AT15357U1

AT15357U1 - Vorrichtung zur Echtzeiterfassung

Info

Publication number: AT15357U1
Application number: ATGM50042/2016U
Authority: AT
Original assignee: VERBUND Solutions GmbH
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-07-15
Also published as: DE202017101100U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung (10) sowie eine Anordnung zur Echtzeiterfassung von elektrischem Netzbezug oder elektrischer Netzeinspeisung einer an ein Stromnetz (2) angeschlossenen Stromverbrauchs- und/oder Produktionseinheit (1). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass - zumindest einen Strommesswandler (11-13) zur Ankopplung an einen oder jeweils einen der Phasenleiter (L1, L2, L3) des Stromnetzes (2) oder an jeweils einen Stromkreis des Stromnetzes (2), - zumindest eine dem oder den Strommesswandler(n) (11-13) nachgeschaltete Messeinheit (15) zur Ermittlung zumindest eines Strommesswerts oder eines von diesem Strommesswert abgeleiteten Wertes, insbesondere eines Leistungsmesswerts, - zumindest eine der Messeinheit (15) nachgeschaltete Kommunikationseinheit (16) zur Übertragung und gegebenenfalls Zwischenspeicherung der ermittelten Messwerte, und - zumindest eine der Kommunikationseinheit (16) nachgeschaltete und an zumindest einen dieser Phasenleiter (L1, L2, L3), insbesondere an alle Phasenleiter, und gegebenenfalls an den Nullleiter (N), angeschlossene Modulations- und Demodulationseinheit (17), die die von der Kommunikationseinheit (16) versandten Messwerte oder an die Kommunikationseinheit (16) gerichtete Anfragen verarbeitet und die versandten Messwerte und die Antworten der Kommunikationseinheit (16) an zumindest einen, insbesondere, dieser Phasenleiter (L1, L2, L3) und gegebenenfalls dem Nullleiter (N), aufgibt.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 5.

[0002] In der Praxis ergeben sich immer wieder Schwierigkeiten bei der Messung des Verbrauchs von elektrischen Stroms sowie der Einspeisung von elektrischem Strom in ein Stromnetz mit einer an das Netz angeschlossenen Stromproduktionseinheit. Die entsprechenden Zähler sind vor Ort anzubringen und abzulesen, was insbesondere Schwierigkeiten bei der Zugänglichkeit und auch beträchtlichen Zeitaufwand für das Ablesen mit sich bringt.

[0003] Ziel der Erfindung ist es, eine Echtzeiterfassung von elektrischem Netzbezug oder elektrischer Netzeinspeisung zu ermöglichen und die Feststellung der Messwerte und deren Weiterverarbeitung möglichst rasch und einfach zu gestalten.

[0004] Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch zumindest einen Strommesswandler zur Ankopplung an einem oder jeweils einem der Phasenleiter des Stromnetzes, zumindest eine dem oder den Strommesswandler(n) nachgeschaltete Messeinheit zur Ermittlung zumindest eines Strommesswerts oder eines von diesem Strommesswert abgeleiteten Wertes, insbesondere eines Leistungsmesswerts, zumindest eine der Messeinheit nachgeschaltete Kommunikationseinheit zur Übertragung und gegebenenfalls Zwischenspeicherung der ermittelten Messwerte, und zumindest eine der Kommunikationseinheit nachgeschaltete und an zumindest einen dieser Phasenleiter, insbesondere an alle Phasenleiter, und gegebenenfalls an den Nullleiter, angeschlossene Modulations- und Demodulationseinheit, die die von der Kommunikationseinheit abgegebenen Messwerte oder die an die Kommunikationseinheit gerichteten Anfragen verarbeitet und die abzugebenen Messwerte und die Antworten der Kommunikationseinheit an zumindest einen dieser Phasenleiter und gegebenenfalls an den Nullleiter, aufgibt.

[0005] Somit wird die eingangs gestellte Aufgabe in einfacher Weise und mit höchster Genauigkeit gelöst, indem die von der Messeinheit ermittelten Strom- und/oder Leistungsmesswerte von einer der Messeinheit nachgeschalteten Kommunikationseinheit wieder dem Stromnetz aufmoduliert werden, vorzugsweise auf zumindest einem der Leiter oder auf allen Leiter des Netzes. Von dem jeweiligen Leiter können die Messwerte mit einer Weiterleitungseinheit, insbesondere einer Modulations- und Demodulationseinheit an jeder beliebigen Stelle abgenommen und einem Client zugeführt und ausgewertet werden.

[0006] Erfindungsgemäß umfasst eine Anordnung der eingangs genannten Art eine erfin-dungsgemäße Vorrichtung sowie zumindest eine an jeweils einen der Phasenleiter und gegebenenfalls an dem Nullleiter des Stromnetzes angeschlossene Weiterleitungseinheit, die eine Modulations- und Demodulationseinheit, eine der Modulations- und Demodulationseinheit nachgeschaltete Verarbeitungseinheit, und zumindest eine der Verarbeitungseinheit nachgeschaltete Kommunikationseinheit umfasst, und einen Client aufweist, der mit der Verarbeitungseinheit über die Kommunikationseinheit in Datenverbindung steht und die Strommesswerte und/oder die von der Verarbeitungseinheit aufgrund der Strom messwerte ermittelte Daten in einer Darstellungseinheit darstellt, weiterverarbeitet, abspeichert und/oder zur Verfügung hält.

[0007] Es ist möglich, an einen der in der Stromleitung vorhandenen Phasenleiter einen Strommesswandler anzukoppeln, aber es kann auch an jeden Phasenleiter und auch an dem Nullleiter jeweils ein Strommesswandler zur Abnahme von Messwerten angeschlossen werden. Es kann für jeden Stromwandler eine eigene diesem nachgeschaltete Messeinheit vorgesehen sein; es kann aber auch für die Stromwandler eine gemeinsame nachgeschaltete Messeinheit vorgesehen sein. Gemessen werden Stromwerte bzw. davon abgeleitete Werte, insbesondere Leistungsmesswerte. Die dafür nötigen den Stromdurchfluss messenden Strommesswandler sind bekannt.

[0008] Der Messeinheit wird eine Kommunikationseinheit nachgeschaltet, welche die Messwerte gegebenenfalls zwischenspeichert und wieder in zumindest einen Phasenleiter oder in alle

Phasenleiter einspeist. Diese Strommesswerte können allenfalls in der zwischengeschalteten Modulations- und Demodulationseinheit kodiert werden, um sie für die Einspeisung und Übertragung im Stromnetz geeignet vorzubereiten. Von dem Phasenleiter oder von allen Phasenleitern können die Messwerte an beliebiger Stelle mit einer Weiterleitungseinheit abgenommen werden.

[0009] Von Vorteil kann es sein, wenn ein weiterer Strommesswandler zur Ankopplung an den Nullleiter des Stromnetzes vorgesehen ist. Damit können die im Nullleiter fließenden Ströme bzw. Leistungen festgestellt werden. Im Falle eines weiteren Strommesswandlers am Nullleiter kann auch die Blindleistung gemessen werden. Soferne lediglich die Wirkleistung oder Wirkenergie erfasst werden soll, ist eine Messung des Stroms am Nullleiter nicht erforderlich.

[0010] Ein einfacher Aufbau der Vorrichtung ergibt sich, wenn die Messeinheit, die Kommunikationseinheit und/oder die Modulationseinheit über das Stromnetz selbst mit elektrischer Leistung versorgt sind. Damit entfallen externe Geräte zur Versorgung der einzelnen Einheiten der Vorrichtung mit elektrischem Strom.

[0011] Von Vorteil kann es auch sein, wenn eine weitere, der Kommunikationseinheit nachgeschaltete Übertragungseinheit vorgesehen ist, die die von der Kommunikationseinheit versandten Messwerte oder die an die Kommunikationseinheit gerichteten Anfragen verarbeitet und/oder die Messwerte bzw. Antworten über einen vom Stromnetz verschiedenen Signalweg weiterleitet. Damit wird ein weiterer Übertragungsweg für die von der Stromleitung abgenommenen Messwerte erstellt, der beispielsweise zu einem der Vorrichtung oder dem Stromverbraucher oder der Stromproduktionseinheit ferngelegenen Ort oder zu einem Client geführt werden kann.

[0012] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird insbesondere in einer Anordnung eingesetzt, die ein Stromnetz und eine an das Stromnetz angeschlossene Stromverbrauchs- und/oder Produktionseinheit umfasst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass an zumindest einem der Phasenleiter und gegebenenfalls an dem Nullleiter eine Weiterleitungseinheit angeschlossen ist. Die Weiterleitungseinheit umfasst eine Modulations- und Demodulationseinheit, sowie eine der Modulations- und Demodulationseinheit nachgeschaltete Verarbeitungseinheit, sowie zumindest eine der Verarbeitungseinheit nachgeschaltete Kommunikationseinheit, und einen Client, der mit der Verarbeitungseinheit über die Kommunikationseinheit in Datenverbindung steht und die Strommesswerte oder die von der Verarbeitungseinheit aufgrund der Strommesswerte erstellten Daten in einer Darstellungseinheit darstellt, weiter verarbeitet, abspeichert und/oder zur Verfügung hält.

[0013] Zur Vereinfachung bzw. Verbesserung der Übertragung der Messwerte kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinheit einen Zwischenspeicher aufweist, der die ermittelten Strommesswerte oder davon abgeleitete Werte zwischenspeichert und für Abfragen seitens der Darstellungseinheit zur Verfügung hält.

[0014] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinheit eine Anzahl von vorgegebenen Regeln bezogen auf die einzelnen Strommesswerte oder davon abgeleitete Werte enthält, und entsprechend dieser Regeln Aktionen ausführt, insbesondere die Aktivierung und Deaktivierung von an das Netz angeschlossenen Stromverbrauchern und Stromgeneratoren veranlasst.

[0015] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.

[0016] Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Anord nung.

[0017] Fig. 2 zeigt schematisch eine Weiterleitungseinheit.

[0018] Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit einer Stromleitung, die einen Phasenleiter und einen

Nullleiter umfasst.

[0019] Figur 4 zeigt den praktischen Einbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem

Leitungsschutzschalter und Fl-Schaltern.

[0020] Fig. 1 zeigt ein Stromnetz 2, das drei Phasenleiter Li, L2, L3 und einen Nullleiter N umfasst. In dieses Stromnetz 2 ist ein Stromverbraucher und/oder ein Stromgenerator 1 eingeschaltet. An zumindest einen Phasenleiter, im vorliegenden Fall jeweils an alle drei Phasenleiter l_i, l_2, L3, ist ein Strommesswandler, im vorliegenden Fall somit drei Strommesswandler 11, 12, 13, angeschlossen. In gleicher Weise kann auch an den Nullleiter N ein Strommesswandler angeschlossen werden. Für den Nullleiter gelten ganz allgemein die selben Ausführungen für die Verhältnisse wie bei den an die Phasenleiter L2, L3 angeschlossenen Strommesswandler 11, 12, 13 bzw. wie bei der Übertragung der mit den Strommesswandlern von den Phasenleitern abgenommenen und an diese rückgeführten Messwerte.

[0021] An die Strommesswandler 11, 12, 13 ist eine Messeinheit 15 angeschlossen, mit der für jeden Strommesswandler 11, 12, 13 ein Strommesswert oder eine von diesem Strommesswert abgeleiteter Wert, vorzugsweise ein Leistungsmesswert, ermittelt wird. Dieser Messeinheit 15 ist eine Kommunikationseinheit 16 nachgeschaltet, welche die ermittelten Mess- bzw. abgeleiteten Messwerte einer Modulations- und Demodulationseinheit 17 zuführt. Nach einer entsprechenden Bearbeitung dieser Messwerte in der Einheit 17 werden die Messwerte dem Stromnetz 2 aufgegeben. Die Einheit 17 kodiert die Strommesswerte und bringt diese in eine geeignete Form, um die Messwerte über das Stromnetz 2 bzw. die Phasenleiter L2, L3 und/oder den Nullleiter N übertragen zu können. Die Modulations- und Demodulationseinheit 17 kann jedoch auch über das Stromnetz 2 übertragene Signale, vorzugsweise Stromsignale, aufnehmen. Es sind somit eine kontinuierliche Überwachung der Strommesswerte sowie eine Abfrage zu gewissen Zeitpunkten möglich, wobei die Strommesswerte in Echtzeit geliefert werden.

[0022] Es kann des Weiteren der Kommunikationseinheit 16 eine Übertragungseinheit 17a nachgeschaltet sein, mit der die mit den Strommesswandlern 11, 12, 13 ermittelten Messwerte einem weiteren, vom überwachten Stromnetz 2 unabhängigen Übertragungsweg bzw. Signalweg 4 aufgegeben werden, um diese Messwerte an anderer Stelle auszuwerten, z.B. einem Display oder einer Registriereinheit oder einen Client zuzuführen.

[0023] Wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, ist an das Stromnetz 2 bzw. an einen der Phasenleiter Li, L2, L3 und an den Nullleiter N eine Weiterleitungseinheit 20 angeschlossen. Diese Weiterleitungseinheit 20 umfasst eine Modulations- und Demodulationseinheit 21 sowie eine dieser Modulations- und Demodulationseinheit 21 nachgeschaltete Verarbeitungseinheit 22 und eine dieser nachgeschaltete Kommunikationseinheit 20. Die vom Stromnetz 2 abgenommenen Strommesswerte bzw. die Daten, die von der Kommunikationseinheit 16 bzw. der Modulationsund Demodulationseinheit 17 dem Stromnetz 2 aufgegeben wurden, werden von der Modulations- und Demodulationseinheit 21 empfangen bzw. vom Stromnetz 2 abgenommen und in der Verarbeitungseinheit 22 dekodiert bzw. umkodiert bzw. verarbeitet und können über diese der Verarbeitungseinheit 22 nachgeschaltete Kommunikationseinheit 23 einem Client 5 zugeführt werden, in dem diese Strommesswerte zur Anzeige gebracht und/oder ausgewertet werden.

[0024] Es ist möglich, dass die Verarbeitungseinheit 22 einen Zwischenspeicher aufweist, der die Strom messwerte oder davon abgeleiteten Werte zwischenspeichert und für weitere Abfragen seitens des Client 5 zur Verfügung hält.

[0025] Die Art und Weise in der die Modulations- und Demodulationseinheiten 17 bzw. 21 und die Verarbeitungseinheit 22 die Strom messwerte verarbeitet und umkodiert, kann durch entsprechende Umprogrammierung der einzelnen Einheiten vorgegeben werden, wozu entsprechende Signale dem Stromnetz 2 aufgegeben und von den Strommesswandlern abgenommen werden. Vom Client 5 können z.B. Anfragen bzw. Befehle über eine Datenschnittstelle, beispielsweise über ein LAN aufgeben werden, um damit die Einheiten 15, 16, 17, 17a anzusteuern, z.B. um die Modulation bzw. Demodulation der Messwerte zu steuern oder abzuändern, den Messbereich der Messeinheit abzuändern, die Messwerte auf den zusätzlichen Signalweg 4 aufzugeben usw.

[0026] In Fig. 3 ist der Anschluss einer Vorrichtung 10 an ein Stromnetz 2 dargestellt, das lediglich einen Phasenleiter L1 und einen Nullleiter N umfasst. Der hier nur einphasig angespeiste Verbraucher 1 wird mit dem Strommesswandler 11 überwacht, dessen Messwerte über die Messeinheit 15, die Kommunikationseinheit 16 und die Modulationseinheit 17 wieder dem Stromnetz 2, im vorliegenden Fall sowohl dem Phasenleiter L als auch dem Nullleiter N aufgegeben werden. Die Strommesswerte können des Weiteren auch über die Übertragungseinheit 17a und über den Signalweg 4 weitergeleitet werden.

[0027] Ein an den Strommesswerten interessierter Client 5 kann sich vorteilhaft in der Nähe des Verbrauchers oder des Stromproduzenten befinden. Da die Kommunikation zwischen Client 5 und Weiterleitungseinheit über Netzwerk läuft, besteht auch die Möglichkeit, dass der Client 5 auch über eine Internetverbindung weltweit auf die Weiterleitungseinheit zugreifen kann. Es ist durchaus möglich, dass mehrere Vorrichtungen 10 für ein entsprechend umfangreiches Stromnetz parallel vorgesehen werden bzw. Messwerte an nur eine Weiterleitungseinheit übertragen werden. Die Weiterleitungseinheit ist in der Lage, die Messwerte den entsprechenden Vorrichtungen 10 zuzuordnen bzw. auch Messwerte weiterzuverarbeiten, zB Daten zu kumulieren, zu vergleichen, Differenzen zu berechnen etc. Die Weiterleitungseinheiten 20 können API-und/oder IP- fähig ausgebildet sein.

[0028] Fig. 4 zeigt die Anbringung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 an einer Absicherungseinheit eines Stromnetzes 2. An jeden der Phasenleiter L-ι, L2, U ist vor seinem Anschlusspunkt an einen Fl-Schalter 6 ein Strommesswandler 11, 12, 13 angeschlossen. Die Phasenleiter Li, L2, L3 sind ferner über Leitungsschutzschalter 7a, 7b, 7c geführt. Auf die von den Leitungsschutzschaltern 7a, 7b, 7c abgehenden Phasenleiter L-ι, L2, U werden die in der Vorrichtung 10 aufbereiteten Messwerte aufgegeben. Zur Erstellung einer einfachen Verbindung zwischen den Strommesswandlern 11, 12, 13 und der Messeinheit 15 sowie der Demodulationseinheit 17 und den vor dieser beaufschlagten Phasenleitern können Steck- oder Klemmenverbinder 18, 19 vorgesehen werden.

[0029] Darüber hinaus ist es möglich, einzelne Strommesswandler an einzelne Stromkreise innerhalb eines Stromnetzes 2 anzukoppeln, beispielsweise wird ein Strommesswandler einem Leistungsschutzschalter nachgeschaltet und misst ausschließlich den in diesem Stromkreis fließenden Strom.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung (10) zur Echtzeiterfassung von elektrischem Netzbezug oder elektrischer Netzeinspeisung einer an ein Stromnetz (2) angeschlossenen Stromverbrauchs- und/oder Produktionseinheit (1), gekennzeichnet durch - zumindest einen Strommesswandler (11-13) zur Ankopplung an einen oder jeweils einen der Phasenleiter (Li, L2, L3) des Stromnetzes (2) oder an jeweils einen Stromkreis des Stromnetzes (2), - zumindest eine dem oder den Strommesswandler(n) (11-13) nachgeschaltete Messeinheit (15) zur Ermittlung zumindest eines Strommesswerts oder eines von diesem Strommesswert abgeleiteten Wertes, insbesondere eines Leistungsmesswerts, - zumindest eine der Messeinheit (15) nachgeschaltete Kommunikationseinheit (16) zur Übertragung und gegebenenfalls Zwischenspeicherung der ermittelten Messwerte, und - zumindest eine der Kommunikationseinheit (16) nachgeschaltete und an zumindest einen dieser Phasenleiter (L^ L2, L3), insbesondere an alle Phasenleiter, und gegebenenfalls an den Nullleiter (N), angeschlossene Modulations- und Demodulationseinheit (17), die die von der Kommunikationseinheit (16) versandten Messwerte oder an die Kommunikationseinheit (16) gerichtete Anfragen verarbeitet und die versandten Messwerte und die Antworten der Kommunikationseinheit (16) an zumindest einen, insbesondere, dieser Phasenleiter (Li, L2, L3) und gegebenenfalls dem Nullleiter (N), aufgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Strommesswandler zur Ankopplung an den Nullleiter (N) des Stromnetzes (2) vorgesehen ist, an den eine Messeinheit (15) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (15), die Kommunikationseinheit (16) und/oder die Modulationseinheit (17) über das Stromnetz (2) mit elektrischer Leistung versorgt sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere der Kommunikationseinheit (16) nachgeschaltete Übertragungseinheit (17a) vorgesehen ist, die die von der Kommunikationseinheit (16) versandten Messwerte oder die an die Kommunikationseinheit (16) gerichteten Anfragen und/oder deren Antwort verarbeitet und die Messwerte und Antworten auf einen vom Stromnetz (2) verschiedenen Signalweg (4) aufgibt.
5. Anordnung umfassend ein Stromnetz (2) und eine an das Stromnetz (2) angebundene Stromverbrauchs- und/oder Produktionseinheit (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4 umfasst, sowie zumindest eine an jeweils einen der Phasenleiter (L1; L2, L3), und gegebenenfalls an dem Nullleiter (N), des Stromnetzes angeschlossene Weiterleitungseinheit (20), - eine Modulations- und Demodulationseinheit (21), - eine der Modulations- und Demodulationseinheit (21) nachgeschaltete Verarbeitungseinheit (22), und - zumindest eine der Verarbeitungseinheit (22) nachgeschaltete Kommunikationseinheit (23) umfasst, und - einen Client (5) umfasst, der mit zumindest der Verarbeitungseinheit (22) über die Kommunikationseinheit (23) in Datenverbindung steht und die Strommesswerte und/oder die von der Verarbeitungseinheit (22) aufgrund der Strommesswerte ermittelten Daten in einer Darstellungseinheit darstellt, weiterverarbeitet, abspeichert und/oder zur Verfügung hält.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (22) einen Zwischenspeicher aufweist, der einzelne Strommesswerte oder davon abgeleitete Werte zwischenspeichert und für weitere Abfragen seitens der Darstellungseinheit zur Verfügung hält.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (22) eine Anzahl von vorgegebenen Regeln bezogen auf die einzelnen Strommesswerte oder davon abgeleitete Werte enthält, und entsprechend dieser Regeln Aktionen ausführt, insbesondere die Aktivierung und Deaktivierung von an das Netz angeschlossenen Stromverbrauchern und/oder Stromgeneratoren veranlasst. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen