WO2010130275A2 - Elektrischer energiezähler - Google Patents

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WO2010130275A2
WO2010130275A2 PCT/EP2009/003465 EP2009003465W WO2010130275A2 WO 2010130275 A2 WO2010130275 A2 WO 2010130275A2 EP 2009003465 W EP2009003465 W EP 2009003465W WO 2010130275 A2 WO2010130275 A2 WO 2010130275A2
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Samuel Thomas STÄHLE
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/50—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. ac in dc installations
    • H02H3/52—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to the appearance of abnormal wave forms, e.g. ac in dc installations responsive to the appearance of harmonics

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy meter for measuring an electrical energy obtained from an end user at a transfer point between an electrical energy distribution network and an electrical building distribution network.
  • Such an energy payer has a measured-value device which is set up for measuring current measured values and voltage measured values which indicate phase currents and phase voltages present at the transfer point, and a measured-value processing device which is set up for determining an electric energy measured value from the current measured values and voltage measured values indicates the electrical energy transmitted at the transfer point.
  • Smart energy payers also referred to as “Ferraris payers”
  • These smart energy payers are characterized in particular by a digital processing of the recorded measured values for determining the electrical energy purchased at a transfer point from an end consumer and an automatic transmission of the electrical energy measured values to an operator of the electrical energy supply network for the purpose of cost accounting
  • the use of an intelligent electric energy payer has the advantages, among other things, that on the one hand ke manual reading the energy payer is more necessary and on the other hand, the monthly electric energy consumption can be calculated on the basis of the actual electrical energy consumption.
  • the electrical energy in the building of the end user is forwarded by means of a building distribution network permanently installed in the building and distributed to the individual connection points (for example connection sockets for connecting an electrical terminal).
  • a building distribution network permanently installed in the building and distributed to the individual connection points (for example connection sockets for connecting an electrical terminal).
  • connection points for example connection sockets for connecting an electrical terminal.
  • power supplies e.g. Televisions or electrically operated machines, when operated, produce a "contamination" of the electrical energy in the building distribution network in that the ideally present 50 Hz sine wave of the current or voltage in the electrical lines of the building distribution network will produce a variety of harmonics, ie vibrations be impressed with frequencies corresponding to integer multiples of the 50 Hz fundamental.
  • the electrical lines in particular electrical neutral (sometimes referred to as "neutral") are subjected to high current fluxes caused by the harmonics, which in part affect the design current for which the electrical lines are sized
  • the resulting increased heat generation can cause the risk of streaking or breakage, which can lead to increased loads on parallel lines, which are then also affected by increased heat generation, which can be an incalculable risk to the operator Building in which the building distribution network is installed, as well as the people in the building.
  • the invention has for its object to increase the safety in the operation of an electrical building distribution network and in particular to reduce risks due to overloading electrical lines.
  • an electrical energy payer of the above-mentioned type is proposed, in which the measured-value processing device is set up to determine a harmonic measured value which indicates a harmonic content of the phase currents and / or phase voltages in the electrical lines of the building distribution network.
  • the particular advantage of the electric energy payer is that in addition to its actual intended use, namely the detection of the consumer's electrical energy, it also carries out a monitoring function with regard to the safety of the electrical building distribution network, in that the measured value processing device also determines the harmonic content of the phase currents and / or phase voltages determined in the building distribution network.
  • the measured-value processing device is set up to generate a first error signal when the harmonic measured value exceeds a first threshold value.
  • an error signal can be generated in an advantageous manner when the harmonic content of the phase currents and / or phase voltages reaches a critical range.
  • the measured-value processing device is also set up to detect a neutral-phase phase-current measured value which indicates the phase current flowing in a neutral conductor of the building distribution network.
  • the measured-value processing device is set up to generate a second error signal when the neutral-conductor phase current exceeds a second threshold value.
  • a second error signal is generated when the phase current flowing in the neutral conductor reaches a critical range.
  • the measured-value processing device is set up to emit a warning signal if at least one error signal is present.
  • a warning signal can either be delivered directly to the end user in optical or acoustic form or transmitted via a communication link to the end user (eg to a computer-aided building demanagement system of the end user) and / or the operator of the electrical power supply network.
  • PLC Internet communication connection of the electrical energy payer or a communication connection via the energy supply lines
  • SMS message Short Message Service
  • a further advantageous embodiment of the energy payer according to the invention also provides that the measured-value processing device is set up to receive a trigger signal of another electrical energy payer and to emit a warning signal upon receipt of the trigger signal.
  • a trigger signal can be passed on among the energy payers exne warning, which indicates a critical state in an adjacent building distribution network.
  • end users who are in the vicinity of the building distribution network affected by the critical condition can thus also be warned; This can be done, for example, a faster evacuation of a building complex or neighboring buildings.
  • a further advantageous embodiment of the electrical energy meter also provides that the Meßwerter writtens- device is adapted to issue a switching command to an electrical switch of the building distribution network, if at least one error signal is present.
  • the electrical energy payer guasi the function of an electrical protection device for the building distribution network and disconnect the building distribution network affected by the critical condition from the electrical power grid to shut off the flow of electricity in the building distribution network. This virtually creates the possibility of preventing a smoldering fire or a cable break as a preventative measure.
  • the above object is also achieved by a method for operating an electrical energy pay meter, in which a harmonic measured value is determined by means of an electrical energy payer, wherein the harmonic measured value indicates a harmonic content of the phase currents and / or phase voltages in the electrical lines of the building distribution network, and a generating a first error signal indicative of a critical condition of a line in the building distribution network when the harmonic measurement exceeds a first threshold.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the electric energy payer also detects a neutral phase current measured value which indicates the phase current flowing in a neutral conductor of the building distribution network, and generates a second error signal if the neutral phase current has a second threshold value exceeds.
  • an advantageous embodiment of the inventive method further provides that the electrical energy payer emits a warning signal at least one existing error signal or upon receipt of a trigger signal from another electric energy payers.
  • the electrical energy payer to an electrical switch of the building distribution network issues a switching command that interrupts a flow of electricity in the building distribution network.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a building distribution network monitored by means of an electrical energy payer
  • Figure 2 is a schematic representation of an electrical energy payer
  • Figure 3 is a schematic representation of two monitored by electrical energy payers building distribution networks in adjacent buildings.
  • FIG. 1 shows a highly schematic representation of a building 10 of an end user.
  • the end user may be any type of customer of electrical energy from an energy supply network, eg a private end consumer, a small or medium-sized enterprise, a public end-user. Consumer, a small industrial company or a bureau.
  • an energy supply network eg a private end consumer, a small or medium-sized enterprise, a public end-user. Consumer, a small industrial company or a bureau.
  • the end user is a private end user, for example the resident of a single-family home.
  • the building 10 of the end user draws electrical energy from an electric power grid 11 that is only partially illustrated, which is fed into an electrical building distribution network 13 installed in the building 10 at a transfer point 12 (in the case of a private residential building, for example, the electrical house connection).
  • an electrical energy meter 14 is provided at the transfer point 12, which is a so-called “intelligent energy meter” or “smart meter", ie, the electrical energy meter 14 performs a digital processing of the recorded at the transfer point 12 measured values.
  • the electrical energy meter 14 is connected to the electrical wires at the transfer point 12 via sensors for measuring current and voltage (e.g., inductive current and voltage transformers), not shown in more detail in FIG.
  • a measured value processing device 14 of the electrical energy meter 14 determines an electrical energy measured value which corresponds to the electrical energy currently being drawn from the electrical energy supply network 11. By integrating successive measurements of electrical energy over time, the value of the electrical power obtained over a certain period of time can be determined, in particular for billing purposes.
  • the electrical energy counter 14 is further configured to determine a harmonic measurement value that indicates how high the proportion of electrical harmonics in the phase currents or phase voltages in the building distribution network 13 is.
  • the electrical energy counter 14 can, for example, use the measured values for phase currents and phase voltages recorded at the transfer point 12.
  • one or more further sensors (not shown in FIG. 1) for measuring phase currents and / or phase voltages can be provided in the building distribution network 13, with which the energy meter 14 is connected.
  • the electrical energy meter 14 may be configured to determine the electrical current flowing in one or more electrical neutral conductors of the building distribution network 13.
  • the electrical energy payable 14 issues a warning signal W, eg in the form of an optical or acoustic signal or a warning message to a data processing device End consumer, such as a building management system 16, from.
  • a warning signal W eg in the form of an optical or acoustic signal or a warning message to a data processing device End consumer, such as a building management system 16, from.
  • a delivery of the warning signal W to the building management system 16 for example, an alarm system visually and / or acoustically indicate the critical condition and warn the end user.
  • the warning signal W can also be transmitted to a data processing device 17 of the operator of the electrical energy supply network 11 (eg a monitoring computer in a network control center).
  • the transmission of the warning signal W can take place, for example, via a local network connection, an Internet connection, data transmission via the power supply lines (Powerline Communication / Carrier, Distribution Line Communication) or a radio connection (WLAN, mobile radio);
  • a communication connection can be used, via which the electrical energy meter 14 in any case transmits the measured values of the related electrical energy to the operator of the electrical energy distribution network 11.
  • the energy payer may also have multiple communication links.
  • the warning signal W for example, on the one hand via a power line communication connection to the data processing device 17 of the operator of the electrical energy supply network 11 and on the other hand via an Ethernet connection (eg LAN, WLAN) to a local computer network to which the building management system 16 is connected to be transmitted.
  • an Ethernet connection eg LAN, WLAN
  • the electrical energy counter 14 can also be set up for this, a switching command S to a switch 15
  • different threshold values are provided for the delivery of the warning signal W on the one hand and the switching command S on the other hand, so that, for example, the warning signal W is output initially when a lower threshold value is exceeded, and then a higher threshold value is exceeded Switching command S is generated to separate the building distribution network 13 from the power grid.
  • FIG. 2 shows a highly schematic representation of an exemplary embodiment of the construction of the electrical energy meter 14.
  • the electrical energy meter 14 has a measured value detection device 20 with which the phase currents ip and phase voltages Up at the transfer point 12 (see FIG. 1) are detected. From the phase currents i P and the phase voltages u P, the data acquisition device 20 generated by analog-to-digital converting digitized current values IP and digitized voltage values u P, which then to a measuring value processing device 21 (for example, a digital signal processor DSP) are transferred.
  • a measuring value processing device 21 for example, a digital signal processor DSP
  • the measured-value processing device 21 calculates from the current and voltage measured values ⁇ P roof and P P an electrical energy measured value P which is transmitted via a communication device 22 (eg a PLC module or DLC module or an Ethernet module).
  • a communication device 22 eg a PLC module or DLC module or an Ethernet module.
  • the communication device 22 may also be configured to communicate via a plurality of different communication links (in a sol ⁇ chen case, the communication device 22 may, for example, a polyvinyl-werline Communication module and an Ethernet module included).
  • the measured energy value P can be either act a momentary reading such that there is continuous data transmission from the electrical energy payable 14 to the operator of the electric power distribution network 11 or a sum value obtained by integrating a plurality of instantaneous electrical energy measurements over a suitable period of time (seconds, minutes, hours, Days) and indicates the electrical power consumed by the end user during this period. In the latter case, the transmission of the electric energy measured value P to the operator of the electrical energy supply network 11 can take place in correspondingly larger time intervals.
  • the measured value processing device 21 of the electrical energy payer 14 is also set up to form a harmonic measurement value which indicates the content of harmonics in the phase currents or phase voltages of the electrical building distribution network.
  • the phase currents i P and / or phase voltages Up at the transfer point 12 can be used.
  • phase currents i L and / or phase voltages u L can also be measured at other locations-for example the most important bus lines-of the electrical building distribution network 13.
  • phase currents i L and / or phase voltages u L can be detected at one or more measuring points in the building distribution network 13 and transmitted to the measured value detection device 20.
  • phase current i L and a phase voltage u L are shown in each case; However, it is also possible for a plurality of such connections to be present for further measuring points in the building distribution network 13.
  • phase currents i L and / or phase voltages U L are likewise converted analog-digitally by the measured-value acquisition device 20 and used as digital signals.
  • measured values ⁇ L or ü L are transferred to the measured value processing device 21.
  • the Meßwert Norways- device 21 From the current measured values iprang used to determine the harmonic content. i L and / or voltage measurements üp or Ü L , the Meßwert Norways- device 21 generates the harmonic measured value. For this purpose, for example, a frequency analysis according to those skilled in the current process of digital data processing (for example, a discrete Fourier transform DFT or a fast Fourier transform FFT) ip standing over a time window successive current readings. i L and / or voltage measurements ü P and ü L are performed to determine the content of oscillations above the 50 Hz fundamental. If one or more of the harmonics exceeds a predetermined threshold value, the measured-value processing device 21 generates a first error signal.
  • a frequency analysis according to those skilled in the current process of digital data processing (for example, a discrete Fourier transform DFT or a fast Fourier transform FFT) ip standing over a time window successive current readings.
  • the electrical energy meter 14 may also be configured to measure a phase current i N of one or more neutral conductors in the electrical building distribution network 13.
  • a phase current i N of one or more neutral conductors in the electrical building distribution network 13.
  • an additional connection for detecting a neutral phase current i N is provided for this purpose.
  • Electrical neutral conductors may be particularly affected by the harmonics present in the building distribution network 13, so that there may be an additional monitoring of the current flow advantage.
  • the measured value acquisition device 20 carries out an analog-to-digital conversion of the neutral phase current i N and outputs a corresponding neutral-phase phase current. reading IN to the measured value processing device 21 on.
  • the measured value processing device 21 compares the neutral phase current measured value I N with a threshold provided for this purpose and generates a second error signal when the neutral phase current measured value i N exceeds the threshold value.
  • the measured-value processing device 21 If at least one of the two error signals is present, the measured-value processing device 21 generates a warning signal W, which it can output, for example, directly via an optical or acoustic display. Alternatively or additionally, the warning signal W may also initially be transmitted to the communication device 22 and from the latter via the communication connection 23 or an additional communication link (not shown in FIG. 2) to the end user (for example to the building management system 16 ) and / or the data processing device 17 of the operator of the electrical power supply network.
  • the Meßwert GmbHsein ⁇ chtung 21 also an outgoing trigger signal T A are generated, which is transmitted via the communication link 22 and the communication link 23 or provided alternatively commu ⁇ nikationsitati to other electrical Energybaumer in the same or an adjacent building to there a warning of appropriate end users.
  • T A an outgoing trigger signal
  • the measured value processing device 21 can be set up to receive an incoming trigger signal T E of another energy payor which has recognized a critical state in its building distribution network via the communication device 22 from the communication link 23 or an alternative communication link, and to give a warning signal W.
  • the measured value processing device 21 generates a switching command S to open the switch 15 of the building distribution network 13 monitored by it and thus separate the building distribution network 13 from the electrical energy supply network 11 and Turn off power flow in the building distribution network 13.
  • Such a shutdown via the switching command S can be carried out either simultaneously with the generation of the warning signal W or the outgoing trigger signal T A or only when a further - higher - threshold value is exceeded.
  • FIG. 3 shows the situation of two adjacent buildings 31 and 32, each of which has an electrical energy meter 14 in order to monitor its respective building distribution network 13.
  • the respective building distribution network 13 is only partially indicated in FIG. 3;
  • the illustration of further features has deliberately been omitted in FIG. 3 for the sake of clarity since these are already shown in the illustrations in FIGS. 1 and 2.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Energiezähler (14) zur Messung einer von einem Endverbraucher an einem Übergabepunkt (12) zwischen einem elektrischen Energieverteilungsnetz (11) und einem elektrischen Gebäudeverteilungsnetz (13) bezogenen elektrischen Energie mit - einer Messwerterfassungseinrichtung (20), die zur Messung von Strommesswerten und Spannungsmesswerten eingerichtet ist, die an dem Übergabepunkt (12) vorliegende Phasenströme und Phasenspannungen angeben; und - einer Messwertverarbeitungseinrichtung (21), die zur Ermittlung eines Elektroenergiemesswertes aus den Strommesswerten und Spannungsmesswerten eingerichtet ist, der die an dem Übergabepunkt (12) übertragene elektrische Energie angibt. Um die Sicherheit beim Betrieb eines elektrischen Gebäudeverteilungsnetzes zu erhöhen und insbesondere Risiken durch Überlastungen elektrischer Leitungen zu vermindern, wird vorgeschlagen, dass die Messwertverarbeitungseinrichtung (21) zur Ermittlung eines Oberschwingungsmesswertes eingerichtet ist, der einen Oberschwingungsgehalt der Phasenströme und/oder Phasenspannungen in den elektrischen Leitungen des Gebäudeverteilungsnetzes (13) angibt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Energiezahlers (14).

Description

Beschreibung
Elektrischer Energiezahler
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiezahler zur Messung einer von einem Endverbraucher an einem Ubergabepunkt zwischen einem elektrischen Energieverteilungsnetz und einem elektrischen Gebaudeverteilungsnetz bezogenen elektrischen Energie. Ein solcher Energiezahler weist eine Messwerterfas- sungsemrichtung, die zur Messung von Strommesswerten und Spannungsmesswerten eingerichtet ist, die an dem Ubergabepunkt vorliegende Phasenstrome und Phasenspannungen angeben, und eine Messwertverarbeitungsemrichtung auf, die zur Ermittlung eines Elektroenergiemesswertes aus den Strommesswer- ten und Spannungsmesswerten eingerichtet ist, der die an dem Ubergabepunkt übertragene elektrische Energie angibt.
Seit einiger Zeit sind von Energieversorgungsunternehmen und Betreibern elektrischer Energieversorgungsnetze Bestrebungen unternommen worden, die bisher noch weit verbreiteten elekt- romechamschen elektrischen Energiezahler, bei denen es sich im Wesentlichen um sogenannte „Ferraris-Zahler" handelt, durch sogenannte „Intelligente Energiezahler" (auch als „Smart Meter" bezeichnet) zu ersetzen. Diese Intelligenten Energiezahler zeichnen sich insbesondere durch eine digitale Verarbeitung der aufgenommenen Messwerte zur Bestimmung der an einem Ubergabepunkt von einem Endverbraucher bezogenen elektrischen Energie und eine automatische Übermittlung der Elektroenergiemesswerte an einen Betreiber des elektrischen Energieversorgungsnetzes zum Zwecke der Kostenabrechnung aus. Für den Endverbraucher der elektrischen Energie, beispielsweise einen Bewohner eines privaten Wohnhauses, hat der Einsatz eines intelligenten elektrischen Energiezahlers unter anderem die Vorteile, dass einerseits keine manuelle Ablesung des Energiezahlers mehr notwendig ist und andererseits der monatliche Elektroenergieverbrauch anhand des tatsachlichen elektrischen Energieverbrauchs abgerechnet werden kann.
Nach dem Ubergabepunkt wird die elektrische Energie im Gebäude des Endverbrauchers mittels eines in dem Gebäude fest installierten Gebaudeverteilungsnetzes weitergeleitet und auf die einzelnen Anschlusspunkte (z.B. Anschlussdosen zum Anschließen eines elektrischen Endgerates) verteilt. Heutzutage werden viele elektrische Endgerate mittels sogenannter Netzteile an das Gebaudeverteilungsnetz angeschlossen. Diese Netzteile und andere elektrische Gerate, z.B. Fernseher oder elektrisch betriebene Maschinen, erzeugen bei ihrem Betrieb eine „Verunreinigung" der Elektroenergie in dem Gebaudever- teilungsnetz dahingehend, dass der idealerweise vorhandenen 50 Hz-Sinusschwmgung des Stromes bzw. der Spannung in den elektrischen Leitungen des Gebaudeverteilungsnetzes eine Vielzahl von Oberschwingungen, d.h. Schwingungen mit Frequenzen, die ganzzahligen Vielfachen der 50 Hz-Grundschwingung entsprechen, aufgeprägt werden.
Durch den steigenden Gehalt von Oberschwingungen in einem elektrischen Gebaudeverteilungsnetz werden jedoch die elektrischen Leitungen, insbesondere elektrische Neutralleiter (teilweise auch als „Nullleiter" bezeichnet), mit durch die Oberschwingungen hervorgerufenen hohen Stromflussen beaufschlagt, die teilweise den Auslegungsstrom, für den die elektrischen Leitungen bemessen sind, deutlich überschreiten. Durch die hiermit verbundene verstärkte Wärmeentwicklung kann die Gefahr von Schmorbranden oder Leitungsbruchen hervorgerufen werden. Leitungsbruche können wiederum verstärkte Belastungen von Parallelleitungen nach sich ziehen, die dann ebenfalls von einer verstärkten Wärmeentwicklung betroffen sind. Durch diese Effekte kann ein unkalkulierbares Risiko für das Gebäude, in dem das Gebaudeverteilungsnetz installiert ist, sowie die sich in dem Gebäude aufhaltenden Personen entstehen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit beim Betrieb eines elektrischen Gebaudeverteilungsnetzes zu erhohen und insbesondere Risiken durch Überlastungen elektrischer Leitungen zu vermindern.
Zur Losung dieser Aufgabe wird ein elektrischer Energiezahler der oben genannten Art vorgeschlagen, bei dem die Messwert- verarbeitungseinrichtung zur Ermittlung eines Oberschwin- gungsmesswertes eingerichtet ist, der einen Oberschwingungsgehalt der Phasenstrome und/oder Phasenspannungen in den elektrischen Leitungen des Gebaudeverteilungsnetzes angibt.
Der besondere Vorteil des elektrischen Energiezahlers besteht darin, dass dieser neben seinem eigentlichen Einsatzzweck, nämlich der Erfassung der von dem Endverbraucher bezogenen elektrischen Energie, auch eine Uberwachungsfunktion hinsichtlich der Sicherheit des elektrischen Gebaudeverteilungsnetzes durchfuhrt, indem die Messwertverarbeitungseinrichtung auch den Oberschwingungsgehalt der Phasenstrome und/oder Phasenspannungen in dem Gebaudeverteilungsnetz ermittelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgema- ßen Energiezahlers kann vorgesehen sein, dass die Messwert- verarbeitungseinπchtung zur Erzeugung eines ersten Fehlersignals eingerichtet ist, wenn der Oberschwingungsmesswert einen ersten Schwellenwert übersteigt. Bei dieser Ausfuhrungsform kann in vorteilhafter Weise ein Fehlersignal erzeugt werden, wenn der Oberschwingungsgehalt der Phasenstrome und/oder Phasenspannungen einen kritischen Bereich erreicht. Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform des erflndungsgema- ßen Energiezahlers sieht vor, dass die Messwertverarbeitungs- einrichtung auch zur Erfassung eines Neutralleiter- Phasenstrommesswertes eingerichtet ist, der den in einem Neutralleiter des Gebaudeverteilungsnetzes fließenden Phasenstrom angibt. Durch diese Ausfuhrungsform kann die Sicherheit des Gebaudeverteilungsnetzes nochmals weiter erhöht werden, indem die durch einen erhöhten Oberschwingungsgehalt hervorgerufene verstärkte Strombelastung des Neutralieiters uber- wacht wird
In diesem Zusammenhang kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Messwertverarbeitungsemrichtung zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignals eingerichtet ist, wenn der Neut- ralleiter-Phasenstrom einen zweiten Schwellenwert übersteigt. Hierdurch wird ein zweites Fehlersignal erzeugt, wenn der in dem Neutralleiter fließende Phasenstrom einen kritischen Bereich erreicht.
Hinsichtlich des ersten und/oder des zweiten Fehlersignals kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform vorgesehen sein, dass die Messwertverarbeitungseinrichtung zur Abgabe eines Warnsignals eingerichtet ist, wenn zumindest ein Fehlersignal vorliegt. Em solches Warnsignal kann entweder direkt in optischer oder akustischer Form an den Endverbraucher abgegeben werden oder über eine Kommunikationsverbindung an den Endverbraucher (z.B. an ein computergestutztes Gebau- demanagementsystem des Endverbrauchers) und/oder den Betreiber des elektrischen Energieversorgungsnetzes, übermittelt werden. Bei der benutzten Kommunikationsverbindung kann es sich z.B. um eine bereits bestehende Kommunikationsverbindung, also beispielsweise eine Internet-Kommunikationsverbin- dung des elektrischen Energiezahlers oder eine Kommunikationsverbindung über die Energieversorgungsleitungen (eine so- genannte PLC = „Powerline-Communication" oder „Powerline- Carrier" bzw. DLC = „Distribution Line Communication") handeln, so dass keine zusatzliche Infrastruktur für die Kommunikation benötigt wird. Alternativ ist aber auch eine Kommu- nikation des Warnsignals über eine zusatzliche Kommunikationsverbindung, z.B. über ein Mobilfunknetz möglich; hierbei kann beispielsweise eine sogenannte SMS-Nachricht („Short Message Service") über das Mobilfunknetz an einen oder mehrere vorher definierte Empfanger abgesetzt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausfύhrungsform des erfindungsgemäßen Energiezahlers sieht zudem vor, dass die Messwertverar- beitungseinrichtung zum Empfang eines Triggersignals eines anderen elektrischen Energiezahlers und zur Abgabe eines Warnsignals bei Empfang des Triggersignals eingerichtet ist. Bei dieser Ausfuhrungsform kann insbesondere bei Einsatz mehrerer entsprechend ausgeführter Energiezahler in einem Gebau- dekomplex oder in benachbarten Gebäuden ein Triggersignal unter den Energiezahlern exne Warnung weitergegeben werden, die einen kritischen Zustand in einem nahe liegenden Gebaudever- teilungsnetz angibt. Bei dieser Ausfuhrungsform können somit auch Endverbraucher, die sich in der Nachbarschaft des von dem kritischen Zustand betroffenen Gebaudeverteilungsnetzes aufhalten, gewarnt werden; hierdurch kann beispielsweise eine schnellere Evakuierung eines Gebaudekomplexes oder benachbarter Gebäude erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform des elektrischen Energiezählers sieht zudem vor, dass die Messwerterfassungs- einrichtung dazu eingerichtet ist, einen Schaltbefehl an einen elektrischen Schalter des Gebaudeverteilungsnetzes abzugeben, falls zumindest ein Fehlersignal vorliegt. In diesem Fall kann der elektrische Energiezahler guasi die Funktion eines elektrischen Schutzgerätes für das Gebaudeverteilungs- netz übernehmen und das von dem kritischen Zustand betroffene Gebaudeverteilungsnetz vom elektrischen Energieversorgungsnetz abtrennen, um den Stromfluss in dem Gebaudeverteilungsnetz abzuschalten. Hierdurch wird quasi die Möglichkeit ge- schaffen, präventiv einen Schwelbrand oder einen Kabelbruch zu vermeiden.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiezahlers gelost, bei dem ein Oberschwingungsmesswert mittels eines elektrischen Energiezahlers ermittelt wird, wobei der Oberschwingungsmesswert einen Oberschwingungsgehalt der Phasenstrome und/oder Phasenspannungen in den elektrischen Leitungen des Gebaudevertei- lungsnetzes angibt, und ein erstes Fehlersignal erzeugt wird, das einen kritischen Zustand einer Leitung in dem Gebaudeverteilungsnetz angibt, wenn der Oberschwingungsmesswert einen ersten Schwellenwert übersteigt.
Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Ver- fahrens sieht vor, dass von dem elektrischen Energiezahler auch ein Neutralleiter-Phasenstrommesswert erfasst wird, der den in einem Neutralleiter des Gebaudeverteilungsnetzes fließenden Phasenstrom angibt, und ein zweites Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Neutralleiter-Phasenstrom einen zweiten Schwellenwert übersteigt.
Um auch elektrische Energiezahler von benachbarten Gebaude- verteilungsnetzen vor einer Überlastung des von dem elektrischen Energiezahler überwachten Gebaudeverteilungsnetzes in Kenntnis zu setzen, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform vorgesehen sein, dass bei zumindest einem vorliegenden Fehlersignal der elektrischen Energiezahler ein Triggersignal an einen anderen elektrischen Energiezahler abgibt. Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens sieht ferner vor, dass der elektrische Energiezahler bei zumindest einem vorliegenden Fehlersignal oder bei Emp- fang eines Triggersignals von einem anderen elektrischen Energiezahler ein Warnsignal abgibt.
Ferner ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens vorgesehen, dass bei zumin- dest einem vorliegendem Fehlersignal der elektrische Energiezahler an einen elektrischen Schalter des Gebaudeverteilungs- netzes einen Schaltbefehl abgibt, der einen Stromfluss in dem Gebaudeverteilungsnetz unterbricht .
Die Erfindung soll im Folgenden anhand von Ausfuhrungsbei- spielen naher erläutert werden. Hierzu zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines mittels eines elektrischen Energiezahlers überwachten Ge- baudeverteilungsnetzes ;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiezahlers; und
Figur 3 eine schematische Darstellung zweier mittels elektrischer Energiezahler überwachter Gebaude- verteilungsnetze in benachbarten Gebäuden.
Figur 1 zeigt in höchst schematischer Darstellung ein Gebäude 10 eines Endverbrauchers. Bei dem Endverbraucher kann es sich im Sinne dieser Patentanmeldung um jede Art von Abnehmer elektrischer Energie aus einem Energieversorgungsnetz handeln, z.B. um einen privaten Endverbraucher, einen kleinen oder mittelstandischen Betrieb, einen öffentlichen End- Verbraucher, ein kleines industrielles Unternehmen oder einen Burobetrieb handeln. Bei den folgenden Ausfuhrungen soll lediglich beispielhaft angenommen werden, dass es sich bei dem Endverbraucher um einen privaten Endverbraucher, beispiels- weise den Bewohner eines Einfamilienhauses, handelt.
Das Gebäude 10 des Endverbrauchers bezieht von einem nur ansatzweise dargestellten elektrischen Energieversorgungsnetz 11 elektrische Energie, die an einem Ubergabepunkt 12 (im Falle eines privaten Wohnhauses beispielsweise der elektrische Hausanschluss) in ein in dem Gebäude 10 installiertes elektrisches Gebaudeverteilungsnetz 13 eingespeist wird. Zur Messung der von dem Endverbraucher aus dem elektrischen Energieversorgungsnetz 11 abgenommenen elektrischen Energie ist an dem Ubergabepunkt 12 ein elektrischer Energiezahler 14 vorgesehen, bei dem es sich um einen sogenannten „Intelligenten Energiezahler" bzw. „Smart Meter" handelt, d.h., dass der elektrische Energiezahler 14 eine digitale Verarbeitung der an dem Ubergabepunkt 12 aufgenommenen Messwerte durchfuhrt. Der elektrische Energiezahler 14 ist über in Figur 1 nicht naher dargestellte Sensoren zur Messung von Strom und Spannung (z.B. induktive Strom- und Spannungswandler) mit den elektrischen Leitungen an dem Ubergabepunkt 12 verbunden.
Aus Strom- und Spannungsmesswerten für Phasenstrome und Phasenspannungen an dem Ubergabepunkt 12 ermittelt eine Mess- wertverarbeitungseinrichtung 14 des elektrischen Energiezah- lers 14 einen Elektroenergiemesswert, der der momentan aus dem elektrischen Energieversorgungsnetz 11 bezogenen elektπ- sehen Energie entspricht. Durch Integration aufeinanderfolgender Elektroenergiemesswerte über die Zeit kann - insbesondere zu Abrechungszwecken - der Wert der über einen bestimmten Zeitraum bezogenen elektrischen Leistung bestimmt werden. Der elektrische Energiezahler 14 ist ferner dazu eingerichtet, einen Oberschwingungsmesswert zu ermitteln, der angibt, wie hoch der Anteil elektrischer Oberschwingungen in den Pha- senstromen bzw. Phasenspannungen in dem Gebaudeverteilungs- netz 13 ist. Dazu kann der elektrische Energiezahler 14 z.B. die an dem Ubergabepunkt 12 erfassten Messwerte für Phasenstrome und Phasenspannungen, verwenden. Alternativ oder zusatzlich können in dem Gebaudeverteilungsnetz 13 noch ein oder mehrere weitere, in Figur 1 jedoch nicht gezeigte, Sen- soren zur Messung von Phasenstromen und/oder Phasenspannungen vorgesehen sein, mit denen der Energiezahler 14 in Verbindung steht.
Außerdem kann der elektrische Energiezahler 14 dazu einge- richtet sein, den in einem oder mehreren elektrischen Neutralleitern des Gebaudeverteilungsnetzes 13 fließenden elektrischen Strom zu bestimmen.
Wenn der Oberschwingungsgehalt in den Leitungen des elektri- sehen Gebaudeverteilungsnetzes 13 und/oder der in einem Neutralleiter fließende Strom einen kritischen Wert annimmt, gibt der elektrische Energiezahler 14 ein Warnsignal W, z.B. in Form eines optischen oder akustischen Signals oder einer Warnmeldung an eine Datenverarbeitungseinrichtung des End- Verbrauchers, z.B. ein Gebaudemanagementsystem 16, ab. Im Falle einer Abgabe des Warnsignals W an das Gebaudemanagementsystem 16 kann beispielsweise eine Alarmanlage optisch und/oder akustisch den kritischen Zustand anzeigen und so den Endverbraucher warnen. Zusatzlich kann das Warnsignal W auch an eine Datenverarbeitungseinrichtung 17 des Betreibers des elektrischen Energieversorgungsnetzes 11 (z.B. einen Uberwa- chungscomputer in einer Netzleitstelle) übermittelt werden. Die Übermittlung des Warnsignals W kann beispielsweise über eine lokale Netzwerkverbindung, eine Internet-Verbindung, eine Datenübertragung über die Energieversorgungsleitungen (Po- werline-Communication/Carrier, Distribution Line Communicati- on) oder eine Funkverbindung (WLAN, Mobilfunk) erfolgen; hierbei kann z.B. eine Kommunikationsverbindung verwendet werden, über die der elektrische Energiezähler 14 ohnehin die Messwerte der bezogenen Elektroenergie an den Betreiber des elektrischen Energieverteilungsnetzes 11 übermittelt. Der Energiezahler kann jedoch auch über mehrere Kommunikations- verbindungen verfügen. Dabei kann das Warnsignal W beispielsweise einerseits über eine Powerline-Communication-Verbindung an die Datenverarbeitungseinrichtung 17 des Betreibers des elektrischen Energieversorgungsnetzes 11 und andererseits über eine Ethernet-Verbindung (z.B. LAN, WLAN) an ein lokales Computernetzwerk, an dem auch das Gebaudemanagementsystem 16 angeschlossen ist, übermittelt werden.
Ferner kann der elektrische Energiezahler 14 auch dafür ein- gerichtet sein, einen Schaltbefehl S an einen Schalter 15
(z.B. einen Zentralschalter des Gebaudeverteilungsnetzes 13) abzugeben, der diesen zum Offnen seiner Schaltkontakte veran- lasst und die Stromversorgung für das elektrische Gebaudever- teilungsnetz 13 abschaltet. Hierdurch kann die Gefahr eines Schwelbrandes oder eines Kabelbruches zu hoch belasteter elektrischer Leitungen in dem Gebaudeverteilungsnetz 13 bereits vorsorglich minimiert werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass für die Abgabe des Warn- Signals W einerseits und des Schaltbefehles S andererseits, unterschiedliche Schwellenwerte vorgesehen sind, so dass z.B. zunächst bei Überschreiten eines niedrigeren Schwellenwertes das Warnsignal W abgegeben wird, und bei anschließendem Überschreiten eines höheren Schwellenwertes der Schaltbefehl S erzeugt wird, um das Gebaudeverteilungsnetz 13 vom Energieversorgungsnetz abzutrennen. Dies hat den Vorteil, dass der Endverbraucher rechtzeitig vor der Abschaltung des Gebaude- verteilungsnetzes 13 bereits eine Warnung darüber erhalt, dass das Gebaudeverteilungsnetz in einen kritischen Zustand übergeht .
Zur ausfuhrlicheren Darstellung de Funktionsweise des Energiezahlers 14 soll nun zusatzlich zur Figur 1 die Figur 2 he- rangezogen werden. Figur 2 zeigt in hochstschematischer Darstellung ein Ausfuhrungsbeispiel des Aufbaus des elektrischen Energiezahlers 14. Der elektrische Energiezahlers 14 weist eine Messwerterfassungseinrichtung 20 auf, mit der Phasenstrome ip und Phasenspannungen Up an dem Ubergabepunkt 12 (siehe Figur 1) erfasst werden. Aus den Phasenstromen iP und den Phasenspannungen uP erzeugt die Messwerterfassungseinrichtung 20 durch Analog-Digital-Umsetzung digitalisierte Strommesswerte ip und digitalisierte Spannungsmesswerte üP, die daraufhin an eine Messwertverarbeitungseinrichtung 21 (z.B. einen Digitalen Signalprozessor DSP) übergeben werden.
Die Messwertverarbeitungseinrichtung 21 berechnet aus den Strom- und Spannungsmesswerten ϊP Dach und üP einen Elektroenergiemesswert P, der über eine Kommunikationseinrichtung 22 (z.B. ein PLC-Modul bzw. DLC-Modul oder ein Ethernet-
Kommunikationsmodul) und eine Kommunikationsverbindung 23 (z.B. eine Energieubertragungsleitung oder eine Internet- Verbindung) an den Betreiber des elektrischen Energieversorgungsnetzes 11 übertragen wird. Die Kommunikationseinrichtung 22 kann auch dazu eingerichtet sein, über mehrere verschiedene Kommunikationsverbindungen zu kommunizieren (in einem sol¬ chen Fall kann die Kommunikationseinrichtung 22 z.B. ein Po- werline-Communication-Modul und ein Ethernet-Modul enthalten) . Bei dem Elektroenergiemesswert P kann es sich entweder einen Momentan-Messwert handeln, so dass eine kontinuierliche Datenübertragung von dem elektrischen Energiezahler 14 an den Betreiber des elektrischen Energieverteilungsnetzes 11 erfolgt, oder um einen Summenwert, der durch Integration mehre- rer momentaner Elektroenergiemesswerte über einen geeigneten Zeitraum, (Sekunden, Minuten, Stunden, Tage) gebildet worden ist, und die wahrend dieses Zeitraums von dem Endverbraucher bezogene elektrische Leistung angibt. Im letztgenannten Fall kann die Übertragung des Elektroenergiemesswertes P an den Betreiber des elektrischen Energieversorgungsnetzes 11 in entsprechend größeren Zeitabstanden erfolgen.
Neben der Bildung des Elektroenergiemesswertes P ist die Messwertverarbeitungseinrichtung 21 des elektrischen Energie- Zahlers 14 auch zur Bildung eines Oberschwingungsmesswertes eingerichtet, der den Gehalt an Oberschwingungen in den Pha- senstromen bzw. Phasenspannungen des elektrischen Gebaudever- teilungsnetzes angibt. Zur Erzeugung des Oberschwingungsmesswertes können die Phasenstrome iP und/oder Phasenspannungen Up am Ubergabepunkt 12 verwendet werden. Alternativ oder zusatzlich dazu können auch Phasenstrome iL und/oder Phasenspannungen uL an anderen Stellen - beispielsweise den wichtigsten Sammelleitungen - des elektrischen Gebaudevertei- lungsnetzes 13 gemessen werden. Hierfür können an einer oder mehreren Messstellen in dem Gebaudeverteilungsnetz 13 Phasenstrome iL und/oder Phasenspannungen uL erfasst und an die Messwerterfassungseinrichtung 20 übermittelt werden. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 2 ist je ein zusätzlicher An- schluss für einen Phasenstrom iL und eine Phasenspannung uL gezeigt; es können jedoch auch mehrere solcher Anschlüsse für weitere Messstellen in dem Gebaudeverteilungsnetz 13 vorhanden sein. Diese zusatzlich erfassten Phasenstrome iL und/oder Phasenspannungen UL werden von der Messwerterfassungseinrichtung 20 ebenfalls analog-digital gewandelt und als digitali- sierte Messwerte ϊL bzw. üL an die Messwertverarbeitungsem- richtung 21 übergeben.
Aus den jeweiligen für die Ermittlung des Oberschwingungsge- haltes verwendeten Strommesswerten ipbzw. iL und/oder Spannungsmesswerten üp bzw. ÜL erzeugt die Messwertverarbeitungs- einrichtung 21 den Oberschwingungsmesswert . Hierzu kann beispielsweise eine Frequenzanalyse gemäß dem Fachmann gelaufiger Verfahren der digitalen Datenverarbeitung (beispielsweise eine Discrete-Fourier-Transform DFT bzw. eine Fast-Fourier- Transform FFT) über ein Zeitfenster aufeinanderfolgender Strommesswerte ipbzw. iL und/oder Spannungsmesswerte üP bzw. üL durchgeführt werden, um den Gehalt an Schwingungen oberhalb der 50 Hz-Grundschwingung zu bestimmen. Übersteigen eine oder mehrere der Oberschwingungen einen vorgegebenen Schwellenwert, so erzeugt die Messwertverarbeitungsemrichtung 21 ein erstes Fehlersignal.
Neben der Ermittlung des Oberschwingungsgehaltes in den Lei- tungen des elektrischen Gebaudeverteilungsnetzes kann der elektrische Energiezahler 14 auch dazu eingerichtet sein, einen Phasenstrom iN eines oder mehrerer Neutralleiter in dem elektrischen Gebaudeverteilungsnetz 13 zu messen. In Figur 2 ist hierzu ein zusätzlicher Anschluss zur Erfassung eines Neutralleiter-Phasenstromes iN vorgesehen. Elektrische Neutralleiter können von den in dem Gebaudeverteilungsnetz 13 vorhandenen Oberschwingungen besonders betroffen sein, so dass dort eine zusatzliche Überwachung des Stromflusses von Vorteil sein kann.
Die Messwerterfassungseinrichtung 20 fuhrt eine Analog- Digital-Umwandlung des Neutralleiter-Phasenstromes iN durch und gibt einen entsprechenden Neutralleiter-Phasenstrom- messwert IN an die Messwertverarbeitungseinrichtung 21 weiter.
Die Messwertverarbeitungseinrichtung 21 vergleicht den Neut- ralleiter-Phasenstrommesswert IN mit einem hierfür vorgesehenen Schwellenwert und erzeugt ein zweites Fehlersignal, wenn der Neutralleiter-Phasenstrommesswert iN den Schwellenwert übersteigt .
Liegt zumindest eines der beiden Fehlersignale vor, so erzeugt die Messwertverarbeitungseinrichtung 21 ein Warnsignal W, das sie beispielsweise direkt über eine optische oder akustische Anzeige ausgeben kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Warnsignal W auch zunächst an die Kommunikati- onseinrichtung 22 übermittelt werden und von dieser über die Kommunikationsverbindung 23 oder eine zusatzlich hierzu bestehende (in Figur 2 nicht gezeigte) andere Kommunikationsverbindung an den Endverbraucher (beispielsweise an das Ge- baudemanagementsystem 16) und/oder die Datenverarbeitungsein- richtung 17 des Betreibers des elektrischen Energieversorgungsnetzes übertragen werden.
Zusatzlich kann von der Messwertverarbeitungseinπchtung 21 auch ein ausgehendes Triggersignal TA erzeugt werden, das über die Kommunikationsverbindung 22 und die Kommunikationsverbindung 23 oder eine alternativ hierzu vorgesehene Kommu¬ nikationsverbindung an andere elektrische Energiezahler in demselben oder einem benachbarten Gebäude übermittelt wird, um dort eine Warnung der entsprechenden Endverbraucher vor- nehmen zu können. Hierdurch kann z.B. im Falle eines Schwelbrandes eine schnellere Evakuierung des Gebäudes oder benachbarter Gebäude ermöglicht werden. In entsprechender Weise kann die Messwertverarbeitungsein- richtung 21 dazu eingerichtet sein, ein über die Kommunikationseinrichtung 22 von der Koπununikationsverbindung 23 oder einer alternativen Kommunikationsverbindung empfangenes ein- gehendes Triggersignal TE eines anderen Energiezahlers, der einen kritischen Zustand in seinem Gebaudeverteilungsnetz erkannt hat, zu empfangen und ein Warnsignal W abzugeben.
Alternativ oder zusatzlich zu der Erzeugung des Warnsignals W kann auch vorgesehen sein, dass die Messwertverarbeitungsein- richtung 21 einen Schaltbefehl S erzeugt, um den Schalter 15 des von ihm überwachten Gebaudeverteilungsnetzes 13 zu offnen und so das Gebaudeverteilungsnetz 13 von dem elektrischen Energieversorgungsnetz 11 abzutrennen und den Stromfluss in dem Gebaudeverteilungsnetz 13 abzuschalten. Eine solche Abschaltung über den Schaltbefehl S kann entweder gleichzeitig mit der Erzeugung des Warnsignals W bzw. des ausgehenden Triggersignals TA erfolgen oder erst bei Überschreitung eines weiteren - höheren - Schwellenwertes.
In Figur 3 ist schließlich die Situation zweier benachbarter Gebäude 31 und 32 dargestellt, die jeweils über einen elektrischen Energiezahler 14 verfugen, um ihr jeweiliges Gebaudeverteilungsnetz 13 zu überwachen. Das jeweilige Gebaudever- teilungsnetz 13 ist in Figur 3 nur ansatzweise angedeutet; auf die Darstellung weiterer Merkmale wurde in Figur 3 der Übersichtlichkeit halber bewusst verzichtet, da diese bereits den Darstellungen in Figur 1 und 2 zu entnehmen sind.
Erkennt der elektrische Energiezahler 14 des Gebäudes 31 an¬ hand des Oberschwingungsmesswertes und/oder des Neutrallei- termesswertes einen kritischen Zustand in dem Gebaudeverteilungsnetz 13 des Gebäudes 31, so erzeugt er das ausgehende Triggersignal TA, das über eine in Figur 3 nicht darge- stellte Kommunikationsverbindung (z.B. eine Funkverbindung) an den elektrischen Energiezahler 14 des benachbart liegenden Gebäudes 32 übermittelt und dort als eingehendes Triggersignal TE empfangen wird. Auf diese Weise kann bei einem vorlie- genden kritischen Zustand im Gebaudeverteilungsnetz 13 des Gebäudes 31 auch der Endverbraucher in dem Gebäude 32 vor einem möglicherweise bevorstehenden Gebaudebrand gewarnt werden .
In Figur 3 ist der Einfachheit halber nur ein einzelnes zu dem Gebäude 31 benachbartes Gebäude 32 gezeigt. Alternativ können naturlich auch mehr als ein benachbart liegendes Gebäude durch die Abgabe des ausgehenden Triggersignals TA gewarnt werden. Es ist ebenso möglich, innerhalb desselben Ge- baudes, beispielsweise eines Mehrfamilienhauses, Triggersig¬ nale an mehrere andere elektrische Energiezahler zu versenden, um die Endverbraucher anderer Wohneinheiten vor einem kritischen Zustand in dem Gebaudeverteilungsnetz zu warnen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Energiezähler (14) zur Messung einer von einem Endverbraucher an einem Übergabepunkt (12) zwischen einem elektrischen Energieverteilungsnetz (11) und einem elektrischen Gebaudeverteilungsnetz (13) bezogenen elektrischen Energie mit
- einer Messwerterfassungseinrichtung (20) , die zur Messung von Strommesswerten und Spannungsmesswerten eingerichtet ist, die an dem Ubergabepunkt (12) vorliegende Phasenstrome und Phasenspannungen angeben; und
- einer Messwertverarbeitungseinrichtung (21), die zur Ermittlung eines Elektroenergiemesswertes aus den Strommesswerten und Spannungsmesswerten eingerichtet ist, der die an dem Ubergabepunkt (11) übertragene elektrische Energie angibt; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Messwertverarbeitungseinrichtung (21) zur Ermittlung eines Oberschwingungsmesswertes eingerichtet ist, der einen Oberschwingungsgehalt der Phasenstrome und/oder Phasenspan- nungen in den elektrischen Leitungen des Gebaudeverteilungs- netzes (13) angibt.
2. Elektrischer Energiezahler (14) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die Messwertverarbeitungseinrichtung (21) zur Erzeugung ei¬ nes ersten Fehlersignals eingerichtet ist, wenn der Ober- schwingungsmesswert einen ersten Schwellenwert übersteigt.
3. Elektrischer Energiezahler (14) nach einem der vorangehen- den Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Messwertverarbeitungseinrichtung (21) auch zur Erfas¬ sung eines Neutralleiter-Phasenstrommesswertes eingerichtet ist, der den in einem Neutralleiter des Gebäudeverteilungsnetzes (13) fließenden Phasenstrom angibt.
4. Elektrischer Energiezahler (14) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Messwertverarbeitungseinrichtung (21) zur Erzeugung eines zweiten Fehlersignals eingerichtet ist, wenn der Neutralleiter-Phasenstrom einen zweiten Schwellenwert übersteigt.
5. Elektrischer Energiezahler (14) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Messwertverarbeitungseinrichtung (21) zur Abgabe eines Warnsignals eingerichtet ist, wenn zumindest ein Fehlersignal vorliegt.
6. Elektrischer Energiezahler (14) nach einem der vorangehen¬ den Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - die Messwertverarbeitungseinrichtung (21) zum Empfang eines Triggersignals eines anderen elektrischen Energiezahlers und zur Abgabe eines Warnsignals bei Empfang des Triggersignals eingerichtet ist.
7. Elektrischer Energiezahler (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Messwerterfassungseinrichtung (21) dazu eingerichtet ist, einen Schaltbefehl an einen elektrischen Schalter (15) des Gebaudeverteilungsnetzes (13) abzugeben, falls zumindest ein Fehlersignal vorliegt.
8. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Energiezahlers (14) in einem elektrischen Gebaudeverteilungsnetz (13), bei dem folgende Schritte durchgeführt werden:
- Ermittlung eines Oberschwingungsmesswertes mittels des elektrischen Energiezahlers (14), wobei der Oberschwingungs- messwert einen Oberschwingungsgehalt der Phasenstrome und/oder Phasenspannungen in den elektrischen Leitungen des Gebaudeverteilungsnetzes (13) angibt; und
- Erzeugung eines ersten Fehlersignals, das einen kritischen Zustand einer elektrischen Leitung angibt, wenn der Ober- schwingungsmesswert einen ersten Schwellenwert übersteigt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - von dem elektrischen Energiezahler (14) auch ein Neutral- leiter-Phasenstrommesswert erfasst wird, der den in einem Neutralleiter des Gebaudeverteilungsnetzes (13) fließenden Phasenstrom angibt; und
- ein zweites Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Neutrallei- ter-Phasenstrom einen zweiten Schwellenwert übersteigt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- bei zumindest einem vorliegenden Fehlersignal der elektri- sehe Energiezahler (14) ein Triggersignal an einen anderen elektrischen Energiezahler abgibt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - der elektrische Energiezahler (14) bei zumindest einem vorliegenden Fehlersignal oder bei Empfang eines Triggersignals von einem anderen elektrischen Energiezahler ein Warnsignal abgibt .
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass - bei zumindest einem vorliegendem Fehlersignal der elektrische Energiezahler (14) an einen elektrischen Schalter (15) des Gebaudeverteilungsnetzes (13) einen Schaltbefehl abgibt, der den Schalter dazu veranlasst, einen Stromfluss in dem Ge- baudeverteilungsnetz (13) zu unterbrechen.
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ITRN20110073A1 (it) * 2011-10-25 2013-04-26 Umpi R & D S R L Dispositivo elettronico per segnalare il superamento di potenza contrattuale di un contatore di energia elettrica.
WO2013068045A1 (de) 2011-11-11 2013-05-16 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer energiezähler
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