[发明专利]用于监控系统的至少一个相的测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控系统的、特别是负载支路的至少一个相的测量系统。

背景技术

提高的环保意识导致了要求避免工业设备中的能量浪费并且特别也要高效地利用电能。为此所需要的“能量管理”则需要对设备中的能量分布的详细监控作为输入量。在此，特别重要的是对于单个负载的能量流。到各个负载的能量输送通常通过一个线路（一个相）或者三个线路（三个相）进行，这根据存在1相的或3相的负载而定。

在具有旋转部件的机械设备中，三相交流电动机是标准的能量转换器。该三相交流电动机通过开关保护设备，通常越过支线供给能量。通过开关保护设备还实现了对连接在其上的三相交流电动机的控制以及监控。开关保护设备的组合被称为“负载支路（Verbraucherabzweig）”。无保险的负载支路例如是设备组合，其由用于按运行情况的开关的接触器和用于过载和短路保护的断路器组成。

三相交流电动机通常通过三个线路（相）供给电能。这些线路（相）通过负载支路引导向设备，因此能通过负载支路实现对设备的期望的控制和监控。

为了优化设备（例如三相交流电动机）的负载值，特别重要的是下面的因素：

-设备中的能量分布（有功功率、视在功率、无功功率）的透明（transparent）检测，

-提供关于各个负载支路的相应负载状态的信息，

-将控制措施（中央地/分散地）引入用于优化负载支路效率，从而提高设备的能量效率。

在控制措施中需要取决于利用率在单个支路中的（通常时间要求严格的、分散的）效率-优化-调节过程（例如转矩调节）和中央地由上一级的管理系统引导的能量管理-控制过程、例如断开和接通单个负载支路之间加以区分。

然而对于高效的能量管理而言最重要的前提条件在于，在单个负载支路中对相应负载状态的快速检测。

在电流和电压（）之间的相角已经证明为是用于电机驱动的负载支路的负载状态的最佳特征值。然而由于该特征值并不是在所有的发动机-运行区域上得出明确的结果，因此必须附加地一同评估分别所属的运行电流。

对于负载支路而言还存在对于借助监控电特征值在时间上的变化来控制所连接的设备的运行状态（状态监测（Condition Monitoring））的要求。在此，要在长期的性能变化（例如通过磨损）和短期的性能变化（例如泵的无润滑运转、在传输时的三角带卸载、在通风机中的气流阻塞）之间加以区分。长期的性能变化可以通过趋势评估（例如电流消耗）来探测。为了探测短期的性能变化，相反地需要快速的测量值评估。在运行状态的控制中（在状态监测中），对的监控和对所属的运行电流的评估相结合已经证明为用于探测短期的性能变化的合理的特征值。

也必须保护负载支路以防止过载和短路。过载保护可以通过对发动机加热的电子模拟（发动机模型）根据发动机电流随时间变化的变化曲线来确保。为了实现“电子的”短路保护，相反地需要对发动机电流进行非常快速的极限值监控（反应时间要求=10μs）。

为了检测和评估所需要的测量值，该测量值在优化设备的消耗值、运行状态的控制和防止过载和短路的保护中是必要的，在负载支路中、特别是在3相的负载支路中，需要迄今为止高成本的、由多个组件组成的电子电路（模拟技术+数字技术）。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测定至少一个相的电流值和电压值的紧凑并且多样化的测量系统。

优选地，负载支路包括该测量系统，因此特别能实现在优化与负载支路连接的设备方面的评估、对设备的运行状态的控制和在设备的过载或短路方面的监控。

此外，优选地与传统的测量模块解决方案相比，该测量系统应该是成本优化的。

测量系统应该能检测和评估优选为1相的和/或3相的电流值和电压值。