SE519259C2 - Sätt och system för övervakning av en elfördelningscentral,samt användning av systemet - Google Patents

Description

25 30 35 . » ~ - mv 519 259 2 mätledning till en i elcentralen befintlig elektrisk ledare, såsom en säkringsledning. Därför dras i allmänhet från de i elcentralen befintliga ledningarna förlängningsledningar som man vanligtvis samlar i en invid elcentralen monterad box, varvid man sålunda istället utför själva mätningen i boxen.

Att beröringsfritt kunna utföra mätningen direkt i elcentralen är således en stor fördel då det extra utrymmet som boxen upptar besparas. Andra fördelar med den beröringsfria mätningen har visat sig vara det enkla anslutningsförfarandet och den låga kostnaden.

För att skapa gynnsamma förutsättningar för erhållande av goda mätningar, är det fördelaktigt om den parameter som man önskar mäta är representativ för ett binärt parametertillstånd, som kan anta två värden. Det ena värdet indikerar att ett fel har inträffat, medan det andra värdet indikerar att normala förhållanden råder.

Då det upptäcks att parametern har antagit det första värdet, kan ett meddelande därom skickas, varvid nödvändiga åtgärder kan vidtagas för att återupprätta normaltillståndet. På motsvarande sätt kan ett andra meddelande skickas om parametern har det andra värdet, för bekräftelse av att normala förhållanden råder.

En för föreliggande uppfinning lämplig parameter är spänningen på den eller de i elcentralen befintliga elektriska ledningarna, som man önskar mäta på. Under förutsättning att det i normaltillståndet ligger en spänning över ledningarna, skickas ett felmeddelande om det inte finns någon spänning däröver.

Mätning på en ledning för att fastställa huruvida en spänning är närvarande eller ej, utförs företrädesvis genom kapacitiv mätning. Exempelvis kan en ledande platta, som via en kabel är kopplad till en förstärkarkrets, anbringas i närheten av den ledning på vilken mätning önskas utföras. Uttrycket ”i närheten” innefattar naturligtvis också att plattan anbringas, exempelvis genom vidhäftning, på ledningsisoleringen. Det aan | . ~ . . » o . . u ~ u» 10 15 20 25 30 35 . . ø v .v 519 2 5 9 3 väsentliga är att plattan inte är i direkt kontakt med den elektriska ledaren i sig.

Mätningens känslighet varierar som bekant med plattans area och den till plattan kopplade kabelns längd. Känsligheten är direkt proportionell mot nämnda area och omvänt proportionell mot nämnda längd. Plattan behöver inte vara plan, utan kan även vara böjd, för att exempelvis omringa en ledning. Utformningen av plattan får vägas mot vilka kostnader som är rimliga i varje enskilt fall. Ett mycket fördelaktigt alternativ till en platta är att utnyttja en elektriskt ledande tejp som är fäst pà kabeln och som anbringas på den lednings isolering som man önskar mäta pà. Kabeln som är kopplad till förstärkarkretsen är företrädesvis en mikrofonkabel, dvs. den avskärmar eventuella störningar från andra närbelägna ledningar, som man inte önskar mäta pà med just den kabeln.

Den uppfinningsenliga mätningen i elcentralen kan fördelaktigt utnyttjas till att avslöja om ett uppkommet elektriskt fel hänför sig till en till elcentralen inkommande elmatningsledning, eller en från elcentralen utgående ledning. Mätning pà en inkommande elmatnings- ledning, kan sàledes ge besked om att det föreligger ett fel hos en av de tre inkommande faserna. Frånvaro av spänning pà en utgående ledning kan indikera att åtminstone en säkring i elcentralen har utlösts, medan frànvaro av spänning pà en annan utgående ledning kan indikera jordfel i åtminstone en till elcentralen ansluten elförbrukningsenhet.

Av det ovanstående inses att man i en elcentral med fördel kan koppla in flera mätenheter eller sensorer, som alltsà innefattar platta, kabel och förstärkarkrets.

Varje sädan sensors platta (alternativt tejp eller annat organ med motsvarande funktion) anbringas vid en specifik ledning. Man kan således ha tre sensorer som avkänner respektive inkommande fasledning. Likasà kan man anbringa v «-~ u 10 15 20 25 30 35 519 259 4 sensorer för att avkänna jordfelsbrytarens ledning Och ledningar för respektive säkring i elcentralen.

Utsignalerna fràn respektive förstärkarkrets samlas i en intermediär enhet, i vilken den inhämtade informationen bearbetas och vidarebefordras företrädesvis till en centralenhet som kan upplysa bostadens ägare, industrilokalens personal, eller annan användare om vilka förhållanden som råder. Övervakningen av elcentralen kommer att beskrivas mer i detalj i den härpà följande beskrivningen.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Fig. 1 visar schematiskt ett system för övervakning av en elcentral enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 2 visar ett kretsschema för en föredragen utföringsform av en sensor för beröringsfri spänningsmätning pà en ledning i en elcentral i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 3 visar schematiskt en föredragen utföringsform av en intermediär enhet och dess huvudkomponenter, för användning i föreliggande uppfinning.

Fig. 4 visar ett flödesschema för en intermediär enhet för övervakning av en elcentral i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 5 visar ett flödesschema för en server för övervakning av en elcentral i enlighet med föreliggande uppfinning.

Beskrivning av föredragna utföringsformer Fig. 1 visar schematiskt ett system för övervakning av en elcentral 2 enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning. Elcentralen 2 innefattar en uppsättning ledningar 4a-4j, vilkas status skall övervakas. Till varje ledning 4a-4j, som man skall mäta pà, är en sensor 5a-5j för beröringsfri spänningsmätning ansluten. Sensorerna 5a-5j är via signalledningar 7a-7j i ev..- 10 l5 20 25 30 35 v. - . u .. .v .- 2". fun: »u : I z' ' un.. - . f . . - , . - .

I.. n. - - - g; 1' 1 . . . - , , q n I I.. __ ,, I .- = . . | : n , . . . 5 förbindelse med en intermediär enhet 10, i vilken den inhämtade informationen bearbetas.

Den intermediära enheten 10 kommunicerar vidare med en centralenhet eller server 12 via ett nät 14, vilken server 12 i sin tur också kommunicerar med en larmenhet 16, såsom en visuell display, dator, telefon, akustisk indikator, etc.

Ett datachip i den intermediära enheten 10 är programmerad för kommunikation med sensorerna Sa-5j.

Programvaran i datachipet avgör hur ofta sensorerna 5a-Sj skall avfràgas. I denna programvara kan man även tillföra en viss logik så att den intermediära enheten 10 själv kan fatta beslut. Den intermediära enheten 10 kommunicerar exempelvis via LonWorks. Protokollet som används är LonTalk®.

Program i servern 12 avfrågar den intermediära enheten 10 om vilket parametertillstånd som råder för varje ledning 4a-4j, vilket den intermediära enheten 10 har inhämtat från sensorerna 5a-5j och lagrat. Om servern 12 upptäcker ett sådant värde som indikerar frånvaro av spänning på någon av ledningarna 4a-4j, avges ett larm. Larmet kan exempelvis medelst känd datanätteknik skickas till larmenheten 16.

Så som illustreras i figuren är sex sensorer 5a-Sf anslutna till en i elcentralen 2 befintlig jordfelsbrytare 20. Av dessa är de tre övre sensorerna 5a-5c anslutna till inkommande elmatnings- ledningar 4a-4c, för att man skall erhålla information om huruvida de tre till huset ingående faserna har spänning eller inte. De tre nedre sensorerna 5d-5f är anslutna till utgående ledningar 4d-4f och ger information om eventuellt jordfel. På sätt kan systemet skilja mellan ingående fasfel och jordfel. Vidare illustreras i figuren fyra sensorer 5g-5j som är anslutna till var sin utgående ledning 4g-4j. Avkänning av dessa ger information om en säkring 22,24,26,28 har utlösts eller inte. Naturligtvis 10 15 20 25 30 35 . . u ~ vn u 519 259 nu | u ~ | - . - v v I ' " 6 kan man avkänna fler säkringar. För tydlighets skull visas här emellertid endast fyra. Även om Fig. 1 har illustrerats med en server 12 som avfrågar den intermediära enheten 10 och förmedlar informationen till en larmenhet 16, är det möjligt att helt utesluta servern 12. I så fall avger den intermediära enheten 10 information direkt till en larmenhet 16, såsom exempelvis en visuell display i form av en matris med lysdiodstavar eller en LCD.

Fig. 2 visar ett kretsschema för en föredragen utföringsform av en sensor 5 för beröringsfri spänningsmätning på en ledning i en elcentral i enlighet med föreliggande uppfinning. Sensorn 5 innefattar en sensoryta i form av en ledande platta 30. Den ledande plattan 30 är avsedd att tejpas på en i en elcentral befintlig elektrisk lednings omgivande isolering. Från plattan 30 löper en signalkabel 32, i form av en mikrofonkabel vilken avskärmar eventuella störningar från andra närbelägna ledningar. Skärmningen är ansluten till nollpotential. Sensorytans 30 kapacitans och signalkabelns 32 kapacitans bildar således en kapacitiv spänningsdelare som överför växelspänningssignalen från ledningen till ett första förstärkarsteg Fl som förstärker signalen och skickar den vidare till ett andra förstärkarsteg F2 som omvandlar signalen till en fyrkantsvåg. Fyrkantsvågen passerar sedan ett högpassfilter, som utgörs av en kondensator Cl och en resistor R1. Högpassfiltret spärrar för likspänning, men släpper igenom fyrkantsvågen. Signalen går sedan vidare till ett tredje förstärkarsteg F3 som fungerar som ett buffertsteg, vilket levererar signalen vidare till efterföljande elektronikenheter. Således är förekomst av ”fyrkantsvåg” från sensorn 5 ett mått på att ledningen är spänningssatt, medan avsaknad av ”fyrkantsvåg” från sensorn 5 är ett mått på att ledningen är spänningslös.

I figuren visas även ett motstånd R; över det första förstärkarsteget Fl. Motståndet sätter arbetspunkten på 10 15 20 25 30 35 519 2 59 7 förstärkarsteget och har lämpligtvis en resistans på 10 MQ. Dessutom visas en diod D1i.figuren. Dioden fungerar som en klippdiod och låser signalen till nollpotentialen.

Fig. 3 visar schematiskt en föredragen utföringsform av en intermediär enhet 40 och dess huvudkomponenter, för användning i föreliggande uppfinning. Den intermediära enheten 40 får sin strömförsörjning fràn en yttre strömförsörjningskälla 42. Källan 42 är i kommunikation med ett chip 44 genom en strömförsörjningsledning 46.

Chipet 44 har programvara för att inhämta parametervärden och lagra dessa i ett minne för vidarebefordran till en server via en signalutgàng 48. Chipet har vidare 16 sensoringàngar 50a-50p för anslutning av sensorer för beröringsfri spänningsmätning pá en ledning i en elcentral. Tio av sensoringàngarna 50g-50p är anordnade att detektera att en säkring har utlösts, tre ingångar 50a-50c för att detektera inkommande fasfel, och tre ingàngar 50d-50f för att detektera jordfel.

Fig. 4 visar ett flödesschema för en intermediär enhet för övervakning av en elcentral i enlighet med föreliggande uppfinning. Den intermediära enheten har, sà som tidigare visats, en uppsättningen sensorer för beröringsfri spänningsmätning anslutna till sig. I denna föredragna utföringsform, efter det att den intermediära (start), ett fràgesteg 402 den intermediära enheten sensorerna enheten är installerad och konfigurerad frågar i vilket parametervärde som föreligger för varje ledning, som respektive sensor mäter pà. Med andra ord avfràgas sensorn om det finns spänning eller ej. Aktuellt värde hos respektive sensor inhämtas i ett inhämtningssteg 404 till den intermediära enheten och lagras i ett lagringssteg 406 i dess minne. Från minnet är de aktuella spänningsvärdena tillgängliga för hämtning av serverns programvara. Härefter följer ett beslutssteg 408, vid vilket det avgörs om inhämtningen av värden nàtt sitt slut eller om nytt värde skall inhämtas. I normalfallet 10 15 20 25 30 35 nu n *H n; n» u u n H , . o vi I ., .. n u : : 'I i .nu , nu nu 0 ° ,, .,. | n o a no nu u I V . , . , n ' , n u n v Ina' i.. n ...y nu: nu . n o u 8 är det önskvärt att inhämta nya värden, varvid stegen 402-408 upprepas med förbestämda intervall och nya värden överlagras gamla värden i lagringssteget 406. Det är dock även möjligt att införa en begränsning på ett visst antal slingor, varefter inhämtningen stoppas.

Fig. 5 visar ett flödesschema för en server (överordnat system) för övervakning av en elcentral i enlighet med föreliggande uppfinning. Efter det att servern har konfigurerats (start), frågar servern den intermediära enheten efter vilka aktuella spänningsvärden som är lagrade (steg 502). Om spänning finns på samtliga avkända ledningar, upprepas detta steg, efter en förbestämd tidsperiod, som lämpligtvis är åtminstone så lång att den intermediära enheten har hunnit inhämta nya värden. Om spänning däremot saknas på någon eller några av de avkända ledningarna avges ett larm i ett larmsteg 504, exempelvis till en dator eller visuell display, för att indikera på vilken eller vilka ledningar fel föreligger. I ett efterföljande beslutssteg 506 avgörs om slingan skall upprepas eller avslutas i enlighet med i förväg valda inställningar. Även om det ovan har beskrivits vissa föredragna utföringsformer av i systemet ingående delar, är uppfinningen inte begränsad till dessa utföringsformer.

Så som nämnts ovan är det exempelvis inte nödvändigt att införliva en server i systemet. Utformningen av larmenheten för att indikera på vilken ledning ett fel föreligger, är också valfri. Det finns inte heller någon begränsning för hur många sensorer som kan eller skall anlutas till den intermediära enheten, eller hur många ledningar man kan mäta på.

Det skall sålunda förstås att flera modifikationer och variationer kan åstadkommas utan att man frångàr ramen för föreliggande uppfinning som är definierad i de medföljande patentkraven.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 9 PATENTKRAV

1. Sätt att övervaka en elfördelningscentral, innefattande stegen: att i nämnda elcentral, för åtminstone en elektrisk ledning, beröringsfritt avkänna ett karakteristisk binärt parametertillstånd, som kan anta ett första eller ett andra värde, att fastställa värdet på det binàra parametertillståndet, att fastställa att detektering av tillståndsförändring har skett om värdet på det binàra parametertillståndet är nämnda första värde, varvid ett första meddelande om detekteringen avges.

2. Sätt att övervaka en elfördelningscentral enligt krav 1, vid vilket ett andra meddelande avges om detektering inte har skett.

3. Sätt att övervaka en elfördelningscentral enligt något av kraven l - 2, vid vilket steget att fastställa värdet föregås av steget att inhämta värdet.

4. Sätt att övervaka en elfördelningscentral enligt krav 3, vid vilket flera elektriska ledningar avkänns, varvid steget att inhämta värdet för respektive ledning sker från en och samma plats.

5. Sätt att övervaka en elfördelningscentral enligt något av föregående krav, vid vilket nämnda binàra parametertillstånd är en spänning på en elektrisk ledning.

6. Sätt att övervaka en elfördelningscentral enligt krav 5, vid vilket nämnda första meddelande avges om det inte finns någon spänning på den elektriska ledningen. .no-un n . nunnan 10 15 20 25 30 35 519 259 10

7. Sätt att övervaka en elfördelningscentral enligt något av kraven 5 och 6, varvid spänningen på ledningen mäts kapacitivt.

8. Sätt att övervaka en elfördelningscentral, enligt något av kraven 5-7, varvid nämnda frånvaro av spänning indikerar fel på åtminstone en till elfördelnings- centralen inkommande elmatningsledning..

9. Sätt att övervaka en elfördelningscentral, enligt något av kraven 5-7, varvid nämnda frånvaro av spänning indikerar fel på åtminstone en från elfördelnings- centralen utgående ledning.

10. enligt krav 8 eller 9, varvid nämnda frånvaro av spänning Sätt att övervaka en elfördelningscentral, indikerar att åtminstone en säkring i elcentralen har utlösts.

11. ll. Sätt att övervaka en elfördelningscentral, enligt krav 9, varvid nämnda frånvaro av spänning indikerar jordfel i åtminstone en till elfördelningscentralen ansluten elförbrukningsenhet.

12. elfördelningscentral vilken innefattar elektriska System för övervakning av en ledningar, innefattande: _ - a) åtminstone ett avkänningsorgan som är anordnat att i elfördelningscentralen, för åtminstone en elektrisk ledning, beröringsfritt avkänna ett karakteristiskt binärt parametertillstånd, som kan anta ett första eller ett andra värde, - b) intermediär enhet, med vilken nämnda avkänningsorgan är i en utanför elfördelningscentralen anordnad kommunikation, vilken intermediär enhet är anordnad att ta emot information från nämnda avkänningsorgan och att n canvas 10 15 20 25 30 35 519 259 'ï ' ll därigenom fastställa värdet pà det binära parametertillständet, vilken den intermediära - c) en larmenhet, med enheten är i kommunikation, varvid larmenheten är anordnad att ta emot det av den intermediära enheten fastställda värdet, första värde, och anordnad att avge ett larm om värdet är àtminstone om detta värde är nämnda nämnda första värde.

13. System enligt krav 12, i vilket den intermediära enheten är anordnad att med bestämda tidsintervall avfràga nämnda avkänningsorgan angående aktuellt värde pà parametertillstàndet.

14. System enligt något av kraven 12 - 13, i vilket flera avkänningsorgan är anordnade att, i elfördelnings- centralen, för var sin elektrisk ledning avkänna nämnda karakteristiska binära parametertillständ, varvid den intermediära enheten tar emot information frän samtliga avkänningsorgan.

15. System enligt krav 14, i vilket den intermediära enheten innefattar programvara för uppställande av i beroende av de fastställda värdena, villkor som, styr utsignaler frän den intermediära enheten.

16. System enligt något av kraven 12 - 15, vilket ytterligare innefattar en avfràgande/förmedlande enhet, via vilken den intermediära enheten är i kommunikation med larmenheten, varvid den avfràgande/förmedlande enheten är anordnad att avfràga den intermediära enheten huruvida parametertillstándet har antagit nämnda första värde och att förmedla detta till larmenheten.

17. System enligt något av kraven 12-16, i vilket nämnda avkänningsorgan innefattar en sensor för att ounwnn u u n ouuønø 10 15 20 519 259 \ 0 nu t ut c nu nu 0 u I u u n I v I 0 I c u 0 0 0 avs n u 1 | a 0 o 12 kapacitivt avkänna nämnda parametertillstànd i form av en spänning pà den elektriska ledningen.

18. System enligt krav 17, i vilket nämnda sensor innefattar en elektriskt ledande platta som är anordnad, företrädesvis tejpad, pà en pà den elektriska ledningen omgivande isolering, för att avkänna nämnda parametertillstànd.

19. i vilket nämnda sensor innefattar en elektriskt ledande tejp som är tejpad pà en System enligt krav 18, pà den elektriska ledningen omgivande isolering, för att avkänna nämnda parametertillstànd.

20. Användning av ett sätt eller system enligt nàgot av föregående krav för fastställande av om ett uppkommet elektriskt fel hänför sig till en till elfördelnings- centralen inkommande elmatningsledning, eller en fràn elfördelningscentralen utgående ledning. 0 annons