WO2012016939A1 - Measuring system - Google Patents

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WO2012016939A1
WO2012016939A1 PCT/EP2011/063186 EP2011063186W WO2012016939A1 WO 2012016939 A1 WO2012016939 A1 WO 2012016939A1 EP 2011063186 W EP2011063186 W EP 2011063186W WO 2012016939 A1 WO2012016939 A1 WO 2012016939A1
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coil
measuring
test signal
measuring system
processing unit
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PCT/EP2011/063186
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Inventor
Andreas Fischer
Michael Gerstner
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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    • H02H7/222—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for distribution gear, e.g. bus-bar systems; for switching devices for switches
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
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    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/62—Testing of transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature

Definitions

  • the present invention relates to a measuring system for measuring a current flowing through a conductor of a power switch ⁇ .
  • This is in particular a power circuit in the field of industrial automation technology.
  • a circuit breaker has with its pole paths / conductors on a primary circuit.
  • a measuring system such as a current transformer or actuator
  • the current transformer and / or actuator is for this purpose coupled to a pole path of the circuit breaker, for example via a coil.
  • the pole path and also the current transformer and / or actuator coupled to it can become very hot. This heating or even mechanical influences such as vibrations can ultimately lead to damage to the current transformer or actuator.
  • a temperature monitoring of the electronics of the circuit breaker can be done by a microcontroller and its built-in reference diode. In this temperature monitoring, the temperature of the microcontroller is considered.
  • an apparatus that is, by a measurement system for measuring a current flowing through a conductor current of a circuit breaker with a downstream surrounding the conductor coil, the coil switched measuring resistor, a coil upstream of the signal generator, via which a test signal flowing through the coil can be fed, a measuring means for measuring ei ⁇ ner voltage applied to the measuring resistor, and a processing unit, which based on the test signal caused by the measuring resistor voltage, a thermal state of the coil can determine, and a procedural ren according to claim 9, ie by a method for determining a thermal state of a coil of a measuring system, wherein the measuring system for measuring a current flowing through a conductor, preferably a circuit breaker, ei ne surrounding the conductor coil, one of Coil nachgeschalte th measuring resistor, a signal upstream of the coil over which a signal flowing through the coil test signal is fed, a measuring means for measuring a voltage applied to the measuring resist
  • the current of a conductor of the primary side of a circuit breaker is preferably measured age.
  • This conductor is surrounded by the coil of the measuring system. Consequently, a current flowing through the conductor can be determined via the coil.
  • the coil is in this case according to the invention a measuring resistor connected downstream and a signal generator upstream.
  • the signal generator is also investigated det to feed a test signal, so that this on the spu le and ultimately the measuring resistor flows.
  • a measuring means comprises a measuring resistance applied to the measurement reflection ⁇ stood voltage can be measured. Consequently, the measuring means can determine a measuring resistor voltage caused by the test signal at the measuring resistor.
  • a processing unit wel ⁇ che can access the determined measured withstand voltages, on the basis of the evoked by the test signal measuring resistor voltage can determine the thermal state of the coil.
  • a caused by the test signal Messwi ⁇ derstandsschreib is first measured by the measuring means. Based on the existing measuring resistor voltage, a conclusion can now be drawn on the internal resistance of the coil. At ⁇ hand of this internal resistance of the coil can last ⁇ finally a conclusion on the temperature of the coil SUC ⁇ gen.
  • reference values which reflect the thermal behavior of the coil stored in the processing unit. It is preferably characterizing value (for example, voltage of the measuring resistance or internal resistance of the coil) ter stands as a reference value in the processing unit out ⁇ at least one the thermal behavior of the coil.
  • an analysis of the measured reflection capable voltage or the internal resistance of the coil over time a return circuit to the thermi ⁇ specific behavior of the coil.
  • the resistance (internal resistance ⁇ standing) this coil per 100K to about 40% change. It can thus be obtained at ⁇ on the present temperature and the present thermal state of the coil hand of the determined internal resistance of the coil, a return ⁇ circuit.
  • the processing unit can thus be determined by the measuring resistor to determine the internal resistance of the coil and finally a conclusion on the thermal state of the coil gewin ⁇ NEN.
  • the thermal state of the coil can thus be be determined directly on the basis of the present measuring resistor voltage or via the internal resistance of the coil.
  • the thermal state, in particular the temperature, the SPU ⁇ le can therefore be monitored so that security measures for exceeding a limit value of the thermal state of the coil are introduced, so that damage of the coil can be avoided, and damage is detected ,
  • the tempera ture ⁇ the coil based on a comparison of the measured resistance detected voltage is directly determined with corresponding stored reference values in the processing unit, the tempera ture ⁇ the coil.
  • the processing unit preferably comprises the measuring means.
  • the advantage achieved with the invention is that the measuring system specifically determines the thermal state of the coil. There is thus an immediate monitoring of the warmest and therefore most critical point within the Messsys ⁇ system . For this purpose, no separate temperature sensor, which is attached to the coil, for example, is necessary. On intelligent ⁇ te, a conclusion can using the inventive measuring system on the thermal state of the coil and recovered last ⁇ finally the measurement system. For example, if an exceeding of a limit value of the thermal state of the bobbin determined by the measurement system, and in particular by the processing unit, socatenah ⁇ measures may be initiated, making it of no damage Coil and ultimately the measuring system comes.
  • the processing unit in the processing unit at least one reference value after ⁇ is inserted, so that it can be determined on the basis of a comparison of the determined Messwi ⁇ derstandschreib or standing voltage from the determined measurement thermistors derived value with the reference value of the thermal state of the coil ,
  • the comparison is in this case preferably carried out by the proces ⁇ processing unit.
  • This reference value or the Refe rence ⁇ values are preferably stored in a nonvolatile memory.
  • one or more reference values are stored, so that can be done to draw a conclusion on the thermal Verhal ⁇ ten (preferably to the temperature) of the coil based on the comparison of the determined measurement resistor voltage or derived from the determined measurement resistor voltage value with the reference value / the reference values ,
  • the derived from the determined measurement resistor voltage value can be, for example, the internal resistance of the SPU ⁇ le.
  • a reference value is therefore in particular a voltage of the measuring resistor, a coil internal resistance or a value characterizing the measuring resistor voltage or the coil internal resistance.
  • the reference value can, for example, reflect the internal resistance of the coil or the measuring resistance voltage for the maximum permissible thermal state of the coil. If this reference value were exceeded, consequently a critical thermal state of the measuring system would be present, then that it can come to a damage of the coil. Preferably Si ⁇ cherheitshit be initiated shortly before a timeout or when exceeding a maximum permissible reference value.
  • the processing unit provided that the thermal state of the coil below a preferably adjustable threshold value over ⁇ , a warning signal.
  • the thermal state is preferably determined based on the réellewi ⁇ DERS tandes the coil or directly from the Messwiderstands- voltage.
  • the warning signal may in this case be beispielswei ⁇ se an electrical, optical or acoustic signal. It is also conceivable that this emergency signal directly an emergency shutdown of the circuit breaker is brought about.
  • the determination of the thermal state of the coil takes place during an inactive state of the conductor.
  • the coil is a measuring coil of a current transformer and / or egg ⁇ nes actuator of the circuit breaker.
  • the current transformer and / or actuator is part of the secondary circuit of the circuit breaker.
  • the current transformer and the actuator having such a measurement system, so that independently a thermal monitoring of the measuring coil of the current transformer and / or actuator can be done. In this way, mechanical damage to the measuring coil can be avoided by thermal overheating.
  • the current transformer is preferably used for the exact determination of the current flowing through the conductor, whereas the actuator preferably serves a mechanical triggering when a current flowing over the conductor is exceeded.
  • test signal is fed to a ver ⁇ ensured by the coil with energy Nutzsignaltechnisch a secondary side of the circuit breaker.
  • the payload line is directly connected to the coil and is powered by the coil with energy. Over the useful signal line may ultimately ⁇ Current measurement of the line at the (primary side of the circuit breaker) adjoining carried current.
  • the measuring system further comprises a filter with which the test signal can be filtered out of the useful signal line.
  • test signal can be used to determine the mixing state of the coil, without forcing on the Nutzsignaltechnisch performed current measurement vertig.
  • the test signal is a voltage level.
  • Bypulspe gel ⁇ a change in the measurement thermistors can be caused stood voltage at the measuring resistor.
  • a circuit breaker comprises such a measuring system.
  • the coil of the measuring system of the circuit breaker eg current transformer / actuator
  • the thermal state of the coil can be determined and ultimately monitored, so that countermeasures can be taken in good time.
  • a circuit breaker comprises a current transformer and an actuator
  • the coil of the current transformer and the coil of the actuator are preferably monitored independently of each other in terms of their thermal state.
  • the current transformer and the actuator thus each comprise a measuring system according to the invention. In this case, the monitoring of the thermal state of the respective measuring system can take place in parallel but also alternately (ie not simultaneously).
  • the feeding of the test signal is inactivated during a ⁇ ven state of the conductor.
  • the monitoring of the circuit breaker au ⁇ ßercher can flown its active operation.
  • the power scarf ⁇ ter and, in particular, the measurement system can be controlled in this way towards ⁇ clearly proper operation. If, for example, there is a line break within the coil, this is detected early.
  • FIG 1 shows a schematic illustration of a measuring system
  • FIG 2 is a schematic illustration of a measurement system of Fi gur ⁇ 1, which is coupled to a line of a primary circuit
  • 1 shows a schematic illustration of a measuring system.
  • This measurement system is part of a secondary circuit ei ⁇ nes circuit breaker. Use of the measuring system, a current of a conductor of the circuit breaker are measured.
  • the measuring system for measuring the current of the conductor of the circuit breaker is hereby partly shown.
  • the illustrated ⁇ finished measuring system comprises a coil 1 which supplies a useful signal ⁇ line 7 with energy.
  • This useful signal line 7 is used to determine the current to be measured on the line of the primary side.
  • the conductor of the primary side is wrapped by the coil 1, so that, depending on the current of the line, the coil 1 supplies the useful signal line with energy.
  • This coil 1 is connected upstream of a signal generator 2 and a Messwi ⁇ resistance 3 downstream.
  • the signal transmitter 2 can inject a test signal to the Nutzsignal für ⁇ 7, so that the test signal flows through the coil 1 and, ultimately, via the sensing resistor.
  • a measuring means 4 can measure to the Messwi ⁇ resistor 3 applied voltage.
  • a processing unit 5 which comprises the measuring means 4 can consequently determine the voltage of the measuring resistor 3 (measuring resistance voltage) via the measuring means 4
  • the processing unit 5 sets a plurality of reference values ⁇ behind which the thermal behavior of the coil against spat ⁇ rules.
  • reference values for example voltage values of the measuring resistor 3 or the internal resistances can ⁇ NEN the coil. 1
  • the reference values are stored in a nonvolatile memory of the processing unit 5.
  • the Swisssein ⁇ unit 5 can thus be based on a determination of the induced by the test signal measuring resistor voltage standing at the measurement thermistors 3 and a comparison of these determined measured resistance voltage with the reference values, ultimately a return circuit to the thermal state of the coil 1 and insbeson ⁇ particular to the present temperature to win the coil 1. In the process, a conclusion on the internal resistance of the coil 1 is ultimately formed on the basis of the determined measuring resistor voltage of the measuring resistor 3.
  • the internal resistance of the coil 1 is highly temperature-dependent. For example, considering a coil 1 made of copper, then the changes in ⁇ nenwiderstand per 100K to about 40%. Depending on the ahead ⁇ internal resistance of the coil 1, a feedback circuit ⁇ thus can be obtained in the present temperature and the vorlie ⁇ constricting thermal state of the coil. 1 With the aid of the reference values, the ratio of the thermal state of the coil 1 with respect to the measuring resistor voltage caused by the test signal is stored in the processing unit 5. By means of a by the test signal meritge ⁇ called measuring resistor voltage or a detected internal resistance of the coil 1 can therefore draw a conclusion on the present thermal state may preferably be obtained in the present temperature of the coil. 1
  • the measuring system further comprises a mass 6, so that via the signal generator 2 preferably a voltage level can be generated.
  • a mass 6 so that via the signal generator 2 preferably a voltage level can be generated.
  • To prevent distortion of a distortion of the current flowing through the Nutzsignal Ober 7 stream further comprises the Nutzsig ⁇ naltechnisch 7, a filter 8, wherein the test signal from the Nutzsignal Ober 7 filters out such that it is indeed passed through the coil 1 to the measurement resistor 3, but the via the useful signal line 7 to be measured current strength of the circuit breaker not falsified.
  • the processing unit 5 is formed by a microcontoller.
  • the coil 1 is in this example a coil 1 of a current transformer.
  • the coil 1 may be a coil 1 of an actuator (Mag Latch).
  • Mag Latch Magnetic Latch
  • the internal resistance of the coil 1 of the current ⁇ converter or actuator is monitored based on temperature calculations. Due to the feeding of the test signal and its evaluation via the processing unit 5, the internal Resistance of the coil 1 or directly the temperature of the coil 1 can be determined. Because the internal resistance of the coil 1 or the measurement resistance voltage caused by the test signal changes as a function of the present temperature of the coil 1, a thermal state of the coil 1 can ultimately be detected.
  • a maximum permissible temperature or a maximum permissible thermal state of the coil 1 can be defined so that a warning signal is output when this limit value is exceeded.
  • a warning signal may for instance be formed by optical and / or acoustically ⁇ schematic signal transmitter.
  • an emergency shutdown of the circuit breaker can be made when the limit value is reached.
  • test signal Since the test signal is superimposed on the useful signal, it is filtered out again via the filter 8 from the useful signal.
  • a circuit breaker which comprises, for example, a voltage converter and an actuator, can therefore have both a measuring system for the voltage converter and a measuring system for the actuator. Consequently, the coils 1 the voltage converter and the actuator are each protected by the inventive method from thermal damage.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a measuring system from FIG. 1, which is coupled to a line 9 of a primary circuit.
  • the measuring system of FIG 1 is coupled to a line 9 of a primary circuit.
  • the line 9 of the primary circuit is formed by a phase of a power switch ⁇ .
  • the current of this line 9 (phase) is determined by the measuring system.
  • a coil 1 is coupled to the line 9 of the primary current side such that, depending on the current flow on the line 9, a current flow takes place on the useful signal line 7.
  • the coil 1 is heated.
  • the measuring system according to the invention can ultimately be used to determine the thermal state of the coil 1 and thus prevent thermal damage to the measuring system and thus to the circuit breaker.

Landscapes

  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

The invention relates to a measuring system for measuring a current of a circuit breaker flowing through a conductor (9). In order to prevent damage to the measuring system, in particular due to thermal overload and/or mechanical influences, the measuring system comprises: a coil (1) surrounding the conductor (9), a shunt resistor (3) connected downstream of the coil (1), a signal transmitter (2), which is connected upstream of the coil (1) and by means of which a test signal flowing over the coil (1) can be fed, a measuring means (4) for measuring a shunt resistor voltage present at the shunt resistor (3), and a processing unit (5), which can determine a thermal state of the coil (1) on the basis of the shunt resistor voltage caused by the test signal.

Description

Beschreibung description
Messsystem measuring system
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messsystem zum Messen eines durch einen Leiter fließenden Stroms eines Leistungs¬ schalters. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Leistungsschaltung im Bereich der industriellen Automatisierungstechnik. Ein derartiger Leistungsschalter weist mit seinen Polbahnen/Leitern einen Primärstromkreis auf. Mit Hilfe eines Messsystems, wie beispielsweise ein Stromwandler oder Aktuator, kann der auf der Primärstromseite fließende Strom eines Leiters gemessen werden. Der Stromwandler und/oder Aktuator ist hierfür mit einer Polbahn des Leistungsschalters gekoppelt, z.B. über eine Spule. In Abhängigkeit des durch die zu überwachende Polbahn fließenden Stroms kann sich die Polbahn und ebenso der mit ihr gekoppelte Stromwandler und/oder Aktuator sehr stark erwärmen. Diese Erwärmung oder auch mechanische Einflüsse wie z.B. Erschütterungen können letztendlich zu einer Beschädigung des Stromwandlers bzw. Ak- tuators führen. The present invention relates to a measuring system for measuring a current flowing through a conductor of a power switch ¬ . This is in particular a power circuit in the field of industrial automation technology. Such a circuit breaker has with its pole paths / conductors on a primary circuit. By means of a measuring system, such as a current transformer or actuator, the current flowing on the primary current side of a conductor can be measured. The current transformer and / or actuator is for this purpose coupled to a pole path of the circuit breaker, for example via a coil. Depending on the current flowing through the pole path to be monitored, the pole path and also the current transformer and / or actuator coupled to it can become very hot. This heating or even mechanical influences such as vibrations can ultimately lead to damage to the current transformer or actuator.
Um eine Beschädigung des Stromwandlers bzw. des Aktuators zu verhindern, kann eine Temperaturüberwachung der Elektronik des Leistungsschalters durch einen Mikrocontroller und dessen eingebauter Referenzdiode erfolgen. Bei dieser Temperaturüberwachung wird die Temperatur des Mikrocontrollers betrachtet . To prevent damage to the current transformer or the actuator, a temperature monitoring of the electronics of the circuit breaker can be done by a microcontroller and its built-in reference diode. In this temperature monitoring, the temperature of the microcontroller is considered.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine insbesondere durch thermische Überlast bedingte Beschädigung eines Messsystems, zum Messen eines durch einen Leiter fließenden Stroms eines Leistungsschalters, zu verhindern. It is therefore an object of the present invention, in particular by thermal overload caused damage to a measuring system, for measuring a current flowing through a conductor of a circuit breaker to prevent.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß An¬ spruch 1, d.h. durch ein Messsystem zum Messen eines durch einen Leiter fließenden Stroms eines Leistungsschalters mit einer den Leiter umgebenden Spule, einem der Spule nachge- schalteten Messwiderstand, einem der Spule vorgeschalteten Signalgeber, über welchen eine über die Spule fließendes Testsignal einspeisbar ist, einem Messmittel, zum Messen ei¬ ner am Messwiderstand anliegenden Messwiderstandsspannung, und einer Verarbeitungseinheit, welche anhand der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstandsspannung einen thermischen Zustand der Spule ermitteln kann, und ein Verfah ren gemäß Anspruch 9, d.h. durch ein Verfahren zum Ermitteln eines thermischen Zustandes einer Spule eines Messsystems, wobei das Messsystem zum Messen eines durch einen Leiter fließenden Stroms, vorzugsweise eines Leistungsschalters, ei ne den Leiter umgebende Spule, einen der Spule nachgeschalte ten Messwiderstand, einen der Spule vorgeschalteten Signalge ber, über welchen ein über die Spule fließendes Testsignal einspeisbar ist, ein Messmittel, zum Messen einer am Messwiderstand anliegenden Messwiderstandsspannung, und eine Verar beitungseinheit umfasst, mit folgenden Schritten: This object is achieved by an apparatus according to claim 1. ¬, that is, by a measurement system for measuring a current flowing through a conductor current of a circuit breaker with a downstream surrounding the conductor coil, the coil switched measuring resistor, a coil upstream of the signal generator, via which a test signal flowing through the coil can be fed, a measuring means for measuring ei ¬ ner voltage applied to the measuring resistor, and a processing unit, which based on the test signal caused by the measuring resistor voltage, a thermal state of the coil can determine, and a procedural ren according to claim 9, ie by a method for determining a thermal state of a coil of a measuring system, wherein the measuring system for measuring a current flowing through a conductor, preferably a circuit breaker, ei ne surrounding the conductor coil, one of Coil nachgeschalte th measuring resistor, a signal upstream of the coil over which a signal flowing through the coil test signal is fed, a measuring means for measuring a voltage applied to the measuring resistor measuring resistor voltage, and a processing unit comprises, with the following steps:
- Einspeisen eines Testsignals, welches zunächst über die Spule und daraufhin über den Messwiderstand fließt, durch den Signalgeber,  - Feeding a test signal, which first flows through the coil and then via the measuring resistor, by the signal generator,
- Ermitteln der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstandsspannung durch das Messmittel und  - Determining the caused by the test signal measuring resistor voltage through the measuring means and
- Ermitteln des thermischen Zustands der Spule anhand der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstandsspannung durch die Verarbeitungseinheit.  - Determining the thermal state of the coil on the basis of the test signal caused by the measuring resistor voltage by the processing unit.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhän gigen Ansprüchen 2 bis 8 sowie 10 bis 14 angegeben. Advantageous developments of the invention are given in the depen dence claims 2 to 8 and 10 to 14.
Bei dem erfindungsgemäßen Messsystem, insbesondere Stromwand ler oder Aktuator, zum Messen eines Stroms wird vorzugsweise der Strom eines Leiters der Primärseite eines Leistungsschal ters gemessen. Dieser Leiter ist von der Spule des Messsystems umgeben. Über die Spule kann folglich ein durch den Lei ter fließender Strom ermittelt werden. Der Spule ist hierbei erfindungsgemäß ein Messwiderstand nachgeschaltet und ein Signalgeber vorgeschaltet. Der Signalgeber ist dazu ausgebil det ein Testsignal einzuspeisen, so dass dieses über die Spu le und letztendlich den Messwiderstand fließt. Mit einem Messmittel kann eine am Messwiderstand anliegende Messwider¬ standsspannung gemessen werden. Folglich kann das Messmittel eine durch das Testsignal verursachte Messwiderstandsspannung am Messwiderstand ermitteln. Eine Verarbeitungseinheit, wel¬ che auf die ermittelten Messwiderstandsspannungen zugreifen kann, kann anhand der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstandsspannung den thermischen Zustand der Spule ermitteln . In the measuring system according to the invention, in particular current transformer or actuator, for measuring a current, the current of a conductor of the primary side of a circuit breaker is preferably measured age. This conductor is surrounded by the coil of the measuring system. Consequently, a current flowing through the conductor can be determined via the coil. The coil is in this case according to the invention a measuring resistor connected downstream and a signal generator upstream. The signal generator is ausgebil det to feed a test signal, so that this on the spu le and ultimately the measuring resistor flows. With a measuring means comprises a measuring resistance applied to the measurement reflection ¬ stood voltage can be measured. Consequently, the measuring means can determine a measuring resistor voltage caused by the test signal at the measuring resistor. A processing unit wel ¬ che can access the determined measured withstand voltages, on the basis of the evoked by the test signal measuring resistor voltage can determine the thermal state of the coil.
Hierbei wird eine durch das Testsignal hervorgerufene Messwi¬ derstandsspannung durch das Messmittel zunächst gemessen. Anhand der vorliegenden Messwiderstandsspannung kann nun ein Rückschluss auf den Innenwiderstand der Spule erfolgen. An¬ hand des vorliegenden Innenwiderstands der Spule kann letzt¬ endlich ein Rückschluss auf die Temperatur der Spule erfol¬ gen. Hierfür sind vorzugsweise Referenzwerte, welche das thermische Verhalten der Spule widerspiegeln, in der Verarbeitungseinheit hinterlegt. Es ist vorzugsweise mindestens ein das thermische Verhalten der Spule charakterisierender Wert (z.B. Spannung des Messwiderstandes oder Innenwiderstand der Spule) als Referenzwert in der Verarbeitungseinheit hin¬ terlegt. Ebenso ist es beispielsweise denkbar, dass über eine Analyse der Messwiderstandesspannung oder des Innenwiderstandes der Spule über die Zeit ein Rückschluss auf das thermi¬ sche Verhalten der Spule erfolgt. Here, a caused by the test signal Messwi ¬ derstandsspannung is first measured by the measuring means. Based on the existing measuring resistor voltage, a conclusion can now be drawn on the internal resistance of the coil. At ¬ hand of this internal resistance of the coil can last ¬ finally a conclusion on the temperature of the coil SUC ¬ gen. For this purpose are preferably reference values, which reflect the thermal behavior of the coil stored in the processing unit. It is preferably characterizing value (for example, voltage of the measuring resistance or internal resistance of the coil) terlegt as a reference value in the processing unit out ¬ at least one the thermal behavior of the coil. Likewise, it is conceivable that an analysis of the measured reflection capable voltage or the internal resistance of the coil over time a return circuit to the thermi ¬ specific behavior of the coil.
Wird beispielsweise eine durch Kupferwicklungen realisierte Spule betrachtet, so ändert sich der Widerstand (Innenwider¬ stand) dieser Spule pro 100K um ca. 40%. Es kann somit an¬ hand des ermittelten Innenwiderstandes der Spule ein Rück¬ schluss auf die vorliegende Temperatur bzw. den vorliegenden thermischen Zustand der Spule gewonnen werden. Die Verarbeitungseinheit kann somit durch den ermittelten Messwiderstand den Innenwiderstand der Spule ermitteln und letztendlich einen Rückschluss auf den thermischen Zustand der Spule gewin¬ nen. Der thermische Zustand der Spule kann somit beispiels- weise direkt anhand der vorliegenden Messwiderstandspannung oder über den Innenwiderstand der Spule ermittelt werden. For example, if a realized by copper windings coil is considered, then the resistance (internal resistance ¬ standing) this coil per 100K to about 40% change. It can thus be obtained at ¬ on the present temperature and the present thermal state of the coil hand of the determined internal resistance of the coil, a return ¬ circuit. The processing unit can thus be determined by the measuring resistor to determine the internal resistance of the coil and finally a conclusion on the thermal state of the coil gewin ¬ NEN. The thermal state of the coil can thus be be determined directly on the basis of the present measuring resistor voltage or via the internal resistance of the coil.
Der thermische Zustand, insbesondere die Temperatur, der Spu¬ le kann folglich überwacht werden, so dass bei einer Überschreitung eines Grenzwertes des thermischen Zustandes der Spule Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden können, so dass eine Beschädigung der Spule vermieden werden kann, bzw. eine Beschädigung erkannt wird. The thermal state, in particular the temperature, the SPU ¬ le can therefore be monitored so that security measures for exceeding a limit value of the thermal state of the coil are introduced, so that damage of the coil can be avoided, and damage is detected ,
Vorzugsweise wird anhand eines Vergleichs der ermittelten Messwiderstandsspannung mit entsprechenden in der Verarbeitungseinheit hinterlegten Referenzwerten direkt die Tempera¬ tur der Spule ermittelt. Preferably, based on a comparison of the measured resistance detected voltage is directly determined with corresponding stored reference values in the processing unit, the tempera ture ¬ the coil.
Die Verarbeitungseinheit umfasst vorzugsweise das Messmittel. The processing unit preferably comprises the measuring means.
Bei einer herkömmlichen Überwachung beispielsweise über einen Temperatursensor in einem Mikrocontroller eines Leistungsschalters erfolgt lediglich eine Überwachung eines thermischen Zustandes des MikroControllers . Da der Mikrocontroller meist von der Spule entfernt angeordnet ist, kann es zu einer verfälschten Betrachtung des tatsächlich vorliegenden thermischen Zustandes der Spule kommen. In a conventional monitoring, for example via a temperature sensor in a microcontroller of a circuit breaker, only a monitoring of a thermal state of the microcontroller takes place. Since the microcontroller is usually located away from the coil, it can lead to a falsified consideration of the actual thermal state of the coil.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass das Messsystem gezielt den thermischen Zustand der Spule ermittelt. Es erfolgt somit eine unmittelbare Überwachung der wärmsten und somit kritischsten Stelle innerhalb des Messsys¬ tems. Hierfür ist kein separater Temperatursensor, welcher z.B. auf der Spule angebracht wird notwendig. Auf intelligen¬ te Weise kann mittels des erfindungsgemäßen Messsystems ein Rückschluss auf den thermischen Zustand der Spule und letzt¬ endlich des Messsystems gewonnen werden. Wird beispielsweise eine Überschreitung eines Grenzwertes des thermischen Zustandes der Spule durch das Messsystem und insbesondere durch die Verarbeitungseinheit ermittelt, so können Sicherheitsmaßnah¬ men eingeleitet werden, so dass es zu keiner Beschädigung der Spule und letztendlich des Messsystems kommt. Durch ein der¬ artiges Messsystem kann eine genaue Überwachung des Messsys¬ tems bezüglich thermisch bedingter Überlastungen erfolgen, so dass Beschädigungen vermieden werden können. Thermisch bedingte Beschädigungen eines Messsystems, insbesondere eines Stromwandlers und/oder Aktuators, sind beispielsweise Beschä¬ digungen am Isolationslack bzw. an der Leitungsisolierung der Spule des Messsystems. Ebenso kann ein vorliegender Defekt erkannt werden, so dass entsprechend reagiert werden kann. The advantage achieved with the invention is that the measuring system specifically determines the thermal state of the coil. There is thus an immediate monitoring of the warmest and therefore most critical point within the Messsys ¬ system . For this purpose, no separate temperature sensor, which is attached to the coil, for example, is necessary. On intelligent ¬ te, a conclusion can using the inventive measuring system on the thermal state of the coil and recovered last ¬ finally the measurement system. For example, if an exceeding of a limit value of the thermal state of the bobbin determined by the measurement system, and in particular by the processing unit, so Sicherheitsmaßnah ¬ measures may be initiated, making it of no damage Coil and ultimately the measuring system comes. By a the ¬-like measurement system, precise monitoring of Messsys ¬ tems can be done with respect to heat-related overload, so that damage can be avoided. Thermally-induced damage of a measuring system, in particular a current transformer and / or the actuator are, for example Beschä ¬ endings on the insulating coating or on the pipe insulation of the coil of the measuring system. Likewise, a present defect can be detected so that it can be reacted accordingly.
In einer vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist in der Verarbeitungseinheit mindestens ein Referenzwert hinter¬ legt, so dass anhand eines Vergleichs der ermittelten Messwi¬ derstandspannung oder eines aus der ermittelten Messwider- standsspannung abgeleiteten Wertes mit dem Referenzwert der thermische Zustand der Spule ermittelt werden kann. In an advantageous embodiment disclosed embodiment of the invention, in the processing unit at least one reference value after ¬ is inserted, so that it can be determined on the basis of a comparison of the determined Messwi ¬ derstandspannung or standing voltage from the determined measurement thermistors derived value with the reference value of the thermal state of the coil ,
Der Vergleich wird hierbei vorzugsweise durch die Verarbei¬ tungseinheit durchgeführt. Dieser Referenzwert bzw. die Refe¬ renzwerte sind vorzugsweise in einem nichtflüchtigen Speicher hinterlegt. Vorzugsweise sind ein oder mehrere Referenzwerte hinterlegt, so dass anhand des Vergleichs der ermittelten Messwiderstandsspannung oder des aus der ermittelten Messwi- derstandsspannung abgeleiteten Wertes mit dem Referenzwert / den Referenzwerten ein Rückschluss auf das thermische Verhal¬ ten (vorzugsweise auf die Temperatur) der Spule erfolgen kann. Der aus der ermittelten Messwiderstandsspannung abgeleitete Wert kann beispielsweise der Innenwiderstand der Spu¬ le sein. Ein Referenzwert ist somit insbesondere ein Spannung des Messwiderstandes, ein Spuleninnenwiderstand oder ein die Messwiderstandsspannung oder den Spuleninnenwiderstand charakterisierender Wert. The comparison is in this case preferably carried out by the proces ¬ processing unit. This reference value or the Refe rence ¬ values are preferably stored in a nonvolatile memory. Preferably, one or more reference values are stored, so that can be done to draw a conclusion on the thermal Verhal ¬ ten (preferably to the temperature) of the coil based on the comparison of the determined measurement resistor voltage or derived from the determined measurement resistor voltage value with the reference value / the reference values , The derived from the determined measurement resistor voltage value can be, for example, the internal resistance of the SPU ¬ le. A reference value is therefore in particular a voltage of the measuring resistor, a coil internal resistance or a value characterizing the measuring resistor voltage or the coil internal resistance.
Der Referenzwert kann beispielsweise den Innenwiderstand der Spule oder die Messwiderstandspannung für den maximal zulässigen thermischen Zustand der Spule wiederspiegeln. Bei einer Überschreitung dieses Referenzwertes würde folglich ein kritischer thermischer Zustand des Messsystems vorliegen, so dass es zu einer Beschädigung der Spule kommen kann. Vorzugsweise werden kurz vor einer Überschreitung oder bei einer Überschreitung eines maximal zulässigen Referenzwertes Si¬ cherheitsmaßnahmen eingeleitet. The reference value can, for example, reflect the internal resistance of the coil or the measuring resistance voltage for the maximum permissible thermal state of the coil. If this reference value were exceeded, consequently a critical thermal state of the measuring system would be present, then that it can come to a damage of the coil. Preferably Si ¬ cherheitsmaßnahmen be initiated shortly before a timeout or when exceeding a maximum permissible reference value.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung gibt die Verarbeitungseinheit, sofern der thermische Zustand der Spule einen vorzugsweise einstellbaren Grenzwert über¬ schreitet, ein Warnsignal aus. In a further advantageous embodiment of the invention are disclosed embodiment, the processing unit, provided that the thermal state of the coil below a preferably adjustable threshold value over ¬, a warning signal.
Der thermische Zustand wird vorzugsweise anhand des Innenwi¬ derstandes der Spule bzw. direkt anhand der Messwiderstands- spannung ermittelt. Das Warnsignal kann hierbei beispielswei¬ se ein elektrisches, optisches oder akustisches Signal sein. Ebenso ist es denkbar, dass durch dieses Warnsignal direkt eine Notabschaltung des Leistungsschalters herbeigeführt wird . The thermal state is preferably determined based on the Innenwi ¬ DERS tandes the coil or directly from the Messwiderstands- voltage. The warning signal may in this case be beispielswei ¬ se an electrical, optical or acoustic signal. It is also conceivable that this emergency signal directly an emergency shutdown of the circuit breaker is brought about.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung erfolgt die Ermittlung des thermischen Zustandes der Spule während einem inaktiven Zustand des Leiters. In a further advantageous embodiment of the invention, the determination of the thermal state of the coil takes place during an inactive state of the conductor.
Während das Testsignal über die Spule und letztendlich den Messwiderstand gesendet wird, liegt folglich ein inaktiver Zustand des Leiters vor. Während des inaktiven Zustandes des Leiters der Primärstromseite fließt kein Strom durch den Lei¬ ter. Eine Störungsfreie Überwachung des Leistungsschalters außerhalb des laufenden Betriebs (während des inaktiven Be¬ triebs) kann somit erfolgen. As a result, while the test signal is being sent through the coil and ultimately the sense resistor, there is an inactive state of the conductor. During the inactive state of the conductor, the primary current page no current flows through the Lei ¬ ter. A trouble-free monitoring of the circuit breaker outside the current operation (during inactive Be ¬ drive) can thus take place.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist die Spule eine Messspule eines Stromwandlers und/oder ei¬ nes Aktuators des Leistungsschalters. In a further advantageous embodiment disclosed embodiment of the invention the coil is a measuring coil of a current transformer and / or egg ¬ nes actuator of the circuit breaker.
Der Stromwandler und/oder Aktuator ist hierbei Bestandteil des Sekundärkreises des Leistungsschalters. Hierbei kann so¬ wohl der Stromwandler als auch der Aktuator ein derartiges Messsystem aufweisen, so dass unabhängig voneinander eine thermische Überwachung der Messspule des Stromwandlers und/oder Aktuators erfolgen kann. Auf diese Weise kann eine mechanische Beschädigung der Messspule durch eine thermische Überhitzung vermieden werden. The current transformer and / or actuator is part of the secondary circuit of the circuit breaker. Here, as well ¬ the current transformer and the actuator having such a measurement system, so that independently a thermal monitoring of the measuring coil of the current transformer and / or actuator can be done. In this way, mechanical damage to the measuring coil can be avoided by thermal overheating.
Der Stromwandler dient vorzugsweise der genauen Ermittlung des über den Leiter fließenden Stroms, wohingegen der Aktua- tor vorzugsweise einer mechanischen Auslösung bei einer Überschreitung eines über den Leiter fließenden Stroms dient. The current transformer is preferably used for the exact determination of the current flowing through the conductor, whereas the actuator preferably serves a mechanical triggering when a current flowing over the conductor is exceeded.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist das Testsignal auf einer von der Spule mit Energie ver¬ sorgten Nutzsignalleitung einer Sekundärseite des Leistungsschalters einspeisbar. In a further advantageous embodiment disclosed embodiment of the invention the test signal is fed to a ver ¬ ensured by the coil with energy Nutzsignalleitung a secondary side of the circuit breaker.
Die Nutzsignalleitung ist direkt mit der Spule verbunden und wird von der Spule mit Energie versorgt. Über die Nutzsignal¬ leitung kann letztendlich eine Strommessung des an der Leitung (Primärseite des Leistungsschalters) anliegenden Stroms erfolgen . The payload line is directly connected to the coil and is powered by the coil with energy. Over the useful signal line may ultimately ¬ Current measurement of the line at the (primary side of the circuit breaker) adjoining carried current.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung umfasst das Messsystem ferner einen Filter, mit welchem das Testsignal aus der Nutzsignalleitung heraus filterbar ist. In a further advantageous embodiment of the invention, the measuring system further comprises a filter with which the test signal can be filtered out of the useful signal line.
Auf diese Weise kann das Test Signal zur Ermittlung des the mischen Zustandes der Spule genutzt werden, ohne eine über die Nutzsignalleitung durchgeführte Strommessung zu verfäl sehen . In this way, the test signal can be used to determine the mixing state of the coil, without forcing on the Nutzsignalleitung performed current measurement verfäl.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist das Testsignal ein Spannungspegel. Durch den Spannungspe¬ gel kann am Messwiderstand eine Veränderung der Messwider- standsspannung hervorgerufen werden. In a further advantageous embodiment of the invention, the test signal is a voltage level. By Spannungspe gel ¬ a change in the measurement thermistors can be caused stood voltage at the measuring resistor.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung umfasst ein Leistungsschalter ein derartiges Messsystem. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Spule des Messsystems des Leistungsschalters (z.B. Stromwandler / Aktu- ator) durch eine thermische Überbelastung zerstört wird. Mit Hilfe des Messsystems kann der thermische Zustand der Spule ermittelt und letztendlich überwacht werden, so dass recht¬ zeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können. In a further advantageous embodiment of the invention, a circuit breaker comprises such a measuring system. In this way it can be prevented that the coil of the measuring system of the circuit breaker (eg current transformer / actuator) is destroyed by a thermal overload. With the help of the measuring system, the thermal state of the coil can be determined and ultimately monitored, so that countermeasures can be taken in good time.
Sofern ein Leistungsschalter einen Stromwandler sowie einen Aktuator umfasst, werden die Spule des Stromwandlers und die Spule des Aktuators vorzugsweise unabhängig voneinander hin¬ sichtlich ihres thermischen Zustandes überwacht. Der Stromwandler sowie der Aktuator umfassen somit jeweils ein erfindungsgemäßes Messsystem. Hierbei kann die Überwachung des thermischen Zustandes des jeweiligen Messsystems parallel aber auch abwechselnd (d.h. nicht gleichzeitig) erfolgen. If a circuit breaker comprises a current transformer and an actuator, the coil of the current transformer and the coil of the actuator are preferably monitored independently of each other in terms of their thermal state. The current transformer and the actuator thus each comprise a measuring system according to the invention. In this case, the monitoring of the thermal state of the respective measuring system can take place in parallel but also alternately (ie not simultaneously).
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung erfolgt das Einspeisen des Testsignals während eines inakti¬ ven Zustands des Leiters. In a further advantageous embodiment disclosed embodiment of the invention, the feeding of the test signal is inactivated during a ¬ ven state of the conductor.
Während das Testsignal über die Spule und letztendlich den Messwiderstand gesandt wird liegt folglich ein inaktiver Zu- stand des Leiters vor, d.h. über den Leiter der Primärstrom- seite fließt kein Strom. Thus, while the test signal is being sent through the coil and ultimately the sense resistor, there is an inactive state of the conductor, i. no current flows through the conductor of the primary current side.
Vorzugsweise kann die Überwachung des Leistungsschalters au¬ ßerhalb seines aktiven Betriebs erflogen. Der Leistungsschal¬ ter und insbesondere das Messsystem kann auf diese Weise hin¬ sichtlich des ordnungsgemäßen Betriebes kontrolliert werden. Sofern beispielsweise ein Leitungsbruch innerhalb der Spule vorliegt wird dies frühzeitig erkannt. Preferably, the monitoring of the circuit breaker au ¬ ßerhalb can flown its active operation. The power scarf ¬ ter and, in particular, the measurement system can be controlled in this way towards ¬ clearly proper operation. If, for example, there is a line break within the coil, this is detected early.
Im Folgenden werden die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungs- beispiele näher erläutert und beschrieben. Darin zeigen: In the following, the invention and embodiments of the invention will be explained and described in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Show:
FIG 1 eine schematische Abbildung eines Messsystems, und FIG 2 eine schematische Abbildung eines Messsystems aus Fi¬ gur 1, welches mit einer Leitung eines Primärstromkreises gekoppelt ist. FIG 1 zeigt eine schematische Abbildung eines Messsystems.1 shows a schematic illustration of a measuring system, and FIG 2 is a schematic illustration of a measurement system of Fi gur ¬ 1, which is coupled to a line of a primary circuit. 1 shows a schematic illustration of a measuring system.
Dieses Messsystem stellt einen Teil eines Sekundärkreises ei¬ nes Leistungsschalters dar. Mithilfe des Messsystems kann ein Strom eines Leiters des Leistungsschalters gemessen werden. Das Messsystem zur Messung des Stroms des Leiters des Leis- tungsschalters ist hierbei teilweise abgebildet. Das abgebil¬ dete Messsystem umfasst eine Spule 1, welche eine Nutzsignal¬ leitung 7 mit Energie versorgt. Über diese Nutzsignalleitung 7 wird der an der Leitung der Primärseite zu messende Strom ermittelt. Der Leiter der Primärseite wird von der Spule 1 umwickelt, so dass in Abhängigkeit des Stroms der Leitung die Spule 1 die Nutzsignalleitung mit Energie versorgt. Dieser Spule 1 ist ein Signalgeber 2 vorgeschaltet und ein Messwi¬ derstand 3 nachgeschaltet. Der Signalgeber 2 kann ein Test¬ signal auf die Nutzsignalleitung 7 einspeisen, so dass das Testsignal über die Spule 1 und letztendlich über den Messwiderstand 3 fließt. Ein Messmittel 4 kann die an dem Messwi¬ derstand 3 anliegende Spannung messen. Eine Verarbeitungseinheit 5 welche das Messmittel 4 umfasst, kann folglich über das Messmittel 4 die Spannung des Messwiderstands 3 (Messwi- derstandsspannung) ermitteln This measurement system is part of a secondary circuit ei ¬ nes circuit breaker. Use of the measuring system, a current of a conductor of the circuit breaker are measured. The measuring system for measuring the current of the conductor of the circuit breaker is hereby partly shown. The illustrated ¬ finished measuring system comprises a coil 1 which supplies a useful signal ¬ line 7 with energy. This useful signal line 7 is used to determine the current to be measured on the line of the primary side. The conductor of the primary side is wrapped by the coil 1, so that, depending on the current of the line, the coil 1 supplies the useful signal line with energy. This coil 1 is connected upstream of a signal generator 2 and a Messwi ¬ resistance 3 downstream. The signal transmitter 2 can inject a test signal to the Nutzsignalleitung ¬ 7, so that the test signal flows through the coil 1 and, ultimately, via the sensing resistor. 3 A measuring means 4 can measure to the Messwi ¬ resistor 3 applied voltage. A processing unit 5 which comprises the measuring means 4 can consequently determine the voltage of the measuring resistor 3 (measuring resistance voltage) via the measuring means 4
Der Verarbeitungseinheit 5 sind mehrere Referenzwerte hinter¬ legt, welche das thermische Verhalten der Spule widerspie¬ geln. Als Referenzwerte können beispielsweise Spannungswerte des Messwiderstandes 3 oder Innenwiderstände der Spule 1 die¬ nen. Die Referenzwerte sind in einem nichtflüchtigen Speicher der Verarbeitungseinheit 5 hinterlegt. Die Verarbeitungsein¬ heit 5 kann somit anhand einer Ermittlung der durch das Testsignal herbeigeführten Messwiderstandsspannung am Messwider- stand 3 und einem Vergleich dieser ermittelten Messwiderstandsspannung mit den Referenzwerten letztendlich ein Rück- schluss auf den thermischen Zustand der Spule 1 und insbeson¬ dere auf die vorliegend Temperatur der Spule 1 gewinnen. Hierbei wird letztendlich anhand der ermittelten Messwider- standsspannung des Messwiderstandes 3 ein Rückschluss zum In nenwiderstand der Spule 1 gebildet. Der Innenwiderstand der Spule 1 ist stark temperaturabhängig. Betrachtet man beispielsweise eine Spule 1 aus Kupfer, so ändert sich der In¬ nenwiderstand pro 100K um ca. 40%. In Abhängigkeit des vor¬ liegenden Innenwiderstands der Spule 1 kann somit ein Rück¬ schluss auf die vorliegende Temperatur bzw. auf den vorlie¬ genden thermischen Zustand der Spule 1 gewonnen werden. Mithilfe der Referenzwerte ist in der Verarbeitungseinheit 5 da Verhältnis des thermischen Zustands der Spule 1 hinsichtlich der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstandsspan nung hinterlegt. Anhand einer durch das Testsignal hervorge¬ rufenen Messwiderstandsspannung oder eines ermittelten Innen Widerstandes der Spule 1 kann somit ein Rückschluss auf den vorliegenden thermischen Zustand, vorzugsweise auf die vorliegende Temperatur, der Spule 1 gewonnen werden kann. The processing unit 5 sets a plurality of reference values ¬ behind which the thermal behavior of the coil against spat ¬ rules. As reference values, for example voltage values of the measuring resistor 3 or the internal resistances can ¬ NEN the coil. 1 The reference values are stored in a nonvolatile memory of the processing unit 5. The Verarbeitungsein ¬ unit 5 can thus be based on a determination of the induced by the test signal measuring resistor voltage standing at the measurement thermistors 3 and a comparison of these determined measured resistance voltage with the reference values, ultimately a return circuit to the thermal state of the coil 1 and insbeson ¬ particular to the present temperature to win the coil 1. In the process, a conclusion on the internal resistance of the coil 1 is ultimately formed on the basis of the determined measuring resistor voltage of the measuring resistor 3. The internal resistance of the coil 1 is highly temperature-dependent. For example, considering a coil 1 made of copper, then the changes in ¬ nenwiderstand per 100K to about 40%. Depending on the ahead ¬ internal resistance of the coil 1, a feedback circuit ¬ thus can be obtained in the present temperature and the vorlie ¬ constricting thermal state of the coil. 1 With the aid of the reference values, the ratio of the thermal state of the coil 1 with respect to the measuring resistor voltage caused by the test signal is stored in the processing unit 5. By means of a by the test signal hervorge ¬ called measuring resistor voltage or a detected internal resistance of the coil 1 can therefore draw a conclusion on the present thermal state may preferably be obtained in the present temperature of the coil. 1
Das Messsystem umfasst ferner eine Masse 6, so dass über den Signalgeber 2 vorzugsweise ein Spannungspegel generierbar ist. Um eine Verfälschung des über die Nutzsignalleitung 7 fließenden Stroms nicht zu verfälschen umfasst die Nutzsig¬ nalleitung 7 ferner einen Filter 8, welcher das Testsignal aus der Nutzsignalleitung 7 derart herausfiltert, dass es zwar über die Spule 1 zu dem Messwiderstand 3 geleitet wird, jedoch die über die Nutzsignalleitung 7 zu messende Stromstärke des Leistungsschalters nicht verfälscht. The measuring system further comprises a mass 6, so that via the signal generator 2 preferably a voltage level can be generated. To prevent distortion of a distortion of the current flowing through the Nutzsignalleitung 7 stream further comprises the Nutzsig ¬ nalleitung 7, a filter 8, wherein the test signal from the Nutzsignalleitung 7 filters out such that it is indeed passed through the coil 1 to the measurement resistor 3, but the via the useful signal line 7 to be measured current strength of the circuit breaker not falsified.
Die Verarbeitungseinheit 5 wir hierbei durch einen Mikrocont roller ausgebildet. The processing unit 5 is formed by a microcontoller.
Die Spule 1 ist im vorliegenden Beispiel eine Spule 1 eines Stromwandlers. Ebenso kann die Spule 1 eine Spule 1 eines Ak tuators (Mag Latch) sein. Mittels eines derartigen Messsys¬ tems wird somit der Innenwiderstand der Spule 1 des Strom¬ wandlers bzw. Aktuators basierend auf Temperaturberechnungen überwacht. Durch die Einspeisung des Testsignals und dessen Auswertung über die Verarbeitungseinheit 5 kann der Innenwi- derstand der Spule 1 bzw. direkt die Temperatur der Spule 1 bestimmt werden. Dadurch, dass sich der Innenwiderstand der Spule 1 bzw. die durch das Testsignal hervorgerufene Messwi- derstandsspannung in Abhängigkeit der vorliegenden Temperatur der Spule 1 ändert, kann letztendlich ein thermischer Zustand der Spule 1 detektiert werden. Durch Definieren eines Grenzwertes kann letztendlich eine maximal zulässige Temperatur bzw. ein maximal zulässiger thermischer Zustand der Spule 1 definiert werden, so dass ab einer Überschreitung dieses Grenzwertes ein Warnsignal ausgegeben wird. Ein derartiges Warnsignal kann beispielsweise durch optische und/oder akus¬ tische Signalgeber ausgebildet sein. Ebenso oder zusätzlich kann bei Erreichen des Grenzwerts eine Notabschaltung des Leistungsschalters vorgenommen werden. The coil 1 is in this example a coil 1 of a current transformer. Likewise, the coil 1 may be a coil 1 of an actuator (Mag Latch). By means of such a Messsys ¬ tems thus the internal resistance of the coil 1 of the current ¬ converter or actuator is monitored based on temperature calculations. Due to the feeding of the test signal and its evaluation via the processing unit 5, the internal Resistance of the coil 1 or directly the temperature of the coil 1 can be determined. Because the internal resistance of the coil 1 or the measurement resistance voltage caused by the test signal changes as a function of the present temperature of the coil 1, a thermal state of the coil 1 can ultimately be detected. By defining a limit value, finally, a maximum permissible temperature or a maximum permissible thermal state of the coil 1 can be defined so that a warning signal is output when this limit value is exceeded. Such a warning signal may for instance be formed by optical and / or acoustically ¬ schematic signal transmitter. Likewise or additionally, an emergency shutdown of the circuit breaker can be made when the limit value is reached.
Da das Testsignal dem Nutzsignal überlagert wird, wird es über den Filter 8 wieder aus dem Nutzsignal herausgefiltert. Since the test signal is superimposed on the useful signal, it is filtered out again via the filter 8 from the useful signal.
Durch ein derartiges Messsystem ergeben sich folgende Vorteile: Such a measuring system offers the following advantages:
Es erfolgt eine erweiterte Selbstschutzfunktion durch ge¬ nauere Bestimmungen der Betriebstemperatur des Messsystems und insbesondere der Spule 1, There is an enhanced self-protection function by ge ¬ more accurate determinations of the operating temperature of the measuring system and in particular of the coil 1,
es ist kein zusätzlicher Temperatursensor notwendig, da für die Temperaturmessung die einzelnen Spulenwicklungen bzw. der Innenwiderstand der Spule 1 verwendet wird, es ist kein zusätzlicher kostenintensiver Verdrahtungsaufwand erforderlich, da eine Verbindung zwischen Stromwandler/ Aktuator und der Elektronik des Leistungsschalters (Primärkreis) schon besteht,  no additional temperature sensor is necessary, since the individual coil windings or the internal resistance of the coil 1 is used for the temperature measurement, there is no additional costly wiring effort required because a connection between the current transformer / actuator and the electronics of the circuit breaker (primary circuit) already exists,
ferner ist eine Bestimmung der Lastverhältnisse (Phasensymmetrie) mittels der Temperaturunterschiede in unter¬ schiedlichen Phasen möglich. Further, a determination of the load conditions (phase balance) by means of temperature differences in different under ¬ union phases is possible.
Ein Leistungsschalter, welcher beispielsweise einen Spannungswandler und einen Aktuator umfasst, kann folglich sowohl ein Messsystem für den Spannungswandler als auch ein Messsystem für den Aktuator aufweisen. Folglich kann die Spulen 1 des Spannungswandlers als auch des Aktuators jeweils durch das erfindungsgemäße Verfahren vor einer thermischen Beschädigung geschützt werden. A circuit breaker, which comprises, for example, a voltage converter and an actuator, can therefore have both a measuring system for the voltage converter and a measuring system for the actuator. Consequently, the coils 1 the voltage converter and the actuator are each protected by the inventive method from thermal damage.
FIG 2 zeigt eine schematische Abbildung eines Messsystems aus FIG 1, welches mit einer Leitung 9 eines Primärstromkreises gekoppelt ist. Hierbei ist das Messsystem aus FIG 1 mit einer Leitung 9 eines Primärstromkreises gekoppelt. Die Leitung 9 des Primärstromkreises wird durch eine Phase eines Leistungs¬ schalters gebildet. Der Strom dieser Leitung 9 (Phase) wird durch das Messsystem ermittelt. Hierfür ist eine Spule 1 mit der Leitung 9 der Primärstromseite derart gekoppelt, dass in Abhängigkeit des Stromflusses auf der Leitung 9 ein Strom- fluss auf der Nutzsignalleitung 7 erfolgt. In Abhängigkeit des über den Leiter 9 fließenden Stroms entsteht eine Erwärmung der Spule 1. Durch das erfindungsgemäße Messsystem kann letztendlich der thermische Zustand der Spule 1 ermittelt werden und somit eine thermische Beschädigung des Messsystems und somit des Leistungsschalters vermieden werden. 2 shows a schematic illustration of a measuring system from FIG. 1, which is coupled to a line 9 of a primary circuit. Here, the measuring system of FIG 1 is coupled to a line 9 of a primary circuit. The line 9 of the primary circuit is formed by a phase of a power switch ¬ . The current of this line 9 (phase) is determined by the measuring system. For this purpose, a coil 1 is coupled to the line 9 of the primary current side such that, depending on the current flow on the line 9, a current flow takes place on the useful signal line 7. Depending on the current flowing through the conductor 9, the coil 1 is heated. The measuring system according to the invention can ultimately be used to determine the thermal state of the coil 1 and thus prevent thermal damage to the measuring system and thus to the circuit breaker.

Claims

Patentansprüche claims
1. Messsystem zum Messen eines durch einen Leiter (9) fließenden Stroms eines Leistungsschalters mit: 1. Measuring system for measuring a current flowing through a conductor (9) of a circuit breaker with:
- einer den Leiter (9) umgebenden Spule (1), a coil (1) surrounding the conductor (9),
einem der Spule (1) nachgeschalteten Messwiderstand (3), einem der Spule (1) vorgeschalteten Signalgeber (2), über welchen ein über die Spule (1) fließendes Testsignal einspeisbar ist,  one of the coil (1) downstream of the measuring resistor (3), one of the coil (1) upstream of signal generator (2) via which a via the coil (1) flowing test signal is fed,
- einem Messmittel (4), zum Messen einer am Messwiderstand (3) anliegenden Messwiderstandspannung, und - A measuring means (4), for measuring a voltage applied to the measuring resistor (3) measuring resistor voltage, and
einer Verarbeitungseinheit (5), welcher anhand der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstandspannung einen thermischen Zustand der Spule (1) ermitteln kann.  a processing unit (5), which can determine a thermal state of the coil (1) on the basis of the measurement resistor voltage caused by the test signal.
2. Messsystem nach Anspruch 1, wobei in der Verarbeitungseinheit (5) mindestens ein Referenzwert hinterlegt ist, so dass anhand eines Vergleichs einer ermittelten Messwiderstandspannung oder eines aus der ermittelten Messwiderstandsspannung abgeleiteten Wertes mit dem Referenzwert der thermische Zu¬ stand der Spule (1) ermittelt werden kann. 2. Measuring system according to claim 1, wherein in the processing unit (5) at least one reference value is stored, so that based on a comparison of a determined measuring resistor voltage or a signal derived from the determined measurement resistor voltage value with the reference value of the thermal To ¬ the coil (1) was determined can be.
3. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit (5) ein Warnsignal ausgibt, sofern der thermische Zustand der Spule (1) einen vorzugsweise ein¬ stellbaren Grenzwert überschreitet. 3. Measuring system according to one of the preceding claims, wherein the processing unit (5) outputs a warning signal, provided that the thermal state of the coil (1) exceeds a preferably an ¬ settable limit value.
4. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spule (1) eine Messspule eines Stromwandlers oder Aktua- tors des Leistungsschalters ist. 4. Measuring system according to one of the preceding claims, wherein the coil (1) is a measuring coil of a current transformer or actuator sector of the circuit breaker.
5. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Testsignal auf einer von der Spule (1) mit Energie ver¬ sorgten Nutzsignalleitung (7) einer Sekundärseite des Leis- tungsschalters einspeisbar ist. 5. Measuring system according to one of the preceding claims, wherein the test signal on one of the coil (1) ver ¬ supplied with energy ver payload signal line (7) of a secondary side of the circuit breaker can be fed.
6. Messsystem nach Anspruch 5, wobei das Messsystem ferner einen Filter (8) umfasst, mit welchem das Testsignal aus der Nutzsignalleitung (7) heraus filterbar ist. 6. Measuring system according to claim 5, wherein the measuring system further comprises a filter (8), with which the test signal from the useful signal line (7) out is filterable.
7. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Testsignal ein Spannungspegel ist. A measuring system according to any one of the preceding claims, wherein the test signal is a voltage level.
8. Leistungsschalter, welcher ein Messsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst. 8. Circuit breaker, which comprises a measuring system according to one of claims 1 to 7.
9. Verfahren zum Ermitteln eines thermischen Zustandes einer Spule (1) eines Messsystems, wobei das Messsystem zum Messen eines durch einen Leiter (9) fließenden Stroms vorzugsweise eines Leistungsschalters umfasst: 9. A method for determining a thermal state of a coil (1) of a measuring system, wherein the measuring system for measuring a current flowing through a conductor (9) preferably comprises a circuit breaker:
- eine den Leiter (9) umgebende Spule (1), a coil (1) surrounding the conductor (9),
einen der Spule (1) nachgeschalteten Messwiderstand (3), einen der Spule (1) vorgeschalteten Signalgeber (2), über welchen ein über die Spule (1) fließendes Testsignal ein¬ speisbar ist, one of the coil (1) downstream of the measuring resistor (3), one of the coil (1) upstream of the signal generator (2), via which a on the coil (1) flowing test signal is ¬ fedis,
- ein Messmittel (4), zum Messen einer am Messwiderstand (3) anliegenden Messwiderstandspannung, und - A measuring means (4), for measuring a voltage applied to the measuring resistor (3) measuring resistor voltage, and
eine Verarbeitungseinheit (5),  a processing unit (5),
mit folgenden Schritten: with the following steps:
Einspeisen eines Testsignals, welches zunächst über die Spule (1) und daraufhin über den Messwiderstand (3) fließt, durch den Signalgeber (2),  Feeding a test signal, which first flows through the coil (1) and then via the measuring resistor (3), through the signal transmitter (2),
Ermitteln der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstandspannung durch das Messmittel (4) und,  Determining the measuring resistor voltage caused by the test signal by the measuring means (4) and,
Ermitteln des thermischen Zustandes der Spule (1) anhand der durch das Testsignal hervorgerufenen Messwiderstand¬ spannung durch die Verarbeitungseinheit (5) . Determining the thermal state of the coil (1) on the basis of the test signal caused by the measuring resistor ¬ voltage by the processing unit (5).
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Verarbeitungseinheit (5) zunächst den Innenwiderstand der Spule (1) ermittelt und anhand des ermittelten Innenwiderstands der Spule (1) ein Rückschluss auf den thermischen Zustand der Spule (1) er¬ folgt. 10. The method of claim 9, wherein the processing unit (5) first determines the internal resistance of the coil (1) and based on the determined internal resistance of the coil (1) a conclusion on the thermal state of the coil (1) he follows ¬ .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei in der Verarbeitungseinheit (5) mindestens ein Referenzwert hinter¬ legt ist, wobei die Verarbeitungseinheit (5) durch einen Ver¬ gleich der ermittelten Messwiderstandspannung oder eines aus der ermittelten Messwiderstandsspannung abgeleiteten Wertes mit dem Referenzwert den thermischen Zustand der Spule (1) ermittelt . 11. The method according to any one of claims 9 to 10, wherein in the processing unit (5) defines at least one reference value after ¬, wherein the processing unit (5) by a Ver ¬ equal to the determined measurement resistor voltage or a signal derived from the determined measurement resistor voltage value with the Reference value determines the thermal state of the coil (1).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei sofern der thermische Zustand der Spule (1) einen vorzugsweise ein¬ stellbaren Grenzwert überschreitet, ein Warnsignal ausgegeben wird . 12. The method according to any one of claims 9 to 11, wherein if the thermal state of the coil (1) exceeds a preferably a ¬ settable limit, a warning signal is output.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Testsignal auf einer von der Spule (1) mit Energie versorgten Nutzsignalleitung (7) einer Sekundärseite des Leistungsschal¬ ters eingespeist wird, wobei das Messsystem ferner einen Fil¬ ter (8) umfasst, mit welchem das Testsignal aus der Nutzsig¬ nalleitung (7) herausgefiltert wird. 13. The method according to any one of claims 9 to 12, wherein the test signal is fed to one of the coil (1) powered Nutzsignalleitung (7) a secondary side of the power scarf ¬ ters, wherein the measuring system further comprises a Fil ¬ ter (8) with which the test signal from the Nutzsig ¬ nalleitung (7) is filtered out.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Einspeisen des Testsignals während eines inaktiven Zustands des Leiters (9) erfolgt. 14. The method according to any one of claims 9 to 13, wherein the feeding of the test signal during an inactive state of the conductor (9).
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