DE102015013433B3 - Überwachungsvorrichtung für einen Überspannungsableiter und Überwachungssystem mit einer Überwachungsvorrichtung - Google Patents

Überwachungsvorrichtung für einen Überspannungsableiter und Überwachungssystem mit einer Überwachungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für einen Überspannungsableiter mit einem Mittel 6 zum Erfassen eines Gesamtleckstroms, der zwischen dem Überspannungsableiter 3 und Masse fließt, einem Feldfühler 9 zum Erfassen eines elektrischen Feldes in der Nähe des Überspannungsableiters 3, und einer Kommunikationseinheit 13 zur kontaktlosen Übertragung von Daten an eine externe Vorrichtung 2, wobei die Kommunikationseinheit 13 eine Nahfeldkommunikationseinheit zum kontaktlosen Austausch von Daten mittels Nahfeldkommunikation (NFC) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für einen Überspannungsableiter und ein Überwachungssystem mit einer derartigen Überwachungsvorrichtung.
  • In Energienetzwerken werden üblicherweise Überspannungsableiter zwischen einer stromführenden Leitung und Erde geschaltet. Moderne Überspannungsableiter umfassen sogenannte Varistoren, d. h. Bauelemente, die unterhalb einer Grenzspannung sehr gute Isolatoren sind, aber bei Überschreiten dieser Grenzspannung schlagartig zu sehr guten Leitern werden. Die Überspannungsableiter dienen dem Schutz von anderen Komponenten des Netzwerks gegenüber Überspannungen, wie sie beispielsweise durch Blitzeinschläge oder Ähnliches hervorgerufen werden können. Es ist üblich, diese Überspannungsableiter für einen langen Zeitraum, d. h. 30 Jahre oder mehr, in dem Netzwerk zu belassen.
  • Die meisten der heutzutage eingesetzten Überspannungsableiter weisen Zinkoxidvaristoren auf. Diese Zinkoxydvaristoren neigen dazu, im Lauf der Jahre zu altern, insbesondere wenn der Überspannungsableiter wiederholt auf eine Überspannung angesprochen hat, d. h. wiederholt von dem isolierenden Zustand in den leitenden Zustand und zurückgeschaltet hat. Dieses Altern führt dazu, dass der sogenannte Leckstrom, d. h. der Strom im isolierenden Zustand, der dennoch durch den Überspannungsableiter fließt, allmählich ansteigt. Ein übermäßiger Leckstrom ist jedoch ein Problem, da er zu einer übermäßigen Erwärmung der Überspannungsableiter mit einem weiteren Anstieg des Leckstroms führen kann, was im schlimmsten Fall zur thermischen Instabilität und folglich zur Zerstörung des Überspannungsableiters führt.
  • Ein weiteres Problem stellt eine mögliche Verschmutzung eines Gehäuses des Überspannungsableiters dar, durch die ein Kriechstrom am Gehäuse entlang ermöglicht werden kann.
  • Da die Überspannungsableiter die meiste Zeit als reine Isolatoren in dem Netzwerk eingebunden sind, ist es sehr schwer, ihre Funktionsfähigkeit zu überprüfen.
  • Aus der EP 1 356 561 B1 ist ein Überwachungssystem für einen Überspannungsableiter bekannt. Des Weiteren zeigt „Metalloxid-Ableiter in Hochspannungsnetzen Grundlagen” Volker Hinrichsen 3. Auflage, Copyright© 2012: Siemens AG Energy Sector Freyeslebenstraße 1 91058 Erlangen, ein Leckstromüberwachungsgerät als ein außerhalb des Überspannungsableiters angebrachtes Gerät, das einen aktuell durch den Überspannungsableiter fließenden Leckstrom misst. Hierbei wird der Scheitelwert des Stromes erfasst. Zur Anzeige gebracht wird entweder der Scheitelwert selbst oder über einen Skalierungsfaktor ein scheinbarer Effektivwert. Meistens ist zusätzlich ein ♢Ansprechzähler integriert, der zählt, wie oft der Überspannungsableiter angesprochen hat.
  • Derartige Leckstromüberwachungsgeräte liegen in Reihe mit dem Überspannungsableiter in einer Erdanschlussleitung. Neuere Entwicklungen basieren auf einer Auswertung der 3. Harmonischen des Leckstrom und werten darüber die resistive Komponente aus. Durch eingebaute E-Feld-Sensoren bzw. Feldfühler wird der Einfluss der 3. Harmonischen in der Spannung, der die Messung stark verfälschen kann, kompensiert. Die Messwerte können über eine Funkschnittstelle übertragen werden, so dass eine weitere Auswertung und Archivierung über Computer möglich ist.
  • Der genannte Stand der Technik schlägt somit vor, ein Überwachungssystem bereitzustellen, das eine Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs des Leckstroms durch den Überspannungsableiter, sowie der Ansprechereignisse durchführt. Durch Auslesen dieser Aufzeichnung und entsprechende Auswertung der Ergebnisse, kann eine Prognose darüber abgegeben werden, inwieweit der Überspannungsableiter noch den Spezifikationen genügt, bzw. ob ein Austausch erforderlich ist.
  • Gemäß dem genannten Stand der Technik ist der Feldfühler bzw. die E-Feld-Sensoren über eine Erdungsleitung mit Masse verbunden, und der durch das elektrische Feld verursacht Strom vom Feldfühler zur Erde wird durch eine Strommessvorrichtung gemessen.
  • Um das Überwachungssystem des Stands der Technik mit Energie zu versorgen, ist eine Schaltung vorgesehen, die den Strom von dem Feldfühler zur Erde in einen Energiespeicher lenkt, wenn das Überwachungssystem den Strom nicht misst.
  • Dies hat den Nachteil, dass ein zusätzlicher Aufwand für eine Umschaltung erforderlich ist, und dass auch die Zuverlässigkeit der Energieversorgung nur eingeschränkt gewährleistet ist, insbesondere dann, wenn die Erdung des Feldfühlers durch Umwelteinflüsse, Korrosion oder Ähnliches beeinträchtigt ist.
  • Zusätzlich ist es bekannt, die Überwachungsvorrichtung mittels einer Solarzelle mit Energie zu versorgen. Dies verteuert und kompliziert den Aufbau aber weiter. Darüber hinaus sind Solarzellen nicht in der Lage, das Gerät zuverlässig zu versorgen bei, etwa bei hohen Breitengraden (60° und höher), sonstigen langen Dunkelperioden oder bei Innenraum-Anwendung.
  • Im Zusammenhang mit einer Überwachungsvorrichtung, die in Form einer „Ampel” ein grünes, gelbes oder rotes Licht aufleuchten lässt, die Daten ansonsten aber nicht nach Außen überträgt, ist es auch bekannt, die Energieversorgung aus dem Leckstrom selbst zu realisieren.
  • Die bekannten Feldfühler sind üblicherweise in der Nähe des Überspannungsableiters angeordnet und mit einer Erdungsleitung verbunden. Ein Strommessgerät misst kontinuierlich oder in Intervallen den Strom zwischen dem Feldfühler und der Erde. Der Feldfühler kann als Spannungsquelle angesehen werden, die einen hohen Innenwiderstand hat. Belastet man diese mit einer niederohmigen Schaltung, so bricht die Feldfühlerspannung zusammen, was den Messwert verfälschen kann.
  • Die Übermittlung der Messergebnisse nach Außen erfolgte beim Stand der Technik entweder durch eine Anzeigevorrichtung an der Überwachungsvorrichtung, also durch optische Inspektion, oder durch drahtlose oder drahtgebundene Datenübertragung, etwa nach dem WIFI oder Bluetooth-Standard.
  • Bei der bevorzugten drahtlosen Kommunikation kommt es jedoch zu Problemen, wenn mehrere Überspannungsableiter mit jeweiligen Überwachungsvorrichtungen nahe beieinander angeordnet sind, da eine eindeutige Zuordnung der Daten zu den jeweiligen Überspannungsableitern sichergestellt werden muss. Außerdem erfordert diese Art der Datenübertragung eine beachtliche Energiemenge, so dass beim Stand der Technik weitere Energiequellen, meistens Solarzellen, vorgesehen wurden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Überwachungsvorrichtung und ein verbessertes Überwachungssystem bereitzustellen, die diese Probleme nicht aufweisen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Überwachungssystem nach Anspruch 6. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung eine Überwachungsvorrichutng für einen Überspannungsableiter mit einem Mittel zum Erfassen eines Gesamtleckstroms, der zwischen dem Überspannungsableiter und Masse fließt, einem Feldfühler zum Erfassen eines elektrischen Feldes in der Nähe des Überspannungsableiters und einer Kommunikationseinheit zur kontaktlosen Übertragung von Daten an eine externe Vorrichtung. Erfindungsgemäß ist die Kommunikationseinheit eine Nahfeldkommunikationseinheit zum kontaktlosen Austausch von Daten mittels Nahfeldkommunikation (NFC).
  • Bevorzugt ist eine Spannungsmesseinheit vorgesehen, die die Spannung an dem Feldfühler erfasst.
  • Weiter bevorzugt weist die Erfindung eine Energieversorgungseinheit auf, die den Gesamtleckstrom zur Bereitstellung der Versorgungsenergie der Überwachungsvorrichtung nutzt.
  • Außerdem kann eine Auswärtungslogik in der Überwachungsvorrichtung vorgesehen sein, die ausgestaltet ist, um die Amplitude der zweiten Oberschwingung I3r einer resistiven Komponente des Leckstroms gemäß der Gleichung: I3r = I3t – K(I1t/U1p)U3p zu berechnen, wobei:
  • I3t
    die Amplitude der zweiten Oberschwingung des Gesamtleckstroms ist,
    I1t
    die Amplitude des Gesamtleckstroms ist;
    U1p
    die Amplitude der Gesamtspannung an dem Feldfühler ist;
    U3p
    die Amplitude der zweiten Oberschwingung der Spannung an dem Feldfühler ist; und wobei
    K
    eine vorgegebene Konstante ist.
  • Ein Datenspeicher dient zum Speichern der Amplitude der 2. Oberschwingung der kompensierten zweiten Oberschwingung des Gesamtleckstroms zusammen mit einer Zeitmarke.
  • Neben der Amplitude der zweiten kompensierten Oberschwingung 2. Oberschwingung des Gesamtleckstroms kann die Erfindung auch einen Spitzenwert des Gesamtleckstroms Ipeak und/oder eines Impulsstroms Ipuls erfassen, wobei der Impulsstrom Ipuls der Wert der Amplitude eines Strompulses beim Ansprechen des Überspannungsableiters ist. Ebenso ist es möglich, einen Ansprechzähler vorzusehen, der zählt, wie oft der Überspannungsableiter eine Überspannung abgeleitet hat.
  • Das erfindungsgemäße Überwachungssystem zur Überwachung eines Überspannungsableiters umfasst eine Überwachungsvorrichtung der oben beschriebenen Art und eine Empfangseinheit zum drahtlosen Empfangen von Daten von der Überwachungsvorrichtung mittels Nahfeldkommunikation.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen zeigt:
  • 1: eine Ansicht der Überwachungsvorrichtung;
  • 2: ein Blockdiagramm des gesamten Überwachungssystems;
  • 3: ein Blockdiagramm der Überwachungsvorrichtung;
  • 4: eine Detailansicht in Blockform der Energieversorgung; und
  • 5: eine Detailansicht als Schaltungsdiagram der Spannungsmessung an dem Feldfühler.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 1 zu erkennen ist, umfasst die Überwachungsvorrichtung eine Überwachungseinheit 26, die über ein Kabel 27 mit einer Sendeeinheit 28 verbunden ist. Die Überwachungseinheit 26 umfasst ein Gehäuse 29, das in unmittelbarer Nähe eines nicht gezeigten Überspannungsableiters 3 anzubringen ist.
  • Das Gehäuse 29 kann eine Anzeigeeinheit aufweisen, die einen aktuellen Betriebszustand und oder einzelne Messparameter optisch signalisiert.
  • Das Kabel 27 erstreckt sich von dem Gehäuse 29 der Überwachungseinheit 26 bis zu der Sendeeinheit 28. Die Sendeeinheit 28 wird üblicherweise in einiger Entfernung von der Überwachungseinheit 26 angeordnet, sodass sie für einen Benutzer problemlos und gefahrlos zugänglich ist.
  • Die Sendeeinheit 28 ist in der Form ausgestaltet, sodass sie als Aufnahmefläche für ein handelsübliches Smartphone 2 mit Nahfeldkommunikationsmitteln (NFC) dienen kann.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Überwachungssystems.
  • Mit dem Bezugszeichen in 3 ist schematisch ein Überspannungsableiter angezeigt. Dieser ist zwischen einer stromführenden Leitung und Erde geschaltet. An dem erdseitigen Anschluss des Überspannungsableiters 3 ist die Überwachungsvorrichtung 1 angeschlossen.
  • Die Überwachungsvorrichtung 1 ist so ausgestaltet, dass sie die zu messenden Daten oder die verarbeiteten Daten über Nahfeldkommunikation (NFC) berührungsfrei an eine Empfangseinheit 2, beispielsweise ein Smartphone überträgt.
  • Das Smartphone 2 kann dann seinerseits über Kabel oder andere Kommunikationsmittel mit einem handelsüblichen Computer 25 oder über eine Internetfunktion mit dem Internet 22 und weiter über geeignete Websites 23 mit einem Server 24 verbunden werden.
  • Auf diese Art ist es möglich, die durch das Smartphone 2 gesammelte Daten bequem und für den Betreiber der Stromversorgungsanlage in effizienter Art in ein Gesamtsystem einzupflegen, und so die zeitliche Entwicklung der Leistung der verschiedenen Überspannungsableiter 3 im Netz weiterzuverfolgen.
  • 3 zeigt detailliert ein Blockdiagramm der Überwachungsvorrichtung 1 aus der vorangehenden 2.
  • Wie in 3 zu erkennen ist, ist die Überwachungsvorrichtung auf dem erdseitigen Anschluss des Überspannungsableiters 3 verbunden.
  • Dass Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Gasableiter, der in der Überwachungsvorrichtung 1 vorgesehen ist. Die Funktion dieses Gasableiters 4 ist in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2015 004 663 U1 beschrieben.
  • In Reihe zu diesem Gasableiter 4 ist ein Transformator 5 geschaltet, der einen Spannungsimpuls erzeugt, wenn der Gasableiter 4 ableitet, wobei der Spannungsimpuls äquivalent zu dem Stoßstrom Ipulse durch den Gasableiter 4 ist. Der Spannungsimpuls kann dann mittels einer Impulsstrommesseinheit 8 ausgewertet werden. Die Impulsstrommesseinheit 8 ist ihrerseits wiederum mit einem Mikroprozessor 12 verbunden, der die Ausgabe der Impulsstrommessereinheit 8 verarbeitet. Der Mikroprozessor 12 kann auch als Ansprechenzähler ausgestaltet sein und bei jedem Ansprechen des Gasableiters 4 einen Zählwert um 1 heraufsetzen.
  • Am hochspannungsseitigen Eingang des Gasableiters 4 ist darüber hinaus eine Strommesseinheit 6 vorgesehen, die zur Messung des Leckstroms durch den Überspannungsableiter 3 bzw. des Kriechstroms entlang des Überspannungsableiters 3 ausgestaltet ist.
  • Der Ausgang der Strommesseinheit 6 wird dem Mikroprozessor 12 zugeführt.
  • Das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Energieversorgungseinheit. Diese ist so verschaltet, dass sie den Leckstrom durch den Überspannungsableiter 3 empfängt und in eine Versorgungsspannung für den Mikroprozessor 12 und die anderen Bauteile der Überwachungsvorrichtung 1 umwandelt. Die Energieversorgungseinheit 7 wird später noch detailliert beschrieben.
  • Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Zeitmesseinheit. Diese ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Jede geeignete Uhr kann hier verwendet werden, beispielsweise ein Quarz oder ähnliches. Auch ist es möglich aus der Netzfrequenz ein Zeitmaß abzuleiten.
  • Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Feldfühler. Dieser Feldfühler 9 ist ausgestaltet, um das elektrische Feld in der Nähe des Überspannungsableiters 3 zu erfassen. Der Ausgang des Feldfühlers 9 ist mit einer Spannungsmesseinheit 10 verbunden. Die Spannungsmesseinheit 10 wird ausführlicher später erläutert. Der Ausgang der Spannungsmesseinheit 10 wird dem Mikroprozessor 12 zugeführt.
  • Schließlich bezeichnet das Bezugszeichen 13 eine Kommunikationseinheit, insbesondere eine Nahfeldkommunikationseinheit, die es erlaubt, die Messdaten oder verarbeitete Messdaten aus dem Mikroprozessor 12 an eine externe Vorrichtung 2, beispielsweise ein Smartphone, zu übertragen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Mikroprozessor 12 derart programmiert, dass er aus dem Messwert der Strommesseinheit 6 mittels Fouriertransformation die 3. Harmonische I3t berechnet, d. h. die 2. Oberschwingung des Gesamtleckstroms.
  • Darüber hinaus berechnet der Mikroprozessor 12 die 3. Harmonische U3p der Feldfühlerspannung der Spannungsmesseinheit 10.
  • Da der Mikroprozessor 12 aus dem Ergebnis der Stromesseinheit 6 auch die Amplitude des Gesamtleckstroms I1t und aus dem Ergebnis der Spannungsmesseinheit 10 auch die Amplitude der Gesamtspannung an dem Feldfühler 9 kennt, ist der Mikroprozessor in der Lage mit der folgenden Gleichung die sogenannte kompensierte 3. Harmonische des Leckstroms, d. h. die Amplitude der kompensierten zweiten Oberschwingung I3r des _Gesamtleckstroms zu berechnen. I3r = I3t – K(I1t/U1p)U3p wobei:
  • I3r
    Amplitude der kompensierten zweiten Oberschwingung des _Gesamtleckstroms
    I3t
    die Amplitude der zweiten Oberschwingung des Gesamtleckstroms ist,
    I1t
    die Amplitude des Gesamtleckstroms ist;
    U1p
    die Amplitude der Gesamtspannung an dem Feldfühler ist;
    U3p
    die Amplitude der zweiten Oberschwingung der Spannung an dem Feldfühler ist; und wobei
    K
    eine vorgegeben Konstante ist.
  • Konstante K wird empirisch ermittelt, und ist typischerweise gleich 0,75.
  • Die Erfahrung hat gezeigt, dass die so ermittelte 2. Oberschwingung des resistiven Leckstroms ein gutes Maß ist, um den Alterungsprozess des Überspannungsableiters zu überwachen.
  • Obwohl dies nicht gezeigt ist, können weitere Messelemente in der Überwachungsvorrichtung 1 vorhanden sein, beispielsweise ein Temperatursensor. Alternativ dazu ist es auch möglich, einen Temperatursensor bereits in den Überspannungsableiter 3 vorzusehen, und den Messwert der Temperatur an den Mikroprozessor 12 der Überwachungsvorrichtung 1 in geeigneter Weise zu übertragen.
  • Der Mikroprozessor 12 ist ausgestaltet, um jeweilige Wertegruppen zu bilden, die jeweils den berechneten Wert der kompensierten zweiten Oberschwingung des Gesamtleckstroms, eine Zeitmarke, einen Spitzenwert des Leckstroms Ipeak und gegebenenfalls einen Impulsstromspitzenwert Ipulse umfassen. Die Wertegruppe kann darüber hinaus auch noch einen Temperaturmesswert und den aktuellen Wert eines Ansprechenzählers umfassen.
  • Im Betrieb wird ein mit der Beaufsichtigung des Überspannungsableiters 3 betrauter Benutzer sein Smartphone 2 auf die Sendeeinheit 28 in 1 legen. Die Sendeeinheit 28 und das Smartphone 2 werden miteinander über Nahfeldkommunikation Daten auszutauschen, worauf hin der Mikroprozessor 12 veranlasst wird, die in ihm gespeichert Wertegruppen an das Smartphone 2 zu übertragen.
  • Typischerweise wird die Kennung des Überspannungsableiters einmalig zur Inbetriebnahme in das Smartphone eingegeben. Dabei wird das Smartphone auf die Sendeeinheit gelegt. Das Überwachungsgerät überträgt eine einmalige (fest eingebrannte) ID. Das Smartphone speichert die eingegebene Kennung und die ID in seinem Speicher und überträgt sie via Internet in die Datenbank
  • Alternativ kann der Benutzer, bevor er sein Smartphone 2 auf die Sendeeinheit 28 legt, über die Tastatur des Smartphones die Kennung des jeweiligen Überspannungsableiters 3 eingeben. Da die Datenübertragung über Nahfeldkommunikation erfolgt, ist die Zuordnung eindeutig, und es besteht nicht die Gefahr, dass Daten eines anderen Überspannungsableiters 3 versehentlich falsch zugeordnet werden
  • 4 zeigt die Energieversorgungseinheit 7 der in 3 gezeigten Überwachungsvorrichtung. Die Energieversorgungseinheit 7 umfasst einen Gleichrichter 17, vorzugsweise ein Brückengleichrichter. Über diesen Brückengleichrichter wird der Leckstrom des Überspannungsableiters gleichgerichtet. Der Leckstrom des Überspannungsableiters ist im Bereich weniger Milliampere. Seine resistive Komponente im μA-Bereich.
  • Mittels eines Energiesammlers 19 sowie zweier Energiespeicher, bevorzugt Kondensatoren 18, 20, wird aus dem Leckstrom die Energie gewonnen, um die Überwachungsvorrichtung 1 zu betreiben. Da die Überwachungsvorrichtung 1 nicht kontinuierlich den Leckstrom des Überspannungsableiters 3 überwacht, sondern nur in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise einmal pro Stunde oder einmal pro Tag, reicht die Energie aus dem Leckstrom gut aus, um den Betrieb der Überwachungsvorrichtung 1 sicherzustellen.
  • Das Auslesen der Daten über die Nahfeldkommunikation erfolgt ebenfalls nicht kontinuierlich, sondern in regelmäßigen Abständen, beispielsweise einmal im Monat oder einmal jedes halbe Jahr. Auch hierfür reicht die Energie aus, die aus dem Leckstrom gewonnen werden kann, da die Nahfeldkommunikation mit einer sehr geringen Energiemenge auskommt.
  • Mehr och, es wird sogar Energie aus der NFC-Übertragung gewonnen. Die Funkleistung des Smartphones wird über den NFC Empfänger in eine Betriebsspannung gewandelt. Die Sendeeinheit versorgt sich somit von selbst
  • Der Vorteil dieser Bauweise besteht darin, dass keine zusätzliche Energiequelle, wie eine Solarzelle oder Ähnliches, vorgesehen sein muss.
  • 5 schließlich zeigt detailliert die Spannungsmesseinheit 10. Die Spannungsmesseinheit 10 umfasst zwei in Reihe geschaltete Widerstände 30, 31, die als Spannungsteiler zwischen der Versorgungsspannung und Erde geschaltet sind.
  • Der Ausgang des Feldfühlers 9 ist über einen Kondensator 32 mit dem Zwischenpunkt des Spannungsteilers aus den Widerständen 30 und 31 verbunden. Dieser Punkt ist ebenfalls mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 34 verbunden, der als Spannungsfolger verschaltet ist. Zwei Glättungskondensator und 35 und 36 sind am Eingang bzw. Ausgang des Operationsverstärker 34 vorgesehen.
  • Wie in 5 zu sehen ist, ist einen TVS-Diode 33 zum Spannungsschutz zwischen dem Ausgang des Feldfühlers 9 und Erde geschaltet.
  • Diese Schaltung erlaubt es, die Spannung an dem Feldfühler 9 zu messen, ohne dass der Feldfühler selbst direkt geerdet wäre, außer über die zum Spannungsschutz dienende TVS-Diode 33.
  • Der Feldfühler 9 ist als Spannungsquelle anzusehen, die einen hohen Innenwiderstand hat. Belastet man diese mit einer niederohmigen Schaltung, so bricht die Feldsondenspannung zusammen. Die Messschaltung mit hochohmigem Spannungsfolger-Schaltkreis belastet die Feldsonde nicht und gibt somit unverfälschte Spannungswerte.
  • Der Kondensator 32, der als Entkoppelkondensator dient, blockt auftretende Gleichspannungen und vermeidet somit Fehler durch einen zusätzlichen Spannungsoffset auf dem Messsignal.
  • Das erfindungsgemäße Überwachungsgerät 1 kann bei allen gängigen Überspannungsableitern ohne Funkenstrecke nachgerüstet werden. Dabei wird im Bereich der Sendeeinheit 28 ein RFID-Chip oder ein Barcode angebracht, der eine eindeutige Identifikation des zugehörigen Überspannungsableiters 3 erlaubt. Dieser RFID-Chip oder der Barcode wird von dem Smartphone 2 ebenfalls ausgelesen, umso eine eindeutige Zuordnung der jeweiligen Daten zu einem bestimmten Überspannungsableiter 3 zu gewährleisten.
  • Bevorzugt ist allerdings, die ID für die eindeutige Zuordnung des Ableiters in einem Speicher des Mikroprozessors fest eingespeichert.
  • Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist sie hierauf nicht beschränkt. Dem Fachmann ist klar, dass er verschiedene Abwandlungen und Modifikationen vornehmen kann.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde die Umrechnung der Messwerte in die letztlich auszuwertenden Daten in der Überwachungseinrichtung 1 durchgeführt. Dies ist nicht zwingend erforderlich. Es ist auch möglich die Messwerte selbst zu speichern und die Umrechnung dann in dem Smartphone 2 nach der Datenübertragung durchzuführen.

Claims (6)

  1. Überwachungsvorrichtung für einen Überspannungsableiter mit: einem Mittel (6) zum Erfassen eines Gesamtleckstroms, der zwischen dem Überspannungsableiter (3) und Masse fließt; einem Feldfühler (9) zum Erfassen eines elektrischen Feldes in der Nähe des Überspannungsableiters (3); und einer Kommunikationseinheit (13) zur kontaktlosen Übertragung von Daten an eine externe Vorrichtung (2); dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (13) eine Nahfeldkommunikationseinheit zum kontaktlosen Austausch von Daten mittels Nahfeldkommunikation (NFC) ist; und wobei die Überwachungsvorrichtung eine Energieversorgungseinheit (5, 7) aufweist, die den Gesamtleckstrom zur Bereitstellung der Versorgungsenergie der Überwachungsvorrichtung nutzt.
  2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Spannungsmesseinheit (10), die die Spannung an dem Feldfühler (9) erfasst.
  3. Überwachnungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (12), der ausgestaltet ist, um die Amplitude der kompensierten zweiten Oberschwingung des Gesamtleckstroms I3r gemäß der Gleichung: I3r = I3t – K(I1t/U1p)U3p zu berechnen, wobei: I3t die Amplitude der zweiten Oberschwingung des Gesamtleckstroms ist, I1t die Amplitude des Gesamtleckstroms ist; U1p die Amplitude der Gesamtspannung an dem Feldfühler ist; U3p die Amplitude der zweiten Oberschwingung der Spannung an dem Feldfühler ist; und wobei K eine vorgegeben Konstante ist.
  4. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Speicher (12) zum Speichern der Amplitude der kompensierten zweiten Oberschwingung des Gesamtleckstroms I3r zusammen mit einer Zeitmarke.
  5. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Mittel (6, 8) zum Erfassen eines Spitzenwerts des Gesamtleckstroms Ipeak und/oder eines Impulsstroms Ipuls, wobei der Impulsstroms Ipuls der Wert der Amplitude eines Strompulses beim Ansprechen des Überspannungsableiters ist.
  6. Überwachungssystem zur Überwachung eines Überspannungsableiters, gekennzeichnet durch eine Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und eine Empfangseinheit (2) zum drahtlosen Empfangen von Daten von der Überwachungsvorrichtung mittels Nahfeldkommunikation.
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