EP4088355A1

EP4088355A1 - Anordnung zur bewertung des zustandes und der qualität von niederspannungsnetzen

Info

Publication number: EP4088355A1
Application number: EP21705166.3A
Authority: EP
Inventors: Andreas Waigel; Hans Herold; Stefanie Schuster
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 2020-02-11
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2022-11-16
Also published as: DE102020103491A1; WO2021160756A1; CN115088153A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bewertung des Zustandes und der Qualität von Niederspannungsnetzen in dessen verzweigten System sich eine Vielzahl von angeschlossenen Verbrauchern befindet, durch laufende oder zyklische Ermittlung von Netzmessdaten mittels Strom- und Spannungsanalyse auf der Basis einer Power-Quality-Mess- und Prüfeinrichtung mit Übertragung der Netzmessdaten mittels Schnittstellen an ein übergeordnetes System oder in abrufbarer Form zu einem Server bzw. in die Cloud, wobei die Mess- und Prüfeinrichtungen in einer Baueinheit mit externen Anschlüssen zusammengefasst sind.

Description

ANORDNUNG ZUR BEWERTUNG DES ZUSTANDES UND DER QUALITÄT VON NIEDERSPANNUNGSNETZEN

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bewertung des Zustandes und der Qualität von Niederspannungsnetzen, in dessen verzweigten System sich eine Vielzahl von angeschlossenen Verbrauchern befindet, durch laufende oder zyklische Ermittlung von Netzmessdaten durch Strom- und Spannungsanalyse mittels Power-Quality-Mess- und Prüfeinrichtungen mit Übertragung der Netzmessdaten mittels Schnittstellen an ein übergeordnetes System oder in abrufbarer Form zu einem Server bzw. in die Cloud, wobei die Mess- und Prüfeinrichtungen in einer Baueinheit mit externen Anschlüssen zusammengefasst sind, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 102006034 164 B4 ist ein mehrpoliger Blitzstrom- und/oder Überspannungsableiter in Reihenklemmausführung bekannt. Dieser Überspannungsleiter dient bevorzugt zum Schutz von Geräten und Anlagen der Informationstechnik und besteht aus einem Basisteil, ausgebildet als Durchgangsklemme und in das Basisteil ersetzbaren Steckmodulen mit Schutzelementen zur Hutschienenmontage.

Gemäß einer dortigen Ausführungsform ist eine Leiterplatte vorgesehen, welche eine Einrichtung zur drahtlosen Fehler- und Zustandsüberwachung zum Beispiel in Form eines RFID-Transponders, aufweist. Die Leiterplatte kann auch Mittel zur Temperaturüberwachung der auf den übrigen Leiterplatten befindlichen Schutzelemente enthalten. Solche Mittel können Temperatursensoren sein, die jeweils nahe, insbesondere gegenüberliegend der Schutzelemente befindlich sind.

Insofern besitzt der geschilderte, bekannte Überspannungsableiter eine Eigendiagnoseeinheit.

Bei dem Smart-Meter gemäß DE 202012010818 Ul weist dieses eine Elektronik zur Erfassung des Stromverbrauchs und zur Ausgabe von den Stromverbrauch repräsentierenden Daten über eine Datenkommunikations Schnittstelle auf.

Bei einer Variante ist eine LAN-Schnittstelle zum Auslesen und Programmieren des Smart-Meters vorgesehen, während wenigstens eine weitere Schnittstelle und die Elektronik des Smart-Meters dazu eingerichtet sind, zur Steuerung sonstiger externer Geräte zu dienen, die dann zum Beispiel über ein Feldbussystem von dem ebenfalls an das Feldbussystem angeschlossenen Smart-Meter gesteuert werden können. Auch besteht die Möglichkeit, in das Gehäuse des Smart-Meters einen Webserver zu integrieren, so dass der vom Smart-Meter ermittelte Stromverbrauch von externen Geräten, zum Beispiel auch von Mobiltelefonen, mittels einer geeigneten Software über das Internet abgefragt werden kann.

Aus der WO 2016/091239 Al ist eine Mess- und/oder Prüfvorrichtung sowie ein Verfahren zur Messung und/oder Einschätzung der Qualität oder Stabilität von Stromnetzen bekannt.

In dieser Druckschrift wird herausgearbeitet, dass aufgrund neuer, verteilter Erzeugereinheiten zur Bereitstellung elektrischer Energie in vielen Fällen aufgrund fehlender Messgeräte zur Erfassung der Spannungsqualität Netzstörungen auftreten. Ein dezentral gespeistes Netz benötigt ein Mindestmaß an ebenfalls dezentralen Mess- und Regeleinrichtungen, um das Netz stabil und effizient betreiben zu können, sowie um Stömngen der Versorgungsqualität (power quality) in Endverbraucherhaushalten zu erkennen und zu beheben. Diesbezüglich schlägt die bekannte Lösung eine Mess- und/oder Prüfvorrichtung vor, die mit Netzabgreifmitteln und Netzteil ausgeführt ist, welche mit einer Einheit mit wenigstens einer AD- Wandverschaltung zur kontinuierlichen Abtastung, Digitalisierung und Weitergabe von wenigstens Spannungs und/oder Frequenzwerten der Netzspannung über eine Schnittstelle ausgerüstet ist. Eine Mikrocontrollereinheit dient der Aufbereitung und/oder Wandlung der Daten und steht mit der Mess- und/oder Prüfvorrichtung in Verbindung.

Verfahrensseitig erfolgt eine Bestimmung von Netzmessdaten, eine Weitergabe der Messdaten über eine erste, lokale Datenverbindung einer internen Mikrocontrollereinheit oder ein GG- Gerät, ein Verarbeiten und/oder Bearbeiten, aber auch ein Bewerten der Daten in der Mikrocontrollereinheit und/oder dem GG-Gerät sowie ein Versehen der Daten mit Zeitstempel und Ortskennzeichnung kn Anschluss werden die Daten über eine zweite Datenverbindung einem Rechenzentrum und/oder einem weiteren GG-Gerät und/oder einem Speichermedium übergeben kn Rechenzentrum oder beim Energieversorger kann dann eine Bewertung der Daten vorgenommen werden und gegebenenfalls ein Eingriff in das Netz erfolgen.

Auch in der EP 2478607 B 1 wkd ein Verfahren zur Überwachung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes vorgeschlagen, bei dem an mindestens zwei unterschiedlichen Messstellen in dem Energieversorgungsnetz eine den Zustand des elektrischen Energieversorgungsnetzes charakterisierende Erfassung von Messwerten vorgenommen wird. Die DE 102013018482 Al zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Charakterisierung und Überwachung eines elektrischen Netzes oder eines Stromnetzabschnittes eines elektrischen Netzes bzw. einer elektrischen Anlage. Ziel der dortigen Lehre ist es, bereits im Vorfeld Entscheidungen zur Vermeidung von Störfällen treffen zu können und/oder erforderliche Schaltvorgänge oder andere Gegenmaßnahmen automatisch auszuführen. Bekannt sind weiterhin Netzqualitätsmessgeräte, auch ausgeführt zur Hutschienenmontage. Beispielsweise sei hier auf das Gerät UMD 705 der Firma Helvatron genannt (siehe www.helvatron.com/de/power- quality/umd- 705).

Aus der DE 102018 114 181 Al ist ein Verfahren zur Bewertung des Zustandes und der Qualität von Niederspannungsnetzen vorbekannt. Gemäß diesem Verfahren werden die in Niederspannungssystemen eingesetzten und bereits vorhandenen oder ersetzbaren Überspannungs Schutzeinrichtungen, die über eine Eigendiagnoseeinheit und eine drahtlos oder drahtgebundene Standard- Schnittstelle verfügen, mittels integrierter oder adaptierter Power-Quality-Mess- und Prüfeinrichtungen zur Ermittlung von Netzmessdaten ertüchtigt.

Mit Ertüchtigung dieser vorhandenen oder noch einzusetzenden

Überspannungs Schutzeinrichtungen zur Ermittlung von Netzmessdaten liegt eine neue Qualität der Durchdringung oder Durchsetzung des Netzes vor, so dass nicht nur die Netzqualität beurteilt werden kann, sondern auch die Möglichkeit besteht, den Schutzpegel der Überspannungsschutzeinrichtungen anzupassen, zum Beispiel bei auftretenden Schalthandlungen im Netz. Gemäß der DE 102018 114 181 Al können Überspannungs Schutzeinrichtungen bereits mit einer Power-Quality-Mess- und Prüfeinrichtung versehen werden. Manuell oder über einen Datenbefehl wird dann die im Überspannungsableiter integrierte Funktion zur Netzquahtätsbestimmung freigegeben oder abgemfen.

Der Vorteil einer Funktionsintegration besteht darin, dass es an sich nicht notwendig ist, separate Geräte zu installieren und einen zusätzlichen Kommunikationskanal zu schaffen.

Gerade letztgenannter Aspekt führt aber auch dazu, dass bei einem Austausch des eigentlichen Überspannungs schutzgerätes zum Beispiel aufgrund des Ansprechen eines eingesetzten Ableiters die gesamte Einheit gewechselt werden muss, was letztendlich zu höheren Kosten und Aufwendungen für den Betreiber führt. Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Anordnung zur Bewertung des Zustandes und der Qualität von Niederspannungsnetzen, in dessen verzweigten System sich eine Vielzahl von angeschlossenen Verbrauchern befindet, anzugeben, die einerseits leicht in vorhandenen oder zu errichtenden Schaltschränken, Hausanschlusskästen oder dergleichen eingesetzt oder integriert werden, und wobei eine einfache Möglichkeit der Verdrahtung, das heißt der Einbindung in das Netz nebst Stromversorgung gegeben ist.

Darüber hinaus soll die zu schaffende Anordnung vielfältige Möglichkeiten ihres Betreibens schaffen, auch im Sinne einer kundenspezifischen, externen Programmierung, mit dem Ziel, zum Beispiel Schaltvorgänge angeschlossener Verbraucher zu steuern, um letztendlich die Betriebssicherheit eines verbraucherseitigen Netzes zu erhöhen.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1 , wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen dar stellen.

Es wird demnach von einer Anordnung zur Bewertung des Zustandes und der Qualität von Niederspannungsnetzen ausgegangen, in dessen verzweigten System sich eine Vielzahl von angeschlossenen Verbrauchern befindet bzw. befinden kann. Hierbei wird durch laufende oder zyklische Ermittlung von Netzmessdaten durch Strom- und Spannungsanalyse mittels Einsatz von Power-Quality-Mess- und Prüfeinrichtungen der entsprechende Netzzustand untersucht. Es erfolgt weiterhin eine Übertragung der Netzmessdaten mittels Schnittstellen an ein übergeordnetes System oder in abrufbarer Form zu einem Server bzw. in die Cloud.

Die Mess- und Prüfeinrichtungen für die Power-Quality-Messungen sind in einer Baueinheit mit externen Anschlüssen zusammengefasst.

Diese Baueinheit kann sich in einem Gehäuse befinden, welches vergleichbare Abmessungen wie ein, insbesondere mehrpoliger, Überspannungsableiter aufweist. Dies ist von Vorteil, wenn eine benachbarte, quasi Reihenanordnung auf einer Hutschiene oder dergleichen Befestigungsmitteln vorgesehen ist.

Insofern weist die Baueinheit ein Gehäuse auf, umfassend Mittel zur Befestigung auf einer Hutschiene oder dergleichen Normmontageeinrichtung. Weiterhin ist an einer der Gehäuseseitenflächen eine Kombination aus Klemmen zum ein- oder mehrdrähtigen Anschluss sowie zum Aufnehmen von Kontaktstreifen einer Standard- Kammschiene ausgebildet.

Diese Ausbildung erfolgt derart, dass über eine auf der jeweiligen Hutschiene benachbarte elektronische Komponente eine Spannungsversorgung mittels Kammschiene erfolgt und/oder diesbezüglich die Klemmen einsetzbar sind.

Sowohl die Klemmen als auch die Anschlüsse zum Aufnehmen der Standard- Kammschiene ermöglichen ein Durchschleifen oder elektrisches Weiterleiten zu weiteren elektronischen oder elektrotechnischen Komponenten, die sich in der jeweiligen Nachbarschaft befinden.

So besteht beispielsweise die Möglichkeit, einem klassischen mehrpoligen Überspannungsableiter die erfindungsgemäße Baueinheit benachbart zuzuordnen. Dabei befindet sich der mehrpolige Überspannungsableiter bevorzugt auf der erwähnten Hutschiene. Benachbart wird demnach die Baueinheit fixiert. Über eine diesbezüglich ausgestaltete Standard- Kammschiene kann dann eine gewünschte Spannungsversorgung aber auch Datenübertragung zwischen Baueinheit und Überspannungsableiteranordnung erfolgen.

Wenn einerseits die Standard-Kammschienen zur Stromversorgung der Baueinheit genutzt werden, besteht - wie ausgeführt - die Möglichkeit, über die vorhandenen nunmehr freien Klemmen, die sich auf der betreffenden Gehäuseseitenfläche befinden oder dort angeordnet sind, das Durchschleifen oder Weiterleiten zu weiteren elektronischen Komponenten vorzunehmen.

Es kann also die betreffende elektronische Komponente eine insbesondere mehrpolige Überspannungsableiteranordnung sein, die sich in einem zur Hutschienenmontage geeigneten Gehäuse befindet.

Bevorzugt sind die Gehäusekonturen sowohl der elektronischen Komponente als auch der Baueinheit komplementär untereinander angepasst im Sinne einer auch optisch durchgehenden Reihenanordnung .

Ausgestaltend besteht die Möglichkeit, die Baueinheit aufgrund ihrer speziellen Funktionen andersfarbig als das Gehäuse der Überspannungsableiter auszuführen. Die jeweilige Kammschiene besitzt weiterbildend in ihrem Brückenabschnitt zur Verbindung der Kontaktstreifen eine integrierte Sensorik.

Diese integrierte Sensorik kann der Erfassung von elektrischen und/oder Umweltparametern dienen.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung entfällt eine ansonsten notwendige zusätzliche Verdrahtung durch den gegebenenfalls erforderlichen Einsatz von Sensoren.

Über die Kammschienenverbindung können auch zusätzlich Daten über den Betriebszustand der entsprechend benachbarten elektronischen Komponente zur Baueinheit übertragen werden.

Eine solche Datenübertragung kann aber auch bidirektional, das heißt von der Baueinheit zur elektronischen Komponente erfolgen, um diese beispielsweise hinsichtlich ihrer Parameter zu beeinflussen, insbesondere Parameterveränderungen vorzunehmen.

Von der jeweils benachbarten elektronischen Komponente erfolgt eine drahtlose Übertragung von Zustandsdaten und Betriebsparametem zur Baueinheit dann, wenn beispielsweise durch Annäherung bzw. Installation von der Baueinheit bezogen auf die elektronische Komponente oder umgekehrt ein Freischalt- oder Freigabecode erkannt wird.

Der Freischalt- oder Freigabecode ist durch eine Schalteinrichtung auslösbar, welche auf einem Form- oder Kraftschluss zwischen der Baueinheit und der Komponente beruht.

Alternativ ist ein solcher Freischalt- oder Freigabecode auslösbar mit einem Signal, welches auf einer drahtlos im Nahfeld zu übertragenen Information beruht.

Sind sowohl die Baueinheit als auch die elektronische Komponente mit Erkennungsparametern ausgerüstet, kann eine Selbstkalibrierung erfolgen, wenn die notwendige Annäherung zwischen Komponente und Baueinheit, zum Beispiel durch Installation auf einer Hutschiene in einem entsprechenden Hausanschlusskasten erfolgt ist. Die drahtlose Datenübertragung zur

Erkennung von Komponente einerseits und Baueinheit andererseits kann induktiv, insbesondere aber auch mit Hilfe eines RFID-Tags umgesetzt werden. Die vorgeschlagene form- und/oder kraftschlüssige Verbindung kann durch kodierte Steckelemente, die mit zugehörigen Ausnehmungen im benachbarten Gerät korrespondieren, umgesetzt werden, wobei auf eine Schalteinrichtung unmittelbar oder aber auch mittelbar beispielsweise aufgrund magnetischer Kräfte im Zusammenhang mit einem Reedreiais zurückgegriffen werden kann.

Die Baueinheit weist an einer weiteren der Gehäuseseitenflächen eine Vielzahl von Anschlüssen für eine externe Sensorik und/oder für eine externe, vom zu untersuchenden Netz unabhängige Stromversorgung auf.

Die externe Sensorik kann in einer Ausfühmngsform mehrere, phasenbezogene Rogowski-Spulen umfassen, die in einer entsprechenden Kapselung ausgeführt und mit Mitteln versehen sind, um selbige am betreffenden Leiter oder der betreffenden Stromschiene zu fixieren.

Die erwähnte externe Stromversorgung ist so realisiert, dass an der Messstelle selbst kein Strom entnommen wird und ist daher auch für den Einsatz im Vorzählerbereich geeignet. Wenn die entsprechende externe Versorgung gegenüber dem Messsignal ausfallsicher ist, kann eine Erfassung von Einbrüchen und Unterbrechungen im Netz entsprechend normativer Anforderungen erfolgen. Das heißt, es sind also keine Einschränkungen gegeben und eine vollständige normgerechte Erfassung realisierbar.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Baueinheit mindestens eine integrierte Luftschnittstelle auf.

Diese Luftschnittstelle kann als integriertes 2,4 GHz Funkmodul mit integrierter Antenne zur WLAN- bzw. Cloud- Anbindung oder als Bluetooth- Schnittstelle zur Parametrierung über eine Applikationssoftware realisiert werden.

Gemäß einer Bedieneinheit, die ebenfalls Bestandteil der Baueinheit ist, kann eine Parametrierung, eine Kalibrierung und/oder ein Schalten von Ein- und/oder Ausgabeports initiiert werden.

Mittels der erwähnten Sensorik und einem in der Baueinheit integrierten Mikrocontroller erfolgt eine Signalverarbeitung dergestalt, dass eine Impulsstromerfassung, eine Laststromerfassung und/oder eine Überwachung netzfrequenter Überspannung möglich wird. Der Baueinheit können über einen ihrer Eingänge bzw. Schnittstellen Informationen, bereitgestellt über Cloud-Dienste, zum Beispiel in Form von Wetterwarnungen, übergeben werden, um netz oderverbraucherrelevante Schalthandlungen auszulösen, Warnungen auszugeben oder dergleichen.

Mit Hilfe der Ports bzw. der Schnittstellen besteht die Möglichkeit, den jeweils bevorzugt benachbarten Überspannungsableiter zu kalibrieren oder zu parametrieren. Dies kann im Sinne der geschilderten Erkennung der Eigenschaften des benachbarten Teiles automatisch, aber auch basierend auf einem auszulösenden Befehl vorgenommen werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Baueinheit in unmittelbarer

Nachbarschaft zu einem mehrpoligen Überspannungsableiter, montiert auf einer angedeuteten Hutschiene mit Ansicht auf eine erste der Gehäuseseitenflächen mit dort vorhandener Kombination aus Klemmen zum ein- oder mehrdrähtigen Anschluss sowie zum Aufnehmen von Kontaktstreifen einer Standard-Kammschiene. Die Standard- Kammschiene ist in Fig. 1 noch nicht vollständig in die zugehörigen Anschlussabschnitte eingeschoben;

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich deqenigen nach Fig. 1, jedoch mit vollständig eingeschobener Kammschiene und Darstellung von an einer weiteren Gehäuseseitenfläche befindlichen Vielzahl von Anschlüssen für externe Sensorik oder aber auch zum Einspeisen einer netzunabhängigen Stromversorgung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Baueinheit; und

Fig. 4 eine Darstellung der im Gehäuse (siehe Fig. 1 und 2) befindlichen Platinenbaugruppe, die erkenntlich macht, dass das gesamte, im Querschnitt quasi hutformige Gehäuse optimal im Hinblick auf den vorhandenen Bauraum ausgenutzt wird. Gemäß den Darstellungen nach den Figuren 1 und 2 wird von einer erfindungs- gemäßen Baueinheit 1 ausgegangen, die ein Gehäuse aufweist, das Mittel zur Befestigung auf einer Hutschiene 2 und einer gleichen Normmontageeinrichtung aufweist.

An der gemäß Figur 1 im Vordergrund hegenden Gehäuseseitenfläche 3 ist eine Kombination aus Klemmen 4 zum ein- oder mehrdrähtigen Anschluss sowie zum Aufnehmen von Kontaktstreifen 5 einer Standard-Kammschiene 6 ausgebildet.

Es besteht also die Möglichkeit, einerseits über eine auf der jeweiligen Hutschiene 2 angeordnete benachbarte elektronische Komponente, zum Beispiel in Form eines mehrpoligen Überspannungsableiters 7 eine Spannungsversorgung mittels Kammschiene 6 zu realisieren und/oder diesbezüglich die Klemmen 4 zu nutzen.

Sowohl die Klemmen als auch die Anschlüsse zum Aufnehmen der Standard- Kammschienen ermöglichen ein Durchschleifen oder elektrisches Weiterleiten zu weiteren elektronischen Komponenten.

Bei der Darstellung nach Figur 2 ist die Kammschiene 6 komplett in die zugehörigen Aufnahmen für die Kontaktstreifen 5 sowohl im Überspannungsschutzgerät 7 als auch in der Baueinheit 1 eingeschoben. Durch Anziehen der Schraubverbindungen 10 wird ein sicherer mechanischer und elektrischer Kontakt hergestellt.

Die Kammschienenverbindungsbrücke kann in ihrem Inneren (in den Figuren nicht dargestellt) Sensoren zur Erfassung von elektrischen und/oder Umweltparametem besitzen.

Die Baueinheit 1 verfügt an einer weiteren der Gehäuseseitenflächen über eine Vielzahl von Anschlüssen für externe Sensoren und/oder für eine externe, vom zu untersuchenden Netz unabhängige Stromversorgung. Diese vorgenannten Mittel sind gemeinsam mit dem Bezugszeichen 11 in Figur 2 dargestellt.

Wie anhand des Blockschaltbildes nach Figur 3 nachvollziehbar ist, verfügt die Baueinheit über eine Gruppe von Ein- und Ausgabeports 12 und eine weitere parametrierbare Schnittstelle 13. Ein kombiniertes, 2,4 GHz Funkmodul mit integrierter Antenne ermöglicht eine WLAN- bzw. Cloud- Anbindung aber auch eine Parametrierung mittels App über eine Bluetooth-Verbindung. Das Modul ist mit dem Bezugszeichen 14 im Blockschaltbild dargestellt.

Bei einer ersten Möglichkeit der Stromversorgung der Baueinheit kann dieses über drei Spannungsteiler 15 und Anbindung von LI an die Leistungsleiter- platte erfolgen. Alternativ kann aber auch eine separate Stromversorgung vorhanden sein.

Ein AC/DC-Wandler setzt die Netzspannung auf LI in die notwendige Gleichspannung, zum Beispiel 24 Volt, um und verfügt über eine Ausfallüberbrückung. Ein Leistungsschaltkreis 16 verfügt über eine vorgegebene Anzahl von Anschlüssen für Stromsensoren, beispielsweise ausgebildet als Rogowski-Spulen 17. Die vorgenannten Baugruppen korrespondieren mit einem Mikrocontroller 18, dessen digitalen Eingängen dort wo notwendig, AD-Wandler 19 vorgeschalten sind.

Die Anzeige- und Bedienung erfolgt über eine beispielhafte Tastenkombination in Verbindung mit lichtemittierenden Dioden 20. Mittels EEPROM 21 steht eine Möglichkeit zur Speicherung von Parametern zur Verfügung. Ein NAND-Flash 22 dient darüber hinaus als Messdatenspeicher.

Die notwendige Signalanpassung erfolgt über entsprechende Verstärker 23.

Ein Eingang 24 ist als Impulsmesseingang 100 kA bei 100 A Auflösung mit 1 MHz Abtastrate ausgebildet.

Der Leistungsschaltkreis 16 dient der Strom-, Leistungs- und Energieermittlung auf der Basis der von den Rogowski-Spulen 17 über die Verstärker 23 bereitgestellten Messsignale.

Es stellt also die vorgenannte Baueinheit ein intelligentes Messsystem zur Überwachung von Niederspannungsqualitätsparametem und zur Überwachung von Überspannungsschutzgeräten sowie zur Einbindung weiterer Sensoren und Aktoren dar. Das System ist in der Lage, mit der Cloud zu korrespondieren, das heißt Daten dorthin abzulegen oder zu übernehmen.

Durch die freie Programmierbarkeit der vorgesehenen Ein- und Ausgänge können Schalthandlungen erfolgen, die entweder durch die Baueinheit selbst oder ein eintretendes Event ausgelöst werden. Ebenso kann eine Femauslösung über einen Kommunikationspfad erfolgen. Wenn beispielsweise ein Event, zum Beispiel in Form der Unterschreitung der Netzspannung oder die Meldung durch die Cloud vorliegt, dass sich ein Unwetter dem Installationsort nähert, wird entweder direkt Einfluss auf die Schaltausgänge genommen oder es erfolgt eine logische, programmierbare Verknüpfung, um aus dem Ergebnis der Verknüpfung ein neues Event abzuleiten, dass nunmehr einen betreffenden Ausgang schaltet, eine Warnung auslöst oder dergleichen.

Ebenso besteht die Möglichkeit, den angeschlossenen, benachbarten Überspannungsableiter zu überwachen. Diesbezüglich kann einerseits ein grundsätzlich vorhandener Femmeldekontakt des Überspannungsableiters abgefragt werden. Weiterhin ist es möglich, über die Impuls Strommessung den Erdableitpfad des Überspannungsableiters laufend zu überprüfen. Damit besteht die Möglichkeit, den Zustand des benachbarten SPDs vor dem Auslösen des Femmeldekontaktes zu erkennen und gegebenenfalls Maßnahmen einzuleiten.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, externe Signalquellen in die Signalverarbeitung einzubinden und über die bidirektionale Kommunikation zwischen Gerät und Cloud von beiden Seiten auf beide Seiten oder in beide Richtungen wirken zu können.

Die Darstellung gemäß Figur 4 zeigt einen beispielhaften vorteilhaften Aufbau einer Anordnung aus mehreren quasi geschachtelten Leiterplatten als Verdrahtungsträger. Die Leiterplatte 30 ist hier als Leiterplatte zur Anbindung an LI über eine entsprechende Kontaktierung ausgebildet.

Die Leiterplatte 31 generiert die notwendige Gleichspannung zur Geräteversorgung aus dem Signal LI, wobei zur Versorgung auch die Möglichkeit des Anschlusses bzw. die Verbindung aus einer gesicherten externen Gleichstromquelle besteht.

Die bevorzugt zur Oberseite des Gehäuses der Baueinheit orientierte Leiterplatte

32 nimmt Taster als Bedienelemente, lichtemittierende Dioden als Anzeigeelemente und ein

Funkmodul zur Gerätebedienung, Parametrierung und Cloud- Anbindung auf.

Line darunter befindliche weitere Leiterplatte 33 umfasst die Elektronikversorgung und galvanisch getrennte, drahtgeführte Schnittstellen, einen Taktgeber mit Quarz und weitere Bauteile. Die sandwichartig angeordnete Leiterplatte 34 nimmt den Mikrocontroller mit externen und integrierten AD- Wandlern, Speicher- und Impulsstrommesseingang auf.

Die Basisleiterplatte 35 weist den Power-Schaltkreis nebst Eingangsschaltbeschaltung für die Sensorik, insbesondere die Rogowski-Spulen einschließlich Klemmeinheiten, auf.

Die Anordnung und Auswahl der Bestückung sowie die Ausbildung der Leiterplatten ist so realisiert, dass die notwendige elektromagnetische Verträglichkeit gesichert ist und ausgeschlossen werden kann, dass durch Impulsströme oder sonstige Störungen eine Verfälschung der Messergebnisse eintritt.

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Bewertung des Zustandes und der Qualität von Niederspannungsnetzen, in dessen verzweigten System sich eine Vielzahl von angeschlossenen Verbrauchern befindet, durch laufende oder zyklische Ermittlung von Netzmessdaten durch Strom- und Spannungsanalyse mittels Power-Quality-Mess- und Prüfeinrichtungen mit Übertragung der Netzmessdaten mittels Schnittstellen an ein übergeordnetes System oder in abrufbarer Form zu einem Server bzw. in die Cloud, wobei die Mess- und Prüfeinrichtungen in einer Baueinheit mit externen Anschlüssen zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (1) ein Gehäuse, umfassend Mittel zur Befestigung auf einer Hutschiene (2) oder dergleichen Normmontageeinrichtung aufweist, wobei an einer der Gehäuseseitenflächen (3) eine Kombination aus Klemmen (4) zum ein- oder mehrdrähtigen Anschluss sowie zum Aufnehmen von Kontaktstreifen (5) einer Standard-Klemmschiene (6) ausgebildet ist, derart, dass einerseits über eine auf der jeweiligen Hutschiene (2) benachbarte elektronische Komponente (7) eine Spannungsversorgung mittels Kammschiene (6) erfolgt und/oder diesbezüglich die Klemmen (4) einsetzbar sind, wobei sowohl die Klemmen (4) als auch die Anschlüsse zum Aufnehmen der Standard-Kammschiene (6) ein Durchschleifen oder elektrisches Weiterleiten zu weiteren elektronischen Komponenten ermöglichen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektronische Komponente als Hutschienen- montierbarer Überspannungsableiter (7) ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammschiene (6) in ihrem Brückenabschnitt zur Verbindung der Kontaktstreifen (5) eine integrierte Sensorik zur Erfassung von elektrischen und/oder Umweltparametern besitzt.

4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Kammschienenverbindung zusätzlich Daten über den Betriebszustand der benachbarten elektronischen Komponente, insbesondere des Überspannungsableiters übertragbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten bidirektional übertragbar sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der jeweils benachbarten elektronischen Komponente (7) eine drahtlose Übertragung von Zustandsdaten und Betriebsparametem zur Baueinheit dann erfolgt, wenn durch Annäherung bzw. Installation von der Baueinheit (1) bezogen auf die Komponente (7) oder umgekehrt ein Freischalt- oder Freigabecode erkannt wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freischalt- oder Freigabecode durch eine Schalteinrichtung auslösbar ist, welche auf einen Form- oder Kraftschluss zwischen der Baueinheit (1) und der Komponente (7) beruht.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freischalt- oder Freigabecode durch eine Schalteinrichtung auslösbar ist, welche auf einer drahtlos im Nachfeld übertragener Information beruht.

9. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (1) an einer weiteren der Gehäuseseitenflächen eine Vielzahl von Anschlüssen (11) für eine externe Sensorik und/oder für eine externe, vom zu untersuchenden Netz unabhängige Stromversorgung aufweist.

10. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (1) über mindestens eine integrierte Luftschnittstelle (14) verfügt.

11. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Bedieneinheit (20), die Bestandteil der Baueinheit (1) ist, eine Parametrierung, eine Kalibrierung und/oder eine Schalten von Ports initiierbar ist.

12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Sensorik und einem in der Baueinheit integriertem Mikrocontroller (18) eine Impulsstromerfassung, eine Laststrommessung und/oder eine Überwachung netzfrequenter Überspannungen erfolgt.

13. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Baueinheit (1) über einen ihrer Eingänge bzw. Schnittstellen Informationen, bereitgestellt über Cloud-Dienste, zum Beispiel Wetterwarnungen, übergebbar sind, um netz- oder verbraucherrelevante Schalthandlungen auszulösen.

14. Anordnung nach Anspruch 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der, bevorzugt benachbarte, Überspannungsableiter (7) über die bereitgestellten Informationen kalibrierbar oder parametrierbar ist.