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Title:
LAYOUT, METHOD AND CURRENT MEASURING DEVICE FOR MEASURING A CURRENT IN A CONDUCTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/054742
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method, a layout and a current measuring device which can be used to generate a signal in a particularly simple manner that characterizes a fault current in an electrical conductor having at least three ends. According to the invention, the current measuring device for measuring a current in a conductor has at least one measured value input and at least one measured value output in addition to an arithmetic unit that adds up the measured value corresponding to the current with the measured value applied at least in the measured value input and supplies the resulting added-up current measurement value to at least one measurement value output.

Inventors:
PHILIPPOT LUC (DE)
SCHUSTER NORBERT (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/001212
Publication Date:
October 28, 1999
Filing Date:
April 16, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
PHILIPPOT LUC (DE)
SCHUSTER NORBERT (DE)
International Classes:
G01R31/02; H02H3/28; G01R31/08; (IPC1-7): G01R31/02; H02H3/28
Foreign References:
DE19630989A11998-02-05
US4862308A1989-08-29
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines einen Fehlerstrom eines min destens drei Leiterenden (120,123,126,129) aufweisenden elektrischen Leiters (130) kennzeichnenden Fehlersignals mit Strommeßeinrichtungen (100,103,106,109), die derart ange ordnet sind, daß an jedem Leiterende des Leiters eine der Strommeßeinrichtungen angebracht ist und die Strommeßeinrich tungen über Datenleitungen (112) verbunden sind, wobei bei dem Verfahren mit den Strommeßeinrichtungen der Strom (IA', IB', IC', ID') in den jeweiligen Leiterenden unter Bildung von Strom meßwerten (IA, IB, IC, ID) gemessen wird, zu einer ausgewählten Strommeßeinrichtung (109) ein Meßwert (IA+IB+IC) übertragen wird, der aus den Strommeßwerten der übrigen Strommeßeinrichtungen durch vorzeichenrichtige Ad dition gebildet ist, und mit der ausgewählten Strommeßeinrichtung (109) aus ihren Strommeßwerten (ID) und dem Meßwert (IA+IB+IC) ein Ge samtstromwert (IA+IB+IC+ID) durch vorzeichenrichtige Addi tion gebildet wird und mit der ausgewählten Strommeßeinrichtung (109) das Fehler signal erzeugt wird, wenn der Gesamtstromwert betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
2. Verfahren zum Erzeugen eines einen Fehlerstrom eines min destens drei Leiterenden (9,12,15,18,21) aufweisenden elektrischen Leiters (6) kennzeichnenden Fehlersignals mit Strommeßeinrichtungen (30,33,36,39 42), die derart ange ordnet sind, daß an jedem Leiterende des Leiters eine der Strommeßeinrichtungen angebracht ist und die Strommeßeinrich tungen über Datenleitungen verbunden sind, wobei bei dem Ver fahren mit den Strommeßelnrichtungen der Strom (IA', IB', IC', ID', IE') in den jeweiligen Leiterenden unter Bildung von Strommeßwerten (IA, IB, IC, ID, IE) gemessen wird, zu einer ausgewählten Strommeßeinrichtung (30) ein Meßwert übertragen wird, der aus den Strommeßwerten (IB+IC) einer ersten Gruppe der übrigen Strommeßeinrichtungen durch vor zeichenrichtige Addition gebildet ist, <BR> <BR> <BR> <BR> zu der ausgewählten Strommeßeinrichtung ein weiterer Meß wert (ID+IE) übertragen wird, der aus den Strommeßwerten einer zweiten Gruppe der übrigen Strommeßeinrichtungen durch vorzeichenrichtige Addition gebildet ist, wobei die zweite Gruppe alle Strommeßeinrichtungen außer der ausge wählten und den Strommeßeinrichtungen der ersten Gruppe enthält, mit der ausgewählten Strommeßeinrichtung (30) aus ihren Strommeßwerten (IA) und den beiden Meßwerten (IB+IC, ID+IE) ein Gesamtstromwert (IA+... +IE) durch vorzeichenrichtige Addition gebildet wird und mit der ausgewählten Strommeßeinrichtung (30) das Fehlersi gnal erzeugt wird, wenn der Gesamtstromwert (IA+... +IE) be tragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
3. Anordnung zum Erzeugen eines einen Fehlerstrom eines min destens drei Leiterenden (120,123,126,129) aufweisenden elektrischen Leiters (130) kennzeichnenden Fehlersignals mit an jedem Leiterende des Leiters jeweils einer angebrachten Strommeßeinrichtung (100,103,106,109), die den Strom (IA', IB', IC', ID') in ihrem jeweiligen Leiterende unter Bildung eines Strommeßwertes (IA, IB, IC, ID) mißt, wobei bei der An ordnung <BR> <BR> <BR> <BR> die Strommeßeinrichtungen elektrisch mittels Datenleitungen (112) in einer kettenförmigen Struktur derart untereinander verbunden sind, daß jede in der Kette innenliegende Strommeßeinrichtung (103,106) mit einem Meßwerteingang (E103a, E106a) an einen Meßwertausgang (AlOOa, A103a) der ihr jeweils vorgeordneten Strommeßeinrichtung und mit einem Meß wertausgang (A103a, A106a) an einen Meßwerteingang (E106a, E109a) der ihr jeweils nachgeordneten Strom meßeinrichtung angeschlossen ist und eine erste der beiden in der Kette außenliegenden Strommeßeinrichtungen (100) mit ihrem Meßwertausgang (AlOOa) an einen Meßwerteingang (E103a) der ihr nach geordneten innenliegenden Strommeßeinrichtung (103) angeschlossen ist und die zweite der beiden außenlie genden Strommeßeinrichtungen (109) mit einem Meß werteingang (E109a) an den Meßwertausgang (A106a) der ihr vorgeordneten innenliegenden Strommeßeinrichtung (106) angeschlossen ist, jede innenliegende Strommeßeinrichtung (106,109) eine Re cheneinheit aufweist, die ihren Strommeßwert zu einem an ihrem Meßwerteingang anliegenden Meßwert der jeweils vorge ordneten Strommeßeinrichtung vorzeichenrichtig unter Bil dung eines Summenstrommeßwertes addiert und den Summen strommeßwert an ihrem Meßwertausgang als Meßwert abgibt, die zweite außenliegende Strommeßeinrichtung (109) eine Steuereinheit aufweist, die das Fehlersignal abgibt, sobald ein aus dem Meßwert (IA+IB+IC) der vorgeordneten innenlie genden Strommeßeinrichtung (106) und ihrem Strommeßwert (ID) durch vorzeichenrichtige Addition gebildeter Ge samtstromwert (IA+... ID) einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegenden Strommeßeinrichtungen (103,106) unter einander derart verbunden sind, daß ein weiterer Meß werteingang (E103b) einer innenliegenden Strommeßeinrich tung (103) an einen weiteren Meßwertausgang (A106b) der ihr jeweils nachgeordneten innenliegenden Strommeßeinrichtung (106) und ein weiterer Meßwertausgang einer innenliegenden Strommeßeinrichtung an einen weiteren Meßwerteingang der ihr jeweils vorgeordneten innenliegenden Strommeßeinrich tung angeschlossen ist, die erste außenliegende Strommeßeinrichtung (100) mit einem Meßwerteingang (ElOOb) an einen weiteren Meßwertausgang (A103b) der ihr nachgeordneten innenliegenden Strommeßein richtung (103) angeschlossen ist und die zweite außenlie gende Strommeßeinrichtung (109) mit einem Meßwertausgang (A109b) an einen weiteren Meßwerteingang (E106b) der ihr vorgeordneten innenliegenden Strommeßeinrichtung (106) an geschlossen ist, jede innenliegende Strommeßeinrichtung (103,106) eine wei tere Recheneinheit aufweist, die den Strommeßwert der eige nen Strommeßeinrichtung zu einem an ihrem weiteren Meß werteingang anliegenden weiteren Meßwert der nachgeordneten Strommeßeinrichtung vorzeichenrichtig unter Bildung eines weiteren Summenstrommeßwertes addiert und den resultieren den weiteren Summenstrommeßwert an ihrem weiteren Meß wertausgang als weiteren Meßwert abgibt, und mindestens eine der inneren Strommeßeinrichtungen (103, 106) eine Steuereinheit aufweist, die das Fehlersignal er zeugt, sobald der aus den an ihren beiden Meßwerteingängen anliegenden Meßwerten und ihrem gemessenen Strommeßwert durch vorzeichenrichtige Addition gebildete Gesamtstromwert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste außenliegende Strommeßeinrichtung (100) eine Steuereinheit aufweist, die das Fehlersignal erzeugt, so bald der aus dem an ihrem Meßwerteingang anliegenden Meß wert und ihrem gemessenen Strommeßwert durch vorzeichen richtige Addition gebildete Gesamtstromwert den vorgegebe nen Schwellenwert überschreitet.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden außenliegenden Strommeßeinrichtungen durch minde stens eine zusätzliche Datenleitung (115) miteinander verbun den sind, über die der Gesamtstromwert übertragen wird.
7. Strommeßeinrichtung (103) zum Messen eines Stromes (IBt) in einem Leiter (123) mit mindestens einem Meßwerteingang (E103a) und mindestens einem Meßwertausgang (A103a) sowie einer Recheneinheit, die einen dem Strom (IB') entsprechen den Strommeßwert (IB) zu einem an dem mindestens einen Meß werteingang (E103a) anliegenden Meßwert (IA) addiert und die den resultierenden Summenstrommeßwert (IA+IB) an dem mindestens einen Meßwertausgang (A103a) abgibt.
8. Strommeßeinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daB die Recheneinheit eine Einrichtung aufweist, mit der das Vorzeichen des Strommeßwertes geändert werden kann.
9. Strommeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h, eine mit der Recheneinheit verbundene Steuereinheit (78), die ein Signal (S) für einen Fehlerstrom abgibt, sobald ein mit dem Strommeßwert (IB) und dem Meßwert (IA) gebildeter Gesamtstromwert einen vorgegebenen Schwellenwert über schreitet.
Description:
Beschreibung Anordnung, Verfahren und Strommeßeinrichtung zum Messen eines Stromes in einem Leiter Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders ein- fach durchführbares Verfahren zum Erzeugen eines Signals-an- zugeben, das einen Fehlerstrom in einem mindestens drei Lei- terenden aufweisenden elektrischen Leiter kennzeichnet. Unter einem Fehlerstrom wird dabei ein Strom verstanden, der an einer Fehlerstelle des Leiters, beispielsweise einer Kurzschlußstelle, also nicht an einem der Leiterenden aus dem Leiter abfließt bzw. in den Leiter hineinfließt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen ein Verfahren zum Erzeugen eines einen Fehlerstrom eines min- destens drei Leiterenden aufweisenden elektrischen Leiters kennzeichnenden Fehlersignals mit Strommeßeinrichtungen, die derart angeordnet sind, daß an jedem Leiterende des Leiters eine der Strommeßeinrichtungen angebracht ist und die Strom- meßeinrichtungen über Datenleitungen verbunden sind, wobei bei dem Verfahren mit den Strommeßeinrichtungen der Strom in den jeweiligen Leiterenden unter Bildung von Strommeßwerten gemessen wird, zu einer ausgewählten Strommeßeinrichtung ein Meßwert übertragen wird, der aus den Strommeßwerten der übri- gen Strommeßeinrichtungen durch vorzeichenrichtige Addition gebildet ist, und mit der ausgewählten Strommeßeinrichtung aus ihren Strommeßwerten und dem Meßwert ein Gesamtstromwert durch vorzeichenrichtige Addition gebildet wird und mit der ausgewählten Strommeßeinrichtung das Fehlersignal erzeugt wird, wenn der Gesamtstromwert betragsmäßig einen vorgegebe- nen Schwellenwert überschreitet. Die vorzeichenrichtige Addi- tion der Strommeßwerte kann dabei im Zeitbereich oder im Fre- quenzbereich erfolgen. Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einem dreiphasigen Wechselstromsystem eingesetzt, so muß das

Verfahren für jede Phase, d. h. für jeden Phasenleiter, separat durchgeführt werden ; dabei kann im Falle eines Fehlerstroms jede Phase einzeln abgeschaltet werden.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be- steht darin, daß es sehr schnell ist ; denn bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahren werden die Strommeßwerte der übrigen Strommeßeinrichtungen zuerst durch vorzeichenrichtige Addi- tion zu einem Meßwert zusammengefaßt, und es wird anschlie- ßend nur dieser Meßwert zu der ausgewählten Strommeßeinrich- tung übertragen. Da nur dieser einzige Meßwert zu der ausge- wählten Strommeßeinrichtung übertragen werden muß, ist die gesamte zu übertragende Datenmenge sehr klein ; dies führt zu der besonders hohen Geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ; denn je weniger Daten übertragen werden müssen, um so weniger Zeit ist dafür erforderlich. Darüber hinaus muß in der ausgewählten Strommeßeinrichtung nur ein einziger Re- chenschritt durchgeführt werden, der darin besteht, den über- tragenen Meßwert zu dem gemessenen Strommeßwert der ausge- wählten Strommeßeinrichtung zu addieren ; durch das Übermit- teln des vorab bestimmten Meßwertes wird die ausgewählte Strommeßeinrichtung also von weiteren Rechenschritten ent- lastet, was ebenfalls zu einem Geschwindigkeitsgewinn führt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch ge- löst durch ein Verfahren zum Erzeugen eines einen Fehlerstrom eines mindestens drei Leiterenden aufweisenden elektrischen Leiters kennzeichnenden Fehlersignals mit Strommeßeinrichtun- gen, die derart angeordnet sind, daß an jedem Leiterende des Leiters eine der Strommeßeinrichtungen angebracht ist und die Strommeßeinrichtungen über Datenleitungen verbunden sind, wo- bei bei dem Verfahren mit den Strommeßeinrichtungen der Strom in den jeweiligen Leiterenden unter Bildung von Strommeßwer- ten gemessen wird, zu einer ausgewählten Strommeßeinrichtung ein Meßwert übertragen wird, der aus den Strommeßwerten einer

ersten Gruppe der übrigen Strommeßeinrichtungen durch vorzei- chenrichtige Addition gebildet ist, zu der ausgewählten Strommeßeinrichtung ein weiterer Meßwert übertragen wird, der aus den Strommeßwerten einer zweiten Gruppe der übrigen Strommeßeinrichtungen durch vorzeichenrichtige Addition ge- bildet ist, wobei die zweite Gruppe alle Strommeßeinrichtun- gen außer der ausgewählten und den Strommeßeinrichtungen der ersten Gruppe enthält, mit der ausgewählten Strommeßeinrich- tung aus ihren Strommeßwerten und den beiden Meßwerten ein Gesamtstromwert durch vorzeichenrichtige Addition gebildet wird und mit der ausgewählten Strommeßeinrichtung das Fehler- signal erzeugt wird, wenn der Gesamtstromwert betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Die im Zusam- menhang mit dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile gelten auch für das zweite erfindungsgemäße Verfah- ren ; ein besonderer Vorteil des zweiten Verfahrens besteht darin, daß bei diesem die Strommeßeinrichtungen in zwei Grup- pen unterteilt werden können und für jede der beiden Gruppen ein separater Meßwert gebildet werden kann. Dies kann bei- spielsweise von Vorteil sein, wenn die zwei Gruppen von Strommeßeinrichtungen räumlich sehr weit voneinander getrennt liegen und das Bilden und Übertragen eines einzigen Meßwertes zu der ausgewählten Strommeßeinrichtung einen besonders hohen Aufwand hervorrufen würde.

Im Rahmen der Erfindung wird außerdem eine Anordnung vorge- schlagen, mit der sich ein einen Fehlerstrom in einem minde- stens drei Leiterenden aufweisenden elektrischen Leiter kennzeichnendes Fehlersignal besonders einfach bilden läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anord- nung zum Erzeugen eines einen Fehlerstrom eines mindestens drei Leiterenden aufweisenden elektrischen Leiters kennzeich- nenden Fehlersignals mit an jedem Leiterende des Leiters je- weils einer angebrachten Strommeßeinrichtung, die den Strom

in ihrem jeweiligen Leiterende unter Bildung eines Strommeß- wertes mißt, wobei bei der Anordnung die Strommeßeinrichtun- gen elektrisch mittels Datenleitungen in einer kettenformigen Struktur derart untereinander verbunden sind, daß jede in der Kette innenliegende Strommeßeinrichtung mit einem Meßwertein- gang an einen Meßwertausgang der ihr jeweils vorgeordneten Strommeßeinrichtung und mit einem Meßwertausgang an einen Meßwerteingang der ihr jeweils nachgeordneten Strommeßein- richtung angeschlossen ist und eine erste der beiden in der Kette außenliegenden Strommeßeinrichtungen mit ihrem Meßwer- tausgang an einen Meßwerteingang der ihr nachgeordneten in- nenliegenden Strommeßeinrichtung angeschlossen ist und die zweite der beiden außenliegenden Strommeßeinrichtungen mit einem Meßwerteingang an den Meßwertausgang der ihr vorgeord- neten innenliegenden Strommeßeinrichtung angeschlossen ist, jede innenliegende Strommeßeinrichtung eine Recheneinheit aufweist, die ihren Strommeßwert zu einem an ihrem Meß- werteingang anliegenden Meßwert der jeweils vorgeordneten Strommeßeinrichtung vorzeichenrichtig unter Bildung eines Summenstrommeßwertes addiert und den Summenstrommeßwert an ihrem Meßwertausgang als Meßwert abgibt, die zweite außenlie- gende Strommeßeinrichtung eine Steuereinheit aufweist, die das Fehlersignal abgibt, sobald ein aus dem Meßwert der vor- geordneten innenliegenden Strommeßeinrichtung und ihrem Strommeßwert durch vorzeichenrichtige Addition gebildeter Ge- samtstromwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht in der be- sonders großen Geschwindigkeit, mit der das Fehlersignal er- zeugt wird, da zu der zweiten außenliegenden Strommeßeinrich- tung nicht alle Strommeßwerte der übrigen Strommeßeinrichtun- gen einzeln übertragen werden, sondern statt dessen nur ein einziger Meßwert, der die Stromsumme der übrigen Strommeßein- richtungen enthält ; dies führt zu einem besonders schnellen Erzeugen des Fehlersignals, weil die gesamte, zu der zweiten außenliegenden Strommeßeinrichtung zu übertragende Datenmenge

relativ gering ist, da nur ein einziger Meßwert zu übertragen ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be- steht darin, daß nur relativ wenige Datenleitungen zur Ver- bindung der Strommeßeinrichtungen notwendig sind ; bei einer Leitung mit N Leiterenden sind bei der erfindungsgemäßen ket- tenförmigen Anordnung der Strommeßeinrichtungen lediglich (N-1) Datenleitungen erforderlich, wohingegen bei einer An- ordnung, bei der alle Strommeßeinrichtungen untereinander verbunden sind, N* (N-1) Datenleitungen benötigt werden.

Um zu erreichen, daß zusätzlich zu der zweiten außenliegenden Strommeßeinrichtung auch mindestens eine innenliegende Strom- meßeinrichtung das Fehlersignal erzeugen kann, wird im Rahmen einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung erfin- dungsgemäß vorgeschlagen, daß die innenliegenden Strommeßein- richtungen untereinander derart verbunden sind, daß ein wei- terer Meßwerteingang einer innenliegenden Strommeßeinrichtung an einen weiteren Meßwertausgang der ihr jeweils nachgeordne- ten innenliegenden Strommeßeinrichtung und ein weiterer Meß- wertausgang einer innenliegenden Strommeßeinrichtung an einen weiteren Meßwerteingang der ihr jeweils vorgeordneten innen- liegenden Strommeßeinrichtung angeschlossen ist, die erste außenliegende Strommeßeinrichtung mit einem Meßwerteingang an einen weiteren Meßwertausgang der ihr nachgeordneten innen- liegenden Strommeßeinrichtung angeschlossen ist und die zweite außenliegende Strommeßeinrichtung mit einem Meß- wertausgang an einen weiteren Meßwerteingang der ihr vorge- ordneten innenliegenden Strommeßeinrichtung angeschlossen ist, jede innenliegende Strommeßeinrichtung eine weitere Re- cheneinheit aufweist, die den StrommeRwert der eigenen Strom- meßeinrichtung zu einem an ihrem weiteren Meßwerteingang an- liegenden weiteren Meßwert der nachgeordneten Strommeßein- richtung vorzeichenrichtig unter Bildung eines weiteren Sum- menstrommeßwertes addiert und den resultierenden weiteren Summenstrommeßwert an ihrem weiteren Meßwertausgang als wei-

teren Meßwert abgibt, und mindestens eine der inneren Strom- meßeinrichtungen eine Steuereinheit aufweist, die das Fehler- signal erzeugt, sobald der aus den an ihren beiden Meß- werteingängen anliegenden Meßwerten und ihrem gemessenen Strommeßwert durch vorzeichenrichtige Addition gebildete Ge- samtstromwert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß mehrere Strommeßeinrichtungen der Anordnung in der Lage sind, das Fehlersignal zu erzeugen, da alle Strommeßeinrichtungen über die erforderlichen Strominformationen verfügen ; bei einer solchen Anordnung sind dann 2* (N-1) Datenleitungen erforder- lich.

Um zu erreichen, daß auch mit der ersten außenliegenden Strommeßeinrichtung das Fehlersignal erzeugt werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die erste außenlie- gende Strommeßeinrichtung eine Steuereinheit aufweist, die das Fehlersignal erzeugt, sobald der aus dem an ihrem Meß- werteingang anliegenden Meßwert und ihrem gemessenen Strom- meßwert durch vorzeichenrichtige Addition gebildete Ge- samtstromwert den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Eine besonders hohe Zuverlässigkeit kann bei der erfindungs- gemäßen Anordnung erreicht werden, wenn die beiden außenlie- genden Strommeßeinrichtungen durch mindestens eine zusätzli- che Datenleitung miteinander verbunden sind, über die der Ge- samtstromwert übertragen wird. Bei einer solchen Anordnung kann namlich zwischen den beiden außenliegenden Strommeßein- richtungen der jeweils ermittelte Gesamtstromwert zu Kon- trollzwecken übertragen werden ; beispielsweise können die beiden außenliegenden Strommeßeinrichtungen die Funkti- onstüchtigkeit der gesamten Anordnung überprüfen, indem sie ihre jeweiligen Gesamtstromwerte vergleichen. Ein weiterer Vorteil der zusätzlichen Datenleitung besteht darin, daß die erfindungsgemäße Anordnung auch dann weiterbetrieben werden

kann, wenn eine der Datenleitungen durch eine Störung unter- brochen ist.

Im Rahmen der Erfindung wird auch eine Strommeßeinrichtung vorgeschlagen, die sich bei den erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei der erfindungsgemäßen Anordnung einsetzen läßt. Da- bei handelt es sich um eine Strommeßeinrichtung zum Messen eines Stromes in einem Leiter mit mindestens einem Meß- werteingang und mindestens einem Meßwertausgang sowie einer Recheneinheit, die einen dem Strom entsprechenden Strommeß- wert zu einem an dem mindestens einen Meßwerteingang anlie- genden Strommeßwert addiert und den resultierenden Summen- strommeßwert an dem mindestens einen Meßwertausgang abgibt.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Strommeßein- richtung besteht darin, daß sie eine Recheneinheit aufweist, mit der beispielsweise Summenstrommeßwerte gebildet werden können, wie sie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Anordnung bereits erläutert wurden. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren und der Anordnung erläuterten Vorteile gelten damit für die er- findungsgemäße Strommeßeinrichtung sinnentsprechend.

Um die Installation der erfindungsgemäßen Strommeßeinrichtung zu erleichtern, wird im Rahmen einer Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Strommeßeinrichtung vorgeschlagen, daß die Re- cheneinheit eine Einrichtung aufweist, mit der das Vorzeichen des Strommeßwertes geändert werden kann. Eine solche Strom- meßeinrichtung weist den Vorteil auf, daß beim Anschluß der Strommeßeinrichtung an einen Leiter bzw. an ein Leiterende nicht auf die Stromrichtung des Stromes im Leiter bzw. Lei- terende geachtet werden muß, weil das Vorzeichen des von der Strommeßeinrichtung ermittelten Strommeßwertes ggf.-sozu- sagen nachtraglich-geandert werden kann. Dies ist bei- spielsweise im Hinblick auf die vorzeichenrichtige Addition der Strommeßwerte beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeu-

gen eines Fehlersignals von Bedeutung, da bei der Bildung ei- nes Summenstrommeßwertes die Vorzeichen natürlich zu beachten sind.

Soll mit der erfindungsgemäßen Strommeßeinrichtung darüber hinaus auch ein Fehlersignal gebildet werden, so wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Strommeßeinrichtung eine Steuereinheit aufweist, die ein Signal für einen Fehlerstrom abgibt, sobald der Summenstrommeßwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur Durch- fuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße An- ordnung und Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Strommeßeinrichtung mit einer Recheneinheit und einer Steuer- einheit.

Figur 1 zeigt eine Anordnung 3 zum Überwachen eines elektri- schen Leiters 6 auf einen Fehlerstrom. Der elektrische Leiter 6 weist insgesamt fünf Leiterenden auf, und zwar ein erstes Leiterende 9, ein zweites Leiterende 12, ein drittes Leiterende 15, ein viertes Leiterende 18 sowie ein fünftes Leiterende 21. An jedem der Leiterenden 9,12,15,18 und 21 ist jeweils eine Strommeßeinrichtung angebracht, wobei die Strommeßeinrichtungen über Datenleitungen-beispielsweise optische Glasfasern-miteinander verbunden sind. Dabei ist an das erste Leiterende 9 eine ausgewählte erste Strommeßein- richtung 30 und an die übrigen Leiterenden und 21 jeweils eine weitere Strommeßeinrichtung 33,36,39 und 42 angeschlossen.

Konkret ist die erste Strommeßeinrichtung 30 mit Ihrem Meß-- werteingang E30a mit einem Meßwertausgang A33a der ersten weiteren Strommeßeinrichtung 33-im weiteren kurz als zweite Strommeßeinrichtung 33 bezeichnet-verbunden. Dieser ist an einem Meßwerteingang E33a die zweite der weiteren Strommeßeinrichtungen 36-im weiteren kurz als dritte Strom- meßeinrichtung 36 bezeichnet-mit Ihrem Meßwertausgang A36a vorgeordnet.

Die erste Strommeßeinrichtung 30 ist außerdem mit einem wei- teren Meßwerteingang E30b mit einem Meßwertausgang A39a der dritten der weiteren Strommeßeinrichtungen 39-im weiteren kurz als vierte Strommeßeinrichtung 39 bezeichnet-verbun- den. Dieser ist an einem Meßwerteingang E39a die vierte der weiteren Strommeßeinrichtungen 42-im weiteren kurz als fünfte Strommeßeinrichtung 42 bezeichnet-mit Ihrem Meß- wertausgang A42a vorgeordnet.

Die fünf Strommeßeinrichtungen 30,33,36,39 und 42 sind also in einer kettenförmigen Struktur untereinander verbun- den, wobei die dritte Strommeßeinrichtung 36 und die fünfte Strommeßeinrichtung 42 in der Kette außenliegende Strom- meßeinrichtungen und die erste Strommeßeinrichtung 30, die zweite Strommeßeinrichtung 33 und die vierte Strommeßeinrich- tung 39 in der Kette innenliegende Strommeßeinrichtungen bil- den.

Mit der Anordnung 3 wird der elektrische Leiter 6 in nach- folgend beschriebener Weise auf einen Fehlerstrom hin über- wacht.

Mit einem nicht dargestellten Taktgenerator wird an alle Strommeßeinrichtungen ein Taktsignal übermittelt. Mit diesem Taktsignal wird sichergestellt, daß alle Strommeßeinrichtun-

gen den jeweiligen Strom in ihrem Leiterende jeweils zu glei- chen Zeitpunkten ermitteln.

Nachdem nun von allen Strommeßeinrichtungen zu einem Zeit- punkt die Ströme IA',..., IE'in den jeweiligen Leiterenden 9,12,15,18,21 gemessen wurden, wird wie folgt vorgegan- gen : Der dem Strom IC'im Leiterende 15 entsprechende Strommeßwert IC der dritten Strommeßeinrichtung 36 wird am Meßwertausgang A36a der dritten Strommeßeinrichtung 36 abgegeben und zum Meßwerteingang E33a der zweiten Strommeßeinrichtung 33 uber- tragen. Diese zweite Strommeßeinrichtung 33 addiert zu dem dem durch ihr Leiterende 12 fließenden Strom IB'entspre- chenden Strommeßwert IB den von der dritten Strommeßeinrich- tung 36 übertragenen Strommeßwert IC unter Bildung eines Sum- menstrommeßwertes IC+IB mit einer in der Figur 1 nicht darge- stellten Recheneinheit. Dieser Summenstrommeßwert IC+IB wird von der zweiten Strommeßeinrichtung 33 zu der ersten Strom- meßeinrichtung 30 übertragen.

Die fünfte Strommeßeinrichtung 42 am fünften Leiterende 21 sowie die vierte Strommeßeinrichtung 39 am vierten Leiterende 18 arbeiten genauso wie die zweite und die dritte Strom- meßeinrichtung, d. h., daß sie jeweils den Strommeßwert der eigenen Strommeßeinrichtung zu einem an Ihrem Meßwerteingang anliegenden Strommeßwert der ggf. jeweils vorgeordneten Strommeßeinrichtung unter Berücksichtigung der jeweiligen Stromrichtung vorzeichenrichtig addieren und den resultieren- den Summenstrommeßwert an ihrem Meßwertausgang als Meßwert abgeben.

Zu dem einen Meßwerteingang E30a der ersten Strommeßeinrich- tung 30 gelangt also ein Meßwert, der sich aus den Strommeß- werten IB und IC zusammensetzt, und zu dem weiteren Meß-

werteingang E30b der ersten Strommeßeinrichtung 30 gelangt ein weiterer Meßwert, der sich aus den Strommeßwerten IE und ID zusammensetzt.

In der ersten Strommeßeinrichtung 30 wird daraufhin durch Ad- dition des einen und des weiteren Meßwertes sowie des den Strom IA'im Leiterende 9 angebenden Strommeßwertes IA ein Gesamtstromwert gebildet ; dieser Gesamtstromwert ist gleich IA+IB+IC+ID+IE.

Der Gesamtstromwert IA+IB+... +IE muß den Kirchhoff'schen Ge- setzen zufolge gleich Null sein, wenn kein Fehlerstrom auf- getreten ist ; ist der Gesamtstromwert ungleich Null bzw. überschreitet er einen vorgegebenen Schwellenwert, so ist ein Fehlerstrom aufgetreten. Unter einem Fehlerstrom wird dabei ein Strom verstanden, der an einer Fehlerstelle, beispiels- weise einer Kurzschlußstelle, also nicht an einem der Lei- terenden 9,12,15,18 bzw. 21 von dem Leiter 6 abfließt oder in den Leiter 6 eingespeist wird. Beide Arten von Fehlerströmen schlagen sich in dem Gesamtstromwert der Strommeßeinrichtung 30 nieder, was durch Vergleich des Gesamtstromwertes mit dem Schwellenwert, der ungefähr gleich Null ist, festgestellt werden kann.

Zusammenfassend wird also anhand des Gesamtstromwertes in der ausgewählten, ersten Strommeßeinrichtung 30 durch Vergleich mit dem Schwellenwert festgestellt, ob ein Fehlerstrom aufge- treten ist ; dabei laßt sich beispielsweise in einem Gleich- stromsystem nicht nur feststellen, ob überhaupt ein Fehler aufgetreten ist, sondern zusätzlich natürlich auch, welcher Art der Fehler ist, wenn nach dem Betragsvergleich des Ge- samtstromwertes mit dem vorgegebenem Schwellenwert noch zu- sätzlich das jeweilige Vorzeichen des Gesamtstromwertes aus- gewertet wird. Das Vorzeichen gibt nämlich-je nach seiner

Zuordnung zu einer Stromrichtung an-, ob der Fehlerstrom in den Leiter 6 hinein-oder herausgeflossen ist.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemä- ße Anordnung. Man erkennt Strommeßeinrichtungen 100,103,106 und 109, die elektrisch mittels Datenleitungen 112 in einer kettenförmigen Struktur untereinander verbunden sind ; dabei liegen zwei Strommeßeinrichtungen, und zwar die Strommeßein- richtungen 100 und 109, am äußeren Ende der Kette und zwei Strommeßeinrichtungen, und zwar die Strommeßeinrichtungen 103 und 106, im Innern der Kette.

Die erste innenliegende Strommeßeinrichtung 103 ist mit ihrem Meßwerteingang E103a mit einem Meßwertausgang AlOOa der ihr vorgeordneten Strommeßeinrichtung 100 verbunden. Der ersten innenliegenden Strommeßeinrichtung 103 ist an ihrem Meß- wertausgang A103a ein Meßwerteingang E106a der zweiten innen- liegenden Strommeßeinrichtung 106 nachgeordnet, der wiederum an ihrem Meßwertausgang A106a ein Meßwerteingang E109a der zweiten außenliegenden Strommeßeinrichtung 109 nachgeschaltet ist. Die zweite außenliegende Strommeßeinrichtung 109 weist außerdem einen Meßwertausgang A109b auf, der mit einem weite- ren Meßwerteingang E106b der zweiten innenliegenden Strom- meßeinrichtung 106 verbunden ist ; diese zweite innenliegende Strommeßeinrichtung 106 ist mit einem weiteren Meßwertausgang A106b außerdem an einen weiteren Meßwerteingang E103b der er- sten innenliegenden Strommeßeinrichtung 103 angeschlossen.

Mit einem weiteren Meßwertausgang A103b ist diese erste in- nenliegende Strommeßeinrichtung 103 auch mit einem Meß- werteingang ElOOb der ersten außenliegenden Strommeßeinrich- tung 100 verbunden.

Außerdem besteht eine weitere Datenleitung 115, und zwar eine Duplexleitung, zwischen der ersten außenliegenden Strom-

meßeinrichtung 100 und der zweiten außenliegenden Strom- meßeinrichtung 109.

Jede der Strommeßeinrichtungen 100,103,106 und 109 ist dar- über hinaus jeweils an ein Leiterende des vier Leiterenden 120,123,126 und 129 aufweisenden elektrischen Leiters 130- in der Figur 2 nur schematisch angedeutet-angeschlossen und mißt den an ihrem Leiterende fließenden Strom IA', IB', IC' oder ID'unter Bildung von Strommeßwerten IA, IB, IC oder ID ; dabei mißt die erste außenliegende Strommeßeinrichtung 100 den Strommeßwert bzw. die Strommeßwerte IA am ersten Lei- terende 120, die erste innenliegende Strommeßeinrichtung 103 den Strommeßwert bzw. die Strommeßwerte IB am zweiten Lei- terende 123, die zweite innenliegende Strommeßeinrichtung 106 den Strommeßwert bzw. die Strommeßwerte IC am dritten Lei- terende 126 und die zweite außenliegende Strommeßeinrichtung 109 den Strommeßwert bzw. die Strommeßwerte ID am vierten Leiterende 129.

Die Anordnung gemäß Figur 2 wird wie folgt betrieben : Der mit der ersten außenliegenden Strommeßeinrichtung 100 gemessene Strommeßwert IA wird zu dem einen Meßwerteingang E103a der ersten innenliegenden Strommeßeinrichtung 103 über die Daten- leitung 112 übertragen. In dieser wird aus ihrem eigenen Strommeßwert IB und aus dem Meßwert IA der ersten außenlie- genden Strommeßeinrichtung 100 ein Summenstrommeßwert IA+IB gebildet, der als Meßwert IA+IB zu dem einen Meßwerteingang E106a der zweiten innenliegenden Strommeßeinrichtung 106 übertragen wird. In der zweiten innenliegenden Strommeßein- richtung 106 wird aus dem Meßwert IA+IB und ihrem eigenen Strommeßwert IC ein neuer Summenstrommeßwert IA+IB+IC gebil- det, der als Meßwert zu dem einen Meßwerteingang E109a der zweiten außenliegenden Strommeßeinrichtung 109 übermittelt wird. In dieser Strommeßeinrichtung 109 wird aus dem Meßwert IA+IB+IC und ihrem eigenen Strommeßwert ID ein Gesamtstrom-

wert IA+IB+IC+ID gebildet ; die Strommeßeinrichtung 109 er- zeugt an einem nicht dargestellten Steuerausgang ein Fehler- signal S für einen Fehlerstrom, wenn der Gesamtstromwert IA+IB+IC+ID ungleich Null ist bzw. einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Gleichzeitig wird der Strommeßwert ID der zweiten außenlie- genden Strommeßeinrichtung 109 als weiterer Meßwert zu dem weiteren Meßwerteingang E106b der zweiten innenliegenden Strommeßeinrichtung 106 übertragen. In der zweiten innenlie- genden Strommeßeinrichtung 106 liegt nun also an dem einen Meßwerteingang E106a der eine Meßwert IA+IB der ersten innen- liegenden Strommeßeinrichtung 103 und an dem weiteren Meß- werteingang E106b der weitere Meßwert ID vor. Aus den beiden Meßwerten und ihrem eigenen gemessenen Strommeßwert IC wird in der Strommeßeinrichtung 106 der Gesamtstromwert IA+IB+IC+ID gebildet, und es wird das Fehlersignal gebildet, sobald der Gesamtstromwert IA+IB+IC+ID ungleich Null ist bzw. den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet ; das Fehlersi- gnal S wird dann an einem nicht dargestellten Steuerausgang abgegeben. In der Strommeßeinrichtung 106 wird aus dem an dem weiteren Meßwerteingang E106b anliegenden weiteren Meßwert ID und ihrem eigenen Strommeßwert IC außerdem ein weiterer Sum- menstrommeßwert IC+ID gebildet, der an dem weiteren Meß- wertausgang A106b abgegeben und zu der ersten innenliegenden Strommeßeinrichtung 103 übertragen wird.

In der ersten innenliegenden Strommeßeinrichtung 103 liegt nun an dem einen Meßwerteingang E103a der eine Meßwert IA der ersten außenliegenden Strommeßeinrichtung 100 und an dem wei- teren Meßwerteingang E103b der weitere Meßwert IC+ID vor. Aus den beiden Meßwerten IA und IC+ID und ihrem eigenen gemesse- nen Strommeßwert IB wird in der Strommeßeinrichtung 103 der Gesamtstromwert IA+IB+IC+ID gebildet, und es wird das Fehler- signal gebildet, sobald der Gesamtstromwert IA+IB+IC+ID un-

gleich Null ist bzw. den vorgegebenen Schwellenwert über- schreitet ; das Fehlersignal S wird dann an einem nicht darge- stellten Steuerausgang abgegeben. In der Strommeßeinrichtung 103 wird aus dem an dem weiteren Meßwerteingang E103b anlie- genden weiteren Meßwert IC+ID und dem eigenen Strommeßwert IB außerdem ein weiterer Summenstrommeßwert IB+IC+ID gebildet, der an dem weiteren Meßwertausgang A103b zu der ersten außen- liegenden Strommeßeinrichtung 100 abgegeben wird.

In der ersten außenliegenden Strommeßeinrichtung 100 liegt nun an dem Meßwerteingang ElOOb der Meßwert IB+IC+ID der er- sten innenliegenden Strommeßeinrichtung 103 vor. Aus dem Meß- wert IB+IC+ID und dem eigenen gemessenen Strommeßwert IA wird in der ersten außenliegenden Strommeßeinrichtung 100 der Ge- samtstromwert IA+IB+IC+ID gebildet, und es wird das Fehlersi- gnal gebildet, sobald der Gesamtstromwert IA+IB+IC+ID un- gleich Null ist bzw. den vorgegebenen Schwellenwert über- schreitet ; das Fehlersignal S wird dann an einem nicht darge- stellten Steuerausgang abgegeben.

Zusammengefaßt werden also zu jeder der Strommeßeinrichtungen ein Meßwert bzw. zwei Meßwerte übertragen, mit denen jede der Strommeßeinrichtungen in der Lage ist, unter Heranziehung des eigenen Strommeßwertes den Gesamtstromwert zu ermitteln und das Fehlersignal zu erzeugen.

Über die weitere Datenleitung 115 wird zwischen den beiden außenliegenden Strommeßeinrichtungen 100 und 109 jeweils der Gesamtstromwert zu Kontrollzwecken übermittelt ; dazu wird in den beiden Strommeßeinrichtung geprüft, ob der von der je- weils anderen außenliegenden Strommeßeinrichtung übermittelte Gesamtstromwert dem eigenen Gesamtstromwert entspricht. Falls dies nicht der Fall sein sollte, wird ein Alarmsignal er- zeugt, das einen Fehler in der Meßanordnung angibt. Ein wei- terer Vorteil der weiteren Datenleitung 115 besteht darin,

daß die Anordnung gemäß Figur 2 auch dann weiterbetrieben werden kann, wenn eine Datenleitung 112 zwischen zwei benach- barten Strommeßeinrichtungen unterbrochen ist, weil in einem solchen Fall die weitere Datenleitung 115 als Ersatz für die unterbrochene Datenleitung 112 verwendet werden kann.

Die eine und die weitere Recheneinheit können beispielsweise durch eine DV-Anlage bzw. durch eine Mikroprozessoranordnung gebildet sein.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Strommeßein- richtung, wie sie in den Anordnungen gemäß Figur 1 und 2 ein- gesetzt werden kann ; dabei wird für die Erläuterung von der Strommeßeinrichtung 103 gemäß Figur 2 ausgegangen, und es werden zur Vereinfachung des Verständnisses der Figur 3 für bereits im Zusammenhang mit der Figur 2 erläuterte Komponen- ten in der Figur 3 die gleichen Bezugszeichen wie in der Fi- gur 2 verwendet.

Die Strommeßeinrichtung 103 weist einen Stromeingang I103a und einen weiteren Stromeingang I103b auf, mit denen die Strommeßeinrichtung 103 an das Leiterende 123 des Leiters 130 gemäß Figur 2 angeschlossen ist. Mit den beiden Stromeingän- gen I103a und I103b ist eine Meßeinheit 73 verbunden, der ein Addierglied 76 als Recheneinheit mit einem Eingang E76a, ein weiteres Addierglied 77 als weitere Recheneinheit mit einem Eingang E77a und eine Steuereinheit 78 mit einem Eingang E78a nachgeordnet ist. Das Addierglied 76 ist mit einem weiteren Eingang E76b mit dem einen Meßwerteingang E103a der Strom- meßeinrichtung 103 und mit einem Ausgang A76 mit dem einen Meßwertausgang A103a der Strommeßeinrichtung 103 verbunden.

Das weitere Addierglied 77 ist mit einem weiteren Eingang E77b an den weiteren Meßwerteingang E103b der Strommeßein-

richtung 103 und mit einem Ausgang A77 an den weiteren Meß-- wertausgang A103b der Strommeßeinrichtung 103 angeschlossen.

Ein weiterer Eingang E78b der Steuereinheit 78 ist an den ei- nen Meßwerteingang E103a der Strommeßeinrichtung 103 angeschlossen ; ein zusätzlicher Meßwerteingang E78c der Steu- ereinheit 78 ist mit dem weiteren Meßwerteingang E103b der Strommeßeinrichtung 103 verbunden.

Mit der Meßeinheit 73 wird der Strom IB'im Leiterende 123 gemessen und ein dem Strom IB'entsprechender Strommeßwert IB gebildet. Dieser gelangt zu der Recheneinheit 76, in der aus diesem und dem einen Meßwert IA an dem einen Meßwerteingang E103a ein Summenstrommeßwert IA+IB gebildet und dieser als Meßwert zu dem einen Meßwertausgang A103a der Strom- meßeinrichtung 103 übertragen wird.

Der Strommeßwert IB gelangt auch zu dem weiteren Addierglied 77, in dem aus dem weiteren Meßwert IC+ID an dem weiteren Meßwerteingang E103b der Strommeßeinrichtung 103 und dem Strommeßwert IB ein weiterer Summenstrommeßwert IB+IC+ID ge- bildet und als Meßwert an dem weiteren Meßwertausgang A103b der Strommeßeinrichtung 103 abgegeben wird.

Außerdem wird der Strommeßwert IB zu der Steuereinheit 78 übertragen, in der aus dem eigenen Strommeßwert IB, dem einen Meßwert IA und dem weiteren Meßwert IC+ID ein Gesamtstromwert IA+IB+IC+ID gebildet wird.

In der Steuereinheit 78 wird dieser Gesamtstromwert IA+... +ID mit einem vorgegebenen Schwellenwert, der ungefähr gleich Null ist, verglichen. Überschreitet der Gesamtstromwert den vorgegebenen Schwellenwert, so wird an einem Steuersignalaus- gang S103 der Strommeßeinrichtung 103 ein Signal S abgegeben, das einen Fehlerstrom in dem Leiter 130 kennzeichnet.

Die Strommeßeinrichtung 103 weist außerdem einen Anschluß Q1 auf, der mit der Steuereinheit 78 verbunden ist. Falls die Strommeßeinrichtung 103 als außenliegende Strommeßeinrichtung 100 bzw. 109 gemäß Figur 2 betrieben werden soll, kann die Strommeßeinrichtung über diesen Anschluß Q1 mit der jeweils anderen außenliegenden Strommeßeinrichtung uber die weitere Datenleitung 115 zur Übertragung des Gesamtstromwertes IA+... +ID verbunden werden. In der Steuereinheit 78 wird dann verglichen, ob der eigene Gesamtstromwert gleich dem übertra- genen Gesamtstromwert der anderen außenliegenden Strommeßein- richtung ist. Falls dies nicht der Fall sein sollte, wird an einem weiteren Anschluß Q2 ein Alarmsignal A abgegeben, das angibt, daß ein Fehler in der Meßanordnung aufgetreten ist.

Die eine und die weitere Recheneinheit 76 und 77 sowie die Steuereinheit 78 können durch eine DV-Anlage, beispielsweise eine Mikroprozessoranordnung gebildet sein.