LU502488B1 - Measuring device for measuring current in an energy distribution system - Google Patents
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Abstract
Eine Messvorrichtung zur Strommessung in einem Energieverteilersystem (200), aufweisend: ein Substrat (3) zur Anordnung an einer Stromschiene (203A – 203C), wobei sich das Substrat (3) entlang einer Ausdehnungsrichtung der Stromschiene (203A – 203C) erstreckt; zumindest zwei Magnetfeldsensoren (5A - 5N) angeordnet an unterschiedlichen Positionen auf dem Substrat (3) entlang der Ausdehnungsrichtung der Stromschiene (203A – 203C), wobei die Magnetfeldsensoren (5A - 5N) ausgestaltet sind zum Erfassen eines von der Stromschiene (203A – 203C) erzeugten Magnetfeldes (B1 - BN) und zum Ausgeben eines Signals basierend auf dem erfassten Magnetfeld (B1 - BN), wobei das Signal den durch 15 die Stromschiene (203A – 203C) fließenden Strom (I1 - I3) anzeigt; und eine Auswerteeinheit (7) angeordnet auf dem Substrat (3) und verbunden mit den Magnetfeldsensoren (5A - 5N), wobei die Auswerteeinheit (7) angepasst ist zum Erfassen der Signale. Weiterhin schlägt die Erfindung ein Messsystem vor.A measuring device for measuring current in a power distribution system (200), comprising: a substrate (3) for arrangement on a busbar (203A - 203C), the substrate (3) extending along an extension direction of the busbar (203A - 203C); at least two magnetic field sensors (5A - 5N) arranged at different positions on the substrate (3) along the direction of extension of the busbar (203A - 203C), the magnetic field sensors (5A - 5N) being designed to detect one of the busbar (203A - 203C) generated magnetic field (B1 - BN) and for outputting a signal based on the detected magnetic field (B1 - BN), the signal indicating the current (I1 - I3) flowing through the bus bar (203A - 203C); and an evaluation unit (7) arranged on the substrate (3) and connected to the magnetic field sensors (5A - 5N), the evaluation unit (7) being adapted to detect the signals. Furthermore, the invention proposes a measuring system.
Description
Messvorrichtung zur Strommessung in einem Energieverteilersystem LU502488Measuring device for measuring current in a power distribution system LU502488
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Strommessung in einemThe invention relates to a measuring device for measuring current in one
Energieverteilersystem, sowie ein Messsystem, aufweisend zumindest eineEnergy distribution system, and a measuring system, having at least one
Messvorrichtung und eine Zentraleinheit.Measuring device and a central unit.
Bekannte Energieverteilersysteme ermöglichen es verschiedene Einheiten, wieKnown energy distribution systems allow various units, such as
Anschlüsse, Adapter und sonstige Komponenten auf Stromschienen durch Aufstecken zu montieren. Hierzu werden beispielsweise die Komponenten mit Haken auf dieConnections, adapters and other components can be mounted on busbars by plugging them in. For this purpose, for example, the components are attached with hooks
Stromschienen gehängt und gleichzeitig werden die Stromschienen mit diesen Haken kontaktiert. Die aufgehängten Einheiten beziehen dann den Strom über die Stromschiene und geben den Strom an die Verbraucher ab. Um den Strom der einzelnen Einheiten messen zu können, sind als Messadapter ausgebildete Messvorrichtungen bekannt, die zwischen die Stromschiene und den Einheiten montiert werden. Beispielsweise beschreibt das Dokument EP 3 829 010 A1 eine Adaptervorrichtung für verschiedenartigeBusbars are hung and at the same time the busbars are contacted with these hooks. The suspended units then draw power via the busbar and deliver the power to the consumers. In order to be able to measure the current of the individual units, measuring devices designed as measuring adapters are known, which are mounted between the busbar and the units. For example, the document EP 3 829 010 A1 describes an adapter device for various types
Stromsammelschienensysteme.Busbar systems.
Allerding haben diese Messadapter eine große Aufbauhôhe, da für die Komponenten zurHowever, these measuring adapters have a large installation height, as the components are available
Strommessung zusätzlich Platz benötigt wird. Zudem ist eine Ausgestaltung mit einem hohen Aufbau mechanisch instabil und kostenintensiv in der Herstellung. Auch müssen, wegen der Vielzahl von unterschiedlichen Einheiten zum Aufstecken, fur jede Baubreite der Einheiten eigene Messadapter bereitgestellt werden, was zusätzlich derartigeCurrent measurement requires additional space. In addition, a design with a high structure is mechanically unstable and costly to produce. Due to the large number of different plug-in units, separate measuring adapters must also be provided for each unit width, which also requires such adapters
Lösungen verteuert.Solutions more expensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Messvorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig in der Herstellung ist, einen flachen Aufbau hat, universell in unterschiedlichen Energieverteilersystemen einsetzbar ist und das Erhalten akkuraterThe object of the present invention is to provide a measuring device that is inexpensive to manufacture, has a flat structure, can be used universally in different energy distribution systems and is more accurate
Messergebnisse ermöglicht.Measurement results possible.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is solved by an object with the features of claim 1.
Demnach weist die Messvorrichtung ein Substrat zur Anordnung an einer Stromschiene auf, wobei sich das Substrat entlang einer Ausdehnungsrichtung der Stromschiene erstreckt. Als Ausdehnungsrichtung kann hierin eine Verlaufsrichtung der Stromschienen verstanden werden. Weiterhin weist die Messvorrichtung zumindest zweiAccordingly, the measuring device has a substrate for arrangement on a busbar, the substrate extending along an extension direction of the busbar. The direction of expansion can be understood here as a direction of progression of the busbars. Furthermore, the measuring device has at least two
Magnetfeldsensoren auf, die an unterschiedlichen Positionen auf dem Substrat entlang derMagnetic field sensors located at different positions on the substrate along the
Ausdehnungsrichtung der Stromschiene angeordnet sind, wobei die Magnetfeldsensoren ausgestaltet sind zum Erfassen eines von der Stromschiene erzeugten Magnetfeldes und LU502488 zum Ausgeben eines Signals basierend auf dem erfassten Magnetfeld, wobei das Signal den durch die Stromschiene fließenden Strom anzeigt; und eine Auswerteeinheit angeordnet auf dem Substrat und verbunden mit denExtension direction of the busbar are arranged, wherein the magnetic field sensors are designed to detect a magnetic field generated by the busbar and LU502488 for outputting a signal based on the detected magnetic field, the signal indicating the current flowing through the busbar; and an evaluation unit arranged on the substrate and connected to the
Magnetfeldsensoren, wobei die Auswerteeinheit angepasst ist zum Erfassen der Signale.Magnetic field sensors, whereby the evaluation unit is adapted to detect the signals.
Das Substrat kann aus einem flachen, elektrisch isolierenden Material, beispielweise aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial ausgebildet sein und sich zumindest abschnittsweise entlang der Ausdehnungsrichtung der Stromschiene erstrecken. Beispielsweise kann das Substrat mit einemThe substrate can be formed from a flat, electrically insulating material, for example from a plastic material, in particular from a fiber-reinforced plastic material, and can extend at least in sections along the direction of expansion of the busbar. For example, the substrate can have one
Befestigungsmittel direkt an der Stromschiene befestigt werden, oder beabstandet zu derFasteners can be attached directly to the busbar, or at a distance from it
Stromschiene befestigt werden. Für eine Anordnung direkt an der Stromschiene kann dasThe busbar can be attached. This can be done for an arrangement directly on the power rail
Befestigungsmittel beispielsweise ein Klebemittel aufweisen, zum Aufkleben des Substrats auf die Stromschiene. Im Falle einer beabstandeten Anordnung kann dasFastening means, for example, have an adhesive for gluing the substrate to the busbar. In the case of a spaced arrangement this can
Befestigungsmittel ein Haltemittel aufweisen, um das Substrat beabstandet zu derFastening means have a holding means to keep the substrate spaced from the
Stromschiene zu halten.to hold the power rail.
Die zumindest zwei Magnetfeldsensoren können beispielswiese als Sensoren verstanden werden, die den Hall-Effekt zur Messung des Magnetfelds an der Stromschiene verwenden. Allerdings können auch Sensoren, wie Fluxgate-Sensoren oderThe at least two magnetic field sensors can be understood, for example, as sensors that use the Hall effect to measure the magnetic field on the busbar. However, sensors such as fluxgate sensors or
Widerstandsstromsensoren verwendet werden. Unter der Anordnung derResistance current sensors are used. Under the order of the
Magnetfeldsensoren an unterschiedlichen Positionen auf dem Substrat entlang derMagnetic field sensors at different positions on the substrate along the
Ausdehnungsrichtung der Stromschiene kann eine beabstandete Anordnung derThe direction of expansion of the busbar can be a spaced arrangement
Magnetfeldsensoren zueinander verstanden werden. Beispielsweise kann sich zwischen den beiden Positionen ein Abgang der Stromschiene befinden und mit dem ersten Sensor kann ein erster Strom vor dem Abgang gemessen werden und mit dem zweiten Sensor kann ein zweiter Strom nach dem Abgang gemessen werden. Als Abgang kann hierin einMagnetic field sensors are understood to each other. For example, there can be an outlet of the busbar between the two positions and a first current can be measured before the outlet with the first sensor and a second current can be measured after the outlet with the second sensor. This can be used as a departure
Anschluss eines Verbrauchers an die Stromschiene verstanden werden.Connection of a consumer to the power rail can be understood.
Die Auswerteeinheit kann als Recheneinheit, beispielsweise als eine Integrierte Schaltung oder als Mikrocontroller ausgestaltet sein und mit den Magnetfeldsensoren verbunden sein, um Signale von den Magnetfeldsensoren erfassen zu können. Über eine Schnittstelle kann die Auswerteeinheit mit einer Zentraleinheit verbunden sein.The evaluation unit can be designed as a computing unit, for example as an integrated circuit or as a microcontroller, and can be connected to the magnetic field sensors in order to be able to detect signals from the magnetic field sensors. The evaluation unit can be connected to a central unit via an interface.
Vorteilhaft hat die hierin beschriebene Messvorrichtung durch den Einsatz vonThe measuring device described here is advantageous through the use of
Magnetfeldsensoren, die auf einem Substrat angeordnet sind, eine sehr geringe Höhe und lässt sich auch in Installationen mit beschränktem Einbauraum verwenden. Weiterhin kann die Messvorrichtung kostengünstig auf einer Leiterplatte ausgebildet sein, die in ihren LU502488Magnetic field sensors that are arranged on a substrate have a very low height and can also be used in installations with limited installation space. Furthermore, the measuring device can be designed cost-effectively on a circuit board, which is included in its LU502488
Dimensionen einfach an die Dimensionen einer korrespondierenden Stromschiene angepasst werden kann.Dimensions can be easily adapted to the dimensions of a corresponding busbar.
In einem Beispiel ist eine Vielzahl von Magnetfeldsensoren auf dem Substrat entlang derIn one example, a plurality of magnetic field sensors are on the substrate along the
Ausdehnungsrichtung der Stromschiene an unterschiedlichen Positionen mit einem gleichmäßigen Abstand zwischen den Magnetfeldsensoren angeordnet.Direction of expansion of the busbar arranged at different positions with a uniform distance between the magnetic field sensors.
Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Magnetfeldsensoren an dasFor example, the distance between the magnetic field sensors can be
Energieverteilersystem angepasst sein, mit dem die Messvorrichtung verwendet wird. So kann zumindest jeweils ein Magnetfeldsensor zwischen benachbarten Abgängen angeordnet sein, um die Ströme auf der Stromschiene vor und nach den Abgängen erfassen zu können. Vorteilhaft kann durch eine Differenzbildung, der erfassten Ströme von benachbarten Magnetfeldsensoren, der Strom erfasst werden, der in jeden Abgang fließt.Energy distribution system must be adapted with which the measuring device is used. At least one magnetic field sensor can be arranged between adjacent outlets in order to be able to detect the currents on the busbar before and after the outlets. Advantageously, the current that flows into each outlet can be recorded by forming a difference between the detected currents from neighboring magnetic field sensors.
Auch können mehrere Messvorrichtungen über entsprechende Schnittstellen miteinander verbunden sein und entlang der Stromschiene angeordnet sein. Alternativ kann auch dasSeveral measuring devices can also be connected to one another via appropriate interfaces and arranged along the busbar. Alternatively, this can also be done
Substrat einer Messvorrichtung angepasst, beispielsweise gekürzt werden, um auf eine spezifische Länge der Stromschiene angepasst werden zu können.Substrate of a measuring device adapted, for example shortened, in order to be able to be adapted to a specific length of the busbar.
In einem alternativen Beispiel können die Magnetfeldsensoren auch unterschiedlich voneinander beabstandet auf oder an dem Substrat angeordnet sein, um an ein entsprechend aufgebautes Energieverteilersystem angepasst zu werden.In an alternative example, the magnetic field sensors can also be arranged at different distances from one another on or on the substrate in order to be adapted to a correspondingly constructed energy distribution system.
In einem Beispiel weist die Messvorrichtung zumindest eine Schnittstelle auf, die angeordnet ist auf dem Substrat und verbunden ist mit der Auswerteeinheit, wobei die zumindest eine Schnittstelle ausgestaltet ist zur Verbindung mit einer Zentraleinheit und/oder einer weiteren Schnittstelle einer weiteren Messvorrichtung.In one example, the measuring device has at least one interface which is arranged on the substrate and is connected to the evaluation unit, wherein the at least one interface is designed for connection to a central unit and/or a further interface of a further measuring device.
Beispielsweise kann die Messvorrichtung über eine Kabelverbindung oder eine kabelloseFor example, the measuring device can have a cable connection or a wireless connection
Verbindung mit einer Zentraleinheit verbunden sein, mit der auch noch weitereConnection must be connected to a central unit, to which also others
Messvorrichtungen, die an weiteren Stromschienen angeordnet sind, verbunden sind.Measuring devices that are arranged on further busbars are connected.
Weiterhin können vorteilhaft über korrespondierende Schnittstellen mehrereFurthermore, several can advantageously be connected via corresponding interfaces
Messvorrichtungen miteinander verbunden werden. Beispielsweise können mehrereMeasuring devices are connected to each other. For example, several can
Stromschienen aneinandergesteckt werden.Busbars are plugged together.
In einem Beispiel umfasst die zumindest eine Schnittstelle eine Steckverbindung, eine LU502488In one example, the at least one interface comprises a plug connection, a LU502488
Funkschnittstelle, oder eine Schnittstelle zur Powerline Kommunikation.Radio interface, or an interface for powerline communication.
Vorteilhaft können, abhängig von der gewünschten Anwendung, die Schnittstellen unterschiedlich, aber miteinander kompatibel ausgebildet sein.Depending on the desired application, the interfaces can advantageously be designed to be different but compatible with one another.
In einem Beispiel umfasst das Substrat eine Leiterplatte.In one example, the substrate includes a circuit board.
Die Leiterplatte kann auch als Leiterkarte, Platine, oder gedruckte Schaltung bezeichnet werden und als Träger für die Magnetfeldsensoren, die Auswerteeinheit, und/oder die zumindest eine Schnittstelle dienen. Über Leiterbahnen können die Verbindungen zwischen den auf der Leiterplatte angeordneten Komponenten hergestellt werden.The circuit board can also be referred to as a circuit board, circuit board, or printed circuit and can serve as a carrier for the magnetic field sensors, the evaluation unit, and/or the at least one interface. The connections between the components arranged on the circuit board can be made via conductor tracks.
Vorteilhaft kann somit die Messvorrichtung mittels bekannter Leiterplattentechnologien, wie beispielsweise mittels Oberflächenmontage, SMD, oder Durchsteckmontage, kostengünstig auf einer Leiterplatte ausgebildet werden.The measuring device can therefore advantageously be formed cost-effectively on a circuit board using known circuit board technologies, such as surface mounting, SMD, or through-hole mounting.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Messsystem, aufweisend: zumindest eine Messvorrichtung zur Anordnung an einer Stromschiene einesThe invention also relates to a measuring system, comprising: at least one measuring device for arrangement on a busbar
Energieverteilersystems, wie hierin beschrieben; und eine Zentraleinheit verbindbar mit zumindest einer Auswerteeinheit der zumindest einenpower distribution system as described herein; and a central unit connectable to at least one evaluation unit of the at least one
Messvorrichtung.Measuring device.
Die Zentraleinheit kann einen Prozessor umfassen, der die Signale der zumindest einen angeschlossenen Messvorrichtung, insbesondere die Signale von mehreren angeschlossenen Messvorrichtungen, erfasst. Die Verbindung zwischen derThe central unit can comprise a processor which detects the signals from the at least one connected measuring device, in particular the signals from several connected measuring devices. The connection between the
Auswerteinheit(en) kann drahtlos oder drahtgebunden ausgebildet sein und dieEvaluation unit(s) can be designed to be wireless or wired and the
Zentraleinheit kann in einem Bereich des Energieverteilsystem angeordnet sein.Central unit can be arranged in an area of the energy distribution system.
Beispielsweise kann die Zentraleinheit auf einer Tragschiene montierbar sein.For example, the central unit can be mounted on a mounting rail.
Vorteilhaft ermöglicht die Zentraleinheit eine Auswertung, Weiterverarbeitung,The central unit advantageously enables evaluation, further processing,
Verknüpfung, und/oder Darstellung der erfassten Signale.Linking and/or displaying the captured signals.
In einem Beispiel weist das Messsystem zumindest einen Stromsensor zur Anordnung an der Stromschiene auf, der verbindbar ist mit der Zentraleinheit, oder von der Zentraleinheit umfasst ist, wobei der Stromsensor angepasst ist zur Messung eines Einspeisestroms an der Stromschiene.In one example, the measuring system has at least one current sensor for arrangement on the busbar, which is connectable to the central unit or is included by the central unit, wherein the current sensor is adapted to measure a feed current on the busbar.
Der Stromsensor kann als Stromwandler, beispielsweise als Rogowski-Stromwandler, LU502488 ausgebildet sein und an einem Einspeisepunkt der Stromschiene den Einspeisestrom messen. 5 Vorteilhaft kann die Genauigkeit einer Strommessung mit einer hierhin beschriebenenThe current sensor can be designed as a current transformer, for example as a Rogowski current transformer, LU502488, and can measure the feed current at a feed point on the busbar. 5 The accuracy of a current measurement with one described here can be advantageous
Messvorrichtung erhöht werden, d.h. wenn an dem Einspeisepunkt bereits eine genaueMeasuring device can be increased, i.e. if there is already an accurate one at the feed point
Strommessung durchgeführt wird und die von den Magnetfeldsensoren erhaltenen Werte, beispielsweise in der Zentraleinheit, in Relation zu dem mit dem Stromsensor gemessenenCurrent measurement is carried out and the values obtained from the magnetic field sensors, for example in the central unit, in relation to that measured with the current sensor
Einspeisestrom gesetzt werden.feed current can be set.
In einem Beispiel ist die Zentraleinheit ausgestaltet die Signale der Magnetfeldsensoren zu erfassen und weist einen Prozessor auf, der angepasst ist: - die Position, - die Art, und - die Stromaufnahme von Stromabnehmern an der Stromschiene, die zwischen denIn one example, the central unit is designed to record the signals from the magnetic field sensors and has a processor that is adapted to: - the position, - the type, and - the current consumption of current collectors on the busbar, which are between the
Magnetfeldsensoren angeordnet sind, basierend auf den Signalen zu erkennen.Magnetic field sensors are arranged to detect based on the signals.
Vorteilhaft können Stromabnehmer, durch das Ermitteln einer Differenz in den erkanntenPantographs can be advantageous by determining a difference in the detected
Stromwerten an Abgängen, zwischen benachbarten Magnetfeldsensoren erkannt werden.Current values at outlets can be detected between neighboring magnetic field sensors.
Weiter vorteilhaft kann der derart ermittelte Differenzwert mit bekanntenThe difference value determined in this way can be further advantageously compared with known ones
Stromaufnahmewerten für bekannte Stromabnehmer verglichen werden, um hierdurch dieCurrent consumption values for known current collectors are compared in order to determine the
Art des Stromabnehmers zu bestimmen. Auch können vorteilhaft Unterbrechungen, Unter- und Überströme, sowie Transienten erkannt werden.Determine the type of pantograph. Interruptions, undercurrents and overcurrents, as well as transients can also be advantageously detected.
In einem Beispiel weist das Messsystem ein Spannungsmessgerät auf, zur Anordnung an der Stromschiene, das mit der Zentraleinheit verbindbar ist, oder von der Zentraleinheit umfasst ist, wobei der Prozessor der Zentraleinheit weiterhin ausgestaltet ist die Spannung zu messen und zu überwachen und basierend auf den Signalen der Magnetfeldsensoren und der Spannung, individuelle Leistungsaufnahmen der Stromabnehmer zu berechnen.In one example, the measuring system has a voltage measuring device for arrangement on the busbar, which is connectable to the central unit or is comprised by the central unit, wherein the processor of the central unit is further configured to measure and monitor the voltage and based on the signals the magnetic field sensors and the voltage to calculate individual power consumption of the current collectors.
Vorteilhaft kann durch das Messen der Spannung, eine genaue Leistungserfassung der einzelnen Stromabnehmer und ein Vergleich der individuellen Verbräuche durchgeführt werden.Measuring the voltage can advantageously be used to accurately record the power of the individual current collectors and compare individual consumption.
In einem Beispiel ist die Zentraleinheit ausgestaltet individuelle elektrische Größen derIn one example, the central unit is designed for individual electrical variables
Stromabnehmer basierend auf gemessenen Größen, insbesondere einem Phasenwinkel, zu berechnen.Calculate current collector based on measured variables, in particular a phase angle.
Vorteilhaft können hierdurch Leistungen, wie Wirk-, Schein- und Blindleistungen der jeweiligen Stromabnehmer in dem Energieverteilersystem berechnet werden.In this way, services such as active, apparent and reactive powers of the respective current consumers in the energy distribution system can be advantageously calculated.
Beispielsweise kann eine derart ausgestaltete Zentraleinheit eine 4-Quadrantenmessung ermöglichen, also die Messung von Wirk- und Blindenergie in Bezugs- undFor example, a central unit designed in this way can enable a 4-quadrant measurement, i.e. the measurement of active and reactive energy in reference and
Abgaberichtung. Somit kann die Strom- beziehungsweise Energieentnahme aus demDispensing direction. This means that electricity or energy can be extracted from the
Energieverteilersystem, wie auch eine Strom- beziehungsweise Energieeinspeisung in dasEnergy distribution system, as well as a power or energy feed into it
Energieverteilersystem erfasst werden.Energy distribution system can be recorded.
In einem Beispiel ist der Prozessor der Zentraleinheit angepasst, basierend auf denIn one example, the central processing unit's processor is customized based on the
Signalen der Magnetfeldsensoren, eine digitale Abbildung einer Anordnung derSignals from the magnetic field sensors, a digital image of an arrangement of the
Stromabnehmer entlang der Stromschiene zu erstellen.Create pantographs along the busbar.
Vorteilhaft kann diese Abbildung auf einem Display in der Zentraleinheit, oder auf einem mit der Zentraleinheit verbundenen Display dargestellt werden, um dem Benutzer eine schnelle Übersicht über die einzelnen Stromabnehmer in dem Energieverteilersystem zu ermöglichen. Weiter vorteilhaft ermöglicht die digitale Abbildung der Komponenten desThis illustration can advantageously be shown on a display in the central unit, or on a display connected to the central unit, in order to provide the user with a quick overview of the individual current collectors in the energy distribution system. Another advantage is the digital imaging of the components
Energieverteilersystems das frühzeitige Erkennen einer Fehlinstallation, eine möglicheEnergy distribution system the early detection of incorrect installation, a possible
Überlastung durch ein Hinzufügen weiterer Stromabnehmer, sowie das Ermöglichen einer automatischen Dokumentation. Alternativ können Daten bezüglich der Abbildung auch digital über eine geeignete Schnittstelle der Zentraleinheit ausgegeben werden, zumOverloading by adding more pantographs, as well as enabling automatic documentation. Alternatively, data relating to the image can also be output digitally via a suitable interface of the central unit
Speichern, Weiterverarbeiten und/oder Darstellen auf oder an einer externen Einheit.Storing, further processing and/or displaying on or on an external device.
In einem Beispiel umfasst das Messsystem eine Vielzahl weiterer Messvorrichtungen zurIn one example, the measuring system includes a variety of other measuring devices
Anordnung an der Stromschiene oder an weiteren Stromschienen, wobei die weiterenArrangement on the busbar or on other busbars, with the further ones
Messvorrichtungen verbindbar mit der Zentraleinheit sind.Measuring devices can be connected to the central unit.
Vorteilhaft können hierdurch Ströme an weiteren Stromschienen von mehrphasigenThis advantageously allows currents to be transferred to additional multi-phase busbars
Energieverteilersystemen gleichzeitig erfasst werden.Energy distribution systems are recorded simultaneously.
In einem Beispiel umfasst das Messsystem zumindest drei Messvorrichtungen zurIn one example, the measuring system comprises at least three measuring devices
Anordnung an jeweils einer Stromschiene in einem dreiphasigen Energieverteilersystem.Arrangement on one busbar in a three-phase power distribution system.
In einem Beispiel umfasst das Messsystem zumindest ein Identifikationsmittel, insbesondere einen, Radio Frequency Identification, RFID, Chip, anordenbar an zumindest einem Stromabnehmer, und zumindest eine Lesevorrichtung verbunden mit derIn one example, the measuring system comprises at least one identification means, in particular a radio frequency identification, RFID, chip, which can be arranged on at least one current collector, and at least one reading device connected to the
Zentraleinheit zum Lesen des Identifikationsmittels.Central unit for reading the identification means.
Vorteilhaft kann durch den Einsatz von Identifikationsmitteln, wie RFID Chips, dieThe use of identification means such as RFID chips can be advantageous
Stromabnehmer von der Zentraleinheit eindeutig erfasst werden.Current collectors are clearly recorded by the central unit.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert werden. Es zeigen:The idea underlying the invention will be explained in more detail below using the embodiments shown in the figures. Show it:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Stromschiene einesFigure 1 is a schematic view of a busbar
Energieverteilersystem mit darauf angeordnetenEnergy distribution system with arranged thereon
Magnetfeldsensoren; undmagnetic field sensors; and
Figur 2 eine schematische Ansicht eines Messsystems in einem dreiphasigen Energieverteilersystem.Figure 2 is a schematic view of a measuring system in a three-phase energy distribution system.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Stromschiene 203A einesFigure 1 shows a schematic view of a busbar 203A
Energieverteilersystem 200 mit darauf angeordneten Magnetfeldsensoren 5A — 5N, um dasEnergy distribution system 200 with magnetic field sensors 5A - 5N arranged on it in order to
Prinzip der linearen Strommessung zu verdeutlichen.To clarify the principle of linear current measurement.
In der schematischen Ansicht sind eine Vielzahl von Magnetfeldsensoren 5A - 5N an unterschiedlichen Positionen entlang der Ausdehnungsrichtung der Stromschiene 203A angeordnet, wobei die Magnetfeldsensoren 5A - 5N jeweils ausgestaltet sind zum Erfassen eines von der Stromschiene 203A erzeugten Magnetfeldes Bs - Bn und zum Ausgeben eines Signals basierend auf dem erfassten Magnetfeld B1 - Bn, wobei das Signal den an der Position des jeweiligen Magnetfeldsensors 5A - 5N durch die Stromschiene 203A flieRenden Strom anzeigt.In the schematic view, a plurality of magnetic field sensors 5A - 5N are arranged at different positions along the direction of extension of the busbar 203A, the magnetic field sensors 5A - 5N each being designed to detect a magnetic field Bs - Bn generated by the busbar 203A and to output a signal based on the detected magnetic field B1 - Bn, the signal indicating the current flowing through the busbar 203A at the position of the respective magnetic field sensor 5A - 5N.
Weiterhin sind beispielhaft Abgänge 201A - 201N gezeigt, die mit Stromabnehmern, beziehungsweise Verbrauchern elektrisch verbunden sind und mit hakenartig ausgestalteten Elementen die Stromschiene 203A kontaktieren.Furthermore, outlets 201A - 201N are shown as examples, which are electrically connected to current collectors or consumers and contact the busbar 203A with hook-like elements.
Das Magnetfeld, beziehungsweise die magnetische Flussdichte, Bs wird von demThe magnetic field, or the magnetic flux density, Bs is determined by the
Magnetfeldsensor 5A erfasst und der Magnetfeldsensor 5A ist angepasst ein Signal auszugeben basierend auf dem erfassten Magnetfeld B+, das den durch die Stromschiene 203A fließende Strom an der Position des Magnetfeldsensors 5A anzeigt. In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel entspricht der Strom dem Einspeisestrom, bzw. Gesamtstrom lges. DerMagnetic field sensor 5A is detected and the magnetic field sensor 5A is adapted to output a signal based on the detected magnetic field B+, which indicates the current flowing through the bus bar 203A at the position of the magnetic field sensor 5A. In the example shown in Figure 1, the current corresponds to the feed current or total current ltotal. The
Strom |4 wird aus einer Differenz, der von den Magnetfeldsensoren 5A und 5B ermitteltenCurrent |4 is determined from a difference determined by the magnetic field sensors 5A and 5B
Ströme basierend auf den erfassten Magnetfeldern Bs und B2 gebildet. Der Strom I; ist der LU502488Currents are formed based on the detected magnetic fields Bs and B2. The current I; is the LU502488
Strom, der durch den Abgang 201A zu dem daran angeschlossenen Stromabnehmer fließt.Current that flows through the outlet 201A to the pantograph connected to it.
Analog wird der Strom I2 aus einer Differenz, der von den Magnetfeldsensoren 5B und 5C ermittelten Ströme basierend auf den erfassten Magnetfeldern B2 und Bs gebildet. DerAnalogously, the current I2 is formed from a difference between the currents determined by the magnetic field sensors 5B and 5C based on the detected magnetic fields B2 and Bs. The
Strom |, ist der Strom, der durch den Abgang 201B zu dem daran angeschlossenenCurrent |, is the current transmitted through the outlet 201B to the connected to it
Stromabnehmer fließt. Auch der Strom Is wird wie zuvor beschrieben ermittelt.Current collector flows. The current Is is also determined as described above.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Messsystems 100 in einem dreiphasigen Energieverteilersystem 200.Figure 2 shows a schematic view of a measuring system 100 in a three-phase energy distribution system 200.
Das gezeigte Messsystem 100 weist drei Messvorrichtungen 1A - 1C auf, die angeordnet sind an jeweils einer Stromschiene 203A, 203B, 203C in dem dreiphasigenThe measuring system 100 shown has three measuring devices 1A - 1C, which are each arranged on a busbar 203A, 203B, 203C in the three-phase
Energieverteilersystem 200. Die drei gezeigten Messvorrichtungen 1A - 1C sind gleichartig aufgebaut und weisen jeweils ein Substrat 3 auf, das an einer jeweiligen Stromschiene 203A - 203C angeordnet ist. Wie in Figur 2 gezeigt erstrecken sich die jeweiligen Substrate 3 entlang einer Ausdehnungsrichtung der Stromschienen 203A - 203C. Auf den Substraten 3 sind entlang der Ausdehnungsrichtung der Stromschienen 203A - 203C jeweils eineEnergy distribution system 200. The three measuring devices 1A - 1C shown are constructed similarly and each have a substrate 3 which is arranged on a respective busbar 203A - 203C. As shown in Figure 2, the respective substrates 3 extend along an extension direction of the bus bars 203A - 203C. On the substrates 3 there are one each of the bus bars 203A - 203C along the direction of extension
Vielzahl von Magnetfeldsensoren 5A - 5N an unterschiedlichen Positionen mit einem gleichmäßigen Abstand zwischen den Magnetfeldsensoren 5A - 5N angeordnet.A plurality of magnetic field sensors 5A - 5N are arranged at different positions with a uniform distance between the magnetic field sensors 5A - 5N.
In der gezeigten Ausführungsform sind mehrere der Magnetfeldsensoren 5A - 5N zwischen den benachbarten Abgängen angeordnet, um die Ströme auf den Stromschienen 203A - 203C vor und nach den Abgängen 201A — 201N erfassen zu können. Wie es bereits bezüglich der Figur 1 beschrieben ist, sind die Magnetfeldsensoren 5A - 5N ausgestaltet zum Erfassen eines von der jeweiligen Stromschiene 203A - 203C ausgehendenIn the embodiment shown, several of the magnetic field sensors 5A - 5N are arranged between the adjacent outlets in order to be able to detect the currents on the busbars 203A - 203C before and after the outlets 201A - 201N. As already described with reference to FIG. 1, the magnetic field sensors 5A - 5N are designed to detect a voltage emanating from the respective busbar 203A - 203C
Magnetfelds an der Position des jeweiligen Magnetfeldsensors 5A - 5N und zum Ausgeben eines Signals basierend auf dem erfassten Magnetfeld, wobei das Signal den durch dieMagnetic field at the position of the respective magnetic field sensor 5A - 5N and for outputting a signal based on the detected magnetic field, the signal being determined by the
Stromschiene fließenden Strom an der Position des jeweiligen Magnetfeldsensors 5A - 5N anzeigt. Weiterhin weisen die gezeigten Messvorrichtungen 1A - 1C jeweils eineThe busbar shows the current flowing at the position of the respective magnetic field sensor 5A - 5N. Furthermore, the measuring devices 1A - 1C shown each have one
Auswerteeinheit 7 auf, die auf dem jeweiligen Substrat 3 angeordnet ist und mit den jeweiligen Magnetfeldsensoren 5A - 5N verbunden ist, zum Erfassen der Signale derEvaluation unit 7, which is arranged on the respective substrate 3 and is connected to the respective magnetic field sensors 5A - 5N, for detecting the signals of the
Magnetfeldsensoren 5A - 5N.Magnetic field sensors 5A - 5N.
Auch ist in der Figur 2 gezeigt, dass die Messvorrichtungen 1A - 1C jeweils eineIt is also shown in Figure 2 that the measuring devices 1A - 1C each have one
Schnittstelle 9 aufweisen, die auf dem jeweiligen Substrat 3 angeordnet ist und mit der jeweiligen Auswerteeinheit 7 verbunden ist. Uber die Schnittstellen 9 derHave interface 9, which is arranged on the respective substrate 3 and is connected to the respective evaluation unit 7. About the interfaces 9 of the
Messvorrichtungen 1A - 1C kann beispielsweise eine kabelgebundene Verbindung zu der gezeigten Zentraleinheit 300 hergestellt werden. In weiteren Ausführungsformen kann die LU502488Measuring devices 1A - 1C, for example, a wired connection to the central unit 300 shown can be established. In further embodiments, the LU502488
Verbindung auch drahtlos erfolgen.Connection can also be made wirelessly.
Beispielhaft ist in der Figur 2 auch ein Stromsensor 400 gezeigt, der an einer Stromschiene 203B angeordnet ist und verbindbar ist mit der Zentraleinheit 300. Der Stromsensor 400 ist so an der Stromschiene 203B angeordnet, dass der Einspeisestrom lgs an der2 also shows a current sensor 400, which is arranged on a busbar 203B and can be connected to the central unit 300. The current sensor 400 is arranged on the busbar 203B in such a way that the feed current lgs is at the
Stromschiene 203B gemessen wird.Busbar 203B is measured.
Der gezeigte Stromsensor 400 ist als Stromwandler ausgebildet und dient der Erhöhung der Genauigkeit der Strommessung mit der Messvorrichtung 1B, d.h. wenn an demThe current sensor 400 shown is designed as a current transformer and serves to increase the accuracy of the current measurement with the measuring device 1B, i.e. when on the
Einspeisepunkt bereits eine genaue Strommessung durchgeführt wird und die von denAn accurate current measurement is already carried out at the feed point and is carried out by the
Magnetfeldsensoren 5A - 5N erhaltenen Werte in der Zentraleinheit 300, in Relation zu dem mit dem Stromsensor 400 gemessenen Einspeisestrom lges gesetzt wird.Magnetic field sensors 5A - 5N values obtained in the central unit 300 are set in relation to the feed current lges measured with the current sensor 400.
Die gezeigte Zentraleinheit 300 ist verbindbar mit den Schnittstellen 9 derThe central unit 300 shown can be connected to the interfaces 9 of the
Messvorrichtungen 1A — 1C und weist einen Prozessor auf, der angepasst ist: - die Position, - die Art, und - die Stromaufnahme von Stromabnehmern an den Stromschienen 1A — 1C, die zwischen den Magnetfeldsensoren 5A — 5N angeordnet sind, basierend auf den Signalen zu erkennen.Measuring devices 1A - 1C and has a processor that adapts: - the position, - the type, and - the current consumption of current collectors on the busbars 1A - 1C, which are arranged between the magnetic field sensors 5A - 5N, based on the signals recognize.
Auch weist die gezeigte Zentraleinheit 300 ein Spannungsmessgerät auf, zur Messung derThe central unit 300 shown also has a voltage measuring device for measuring the
Spannung der jeweiligen Stromschienen 1A — 1C, um basierend auf den Signalen derVoltage of the respective busbars 1A - 1C based on the signals of the
Magnetfeldsensoren 5A — 5N und der Spannung, individuelle Leistungsaufnahmen derMagnetic field sensors 5A - 5N and the voltage, individual power consumption
Stromabnehmer zu berechnen.Calculate current collectors.
Weiterhin ist die gezeigte Zentraleinheit 300 angepasst, basierend auf den Signalen derFurthermore, the central unit 300 shown is adapted based on the signals from the
Magnetfeldsensoren 5A - 5N, eine digitale Abbildung einer Anordnung der Stromabnehmer 201A —201N entlang der Stromschienen 203A - 203C zu erstellen. Diese Abbildung kann dann auf dem Display 301 der Zentraleinheit 300 dargestellt werden.Magnetic field sensors 5A - 5N to create a digital image of an arrangement of the current collectors 201A - 201N along the busbars 203A - 203C. This image can then be shown on the display 301 of the central unit 300.
Bezugszeichenliste 1, 1A - 1C Messvorrichtung 3 SubstratReference number list 1, 1A - 1C measuring device 3 substrate
SA - 5N Magnetfeldsensor 7 Auswerteeinheit 9 Schnittstelle 100 Messsystem 200 Energieverteilersystem 201A - 201N Abgang 203A - 203C Stromschiene 300 Zentraleinheit 301 Display 400 StromsensorSA - 5N magnetic field sensor 7 evaluation unit 9 interface 100 measuring system 200 energy distribution system 201A - 201N outlet 203A - 203C busbar 300 central unit 301 display 400 current sensor
Bi - Bn Magnetfeld [1-13 Strom ges EinspeisestromBi - Bn magnetic field [1-13 current total feed current
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