本發(fā)明涉及用于電和機(jī)械地連接中壓或高壓部件的聯(lián)結(jié)器，特別是1kv至52kv的電壓。

背景技術(shù)：

圖10示意性地示出包括開關(guān)柜1的常規(guī)中壓設(shè)備，電纜2可連接到所述開關(guān)柜1。為此，開關(guān)柜1的圍護(hù)墻中是襯套3，該襯套3根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)dinen50180或dinen50181設(shè)計(jì)，并且包括例如具有外錐體的插入式連接件4。電纜2在其自由端處包括適配連接件5，所述適配連接件5可插到開關(guān)柜1的襯套3的連接件4之上以形成機(jī)械和電連接。

在這種類型的中壓設(shè)備中，越來越需要測(cè)量通過兩個(gè)連接件4、5之間的連接點(diǎn)的電流。為此，在現(xiàn)有技術(shù)中已知感應(yīng)式儀表變壓器，但是這些變壓器僅允許相對(duì)較窄的帶寬的測(cè)量，因此也不能測(cè)量諧波分量。

關(guān)于一般技術(shù)背景來參考us2013/0183043a1。此文件公開一種用于電源電壓插頭和/或電源電壓插座的聯(lián)結(jié)器。然而，這種已知技術(shù)不能應(yīng)用于中壓或高壓部件。

最后，還關(guān)于一般技術(shù)背景參考了de102011113002a1，wo2014/127788a1和de3611462a1。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是促進(jìn)在中壓和高壓設(shè)備中的盡可能簡(jiǎn)單的電流測(cè)量并且還允許測(cè)量諧波分量。

該目的通過根據(jù)本發(fā)明的如獨(dú)立權(quán)利要求中所要求保護(hù)的那樣來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明基于在中壓或高壓設(shè)備(例如1kv至52kv的電壓)中使用的常規(guī)聯(lián)結(jié)器來將部件的連接件(例如電纜、襯套)連接在一起。

這種聯(lián)結(jié)器通常包括第一連接件，所述第一連接件可連接到中壓或高壓部件，例如連接到諸如開關(guān)柜的襯套的適配連接件的部件。

另外，這種聯(lián)結(jié)器通常包括第二連接件，以便于連接到另一個(gè)中壓或高壓部件，例如連接到諸如電纜的相應(yīng)適配連接件的部件。

這里應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器的兩個(gè)連接件屬于適配連接件，它們機(jī)械和電地配合在一起。這具有的優(yōu)點(diǎn)是：根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器可容易地引入連接部的兩個(gè)適配連接件之間。為此，僅需要將連接部的適配連接件彼此分開。然后隨后根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器可引入兩個(gè)適配連接件之間并連接到這些連接件。根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器因此可容易地插入到現(xiàn)有連接部中。

與常規(guī)聯(lián)結(jié)器相比，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器的特征在于，聯(lián)結(jié)器中內(nèi)置了低電阻電流感測(cè)電阻器(也稱為“分流器”)，該電流感測(cè)電阻器電連接在兩個(gè)適配連接件之間，使得兩個(gè)連接件之間的電流流過電流感測(cè)電阻器，允許進(jìn)行電流測(cè)量。如之后下文詳細(xì)描述的那樣，這種基于分流器的電流測(cè)量還允許測(cè)量電流的諧波分量。另外，由于基于分流器的電流測(cè)量，可以省去否則會(huì)需要的感應(yīng)式儀表變壓器。最后，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器允許容易地接觸電流路徑中的電流感測(cè)電阻器。

測(cè)量裝置優(yōu)選地還內(nèi)置在聯(lián)結(jié)器中，該測(cè)量裝置可測(cè)量例如電流感測(cè)電阻器兩端的電壓降，然后從所述電壓降使用歐姆定律以本身已知的方式來獲得通過電流感測(cè)電阻器的電流。

然而，還有設(shè)備用于為測(cè)量裝置測(cè)量電流感測(cè)電阻器之上的測(cè)量點(diǎn)處的相對(duì)于參考電勢(shì)(例如地電勢(shì))的電壓。

然而，在本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施例中，該裝置測(cè)量?jī)蓚€(gè)值，即電流感測(cè)電阻器兩端的電壓降和電流感測(cè)電阻器之上測(cè)量點(diǎn)處的相對(duì)于地電勢(shì)的電壓。

這里應(yīng)該提到的是，測(cè)量裝置優(yōu)選地以高采樣率，其優(yōu)選地等于至少100hz、200hz、500hz、1khz、1500hz、2khz、5khz、10khz或甚至15khz來測(cè)量有關(guān)電壓。這樣高級(jí)別的采樣率也允許測(cè)量電壓的諧波分量，這在電源系統(tǒng)中是重要的。

必須考慮到對(duì)于電流感測(cè)電阻器處的電壓的測(cè)量，所測(cè)量的電壓位于中壓或高壓范圍內(nèi)，因此難以使用儀器進(jìn)行處理。在本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施例中，測(cè)量裝置因此包括分壓器，該分壓器連接到電流感測(cè)電阻器之上的測(cè)量點(diǎn)，以便對(duì)所測(cè)量的電壓進(jìn)行分壓，從而簡(jiǎn)化了用于處理的儀器的使用。分壓器優(yōu)選地包括多個(gè)歐姆電阻器或電容器，并且具有大于1000、10,000或更大甚至大于100,000的標(biāo)度比。

還應(yīng)該指出，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器優(yōu)選地允許在中壓電勢(shì)或高壓電勢(shì)處的聯(lián)結(jié)器與地電勢(shì)處的外部評(píng)估單元之間的電隔離。這使得難以經(jīng)由數(shù)據(jù)線將測(cè)量數(shù)據(jù)從測(cè)量裝置傳輸?shù)酵獠吭u(píng)估單元。因此，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器優(yōu)選地包括包含電-光換能器的數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述電-光換能器將待傳輸?shù)碾姕y(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，所述光信號(hào)然后輸出到第一光波導(dǎo)連接器。第一光波導(dǎo)可連接到第一光波導(dǎo)連接器，測(cè)量數(shù)據(jù)然后通過所述第一光波導(dǎo)連接器傳輸?shù)酵獠吭u(píng)估單元。

聯(lián)結(jié)器的數(shù)據(jù)傳輸裝置優(yōu)選地包括發(fā)送緩存器，以便在傳輸之前緩存用于發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)。這是有利的，因?yàn)樯鲜鲭?光換能器具有相對(duì)較高的功率消耗，因此優(yōu)選地僅間歇地接通然后再斷開以最小化時(shí)間平均功率消耗。在電-光換能器的off階段中，聯(lián)結(jié)器中獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送緩存器。在電-光換能器的on階段中，從發(fā)送緩存器讀取緩存的測(cè)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳輸。

測(cè)量數(shù)據(jù)可以消息的形式傳輸，例如所述消息中的每個(gè)包含多個(gè)數(shù)據(jù)記錄，每個(gè)數(shù)據(jù)記錄相應(yīng)于一個(gè)具體的測(cè)量時(shí)刻。在本文中，各個(gè)連續(xù)消息的傳輸速率優(yōu)選地遠(yuǎn)低于用于執(zhí)行實(shí)際測(cè)量的采樣率。因此，消息僅相對(duì)較不頻繁地傳輸，因此電-光換能器僅需要相對(duì)較不頻繁地接通，導(dǎo)致相對(duì)較低的平均功率消耗，這是因?yàn)殡?光換能器是聯(lián)結(jié)器中的主要功率消耗者。

此外，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器優(yōu)選地還包括用于向測(cè)量裝置和/或向數(shù)據(jù)傳輸裝置供電的內(nèi)置電源裝置。上文已經(jīng)提到，測(cè)量數(shù)據(jù)以電隔離的方式傳輸。因此還有利地提供的是，通過提供光能以電隔離的方式來供電。為此，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器可包括用于連接第二光波導(dǎo)的第二光波導(dǎo)連接器，通過該第二光波導(dǎo)可提供光能，所述光能可例如由外部激光器生成。在這種情況下，聯(lián)結(jié)器包含用于將供應(yīng)的光能轉(zhuǎn)換成用于電源的電能的光電池，其中，所述光電池在聯(lián)結(jié)器中連接到第二光波導(dǎo)連接器。

在本文中應(yīng)該提到的是，通過光能的方式供電與通過電線供電相比，僅允許提供相對(duì)較低的能量供應(yīng)。因此，如上文已經(jīng)提到的，如果作為主要功率消耗者的電光換能器僅被間歇地接通/斷開，那么是有利的，這是因?yàn)檫@樣降低了平均功率消耗。

電源裝置優(yōu)選地包括用于緩存電力供應(yīng)的能量存儲(chǔ)裝置，以便即使當(dāng)電光換能器處于on狀態(tài)時(shí)也能夠提供足夠的電力。該能量存儲(chǔ)裝置可例如是電容器，其優(yōu)選地具有至少500mf或1mf的電容。

關(guān)于對(duì)根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器的機(jī)械設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)提到的是，聯(lián)結(jié)器優(yōu)選地包括殼體，所述殼體包含由導(dǎo)電塑料制成的控制電極，其中，所述控制電極傳導(dǎo)電場(chǎng)的場(chǎng)線并且可容納其內(nèi)部中的電子部件，例如測(cè)量裝置、電源裝置和/或數(shù)據(jù)傳輸裝置的部件。

此外，聯(lián)結(jié)器的殼體可包括由導(dǎo)電塑料制成的包封體，其中，所述包封體包含控制電極和電子部件。

在包封體與控制電極之間可有電絕緣有機(jī)硅灌封。

此外，殼體可包括導(dǎo)電圍護(hù)墻，所述導(dǎo)電圍護(hù)墻可由鋁制成，例如特別是以兩個(gè)半殼的形式，在所述導(dǎo)電圍護(hù)墻內(nèi)，導(dǎo)電圍護(hù)墻優(yōu)選地包括電接觸部，所述電接觸部連接到分壓器并連接到接地觸點(diǎn)。

關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器的連接件，應(yīng)該提到的是，如例如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)dinen50181和dinen50180中詳述的那樣，所述連接件優(yōu)選地是具有內(nèi)錐體或相應(yīng)的外錐體的插入式連接件。連接件可符合上述技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的接口類型a、b或c，盡管原則上本發(fā)明還包括其它接口類型。

還必須提到的是，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器優(yōu)選地適合于大于250a的電流和大于25kv的電壓。

上文已經(jīng)提到，根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器包含低電阻電流感測(cè)電阻器，其中，電流感測(cè)電阻器的電阻值優(yōu)選地小于1mω、500μω、250μω、100μω、50μω或甚至小于25μω。

關(guān)于電流感測(cè)電阻器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀或平面形狀，如ep0605800a1所公開的那樣。

關(guān)于電流感測(cè)電阻器的熱容，應(yīng)該提到的是，熱容優(yōu)選為至少50j/k、100j/k、200j/k或甚至大于300j/k。這樣高值的熱容是有利的，因?yàn)槟菢蛹词乖诖箅娏髫?fù)載下，電流感測(cè)電阻器僅稍微升溫，從而避免了測(cè)量誤差。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，電流感測(cè)電阻器必須僅具有相對(duì)較大的質(zhì)量以便實(shí)現(xiàn)期望的熱緩存。

最后應(yīng)提到的是，本發(fā)明不僅要求保護(hù)作為單一部件的上述聯(lián)結(jié)器，而且還要求保護(hù)相應(yīng)的包含這樣的將兩個(gè)中壓和/或高壓部件(例如開關(guān)柜和電纜)連接在一起的聯(lián)結(jié)器的中壓或高壓設(shè)備。

該設(shè)備還可包含光源(例如激光器)，所述光源然后用于向根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器供電。

另外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還可包含評(píng)估單元，所述評(píng)估單元經(jīng)由光波導(dǎo)連接到根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器以便接收測(cè)量數(shù)據(jù)。

附圖說明

本發(fā)明的其它有利的發(fā)展表征于從屬權(quán)利要求，或在下文中參考結(jié)合附圖的優(yōu)選示例性實(shí)施例的描述被更詳細(xì)地說明，所述附圖中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器的側(cè)視圖；

圖2示出從圖1中右側(cè)觀察的根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器的前視圖；

圖3示出從圖1中右側(cè)觀察的聯(lián)結(jié)器的后視圖；

圖4示出圖1至圖3所示的聯(lián)結(jié)器的剖視圖；

圖5示出包含在聯(lián)結(jié)器中的控制電極的側(cè)視圖；

圖6示出聯(lián)結(jié)器的低電阻電流感測(cè)電阻器與測(cè)量裝置一起的平面圖；

圖7示出具有測(cè)量裝置的電流感測(cè)電阻器另一視圖；

圖8a示出在組裝之前的根據(jù)本發(fā)明的包含根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器的中壓設(shè)備；

圖8b示出圖8a的處于組裝后的狀態(tài)的中壓設(shè)備；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的包括根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器和外部評(píng)估單元的中壓設(shè)備的示意圖；和

圖10是傳統(tǒng)中壓設(shè)備的示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖示出根據(jù)本發(fā)明的用于將開關(guān)柜1之上的連接件4電和機(jī)械地連接到電纜2的適配連接件5的聯(lián)結(jié)器6(參見圖8a)。

為連接到電纜2的連接件5，聯(lián)結(jié)器6包括具有外錐體的連接件7，所述連接件7根據(jù)dinen50180和dinen50181進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在相反側(cè)，聯(lián)結(jié)器6包括具有內(nèi)錐體的另一連接件8，所述連接件8同樣根據(jù)dinen50180和dinen50181設(shè)計(jì)，并且允許電連接和機(jī)械連接到開關(guān)柜1的襯套3的連接件4。

這里應(yīng)該提到的是，兩個(gè)連接件7、8屬于適配連接類型。這意味著連接件7可連接到屬于與連接件8相同的連接類型的連接件。這也意味著連接件8可連接到屬于與連接件7相同的連接類型的連接件。

聯(lián)結(jié)器6內(nèi)的是低電阻電流感測(cè)電阻器9，所述低電阻電流感測(cè)電阻器9包括由銅制成的兩個(gè)連接部分10、11和位于其間的由例如銅-錳-鎳合金的低電阻電阻合金制成的電阻性元件12(見圖6和圖7)。

電流感測(cè)電阻器9電連接在兩個(gè)連接件7、8之間，使得待測(cè)量的電流流過電流感測(cè)電阻器9。

包含測(cè)量電路的印刷電路板13安裝在電流感測(cè)電阻器9之上。印刷電路板13之上的測(cè)量電路測(cè)量電流感測(cè)電阻器9的電阻性元件12兩端的電壓降，這是因?yàn)楦鶕?jù)歐姆定律，該電壓降是通過電流感測(cè)電阻器9的電流的量度。然而，此外，如下文詳細(xì)描述的那樣，印刷電路板13之上的測(cè)量電路還測(cè)量電流感測(cè)電阻器9的測(cè)量點(diǎn)20處的電壓。

電流感測(cè)電阻器9與印刷電路板13和布置在該印刷電路板13之上的測(cè)量電路一起都位于由導(dǎo)電塑料制成的控制電極14內(nèi)。

如圖4所示，控制電極14依次被封裝在有機(jī)硅15中并由外包封體16圍住。

圖4還示出兩個(gè)歐姆電阻器17、18，其一起形成分壓器，所述分壓器的運(yùn)行在下文進(jìn)行詳細(xì)描述。

現(xiàn)在參考圖9中的示意圖，以便解釋根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)結(jié)器6的工作原理。

該圖示出布置在印刷電路板13之上的測(cè)量裝置19。測(cè)量裝置19測(cè)量電流感測(cè)電阻器9兩端的電壓降，以便按照歐姆定律以已知的方式從其計(jì)算通過電流感測(cè)電阻器9的電流。然而，此外，測(cè)量裝置19還測(cè)量電流感測(cè)電阻器9之上的測(cè)量點(diǎn)20處的相對(duì)于地電勢(shì)的電壓。然而，測(cè)量點(diǎn)20處的電壓難以使用儀器進(jìn)行處理，這是由于這是中壓或高壓電勢(shì)。因此，測(cè)量裝置19僅測(cè)量由兩個(gè)電阻器17、18組成的并且可具有例如1:1,000,000的標(biāo)度比的分壓器的電阻器19兩端的電壓降。

聯(lián)結(jié)器6還包含包括電-光換能器21的數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述電-光換能器21從測(cè)量裝置19接收以電形式的測(cè)量數(shù)據(jù)，并將該測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。然后將光學(xué)測(cè)量信號(hào)經(jīng)由光波導(dǎo)22提供到光波導(dǎo)連接器23，并且可從那里讀取，這將在后文進(jìn)行詳細(xì)描述。

因此，測(cè)量數(shù)據(jù)通過光波導(dǎo)輸出，即以電隔離的方式輸出。這是有利的，因?yàn)槁?lián)結(jié)器6處于高壓或中壓電勢(shì)。這也使同樣必須以電隔離的方式執(zhí)行的電力供應(yīng)困難。如稍后詳細(xì)描述的那樣，聯(lián)結(jié)器6包括用于此目的的另一個(gè)光波導(dǎo)連接器24，在所述光波導(dǎo)連接器24處可提供光能。在聯(lián)結(jié)器6中，光波導(dǎo)連接器24通過光波導(dǎo)25連接到光-電轉(zhuǎn)換器26(光電池)，所述光-電轉(zhuǎn)換器26將所供應(yīng)的光能轉(zhuǎn)換成電能。

由光-電轉(zhuǎn)換器26提供的電能然后被供應(yīng)給電源裝置27，所述電源裝置27還具有緩存所供應(yīng)的電能的功能。這是重要的，因?yàn)殡?光換能器21是聯(lián)結(jié)器6內(nèi)的主要功率消耗者。因此，電-光換能器21僅間斷地接通/斷開，以便最小化平均功率消耗。電源裝置27包括用于在電-光換能器21的on階段期間緩存功率消耗的緩存電容器。

此外，附圖示出包括兩個(gè)光波導(dǎo)連接器29、30的外部接口單元28，所述外部接口單元28經(jīng)由光波導(dǎo)31和32分別連接到聯(lián)結(jié)器6的相應(yīng)的光波導(dǎo)連接器23和24。兩個(gè)光波導(dǎo)31、32在這種情況下是雙工光纖電纜33的一部分。

一方面，接口單元28包含激光器34，所述激光器34經(jīng)由光波導(dǎo)連接器29、光波導(dǎo)31、光波導(dǎo)連接器24和光波導(dǎo)25將光能供應(yīng)至光-電換能器26，以便為聯(lián)結(jié)器6的電子部件提供電源。

另一方面，接口單元28包含包括光-電換能器36的評(píng)估單元35，所述光-電換能器36經(jīng)由光波導(dǎo)連接器30、光波導(dǎo)32、光波導(dǎo)連接器23和光波導(dǎo)22接收來自電-光換能器21的光測(cè)量信號(hào)。

此外，接口單元28連接到以太網(wǎng)總線37。

本發(fā)明不限于上述優(yōu)選示例性實(shí)施例。事實(shí)上，許多同樣利用本發(fā)明的構(gòu)思的變型和變化是可能的，因此被保護(hù)的范圍涵蓋。另外，本發(fā)明還要求對(duì)主題的保護(hù)以及對(duì)從屬權(quán)利要求的特征的保護(hù)，而無論每個(gè)從屬權(quán)利要求引用哪個(gè)權(quán)力要求。

附圖標(biāo)記列表

1開關(guān)柜

2電纜

3襯套

4襯套的連接件

5電纜的連接件

6聯(lián)結(jié)器

7具有外錐體的連接件

8具有內(nèi)錐體的連接件

9電流感測(cè)電阻器

10電流感測(cè)電阻器的連接部分

11電流感測(cè)電阻器的連接部分

12電流感測(cè)電阻器的電阻性元件

13印刷電路板

14由導(dǎo)電塑料制成的控制電極

15有機(jī)硅灌封

16包封體

17分壓器的電阻器

18分壓器的電阻器

19測(cè)量裝置

20電壓測(cè)量的測(cè)量點(diǎn)

21電-光換能器

22光波導(dǎo)

23光波導(dǎo)連接器

24光波導(dǎo)連接器

25光波導(dǎo)

26光-電換能器

27電源裝置

28界面單元

29光波導(dǎo)連接器

30光波導(dǎo)連接器

31光波導(dǎo)

32光波導(dǎo)

33雙工光纖電纜

34激光器

35評(píng)估單元

36光-電換能器

37以太網(wǎng)總線