit deren Hilfe die Wirkungsweise der Kommunikationseinheit beim Erfassen und Verarbeiten der empfangenen Messsignale eingestellt werden kann. Der Ethernet-Anschluss ermöglicht ferner die Verbindung mit dem Internet.In addition, it may be advantageous for each communication unit to have a USB connection and a so-called Ethernet connection. The USB or Ethernet ports are used to read the stored parameters of the communication unit on site and / or to access a logic unit that is part of the communication unit, and with the help of the operation of the communication unit can be set when detecting and processing the received measurement signals , The Ethernet port also allows connection to the Internet.

Vorteilhafterweise ist der Positionsgeber außerhalb des Gehäuses der Kommunikationseinheit angeordnet. Als Positionsgeber kommt - wie weiter oben bereits ausführt - eine so genannte GPS-Antenne in Betracht. Die GPS (Global Positioning System)-Antenne muss zur Positionsbestimmung von Satelliten erfasst werden. Aufgrund der lösbaren Befestigung des Positionsgebers kann dieser von der Kommunikationseinheit getrennt und beispielsweise außerhalb des Gebäudes angeordnet werden, das eine im Inneren angeordnete Antenne ansonsten abschirmen würde. Die GPS-Antenne kann vorteilhafterweise über einen GPS-Signaleingang mit den restlichen Komponenten der Kommunikationseinheit verbunden werden.Advantageously, the position sensor is arranged outside the housing of the communication unit. As a position sensor comes - as already stated above - a so-called GPS antenna into consideration. The GPS (Global Positioning System) antenna must be detected to locate satellites. Due to the detachable Attachment of the position transmitter can be separated from the communication unit and arranged, for example, outside the building, which would otherwise shield an antenna arranged inside. The GPS antenna can advantageously be connected via a GPS signal input to the remaining components of the communication unit.

Zur Zeitsignalisierung kann die Kommunikationseinheit über einen internen Zeitgeber verfügen. Der Zeitgeber kann beispielsweise über eine GPS-Antenne erfolgen. Abweichend davon ist ein zusätzlicher Zeitgeber vorgesehen, der nach einem so genannten NTP-Zeitsynchronisationsprotokoll arbeitet.For time signaling, the communication unit may have an internal timer. The timer can be done for example via a GPS antenna. Deviating from this, an additional timer is provided which operates according to a so-called NTP time synchronization protocol.

Gemäß einer abweichenden Variante verfügt das elektrische Gerät über einen mit Isolierfluid befüllten Kessel, wobei die Gruppe von Sensoren einen Temperatursensor im oberen Bereich des Kessels und einen Temperatursensor im unteren Bereich des Kessels umfasst, die jeweils zum Erfassen der Temperatur des Isolierfluids eingerichtet sind. Gemäß dieser Variante sind Messsensoren vorgesehen und mit der Kommunikationseinheit verbunden, die zum Erfassen der oberen und unteren Temperatur des Isolierfluids eingerichtet sind. Abweichend hiervon wird die Temperatur des Isolierfluids lediglich an einer Seite des Kessels des elektrischen Geräts erfasst.According to another variant, the electrical device has a boiler filled with insulating fluid, the group of sensors comprising a temperature sensor in the upper region of the boiler and a temperature sensor in the lower region of the boiler, each of which is set up to detect the temperature of the insulating fluid. According to this variant, measuring sensors are provided and connected to the communication unit, which are adapted to detect the upper and lower temperature of the insulating fluid. Deviating from this, the temperature of the insulating fluid is detected only on one side of the boiler of the electrical appliance.

Gemäß einer weiteren Variante ist jede Wicklung in einem elektrisch nichtleitenden Festkörper eingebettet und mit einem Wicklungstemperatursensor bestückt, der zum Erfassen der Temperatur der Wicklung eingerichtet ist. Solche Wicklungstemperatursensoren werden bevorzugt für so genannte Trockentransformatoren verwendet.According to a further variant, each winding is embedded in an electrically non-conductive solid and equipped with a winding temperature sensor which is adapted to detect the temperature of the winding. Such winding temperature sensors are preferably used for so-called dry-type transformers.

Vorteilhafterweise verfügt die Kommunikationseinheit über einen Coprozessor, der eingangsseitig mit den Messeingängen und ausgangsseitig mit einem Hauptprozessor verbunden ist, wobei eine Speichereinheit vorgesehen ist, die mit dem Hauptprozessor verbunden ist. Die Aufteilung der Rechenleistung ist vorteilhaft und sorgt für einen fehlerfreien Betrieb der Kommunikationseinheit.Advantageously, the communication unit has a coprocessor which is connected on the input side to the measuring inputs and on the output side to a main processor, wherein a memory unit is provided, which is connected to the main processor. The division of the computing power is advantageous and ensures error-free operation of the communication unit.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist der Coprozessor zum Empfang und zum Abtasten der Messsignale unter Erhalt von Messwerten, zum Digitalisieren der Messwerte unter Erhalt von Messdaten, Mitteln der digitalisierten Messdaten und zum Weitersenden der gemittelten Messdaten an den Hauptprozessor eingerichtet. Der Coprozessor dient somit zur Vorverarbeitung und insbesondere zum Zusammenstellen von Messdatenpaketen, die die Messdaten der verschiedenen Sensoren enthalten. Dabei sind die Messdaten eines Messdatenpakets gemittelt. Die Messdatenpakete werden dem Hauptprozessor weitergeleitet. Bevorzugt wird über eine Sekunde gemittelt, wobei der Coprozessor jede Sekunde den Mittelwert der Messdaten bildet, die er von den verschiedenen Messsignalen der Messsensoren abgeleitet hat. Selbstverständlich kann die Dauer der Mittelung des Coprozessors durch entsprechende Parametrisierung der Kommunikationseinheit verändert werden, so dass die Zeitdauer der Mittelung verändert ist.In accordance with an expedient further development, the coprocessor is set up to receive and to sample the measurement signals to obtain measured values, to digitize the measurement values to obtain measurement data, to use the means of the digitized measurement data and to forward the averaged measurement data to the main processor. The coprocessor thus serves for preprocessing and, in particular, for assembling measurement data packets which contain the measurement data of the various sensors. In this case, the measured data of a measured data packet is averaged. The measurement data packets are forwarded to the main processor. It is preferred to average over one second, with the coprocessor forming the average of the measured data every second derived from the various measuring signals of the measuring sensors. Of course, the duration of the averaging of the coprocessor can be changed by appropriate parameterization of the communication unit, so that the duration of the averaging is changed.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist der Hauptprozessor zum Empfang der digitalen gemittelten Messdaten und deren Weiterverarbeitung unter Gewinnung von verarbeiteten Messdaten, zum Speichern der verarbeiteten Messdaten in der Speichereinheit und zum Übersenden der überarbeiteten Messdaten an das GSM-Modul eingerichtet. Die vorverarbeiteten Messdaten werden im Rahmen der Erfindung dem Hauptprozessor zur Verfügung gestellt, der beispielsweise eine weitere Mittelung der im Sekundentakt eintreffenden Messdaten durchführt und diese beispielsweise über eine Minute hinweg mittelt und die erneut gemittelten Messdaten in der Speichereinheit ablegt. Diese Messdaten werden gleichzeitig über das GSM-Modul an die zentrale Recheneinheit weitergeleitet. Auch der Mittelungszeitraum des Hauptprozessors kann durch entsprechende Parametrisierung eingestellt werden.In accordance with an expedient further development, the main processor is set up to receive the digital averaged measurement data and to process it further in order to obtain processed measurement data, to store the processed measurement data in the memory unit and to transmit the revised measurement data to the GSM module. Within the scope of the invention, the preprocessed measurement data are made available to the main processor, which, for example, carries out further averaging of the measurement data arriving in the second-second cycle and averages them over a minute, for example, and stores the averaged measurement data in the memory unit. These measurement data are simultaneously forwarded via the GSM module to the central processing unit. The averaging period of the main processor can also be set by appropriate parameterization.

Zweckmäßigerweise verfügt die Kommunikationseinheit über eine Logikeinheit. Die Logikeinheit kann beispielsweise über die USB-Schnittstelle oder über den Ethernet-Eingang angesprochen werden. Darüber hinaus dient die Logikeinheit auch dazu, das so genannte GSM-Modul anzusteuern oder über das GSM-Modul von einer Cloud angesteuert zu werden. Bei der Logikeinheit handelt es sich um eine Software, die Anfragen, Eingangsbefehle oder Parameter von den besagten Schnittstellen empfängt und entsprechende Anweisungen ausführt.The communication unit expediently has a logic unit. The logic unit can be addressed, for example, via the USB interface or via the Ethernet input. In addition, the logic unit also serves to control the so-called GSM module or to be controlled via the GSM module from a cloud. The logic unit is a software that receives requests, input commands or parameters from said interfaces and executes instructions accordingly.

Zweckmäßigerweise weist die Kommunikationseinheit ein mit Zugangsöffnungen ausgerüstetes Schutzgehäuse auf, in dem das Gehäuse vollständig gekapselt angeordnet ist. Das Schutzgehäuse dient zum Schutz der elektronischen Komponenten der Kommunikationseinheit vor Schmutz und sonstigen schädlichen Umwelteinflüssen wie z.B. Schnee, Regen, Sonneneinstrahlung sowie außerordentlich hohen oder niedrigen Temperaturen. Die Signalleitungen können dem Gehäuse mit den Messeingängen durch die Zugangsöffnungen zugeführt werden. Dabei können auch mehrere Signalleitungen durch eine Zugangsöffnung geführt werden.The communication unit expediently has a protective housing equipped with access openings, in which the housing is arranged completely encapsulated. The protective housing is used to protect the electronic components of the communication unit from dirt and other harmful environmental influences such. Snow, rain, sunlight and extremely high or low temperatures. The signal lines can be supplied to the housing with the measuring inputs through the access openings. In this case, a plurality of signal lines can be passed through an access opening.

Das Schutzgehäuse verfügt beispielsweise über Befestigungsmittel zum Befestigen der Kommunikationseinheit direkt an den anderen Komponenten des elektrischen Geräts. Bei einer Variante ist die Kommunikationseinheit innerhalb eines Schaltschranks angeordnet. Ein ohnehin vorhandener Schaltschrank kann im Rahmen der Erfindung zur Aufnahme der Kommunikationseinheit genutzt werden.The protective housing has, for example, fastening means for fastening the communication unit directly to the other components of the electrical device. In one variant, the communication unit is within one Cabinets arranged. An existing control cabinet can be used in the invention for receiving the communication unit.

Die Verbindung der in dem elektrischen Gerät angeordneten Messsensoren mit der Kommunikationseinheit ist grundsätzlich beliebig und erfolgt ganz allgemein über eine Datenverbindungsstrecke. Die Datenverbindungsstrecke kann beispielsweise als Signalkabel ausgeführt sein, wobei die Signalkabel beispielsweise aus einem mit Isolierfluid befüllten Tank fluiddicht herausgeführt sind. Abweichend hiervon ist jedoch auch eine kabellose Übertragung der Messsignale an die Kommunikationseinheit im Rahmen der Erfindung möglich.The connection of the arranged in the electrical device measuring sensors with the communication unit is basically arbitrary and generally takes place over a data link. The data link can be designed, for example, as a signal cable, wherein the signal cables are led out, for example, fluid-tightly from a tank filled with insulating fluid. Deviating from this, however, a wireless transmission of the measurement signals to the communication unit within the scope of the invention is possible.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleichwirkende Bauteile verweisen und wobei

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts in einer schematischen Seitenansicht,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektrischen Geräts in schematischer Darstellung,
3 ein Ausführungsbeispiel der Kommunikationseinheit eines elektrischen Geräts gemäß 1 oder 2 in einer logischen Darstellung,
4 ein Ausführungsbeispiel eines analogen Messeingangs einer Kommunikationseinheit gemäß 3,
5 ein Ausführungsbeispiel eines PT100-Eingangs der Kommunikationseinheit gemäß 3,
6 ein Ausführungsbeispiel für ein Schutzgehäuse der Kommunikationseinheit,
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts ,
8 ein von 7 abweichendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräts und
9 ein Ausführungsbeispiel eines lösbaren Positionsgebers schematisch verdeutlichen.

Further expedient embodiments and advantages of the invention are the subject of the following description of embodiments of the invention with reference to the figures of the drawing, wherein like reference numerals refer to like-acting components and wherein

1 An embodiment of the electrical device according to the invention in a schematic side view,
2 a further embodiment of the electrical device in a schematic representation,
3 an embodiment of the communication unit of an electrical device according to 1 or 2 in a logical representation,
4 an embodiment of an analog measuring input of a communication unit according to 3 .
5 an embodiment of a PT100 input of the communication unit according to 3 .
6 an exemplary embodiment of a protective housing of the communication unit,
7 a further embodiment of the device according to the invention,
8th one of 7 deviating embodiment of the device according to the invention and
9 an embodiment of a releasable position sensor schematically illustrate.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts, das hier als Transformator 1 ausgeführt ist. Der dargestellte Transformator 1 ist ein Leistungstransformator und zum Anschluss an ein 345 kV Hochspannungsnetz vorgesehen. Für jede Phase des Wechselspannung führenden Hochspannungsnetzes ist eine Hochspannungsdurchführung 2 vorgesehen, die über figürlich nicht dargestellte Befestigungsmittel an einem Kessel 3 des Transformators 1 befestigt ist. An ihrem von den Befestigungsmitteln abgewandten Ende ist jede Hochspannungsdurchführung 2 mit einem Freiluftanschluss ausgestattet, der zur Montage einer luftisolierte Freiluftleitung dient. Innerhalb des Kessels 3 ist ein Kern 5 angeordnet, der aus einem magnetisierbaren Material, hier Eisen, besteht. Dabei bildet der Kern 5 einen geschlossenen Magnetkreis aus und verfügt über drei Kernschenkel, von denen in 1 nur einer erkennbar ist. Die Kernschenkel sind jeweils von konzentrisch zueinander angeordneten Wicklungen umschlossen, wobei in 1 lediglich eine Oberspannungswicklung 6 erkennbar ist, welche eine innere Unterspannungswicklung und eine Hilfswicklung umschließt. Jede Oberspannungswicklung 6 ist über eine Verbindungsleitung, die figürlich nicht dargestellt ist, mit einer der dargestellten Hochspannungsdurchführungen 2 verbunden. Die Unterspannungswicklungen sind über ebenfalls nicht gezeigte Verbindungsleitungen mit Ausgangsdurchführungen und/oder mit Kabelsteckbuchsen verbunden. Der Transformator 1 transformiert die Eingangsspannung, hier 345 kV, auf eine kleinere Ausgangsspannung, hier 175,5 kV. 1 shows an embodiment of the electrical device according to the invention, here as a transformer 1 is executed. The illustrated transformer 1 is a power transformer and intended for connection to a 345 kV high voltage grid. For each phase of the AC voltage-carrying high-voltage network is a high-voltage bushing 2 provided, the figuratively not shown fasteners on a boiler 3 of the transformer 1 is attached. At its end facing away from the fastening means each high-voltage bushing 2 equipped with an outdoor connection, which is used to install an air-insulated overhead line. Inside the boiler 3 is a core 5 arranged, which consists of a magnetizable material, here iron. At the same time, the core forms 5 a closed magnetic circuit and has three core legs, of which in 1 only one is recognizable. The core legs are each enclosed by concentrically arranged windings, wherein in 1 only a high voltage winding 6 can be seen, which encloses an inner low-voltage winding and an auxiliary winding. Every high voltage winding 6 is via a connecting line, which is not shown figuratively, with one of the illustrated high-voltage bushings 2 connected. The low-voltage windings are connected via connecting lines, also not shown, with output bushings and / or with cable sockets. The transformer 1 transforms the input voltage, here 345 kV, to a smaller output voltage, here 175.5 kV.

Zur Kühlung und elektrischen Isolierung des den Kern 5 und die Wicklungen 6 umfassenden Aktivteils ist der Kessel 3 mit einem Isolierfluid, hier einem Esteröl, befüllt, wobei zum Ausgleich temperaturbedingter Volumenschwankungen des Esterfluids ein Ausgleichsbehälter 7 vorgesehen ist, der über eine Verbindungskanal 8 mit dem Innenraum des Kessels 3 verbunden ist. Im oberen Bereich des Kessels 3 ist an seiner Innenwandung ein Temperatursensor 9 erkennbar, wobei im unteren Bereich des Kessels 3 ein weiterer Temperatursensor 10 angebracht ist. Die Temperatursensoren 9 und 10 sind zum Erfassen der dort jeweils herrschenden Temperatur des Isolierfluids, also der Esterflüssigkeit, eingerichtet. Darüber hinaus ist ein Temperatursensor 11 vorgesehen, der zum Messen der Wicklungstemperatur der Oberspannungswicklung 6 vorgesehen ist. Die Sensoren 9, 10 und 11 sind über nicht gezeigte Signalleitungen mit einer Kommunikationseinheit 12 verbunden, auf die später noch genauer eingegangen werden wird.For cooling and electrical insulation of the core 5 and the windings 6 comprehensive active part is the boiler 3 with an insulating fluid, here an ester oil, filled, to compensate for temperature-induced volume fluctuations of the ester fluid, a surge tank 7 is provided, which has a connection channel 8th with the interior of the boiler 3 connected is. In the upper area of the boiler 3 is on its inner wall a temperature sensor 9 recognizable, being in the lower part of the boiler 3 another temperature sensor 10 is appropriate. The temperature sensors 9 and 10 are for detecting the prevailing there temperature of the insulating fluid, ie the ester liquid, set up. In addition, a temperature sensor 11 provided for measuring the winding temperature of the high-voltage winding 6 is provided. The sensors 9 . 10 and 11 are not shown signal lines with a communication unit 12 which will be discussed in more detail later.

Die Kommunikationseinheit 12 sammelt die eingehenden Messsignale, digitalisiert diese unter Gewinnung von Messdaten und mittelt diese über eine vorgegebene Zeitdauer hinweg. Schließlich werden die gemittelten Messdaten in einer Speichereinheit der Kommunikationseinheit abgelegt, die in 1 figürlich nicht dargestellt ist. Darüber hinaus verfügt die Kommunikationseinheit 12 über ein GSM-Modul, das die Kommunikation mit einer Recheneinheit 14a ermöglicht, die auch als Bestandteil einer so genannten Cloud 14 bezeichnet werden kann. Die gemittelten Messdaten werden dem GSM-Modul zugeführt und von diesem an die Cloud 14 übertragen.The communication unit 12 collects the incoming measurement signals, digitizes them to obtain measurement data and averages them over a given period of time. Finally, the averaged measurement data are stored in a memory unit of the communication unit, which in 1 figuratively not shown. In addition, the communication unit has 12 via a GSM module that communicates with a computing unit 14a which also functions as part of a so-called cloud 14 can be designated. The averaged measurement data are fed to the GSM module and from there to the cloud 14 transfer.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts, das wieder als Transformator 1 ausgeführt ist, wobei es sich bei dem Transformator 1 jedoch um einen so genannten Trockentransformator 1 handelt. Auch hier umfasst der Transformator 1 einen Kern 5, der aus einem oberen horizontal verlaufenden Joch und drei senkrechten Schenkeln besteht, die jeweils von mehreren konzentrischen Wicklungen umschlossen sind, wobei die Oberspannungswicklungen 6 und eine Unterspannungswicklung 15 in der gezeigten Schnittansicht erkennbar sind. Der Kern 5 ist, wie üblich, aus aneinander anliegenden Eisenblechen ausgebildet, so dass Wirbelströme unterdrückt werden. Der Transformator 1 ist ferner mit figürlich nicht dargestellten Sensoren ausgerüstet, wobei ein nicht dargestellter Temperatursensor zum Erfassen der Wicklungstemperatur dient. Darüber hinaus wird mit Hilfe eines Strommesssensors der jeweilige Wicklungsstrom gemessen. Die Sensoren sind über ebenfalls nicht gezeigte Signalleitungen mit der Kommunikationseinheit 12 verbunden, die wieder mit einem GSM-Modul bestückt ist und die von den Messsensoren erhaltenen Messsignale sammelt und mittelt und bearbeitet und an die Cloud 14 zu Überwachungszwecken sendet. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Kommunikationseinheit direkt an einem Trockentransformator zu befestigen. 2 shows a further embodiment of the electrical device according to the invention, again as a transformer 1 is executed, wherein it is the transformer 1 however, a so-called dry-type transformer 1 is. Again, the transformer includes 1 a core 5 , which consists of an upper horizontal yoke and three vertical legs, each surrounded by a plurality of concentric windings, wherein the high-voltage windings 6 and a low voltage winding 15 can be seen in the sectional view shown. The core 5 is, as usual, formed of abutting iron sheets, so that eddy currents are suppressed. The transformer 1 is further equipped with sensors, not shown figuratively, wherein a temperature sensor, not shown, serves to detect the winding temperature. In addition, the respective winding current is measured with the aid of a current measuring sensor. The sensors are also not shown signal lines with the communication unit 12 which is again equipped with a GSM module and collects the measured signals received from the measuring sensors and averages and processes them and to the cloud 14 for monitoring purposes. Of course, it is within the scope of the invention also possible to attach the communication unit directly to a dry-type transformer.

3 zeigt den Aufbau der Kommunikationseinheit 12 in einer logischen Darstellung. So weist die Kommunikationseinheit 12 einen Hauptprozessor 13 sowie einen Coprozessor 14 auf, die in einem in 3 nicht dargestellten Gehäuse angeordnet sind. Darüber hinaus ist das bereits beschriebene GSM-Modul 15 gezeigt. Zur Energieversorgung ist ein Netzversorgungseingang 16 vorgesehen, mit dem der Coprozessor 14 und der Hauptprozessor 13 mit elektrischer Energie versorgt werden können. Ferner ist ein Energieschalter 17 erkennbar, der von dem Hauptprozessor 13 aus ansteuerbar ist, um das GSM-Moduls 15 mit dem Netzversorgungseingang zu verbinden bzw. von diesen zu trennen. Ferner ist eine Energiespeichereinheit 18 vorgesehen, die beispielsweise als wiederaufladbarer Akkumulator oder als Batterie ausgeführt ist. 3 shows the structure of the communication unit 12 in a logical representation. This is the way the communication unit points 12 a main processor 13 as well as a coprocessor 14 on that in an in 3 Housings not shown are arranged. In addition, the already described GSM module 15 shown. For power supply is a power supply input 16 provided with the coprocessor 14 and the main processor 13 can be supplied with electrical energy. There is also a power switch 17 identifiable by the main processor 13 off is controllable to the GSM module 15 to connect to or disconnect from the power supply input. Furthermore, an energy storage unit 18 provided, which is designed for example as a rechargeable battery or as a battery.

Der Hauptprozessor 13 und der Coprozessor 14 sind mit einer Statusanzeige 19 gekoppelt, die von außen in Augenschein genommen werden kann und bei der es sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um eine optische Statusanzeige 19 in Gestalt von LEDs handelt. Die LEDs zeigen den jeweiligen Zustand des Hauptprozessors 13 und des Coprozessors 14 an. Oberhalb der Statusanzeige 19 ist ein Etherneteingang 20 und darüber ein so genannter USB-Anschluss 21 erkennbar. Der USB-Anschluss 21 ist mit dem Coprozessor 14 und der Ethernetanschluss 20 mit dem Hauptprozessor 13 verbunden.The main processor 13 and the coprocessor 14 are with a status indicator 19 coupled, which can be inspected from the outside and in which it is an optical status indicator in the embodiment shown 19 in the form of LEDs. The LEDs show the respective state of the main processor 13 and the coprocessor 14 at. Above the status display 19 is an Etherneteingang 20 and above it a so-called USB port 21 recognizable. The USB port 21 is with the coprocessor 14 and the Ethernet connection 20 with the main processor 13 connected.

Ferner sind Messeingänge 22a bis 22g erkennbar, die ausgangsseitig an den Coprozessor 14 angeschlossen sind. Bei den Messeingängen 22a und 22b handelt es sich um so genannte digitale Eingänge. Die Messeingänge 22c, 22d und 22e sind als analoge Eingänge ausgestaltet. Der Messeingang 22f ist ein Eingang für ein Widerstandsthermometer, das als so genannter PT100-Sensor ausgeführt ist. Der Eingang 22g ist ein so genannter RS-485-Eingang. RS-485, auch als TIA-485 bekannt, bezeichnet einen Standard für eine asynchrone serielle Datenübertragung. Dieser Standard ist dem Fachmann bekannt, so dass eine genauere Beschreibung hier entfallen kann. Das breite Spektrum von Messeingängen 22a bis 22g ermöglicht die Kommunikationseinheit 12 flexibel für solche elektrische Geräte einzusetzen, die im Bereich der Elektroenergieübertragung und -verteilung üblich sind.There are also measurement entrances 22a to 22g recognizable, the output side to the coprocessor 14 are connected. At the trade fair entrances 22a and 22b are so-called digital inputs. The measuring inputs 22c . 22d and 22e are designed as analog inputs. The fair entrance 22f is an input for a resistance thermometer, which is designed as a so-called PT100 sensor. The entrance 22g is a so-called RS-485 input. RS 485 , also known as TIA 485 known, denotes a standard for asynchronous serial data transmission. This standard is known to the person skilled in the art, so that a more detailed description can be omitted here. The wide range of measuring inputs 22a to 22g enables the communication unit 12 flexible to use for such electrical equipment, which are common in the field of electric power transmission and distribution.

Dabei müssen nicht alle Messeingänge 22a bis 22g tatsächlich verwendet werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein digitaler Eingang mit einem Messsensor 23a verbunden, wohingegen der digitale Eingang 22b frei bleibt und mit keinem Sensor verbunden ist. Der analoge Eingang 22c ist mit einem so genannten 4 - 20mA-Sensor 23c verbunden. Bei dem Sensor 23d, der mit dem analogen Messeingang 22d verbunden ist, handelt es sich um einen so genannten +/-20mA-Sensor. Auf die Unterschiede wird später im Zusammenhang mit 4 noch genauer eingegangen werden.Not all measuring inputs have to be 22a to 22g actually used. In the exemplary embodiment shown, only a digital input with a measuring sensor is provided 23a whereas the digital input 22b remains free and is not connected to any sensor. The analog input 22c is connected to a so-called 4-20mA sensor 23c. At the sensor 23d , with the analogue measuring input 22d connected, it is a so-called +/- 20mA sensor. On the differences will be related later 4 will be discussed in more detail.

Der analoge Eingang 22e bleibt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls frei. Bei dem Sensor 23f handelt es sich um einen so genannten PT-100-Sensor. Der Sensor 23g ist ein RS-485-Sensor, der ausgangsseitig Messsignale gemäß dem RS485-Standard bereitstellt.The analog input 22e remains free in the embodiment shown. At the sensor 23f it is a so-called PT-100 sensor. The sensor 23g is an RS-485 sensor that provides output signals according to the RS485 standard.

4 zeigt den Aufbau eines analogen Eingangs am Beispiel des analogen Eingangs 22c von 3, wobei jedoch die analogen Eingänge 22d und 22e identisch aufgebaut sind. Der analoge Eingang 22c umfasst eine Steckbuchse 24, die zur Aufnahme eines formkomplementären Steckteils des Sensors 22c eingerichtet ist. Um die Anwendungsvielfalt der analogen Eingänge zu erweitern, ist für jeden analogen Eingang eine Energieversorgung 25 vorgesehen, so dass ein aktiv messender Sensor, beispielsweise ein 4-20mA-Stromsensor, mit einer Spannung oder einem Strom versorgt werden kann. Die Energieversorgungseinheit 25 umfasst die eigentliche Energiequelle 26, einen Überstromschutz 27 sowie einen Polarisationsschutz 28. Weiterhin ist ein Überspannungsschutz 29 vorgesehen. Anschließend folgt eine Widerstandseinheit 30, deren innerer Widerstand von einem Wahlschalter 31, von 60 Ohm auf 120 Ohm oder umgekehrt umgestellt werden kann. Dabei ist der Wahlschalter 31 mit einem Ausgleichsglied 34 verbunden, dem wiederum ein Filter, beispielsweise ein Butterworth-Filter 35, nachgeschaltet ist. Der Filter 35 glättet die eingehenden analogen Messsignale, die anschließend unter Gewinnung von Abtastwerten abgetastet werden, woraufhin die Abtastwerte von einem figürlich nicht dargestellten Analog-/Digitalwandler digitalisiert werden. Mit Hilfe des Wahlschalters 31 ist es möglich, den analogen Messeingang 22c von einem so genannten 4-20mA-Standard auf einen +/-20mA-Sensor umzustellen, wobei der jeweils eingestellte Zustand über eine LED-Anzeige 36 außen am Gehäuse optisch angezeigt wird. Die Umstellung erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel selbstständig, so dass die Flexibilität der Kommunikationsbox 12 noch weiter erhöht ist. 4 shows the structure of an analogue input using the example of the analogue input 22c from 3 but with the analog inputs 22d and 22e are constructed identically. The analog input 22c includes a socket 24 , for receiving a formkomplementary plug-in part of the sensor 22c is set up. In order to expand the range of applications of the analog inputs, there is a power supply for each analog input 25 provided so that an active measuring sensor, such as a 4-20mA current sensor, can be supplied with a voltage or a current. The power supply unit 25 includes the actual energy source 26 , an overcurrent protection 27 as well as a polarization protection 28 , Furthermore, a surge protection 29 intended. This is followed by a resistance unit 30 whose internal resistance from a selector switch 31 , can be switched from 60 ohms to 120 ohms or vice versa. Here is the selector switch 31 with a compensation element 34 connected, in turn, a Filter, for example a Butterworth filter 35 , is downstream. The filter 35 smooths out the incoming analog measurement signals, which are subsequently sampled to yield samples, after which the samples are digitized by an analog-to-digital converter, not shown in the FIGURE. With the help of the selector switch 31 is it possible to use the analogue measuring input 22c to change from a so-called 4-20mA standard to a +/- 20mA sensor, whereby the respectively set state over an LED display 36 outside of the housing is visually displayed. The conversion takes place independently in the embodiment shown, so that the flexibility of the communication box 12 even further increased.

5 zeigt den Eingang für einen PT100-Sensor als Widerstandsthermometer 22f genauer. Ein PT100-Sensor ist über ein dreigliedriges Signalkabel an die Eingangsbuchse 24 angeschlossen. Eine Stromquelle 37 ist mit der Eingangsbuchse 24 verbunden und stellt den für den PT100-Sensor notwendigen Messstrom bereit. Der Eingangsbuchse 24 nachgeschaltet ist eine Widerstandsausgleichseinheit 38 und anschließend wieder eine Filtereinheit 35, welche die für die Digitalisierung notwendige Glättung bereitstellt. Die in den 4 und 5 ausgangsseitig bereitgestellten geglätteten Messsignale werden von dem Coprozessor, wie weiter oben beschrieben, unter Gewinnung von digitalen Messdaten digitalisiert. Der Coprozessor mittelt die digitalen Messdaten über einen ersten Mittelungsbereich, beispielsweise über 1 Sekunde hinweg, und stellt die gemittelten Messdaten dem Hauptprozessor 13 zur Verfügung, der die weitere Verarbeitung übernimmt. So verfügt der Hauptprozessor 13 beispielsweise über eine figürlich nicht dargestellte Speichereinheit, in welcher die von ihm beispielsweise über eine zweite Mittelungsdauer hinweg gemittelten Mittelwerte gespeichert werden. Die Mittelwerte werden ferner dem GSM-Modul 15 zugeführt (siehe 3), das ausgangsseitig mit einer GSM-Antenne 39 sowie einem Positiongsgeber-Antenne 40 verbunden ist. Sowohl die GSM-Antenne 39 also auch die Positiongsgeber-Antenne 40 sind bevorzugt außerhalb des Gehäuses angeordnet. Mit Hilfe der GSM-Antenne 39 werden die zweimal gemittelten Messdaten über eine Mobilfunkverbindung dem in 1 gezeigten Cloudrechner 14a zur Verfügung gestellt. 5 shows the input for a PT100 sensor as a resistance thermometer 22f more accurate. A PT100 sensor is connected to the input jack via a 3-way signal cable 24 connected. A power source 37 is with the input jack 24 and provides the measurement current necessary for the PT100 sensor. The input jack 24 Downstream is a resistance compensation unit 38 and then again a filter unit 35 , which provides the necessary for digitization smoothing. The in the 4 and 5 Smoothed measurement signals provided on the output side are digitized by the coprocessor, as described above, to obtain digital measurement data. The coprocessor averages the digital measurement data over a first averaging range, for example, for 1 second, and presents the averaged measurement data to the main processor 13 available, which takes over the further processing. So has the main processor 13 for example, via a memory unit (not shown in FIG. 1) in which the average values averaged over it by a second averaging period, for example, are stored. The mean values also become the GSM module 15 supplied (see 3 ), the output side with a GSM antenna 39 and a position encoder antenna 40 connected is. Both the GSM antenna 39 So also the Positiongsgeber antenna 40 are preferably arranged outside the housing. With the help of the GSM antenna 39 the twice averaged measurement data over a mobile radio connection are in the 1 shown cloud computer 14a made available.

Die Positionsgeber-Antenne ist bevorzugt eine GPS Antenne. Die GPS-Antenne ist Teil eins globalen Positionsbestimmungssystems, das von im Orbit der Erde verteilten Satelliten angepeilt werden kann, so dass dem Cloudrechner 14a auch die Position des Geräts übermittelt werden kann.The locator antenna is preferably a GPS antenna. The GPS antenna is part of a global positioning system that can be targeted by satellites distributed in orbit around the Earth, allowing the cloud computer 14a also the position of the device can be transmitted.

Schließlich verfügt die Kommunikationseinheit 12 auch über einen so genannten SIM-Kartenleser 41 (3), der mit dem GSM-Modul 15 verbindbar ist.Finally, the communication unit has 12 also via a so-called SIM card reader 41 ( 3 ), with the GSM module 15 is connectable.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schutzgehäuses 42 einer erfindungsgemäßen Kommunikationseinheit 12. Auf der rechten Seite der 6 ist ein Bodenteil 42a und auf der linken Seite ein Deckelteil 42b des Schutzgehäuses 42 jeweils in einer Draufsicht dargestellt. Es ist erkennbar, dass das Bodenteil 42a des Schutzgehäuses 42 eine flache Bodenwand aufweist, an der Befestigungsmittel 43 vorgesehen sind, die zur Befestigung eines figürlich nicht dargestellten inneren Gehäuses in dem Schutzgehäuse 42 dienen, in dem die zuvor beschriebenen elektronischen Komponenten mit Ausnahme der Antennen angeordnet sind. Von der Bodenwand des Bodenteils 42a ragen Seitenwände auf, also aus der Zeichnungsebene heraus, die einen Schutzraum von allen Seiten umgeben. Eine der besagten vier Seitenwände ist mit in einer Reihe nebeneinander angeordneten Zugangsöffnungen 44 ausgerüstet. Die Zugangsöffnungen 44 ermöglichen das Zuführen der mit den Messsensoren verbundenen Signalleitungen an die Eingänge der Kommunikationseinheit 12, die an dem inneren Gehäuse ausgebildet sind. Nicht benötigte Zugangsöffnungen sind mit einem nicht dargestellten Verschlussteil verschlossen. Das Deckelteil 42b verfügt über einen haubenförmig ausgebildeten Kuppelabschnitt 45, der mit seinen Seitenwänden die Seitenwände des Bodenteils 42a an allen Seiten mit etwas Spiel übergreift. Für jede Zuführungsöffnung 44 ist ein Einführungsschlitz an einer Wand des Kuppelabschnitts des Deckelteil 42b vorgesehen. 6 shows an embodiment of a protective housing 42 a communication unit according to the invention 12 , On the right side of the 6 is a floor part 42a and on the left side a lid part 42b of the protective housing 42 each shown in a plan view. It can be seen that the bottom part 42a of the protective housing 42 a flat bottom wall, on the fastener 43 are provided, which are for fixing a figuratively not shown inner housing in the protective housing 42 serve, in which the electronic components described above with the exception of the antennas are arranged. From the bottom wall of the bottom part 42a protrude sidewalls, so out of the plane of the drawing, which surround a shelter from all sides. One of said four side walls is in a series juxtaposed access openings 44 equipped. The access openings 44 allow the supply of the signal lines connected to the measuring sensors to the inputs of the communication unit 12 formed on the inner housing. Unused access openings are closed with a closure part, not shown. The lid part 42b has a dome-shaped dome section 45 , with its side walls, the side walls of the bottom part 42a on all sides with some play overlaps. For each feed opening 44 is an insertion slot on a wall of the dome portion of the lid part 42b intended.

Nachdem das Gehäuse in dem Bodenteil 42a angeordnet und an diesem befestigt ist, kann das Deckelteil 42b über die Seitenwände des Bodenteils 42a gestülpt und mit diesem beispielsweise durch eine Schraubverbindung mechanisch verbunden werden. Dazu sind in dem Deckelteil 42b Durchgangsbohrungen 46 ausgebildet. Über die im Bodenteil 42a erkennbaren Durchgangsbohrungen kann das Schutzgehäuse 42 zum Beispiel an der Außenseite eines Kessels oder an einem Trockentransformator befestig werden. Das in dem Schutzgehäuse 42 angeordnete Gehäuse ist von diesem vollständig gekapselt und somit vor Schmutz und schädlichen Umwelteinflüssen wie beispielsweise Schnee oder Regen geschützt. Dabei weist der Kuppelabschnitt ausreichend Platz auf, um die GPS- und GPS-Antennen, die nicht in dem inneren Gehäuse angeordnet sind, aufzunehmen. After the case in the bottom part 42a arranged and attached to this, the lid part 42b over the side walls of the bottom part 42a slipped and mechanically connected to this example, by a screw. These are in the lid part 42b Through holes 46 educated. About in the bottom part 42a recognizable through holes, the protective housing 42 For example, be attached to the outside of a boiler or to a dry transformer. That in the protective housing 42 arranged housing is completely encapsulated by this and thus protected from dirt and harmful environmental influences such as snow or rain. In this case, the dome portion has sufficient space to accommodate the GPS and GPS antennas, which are not arranged in the inner housing.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts, das wieder als Leistungstransformator 1 ausgeführt ist und einen mit Isolierfluid befüllten Kessel 3 aufweist. An dem Kessel 3 ist das Zusatzgehäuse 42 befestigt, in dessen Inneren das Gehäuse 47 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. 7 shows a further embodiment of the electrical device according to the invention, again as a power transformer 1 is executed and filled with insulating fluid boiler 3 having. At the kettle 3 is the additional housing 42 fastened, inside which the housing 47 indicated by dashed lines.

8 zeigt ein von 7 insoweit abweichendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts 1, als dass die Kommunikationseinheit 12 mit ihrem Gehäuse 47 innerhalb eines Schaltschranks 48 des elektrischen Geräts 1 angeordnet ist. In diesem Fall stellt der Schaltschrank 48 den notwendigen Schutz für die Kommunikationseinheit 12 vor äußeren Einflüssen bereit. Ein zusätzliches Schutzgehäuse ist daher nicht vorgesehen. 8th shows one of 7 in this respect deviating embodiment of the electrical device according to the invention 1 than that the communication unit 12 with her case 47 inside a cabinet 48 of the electrical device 1 is arranged. In this case, the control cabinet 48 the necessary protection for the communication unit 12 ready for external influences. An additional protective housing is therefore not provided.

Wird das Gehäuse 47 von dem Schutzgehäuse 42 gekapselt, sind die GSM-Antenne und die GPS-Antenne zwar außerhalb des inneren Gehäuses 47 jedoch noch innerhalb des Schutzgehäuses 42 angeordnet. Das Deckelteil 42b des Schutzgehäuses 42 ist entsprechend ausgestaltet.Will the housing 47 from the protective housing 42 Although encapsulated, the GSM antenna and the GPS antenna are outside the inner casing 47 but still within the protective housing 42 arranged. The lid part 42b of the protective housing 42 is designed accordingly.

Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich die GPS-Antenne 40 und/oder die GSM-Antenne 39 jeweils als Außenantenne auszugestalten, so dass die besagten Antennen 39 bzw. 40 ohne Schutz durch ein zusätzliches Gehäuse beispielsweise an der Außenseite eines Kessels oder einer Außenwand eines Gebäudes befestigt werden kann. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das Gehäuse 47 wie in 7 gezeigt innerhalb eines in der Regel metallischen Schaltschranks 48 angeordnet ist. Der Metallschrank 48 würde in ihm angeordnete Antennen zu stark abschirmen.In the context of the invention, however, it is also possible the GPS antenna 40 and / or the GSM antenna 39 each as an external antenna, so that said antennas 39 respectively. 40 without protection by an additional housing, for example, on the outside of a boiler or an outer wall of a building can be attached. This is necessary, for example, when the housing 47 as in 7 shown inside a usually metallic cabinet 48 is arranged. The metal cabinet 48 would shield antennae placed in it too much.

9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer separaten Antenne 49, die sowohl die GSM-Antenne 39 als auch die GPS-Antenne 40 umfasst. Die gezeigte separate Antenne 49 ist als Außenantenne ausgeführt und weist eine äußere Abdeckhaube auf, unter der die besagten Antennen 39, 40 geschützt angeordnet sind. 9 shows an embodiment of a separate antenna 49 that both the GSM antenna 39 as well as the GPS antenna 40 includes. The shown separate antenna 49 is designed as an external antenna and has an outer cover, under which said antennas 39 . 40 are arranged protected.

Für jede Antenne 39, 40 ist eine Anschlussleitung unten aus der Abdeckhaube herausgeführt.For every antenna 39 . 40 a connection cable is led out of the cover at the bottom.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/142355 A1 [0002]

Claims

Electrical device (1) for connection to a high-voltage network comprising - a magnetizable core (5), - at least one winding (6) adapted to generate a magnetic field in the core, and - a group of measuring sensors (9, 10, 11 , 23a-23g), the output side provide measurement signals, characterized in that at least one communication unit (12) is provided with a housing (47) in which a GSM module (15) and a plurality of analog and a plurality of digital measurement inputs (22a-22g ), wherein a plurality of measuring sensors (23a-23g) are connected to a communication unit (12) and the respective communication unit (12) is arranged to process the measured data obtained from the different measuring signals.

Electrical device (1) after Claim 1 characterized in that the group of measuring sensors comprises - a winding current sensor (11) arranged to detect a winding current flowing through the winding (6), and - a position sensor (40) arranged to determine the location of the electrical device ( 1) serves.

Electrical device (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that each communication unit (12) has an input for a resistance thermometer (23f).

Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that each communication unit (12) has a USB connection (20) and an Ethernet connection (19).

Electrical device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the position sensor outside the housing (47) of the respective communication unit (12) is arranged.

Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that each communication unit (12) has an internal timer.

Electrical appliance (1) according to one of the preceding claims, characterized by a boiler (3) filled with insulating fluid, the group of sensors comprising a temperature sensor (9) in the upper area of the boiler and a temperature sensor (10) in the lower area of the boiler (3 ) each configured to detect the temperature of the insulating fluid.

Electrical device (1) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that each winding (6, 15) is embedded in an electrically nonconductive solid and is equipped with a winding temperature sensor (23f) arranged to detect the temperature of the winding (6, 15).

Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the communication unit (12) has a coprocessor (14) which is connected on the input side with the measuring inputs (22a-22g) and on the output side with a main processor (13), wherein a Storage unit is provided, which is connected to the main processor (13).

Electrical device (1) after Claim 9 , characterized in that the coprocessor (14) is arranged for collecting, sampling the measurement signals to obtain measured values, digitizing the measurement values to obtain measurement data, averaging the measurement data and forwarding the averaged measurement data to the main processor.

Electrical device (1) after Claim 10 , characterized in that the said main processor (1) is arranged to receive the averaged measurement data, to further process it to obtain processed measurement data, to store the processed measurement data in the memory unit and to transmit processed measurement data to the GSM module (15).

Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the communication unit (12) has a logic unit.

Electrical device (1) after Claim 12 , characterized in that the logic unit via the GSM module (15) is controllable.

Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the communication unit (12) has a protective housing (42) equipped with access openings (44), in which the housing (47) is arranged completely encapsulated.

Electrical device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the communication unit (12) is arranged within a control cabinet (48).