WO2014127788A1 - Messsystem mit mehreren sensoren und zentraler auswertungseinheit - Google Patents

Messsystem mit mehreren sensoren und zentraler auswertungseinheit Download PDF

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WO2014127788A1
WO2014127788A1 PCT/EP2013/000542 EP2013000542W WO2014127788A1 WO 2014127788 A1 WO2014127788 A1 WO 2014127788A1 EP 2013000542 W EP2013000542 W EP 2013000542W WO 2014127788 A1 WO2014127788 A1 WO 2014127788A1
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sensor
current
potential
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PCT/EP2013/000542
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Inventor
Jan Marien
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Isabellenhütte Heusler Gmbh & Co. Kg
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Priority to PCT/EP2013/000542 priority patent/WO2014127788A1/de
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    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Definitions

  • the invention relates to a measuring system for measuring electrical parameters in an electrical system, in particular in a medium-voltage system or in a high voltage cicutica.
  • the invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved measuring system.
  • the invention provides a central evaluation unit, which receives measurement signals from the individual sensors in the electrical installation which correspond to the electrical measured variables. The central evaluation unit then evaluates the received measurement signals and thus receives a comprehensive Picture about the overall condition of the monitored electrical system.
  • At least one of the sensors is at a high-voltage potential, in particular at a high-voltage potential or at a medium-voltage potential.
  • the term medium voltage used in the invention preferably comprises a voltage in the range of 1 kV to 50 kV, while the term high voltage used in the context of the invention preferably denotes a voltage range of more than 50 kV.
  • the sensors are therefore preferably at high voltage or at medium voltage in accordance with the voltage level of the respective electrical system.
  • the central evaluation unit is preferably at a near-earth potential, in particular at a ground potential or a ground potential.
  • the senor is preferably electrically isolated from the evaluation unit on the near-potential earth at the potential near the high voltage.
  • These galvanic ⁇ African separation between the sensors on the one hand and the central evaluation unit on the other hand is preferably made possible in that the data is transmitted from the sensors to the central evaluation unit via a light guide, which is known per se from the prior art and therefore not described in detail got to.
  • the measuring system therefore preferably also comprises at least one power supply unit which supplies the sensors with power, the power supply unit preferably being se is on a near-Earth potential, in particular on a ground potential or a potential earth. It is important here that the power supply unit is galvanically isolated from the potential close to the earth potential at the potential close to the earth.
  • the power supply unit is connected via an optical fiber to the sensors and transmits the required energy to operate the sensors in the form of light.
  • the power supply unit contains a light source (eg laser, laser diode, etc.), which generates an intense light, which is transmitted via the optical fiber to the individual sensors, where the transmitted light then through a solar cell in the required for the operation of the respective sensor electrical Electricity is converted.
  • a light source eg laser, laser diode, etc.
  • Another possibility for the technical realization of the electrical isolation between the power supply unit on the one hand and the sensors on the other hand is to provide a transformer in the power supply unit, which is connected via a high-voltage insulated cable with the individual Sen ⁇ sensors. It is important here that the isolati ⁇ onshunt the transformer and the high voltage insulated cable is sufficient to isolate the voltage level of the sensors compared to the voltage level of the power supply unit.
  • At ⁇ least one of the sensors is a current sensor that measures an electric current in a power line.
  • the current sensor preferably contains a low-impedance current measurement. Residue (“shunt”), which is electrically connected in series in the power line and is traversed by the electrical current to be measured.
  • a low impedance current measuring resistors are known for example from EP 0605800 Al, so that the contents of this patent application with respect to the on ⁇ construction and operation of the current sensing resistor of the present disclosure is hereby fully incorporated.
  • the current sensor preferably contains a measuring circuit which, according to the known four-wire technique, measures the voltage drop across the current measuring resistor and outputs a measuring signal corresponding to the voltage drop, this measuring signal being a measure of the current flowing through the current line in accordance with Ohm's law.
  • the measuring circuit can be designed as an ASIC (application specific integrated circuit), as is known, for example, from EP 1 363 131 A1, so that the content of this patent application is to be fully attributed to the present description with regard to the construction and operation of the measuring circuit. It should be noted that the current sensor preferably for both
  • one of the sensors is a voltage sensor which measures a voltage of the respective power line.
  • the voltage sensor can in this case be constructed in the same way as the current sensor described above and measure the voltage across a high-impedance voltage divider, which is also known per se from the prior art.
  • At least one of the sensors includes an analog-to-digital converter which inputs an analogue measurement of the electrical measured quantity converts digital measurement signal, which is then transmitted from the sensor to the central evaluation unit.
  • the analog / digital converter is preferably a 1-bit sigma / delta analog / digital converter, as is known, for example, from EP 1 363 131 A1 as part of an ASIC.
  • the central evaluation unit preferably has a first digital data interface for communication with the sensors.
  • the central evaluation unit preferably has a second digital data interface for data output, such as an Ethernet interface, a parallel data interface or serial data interface, such as, for example, an RS485 interface or a CAN bus interface.
  • the central evaluation unit thus receives measurement signals from the individual sensors in accordance with the respective electrical measurement variables, these measurement signals then being evaluated in the central evaluation unit. Depending on the signal evaluation, the central evaluation unit can then output data via the second digital data interface, which reflect the state of the electrical system.
  • the first digital data interface for communication with the sensors preferably has a significantly larger data transmission rate than the second digital data interface that is intended for, since ⁇ tenausgabe the central evaluation unit. This is useful because the measurement is preferably carried out by the individual Sen ⁇ sensors in real time, which requires a correspondingly high data transfer rate between the sensors and the central evaluation unit, whereas the DA output by the central evaluation unit does not have to be done in real time.
  • the evaluation unit contains a microprocessor for evaluating the measurement signals received by the sensors, wherein the microprocessor determines a derived quantity from at least one of the measured variables, such as effective value, frequency or harmonic content of the respective electrical measurement variable.
  • the microprocessor determines a derived quantity from the measurement signals of at least two different sensors. If the one sensor is, for example, a current sensor and the other sensor is a voltage sensor, then the microprocessor can determine the phase angle, the active power or the apparent power from the associated measuring signals of the two sensors.
  • the galvanic separation between the sensors on the one hand and the central evaluation unit on the other hand can be realized by connecting the central evaluation unit to the sensors by means of light guides. Therefore, the sensors preferably have electro-optical converters, which convert the electrical measured variable into the optical measuring signal, which is then transmitted via an optical waveguide to the evaluation unit. The evaluation unit then has correspondingly an opto-electrical converter, which converts the optical measurement signal into an electrical measurement signal again. In this case, there is also the possibility of bidirectional data transmission between the central evaluation unit on the one hand and the sensors on the other hand. It should also be mentioned that the sensors preferably scan the measured variable at a sampling frequency of at least 4 kHz, 16 kHz or even at least 40 kHz in order to be able to detect a highly dynamic course of the measured variable.
  • the monitored electrical system comprises a plurality of power lines, which may form, for example, a three-phase alternating current network, wherein additionally a neutral conductor may be provided.
  • each of the power lines is preferably associated with a current sensor which measures the electric current through the respective power line.
  • the individual current sensors are in this case preferably connected to a first evaluation unit, which monitors the electrical currents through the power lines.
  • a plurality of voltage sensors are provided which measure the electrical potential of the individual power lines, preferably with respect to another power line or to the neutral conductor.
  • the voltage sensors are in this case preferably connected to a second evaluation unit, which detects and evaluates the voltages of the individual power lines.
  • the one evaluation unit is therefore responsible for the current monitoring in the three-phase alternating current network, while the other evaluation unit is responsible for voltage monitoring.
  • these two evaluation units are interconnected, for example via a synchronization interface, which makes it possible to synchronize the two evaluation units in time, so that current measurement on the one hand and voltage measurement on the other hand done at the same time.
  • the two evaluation units for current and voltage monitoring can also be interconnected by a data interface in order to be able to exchange data via the measuring signals.
  • the monitored electrical system does not have to be a three-phase alternating current system. Rather, the invention is also suitable for monitoring an electrical system with a single-phase alternating current network or a DC network.
  • the measuring system of the invention preferably has a withstand voltage of Minim ⁇ least 1 kV, 5 kV, 10 kV or 20 kV with respect to the voltage of the measured variables.
  • the measuring system preferably allows a current measuring range of at least 100 A, 500 A, 1 kA, 5 kA or 10 kA in relation to the maximum value of the electrical current of the measured variables.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a measuring system according to the invention for an electrical system with a three-phase alternating current network
  • Figure 2 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 3 a schematic representation of the central evaluation unit of the measuring system according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation to clarify the power supply of the sensors via optical fibers
  • Figure 5 is a schematic representation to illustrate the power supply of the sensors via a transformer and a high-voltage isolated Kab
  • FIG. 6 shows a simplified schematic representation of an integrated sensor according to the invention
  • Figure 7 is a simplified schematic representation of a sensor according to the invention, which is supplied via a high-voltage insulated cable with power, as well as
  • FIG. 8 shows a modification of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a measuring system according to the invention for measuring electric currents II, 12, 13 and electrical voltages U12, U23, U13 in a three-phase alternating current network with three current conductors Li, L2, L3 and a neutral conductor N, whereby such three-phase alternating current networks in themselves are known in the art and therefore need not be described in detail.
  • a current sensor 1, 2 and 3 are respectively arranged to measure the electric currents II, 12 and 13 in the conductors LI, L2 and L3.
  • the construction and the exact mode of operation of the individual current sensors 1-3 will be described in detail later with reference to FIGS . 6 and 7. At this point, it is merely to mention that the individual current sensors each measured electric current II, 12 and 13 in a corresponding measurement signal convert and this transmitted via a light guide 4, 5 and 6 to an evaluation unit 7.
  • the measuring system comprises three voltage sensors 8, 9, 10, which measure the voltages U12, U23 and U13 between the conductors LI, L2, L3.
  • the structure and operation of the voltage sensors 8-10 will be described later in detail. It should merely be mentioned at this point that the voltage sensors 8 - 10 convert the measured voltage U12, U23 or U13 into a corresponding measuring signal and transmit them via optical fibers 11, 12 or 13 to a further evaluation unit 14.
  • the evaluation unit 7 is replaced by the current sensors 13 via the optical fiber 4-6 measurement signals of the currents II, 12 and 13, while the evaluation unit 14 from the voltage sensors 8-10 via the optical waveguide 11-13 measurement signals Overvoltage ⁇ gene U12, U23 or U13 receives.
  • the two evaluation units 7, 14 are interconnected by a synchronization line SYNC to synchronize the measurements of the two evaluation units 7, 14. This synchronization via the synchronization line SYNC ensures that the measurement of the currents II, 12 or 13 takes place at the same time as the measurement of the voltage U12, U23 or U13. This is important, for example, if values derived from the currents II, 12, 13 on the one hand and the voltages U12, U23, U13 on the other hand are to be calculated, such as phase angle or the apparent power.
  • evaluation units 7, 14 are also interconnected via a data link DATA LINK to the measurement results of the currents II, 12, 13 and be able to exchange the voltages U12, U23, U13 with each other. This too is important if, on the other hand, quantities derived from the currents II, 12, 13 on the one hand and the voltages U12, U23, U13 on the other hand are to be calculated.
  • the evaluation unit 7 can then calculate the largest values derived from the measured values of the currents II, 12, 13 and the voltages U12, U23, U13, which take into account both voltage and current, such as phase angle between current and voltage on the one hand, active power or apparent power.
  • the evaluation unit 7 can calculate variables derived from the individual measured values of the currents II, 12, 13 and the voltages U12, U23, U13, which respectively take into account only current or voltage, such as effective value, frequency or harmonic content.
  • FIG. 2 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that reference is made to the above description in order to avoid repetition. Details are the same reference numerals.
  • a special feature of this embodiment is that in this case only one conductor LI and a neutral conductor N are present, which may optionally be a DC network or a single-phase AC network.
  • FIG. 3 schematically shows the structure of the evaluation unit with an optical interface 16, a microcomputer 17 and an Ethernet interface 18 for outputting the derived variables by the evaluation unit 7.
  • the optical data transmission between the current sensor 1 and the evaluation unit 7 via the optical waveguide 4 offers, as with the other current sensors 2, 3 and the voltage sensors 8-10, the advantage of a galvanic isolation of the evaluation units 7 or 14 relative to the current sensors 1, 3 and 3, respectively the voltage sensors 8-10.
  • This galvanic isolation is also required because the current sensors 1-3 and the voltage sensors 8-10 are at a high voltage potential while the evaluation units 7, 14 are at a ground potential or at a low voltage potential.
  • Figure 4 show a schematic view for Verdeutli ⁇ monitoring the power supply of the current sensors and the voltage sensors 1-3 8-10.
  • the power supply of the current sensor 1 is illustrated here, but the power supply of the other current sensors 2 3 and the voltage sensors 8 - 10 functions in the same way.
  • the power supply measuring system has a power supply unit 19, which is supplied by a power supply unit.
  • the power supply unit 19 is a strong light source, which transmits its light via a light guide 20 to the current sensor 1.
  • the current sensor 1 is a solar cell 21 (see Fig. 6), which converts the light transmitted from the power supply unit 19 via the light guide 20 into electrical current to power the current sensor 1.
  • the current sensor 1 is located in a high-voltage region, while the evaluation unit 7 and the power supply unit 19 are in a low-voltage region, the low-voltage region being separated from the high-voltage region by a high-voltage insulation 22.
  • the connection between the current sensor 1 in the high voltage region on the one hand and the evaluation unit 7 and the power ⁇ supply unit 19 in the low voltage range on the other hand takes place here exclusively on the two light guides 4, 20, whereby a galvanic separation is effected.
  • FIG. 5 shows a modification of the power supply according to FIG. 4, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details.
  • the power supply unit 19 does not have a light source, son ⁇ countries has a transformer, so that the current sensor 1, no solar cell.
  • the transformer in the power supply unit 19 is connected to the current sensor 1 via a high-voltage insulated cable 20.
  • the electrical insulation is thus effected by the insulation of the transformer and by the high-voltage insulated cable 20.
  • Figure 6 shows schematically the structure of the current sensor 1, where ⁇ in the other current sensors 2, 3 and the voltage sensors 8-10 are constructed in the same way. However, the voltage sensors 8-10 measure the voltages U12, U23, U13 in each case via a high-impedance voltage divider.
  • the current sensor 1 contains a low-resistance
  • the current sensor 1 contains an ASIC, as is known, for example, from EP 1 363 131 A1.
  • the ASIC 24 measures the voltage drop across the low-impedance current measuring resistor 23, this voltage drop being a measure of the current II in accordance with Ohm's law.
  • the current sensor 1 in this embodiment contains the already mentioned solar cell 21, which receives light from the power supply unit 19 via the light guide, as already described above.
  • the solar cell 21 thus supplies the ASIC 24 with the electrical current required for operation.
  • the current sensor 1 also contains an optical interface 25 via which the measurement signals are transmitted from the ASIC 24 via the light guide 4 to the evaluation unit 7.
  • FIG. 7 shows a modification of the current sensor 1 from FIG. 6, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details.
  • a difference of this embodiment consists in the power supply, which in this case is not on the solar cell 21 be ⁇ acts, but on the high-voltage insulated cable 20th
  • FIG. 8 shows a modification of the embodiment according to FIG. 1, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details.
  • a special feature of this exemplary embodiment is that the voltage sensors 8-10 each measure the voltage U1N, U2N or U3N between the individual power lines LI, L2 and L3 and the neutral conductor N, whereas in FIG. 1 the voltage U12, U23 or U13 between the individual power lines LI, L2, L3 is measured

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur Messung von elektrischen Messgrößen (I1, I2, I3, U12, U23, U13) in einer elektrischen Anlage, insbesondere in einer Mittelspannungsanläge oder in einer Hochspannungsanlage, mit mehreren Sensoren (1-3, 8-10), die jeweils mindestens eine elektrische Messgröße (I1, I2, I3, U12, U23, U13) messen und ein der Messgröße (I1, I2, I3, U12, U23, U13) entsprechendes Messsignal ausgeben, sowie mit einer zentralen Auswertungseinheit (7, 14), welche die Messsignale von den Sensoren (1-3, 8-10) empfängt.

Description

BESCHREIBUNG MessSystem
Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur Messung von elektrischen Messgrößen in einer elektrischen Anlage, insbesondere in einer Mittelspannungsanlage oder in einer Hochspannungsan- läge.
Bei solchen Mittelspannungs- bzw. Hochspannungsanlagen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bestimmte elektrische Messgrößen (z.B. Strom, Spannung) durch Sensoren zu messen, die dann beispielsweise bei einem Fehlerfall eine Notabschaltung herbeiführen.
Derartige bekannte Messsysteme für Mittelspannungs- bzw.
Hochspannungsanlagen ermöglichen jedoch kein umfassendes Bild über den Gesamtzustand der jeweiligen Mittelspannungs- bzw. Hochspannungsanlage .
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Messsystem zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Messsystem gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Die Erfindung sieht eine zentrale Auswertungseinheit vor, welche von den einzelnen Sensoren in der elektrischen Anlage Messsignale empfängt, die den elektrischen Messgrößen entsprechen. Die zentrale Auswertungseinheit wertet dann die empfangenen Messsignale aus und erhält so ein umfassendes Bild über den Gesamtzustand der überwachten elektrischen Anlage .
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt mindestens einer der Sensoren auf einem hochspannungsnahen Potenzial, insbesondere auf einem Hochspannungspotenzial oder auf einem Mittelspannungspotenzial. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff von Mittelspannung umfasst vorzugsweise eine Spannung im Bereich von 1 kV bis 50 kV, während der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Hochspannung vorzugsweise einen Spannungsbereich von mehr als 50 kV bezeichnet. Bei dem erfindungsgemäßen Messsystem liegen die Sensoren also vorzugsweise auf Hochspannung bzw. auf Mittelspannung entsprechend dem Spannungsniveau der jeweiligen elektrischen Anlage. Die zentrale Auswertungseinheit liegt dagegen vorzugsweise auf einem erdnahen Potenzial, insbesondere auf einem Erdpotenzial bzw. einem Massepotenzial. Hierbei ist zur erwähnen, dass der Sensor auf dem hochspannungsnahen Potenzial vorzugsweise galvanisch von der Auswertungseinheit auf dem erdnahen Potenzial getrennt ist. Diese galva¬ nische Trennung zwischen den Sensoren einerseits und der zentralen Auswertungseinheit andererseits wird vorzugsweise dadurch ermöglicht, dass die Datenübertragung von den Sensoren zu der zentralen Auswertungseinheit über einen Lichtleiter erfolgt, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die einzelnen Sensoren in der Regel eine Stromversorgung benötigen, um in den Sensoren enthaltene elektronische Bauelemente (z.B. ein ASIC: Application Specific Integrated Circuit) betreiben zu können. Das erfindungsgemäße Messsystem umfasst deshalb vorzugsweise auch mindestens eine Stromversorgungseinheit, welche die Sensoren mit Strom versorgt, wobei die Stromversorgungseinheit vorzugswei- se auf einem erdnahen Potenzial liegt, insbesondere auf einem Massepotenzial bzw. einem Erdpotenzial. Wichtig ist hierbei, dass die Stromversorgungseinheit auf dem erdnahen Potenzial galvanisch von den Sensoren auf dem hochspannungsnahen Potenzial getrennt ist.
Eine technische Möglichkeit zur Realisierung dieser galvanischen Trennung zwischen der Stromversorgungseinheit einerseits und den Sensoren andererseits besteht darin, dass die Stromversorgungseinheit über einen Lichtleiter mit den Sensoren verbunden ist und die erforderliche Energie zum Betrieb der Sensoren in Form von Licht überträgt. Hierbei enthält die Stromversorgungseinheit eine Lichtquelle (z.B. Laser, Laserdiode, etc.), die ein intensives Licht erzeugt, das über den Lichtleiter zu den einzelnen Sensoren übertragen wird, wo das übertragene Licht dann durch eine Solarzelle in den zum Betrieb des jeweiligen Sensors erforderlichen elektrischen Strom umgewandelt wird.
Eine andere Möglichkeit zur technischen Realisierung der galvanischen Trennung zwischen der Stromversorgungseinheit einerseits und den Sensoren andererseits besteht darin, in der Stromversorgungseinheit einen Transformator vorzusehen, der über ein hochspannungsisoliertes Kabel mit den einzelnen Sen¬ soren verbunden ist. Wichtig ist hierbei, dass das Isolati¬ onsvermögen des Transformators sowie des hochspannungsisolierten Kabels ausreichend ist, um das Spannungsniveau der Sensoren gegenüber dem Spannungsniveau der Stromversorgungseinheit zu isolieren.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist min¬ destens einer der Sensoren ein Stromsensor, der einen elektrischen Strom in einer Stromleitung misst. Vorzugsweise enthält der Stromsensor hierzu einen niederohmigen Strommesswi- derstand ("Shunt"), der elektrisch in Reihe in die Stromleitung geschaltet ist und von dem zu messenden elektrischen Strom durchflössen wird. Derartige niederohmige Strommesswiderstände sind beispielsweise aus EP 0 605 800 AI bekannt, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung hinsichtlich des Auf¬ baus und der Funktionsweise des Strommesswiderstandes der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist. Darüber hinaus enthält der Stromsensor vorzugsweise eine Messschaltung, welche entsprechend der bekannten Vierleitertechnik den Spannungsabfall über dem Strommesswiderstand misst und ein dem Spannungsabfall entsprechendes Messsignal ausgibt, wobei dieses Messsignal entsprechend dem ohmschen Gesetz ein Maß für den Strom ist, der durch die Stromleitung fließt. Beispielsweise kann die Messschaltung als ASIC (Application Specific .Integrated Circuit) ausgebildet sein, wie beispielsweise aus EP 1 363 131 AI bekannt ist, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der Messschaltung in vollem Umfang zuzurechnen ist. Hierbei ist zu erwähnen, dass der Stromsensor vorzugsweise sowohl für
Gleichstrom als auch für Wechselstrom mit unterschiedlichen Frequenzanteilen geeignet ist.
Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Messsystem vorzugsweise einer der Sensoren ein Spannungssensor, der eine Spannung der jeweiligen Stromleitung misst. Der Spannungssensor kann hierbei in der gleichen Weise aufgebaut sein wie der vorstehend beschriebene Stromsensor und die Spannung über einen hochohmigen Spannungsteiler messen, was an sich aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält mindestens einer der Sensoren einen Analog/Digital-Wandler, der einen analogen Messwert der elektrischen Messgröße in ein digitales Messsignal umwandelt, das dann von dem Sensor zu der zentralen Auswertungseinheit übertragen wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Analog/Digital-Wandler um einen 1- Bit-Sigma/Delta-Analog/Digital- andler, wie er beispielsweise auch aus EP 1 363 131 AI als Bestandteil eines ASIC bekannt ist .
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die zentrale Auswertungseinheit zur Kommunikation mit den Sensoren vorzugsweise eine erste digitale Datenschnittstelle aufweist. Darüber hinaus verfügt die zentrale Auswertungseinheit zur Datenausgabe vorzugsweise über eine zweite digitale Datenschnittstelle, wie beispielsweise eine Ethernet-Schnittstelle, eine parallele Datenschnittstelle oder serielle Datenschnittstelle, wie bei- spielsweise eine RS485-Schnittstelle oder eine CAN-Bus-
Schnittstelle . Die zentrale Auswertungseinheit empfängt also von den einzelnen Sensoren Messsignale entsprechend den jeweiligen elektrischen Messgrößen, wobei diese Messsignale dann in der zentralen Auswertungseinheit ausgewertet werden. In Abhängigkeit von der Signalauswertung kann die zentrale Auswertungseinheit dann über die zweite digitale Datenschnittstelle Daten ausgeben, welche den Zustand der elektrischen Anlage wiedergeben. Hierbei ist zu erwähnen, dass die erste digitale Datenschnittstelle für die Kommunikation mit den Sensoren vorzugsweise eine wesentlich größere Datenübertragungsrate aufweist als die zweite digitale Datenschnittstelle, die für die Da¬ tenausgabe der zentralen Auswertungseinheit vorgesehen ist. Dies ist sinnvoll, weil die Messung durch die einzelnen Sen¬ soren vorzugsweise in Echtzeit erfolgt, was eine entsprechend hohe Datenübertragungsrate zwischen den Sensoren und der zentralen Auswertungseinheit voraussetzt, wohingegen die Da- tenausgabe durch die zentrale Auswertungseinheit nicht in Echtzeit erfolgen muss.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Auswertungseinheit einen Mikroprozessor zur Auswertung der von den Sensoren empfangenen Messsignale, wobei der Mikroprozessor von mindestens einer der Messgrößen eine abgeleitete Größe bestimmt, wie beispielsweise Effektivwert, Frequenz oder Oberwellenanteil der jeweiligen elektrischen Mess- große.
Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Mikroprozessor aus den Messsignalen von mindestens zwei verschiedenen Sensoren eine abgeleitete Größe bestimmt. Falls es sich bei dem einen Sensor beispielsweise um einen Stromsensor und bei dem anderen Sensor um einen Spannungssensor handelt, so kann der Mikroprozessor aus den zugehörigen Messsignalen der beiden Sensoren den Phasenwinkel bestimmen, die Wirkleistung oder die Scheinleistung.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die galvanische Trennung zwischen den Sensoren einerseits und der zentralen Auswertungseinheit andererseits dadurch realisiert werden kann, dass die zentrale Auswertungseinheit durch Licht- leiter mit den Sensoren verbunden ist. Die Sensoren weisen deshalb vorzugsweise elektro-optische Wandler auf, welche die elektrische Messgröße in das optische Messsignal umwandeln, das dann über einen Lichtleiter zu der Auswertungseinheit ü- bertragen wird. Die Auswertungseinheit weist dann entspre- chend einen opto-elektrischen Wandler auf, der das optische Messsignal wieder in ein elektrisches Messsignal umwandelt. Hierbei besteht auch die Möglichkeit einer bidirektionalen Datenübertragung zwischen der zentralen Auswertungseinheit einerseits und den Sensoren andererseits. Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Sensoren die Messgröße vorzugsweise mit einer Abtastfrequenz von mindestens 4 kHz, 16 kHz oder sogar mindestens 40 kHz abtasten, um auch einen hochdynamischen Verlauf der Messgröße erfassen zu können.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung um- fasst die überwachte elektrische Anlage mehrere Stromleitungen, die beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstromnetz bilden können, wobei zusätzlich ein Neutralleiter vorgesehen sein kann. Hierbei ist vorzugsweise jeder der Stromleitungen ein Stromsensor zugeordnet, der den elektrischen Strom durch die jeweilige Stromleitung misst. Die einzelnen Stromsensoren sind hierbei vorzugsweise mit einer ersten Auswertungseinheit verbunden, welche die elektrischen Ströme durch die Stromleitungen überwacht. Darüber hinaus sind hierbei vorzugsweise mehrere Spannungssensoren vorgesehen, die das elektrische Potenzial der einzelnen Stromleitungen messen und zwar vorzugsweise in Bezug auf eine andere Stromleitung oder auf den Neutralleiter. Die Spannungssensoren sind hierbei vorzugsweise mit einer zweiten Auswertungseinheit verbunden, welche die Spannungen der einzelnen Stromleitungen erfasst und auswertet. Die eine Auswertungseinheit ist also in dem Dreiphasen- Wechselstromnetz für die Stromüberwachung zuständig, während die andere Auswertungseinheit für die Spannungsüberwachung zuständig ist.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind diese beiden Auswertungseinheiten miteinander verbunden, beispielsweise über eine Synchronisationsschnittstelle, die es ermöglicht, die beiden Auswertungseinheiten zeitlich zu synchronisieren, so dass Strommessung einerseits und Spannungsmessung andererseits jeweils zum selben Zeitpunkt erfolgen. Darüber hinaus können die beiden Auswertungseinheiten für Strom- und Spannungsüberwachung auch durch eine Datenschnittstelle miteinander verbunden sein, um Daten über die Messsignale austauschen zu können.
Bei der überwachten elektrischen Anlage muss es sich jedoch nicht um eine Anlage mit einem Dreiphasen-Wechselstromnetz handeln. Vielmehr eignet sich die Erfindung auch zur Überwachung einer elektrischen Anlage mit einem Einphasen-Wechsel- stromnetz oder einem Gleichstromnetz.
Schließlich ist noch zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Messsystem vorzugsweise eine Spannungsfestigkeit von mindes¬ tens 1 kV, 5 kV, 10 kV oder 20 kV in Bezug auf die elektrische Spannung der Messgrößen hat. Hierbei ermöglicht das Messsystem vorzugsweise einen Strommessbereich von mindestens 100 A, 500 A, 1 kA, 5 kA oder 10 kA in Bezug auf den Maximalwert des elektrischen Stroms der Messgrößen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der- Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Messsystems für eine elektrische Anlage mit einem Dreiphasen-Wechselstromnetz,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Messsystems für ein Einphasen-Wechselstromnet z ,
Figur 3 eine schematische Darstellung der zentralen Auswertungseinheit des erfindungsgemäßen Messsystems, Figur 4 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Stromversorgung der Sensoren über Lichtleiter,
Figur 5 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Stromversorgung der Sensoren über einen Transformator und ein hochspannungsisoliertes Kab
Figur 6 eine vereinfachte Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensors einer integrierten
Solarzelle zur Stromversorgung,
Figur 7 eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensors, der über ein hochspannungsisoliertes Kabel mit Strom versorgt wird, so- wie
Figur 8 eine Abwandlung von Figur 1.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Messsystem zur Messung von elektrischen Strömen II, 12, 13 und elektrischen Spannungen U12, U23, U13 in einem Dreiphasen-Wechselstromnetz mit drei Stromleitern Li, L2, L3 und einem Neutralleiter N, wobei derartige Dreiphasen-Wechselstromnetze an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.
In den Stromleitern LI, L2, L3 ist jeweils ein Stromsensor 1, 2 bzw. 3 angeordnet, um die elektrischen Ströme II, 12 bzw. 13 in den Stromleitern LI, L2 bzw. L3 zu messen. Der Aufbau und die exakte Funktionsweise der einzelnen Stromsensoren 1-3 wird später noch detailliert anhand der Figuren 6 und 7 be¬ schrieben. An dieser Stelle ist lediglich zu erwähnen, dass die einzelnen Stromsensoren den jeweils gemessenen elektrischen Strom II, 12 bzw. 13 in ein entsprechendes Messsignal umwandeln und dieses über einen Lichtleiter 4, 5 bzw. 6 an eine Auswertungseinheit 7 übertragen.
Darüber hinaus umfasst das Messsystem drei Spannungssensoren 8, 9, 10, welche die Spannungen U12, U23 bzw. U13 zwischen den Stromleitern LI, L2, L3 messen. Der Aufbau und die Funktionsweise der Spannungssensoren 8-10 wird später noch detailliert beschrieben. An dieser Stelle ist lediglich zu erwähnen, dass die Spannungssensoren 8-10 die gemessene Span- nung U12, U23 bzw. U13 in ein entsprechendes Messsignal umwandeln und über Lichtleiter 11, 12 bzw. 13 an eine weitere Auswertungseinheit 14 übertragen.
Die Auswertungseinheit 7 erhält also von den Stromsensoren 1- 3 über die Lichtleiter 4-6 Messsignale der Ströme II, 12 bzw. 13, während die Auswertungseinheit 14 von den Spannungssensoren 8-10 über die Lichtleiter 11-13 Messsignale der Spannun¬ gen U12, U23 bzw. U13 erhält. Die beiden Auswertungseinheiten 7, 14 sind untereinander durch eine Synchronisationsleitung SYNC verbunden, um die Messungen der beiden Auswertungseinheiten 7, 14 zu synchronisieren. Diese Synchronisation über die Synchronisationsleitung SYNC stellt sicher, dass die Messung der Ströme II, 12 bzw. 13 zum gleichen Zeitpunkt stattfindet wie die Messung der Spannung U12, U23 bzw. U13. Dies ist beispielsweise wichtig, wenn aus den Strömen II, 12, 13 einerseits und den Spannungen U12, U23, U13 andererseits abgeleitete Größen berechnet werden sollen, wie beispielsweise Phasenwinkel oder die Scheinleistung.
Darüber hinaus sind die Auswertungseinheiten 7, 14 untereinander auch über eine Datenverbindung DATA LINK miteinander verbunden, um die Messergebnisse der Ströme II, 12, 13 und der Spannungen U12, U23, U13 untereinander austauschen zu können. Auch dies ist wichtig, wenn aus den Strömen II, 12, 13 einerseits und den Spannungen U12, U23, U13 andererseits abgeleitete Größen berechnet werden sollen.
Die Auswertungseinheit 7 kann dann aus den Messwerten der Ströme II, 12, 13 und der Spannungen U12, U23, U13 abgeleitete Größten berechnen, die sowohl Spannung als auch Strom berücksichtigen, wie beispielsweise Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung einerseits, Wirkleistung oder Scheinleistung.
Weiterhin kann die Auswertungseinheit 7 aus den einzelnen Messwerten der Ströme II, 12, 13 und der Spannungen U12, U23, U13 abgeleitete Größen berechnen, die jeweils nur Strom oder Spannung berücksichtigen, wie beispielsweise Effektivwert, Frequenz oder Oberwellenanteil.
Diese abgeleiteten Größen können dann von der Auswertungseinheit 7 über eine schematisch dargestellte Schnittstelle 15 ausgegeben werden. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Datenübertragung über die Lichtleiter 4-6, 11-13 mit einer wesentlich größeren Datenübertragungsrate erfolgt als die Datenübertragungsrate über die Schnittstelle 15. Dies ist sinn¬ voll, da eine Messung der Ströme Ii, 12, 13 und der Spannun- gen U12, U23, U13 in Echtzeit erfolgen sollte, was eine entsprechend große Datenübertragungsrate auf den Lichtleitern 4- 6, 11-13 voraussetzt. Im Gegensatz dazu stellt die Übertra¬ gung der abgeleiteten Größen über die Schnittstelle 15 we¬ sentlich geringere Anforderungen an die Datenübertragungsra- te.
Figur 2 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entspre- chende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass hierbei nur ein Stromleiter LI und ein Neutralleiter N vorhanden sind, wobei es sich wahlweise um ein Gleichspannungsnetz oder um ein Einphasen-Wechselstromnetz handeln kann .
Figur 3 zeigt schematisch den Aufbau der Auswertungseinheit mit einer optischen Schnittstelle 16, einem Mikrocomputer 17 und einer Ethernet-Schnittstelle 18 zur Ausgabe der abgeleiteten Größen durch die Auswertungseinheit 7.
Die optische Datenübertragung zwischen dem Stromsensor 1 und der Auswertungseinheit 7 über den Lichtleiter 4 bietet wie auch bei den anderen Stromsensoren 2, 3 und den Spannungssen soren 8-10 den Vorteil einer galvanischen Trennung der Auswertungseinheiten 7 bzw. 14 gegenüber den Stromsensoren 1-3 bzw. den Spannungssensoren 8-10. Diese galvanische Trennung ist auch erforderlich, weil die Stromsensoren 1-3 und die Spannungssensoren 8-10 auf einem Hochspannungspotenzial liegen, während die Auswertungseinheiten 7, 14 auf einem Massepotenzial oder auf einem Niederspannungspotenzial liegen.
Figur 4 zeige eine schematische Darstellung zur Verdeutli¬ chung der Stromversorgung der Stromsensoren 1-3 bzw. der Spannungssensoren 8-10. Beispielhaft ist hierbei lediglich die Stromversorgung des Stromsensors 1 dargestellt, jedoch funktioniert die Stromversorgung der anderen Stromsensoren 2 3 und der Spannungssensoren 8-10 in gleicher Weise.
So weist das erfindungsgemäße Messsystem zur Stromversorgung eine Stromversorgungseinheit 19 auf, die von einer Versor- gungsspannung VCc=+24V mit Strom versorgt wird. In der Stromversorgungseinheit 19 befindet sich eine starke Lichtquelle, die ihr Licht über einen Lichtleiter 20 an den Stromsensor 1 überträgt. In dem Stromsensor 1 befindet sich eine Solarzelle 21 (vgl. Fig. 6), die das von der Stromversorgungseinheit 19 über den Lichtleiter 20 übertragene Licht in elektrischen Strom zur Stromversorgung des Stromsensors 1 umwandelt.
Weiterhin ist aus dieser Darstellung ersichtlich, dass sich der Stromsensor 1 in einem Hochspannungsbereich befindet, während sich die Auswertungseinheit 7 und die Stromversorgungseinheit 19 in einem Niederspannungsbereich befinden, wobei der Niederspannungsbereich durch eine Hochspannungsisolierung 22 von dem Hochspannungsbereich getrennt ist. Die Verbindung zwischen dem Stromsensor 1 in dem Hochspannungsbereich einerseits und der Auswertungseinheit 7 und der Strom¬ versorgungseinheit 19 in dem Niederspannungsbereich andererseits erfolgt hierbei ausschließlich über die beiden Lichtleiter 4, 20, wodurch eine galvanische Trennung bewirkt wird.
Figur 5 zeigt eine Abwandlung der Stromversorgung gemäß Figur 4, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieser Variante besteht darin, dass die Stromversorgungseinheit 19 keine Lichtquelle aufweist, son¬ dern einen Transformator, so dass auch der Stromsensor 1 keine Solarzelle aufweist. Der Transformator in der Stromversorgungseinheit 19 ist hierbei über ein hochspannungsisoliertes Kabel 20 mit dem Stromsensor 1 verbunden. Die elektrische I- solation wird hierbei also durch die Isolation des Transformators sowie durch das hochspannungsisolierte Kabel 20 bewirkt. Figur 6 zeigt schematisch den Aufbau des Stromsensors 1, wo¬ bei die anderen Stromsensoren 2, 3 und die Spannungssensoren 8-10 in gleicher Weise aufgebaut sind. Allerdings messen die Spannungssensoren 8-10 die Spannungen U12, U23, U13 jeweils über einen hochohmigen Spannungsteiler.
Zum einen enthält der Stromsensor 1 einen niederohmigen
Strommesswiderstand 23 ("Shunt"), wie er beispielsweise aus EP 0 605 800 AI bekannt ist.
Weiterhin enthält der Stromsensor 1 ein ASIC, wie es beispielsweise aus EP 1 363 131 AI bekannt ist. Das ASIC 24 misst entsprechend der bekannten Vierleitertechnik den Span- nungsabfall über dem niederohmigen Strommesswiderstand 23, wobei dieser Spannungsabfall entsprechend dem Ohmschen Gesetz ein Maß für den Strom II ist.
Darüber hinaus enthält der Stromsensor 1 in diesem Ausfüh- rungsbeispiel die bereits erwähnte Solarzelle 21, die über den Lichtleiter Licht von der Stromversorgungseinheit 19 empfängt, wie bereits vorstehend beschrieben wurde. Die Solarzelle 21 versorgt also den ASIC 24 mit dem zum Betrieb erforderlichen elektrischen Strom.
Schließlich enthält der Stromsensor 1 noch eine optische Schnittstelle 25, über die die Messsignale von dem ASIC 24 über den Lichtleiter 4 zu der Auswertungseinheit 7 übertragen werden .
Figur 7 zeigt eine Abwandlung des Stromsensors 1 aus Figur 6, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden. Ein Unterschied dieses Ausführungsbeispiels besteht in der Stromversorgung, die hierbei nicht über die Solarzelle 21 be¬ wirkt wird, sondern über das hochspannungsisolierte Kabel 20.
Figur 8 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten die selben Bezugszeichen verwendet werden .
Eine Besonderheit dieses Ausfüh ungsbeispiels besteht darin, dass die Spannungssensoren 8-10 jeweils die Spannung U1N, U2N bzw. U3N zwischen den einzelnen Stromleitungen LI, L2 bzw. L3 und dem Neutralleiter N messen, wohingegen bei Figur 1 die Spannung U12, U23 bzw. U13 zwis hen den einzelnen Stromlei- tungen LI, L2, L3 gemessen wird
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen .
Bezugszeichenliste :
1 Stromsensor
2 Stromsensor
3 Stromsensor
4 Lichtleiter
5 Lichtleiter
6 Lichtleiter
7 Auswertungseinheit
8 Spannungssensor
9 Spannungssensor
10 Spannungssensor
11 Lichtleiter
12 Lichtleiter
13 Lichtleiter
14 Auswertungseinheit
15 Schnittstelle
16 Optische Schnittstelle
17 Mikrocomputer
18 Ethernet-Schnittstelle
19 Stromversorgungseinheit
20 Lichtleiter bzw. hochspannungsisoliertes Kabel
21 Solarzelle
22 Hochspannungsisolierung
23 Strommesswiderstand
24 ASIC
25 Optische Schnittstelle
Data Link Datenübertragungsleitung
II Strom
II Strom
II Strom
LI Stromleiter
L2 Stromleiter L3 Stromleiter
N Neutralleiter
Sync Synchronisationsleitung
U12 Spannung zwischen den Stromleitungen Li und L2
U13 Spannung zwischen den Stromleitungen LI und L3
U23 Spannung zwischen den Stromleitungen L2 und L3
U1N Spannung zwischen Stromleitung LI und Neutralleiter N
U2N Spannung zwischen Stromleitung L2 und Neutralleiter N
U3N Spannung zwischen Stromleitung L3 und Neutralleiter N

Claims

ANSPRÜCHE
1. Messsystem zur Messung von elektrischen Messgrößen (II, 12, 13, U12, U23, U13) in einer elektrischen Anlage, insbesondere in einer Mittelspannungsanlage oder in einer Hochspannungsanlage, mit
a) mehreren Sensoren (1-3, 8-10), die jeweils mindestens eine elektrischen Messgröße (II, 12, 13, U12, U23, U13) messen und ein der Messgröße (II, 12, 13, U12, U23, U13) entsprechendes Messsignal ausgeben,
gekennzeichnet durch
b) eine zentrale Auswertungseinheit (7, 14), welche die Messsignale von den Sensoren (1-3, 8-10) empfängt.
2. Messsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass mindestens einer der Sensoren (1-3, 8-10) auf ei¬ nem hochspannungsnahen Potential liegt, insbesondere auf einem Hochspannungspotential oder auf einem Mittel¬ spannungspotential,
b) dass die Auswertungseinheit (7, 14) auf einem erdnahen
Potential liegt, insbesondere auf einem Erdpotential, und
c) dass der Sensor (1-3, 8-10) auf dem hochspannungsnahen Potential galvanisch von der Auswertungseinheit (7, 14) auf dem erdnahen Potential getrennt ist.
3. Messsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinheit (7, 14) über einen Lichtleiter (4-6, 11-13) mit dem Sensor (1-3, 8-10) auf dem hochspan¬ nungsnahen Potential verbunden ist, um das Messsignal auszu¬ lesen und die Auswertungseinheit (7, 14) dabei galvanisch von dem Sensor zu trennen.
4. Messsystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
a) dass zur Stromversorgung des Sensors (1-3, 8-10) auf dem hochspannungsnahen Potential eine Stromversorgungseinheit (19) vorgesehen ist, die mit dem Sensor (1-3, 8-10) verbunden ist und auf einem erdnahen Potential liegt, insbesondere auf einem Erdpotential, und
b) dass die Stromversorgungseinheit (19) auf dem erdnahen
Potential galvanisch von dem Sensor (1-3, 8-10) auf dem hochspannungsnahen Potential getrennt ist.
5. Messsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit (19) einen galvanisch getrennten Transformator aufweist, der über ein elektrisch isoliertes Kabel (20) mit dem Sensor (1-3, 8-10) auf dem hochspannungsnahen Potential verbunden ist.
6. Messsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Stromversorgungseinheit (19) eine Lichtquelle aufweist,
b) dass der Sensor (1-3, 8-10) auf dem hochspannungsnahen
Potential eine Solarzelle (21) aufweist, um die zum Betrieb des Sensors (1-3, 8-10) erforderliche elektrische Energie zu erzeugen, und
c) dass die Lichtquelle in der Stromversorgungseinheit
(19) über einen Lichtleiter (20) mit der Solarzelle (21) in dem Sensor (1-3, 8-10) auf dem hochspannungsnahen Potential verbunden ist.
7. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass mindestens einer der Sensoren (1-3, 8-10) ein
Stromsensor (1-3) ist, der einen elektrischen Strom in einer Stromleitung (LI, L2, L3) misst,
b) dass der Stromsensor (1-3) einen niederohmigen Strommesswiderstand (23) aufweist, der elektrisch in Reihe in die Stromleitung (LI, L2 , L3) geschaltet ist und von dem zu messenden elektrischen Strom (II, 12, 13) durch¬ flössen wird, und
c) dass der Stromsensor (1-3) eine Messschaltung (24) aufweist, welche den Spannungsabfall über dem Strommesswiderstand (23) misst und ein dem Spannungsabfall ent- sprechendes Messsignal ausgibt, und/oder
d) dass der Stromsensor (1-3) geeignet ist, sowohl Gleichströme als auch Wechselströme mit unterschiedlichen Frequenzanteilen zu erfassen.
8. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass mindestens einer der Sensoren (1-3, 8-10) einen Analog/Digital-Wandler enthält, insbesondere einen 1- Bit-Sigma/Delta-Analog/Digital-Wandler , der einen ana- logen Messwert der elektrischen Messgröße in das digitale Messsignal umwandelt, und/oder
b) dass die Auswertungseinheit (7, 14) zur Kommunikation mit den Sensoren (1-3, 8-10) eine erste digitale Daten¬ schnittstelle (16) aufweist, und/oder
c) dass die Auswertungseinheit (7, 14) zur Datenausgabe eine zweite digitale Datenschnittstelle (18) aufweist, insbesondere eine Ethernet-Schnittstelle, eine parallele Datenschnittstelle oder eine serielle Datenschnittstelle, insbesondere eine RS485-Schnittstelle oder eine CAN-Bus-Schnittstelle, und/oder
d) dass die erste digitale Datenschnittstelle (16) eine wesentlich größere Datenübertragungsrate aufweist als die zweite digitale Datenschnittstelle (18).
9. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Auswertungseinheit (7, 14) einen Mikroprozessor (17) aufweist zur Auswertung der von den Sensoren (1-3, 8-10) empfangenen Messsignale, und/oder
b) dass der Mikroprozessor (17) von mindesten einer der Messgrößen (II, 12, 13, U12, U23, U13) eine abgeleitete Größe bestimmt, insbesondere Effektivwert, Frequenz o- der Oberwellenanteil der Messgröße, und/oder
c) dass der Mikroprozessor (17) aus den Messgrößen (II,
12, 13, U12, U23, U13) von mindestens zwei Sensoren (1- 3, 8-10) eine abgeleitete Größe bestimmt, insbesondere cl) Phasenwinkel zwischen den Messgrößen (II, 12, 13,
U12, U23, U13),
c2) Wirkleistung, wobei die eine Messgröße (Ii, 12, 13) ein elektrischer Strom ist, während die andere Messgröße (U12, U23, U13) eine elektrische Spannung ist, oder
c3) Scheinleistung, wobei die eine Messgröße (II, 12, 13) ein elektrischer Strom ist, während die andere Messgröße (U12, U23, U13) eine elektrische Spannung ist .
10. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne ,
a) dass mindestens einer der Sensoren (1-3, 8-10) einen elektro-optischen Wandler (25) aufweist, der die Messgröße in das optische Messsignal umwandelt,
b) dass der Sensor (1-3, 8-10) über einen Lichtleiter (4- 6, 11-13) mit der Auswertungseinheit (7, 14) verbunden ist, um das optische Messsignal von dem Sensor (1-3, 8 10) zu der Auswertungseinheit (7, 14) zu übertragen, und
c) dass die Auswertungseinheit (7, 14) einen opto- elektrischen Wandler (16) aufweist, der das optische Messsignal in ein elektrisches Messsignal umwandelt.
11. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren
(1-3, 8-10) die Messgröße (II, 12, 13, U12, U23, U13) mit ei¬ ner Abtastfrequenz von mindestens 4kHz, 16kHz oder mindestens 40kHz abtastet.
12. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren (1-3, 8-10) ein Stromsensor (1-3) und mindestens einer Sensoren (1-3, 8-10) ein Spannungssensor (8-10) ist.
13. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
a) mehrere Stromleitungen (LI, L2, L3), in denen jeweils ein elektrischer Strom (II, 12, 13) fließt und die jeweils auf einem elektrischen Potential liegen,
b) mehrere Stromsensoren (1-3), die den elektrischen Strom
(II, 12, 13) in jeweils einer der Stromleitungen (LI, L2 , L3) messen,
c) eine erste Auswertungseinheit (7), die mit den Strom¬ sensoren (1-3, 8-10) verbunden ist,
d) mehrere Spannungssensoren (8-10), die das elektrische
Potential jeweils einer der Stromleitungen (LI, L2 , L3) messen und zwar insbesondere in Bezug auf eine andere Stromleitung, und
e) eine zweite Auswertungseinheit (14), die mit den Span- nungssensoren (8-10) verbunden ist.
14. Messsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, a) dass die beiden Auswertungseinheiten (7, 14) miteinander verbunden sind, insbesondere al) durch eine Synchronisationsschnittstelle (Sync) zur Synchronisation der beiden Auswertungseinheiten (7, 14) und/oder
a2) durch einen Datenschnittstelle (Data Link) zum Datenaustausch zwischen den beiden Auswertungseinheiten (7, 14), und/oder
b) dass eine der beiden Auswertungseinheiten (7, 14) zur
Datenausgabe die zweite digitale Datenschnittstelle 18) aufweist .
15. Messsystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet: ,
a) dass die Stromleitungen (Li, L2, L3) ein Dreiphasen- Wechselstromnetz bilden, insbesondere mit einem zusätzlichen Neutralleiter (N) , und
b) dass die Spannungssensoren (8-10) jeweils die Spannung
(U12, U23, U13) zwischen zwei der Stromleitungen (LI, L2, L3) messen, oder
c) dass die Spannungssensoren (8-10) jeweils die Spannung zwischen einer der Stromleitungen (LI, L2, L3) und dem Neutralleiter (N) messen.
16. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet: durch
a) eine erste Stromleitung (LI),
b) eine zweite Stromleitung (N) ,
c) einen Stromsensor (l),'der den elektrischen Strom (II) in der ersten Stromleitung misst (LI), und
d) einen Spannungssensor (8), der die elektrische Spannung
(Ul) zwischen der ersten Stromleitung (Li) und der zweiten Stromleitung (N) misst,
e) wobei die Auswertungseinheit (7) mit dem Stromsensor
(1) und dem Spannungssensor (8) verbunden ist.
17. Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
a) eine Spannungsfestigkeit von mindestens IkV, 5kV, lOkV oder 20 kV in Bezug auf die elektrische Spannung der Messgrößen, und/oder
b) einen Strommessbereich von mindestens 100A, 500A, IkA,
5kA oder lOkA in Bezug auf den Maximalwert des elektrischen Stroms der Messgrößen.
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