WO1997036180A1 - Vorrichtung zum messen eines elektrischen stromes in einem stromdurchflossenen leiter - Google Patents

Vorrichtung zum messen eines elektrischen stromes in einem stromdurchflossenen leiter Download PDF

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WO1997036180A1
WO1997036180A1 PCT/DE1997/000505 DE9700505W WO9736180A1 WO 1997036180 A1 WO1997036180 A1 WO 1997036180A1 DE 9700505 W DE9700505 W DE 9700505W WO 9736180 A1 WO9736180 A1 WO 9736180A1
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WO
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measuring
waveguide
current
electrical
electronic unit
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Application number
PCT/DE1997/000505
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Gross
Franz-Josef Unterlass
Wieland Kurze
Martin Haushofer
Franz Rauschenbach
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/203—Resistors used for electric measuring, e.g. decade resistors standards, resistors for comparators, series resistors, shunts

Definitions

  • Current sensors are known for measuring electrical currents in current-carrying conductors, which supply electrical measurement signals as a measure of the current in the current-carrying conductor.
  • Examples of such current sensors are inductive current transformers and measuring resistors (shunts).
  • each sensor is assigned measuring electronics which further process the electrical measuring signal of the sensor, for example amplify, digitize and / or convert it into an optical signal or radio signal for potential-free transmission. Since the measuring electronics are arranged in the vicinity of the current-carrying conductor, the magnetic field generated by the current can interfere with the measurement signal processing.
  • a current measuring arrangement is known with a conductor into which the current to be measured flows and a waveguide.
  • the conductor has a constriction around which a magnetic field-sensitive element is arranged.
  • the waveguide is arranged directly next to the constriction and the measuring current flows through it.
  • Measuring electronics and batteries for supplying the measuring electronics are arranged in the waveguide.
  • the measuring electronics convert the measuring signal of the magnetic field-sensitive element into an optical signal which is led to earth potential through the light guide through the wall of the waveguide.
  • the invention is based on the object of specifying a device for measuring an electrical current in a current-carrying conductor with a measuring resistor as a current sensor, in which the electrical measuring signal of the current sensor can be processed further largely without interference from the magnetic field of the current. This object is achieved according to the invention with the features of claim 1.
  • the device for measuring an electrical current or an electrical voltage in a current-carrying conductor contains, in addition to a measuring resistor as a current sensor, which measures an electrical measuring signal as a measure of the electrical Electricity is generated, and at least one electronic unit electrically connected to the current sensor for signal processing of the electrical measurement signal of the current sensor also has an electrical waveguide, in the interior of which the at least one electronic unit is arranged and through which at least part of the current flowing in the conductor flows .
  • the interior of the electrical waveguide is free from the magnetic field of the current flowing in the waveguide, so that effective protection of the measuring electronics against the magnetic field of the measuring current is achieved.
  • a compact construction of the measuring device is possible.
  • the waveguide consists at least largely of copper. Since copper is very electrically conductive, the electrical losses in the waveguide and thus the thermal load on the electronics in the interior of the waveguide are low.
  • the waveguide is composed of at least two parts. Furthermore, the waveguide is preferably essentially hollow-cylindrical.
  • the waveguide is preferably provided with a connection plate on each of two end faces.
  • To transmit the electrical measurement signal from the current sensor to at least one electrical Tronic unit provided electrical measuring cables can then be guided through one of the two connection plates into the interior of the waveguide.
  • the electronic unit converts the electrical measurement signal into an optical signal, which can be transmitted potential-free to a point at another electrical potential.
  • FIG. 1 shows a partially opened side view of a measuring device for measuring an electric current
  • FIG. 2 shows a cross section through the measuring device according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a view of the measuring device rotated through 90 °
  • FIG. 1, 4 and 5 show a further embodiment of a measuring device in views rotated by 90 ° relative to one another
  • FIG. 6 shows a view of a waveguide open in a cross section for a measuring device for measuring an electrical current
  • FIG. 7 shows a device with an inductive one Current transformers are each shown schematically. Corresponding parts are provided with the same reference numerals.
  • 1 to 3 show an embodiment of a device for measuring an electrical current I in different views.
  • the device according to FIG. 1 contains a measuring resistor (shunt) 2 as a current sensor for the electrical current I.
  • the measuring resistor 2 comprises a central part 23 made of a material with a predetermined electrical resistance value, for example manganine, and on two opposite sides of the middle part 23 two connection plates 20 and 21, which are preferably made of an electrically very conductive material rial, for example copper. Between the two connection plates 20 and 21, the electrical voltage dropping at the inner part 23 can be tapped as a measure of the electrical current I flowing through the inner part 23.
  • an electrical measuring cable 5 and 6 is connected to each of the two connection plates 20 and 21.
  • the first measuring cable 5 is preferably electrically insulated from the connection plate 20 through the inner part 23 and through the further connection plate 21 to an electronic unit 4.
  • the other measuring cable 6 is also connected to the electronic unit 4.
  • the electronic unit 4 processes the potential difference (voltage) between the two measuring cables 5 and 6 as a measuring signal for the electrical current I.
  • the electronic unit 4 can photoelectrically convert the voltage present between the two measuring cables 5 and 6 into an optical signal and feed this into an optical fiber cable 7. This enables potential-free transmission of the measurement signal to a control room located at an electrical potential different from the electrical potential of the measuring resistor 2.
  • the measurement signal can also be amplified by the electronic unit 4 and / or converted into a digital signal by means of an A / D conversion.
  • the digital measuring signal can also be converted into an optical digital signal.
  • the electronic unit 4 is arranged in the interior 38 of an electrical waveguide 3.
  • electrically insulating fastening means for example a tensioning device, are provided for fastening the electronic unit in the waveguide 3.
  • a respective connection plate 30 and 31 is assigned to the waveguide 3 on two end faces.
  • the waveguide 3 and the connection plates 30 and 31 consist of a material with a high electrical conductivity, for example of copper.
  • the connection plate 30 of the waveguide 3 is mechanically and electrically connected to the connection plate 21 of the measuring resistor 2. trisch connected.
  • a detachable connection is preferably provided, for example a screw connection.
  • connection plate 30 of the waveguide 3 shows in cross section the connection plate 30 of the waveguide 3 with a plurality of concentrically arranged openings 34 for fastening screws and with an inner gap 33 through which the two measuring cables 5 and 6 are guided.
  • the cross-sectional areas of the connecting plates 21 and 30 are preferably matched to one another in an identical and form-fitting manner.
  • the connection plates 30 and 31 of the waveguide 3 preferably have a larger diameter than the waveguide 3.
  • the connection plates 20 and 21 of the measuring resistor 2 have a larger diameter than the inner part 23. This facilitates the attachment of the connection plates 21 and 30 with each other.
  • the measuring resistor 2 and the waveguide 3 are thus electrically connected in series and the electrical current I flows through them both.
  • the fact that the measuring current I flows through the waveguide 3 allows, in particular, a compact construction of the measuring device.
  • the light guide cable 7, via which the optical measurement signal of the electronic unit 4 is transmitted, is preferably led through an optical connection 32 in the connection plate 31 of the waveguide 3.
  • the light guide cable 7 can also be optically connected via the optical connection 32 to a further light guide which is plugged on from the outside.
  • connection plate 20 of the measuring resistor 2 facing away from the waveguide 3 a further connection plate 22 is fastened with a connection part 11 for connection to a current rail or a current line in which the measurement current I to be measured flows.
  • a corresponding, further connection 12 is on the Connection plate 31 of the waveguide 3 is provided.
  • the series connection of measuring resistor 2 and waveguide 3 can be connected in series or parallel to the current line or the current conductor in which the measuring current I flows, for example, by means of fastening with screws via the two connecting parts 11 and 12.
  • Corresponding screw openings in the connection parts 11 and 12 are shown schematically in the view of the device according to FIG. 3 rotated by 90 °. DIN 46206-F1 connections or other standardized current connections can in particular be used as connection parts 11 and 12.
  • FIGS. 4 and 5 show a further embodiment of a device for measuring an electrical current I in two views rotated by 90 ° with respect to one another.
  • the waveguide 3 accommodates several electronic units 4A to 4E which are provided for different functions, for example protective functions, monitoring functions and measuring functions.
  • Each of the electronic units 4A to 4E is connected via two optical fibers to an optical coupler 9, which optically connects the optical fibers with an optical cable 7.
  • the optical fiber cable 7 is preferably formed with a strand of several optical fibers and again through the optical connector 32 through the connector plate 31.
  • the length L of the hollow conductor 3 is adapted to the number of electronic units 4A to 4E housed in its interior 38.
  • the waveguide 3 is now not connected across the connecting plate 31 as in FIGS. 1 to 3 to the connecting plate 21 of the measuring resistor 2, but via a DIN 46206-Fl connection.
  • DIN 46206-FI connection one of the connecting plate '31 of the waveguide 3 associated electrical terminal 13, which consists essentially of two spaced apart plates, and a terminal 14 to the terminal plate 21 of the measuring resistor 2, which is formed with a plate which is guided between the two plates of the connector 13.
  • the connections 13 and 14 are connected to one another by screws.
  • a bushing is provided in the plate-shaped connection 14, through which the electrical measuring cables 5 and 6 are guided in an electrically insulated manner from the measuring resistor 2.
  • the electrical measurement current I now flows from the connection 12 via the connection plate 31 through the waveguide 3 and via the connection plate 31 and the connection 13, the connection 14 and the connection plate 21 into the measuring resistor 2, and from there via the connection plate ⁇ te 22 and the connector 11 to be led back into the power line or the current conductor. Since the electronic units 4A to 4E and the measuring cables 5 and 6 are arranged in an internal volume of this electrical current which is free of magnetic fields, the measurement of the current I is not inductively disturbed by its own magnetic field.
  • the waveguide 3 is of hollow cylindrical design, that is to say it has an annular cross section.
  • a dielectric holding device 43 to which the electronic unit 4 is fastened, is tensioned in the waveguide 3.
  • the electronic unit 4 is preferably arranged essentially centrally within the waveguide 3 for reasons of electrical insulation.
  • the electronic unit 4 has two electrical contact terminals 45 and 46.
  • the measuring cable 5 is attached to the first electrical contact terminal 45 and the measuring cable 6 to the second contact terminal 46.
  • the electronic unit 4 is connected via two optical fibers 47 and 48 to the optical connection 32, to which the optical fiber cable 7 is also optically connected.
  • the measurement signal is transmitted via the optical waveguide 47, and the unit 4 is optically supplied with energy by a light source via the optical waveguide 48.
  • Such optical energy supply systems are known per se and generally comprise a laser, an optical waveguide and a photoelectric converter. Instead of two optical fibers 47 and 48, only one optical waveguide can also be provided, via which measurement signals and energy are transmitted.
  • the electrical waveguide 3 is surrounded by an electrical insulation 35. Such electrical insulation can also be provided in all other embodiments.
  • a commercially available shunt can be used as measuring resistor 2, for example of the type WSM 2000/150 mV from Hilo Test.
  • FIG. 7 shows an embodiment of the measuring device in which an inductive current transformer 2 'is provided as a current sensor instead of a measuring resistor.
  • This inductive current transformer 2 ' supplies a measurement signal for the electrical current I, which is transmitted to the waveguide via a measurement cable 8.
  • the measuring cable 8 is electrically insulated through the connection plate 31 of the waveguide 3 and is connected to the at least one electronic unit 4 in the waveguide 3, which is not shown.
  • a tubular current conductor 50 is shown, in which the current I to be measured flows.
  • the inductive current transformer 2 ′ is arranged around this current conductor 50.
  • the waveguide 3 is electrically connected to the current conductor 50 via two L-shaped connecting pieces 40 and 41 and thus connected in parallel with a part of the current conductor 50.
  • the measuring current I flows through the waveguide 3.
  • the other part of the measuring current I runs in the part of the current conductor 50 which is connected in parallel with the waveguide 3 Fiber optic cable 7 guided, via which the measurement signal of the inductive current transformer 2 'can be transmitted, processed by the electronic unit 4, as an optical signal in a potential-free manner.
  • the waveguide is not along the circumference of its cross section completely closed.
  • two densely spaced half-shells or else two densely spaced plates can be provided as the partially open waveguide.
  • the waveguide is then composed of several, at least two parts. The influence of the magnetic field of the current in the conductor on the measuring electronics is also significantly reduced in this embodiment.
  • an optical energy supply system known per se, not shown, can again be provided.

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Abstract

Die Meßvorrichtung umfaßt einen Shunt (2) zur Strommessung und eine in einem vom Meßstrom durchflossenen Hohlleiter (3) angeordnete Meßelektronik (4), die das am Shunt abgegriffene elektrische Meßsignal in ein optisches Signal umwandelt. Die Meßelektronik wird optisch mit Energie versorgt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Stromes in einem stromdurchflossenen Leiter
Zum Messen elektrischer Ströme in stromführenden Leitern sind Stromsensoren bekannt, die elektrische Meßsignale als Maß für den Strom im stromdurchflossenen Leiter liefern. Beispiele für solche Stromsensoren sind induktive Stromwandler und Meß- widerstände (Shunts) . Jedem Sensor ist in der Regel eine Me¬ ßelektronik zugeordnet, die das elektrische Meßsignal des Sensors weiterverarbeitet, beispielsweise verstärkt, digita¬ lisiert und/oder in ein optisches Signal oder Funksignal um¬ wandelt zur potentialfreien Übertragung. Da die Meßelektronik in der Nähe des stromführenden Leiters angeordnet wird, kann das vom Strom erzeugte Magnetfeld die Meßsignalverarbeitung stören.
Aus CH-A-630 466 ist eine Strommeßanordnung bekannt mit einem Leiter, in den der zu messende Strom fließt, und einem Hohl¬ leiter. Der Leiter weist eine Verengung auf, um die ein ma¬ gnetfeldempfindliches Element angeordnet ist. Der Hohlleiter ist unmittelbar neben der Verengung angeordnet und wird von dem Meßstrom durchflössen. In dem Hohlleiter sind eine Meß- elektronik und Batterien zur Versorgung der Meßelektronik an¬ geordnet. Die Meßelektronik wandelt das Meßsignal des magnet¬ feldempfindlichen Elements in ein optische Signal um, das über einen Lichtleiter durch die Wand des Hohlleiters auf Erdpotential geführt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Stromes in einem stromdurch- flossenen Leiter mit einem Meßwiderstand als Stromsensor an¬ zugeben, bei der das elektrische Meßsignal des Stromsensors weitgehend ohne Störeinflüsse durch das Magnetfeld des Stro¬ mes weiterverarbeitet werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkma¬ len des Anspruchs 1. Die Vorrichtung zum Messen eines elek¬ trischen Stromes oder einer elektrischen 'Spannung in einem stromdurchflossenen Leiter enthält neben einem Meßwiderstand als Stromsensor, der ein elektrisches Meßsignal als Maß für den elektrischen Strom erzeugt, und wenigstens einer mit dem Stromsensor elektrisch verbundenen elektronischen Einheit zur Signalverarbeitung des elektrischen Meßsignals des Stromsen¬ sors auch einen elektrischen Hohlleiter, in dessen Innenraum die wenigstens eine elektronische Einheit angeordnet ist und der zumindest von einem Teil des im Leiter fließenden Stroms durchflössen wird. Der Innenraum des elektrischen Hohlleiters ist frei vom Magnetfeld des im Hohlleiter fließenden Stromes, so daß ein wirkungsvoller Schutz der Meßelektronik vor dem Magnetfeld des Meßstromes erreicht wird. Außerdem ist ein kompakter Aufbau der Meßvorrichtung möglich.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Vorrich¬ tung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprü- chen.
In einer Ausführungsform besteht der Hohlleiter zumindest weitgehend aus Kupfer. Da Kupfer elektrisch sehr leitfähig ist, sind die elektrischen Verluste im Hohlleiter und damit auch die thermische Belastung der Elektronik im Innenraum des Hohlleiters gering.
In einer einfach zu fertigenden Ausführungsform ist der Hohl¬ leiter aus wenigstens zwei Teilen zusammengesetzt. Ferner ist der Hohlleiter vorzugsweise im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet.
Um die wenigstens eine elektronische Einheit praktisch rings¬ um vor äußeren elektromagnetischen Feldern zu schützen, ist der Hohlleiter an zwei Stirnseiten vorzugsweise mit jeweils einer Anschlußplatte versehen. Zum Übertragen des elektri¬ schen Meßsignals vom Stromsensor zur wenigstens einen elek- tronischen Einheit vorgesehene elektrische Meßkabel können dann durch eine der beiden Anschlußplatten in den Innenraum des Hohlleiters geführt sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wandelt die elektronische Einheit das elektrische Meßsignal in ein opti¬ sches Signal um, das potentialfrei zu einer auf anderem elek¬ trischen Potential liegenden Stelle übertragen werden kann.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren
FIG 1 eine teilweise geöffnete Seitenansicht einer Meßvor¬ richtung zum Messen eines elektrischen Stromes, FIG 2 ein Querschnitt durch die Meßvorrichtung gemäß FIG 1, FIG 3 eine um 90° gedrehte Ansicht der Meßvorrichtung gemäß
FIG 1, FIG 4 und 5 eine weitere Ausführungsform einer Meßvorrichtung in zueinander um 90° gedrehten Ansichten, FIG 6 eine in einem Querschnitt geöffnete Ansicht eines Hohl¬ leiters für eine Meßvorrichtung zum Messen eines elek¬ trischen Stromes sowie FIG 7 eine Vorrichtung mit einem induktiven Stromwandler jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die FIG 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Stromes I in verschiedenen An¬ sichten.
Die Vorrichtung gemäß FIG 1 enthält einen Meßwiderstand (Shunt) 2 als Stromsensor für den elektrischen Strom I. Der Meßwiderstand 2 umfaßt einen mittleren Teil 23 aus einem Ma¬ terial mit einem vorgegebenen elektrischen Widerstandswert, beispielsweise Manganin, und an zwei gegenüberliegenden Sei¬ ten des mittleren Teils 23 zwei Anschlußplatten 20 und 21, die vorzugsweise aus einem elektrisch sehr leitfähigen Mate- rial, beispielsweise Kupfer, bestehen. Zwischen den beiden Anschlußplatten 20 und 21 kann die an dem inneren Teil 23 ab¬ fallende elektrische Spannung als Maß für den durch den inne¬ ren Teil 23 fließenden elektrischen Strom I abgegriffen wer- den. Dazu ist an jede der beiden Anschlußplatten 20 und 21 jeweils ein elektrisches Meßkabel 5 bzw. 6 angeschlossen. Das erste Meßkabel 5 wird vorzugsweise von der Anschlußplatte 20 elektrisch isoliert durch den inneren Teil 23 und durch die weitere Anschlußplatte 21 zu einer elektronischen Einheit 4 geführt. Das andere Meßkabel 6 ist ebenfalls an die elektro¬ nische Einheit 4 angeschlossen. Die elektronische Einheit 4 verarbeitet die zwischen den beiden Meßkabeln 5 und 6 anlie¬ gende Potentialdifferenz (Spannung) als Meßsignal für den elektrischen Strom I weiter. Insbesondere kann die elektroni- sehe Einheit 4 die zwischen den beiden Meßkabeln 5 und 6 an¬ liegende Spannung photoelektrisch in ein optisches Signal um¬ wandeln und dieses in ein Lichtleiterkabel 7 einspeisen. Dies ermöglicht eine potentialfreie Übertragung des Meßsignals zu einer auf einem vom elektrischen Potential des Meßwiderstands 2 verschiedenen elektrischen Potential liegenden Meßwarte.
Das Meßsignal kann von der elektronischen Einheit 4 auch ver¬ stärkt werden und/oder mittels einer A/D-Wandlung in ein di¬ gitales Signal umgewandelt werden. Auch das digitale Meßsi¬ gnal kann in ein optisches digitales Signal umgewandelt wer- den.
Die elektronische Einheit 4 ist im Innenraum 38 eines elek¬ trischen Hohlleiters 3 angeordnet. Zur Befestigung der elek¬ tronischen Einheit im Hohlleiter 3 sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte elektrisch isolierende Befesti¬ gungsmittel vorgesehen, beispielsweise eine Spannvorrichtung. Dem Hohlleiter 3 sind an zwei Stirnseiten jeweils eine An¬ schlußplatte 30 und 31 zugeordnet. Der Hohlleiter 3 und die Anschlußplatten 30 und 31 bestehen aus einem Material mit ei- ner hohen elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise aus Kup¬ fer. Die Anschlußplatte 30 des Hohlleiters 3 ist mit der An¬ schlußplatte 21 des Meßwiderstandes 2 mechanisch und elek- trisch verbunden. Vorzugsweise ist eine lösbare Verbindung vorgesehen, beispielsweise eine Schraubenverbindung.
In FIG 2 ist im Querschnitt die Anschlußplatte 30 des Hohl- leiters 3 dargestellt mit mehreren, konzentrisch angeordneten Öffnungen 34 zum Befestigen von Schrauben sowie mit einem in¬ neren Spalt 33, durch den die beiden Meßkabel 5 und 6 geführt sind. Vorzugsweise sind die Querschnittsflächen der Anschlu߬ platten 21 und 30 gleich und formschlüssig aneinander ange- paßt. Die Anschlußplatten 30 und 31 des Hohlleiters 3 weisen vorzugsweise einen größeren Durchmesser auf als der Hohllei¬ ter 3. Ebenso weisen die Anschlußplatten 20 und 21 des Meßwi¬ derstands 2 einen größeren Durchmesser auf als der innere Teil 23. Dies erleichtert die Befestigung der Anschlußplatten 21 und 30 miteinander.
Der Meßwiderstand 2 und der Hohlleiter 3 sind somit elek¬ trisch in Serie geschaltet und werden beide von dem elektri¬ schen Strom I durchflössen. Dabei wird ausgenutzt, daß der Innenraum des Hohlleiters 3 aus physikalischen Gründen frei von Magnetfeldern durch den Meßstrom I ist, die die elektro¬ nische Einheit 4 störend beeinflussen könnten. Die Tatsache, daß der Hohlleiter 3 von dem Meßstrom I durchflössen wird, erlaubt insbesondere einen kompakten Aufbau der Meßeinrich- tung. Das Lichtleiterkabel 7, über den das optische Meßsignal der elektronischen Einheit 4 übertragen wird, ist vorzugswei¬ se durch einen optischen Anschluß 32 in der Anschlußplatte 31 des Hohlleiters 3 geführt. Es kann natürlich auch das Licht¬ leiterkabel 7 über den optischen Anschluß 32 mit einem weite- ren Lichtleiter optisch verbunden werden,, der von außen auf¬ gesteckt wird.
An der vom Hohlleiter 3 abgewandte Anschlußplatte 20 des Me߬ widerstands 2 ist eine weitere Anschlußplatte 22 befestigt mit einem Anschlußteil 11 zum Anschluß an eine Stromschiene oder eine Stromleitung, in der der zu messende Meßstrom I fließt. Ein entsprechender, weiterer Anschluß 12 ist an der Anschlußplatte 31 des Hohlleiters 3 vorgesehen. Über die bei¬ den Anschlußteile 11 und 12 kann beispielsweise durch eine Befestigung mit Schrauben die Reihenschaltung aus Meßwider¬ stand 2 und Hohlleiter 3 in Serie oder parallel zur Stromlei- tung oder dem Stromleiter geschaltet werden, in der bzw. dem der Meßstrom I fließt. Entsprechende Schraubenöffnungen in den Anschlußteilen 11 und 12 sind in der um 90° gedrehten An¬ sicht der Vorrichtung gemäß FIG 3 schematisch dargestellt. Als Anschlußteile 11 und 12 können insbesondere DIN 46206-F1- Anschlüsse verwendet werden oder auch andere normierte Strom¬ anschlüsse.
In den FIG 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Messung eines elektrischen Stromes I in zwei zueinander um 90° gedrehten Ansichten dargestellt. Der Hohl¬ leiter 3 nimmt in dieser Ausführungsform mehrere elektroni¬ sche Einheiten 4A bis 4E auf, die für unterschiedliche Funk¬ tionen, beispielsweise Schutzfunktionen, Uberwachungsfunktio- nen und Meßfunktionen, vorgesehen sind. Jede der elektroni- sehen Einheiten 4A bis 4E ist über jeweils zwei Lichtleitfa¬ sern mit einem optischen Koppler 9 verbunden, der die Licht¬ leitfasern mit einem Lichtleiterkabel 7 optisch verbindet. Das Lichtleiterkabel 7 ist vorzugsweise mit einem Strang meh¬ rerer Lichtleitfasern gebildet und wieder durch den optischen Anschluß 32 durch die Anschlußplatte 31 geführt. Der Hohllei¬ ter 3 ist in seiner Länge L der Anzahl der in seinem Innen¬ raum 38 untergebrachten elektronischen Einheiten 4A bis 4E angepaßt. Durch die Anschlußplatte 31 sind wieder vorzugswei¬ se zentrisch die Meßkabel 5 und 6 geführt, die vorzugsweise miteinander verdrillt sind. Der Hohlleiter 3 ist nun über die Anschlußplatte 31 nicht wie in den FIG 1 bis 3 flächig mit der Anschlußplatte 21 des Meßwiderstands 2 verbunden, sondern über einen DIN 46206-Fl-Anschluß. Dieser DIN 46206-FI- Anschluß umfaßt einen der Anschlußplatte '31 des Hohlleiters 3 zugeordneten elektrischen Anschluß 13, der im wesentlichen aus zwei voneinander beabstandeten Platten besteht und einen Anschluß 14 an der Anschlußplatte 21 des Meßwiderstands 2, der mit einer Platte gebildet ist, die zwischen die beiden Platten des Anschlusses 13 geführt wird. Die Anschlüsse 13 und 14 werden durch Schrauben miteinander verbunden. In dem plattenförmigen Anschluß 14 ist eine Durchführung vorgesehen, durch die die elektrischen Meßkabel 5 und 6 vom Meßwiderstand 2 elektrisch isoliert durchgeführt sind. Der elektrische Meß- strom I fließt nun von dem Anschluß 12 über die Anschlußplat¬ te 31 durch den Hohlleiter 3 und über die Anschlußplatte 31 und den Anschluß 13, den Anschluß 14 und die Anschlußplatte 21 in den Meßwiderstand 2, um von dort über die Anschlußplat¬ te 22 und den Anschluß 11 wieder zurück in die Stromleitung bzw. den Stromleiter geführt zu werden. Da die elektronischen Einheiten 4A bis 4E sowie die Meßkabel 5 und 6 in einem ma¬ gnetfeldfreien inneren Volumen dieses elektrischen Stromes angeordnet sind, wird die Messung des Stromes I durch sein eigenes Magnetfeld nicht induktiv gestört.
In FIG 6 ist eine Ausführungsform des Hohlleiters 3 in einem Querschnitt dargestellt. Der Hohlleiter 3 ist hohlzylindrisch ausgebildet, hat also einen kreisringförmigen Querschnitt. In den Hohlleiter 3 ist eine dielektrische Haltevorrichtung 43 gespannt, an der die elektronische Einheit 4 befestigt ist. Vorzugsweise ist die elektronische Einheit 4 im wesentlichen zentrisch innerhalb des Hohlleiters 3 angeordnet aus Gründen der elektrischen Isolation. Die elektronische Einheit 4 weist zwei elektrische Kontaktklemmen 45 und 46 auf. An die erste elektrische Kontaktklemme 45 wird das Meßkabel 5 befestigt und an die zweite Kontaktklemme 46 das Meßkabel 6. Ferner ist die elektronische Einheit 4 über zwei Lichtwellenleiter 47 und 48 mit dem optischen Anschluß 32 verbunden, an dem auch das Lichtleiterkabel 7 optisch angeschlossen ist. Über den Lichtwellenleiter 47 wird das Meßsignal übertragen, über den Lichtwellenleiter 48 wird die Einheit 4 optisch von einer Lichtquelle mit Energie versorgt. Solche optischen Energie- Versorgungssysteme sind an sich bekannt und umfassen im all¬ gemeinen einen Laser, einen Lichtwellenleiter und einen pho¬ toelektrischen Wandler. Anstelle zweier Lichtwellenleiter 47 und 48 kann auch nur ein Lichtwellenleiter vorgesehen sein, über den Meßsignale und Energie übertragen werden.
Der elektrische Hohlleiter 3 ist mit einer elektrischen Iso- lierung 35 umgeben. Eine solche elektrische Isolierung kann auch bei allen anderen Ausführungsformen vorgesehen sein.
Als Meßwiderstand 2 kann ein kommerziell erhältlicher Shunt eingesetzt werden, beispielsweise vom Typ WSM 2000/150 mV der Firma Hilo Test.
In FIG 7 ist eine Ausführungsform der Meßvorrichtung darge¬ stellt, bei der anstelle eines Meßwiderstands ein induktiver Stromwandler 2' als Stromsensor vorgesehen ist. Dieser induk- tive Stromwandler 2' liefert ein Meßsignal für den elektri¬ schen Strom I, das über ein Meßkabel 8 zu dem Hohlleiter übertragen wird. Das Meßkabel 8 wird dabei elektrisch iso¬ liert durch die Anschlußplatte 31 des Hohlleiters 3 geführt und ist an die wenigstens eine elektronische Einheit 4 im Hohlleiter 3 angeschlossen, die nicht dargestellt ist. Es ist ein rohrförmiger Stromleiter 50 dargestellt, in dem der zu messende Strom I fließt. Der induktive Stromwandler 2' ist um diesen Stromleiter 50 angeordnet. Der Hohlleiter 3 ist über zwei L-förmige Anschlußstücke 40 und 41 elektrisch mit dem Stromleiter 50 verbunden und damit mit einem Teil des Strom¬ leiters 50 parallelgeschaltet. Es fließt in dieser Ausfüh¬ rungsform somit nur ein Teil des Meßstroms I durch den Hohl¬ leiter 3. Der andere Teil des Meßstromes I verläuft in dem parallel zum Hohlleiter 3 geschalteten Teil des Stromleiters 50. Durch die Anschlußplatte 31 des Hohlleiters 3 ist ferner ein Lichtleiterkabel 7 geführt, über den das Meßsignal des induktiven Stromwandlers 2' von der elektronischen Einheit 4 aufbereitet als optisches Signal potentialfrei übertragen werden kann.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist der Hohlleiter entlang des Umfangs seines Querschnitts nicht vollständig geschlossen. Beispielsweise können als teilweise offener Hohlleiter zwei dicht beabstandete Halbschalen oder auch zwei dicht beabstandet angeordnete Platten vorgesehen sein. Der Hohlleiter ist dann aus mehreren, wenigstens zwei Teilen zusammengesetzt. Der Einfluß des Magnetfeldes des Stromes im Leiter auf die Meßelektronik ist auch in dieser Ausführungsform noch deutlich reduziert. Zur Versorgung der elektrischen Einheiten 4 bzw. 4A bis 4E mit elektrischer Energie kann wieder ein an sich bekanntes, nicht dargestell- tes optisches Energieversorgungssystem vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Messen eines elektrischen Stromes (I) in einem stromdurchflossenen Leiter (50) mit a) einem Meßwiderstand (2) zum Erzeugen eines elektrischen
Meßsignals (M) als Maß für den elektrischen Strom (I) und b) wenigstens einer mit dem Meßwiderstand (2) elektrisch ver¬ bundenen elektronischen Einheit (4) zur Signalverarbeitung des Meßsignals (M) , wobei c) die wenigstens eine elektronische Einheit (4) im Innenraum (38) eines elektrischen Hohlleiters (3) angeordnet ist, der wenigstens von einem Teil des im Leiter (50) fließen¬ den Stromes (I) durchflössen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Hohlleiter (3) zumindest weitgehend aus Kupfer besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Hohlleiter (3) aus wenigstens zwei Teilen zusammengesetzt ist .
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hohlleiter (3) im wesentlichen hohlzylindrisch ausge- bildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hohlleiter (3) an zwei Stirnseiten mit jeweils einer Anschlußplatte (30,31) versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der zum Übertragen des elektrischen Meßsignals (M) vom Meßwiderstand (2) zur wenig¬ stens einen elektronischen Einheit (4) wenigstens ein elek¬ trisches Meßkabel (5,6,8) vorgesehen ist, das durch eine der beiden Anschlußplatten (30) in den Innenraum (38) des Hohl¬ leiters (3) geführt ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei der die elektronische Einheit (4) das elektrische Meßsignal in ein optisches Meßsignal umwandelt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der zum Übertragen des optischen Meßsignals ein Lichtleiterkabel (7) vorgesehen ist, das durch eine Anschlußplatte (30, 31) des Hohlleiters (3) geführt ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Mittel zur optischen Versorgung der Einheit (4) mit Ener¬ gie vorgesehen sind.
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