DE102009048670A1

DE102009048670A1 - Einrichtung zur elektrischen Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle, insbesondere von elektrischen Netzen

Info

Publication number: DE102009048670A1
Application number: DE102009048670A
Authority: DE
Inventors: Rainer Hauser; Dirk JÜRGENS
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle, insbesondere von elektrischen Netzen, mit einem Mikrocontroller, mit Eingängen (E1, E2) für zu messende elektrische Signale (M1, M2), insbesondere für Strom und Spannung der elektrischen Netze, mit einer Bewertungseinrichtung zur Bewertung der Signale (M1, M2) und mit einer externen Stromversorgung (S1, S2). Um die Datenerfassung und -speicherung sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass eine in die Einrichtung integrierte unterbrechungsfreie Spannungsversorgung vorgesehen ist, umfassend: - einen elektrischen Energiespeicher (EX), - eine Ladeeinrichtung (LE), welche den Zustand des Energiespeichers (EX) überwacht und seine Aufladung steuert, - eine Überwachung der externen Stromversorgung (S1, S2) und - eine Umschalteinrichtung (UE), welche die externe Stromversorgung (S1, S2) überwacht und bei Störungen auf Energiespeicher-Betrieb umschaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle, insbesondere von elektrischen Netzen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Einrichtungen zur Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle von elektrischen Netzen sind als PMD (Power Monitoring Device) und PQM (Power Quality Monitoring) bekannt. Diese Einrichtungen sind heute meist als intelligente Messgeräte mit Strom- und Spannungseingängen ausgeführt. Die durch die elektrischen Leitungen des elektrischen Netzes fließenden Ströme und deren Spannungen werden als elektrische Signale von einer dafür vorgesehenen Einrichtung bewertet, die meist softwaremäßig mittels eines Mikrocontrollers realisiert ist. Die Stromversorgung der Einrichtung erfolgt dabei meist extern.
Nachteilig bei den bekannten Einrichtungen ist, dass bei Ausfall der Stromversorgung nicht nur die aktuellen Daten, sondern auch die diesen vorausgehenden Daten verloren gehen können.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Datenerfassung und -speicherung bei Einrichtungen zur Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle sicherzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Erfindung sieht vor, dass eine in die Einrichtung integrierte unterbrechungsfreie Spannungsversorgung (USV) vorgesehen ist, umfassend: einen elektrischen Energiespeicher eine Ladeeinrichtung, welche den Zustand des Energiespeichers überwacht und seine Aufladung steuert, eine Überwachung der externen Stromversorgung und eine Umschalteinrichtung, welche die externe Stromversorgung überwacht und bei Störungen auf Energiespeicher-Betrieb umschaltet. Die Erfindung besteht also darin, eine unterbrechungsfreie Spannungsversorgung mit einem elektrischen Energiespeicher in die Einrichtung zu integrieren, wobei der Energiespeicher von der Einrichtung überwacht und geladen wird. Gleichzeitig wird die externe Stromversorgung überwacht und bei Störungen wird auf Energiespeicher-Betrieb umgeschaltet. Die Umschalteinrichtung sorgt also dafür, dass bei Bedarf jeweils selbsttätig von der externen Stromversorgung, d. h. Normalbetrieb, auf Notbetrieb mit Energiespeicher umgeschaltet wird. Dazu erforderlich ist die Überwachung der Stromversorgung. Das Erkennen eines Ausfalls der Stromversorgung kann parameterabhängig erfolgen, wobei die Spannungshöhe und die Zeit vorzugsweise als Parameter dienen.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Überwachung und Aufladung des Energiespeichers, die Überwachung der externen Stromversorgung und das Umschalten auf Energiespeicher-Betrieb softwaremäßig mit Hilfe des Mikrocontrollers.
Bei einer einfachen Ausführung ist der elektrische Energiespeicher ein externer Akkumulator.
Zweckmäßigerweise wird auch die Bewertungseinrichtung softwaremäßig durch den Mikrocontroller gebildet.
Die Einrichtung lässt sich weiter vereinfachen, wenn die externe Stromversorgung eine Zwischenspannung bereitstellt, aus der dann wieder unterschiedliche Versorgungsspannungen gebildet werden.
Mit Vorteil ist auch eine Datenverarbeitung zur Aufbereitung und Verarbeitung der Signale vorgesehen. Diese weist eine Datenausgabe auf, die eine externe Kommunikation umfasst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Einrichtung zur elektrischen Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle in einer schematischen Darstellung und
2 die Stromversorgungseinheit SE der Einrichtung gemäß 1 in einer schematischen Darstellung.
1 zeigt eine auch als PMD (Power Monitoring Device) bezeichnete Einrichtung zur Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle von elektrischen Netzen. Dazu liegen an Eingängen E1, E2 elektrische Signale M1, M2 des elektrischen Netzes an, bei denen es sich um die durch die elektrischen Leitungen des elektrischen Netzes fließenden Ströme und deren Spannungen handelt. Die Signale M1, M2 werden in die Messdaten für die Messdatenaufbereitung MDA insbesondere durch deren Digitalisierung umgewandelt.
Die Einrichtung ist an zwei unabhängige externe Stromversorgungen S1, S2 angeschlossen, welche mit einer internen Stromversorgungseinheit SE verbunden sind. Die Stromversorgungseinheit SE versorgt einen Mikrocontroller (nicht gezeigt) mit elektrischem Strom. Außerdem liefert sie den (Lade-)Strom für einen externen Energiespeicher EX
Eine Messdatenaufbereitung MDA, eine Messdatenverarbeitung und -speicherung MVS sowie eine Datenausgabe und -kommunikation DAK erfolgt softwaremäßig durch den Mikrocontroller.
Dabei werden die Messdaten mittels der Messdatenverarbeitung und -speicherung MVS bewertet, die hier als softwaremäßig ausgeführte Bewertungseinrichtung fungiert. Die Messdaten als auch deren Bewertungen werden in einem Speicher der Einrichtung abgelegt.
Zur Anzeige der Daten und Bewertungen dient die Datenausgabe DAK, wobei die Daten auch über eine zugehörige externe Datenkommunikation ausgegeben werden können.
2 zeigt die Stromversorgungseinheit SE in einer schematischen Darstellung. Die Stromversorgung S1 ist dabei die Hauptstromversorgung, während die Stromversorgung S2 eine externe Schutzkleinspannung liefert. Bei Bedarf kann eine zentrale Einheit ZE (die den Mikrocontroller umfasst) zwischen den Stromversorgungen S1, S2 bei Bedarf wählen (Umschaltung UES12).
Aus der Stromversorgung S1 wird mittels eines Netzteils NT eine Zwischenspannung S1Z gebildet. Diese dient zum Aufladen des externen Energiespeichers EX. Dazu ist eine Ladeeinrichtung LE der zentralen Einheit ZE vorgesehen, die ebenfalls softwaremäßig durch den Mikrocontroller gesteuert wird. Die Ladeeinrichtung LE überwacht den externen Energiespeicher EX und sorgt für dessen Aufladung. Weiter ist eine vom Mikrocontroller gesteuerte und zur zentralen Einheit ZE gehörende Umschalteinrichtung UE vorhanden, welche die externen Stromversorgungen S1, S2 überwacht und bei Störungen jeweils auf Energiespeicher-Betrieb umschaltet.
Von der zentralen Einheit ZE (und damit vom Mikrocontroller MC) gesteuert, wird aus der Zwischenspannung S1Z eine Zwischenspannung S2Z erzeugt, welche wiederum zur Erzeugung mehrerer Spannungen SU1, SU2, SU3 (Spannungsversorgungen) dient. Dies erfolgt mittels eines Netzteils NTU, bei dem es sich selbstverständlich auch um mehrere Netzteile handeln kann.

Claims

Einrichtung zur Leistungs- und/oder Qualitätskontrolle, insbesondere von elektrischen Netzen, mit einem Mikrocontroller, mit Eingängen (E1, E2) für zu messende elektrische Signale (M1, M2), insbesondere für Strom und Spannung der elektrischen Netze, mit einer Bewertungseinrichtung zur Bewertung der Signale (M1, M2), und mit einer externen Stromversorgung (S1, S2), dadurch gekennzeichnet, dass eine in die Einrichtung integrierte unterbrechungsfreie Spannungsversorgung vorgesehen ist, umfassend: – einen elektrischen Energiespeicher (EX), – eine Ladeeinrichtung (LE), welche den Zustand des Energiespeichers (EX) überwacht und seine Aufladung steuert, – eine Überwachung der externen Stromversorgung (S1, S2) und – eine Umschalteinrichtung (UE), welche die externe Stromversorgung (S1, S2) überwacht und bei Störungen auf Energiespeicher-Betrieb umschaltet.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung und Aufladung des Energiespeichers (EX), die Überwachung der externen Stromversorgung (S1, S2) und das Umschalten auf Energiespeicher-Betrieb softwaremäßig mit Hilfe des Mikrocontrollers erfolgt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungseinrichtung softwaremäßig durch den Mikrocontroller gebildet wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Stromversorgung (S1, S2) eine Zwischenspannung (S1Z) bereitstellt, aus der unterschiedliche Versorgungsspannungen (SU1, SU2, SU3) gebildet werden.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenverarbeitung (DAK) zur Aufbereitung und Verarbeitung der Signale (M1, M2) vorgesehen ist, die eine Datenausgabe umfasst, die eine externe Datenkommunikation aufweist.