DE102009021217A1

DE102009021217A1 - Temperaturüberwachung für ein Schienenverteilersystem

Info

Publication number: DE102009021217A1
Application number: DE102009021217A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Neumann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2010-11-18
Also published as: WO2010130562A1; EP2430719A1; RU2532417C2; RU2011150244A; CN102422500A; CN102422500B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schienenverteilersystem (1) mit einer Vielzahl von miteinander verbundenetücken (2) zur elektrischen Energieverteilung, insbesondere im Niederspannungs- und Mittelspannungsbereich, wobei mehrere Abgangskästen (3) und/oder elektrische Geräte (4) an dem Schienenverteilersystem angeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist im Verbindungsbereich (V) der Stromschienenstücke (2), im Anschlussbereich (A) der Abgangskästen (3) und/oder im Anschlussbereich (A) der angeschlossenen elektrischen Geräte (4) zumindest ein Temperatursensor (10) zur Erfassung einer im jeweiligen Bereich (V, A) vorliegenden Temperatur und zur Bereitstellung einer entsprechenden Temperaturinformation für eine mögliche Temperaturüberwachung angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schienenverteilersystem mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen, ein- oder mehrphasigen, modularen Stromschienenstücken zur elektrischen Energieverteilung. Es sind mehrere Abgangskästen und/oder elektrische Geräte an dem Schienenverteilersystem angeschlossen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Temperüberwachungssystem, welches eine Leitstelle und zumindest ein derartiges Schienenverteilersystem aufweist.
Schließlich betrifft die Erfindung eine vorteilhafte Verwendung eines derartigen Temperaturüberwachungssystems bei einer Windkraftanlage.
Aus der Veröffentlichung der internationalen Patentanmeldung WO 2008/052813 A1 ist eine Schaltanlage mit einer Leiteranordnung mit mehreren Leitern bekannt. Die Schaltanlage weist ein oder mehrere mit der Leiteranordnung elektrisch verbundene Module und/oder eine oder mehrere mit der Leiteranordnung elektrisch verbundene Modulschnittstellen zum Anschließen von Modulen auf. Sie weist ferner mindestens einen jedem Modul zugeordneten Temperatursensor und/oder einen jeder Modulschnittstelle zugeordneten Temperatursensor und/oder einen über jede Modulschnittstelle anschließbaren Temperatursensor zur Überwachung einer Temperatur an dem entsprechenden Modul auf. Weiterhin umfasst die Schaltanlage eine Temperaturschnittstelle, die mit den Temperatursensoren verbunden bzw. verbindbar ist, um eine von den Temperatursensoren an den Modulen bzw. über die Modulschnittstellen detektierte Tempera turinformation bereitzustellen. Die Schaltanlage ist insbesondere ein Schaltschrank.
Allgemein sind Schienenverteilersysteme zum Transport und zur Verteilung von Strömen in einem Bereich von mehreren Hundert bis mehreren Tausend Ampere im industriellen oder anlagentechnischen Umfeld vorgesehen. Die betrachteten Schienenverteilersysteme können sich dabei über 100 Meter, insbesondere über Hunderte von Metern, innerhalb einer Anlage, in einem Industriegelände, in einem Schiff, wie z. B. Containerschiff, oder auch in einer großen Windkraftanlage erstrecken. Sie sind vorzugsweise für Niederspannungen, das heißt für Spannungen bis ca. 1000 V ausgelegt. Alternativ können sie für Mittelspannungen, das heißt für Spannungen bis 10 kV und mehr ausgelegt sein. Sie können auf der Einspeiseseite z. B. an ein dreiphasiges 50 Hz/400 V-Stromversorgungsnetz angeschlossen sein. Die hintereinander geschalteten Stromschienenstücke sind typischerweise aus Aluminium oder Kupfer hergestellt.
Weiterhin sind die Stromschienen bzw. die mehreren, parallel zueinander angeordneten Stromschienen in einem geerdeten Gehäuse oder in einem Gehäuse aus einem elektrischen Isolierstoff zum Personen- bzw. Berührungsschutz untergebracht. Zwischen den jeweiligen Stromschienen und dem Gehäuse können zudem Isolierstoffe zur Verbesserung des Brandschutzes vorhanden sein.
Ein großes Problem bei modernen Schienenverteilersystemen mit hoher Packungsdichte besteht darin, dass bei hoher Stromauslastung die zulässigen Grenztemperaturen erreicht werden können. Zugleich erschwert die kompakte Bauweise eine gute Wärmeabfuhr der Eigenwärme, die in ohmschen Leitungsverlusten sowie in Wirbelstrom-, Stromverdrängungs- und Kontaktverlusten in den Stromschienen ihre Ursache hat.
Eine mögliche Ausfallursache von Schienenverteilersystemen sind insbesondere erhöhte Kontakt- bzw. Übergangswiderstände im Verbindungsbereich zwischen jeweils zwei Stromschienenstücken einer Stromschiene des Schienenverteilersystems sowie im Anschlussbereich zur Ein- und Ausleitung von Strömen zur Einspeisestelle bzw. zu den Verbrauchern. Der Anschlussbereich liegt typischerweise an einem Längsende einer Stromschiene und/oder dazwischenliegend an einem Abgangskasten, welcher zur Stromverteilung zu einem Verbraucher vorgesehen ist.
Ursache für die hohen Kontaktwiderstände können menschliches Versagen bei der Erstmontage, bei Revisions- oder Instandsetzungsmaßnahmen bei eine Schienenverteilersystem sein. Ein weiterer Grund für die Erhöhung des Kontaktwiderstandes sind Alterserscheinungen in Form von Oxidationsbildungen an den Kontakt- oder Verbindungsstellen, die im Laufe der Zeit zu einer Temperaturerhöhung über die Grenztemperatur hinaus zur Folge haben können. Im ungünstigsten Fall kann es zu einem Anlagenbrand mit erheblichen Sachschäden, Personenschäden und Produktionsausfällen kommen.
Zur Verminderung dieses Problems sind aus dem Stand der Technik Thermovisionsverfahren oder gezielte Messungen mit Temperaturmessgeräten oder Temperaturmessstreifen bekannt. Allerdings gewährleisten diese Maßnahme keine zuverlässige und kontinuierliche Überwachung eines Schienenverteilersystems.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schienenverteilersystem anzugeben, welches eine verbesserte Temperaturüberwachung ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein geeignetes Temperaturüberwachungssystem für ein derartiges Schienenverteilersystem anzugeben.
Schließlich ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine vorteilhafte Verwendung für ein derartiges Temperaturüberwachungssystem anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird für das Schienenverteilersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 angegeben. Im Anspruch 12 ist ein geeignetes Temperaturüberwachungssystem genannt. In den abhängigen Ansprüchen 13 und 14 sind vorteilhafte Ausführungsformen des Temperaturüberwachungssystems angegeben. Im Anspruch 15 ist eine vorteilhafte Verwendung eines derartigen Temperaturüberwachungssystems genannt.
Erfindungsgemäß ist im Verbindungsbereich der Stromschienenstücke, im Anschlussbereich der Abgangskästen und/oder im Anschlussbereich der angeschlossenen elektrischen Geräte zumindest ein Temperatursensor zur Erfassung einer im jeweiligen Bereich vorliegenden Temperatur und zur Bereitstellung einer entsprechenden Temperaturinformation für eine mögliche Temperaturüberwachung angeordnet.
Durch die fortlaufende Auswertung der erfassten Temperaturinformationen ist vorteilhaft eine lückenlose Überwachung der hinsichtlich des Kontaktwiderstandes kritischen Verbindungs- und Kontaktstellen möglich. Weiterhin ist vorteilhaft eine Brandüberwachung möglich.
Nach einer Ausführungsform ist der jeweilige Temperatursensor an einem Verbindungselement im Verbindungsbereich zweier Stromschienenstücke angeordnet. Er kann alternativ an einer Klemme oder an einem Kontaktstück im Anschlussbereich der Abgangskästen oder auch im Anschlussbereich der angeschlossenen elektrischen Geräte angeordnet sein. Insbesondere ist der jeweilige Temperatursensor mit dem jeweiligen Bereich gut wärmeleitend und vorzugsweise elektrisch davon isoliert angeordnet. Der jeweilige Temperatursensor kann z. B. dort angeschraubt, angeklemmt oder angeklebt sein. Dadurch ist eine besonders schnelle und genaue Erfassung der im jeweiligen Bereich vorliegenden bzw. vorherrschenden Temperatur möglich.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge ist der jeweilige Temperatursensor an einem Blechstück angebracht. Zusätzlich ist das Blechstück am Verbindungselement, an der Klemme oder am Kontaktstück angebracht. Der Temperatursensor ist gut wärmeleitend mit dem Blechstück verbunden, welches seinerseits gut wärmeleitend mit dem Verbindungselement, mit der Klemme oder dem Kontaktstück verbunden ist. Durch eine dadurch mögliche Vormontage des Temperatursensors ist eine besonders schnelle und zuverlässige Anbringung des Temperatursensors an den kritischen Bereichen des Schienenverteilersystems möglich. Vorzugsweise ist am Blechstück eine Anschlussbuchse oder ein Anschlussstecker zum externen Anschließen des Temperatursensors angebracht. Der Temperatursensor selbst ist dann über eine Kabelverbindung mit der Anschlussbuchse bzw. mit dem Anschlussstecker verbunden.
Der Temperatursensor selbst kann ein temperaturabhängiger Widerstand sein, wie z. B. ein PT100 oder dergleichen. Ein solcher temperaturabhängiger Widerstand, auch Kaltleiter oder PTC (für Positive Temperature Coefficient) genannt, weist ei nen positiven Temperaturkoeffizienten auf. Alternativ kann der Temperatursensor ein Heißleiter oder ein sogenannter NTC (für Negative Temperature Coefficient) sein. Beide zuvorgenannten Widerstandstypen weisen einen im Wesentlichen konstanten Temperaturkoeffizienten auf. Mit anderen Worten nimmt der Widerstandswert bei derartigen Temperatursensoren mit steigender Temperatur mehr oder weniger linear zu bzw. ab.
Alternativ kann der Temperatursensor einen nichtlinearen Widerstandsverlauf aufweisen und bei einer vorgegebenen Grenz- oder Sprungtemperatur sehr schnell seinen Widerstandswert erhöhen bzw. erniedrigen. Derartige Temperatursensoren weisen daher ein eher digitales Widerstandsverhalten auf.
Alternativ kann der Temperatursensor ein pyroelektrischer Sensor oder ein Bitmetallschalter sein.
Nach einer besonderen Ausführungsform des Schienenverteilersystems sind die Temperatursensoren als Widerstandstemperatursensoren ausgebildet, die eine gleiche erste Sprungtemperatur aufweisen. Vorzugsweise sind die Widerstandstemperatursensoren, wie zuvor beschrieben, nichtlineare PTCs oder NTCs. Zudem sind diese Temperatursensoren zur Bildung einer Temperatursensorkette über eine Verbindungsleitung in Reihe oder parallel geschaltet. Es ist dann das Vorliegen zumindest einer überschrittenen ersten Sprungstemperatur als Temperaturinformation Sinne einer Summenmeldung an der Temperatursensorkette bereitstellbar.
Alterativ können jeweils zwei Temperatursensoren in einem zu überwachenden Bereich angeordnet sein. Die Temperatursensoren sind wiederum als Widerstandstemperatursensoren ausgebildet und weisen eine gleiche erste Sprungtemperatur auf. Weiterhin sind die Temperatursensoren zur Bildung zweier Temperatursensorketten jeweils über eine Verbindungsleitung in Reihe geschaltet. Es ist dann das Vorliegen zumindest einer überschrittenen ersten Sprungstemperatur an beiden Temperatursensorketten als Temperaturinformation im Sinne einer Summenmeldung bereitstellbar. Dadurch ist vorteilhaft eine redundante Überwachung der kritischen Bereiche des Schienenverteilersystems möglich.
Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform können jeweils zwei Temperatursensoren für einen zu überwachenden Bereich vorgesehen sein, wobei die beiden Temperatursensoren anstelle einer gleichen Sprungstemperatur zwei unterschiedliche Sprungtemperaturen aufweisen. In diesem Fall ist zeitlich vorlaufend das Vorliegen zumindest einer überschrittenen ersten Sprungstemperatur, wie z. B. von 70°C, an der einen Temperatursensorkette im Sinne einer Warnmeldung bereitstellbar. Bei einer weiteren Temperaturerhöhung ist dann nachlaufend auch das Vorliegen zumindest einer überschrittenen zweiten Sprungstemperatur, wie z. B. von 90°C, an der anderen Temperatursensorkette im Sinne einer Alarmmeldung bereitstellbar.
Es können die Temperatursensoren nach einer weiteren alternativen Ausführungsform auch als individuell adressierbare Busmodule ausgebildet sein. Die Busmodule sind über Buskabel zu einer busfähigen Temperatursensorkette miteinander verbindbar. Es ist dann über diese busfähige Temperatursensorkette eine den jeweiligen Busmodulen zugeordnete Temperaturinformation bereitstellbar. Vorzugsweise sind die Busmodule hinsichtlich der Bustopologie in Reihe geschaltet. Die Busmodule weisen vorzugsweise ein Temperatursensorelement, wie z. B. einen PCT, und eine elektronische, busfähige Temperaturerfassungseinheit auf. Letztere kann z. B. ein Mikrocontroller mit einem Temperatureingang bzw. mit einer integrierten Temperatursensoreinheit sein. Der Mikrocontroller kann ferner eine bereits integrierte Busschnittstelle aufweisen. Die Energieversorgung kann z. B. über das Bussystem selbst bereitgestellt werden. Das zugrundeliegende Bussystem kann z. B. ein I²C-Bus, ein CAN-Bus, ein auf die weit verbreitete 4/20 mA-Standard-Stromschnittstelle basierender HART-Bus oder ein anderes serielles oder paralleles Bussystem sein, welches über ein Distanz von 100 m und mehr zuverlässig betreibbar ist.
Der besondere Vorteil ist, dass neben der Temperaturerfassung auch eine Lokalisierung des jeweiligen kritischen Verbindungs- oder Anschlussbereichs innerhalb des Schienenverteilersystems möglich ist.
Nach einer zur vorherigen Ausführungsform alternativen Ausführungsform können die Temperatursensoren als individuell adressierbare Funkmodule ausgebildet sein. Die Funkmodule bilden in diesem Fall eine funkgestützte Temperatursensorkette. Es ist über die funkgestützte Temperatursensorkette eine den jeweiligen Funkmodulen zugeordnete Temperaturinformation bereitstellbar. Durch den Wegfall der Verbindungs- oder Buskabel reduziert sich der Montageaufwand für eine Temperaturüberwachung des Schienenverteilersystems erheblich. Die für den Betrieb der Funkmodule benötigte elektrische Energie kann aus einer Batterie bereitgestellt werden. Sie kann alternativ über ein Thermoelement bereitsgestellt werden, welches gerade bei einer zu überwachenden hohen Temperatur eine vergleichsweise hohe elektrische Energie liefert.
Das Funkmodul kann z. B. ein WLAN-, ein Blutooth- oder ein sonstiges bekanntes Funkmodul sein. Vorzugsweise sind die Funkmodule RFID-Funkmodule.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist das Schienenverteilersystem zumindest eine mit der jeweiligen Temperatursensorkette signal- oder datentechnisch verbundene Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit weist Mittel zum Empfang oder zur Abfrage der jeweiligen Temperaturinformation, gegebenenfalls Mittel zum Vergleich der jeweiligen Temperaturinformationen mit zumindest einer vorgegebenen Grenztemperaturinformation sowie Mittel zur Ausgabe der jeweiligen Temperaturinformation und/oder Mittel zur Ausgabe einer Warnmeldung im Falle des Überschreitens zumindest einer der Grenztemperaturinformationen auf. An eine solche Auswerteeinheit können eine oder mehrere, kabelgebundene oder funkgestützte Temperatursensorketten angeschlossen werden. Dadurch ist eine zuverlässige zentrale Temperaturerfassung möglich.
Die Auswerteeinheit kann ein elektronisches Modul, ein Schaltgerät mit Temperatureingang zur Montage an einer Hutschiene oder auch eine elektronische Baugruppe sein.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Auswerteeinheit ist diese in einem Abgangskasten des Schienenverteilersystems angeordnet.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Temperaturüberwachungssystem gelöst, welches eine Leitstelle und ein oder mehrere erfindungsgemäße Schienenverteilersysteme umfasst. Dadurch ist eine zentrale Überwachung eines oder mehrerer Schienenverteilersysteme durch geeignetes Personal möglich.
Nach einer Ausführungsform ist die Leitstelle über zumindest eine leitungsgebundene Signal-, Daten- oder Busleitung mit einer jeweiligen Auswerteeinheit des zumindest einen Schie nenverteilersystems zum Empfang der jeweiligen Temperaturinformationen und/oder der jeweiligen Warnmeldungen verbunden. Die Leitstelle kann dabei z. B. über das Internet mit den jeweiligen Auswerteeinheiten verbunden sein.
Darüberhinaus kann die Leitstelle über zumindest eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen funkgestützten Auswerteeinheit des zumindest einen Schienenverteilersystems zum Empfang der jeweiligen Temperaturinformationen und/oder der jeweiligen Warnmeldungen verbunden sein.
Das erfindungsgemäße Temperaturüberwachungssystem ist besonders vorteilhaft bei einer Windkraftanlage verwendbar. Das Temperaturüberwachungssystem ist hierzu zur Überwachung der Temperaturen zumindest an einem in einem Turm der Windkraftanlage verlegten Schienenverteilersystem vorgesehen. Es kann die Leitstelle signal- oder datentechnisch, kabelgebunden oder funkgestützt, mit zumindest einer Auswerteeinheit des Schienenverteilersystems des Temperaturüberwachungssystems zum Empfang der jeweiligen Temperaturinformationen und/oder der jeweiligen Warnmeldungen verbunden sein. Die Leitstelle kann, wie in den vorherigen Fällen auch, räumlich von der Windkraftanlage weit entfernt sein, wie z. B. in einer Leitstelle eines Energieversorgungsunternehmens, welches eine Vielzahl von Windkraftanlagen betreibt.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen
1 einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenverteilersystems,
2 eine Ansicht auf einen Verbindungsbereich zwischen zwei Stromschienenstücken gemäß der in 1 eingezeichneten Blickrichtung II,
3, 4 jeweils einen Ausschnitt zweier weiterer Ausfüh rungsformen des erfindungsgemäßen Schienenverteilersystems,
5 eine Schrägansicht des in 4 dargestellten beispielhaften Abgangskastens zum Anschließen des erfindungsgemäßen Schienenverteilersystems,
6 ein beispielhaftes Temperaturüberwachungssystem gemäß der Erfindung mit einem Schienenverteilersystem in einer Gesamtansicht und mit einer zugehörigen Leitstelle und
7 eine geeignete Verwendung für ein erfindungsgemäßes Temperaturüberwachungssystem am Beispiel einer Windkraftanlage.
1 zeigt einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schienenverteilersystems 1. Das gezeigte System 1 weist beispielhaft mehrere, modular hintereinander in einer Reihe angeordnete, mehrphasige Stromschienenstücke 2 auf. Im vorliegenden Beispiel ist das System 1 zur elektrischen Energieverteilung im Niederspannungsbereich ausgelegt. Zudem sind die parallel nebeneinander angeordneten, zu Stromschienen zugesammmengesetzten Stromschienenstücke 2 von einem gemeinsamen Gehäuse zum Schutz gegen Berührung und Verschmutzung umgeben. Im rechten Teil der 1 ist weiterhin ein Abgangskasten 3 zur Stromabzweigung dargestellt. Alternativ oder zusätzlich können auch elektrische Geräte, wie Schaltgeräte, Schaltschränke und dergleichen, an dem Schienenverteilersystem 1, insbesondere an einem Anschlussbereich A an dessen Längsenden, angeschlossen sein.
Erfindungsgemäß ist nun im Verbindungsbereich V der Stromschienenstücke 2, im Anschlussbereich A der Abgangskästen 3 und/oder im Anschlussbereich A der angeschlossenen elektrischen Geräte 4 zumindest ein Temperatursensor 10 zur Erfassung einer im jeweiligen Bereich V, A vorliegenden Temperatur angeordnet. Der jeweilige Temperatursensor 10 ist zudem zur Bereitstellung einer entsprechenden Temperaturinformation für eine mögliche Temperaturüberwachung ausgebildet.
Im vorliegenden Beispiel sind die gezeigten Temperatursensoren 10 bereits als Widerstandstemperatursensoren ausgebildet. Sie weisen insbesondere alle eine gleiche erste Sprungtemperatur, wie z. B. 70°, auf. Ferner sind alle Temperatursensoren 10 über eine Verbindungsleitung 5, wie z. B. einem Messkabel, in Reihe geschaltet, um so eine Temperatursensorkette zu bilden. In schaltungstechnischer Hinsicht handelt es sich hier um eine Reihenschaltung aus Widerständen. Um das Vorliegen zumindest einer überschrittenen ersten Sprungstemperatur an der Temperatursensorkette bereitzustellen, ist es ausreichend, wenn sich der Widerstandswert eines der Widerstandstemperatursensoren 10 bei Erreichen der Sprungtemperatur derart deutlich erhöht bzw. erniedrigt, dass eine signifikante Änderung des Gesamtwiderstandes der Temperatursensorkette messtechnisch erfasst werden kann. Erfahrungsgemäß können maximal 5 bis maximal 10 derartiger Widerstandstemperatursensoren 10, das heißt PTC oder NTC, in Reihe oder auch parallel geschaltet werden. Bei Temperatursensoren 10 mit besonders hoher Widerstandsänderung, wie z. B. bei Bimetallschaltern, kann prinzipiell eine beliebige Anzahl von Temperatursensoren in Reihe oder parallel geschaltet werden.
Alternativ können die Temperatursensoren 10 auch als individuell adressierbare Busmodule ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Verbindungsleitungen 5 als Buskabel ausgebildet. Über die so gebildete busfähige Temperatursensorkette ist dann eine den jeweiligen Busmodulen 10 bzw. den busfähigen Temperatursensoren 10 zugeordnete Temperaturinformation bereitstellbar. Es kann mit anderen Worten einer jeweiligen Temperaturinformation auch der jeweilige Ort zugeordnet werden.
Weiterhin weist das gezeigte Schienenverteilersystem 1 gemäß der Erfindung eine mit der jeweiligen Temperatursensorkette signal- oder datentechnisch verbundene Auswerteeinheit 6 auf. Diese weist Mittel zum Empfang oder zur Abfrage der jeweiligen Temperaturinformation sowie gegebenenfalls Mittel zum Vergleich der jeweiligen Temperaturinformationen mit zumindest einer vorgegebenen Grenztemperaturinformation auf.
Mit „Empfang” ist gemeint, dass die Temperatursensorkette aktiv einen elektrischen Messwert oder ein dazu korrespondierendes Messwertdatum für den erfassten Temperaturwert zur möglichen Auswertung bereitstellt.
Mit „Abfrage” ist gemeint, dass die Temperatursensorkette aktiv einen elektrischen Messwert oder ein dazu korrespondierendes Messwertdatum für den zu erfassenden bzw. erfassten Temperaturwert anfordert. Bei dem Messwert kann es sich z. B. um ein analoges oder pulweitenmoduliertes elektrisches Signal handeln. Bei dem Messwertdatum handelt es sich typischerweise um ein digital kodiertes, elektrisches, optisches oder drahtlos übertragenes Signal.
Ferner weist die Auswerteinheit 6 Mittel zur Ausgabe der jeweiligen Temperaturinformation, wie z. B. eines digital kodierten Temperaturwertes in Celsius, auf. Alternativ oder zu sätzlich kann die Auswerteeinheit 6 Mittel zur Ausgabe einer Warnmeldung M im Falle des Überschreitens zumindest einer der Grenztemperaturinformationen aufweisen. Die Ausgabe der Warnmeldung M kann z. B. optisch, wie z. B. mittels einer Leuchtdiode, akustisch und/oder signal- oder datentechnisch an einer Schnittstelle der Auswerteeinheit 6 erfolgen. Bei der Schnittstelle kann es sich um eine kabelgebundene Kommunikationsschnittstelle, wie z. B. um eine LAN-Schnittstelle, und/oder um eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle handeln, wie z. B. um eine WLAN-Schnittstelle.
Weiterhin können die Mittel der Auswerteeinheit 6 derart ausgebildet sein, dass im Falle einer angeschlossenen Temperatursensorkette mit Temperatursensoren 10 mit jeweils zwei Sprungtemperaturen je Messtelle zwei Meldungen ausgegeben werden. Die erste Meldung kann dann eine Warnmeldung M sein, wenn zumindest ein Temperatursensor 10 die erste Sprungtemperatur überschreitet. Die zweite Meldung kann eine Alarmmeldung oder Abschaltmeldung sein, wenn zusätzlich zumindest ein Temperatursensor 10 die zweite höhere Sprungtemperatur überschreitet.
2 zeigt eine Ansicht auf einen Verbindungsbereich V zwischen zwei Stromschienenstücken 2 gemäß der in 1 eingezeichneten Blickrichtung II. Es ist der gezeigte Temperatursensor 10 an einem Verbindungselement 15, hier in Form einer Schraube, im Verbindungsbereich V zweier Stromschienenstücke 2 angeordnet. Die Verbindungsschraube 15 ist dazu vorgesehen, zwei Stromschienenstücke 2 mechanisch fest miteinander zu verbinden. Ferner ist der Temperatursensor 10 an einem Blechstück 11 mittels einer Befestigungsschraube 16 im Verbindungsbereich V angebracht. Das Blechstück 11 ist dabei derart ausgeformt, dass dieses nach dem Befestigen unter Aufbringung einer Vorspannung an dem thermisch zu überwachenden Verbindungselement 15, das heißt der Verbindungsschraube, anliegt. Dadurch ist ein gut wärmeleitender Kontakt zwischen dem gleichfalls dort angeordneten und in Pillenform ausgeführten Temperatursensor 10 und der Verbindungschraube 15 gewährleistet. Der gezeigte Temperatursensor 10 ist ferner in einer federnd nachgebenden Umbiegung 12 des Blechstücks 11 eingeschnappt. Im Blechstück 11 ist eine weitere Umbiegung 13 vorhanden, in welcher eine Anschlussbuchse 14 zum externen Anschließen des Temperatursensors 10 eingeschnappt ist. Die Verbindungleitungen zum elektrischen Verbinden des Temperatursensors 10 mit der Anschlussbuchse 14 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit selbst nicht dargestellt.
3 zeigt einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenverteilersystems 1. In diesem Fall sind die Temperatursensoren 10 als individuell adressierbare Funkmodule ausgebildet. Letztere bilden eine funkgestützte Temperatursensorkette, über die eine den jeweiligen Funkmodulen 10 zugeordnete Temperaturinformation bereitstellbar ist. In entsprechender Weise weist die Auswerteeinheit 6 eine nicht weiter bezeichnete Antenne und Funkschnittstelle zumindest zum Empfang der über Funk von den funkgestützten Temperatursensoren 10 übertragenen Temperaturinformationen auf. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die Funkmodule 10 auch RFID-Funkmodule sein. Bei derartigen RFID-Funkmodulen kann es sich um aktiv sendende Funkmodule oder um sogenannte passive Backscatter-Funkmodule handeln, die über eine als Lesegerät ausgebildete Auswerteeinheit 6 abgefragt werden können.
4 zeigt einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schienenverteilersystems 1. In diesem Fall ist die Auswerteeinheit 6 in einem Abgangskasten 3 des Schienenverteilersystems 1 angeordnet. Sie kann z. B. als elektronisches Modul oder elektronische Baugruppe ausgeführt sein. Mit dem Bezugszeichen 34 ist eine LED bezeichnet, welche im Falle des Vorliegens einer detektierten Übertemperatur bei zumindest einem der Temperatursensoren 10 zur Signalisierung dauerleuchtend oder blinkend angesteuert werden kann.
5 zeigt eine Schrägansicht des in 4 dargestellten beispielhaften Abgangskastens 3 zum Anschließen des erfindungsgemäßen Schienenverteilersystems 1. Zur schaltungstechnischen Absicherung ist im Abgangskasten 3 ein Schaltgerät 31, wie z. B. ein Schutzschalter, untergebracht. Mit 32 sind die abgangsseitigen Stromleitungen bezeichnet, die zu einem Verbraucher geführt werden können. Die im Abgangskasten 3 untergebrachte elektronische Auswerteeinheit 6 ist eingangsseitig über das Verbindungskabel 5 mit der Temperatursensormesskette verbunden. Mit 33 ist ferner eine mit der Auswerteeinheit 6 verbundene Schnittstelle bezeichnet. An dieser kann z. B. ein Schnittstellenkabel zur Verbindung mit einer übergeordneten Leitstelle eingesteckt sein, an welche dann eine jeweilige Temperaturinformation, Warnmeldung M und/oder Alarmmeldung ausgegeben werden kann.
6 zeigt ein beispielhaftes Temperaturüberwachungssystem gemäß der Erfindung mit einem Schienenverteilersystem 1 in einer Gesamtansicht und mit einer zugehörigen Leitstelle 8. Wie die 6 zeigt, weist das Schienenverteilersystem 1 eine Vielzahl von parallel angeordneten Stromschienen auf, die jeweils aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Stromschienenstücken 2 bestehen. Mit dem Bezugszeichen 4 sind beispielhaft Schaltschränke als elektrische Geräte zu sehen. An diesen ist ein jeweiliges Ende einer parallelen Strom schiene des Schienenverteilersystems 1 angeschlossen. In den Verbindungsbereichen V sowie im Anschlussbereich A des Schienenverteilersystems 1 ist eine Vielzahl von Temperatursensoren 10 zur Erfassung einer möglichen Übertemperatur in diesen Bereichen V, A angeordnet. Die zwischen den jeweiligen Temperatursensoren 10 verlegten Verbindungsleitungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Im rechten Teil der 6 ist eine Auswerteeinheit 6 zu sehen, welche beispielhaft über eine leitungsgebundene Busleitung 7 mit einer Leitstelle 8 bzw. einem Leitstellenrechner verbunden ist. Detektiert die Auswerteinheit 6 eine unzulässig hohe Temperatur in einem Verbindungsbereich V, wie z. B. aufgrund eines Brandes F, so kann über diese automatisiert eine entsprechende Warnmeldung M oder Alarmmeldung an die übergeordnete Leitstelle 8 ausgegeben werden. Über diese kann z. B. automatisiert ein Servicetechniker B informiert werden, wie z. B. per SMS. Die Leitstelle 8 kann alternativ oder zusätzlich derart ausgeführt sein, dass mit Eintreffen einer solchen kritischen Meldung zumindest selektiv die Stromeinspeisung für das Schienenverteilersystem 1 abschaltet wird.
7 zeigt schließlich eine geeignete Verwendung für ein erfindungsgemäßes Temperaturüberwachungssystem am Beispiel einer Windkraftanlage 100. Mit dem Bezugszeichen 101 ist eine Gondel, mit 102 ein Flügelrad, mit 103 ein Turm und mit 104 eine Aufstiegsleiter der Windkraftanlage 100 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 105 ist ein Netzanschluss zum Anschließen einer externen Energieversorgungsleitung eines Energieversorgungsunternehmens bezeichnet.
Erfindungsgemäß wird nun ein derartiges Temperaturüberwachungssystem zur Überwachung der Temperaturen an dem im Turm 103 verlegten Schienenverteilersystem 1 verwendet. Die jeweligen von den Temperatursensoren 10 stammenden Temperaturinformationen werden zentral durch die Auswerteeinheit 6 erfasst. Letztere weist beispielhaft ein nicht weiter bezeichnetes Kabelmodem für eine sognannte „Powerline”-Kommunikation zur Weiterleitung der erfassten Temperaturinformationen und/oder einer daraus abgeleiteten Warnmeldung M an die zumeist weit entfernt angeordnete Leitstelle 8 auf. Letztere kann typischerweise mit einer Vielzahl von Auswerteeinheiten 6 datentechnisch verbunden sein.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Schienenverteilersystem 1 mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen, ein- oder mehrphasigen, modularen Stromschienenstücken 2 zur elektrischen Energieverteilung, insbesondere im Niederspannungs- und Mittelspannungsbereich, wobei mehrere Abgangskästen 3 und/oder elektrische Geräte 4 an dem Schienenverteilersystem angeschlossen sind. Erfindungsgemäß ist im Verbindungsbereich V der Stromschienenstücke 2, im Anschlussbereich A der Abgangskästen 3 und/oder im Anschlussbereich A der angeschlossenen elektrischen Geräte 4 zumindest ein Temperatursensor 10 zur Erfassung einer im jeweiligen Bereich V, A vorliegenden Temperatur und zur Bereitstellung einer entsprechenden Temperaturinformation für eine mögliche Temperaturüberwachung angeordnet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

1: Schienenverteilersystem
2: Stromschienenstücke
3: Abgangskasten
4: elektrischen Geräte, Schaltschrank
5, 7: Verbindungsleitung, Verbindungskabel
6: Auswerteeinheit
8: Leitstelle, Meldeeinrichtung
9: Gebäudewand
10: Temperatursensor, Sensorpille
11: Klemmblech
12, 13: Umbiegungen
14: Kabelanschluss, Buchse, Busanschluss
15: Verbindungsbolzen, Verbindungsschraube
16: Befestigungsschraube
31: Schaltgerät
32: Anschlussleitungen
33: Kommunikationsschnittstelle
34: Leuchtmittel, LED
100: Windkraftanlage
101: Gondel
102: Flügelrad
103: Turm
104: Leiter
105: Netzanschluss, Schaltschrank
A: Anschlussbereich
B: Benutzer, Servicetechniker, Operator
V: Verbindungsbereich
F: Feuer, Brandherd

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2008/052813 A1 [0004]

Claims

Schienenverteilersystem mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen, ein- oder mehrphasigen, modularen Stromschienenstücken (2) zur elektrischen Energieverteilung, insbesondere im Niederspannungs- und Mittelspannungsbereich, wobei mehrere Abgangskästen (3) und/oder elektrische Geräte (4) an dem Schienenverteilersystem angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (V) der Stromschienenstücke (2), im Anschlussbereich (A) der Abgangskästen (3) und/oder im Anschlussbereich (A) der angeschlossenen elektrischen Geräte (4) zumindest ein Temperatursensor (10) zur Erfassung einer im jeweiligen Bereich (V, A) vorliegenden Temperatur und zur Bereitstellung einer entsprechenden Temperaturinformation für eine mögliche Temperaturüberwachung angeordnet ist.
Schienenverteilersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Temperatursensor (10) an einem Verbindungselement (15) im Verbindungsbereich (V) zweier Stromschienenstücke (2) angeordnet ist oder dass der jeweilige Temperatursensor (10) an einer Klemme oder an einem Kontaktstück im Anschlussbereich (A) der Abgangskästen (3) und/oder im Anschlussbereich (A) der angeschlossenen elektrischen Geräte angeordnet ist.
Schienenverteilersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Temperatursensor (10) an einem Blechstück (11) angebracht ist und dass das Blechstück (11) am Verbindungselement (15), an der Klemme oder am Kontaktstück angebracht ist.
Schienenverteilersystem nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (10) als Widerstandstemperatursensoren ausgebildet sind und eine gleiche erste Sprungtemperatur aufweisen, dass die Temperatursensoren (10) zur Bildung einer Temperatursensorkette über eine Verbindungsleitung (5) in Reihe oder parallel geschaltet sind und dass das Vorliegen zumindest einer überschrittenen ersten Sprungstemperatur als Temperaturinformation an der Temperatursensorkette bereitstellbar ist.
Schienenverteilersystem nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Temperatursensoren (10) in einem zu überwachenden Bereich (V, A) angeordnet sind, dass die Temperatursensoren (10) als Widerstandstemperatursensoren ausgebildet sind und eine gleiche erste Sprungtemperatur aufweisen, dass die Temperatursensoren (10) zur Bildung zweier Temperatursensorketten jeweils über eine Verbindungsleitung (5) in Reihe oder parallel geschaltet sind und dass das Vorliegen zumindest einer überschrittenen ersten Sprungstemperatur an beiden Temperatursensorketten als Temperaturinformation bereitstellbar ist.
Schienenverteilersystem nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Temperatursensoren (10) in einem zu überwachenden Bereich (V, A) angeordnet sind, dass die jeweiligen zwei Temperatursensoren (10) als Widerstandstemperatursensoren ausgebildet sind, dass jeweils einer der zwei Temperatursensoren (10) eine gleiche erste und der jeweils andere eine gleiche zweite Sprungtemperatur aufweist, welche im Vergleich zur ersten Sprungtemperatur höher ist, dass die Temperatur sensoren (10) mit jeweils gleicher Sprungtemperatur zur Bildung einer Temperatursensorkette über eine Verbindungsleitung (5) in Reihe oder parallel geschaltet sind und dass das Vorliegen zumindest einer überschrittenen jeweiligen ersten und gegebenenfalls zumindest einer jeweiligen zweiten Sprungstemperatur als Temperaturinformation an der entsprechenden Temperatursensorkette bereitstellbar ist.
Schienenverteilersystem nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (10) als individuell adressierbare Busmodule ausgebildet sind, dass die Busmodule (10) über Buskabel zu einer busfähigen Temperatursensorkette miteinander verbindbar sind und dass über die busfähige Temperatursensorkette eine den jeweiligen Busmodulen (10) zugeordnete Temperaturinformation bereitstellbar ist.
Schienenverteilersystem nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren (10) als individuell adressierbare Funkmodule ausgebildet sind, dass die Funkmodule (10) eine funkgestützte Temperatursensorkette bilden und dass über die funkgestützte Temperatursensorkette eine den jeweiligen Funkmodulen (10) zugeordnete Temperaturinformation bereitstellbar ist.
Schienenverteilersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkmodule (10) RFID-Funkmodule sind.
Schienenverteilersystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienenverteilersystem zumindest eine mit der jeweiligen Temperatursensorkette signal- oder datentechnisch verbundene Auswerteeinheit (6) aufweist und dass die Auswerteeinheit (6) Mittel zum Empfang oder zur Abfrage der jeweiligen Temperaturinformation, gegebenenfalls Mittel zum Vergleich der jeweiligen Temperaturinformationen mit zumindest einer vorgegebenen Grenztemperaturinformation sowie Mittel zur Ausgabe der jeweiligen Temperaturinformation und/oder Mittel zur Ausgabe einer Warnmeldung (M) im Falle des Überschreitens zumindest einer der Grenztemperaturinformationen aufweist.
Schienenverteilersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (6) in einem Abgangskasten (3) des Schienenverteilersystems angeordnet ist.
Temperaturüberwachungssystem mit einer Leitstelle (8) und mit einer oder mehreren Schienenverteilersystemen (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
Temperaturüberwachungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitstelle (8) über zumindest eine leitungsgebundene Signal-, Daten- oder Busleitung (7) mit einer jeweiligen Auswerteeinheit (6) des zumindest einen Schienenverteilersystems (1) zum Empfang der jeweiligen Temperaturinformationen und/oder der jeweiligen Warnmeldungen (M) verbunden ist.
Temperaturüberwachungssystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitstelle (8) über zumindest eine drahtlose Kommunikationsverbindung mit einer jeweiligen funkgestützten Aus werteeinheit (6) des zumindest einen Schienenverteilersystems (1) zum Empfang der jeweiligen Temperaturinformationen und/oder der jeweiligen Warnmeldungen (M) verbunden ist.
Verwendung eines Temperaturüberwachungssystems nach einem der Ansprüche 12 bis 14 in einer Windkraftanlage (100), wobei das Temperaturüberwachungssystem zur Überwachung der Temperaturen zumindest an einem in einem Turm (103) der Windkraftanlage (100) verlegten Schienenverteilersystem (1) vorgesehen ist und wobei die Leitstelle (8) signal- oder datentechnisch, kabelgebunden oder funkgestützt, mit zumindest einer Auswerteeinheit (6) des Schienenverteilersystems (1) des Temperaturüberwachungssystems zum Empfang der jeweiligen Temperaturinformationen und/oder der jeweiligen Warnmeldungen (F) verbunden ist.