具有多个传感器并且具有中央分析评价单元的测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种具有多个传感器(1‑3、8‑10)并且具有中央分析评价单元(7、14)的测量系统，其中所述测量系统构造用于在电气设备、特别是中等电压设备或高电压设备中测量电测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)，其中所述多个传感器分别测量至少一个电测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)并且输出对应于测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)的测量信号，其中所述中央分析评价单元从传感器(1‑3，8‑10)接收测量信号。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种用于在电气设备、特别是中等电压设备或高电压设备中测量电测量变量的测量系统。
技术介绍
对于这样的中等电压设备或高电压设备，从现有技术知晓的是借助例如在故障的情况下会实现紧急关闭的传感器来测量特定的电测量变量(例如电流、电压)。然而，这样的用于中等电压设备或高电压设备的已知的测量系统不能提供关于相应的中等电压设备或高电压设备的整体状态的综合性图像。
技术实现思路
因此，本技术的目的在于提供一种相应改进的测量系统。该目的是通过根据主权利要求的创新性测量系统来实现的。本技术提供一种从电气设备中的各传感器接收测量信号的中央分析评价单元，该测量信号对应于电测量变量。中央分析评价单元然后对接收的测量信号进行分析评价并且由此获得关于被监测的电气设备的整体状态的综合性图像。在本技术的优选示范实施例，至少一个传感器处于接近高电压的电势上，尤其处于高电压电势上或处于中等电压电势上。使用的术语“中等电压”在本技术的范围内优选地位于包括1kV至50kV范围内的电压，而使用的术语“高电压”本技术的范围内优选地限定成多于50kV的电压范围。对于根据本技术的测量系统，传感器由此优选地处于与相应的电气设备的电压水平对应的高电压或中等电压上。相反地，中央分析评价单元优选地处于接近大地的电势上，尤其处于大地电势或地面电势上。在这种情况下，需要说明的是，处于接近高电压的电势上的传感器优 选地从处于接近大地的电势上的分析评价单元电隔离。一侧的传感器和另一侧的中央分析评价单元之间的这种电隔离优选地借助数据通过光导体从传感器传输至中央分析评价单元而实现，该光导体可从现有技术知晓并且由此不再需要被进一步详细说明。还应当说明的是，各传感器一般需要电流供给，从而能够操作传感器中包含的电子设备(例如ASIC：专用集成电路)。根据本技术的测量系统由此还优选地包括向传感器供应电流的至少一个电流供给单元，其中，电流供给单元优选地处于接近大地的电势上，尤其处于地面电势或大地电势上。在这种情况下，重要的是，处于接近大地的电势上的电流供给单元从处于接近高电压的电势上的传感器隔离。用于实施一侧的电流供给单元从另一侧的传感器的这种电隔离的一个技术选择在于：电流供给单元借助光导体连接至传感器并且将操作传感器所需的能量以光的形式传输。在这种情况下，电流供给单元含有产生强光的光源(例如激光器、激光二极管等)，该强光通过光导体传输给各传感器，在传感器处，所传输的光然后通过太阳能电池转换成操作相应的传感器所需的电流。用于技术性实施一侧的电流供给单元与另一侧的传感器之间的电隔离的另一选择在于：在电流供给单元中设置变压器，所述变压器通过高电压隔离线缆连接至各传感器。在这种情况下，重要的是，变压器和高电压隔离线缆的隔离能力足以将传感器的电压水平相对于电流供给单元的电压水平隔离。在本技术的优选示范实施例中，传感器的至少一个是测量电流线中的电流的电流传感器。优选地，电流传感器为此含有低欧姆的电流测量电阻(“分流器”)，低欧姆的电流测量电阻在电流线中串联连接并且待测量的电流流过电流线。这样的低欧姆的分流器例如从文献EP0605800A1中知晓并且由此该专利申请的关于分流器的结构和操作模式的内容以它的整体被本说明书引用。此外，电流传感器优选地含有测量电路，该测量电路根据已知的四线技术测量分流器前后的电压下降并且输出与电压下降对应的测量信号，其中，根据欧姆定律，这一测量信号就是流过电流线的电流的测量值。例如，测量电路可设计成ASIC(专用集成电路)，例如从文献 EP1363131A1中知晓的，并且由此该专利申请的关于测量电路的结构和运行模式的内容以它的整体被本说明书引用。在这种情况下，应当说明的是，电流传感器优选地同时适合于直流电流和具有不同频率分量的交变电流。此外，对于根据本技术的测量系统，优选地，一个传感器是测量相应的电流线的电压的电压传感器。在这种情况下，电压传感器可以同上文描述的电流传感器以相同的方式构造并且可测量高欧姆电压分路器前后的电压，这同样从现有技术知晓。在本技术的优选示范实施例中，至少一个传感器含有将电测量变量的模拟测量值转换成数字测量信号的模数转换器，该数字测量信号然后从传感器传输给中央分析评价单元。优选地，模数转换器是1比特Σ/Δ模数转换器，这也例如可从文献EP1363131A1知晓为是ASIC的一部件。应当说明的是，中央分析评价单元优选地包括用于与传感器通信的第一数字数据接口。此外，为了输出数据，中央分析评价单元优选地具有第二数字数据接口如以太网接口、并联数据接口、或串联数据接口，例如RS485接口或CAN总线接口。中央分析评价单元由此从各传感器接收与电测量变量对应的测量信号，其中，这些测量信号然后在中央分析评价单元中被分析评价。根据信号的分析评价，中央分析评价单元然后可通过第二数字数据接口输出数据，该数据描述电气设备的状态。在这种情况下，应当说明的是，为了与传感器通信，第一数字数据接口优选地具有比第二数字数据接口显著更大的数据传输速率，第二数字数据接口被设置用于从中央分析评价单元输出数据。这是有利的，这是因为该测量是通过各传感器优选实时地进行的，而这需要传感器和中央分析评价单元之间相应较高的数据传输速率，而通过中央分析评价单元的数据输出不一定必须实时地进行。在本技术的优选示范实施例中，分析评价单元含有用于对由传感器接收的测量信号进行分析评价的微处理器，其中，微处理器从至少一个测量变量确定衍生变量，该衍生变量例如相应的测量变量的均方根值、频率、或谐波分量。此外，在本技术的范围内，存在这样的可能性，微处理器从至少两个不同的传感器的测量信号确定衍生变量。如果例如一个传感器是电流 传感器并且另一传感器是电压传感器，则微处理器可从这两个传感器的关联的测量信号确定相位角、有效功率、或表观功率。已经简要地说明的是，一侧的传感器和另一侧的中央分析评价单元之间的电隔离借助中央分析评价单元通过光导体连接至传感器而实现。因此，传感器优选地包括将电测量变量转换成光测量信号的电光转换器，该光测量信号然后通过光导体传输给分析评价单元。分析评价单元此时相应地包括将光测量信号转换成电测量信号的光电转换器。在这种情况下，一侧的中央分析评价单元和另一侧的传感器之间的双向数据传输也是可能的。还应当说明的是，传感器优选以至少4kHz、至少16kHz、或甚至至少40kHz的采用频率对测量变量进行采样，从而还能够检测测量变量的高动态进展。在本技术的优选示范实施例中，被监测的电气设备包括可形成例如三相交流电网的多个电流线，其中，中性导体可被附加地设置。在这种情况下，优选的是，每个电流线被分配一测量通过相应的电流线的电流的电流传感器。在这种情况下，各电流传感器优选地连接至监测通过电流线的电流的第一分析评价单元。在这种情况下，还优选地设置有多个电压传感器，所述电压传感器测量各电流线的电势并且由此优选的是相对于另一电流线或中性导体的电势。在这种情况下，电压传感器优选地连接至检测和分析评价各电流线的电压的第二分析评价单元。一个分析评价单元由此负责监测三相交流电网中的电流，而另一个分析评价单元负责监测电压。在优选的示范实施例，这两个分析本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量系统，所述测量系统用于测量电气设备中的电测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)，所述测量系统包括：a)多个传感器(1‑3，8‑10)，所述多个传感器中的每个测量至少一个电测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)并且输出与所述测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)对应的测量信号，其特征在于，b)所述测量系统还包括中央分析评价单元(7，14)，所述中央分析评价单元从所述传感器(1‑3，8‑10)接收所述测量信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种测量系统，所述测量系统用于测量电气设备中的电测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)，所述测量系统包括：a)多个传感器(1-3，8-10)，所述多个传感器中的每个测量至少一个电测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)并且输出与所述测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)对应的测量信号，其特征在于，b)所述测量系统还包括中央分析评价单元(7，14)，所述中央分析评价单元从所述传感器(1-3，8-10)接收所述测量信号。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，a)所述传感器(1-3，8-10)中的至少一个处于高电压电势上或处于中等电压电势上，b)所述分析评价单元(7，14)处于大地电势上，并且c)处于高电压电势上或处于中等电压电势上的所述传感器(1-3，8-10)与处于大地电势上的所述分析评价单元(7，14)电隔离。3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述分析评价单元(7，14)通过光导体(4-6，11-13)连接至处于高电压电势上或处于中等电压电势上的所述传感器(1-3，8-10)，从而读取所述测量信号并且将所述分析评价单元(7，14)从所述传感器电隔离。4.根据权利要求2或3所述的测量系统，其特征在于，a)为了向处于高电压电势上或处于中等电压电势上的所述传感器(1-3，8-10)供给电流，电流供给单元(19)被设置，所述电流供给单元连接至所述传感器(1-3，8-10)并且处于大地电势上，并且b)处于大地电势上的所述电流供给单元(19)与处于高电压电势上或处于中等电压电势上的所述传感器(1-3，8-10)电隔离。5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述电流供给单元(19)包括电隔离变压器，所述电隔离变压器通过高电压隔离线缆(20′)连接至处于高电压电势上或处于中等电压电势上的所述传感器(1-3，8-10)。6.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，a)所述电流供给单元(19)包括光源，b)处于高电压电势上或处于中等电压电势上的所述传感器(1-3，8-10)包括太阳能电池(21)，从而产生操作所述传感器(1-3，8-10)所需的电能，并且c)所述电流供给单元(19)中的所述光源通过另外的光导体(20)连接至位于处于高电压电势上或处于中等电压电势上的所述传感器(1-3，8-10)中的所述太阳能电池(21)。7.根据权利要求1至3中任一项所述的测量系统，其特征在于，a)所述传感器(1-3，8-10)中的至少一个是电流传感器(1-3)，所述电流传感器测量电流线(L1，L2，L3)中的电流，b)所述电流传感器(1-3)含有低欧姆的分流器(23)，所述低欧姆的分流器(23)串联地电连接在所述电流线(L1，L2，L3)中，并且待测量的电流(I1、I2、I3)流过所述低欧姆的分流器(23)，并且c)所述电流传感器(1-3)包括测量电路(24)，所述测量电路测量所述低欧姆的分流器(23)前后的电压下降并且输出对应于所述电压下降的测量信号，和/或d)所述电流传感器(1-3)适于检测直流电流以及具有不同的频率分量的交流电流。8.根据权利要求1至3中任一项所述的测量系统，其特征在于，a)所述传感器(1-3，8-10)中的至少一个含有模数转换器，所述模数转换器将所述电测量变量的模拟测量值转换成数字测量信号，和/或b)所述分析评价单元(7，14)包括用于与所述传感器(1-3，8-10)通信的第一数字数据接口，和/或c)为了输出数据，所述分析评价单元(7，14)包括第二数字数据接口(18)，和/或d)所述第一数字数据接口具有比所述第二数字数据接口(18)显著更大的数据传输速率。9.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述第二数字数据接口(18)是以太网接口、并行数据接口、或串行数据接口。10.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述第二数字数据接口(18)是RS485接口或CAN总线接口。11.根据权利要求1至3中任一项所述的测量系统，其特征在于，a)所述分析评价单元(7，14)包括微处理器(17)，所述微处理器(17)用于分析评价由所述传感器(1-3，8-10)接收的所述测量信号，和/或b)所述微处理器(17)从所述测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)中的至少一个确定衍生变量，和/或c)所述微处理器(17)从至少两个传感器(1-3，8-10)的所述测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U13)确定衍生变量。12.根据权利要求11所述的测量系统，其特征在于，所述微处理器(17)从所述测量变量(I1、I2、I3，U12、U23、U...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·马里恩，
申请(专利权)人：伊莎贝尔努特·霍伊斯勒两合公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE