DE29717333U1 - Device for measuring and recording currents and voltages in low, medium and high voltage line systems - Google Patents
Device for measuring and recording currents and voltages in low, medium and high voltage line systemsInfo
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Description
*>*Cl. &Ggr;: C|. O*>* Cl . &Ggr;: C|. O
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11. September 1997/1006
Reg.-Nr. 128 38711 September 1997/1006
Reg. No. 128 387
Karl Pfisterer GmbH & Co. KG, Inselstr. 140, 70327 StuttgartKarl Pfisterer GmbH & Co. KG, Inselstr. 140, 70327 Stuttgart
Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Strömen und Spannungen in Nieder-, Mittel- oder HochspannungsleitungssystemenDevice for measuring and recording currents and voltages in low, medium or high voltage power systems
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Strömen und Spannungen in Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsleitungssystemen. The invention relates to a device for measuring and recording currents and voltages in low, medium or high voltage line systems.
Vorrichtungen zum Messen und Aufzeichnen von Strömen in den genannten Leitungssystemen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Mit derartigen Vorrichtungen soll der Lastverlauf über einzelne Tage, Wochen oder Monate aufgezeigt und aufgezeichnet werden. Bei den bekannten Geräten besteht die Möglichkeit, den Momentanwert und den Maximalwert, jeweils als aktuellen Wert und als mit einem Tiefpaß gefilterten Wert abzurufen. An den Meßeingang der Vorrichtung kann entweder ein Zangenstromwandler mit bis zu 5 Ampere Ausgangssignal direkt angeschlossen werden oder es können entsprechende Stromwandler angeschlossen werden, mit denen sich Ströme bis zu etwa 2000 Ampere erfassen lassen. Außerdem können die bekannten Vorrichtungen zur Überwachung des Maximum des Stromwertes eingesetzt werden, da diese Vorrichtungen über eine SchwelIwerttriggerung verfugen, die individuell eingestellt werden kann.Devices for measuring and recording currents in the above-mentioned line systems are known from the state of the art. Such devices are intended to show and record the load curve over individual days, weeks or months. With the known devices it is possible to call up the instantaneous value and the maximum value, each as a current value and as a value filtered with a low-pass filter. Either a clamp current transformer with an output signal of up to 5 amps can be connected directly to the measuring input of the device, or corresponding current transformers can be connected with which currents of up to around 2000 amps can be recorded. In addition, the known devices can be used to monitor the maximum current value, since these devices have a threshold trigger that can be set individually.
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Die bekannten Vorrichtungen wandeln die analogen Meßsignale in einen digitalen Wert, der anschließend in einer Recheneinheit weiterverarbeitet wird. Die Weiterverarbeitung wird durch entsprechende Steuerprogramme und Steuerparameter bestimmt, die in einem mit UV-Strahlung löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM) Speicherelement abgelegt sind.The known devices convert the analog measurement signals into a digital value, which is then further processed in a computing unit. The further processing is determined by corresponding control programs and control parameters, which are stored in a memory element that can be erased with UV radiation, programmable read-only memory (Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM).
Bei den bekannten Vorrichtungen ist es erforderlich, bei einer erforderlichen Veränderung der Meßsignal-Verarbeitung die gesamte Vorrichtung auszubauen, das Gehäuse zu öffnen und den EPROM-ßaustein gegen einen neuen EPROM-Baustein mit dem neuen Signalverarbeitungsprogramm auszutauschen. Diese Umrüstung erfordert einen hohen Zeitaufwand und ist kosten intensiv. Außerdem besteht bei dem Umstecken die Gefahr der mechanischen und/oder elektrischen Beschädigung der Platine bzw. der elektronischen Bauelemente.With the known devices, if a change in the measurement signal processing is required, the entire device must be removed, the housing opened and the EPROM module replaced with a new EPROM module with the new signal processing program. This conversion is time-consuming and expensive. In addition, there is a risk of mechanical and/or electrical damage to the circuit board or the electronic components when changing the plug.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen von Strömen und Spannungen bereitzustellen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile überwindet. Insbesondere soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, bei welcher die Konfiguration schnell, einfach und kostengünstig verändert werden kann.The invention is therefore based on the problem of providing a device for measuring and recording currents and voltages which overcomes the disadvantages described above. In particular, a device is to be provided in which the configuration can be changed quickly, easily and inexpensively.
Das Problem wird durch die in dem unabhängigen Schutzanspruch offenbarte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The problem is solved by the device disclosed in the independent claim. Special embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.
Das Problem ist insbesondere durch eine Vorrichtung gemäß dem Schutzanspruch 1 gelöst. Unter der Meßwertverarbeitung ist dabei beispielsweise die Ermittlung des wahren Effektiv wertes (True-RMS) aus dem Momentanwert der Meßgröße zu verstehen. Außerdem kann eine Oberwellenanalyse durchgeführt werden und die zugehörigen DatenThe problem is solved in particular by a device according to claim 1. The measured value processing is understood to mean, for example, the determination of the true effective value (True-RMS) from the instantaneous value of the measured variable. In addition, a harmonic analysis can be carried out and the associated data
abgespeichert werden. Weiterhin können beispielsweise die Fiicker-Anteile, d. h. Schwebungen im Bereich von einem bis wenigen Hertz, ermittelt und abgespeichert werden. Über die Konfiguration der Vorrichtung wird die Art und Weise der Signalverarbeitung gesteuert. Bei dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff kann es sich beispielsweise um einen dynamischen (DRAM) oder einen statischen (SRAM) Speicher mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory) handeln.be stored. Furthermore, the Fiicker components, i.e. beats in the range of one to a few Hertz, can be determined and stored. The type of signal processing is controlled by the configuration of the device. The random access memory can be, for example, a dynamic (DRAM) or a static (SRAM) random access memory.
Die Verwendung eines elektrisch beschreibbaren und elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speichers (EEPROM) bietet den Vorteil, daß die Konfiguration der Vorrichtung ohne ein Öffnen des Gehäuses und ohne ein physisches Entfernen und Einsetzen eines Bauelementes verändert und an verschiedene Situationen angepaßt werden kann. Das verwendete EEPROM-Bauelement läßt sich durch elektrische Signale löschen und durch elektrische Signale wiederbeschreiben. Damit kann vorteilhafterweise die Konfiguration der Vorrichtung auch automatisch und/oder fernbedient erfolgen. Dies ist insbesondere in sicherheitsrelevanten Bereichen von Vorteil.The use of an electrically writable and electrically erasable, programmable read-only memory (EEPROM) offers the advantage that the configuration of the device can be changed and adapted to different situations without opening the housing and without physically removing and inserting a component. The EEPROM component used can be erased by electrical signals and rewritten by electrical signals. This advantageously means that the configuration of the device can also be carried out automatically and/or remotely. This is particularly advantageous in safety-relevant areas.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 2 hat den Vorteil, daß durch Verwendung von Strom- und Spannungswandlern sehr große Stromsignale (bis zu 2000 Ampere) und sehr große Spannungssignale (bis in den Hochspannungsbereich) erfaßt werden können.The special embodiment of the invention according to claim 2 has the advantage that very large current signals (up to 2000 amps) and very large voltage signals (up to the high voltage range) can be detected by using current and voltage transformers.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 3 hat den Vorteil, daß durch die Schnittstelle nicht nur die gespeicherten und aktuellen Meßsignale ausgelesen werden können, sondern auch die Konfiguration der Vorrichtung geändert werden kann. In der Regel findet der Datenaustausch über die erste Schnittstelle lokal statt, d. h. die Daten werden aus der Vorrichtung auf einen Datenträger geladen, der sich in unmittelbarer Nähe der Vorrichtung befindet.The special embodiment of the invention according to claim 3 has the advantage that not only the stored and current measurement signals can be read out through the interface, but also the configuration of the device can be changed. As a rule, the data exchange via the first interface takes place locally, i.e. the data is loaded from the device onto a data carrier that is located in the immediate vicinity of the device.
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Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 4 hat den Vorteil, daß durch die Verwendung einer optischen Schnittstelle automatisch eine Potentialtrennung gewährleistet ist. Weiterhin ist vorteilhaft, eine Schnittstelle gemäß RS-232 zu verwenden, da diese gerade im Computerbereich eine große Verbreitung als sogenannte serielle Schnittstelle gefunden hat.The special embodiment of the invention according to claim 4 has the advantage that potential separation is automatically ensured by using an optical interface. It is also advantageous to use an interface in accordance with RS-232, since this has become very popular in the computer sector as a so-called serial interface.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 5 hat den Vorteil, daß über die zweite Schnittstelle, die an eine Datenfemverbindung angeschlossen ist, die gespeicherten Werte und/oder die Konfiguration der Vorrichtung fernbedient, beispielsweise von einer Leitstelie aus, ausgelesen bzw. verändert werden kann.The special embodiment of the invention according to claim 5 has the advantage that the stored values and/or the configuration of the device can be read out or changed remotely, for example from a control center, via the second interface, which is connected to a remote data connection.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 6 hat den Vorteil, daß auch mit einem verhältnismäßig geringem Speicherplatz Signale über einen verhältnismäßig langen Zeitraum von beispielsweise sechs Monaten abgespeichert werden können.The special embodiment of the invention according to claim 6 has the advantage that signals can be stored over a relatively long period of time, for example six months, even with a relatively small storage space.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 7 hat den Vorteil, daß die Vorrichtung eine eintretende Störung oder einen besonderen Last- oder Störfall automatisch erkennt, und die zugehörigen Meßsignale vor, während und nach dem Auftreten dieses Ereignisses abspeichern kann.The special embodiment of the invention according to claim 7 has the advantage that the device automatically detects an occurring fault or a particular load or fault and can store the associated measurement signals before, during and after the occurrence of this event.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 8 hat den Vorteil, daß durch den programmierbaren Schaltungsausgang zusätzliche, beispielsweise sicherheitsrelevante Elemente aktiviert werden können.The special embodiment of the invention according to claim 8 has the advantage that additional, for example safety-relevant elements can be activated by the programmable circuit output.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 9 hat den Vorteil, daß damit mehrere Leitungen und/oder Strom und SpannungThe special embodiment of the invention according to claim 9 has the advantage that several lines and/or current and voltage
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gleichzeitig überwacht werden können, beispielsweise daß bei Verwendung von drei Stromkanälen und drei Spannungskanälen ein dreiphasiges Leitungssystem hinsichtlich Strom und Spannung komplett überwacht werden kann.can be monitored simultaneously, for example that when using three current channels and three voltage channels, a three-phase line system can be completely monitored in terms of current and voltage.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention emerge from the subclaims and the following description, in which an embodiment is described in detail with reference to the drawing. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination.
Ein Weg zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert.A way of carrying out the claimed invention is explained in detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 1 shows an embodiment of the device according to the invention.
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit einem Kanal 20 für die Spannung und einem Kanal 30 für den Strom. Der Spannungskanal 20 erhält sein Signal über einen Spannungswandler 7. Über einen Optokoppler erfoigt eine Potentialtrennung. Der anschließende Analog/Digitalwandler 2 erzeugt ein digitales Datensignal entsprechend dem gemessenen Spannungswert und leitet dieses an die zentrale Recheneinheit CPU 4 weiter.Fig. 1 shows a device 1 according to the invention with a channel 20 for the voltage and a channel 30 for the current. The voltage channel 20 receives its signal via a voltage converter 7. Potential separation takes place via an optocoupler. The subsequent analog/digital converter 2 generates a digital data signal corresponding to the measured voltage value and forwards this to the central processing unit CPU 4.
Der Stromkanal 30 erhält sein Signal von einem an die zu untersuchende Leitung 40 angeschlossenen Stromwandler 8. Das analoge Stromsignal wird in einem Analog/Digitalwandler 3 in ein digitales Datensignal umgewandelt und an die CPU 4 abgegeben.The current channel 30 receives its signal from a current transformer 8 connected to the line 40 to be examined. The analog current signal is converted into a digital data signal in an analog/digital converter 3 and sent to the CPU 4.
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Über die erste Schnittstelle 9, die mittels eines Optokopplers 15 als optische Schnittstelle gemäß RS 232 ausgeführt ist, kann grundsätzlich ein bidirektionaler Datenverkehr stattfinden, in der Regel werden über diese SchnittsteNe 9 die Konfigurationsdaten für die Vorrichtung 1 von außen über die CPU 4 in das EEPROM 6 eingelesen. Außerdem werden über diese Schnittstelle 9 die Signaidaten aus dem RAM-Speicher 5 über die CPU 4 nach außen abgegeben.In principle, bidirectional data traffic can take place via the first interface 9, which is designed as an optical interface in accordance with RS 232 by means of an optocoupler 15. As a rule, the configuration data for the device 1 are read into the EEPROM 6 from the outside via the CPU 4 via this interface 9. In addition, the signal data from the RAM memory 5 are sent to the outside via the CPU 4 via this interface 9.
Über die zweite serielle Schnittstelle 10, die als eine drahtgebundene Schnittstelle nach RS 485 ausgebildet ist, kann ebenfalls grundsätzlich ein bidirektionaler Datenverkehr stattfinden, im vorliegenden Fail werden über diese Schnittstelle die Wandlerverhältnisse des Spannungswandlers 7 und des Stromwandlers 8 in die Vorrichtung 1 eingegeben und die Signalwerte aus dem RAM-Speicher 5 über die CPU 4 ausgegeben.In principle, bidirectional data traffic can also take place via the second serial interface 10, which is designed as a wired interface according to RS 485. In the present case, the converter ratios of the voltage converter 7 and the current converter 8 are entered into the device 1 via this interface and the signal values from the RAM memory 5 are output via the CPU 4.
Neben einer konventionellen Uhr 13 für die Erfassung von Uhrzeit und Datum weist die Vorrichtung 1 auch einen Funkuhranschluß 12 auf. Über diesen Funkuhranschluß 12, bei dem es sich ebenfalls um eine RS 232-Schnittstelle handelt, können exakte Zeitsignale aufgenommen werden, um eine Synchronisation verschiedener Vorrichtungen, die sich an verschiedenen Orten befinden können, zu gewährleisten. Der RAM-Speicher 5 dient zur Speicherung der gemessenen und verarbeiteten Signale. Der EEPROM-Speicher 6 dient zur Speicherung der Konfigurationsdaten der Vorrichtung 1 sowie zur Speicherung des Programmes für die Ablaufsteuerung der CPU 4.In addition to a conventional clock 13 for recording the time and date, the device 1 also has a radio clock connection 12. This radio clock connection 12, which is also an RS 232 interface, can be used to record exact time signals in order to ensure synchronization of different devices that may be located in different places. The RAM memory 5 is used to store the measured and processed signals. The EEPROM memory 6 is used to store the configuration data of the device 1 and to store the program for the sequence control of the CPU 4.
Außerdem weist die Vorrichtung 1 noch einen programmierbaren Schaltausgang 11 auf, der in Abhängigkeit eines oder mehrerer frei verknüpfbarer Träggerimpulse geschaltet wird. Darüber hinaus können die MeßsignaSe und/oder die weiterverarbeiteten Signale auf einer in die Vorrichtung 1 integrierten Anzeige 14 angezeigt werden.In addition, the device 1 also has a programmable switching output 11, which is switched depending on one or more freely connectable carrier pulses. In addition, the measurement signals and/or the further processed signals can be displayed on a display 14 integrated in the device 1.
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Die dargestellte Vorrichtung 1 dient der Erfassung langsamer Spannungsänderungen, kurzer und langer Unterbrechungen sowie von Spannungseinbrüchen bzw. Spannungsüberhöhungen. Die gemessenen Werte werden klassifiziert und lassen sich über eine optische RS 232 Schnittstelle 9 und eine RS 485 Schnittstelle 10 auf einen Personal Computer (PC) überspielen. Die Speicherung von Ereignissen wird ausgelöst durch die Überoder Unterschreitung eines frei wählbaren Trigger-Wertes. Dabei wird ein einstellbarer Zeitausschnitt um das aufgetretenen Ereignis herum aufgezeichnet. Die Konfiguration der Vorrichtung 1 ist sowohl über die erste Schnittstelle 9 als auch über die zweite Schnittstelle 10 insbesondere über eine Datenfernverbindung 16 möglich. Auf der Anzeige 13 können aktuelle und/oder historische Daten einschließlich Datum und Uhrzeit angezeigt werden. Mehrere der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 können in einem LAN (Local Area Network)- oder WAN (Wide Area Network)-Verband zusammengeschlossen werden.The device 1 shown is used to record slow voltage changes, short and long interruptions as well as voltage drops or voltage increases. The measured values are classified and can be transferred to a personal computer (PC) via an optical RS 232 interface 9 and an RS 485 interface 10. The storage of events is triggered by exceeding or falling below a freely selectable trigger value. An adjustable time period around the event that occurred is recorded. The device 1 can be configured both via the first interface 9 and the second interface 10, in particular via a remote data connection 16. Current and/or historical data including date and time can be shown on the display 13. Several of the devices 1 according to the invention can be connected in a LAN (Local Area Network) or WAN (Wide Area Network) network.
Im Rahmen der Meßwert-Verarbeitung wird aus dem Momentanwert der Spannung der wahre Effektivwert (True-RMS) mit einer Zeitkonstante von weniger als 20 msec ermittelt. Der ermittelte True-RMS-Wert wird klassifiziert, gespeichert und angezeigt. Wenn der True-RMS-Wert einen vorher gesetzten Schwellwert während der vorgegebenen Auslösedauer überschreitet, wird eine Ereignisspeicherung mit wählbarer Auflösung, Aufzeichnungsdauer und Vorgeschichte ausgelöst. Die Ereignisse werden in den entsprechenden Klassen über die vorgegebenen Zeit aufsummiert. Die Speicherkapazität beträgt in einer Grundausrüstung beispielsweise 128 KByte und kann beispielsweise bis zu einem Wert von 512 KByte erhöht werden. Sofern Flicker und/oder Oberwellen abzuspeichern sind, ist der Speicherplatz entsprechend zu erweitern.As part of the measurement processing, the true effective value (True RMS) is determined from the instantaneous value of the voltage with a time constant of less than 20 msec. The determined True RMS value is classified, saved and displayed. If the True RMS value exceeds a previously set threshold during the specified triggering period, an event storage with selectable resolution, recording duration and history is triggered. The events are summed up in the corresponding classes over the specified time. The storage capacity in a basic configuration is, for example, 128 KByte and can be increased to a value of 512 KByte, for example. If flicker and/or harmonics are to be saved, the storage space must be expanded accordingly.
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Die Auslesung der Daten an der ersten Schnittstelle 9 wird mittels eines durch Magnetkraft an der Gehäusefront haftenden Auslesekopfes durchgeführt. Der Datenaustausch wird über eine entsprechende Software verwaltet. Die Daten können mit einem PC-Programm ausgelesen, grafisch dargestellt, ausgewertet und ausgedruckt werden.The data is read out at the first interface 9 using a reading head that is attached to the front of the housing by magnetic force. The data exchange is managed using appropriate software. The data can be read out, graphically displayed, evaluated and printed out using a PC program.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der programmierbare Schaltausgang 11 ein Relais auf, das im Normalbetrieb angezogen ist. Bei Über- oder Unterschreitung eines vorgegebenen Schwellwertes oder bei einem Netzausfall wird das Relais stromlos und fällt ab. Der Schwellwert bezieht sich dabei auf einen der beiden Momentanwerte und kann individuell an der Vorrichtung 1 entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalles eingestellt werden.In the embodiment shown, the programmable switching output 11 has a relay that is energized during normal operation. If a predetermined threshold value is exceeded or not reached or if there is a power failure, the relay is de-energized and drops out. The threshold value refers to one of the two instantaneous values and can be individually set on the device 1 according to the requirements of the respective application.
Die Vorrichtung 1 ist geeignet für den Anschluß von flexiblen, eisenlosen Stromsensoren {Easy-Sensoren), die auf Rogowskitechnik basieren sowie für den Anschluß von herkömmlichen Stromwandiern mit einem Eisenkern. Weiterhin ist die Vorrichtung 1 geeignet für den Anschluß von kapazitiven Spannungssensoren und für den Anschluß von herkömmlichen Spannungswandiern mit einem Eisenkern.The device 1 is suitable for connecting flexible, ironless current sensors (Easy sensors) based on Rogowski technology as well as for connecting conventional current transformers with an iron core. Furthermore, the device 1 is suitable for connecting capacitive voltage sensors and for connecting conventional voltage transformers with an iron core.
Claims (10)
Priority Applications (1)
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| DE29717333U DE29717333U1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Device for measuring and recording currents and voltages in low, medium and high voltage line systems |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005016545A1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-12 | Abb Patent Gmbh | Module rear panel for a switchgear module, switchgear module and electrical switchgear |
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1997
- 1997-09-29 DE DE29717333U patent/DE29717333U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102005016545A1 (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-12 | Abb Patent Gmbh | Module rear panel for a switchgear module, switchgear module and electrical switchgear |
| US7969744B2 (en) | 2005-04-08 | 2011-06-28 | Abb Ag | Module rear wall for a switchgear assembly module, switchgear assembly module and electrical switchgear assembly |
| DE102005016545B4 (en) * | 2005-04-08 | 2014-12-04 | Abb Ag | Module rear panel for a switchgear module, switchgear module and electrical switchgear |
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