AT514768A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von elektrischen Größen - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Messen von elektrischen Größen, zumindest Spannung und Strom, vorzugsweise auch Leistung, in Dreiphasen-Systemen (L1, L2, L3), wobei für die drei Phasen (L1, L2, L3) mit Hilfe von Spannungs- bzw. Stromsensoren (2; 3) die Phasenspannungen (UL1, UL2, UL3) und -ströme (IL1, IL2, IL3) erfasst und entsprechende Spannungs- und Stromsignale in Verarbeitungsmitteln (9) zu Messwert-Daten (D) ausgewertet werden, die an Anzeigemitteln (21) angezeigt werden, wobei mit Hilfe der Verarbeitungsmittel (9) die relativen Phasenlagen der Spannungssignale (UL1, UL2, UL3) sowie der Stromsignale (IL1, IL2, IL3) im Vergleich zu einer vorgegebenen Phasenfolge und daraus die Richtigkeit bzw. Unrichtigkeit der Anschlüsse der Spannungs- und Stromsensoren (2; 3) an Phasenleitern (L1, L2, L3) festgestellt werden, wobei entsprechende Anzeigesignale für die Anzeigemittel (21) abgegeben werden. Dabei wird vorzugsweise auch eine automatische Korrektur der Messung vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von elektrischenGrößen, zumindest Spannung und Strom, vorzugsweise auch Leis¬tung, in Dreiphasen-Systemen, wobei für die drei Phasen mit Hil¬fe von Spannungs- bzw. Stromsensoren die Phasenspannungen und-ströme erfasst und entsprechende Spannungs- und Stromsignale inVerarbeitungsmitteln zu Messwert-Daten ausgewertet werden, diean Anzeigemitteln angezeigt werden.

In entsprechender Weise bezieht sich die Erfindung auf eine Vor¬richtung zum Messen von elektrischen Größen, zumindest Spannungund Strom, vorzugsweise auch Leistung, in Dreiphasen-Systemenmit Spannungs- und Stromsensoren zum Erfassen der Phasenspannun¬gen und -ströme, mit Verarbeitungsmitteln, die von den Sensorenentsprechende Spannungs- und Stromsignale zugeführt erhalten undeingerichtet sind, diese Signale zu entsprechenden Messwert-Da¬ten zu verarbeiten, und mit Anzeigemitteln zum Anzeigen derMesswerte.

In Dreiphasen-Netzversorgungssystemen ist es bekannt, die Span¬nungen der drei Phasen ebenso wie die drei Ströme, die durch diePhasenleiter fließen, zu messen, wobei über eine entsprechendeVerknüpfung der zusammengehörigen Spannungen und Ströme auchphasenweise die Leistung und/oder die Energie bestimmt werdenkann bzw. können. Insbesondere ist es dabei von Bedeutung, dieverschiedenen Leistungskennwerte Wirk-, Blind- und Scheinleis¬tung zu ermitteln; aus der Scheinleistung und der Wirkleistungkann weiters in bekannter Weise der Leistungsfaktor coscp ermit¬telt werden.

Ein Problem bei den bisherigen Messtechniken ist, dass beim -elektrischen - Anschließen von Spannungssensoren und Stromsenso¬ren an die Phasenleiter Fehler in den Anschlüssen auftreten kön¬nen, etwa wenn eine Stromzange verkehrt herum um einen Phasen¬leiter angeordnet wird, sodass eine falsche Stromrichtung ermit¬telt wird, oder aber wenn die Spannungssensoren und Stromsenso¬ren nicht jeweils paarweise richtig an die drei Phasen ange¬schlossen sind, sondern beispielsweise zwei Stromsensoren, etwafür die zweite und dritte Phase, vertauscht werden, sodass sichbei der Leistungsermittlung unrichtige Leistungen, auch negative

Leistungen, ergeben können.

Ziel der Erfindung ist es daher, hier Abhilfe zu schaffen undeine Technik vorzusehen, mit der rasch und sicher falsche An¬schlüsse erkannt und in weiterer Folge bevorzugt auch - elektro¬nisch - korrigiert werden können. Ein weiteres Ziel liegt darin,mit Hilfe von vorangehenden Tests nur sinnvolle Messungen zu er¬möglichen, was die Höhe von Spannung und Strom und das Vorliegeneiner korrekten System-Frequenz anlangt. Eine Aufgabe bestehtauch darin, bevorzugt eine (nicht) phasenrichtige Zuordnung(Drehsinn-Phasenfolge) von Spannung und Strom zu erkennen.

Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angeführten Artzeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass mit Hilfe der Verarbei¬tungsmittel die relativen Phasenlagen der Spannungssignale sowieder Stromsignale im Vergleich zu einer vorgegebenen Phasenfolgeund daraus die Richtigkeit bzw. Unrichtigkeit der Anschlüsse derSpannungs- und Stromsensoren an Phasenleitern festgestellt wer¬den, wobei entsprechende Anzeigesignale für die Anzeigemittelabgegeben werden.

In entsprechender Weise weist die erfindungsgemäße Vorrichtungdie besonderen Merkmale auf, dass die Verarbeitungsmittel wei¬ters eingerichtet sind, die relativen Phasenlagen der Spannungs¬signale sowie der Stromsignale im Vergleich zu einer vorgegebe¬nen Phasenfolge und daraus die Richtigkeit bzw. Unrichtigkeitder Anschlüsse der Spannungs- und Stromsensoren an Phasenleiternfestzustellen sowie entsprechende Anzeigesignale für die Anzei¬gemittel abzugeben.

Was die Korrektheit der Anschlüsse der Spannungs- und Stromsen¬soren betrifft, so können für die Phasenspannungen und -strömejeweils die Drehrichtungen im Dreiphasen-System festgestelltwerden. Zu diesem Zweck werden vorzugsweise Differenzwinkel zwi¬schen den einzelnen Phasenspannungen bzw. den einzelnen Phasen¬strömen ermittelt. Bei dieser Differenzwinkel-Ermittlung wirdweiters bevorzugt eine vorgegebene Bandbreite, z.B. ±50°, inVerbindung mit einem Phasen-Vergleichswinkel, z.B. +120° und-120°, vorgesehen.

Auf Basis der Spannungs- und Strommesswert-Daten kann für jedePhase eine Leistungsberechnung durchgeführt werden, wobei auchdie jeweiligen Phasenfolgen berücksichtigt werden, und vorzugs¬weise werden die berechneten Leistungen in Verbindung mit einerentsprechenden Phasenfolge-Anzeige (richtige Phasenfolge oderumgekehrte Phasenfolge) angezeigt. Was die richtige Leistungsbe¬rechnung anlangt, so können jeweils die Wirkleistung, die Blind¬leistung und die Scheinleistung berechnet werden, und darüberhinaus auch gewünschtenfalls über eine schnelle Fouriertransfor¬mation (FFT - Fast Fourier Transformation) Harmonischen-Kompo-nenten. Weiters kann bei der Leistungsberechnung berücksichtigtwerden, ob ein Lastbetrieb (Verbraucherbetrieb) oder ein Genera¬torbetrieb (z.B. bei Anschluss einer Photovoltaikanlage) gegebenist.

Im Hinblick auf sinnvolle Messungen werden bevorzugt vorab dieerfassten Spannungen und/oder Ströme mit einem vorgegebenen Min-dest-Schwellenwert verglichen, und in der Folge werden nur beimÜberschreiten dieses Schwellenwerts Auswertungen vorgenommen. Inähnlicher Weise können für die Phasenspannungen und -ströme Fre¬quenz-Checks durchgeführt werden, d.h. es wird überprüft, obeine vorgegebene System-Frequenz bei den erfassten Spannungenbzw. Strömen (z.B. 50 Hz oder - in den USA - 60 Hz) vorliegtoder nicht. Die Überprüfung der vorgegebenen Nominalfrequenzwird innerhalb eines definierten Frequenzbereichs um die Nomi¬nalfrequenz durchgeführt.

Weiters ist es für die Leistungsanalyse auch zweckmäßig, dieStromflussrichtung für jede Phase zu ermitteln, um so etwaigeverkehrt angebrachte Stromsensoren zu erfassen. Verkehrt ange¬brachte Stromsensoren wirken sich in den Einzelphasenleistungendurch einen umgekehrten Energiefluss (Generator- bzw. Verbrau¬cherleistung vertauscht) aus.

Im Fall einer fehlerhaften Verbindung eines oder mehrerer Senso¬ren mit einem Phasenleiter kann bei der vorliegenden Technikauch - ohne physische Änderung dieses Sensoranschlusses direktam Phasenleiter - eine "Korrektur" im Sinne des Tauschens durch¬ geführt werden, indem einfach beispielsweise die Messwert-Datenzweier Phasen getauscht werden, um so die richtige Phasenfolgeherzustellen. Diese Korrektur kann mit Vorteil elektronisch undautomatisch in den Verarbeitungsmitteln durchgeführt werden.

Die vorliegende Technik wird im nachfolgenden insbesondere fürDreiphasen-Systeme in Sternpunktschaltung näher erläutert, siekann jedoch selbstverständlich in gleicher Weise auch bei einerDeltaschaltung (Dreieckschaltung) angewendet werden, bei derkein Sternpunkt vorhanden ist; hier wird auf ein vektoriellesMittelpotential Bezug genommen, anstatt den Sternpunkt, d.h. denNeutralleiter, direkt als Bezugspunkt zur Verfügung zu haben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugtenAusführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt seinsoll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter er¬läutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Messen vonelektrischen Größen in Form eines Mehrfunktions-Messinstruments;

Fig. 2 ein allgemeines Flussdiagramm zur Veranschaulichung derPrüfung der Anschlüsse bzw. Verbindungen der Sensoren diesesMessinstruments an den Phasenleitern auf Richtigkeit;

Fig. 3 und 4 Teil-Flussdiagramme zur näheren Veranschaulichungder Validierung von Spannung bzw. Strom zwecks Überprüfung, obeine Messung grundsätzlich sinnvoll ist;

Fig. 5 in einem Teil-Flussdiagramm einen im Diagramm gemäß Fig. 2 gezeigten Schritt zur Analyse der Spannungsrotation (Span¬nungsdrehrichtung) ;

Fig. 6 in den Teilfiguren 6a und 6b, die aneinander gefügt zudenken sind, eine entsprechende Analyse der Stromrotation in ei¬nem Teil-Flussdiagramm;

Fig. 7 in den Teilfiguren 7a und 7b die Zusammensetzung einesallgemeinen Dreiphasen-Zeigersystems mittels drei Komponenten (Fig. 7a), nämlich mit positiver Drehrichtung (sog. "Mit-System"), mit negativer Drehrichtung (sog. "Gegen-System") undmit bloßer Verschiebung;

Fig. 8 ein detailliertes Ablaufdiagramm zum Schritt der in Fig. 2 allgemein veranschaulichten Verbrauchersystem-Leistungsanaly¬se; und

Fig. 9 in einem entsprechenden detaillierten Flussdiagramm dieGeneratorsystem-Leistungsanalyse gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Messinstrument 1, d.h. eine Vorrichtung zumMessen von elektrischen Größen, nämlich von Spannung und Strom,und vorteilhafterweise auch zum Berechnen von Leistung und Leis¬tungsfaktor in einem Dreiphasen-System schematisch gezeigt. Diedrei Phasen des Dreiphasen-Systems sind mit LI, L2 und L3 be¬zeichnet, wobei diese Bezeichnung auch für die konkreten Phasen¬leiter herangezogen wird. Weiters ist in Fig. 1 im Bereich derSpannungsmessung noch eine Nullpunkt-Spannung UN angedeutet, diedem neutralen Leiter, Nullpunkt oder Sternpunkt, zugeordnet ist.

Zur Messung der Spannungen ULi, UL2 und UL3 bzw. ILi, IL2 und IL3sind Spannungs- bzw. Stromsensoren 2 bzw. 3 vorgesehen. DieSpannungssensoren 2 sind jeweils mit einem Spannungsteiler 4versehen, an dessen Abzweigpunkt ein jeweiliger Verstärker 5 an¬geschlossen ist. Entsprechend den drei Phasen LI, L2 und L3 sinddrei Kanäle gegeben, wobei entsprechend diesen drei Kanälen dieAusgänge der Verstärker 5 mit drei Kanaleingängen Chi, Ch2 undCh3 eines A/D-Konverters 6 verbunden sind.

Die bisher beschriebene Spannungsmesseinheit 2, 4, 5 und 6 istvom übrigen Messinstrument 1 mit Hilfe von Transformatoren 7, 8galvanisch getrennt, um so einerseits Taktsignale bzw. Steuersi¬gnale von einem als Verarbeitungsmittel 9 vorgesehenen digitalenSignalprozessor 9 über die in Fig. 1 oben gezeigte galvanischeTrennung 7 dem A/D-Konverter 6 bzw. vom A/D-Konverter über diesegalvanische Trennung 7 Signale vom A/D-Konverter 6 dem digitalenSignalprozessor 9 (nachstehend kurz DSP 9) zuführen zu können.Andererseits ist auch die Spannungsversorgung der Spannungssen¬ soreinheit, insbesondere des A/D-Konverters 6, aber auch derVerstärker 5, über die in Fig. 1 untere galvanische Trennung 8realisiert. Damit wird berücksichtigt, dass sich der Neutrallei¬ter N auf einem vom übrigen Messgerät 1 unterschiedlichen Poten¬tial befinden kann. Für die drei Spannungskanäle ist der Neu¬tralleiter N im Fall einer Sternschaltung des Dreiphasen-Systemsder Bezugspunkt, d.h. hier ist eine Verbindung zum Sternpunktder Netzversorgung vorgesehen; im Fall einer Dreieckschaltunggibt es keinen Sternpunkt, jedoch stellt sich ein vektoriellesMittelpotential bei den drei Phasen ein, und dieses Mittelpoten¬tial dient dann als Bezugspotential.

Die drei Spannungskanäle mit den Eingängen ULi, UL2 und UL3 werdenüber die Spannungsteiler 2 und die Puffer-Verstärker 5 vom A/D-Konverter 6 synchron abgetastet, und zwar beispielsweise mit ei¬ner Abtastrate von 5 kHz. Die entsprechenden Signaldaten werdendann über die galvanische Trennung 7 zum DSP 9 getrennt übertra¬gen .

Die Stromsensoren 3 können an sich von beliebigem Typ sein; vor¬zugsweise werden Rogowski-Sensoren eingesetzt, die ein differen¬ziertes Signal liefern. Es können jedoch selbstverständlich auchbeispielsweise Nebenwiderstände (Shunts) und herkömmliche Strom¬zangen als Stromsensoren 3 eingesetzt werden. Da Nebenwiderstän¬de zur Strom-Spannungswandlung auch auf hohem Potential liegenkönnen, ist dann der Strommessteil auch galvanisch zu trennen,was aber hier nicht weiter ausgeführt wird. Die Ströme ILi, IL2und Il3 können eine hohe Dynamik aufweisen, und demgemäß wird fürjeden Strommesskanal ein Bereichsumschalter 10 vorgesehen, dieunabhängig voneinander vom DSP 9 über Steuerleitungen 11 ange¬steuert werden können. Weiters hat jeder Stromsensor 3 einen ei¬genen Speicherbaustein 12, der Daten betreffend Sensortyp, Ver¬stärkung, Phasenlage und weitere Parameter enthält um die Mess¬genauigkeit zu erhöhen, und diese Daten werden vom DSP 9 übereinen Bus 13 "Sensor ID" eingelesen.

Vorsorglich sei noch angeführt, dass die drei Stromkanäle, mitden Stromsensoren 3, im Gegensatz zu den Spannungskanälen keinegalvanische Trennung erfordern, da die vorzugsweise verwendeten

Stromsensoren 3, nämlich Rogowski-Spule oder Stromzange, vomMessprinzip her bereits eine galvanische Trennung sicherstellen.

Abhängig vom Sensortyp wird demgemäß im Bereich eines dem jewei¬ligen Bereichsumschalter 10 nachgeschalteten Operationsverstär¬kers 14 eine Umschaltung vorgenommen, um so im Fall von Rogow¬ski-Sensoren als Stromsensoren 3 eine Integration oder im Falleiner Stromzange eine einfache Verstärkung vorzusehen, s. auchdie Verstärker 14 in den einzelnen Strommesskanälen, mit den um-schaltbaren Elementen Kondensator 15 (für eine Integration imFall von Rogoswki-Sensoren) und Widerstand 16 (im Fall vonStromzangen als Stromsensoren 3) im Rückkopplungszweig. DieseUmschaltung wird über entsprechende Steuerleitungen 17 vom DSP 9aus veranlasst. Danach werden die so erhaltenen Stromsignalewiederum einer A/D-Konvertereinheit 18 mit drei Kanälen zuge¬führt und dort synchron zueinander sowie auch synchron zu denSpannungsabtastungen im A/D-Konverter 6 in ein digitales Signalumgewandelt, und die digitalen Stromsignale werden dem DSP 9 zu¬geführt .

Die vorliegende Vorrichtung 1 enthält keine analogen Einstellun¬gen zum Abgleich der Messwertkanäle. Kalibrierdaten, s. Speicher19, werden zur Kalibrierung der Spannungskanäle derart verwen¬det, dass an die Spannungskanäle eine definierte Referenzspan¬nung angelegt wird; diese Referenzspannung liegt vorzugsweisenahe dem Messbereichs-Endwert; diese Referenzspannung wird mitdem jeweiligen gemessenen Effektivwert der Spannung, der aus denWerten des A/D-Konverters 6 berechnet wird, verglichen.

Die Daten der Stromsensoren 3 sind andererseits wie erwähnt je¬weils in einem Stecker-Speicherbaustein 12 untergebracht, wobeidort neben dem Kalibrier- bzw. Verstärkungsfaktor auch der Typdes Stromsensors 3 sowie der Messbereichsendwert und der jewei¬lige unterstützte Bereich gespeichert sind. Somit kann das Mess¬gerät 1 direkt den Sensortyp und die Charakteristik des Sensors3 berücksichtigen; im Fall einer Stromzange als Stromsensor 3wird das Sensorsignal direkt bewertet, im Fall von Rogowski-Sen¬soren wird das Signal noch integriert, um das ursprüngliche vomRogowski-Sensor differenzierte Eingangssignal korrekt abzubil¬ den. Eine Konfiguration ist am Messgerät 1 selbst nicht erfor¬derlich. Für Wechselströme genügt der Verstärkungsfaktor zur Kalibrie¬rung. Zusätzlich wird hier auch der Phasenwinkel des entspre¬chenden Sensors bei der Kalibrierung abgespeichert, da er spezi¬ell bei Stromzangen aufgrund der magnetischen Charakteristik jenach Stromzange unterschiedlich sein kann. Da der Phasenwinkelfür die Wirkleistungsmessung direkt über dem coscp eingeht(P=U*I*coscp) , ist er auch für eine genaue Wirkleistungsmessungvon Bedeutung. Das gilt auch für die Blindleistung - Q=U*I*sincp(Anmerkung: nur die Scheinleistung S=U*I ist unabhängig vom Pha¬senwinkel cp) .

Bei einer Gleichspannungskalibrierung kommt zusätzlich zum Ver¬stärkungsfaktor noch eine Nullpunkt-Korrektur (Offset) zum Tra¬gen. Dieser wird nach Kurzschließen der Eingangsspannung durchden A/D-Konverter 6 gemessen, und das Ergebnis wird dann alsOffset im Kalibrier-Speicher 19 abgelegt.

Aus Sicherheitsgründen kann die jeweilige Stromsensor-ID in vor¬gegebenen Intervallen, z.B. nach jeweils 5 Sekunden, vom DSP 9überprüft werden, um festzustellen, ob ein Sensortausch vorge-nommen wurde.

In diesem DSP 9 werden sodann die digitalisierten Werte auf dendrei Spannungskanälen und drei Stromkanälen weiter verarbeitet.

Ein Hauptprozessor 20 bildet die Schnittstelle zu einem als An¬zeigemittel 21 vorgesehenen Display 21 sowie zu einem Tastenfeld22, und er ist mit einer optischen Anzeigeeinheit 23, beispiels¬weise mit einer LED, ausgestattet, um je nach BetriebszustandBlink- oder Dauerlichtsignale abzugeben. Abgesehen davon kannder Hauptprozessor 20 auch Signalverarbeitungstätigkeiten über¬nehmen, sodass eine verteilte Signalverarbeitung in Verbindungmit dem DSP 9 erhalten wird. So kann beispielsweise der Haupt¬prozessor 20 aus den 200ms-Paketen, die er vom DSP 9 zugeführterhält, längere Mittelungsintervalle bilden.

Die Tastenanordnung 22 ermöglicht es beispielsweise, die Anzeigeam Display 21 zu beeinflussen und so verschiedene Ergebnisse alsanzuzeigen auszuwählen.

In diesem Zusammenhang kann beispielsweise auch der aus Wirk¬leistung und Scheinleistung berechnete Leistungsfaktor für diejeweilige Phase angezeigt werden.

Die entsprechenden Sensortyp-Daten werden wie erwähnt dem DSP 9zugeführt, und diese Parameter finden bei der SignalverarbeitungBerücksichtigung, wobei eine hohe Genauigkeit auch ohne Verwen¬dung von analogen Stellgliedern oder dergl. erreicht werdenkann. An sich können selbstverständlich auch die Sensortypen unddie Messbereiche entsprechend automatisch eingestellt werden, jenachdem, welcher Stromsensor 3 gerade angesteckt ist.

Wie erwähnt werden die Stromsignale und Spannungssignale allesynchron erfasst, und diese zeitgleiche Erfassung der Strom- undSpannungskanäle ist für die Leistungsberechnung von Bedeutung,da die Phasenlage Spannung zu Strom bei der Wirkleistungsberech¬nung von wesentlicher Bedeutung ist.

Auf den durch das Display 21 gegebenen Anzeigemitteln 21 werdenbeispielsweise folgende Anzeigen gebracht: Spannung und Strom jePhase, Phasendrehrichtung, Stromflussrichtung, Übereinstimmungmit zugehörigem Spannungseingang. Dabei wird unmittelbar eineInformation dahingehend erhalten, ob die Sensoren richtig ange¬schlossen sind oder nicht.

Folgende Anzeigen können im Einzelnen vorgesehen sein:

Spannung • im Fall, dass der Spannungswert unterhalb eines Schwellen¬werts liegt, wird der Spannungswert in besonderer Weise,z.B. in rot, angezeigt • wenn einer der angezeigten Spannungswerte auf diese Weiseals zu niedrig angegeben ist oder wenn eine Drehrichtungs¬ anzeige weder im Uhrzeigersinn noch im Gegenuhrzeigersinnvorhanden ist, wird in der Resultat-Spalte ein Zeichen,z.B. "X", für ein nicht mögliches Resultat gezeigt • der Mindest-Schwellenwert kann ebenfalls angezeigt werden;er beträgt beispielsweise 1/20 des Bereichs der Effek¬tivspannung

Strom • der Stromwert wird mit einem nach oben weisenden (z.B.schwarzen) Pfeil angezeigt, wenn die Wirkleistung in dieserPhase positiv ist • er wird mit einem abwärts zeigendem (z.B. roten) Pfeil ange¬zeigt, wenn die Wirkleistung dieser Phase negativ ist • wenn der Strom unterhalb eines vorgegebenen Mindest-Schwel-lenwerts liegt, wird kein Stromfluss und kein Phasenumlauf-Pfeil angezeigt • der Mindest-Schwellenwert beträgt beispielsweise 1/150 desMessbereichs des Effektivwerts des Stroms

Drehrichtungsanzeige • es wird ein (z.B. schwarzer) Pfeil im Uhrzeigersinn ange¬zeigt, wenn die Drehrichtung positiv ist • ein (z.B. roter) Drehpfeil im Gegenuhrzeigersinn wird ange¬zeigt, wenn die Drehrichtung negativ ist • ein Kreuz oder dergl. Sonderzeichen wird angezeigt, wenn dieDrehrichtung unbekannt ist oder das Signal zu schwach ist

Leistung • es wird die Wirkleistung in den drei Phasen a (LI), b (L2)und c (L3) , abhängig von der Topologie, angezeigt • wenn die Wirkleistung negativ ist, wird dies in der Anzeigebesonders hervorgehoben, beispielsweise durch Zusatz eines

Weiters kann die Wirkleistung farbig, z.B. rot, darge¬stellt werden, wenn die Leistungsflussrichtung nicht demgewählten Last- oder Generatorbetrieb entspricht. Rückmeldung • wenn kein Fehler detektiert wird, wird dies entsprechend an¬gezeigt, etwa mit der Angabe "kein Fehler entdeckt" • bei zu schwachen Signalen wird z.B. angezeigt 0 Spannung in Phase x zu niedrig - Anschluss überprüfen 0 Strom in Phase x zu niedrig - Anschluss überprüfen odereinen Sensor mit einem kleineren Bereich verwenden • im Fall, dass eine Korrektur (Umschaltung) für Spannung undStrom möglich ist, wird dies mit einer Aufforderung zur au¬tomatischen Korrektur angezeigt, vgl. auch die nachfolgende

Tabelle 2 als Beispiel.

Nachstehend werden in zwei Tabellen, Tabelle 1 und Tabelle 2,mögliche Anzeigen auf dem Display 21 wiedergegeben, wobei Tabel¬le 1 eine fehlerlose Messung wiedergibt, wogegen in Tabelle 2beispielsweise die Phasen L2 und L3 bei den Stromsensoren ver¬tauscht sind.

Tabelle 1

Tabelle 2

In Fig. 2 ist ganz allgemein ein Ablaufdiagramm betreffend diePrüfung der Richtigkeit der Anschlusskonfiguration, d.h. derVerbindung der Sensoren 2, 3 mit den einzelnen Phasen bzw. Pha¬senleitern LI, L2, L3 (nachstehend auch A, B und C genannt) ver¬anschaulicht. Wie bereits angedeutet werden alle 200 ms die ent¬sprechenden Berechnungsvorgänge gestartet, wie in Fig. 2 mit ei¬nem einleitenden Startschritt S1 angegeben ist. Danach folgenzwei Schritte S2, S3, in denen festgestellt wird, ob überhaupteine sinnvolle Messung durchgeführt werden kann bzw. soll, vorallem im Hinblick auf die Größe der Spannung und des Stroms. ImEinzelnen erfolgt im Schritt S2 eine Spannungsvalidierung und imSchritt S3 eine Stromvalidierung. Wie im Einzelnen diese Vali¬dierungen durchgeführt werden, wird nachfolgend noch anhand derFig. 3 (Spannungsvalidierung) und 4 (Stromvalidierung) näher er¬läutert .

Wenn in diesen Schritten S2 bzw. S3 das Ergebnis ist, dass dasSignal (Spannung bzw. Strom) zu klein ist, oder dass eine ungül¬tige Freguenz vorliegt, wird die weitere Berechnung gestoppt undentsprechende Anzeigen werden an den Anzeigemitteln 21 veran¬lasst, s. Schritte S4A und S4B in Fig. 2.

Wenn das Spannungssignal bzw. Stromsignal als ordnungsgemäß be¬funden wird, werden gemäß den Schritten S5 und S6 die Drehrich¬tung der Phasenspannungen (Schritt S5, vgl. auch Fig. 5) und dieDrehrichtung der Phasenströme (Schritt S6, vgl. auch Fig. 6)überprüft.

Wenn sich bei diesen Überprüfungen gemäß den Schritten S5 und S6herausstellt, dass eine Drehrichtung nicht feststellbar ist, s.Feld S4C, wird dies ebenfalls angezeigt.

Gemäß den Schritten S7A bis S7D erfolgt sodann eine Komponenten¬zerlegung, vgl. in diesem Zusammenhang auch die Darstellung inFig. 7 (Fig. 7a, 7b), wobei positive und negative Spannungs-bzw. Stromkomponenten U+, U_; I + , I. ermittelt werden, für die imZuge der weiteren Berechnungen gemäß Fig. 2 die Variablen Us bzw.Is gesetzt werden.

Es erfolgt sodann gemäß den Schritten S8 und S9 in Fig. 2 einejeweilige Leistungsanalyse, nämlich für den Fall dass das an dasDreiphasen-Netz angeschlossene System ein Verbrauchersystem(Schritt S8, vgl. auch Fig. 8) oder ein Generatorsystem (SchrittS9, vgl. auch Fig. 9) ist. Hierfür wird gemäß einem Schritt S10händisch eingegeben, ob ein Verbraucher-Betrieb vorliegt oderaber ein Generator-Betrieb.

Wenn sich bei der jeweiligen Leistungsanalyse, Schritt S8 bzw.Schritt S9, ergibt, dass kein Ergebnis ermittelt werden kann,wird dies gemäß Schritt S4D gemeldet, und die weiteren Berech¬nungen werden eingestellt. Im anderen Fall, wenn, wie dies nach¬stehend noch anhand der Fig. 8 und 9 näher erläutert werdenwird, entsprechende Leistungswerte zugeordnet werden können,wird dies mit den entsprechenden Leistungswerten gemäß SchrittSil an den Anzeigemitteln 21 angezeigt. mit Hilfe der Verarbeitungsmittel 9, d.h. des DSP 9, wird imEinzelnen, wie in Fig. 3 veranschaulicht, die die Vorgänge imSchritt S2 gemäß Fig. 2 veranschaulicht, nach einem StartschrittS21 "Spannungsvalidierung", ein Vergleich der einzelnen jeweili¬gen Phasenspannungen Ux mit einem Mindest-Schwellenwert ("unteresLimit") durchgeführt, s. Schritt S22. Wenn sich bei der entspre¬chenden Abfrage, Schritt S23, ergibt, dass dies nicht der Fallist, sondern dass zumindest eine Phasenspannung niedriger alsdieser Schwellenwert ist, wird dies gemäß Schritt S24 angezeigt,und die weiteren Berechnungen werden eingestellt. Wenn jedoch die Phasenspannungen Ux im zulässigen Bereich liegen, wird alsnächstes gemäß Schritt S25 überprüft, ob die Phasenspannungendie System-Frequenz (f) aufweisen. Wenn gemäß dem Entscheidungs¬feld S26 das Ergebnis hierbei negativ ist, wird gemäß SchrittS27 angezeigt, dass keine zulässige Frequenz vorliegt, und dieweitere Verarbeitung wird abgebrochen. Wenn jedoch die gemesseneSystem-Frequenz (f) innerhalb des vorgegeben Limits gegeben ist,so wird dies gemäß Schritt S28 entsprechend vermerkt, und dieBerechnungen können sodann gemäß Schritt S5 (Fig. 2) fortgesetztwerden.

In entsprechender Weise erfolgen die in Fig. 4 näher veranschau¬lichten Schritte im Zuge der Stromvalidierung, s. Schritt S3 inFig. 2: Nach einem Startschritt S31, wie in Fig. 4 gezeigt, wirdwiederum überprüft, ob alle Phasenströme Ix oberhalb eines unte¬ren Schwellenwerts liegen, und bei dieser Überprüfung gemäßSchritt S32 wird sodann gemäß Entscheidungsschritt S33 festge¬stellt, ob dies der Fall ist oder nicht. Wenn auch nur ein Pha¬senstrom Ix unterhalb des Schwellenwerts liegt, wird dies gemäßSchritt S34 angezeigt, und die Berechnungsvorgänge werden been¬det, s. auch Schritt S4A in Fig. 2.

Wenn jedoch alle Phasenströme über dem Schwellenwert liegen,wird sodann gemäß Schritt S35 überprüft, ob die System-Frequenz(f) gegeben ist oder nicht. Wenn nein, s. Schritt 36, Ausgang N,wird dies wiederum gemäß Schritt S37 angezeigt, und die weiterenErmittlungen werden beendet. Wenn die System-Frequenz gegebenist, wird dies gemäß Schritt S38 angezeigt, und es wird die Si¬gnalverarbeitung gemäß Schritt S6 in Fig. 2 weitergeführt.

Die Spannungsvalidierung gemäß Fig. 3 und die Stromvalidierunggemäß Fig. 4 können aufeinanderfolgend oder aber parallel zuein¬ander durchgeführt werden, je nach Ausführung der Verarbeitungs¬mittel 9, d.h. des digitalen Signalprozessors 9. Bevorzugt wirdeine Parallelverarbeitung, wie diese auch in Fig. 2 schematischangedeutet ist.

In Fig. 5 ist im Detail die Analyse der Spannungs-Drehrichtungs-Überprüfung gemäß Schritt S5 in Fig. 2 näher veranschaulicht.

Nach einem Startschritt S51 folgt ein InitialisierungsschrittS52, wobei die Drehrichtung der jeweiligen Phasenspannung Ugleich der Variablen X gesetzt wird. Danach werden Differenzwin¬kel a', b' und c' gemäß Schritt S53 in Fig. 5 berechnet, d.h. a'=cp (Ui) -cp (U2)b ' =cp (U2) -cp (U3)c ' =φ (U3) -φ (Ui) .

Danach wird - entweder in einer Parallelverarbeitung oder nach¬einander in einer Schleife - überprüft, ob die Differenzwinkela', b', c' gleich -120° ± einer Bandbreite von 50° sind, s.Schritt S54 in Fig. 5. Wenn dies zutrifft, liegt offensichtlicheine negative Drehrichtung der Phasen vor und es wird gemäßSchritt S55 die Zuordnung der konkreten Phasenspannungen U2/U3vertauscht; nach diesem Schritt S55 werden Anzeigen, dass dieDrehrichtung für die Spannungsphasen negativ ist, und dass dieSpannungs-Zuordnung - elektronisch - vertauscht wurde, gemäßSchritt S56 festgehalten, und es erfolgt gemäß Schritt S57 eineentsprechende Anzeige in den Anzeigemitteln 21, dass die Span¬nungs-Drehrichtung "Rot U = negativ" ist.

Ist das Ergebnis der Abfrage gemäß Schritt S54 jedoch negativ,d.h. es liegt keine negative Drehrichtung vor, so wird gemäß ei¬nem Abfrageschritt S57 überprüft, ob die jeweiligen Diffe¬renzwinkel a', b', c' gleich +120° ±50° sind. Wenn dies nichtzutrifft, wird gemäß Schritt S58 festgestellt, dass die Span¬nungs-Drehrichtung unzulässig ist (=X), und es erfolgt für dieAnzeige auch eine entsprechende Zuordnung von X zu U, wonach ge¬mäß Schritt S58A eine entsprechende Anzeige "Rot U = X" an denAnzeigemitteln 21 erfolgt.

Wenn jedoch das Ergebnis der Abfrage im Schritt S57 positiv ist,so ist die Spannungs-Drehrichtung offensichtlich gültig, d.h.positiv und realisierbar, was in einem Schritt S59 festgestelltwird, wonach eine entsprechende Anzeige, dass die Drehrichtungfür die Spannung positiv ist und die Zuordnung der Spannungswer¬te in Ordnung geht, gemäß Schritt S59A (Rot U = POS) durchge¬führt wird. Je nach den Ergebnissen, wie in den Schritten S56A, S59A und S58A angezeigt, befindet man sich damit im Diagramm ge¬mäß Fig. 2 nunmehr bei den Schritten S7B bzw. S7A bzw. S4C.

Die Analyse der Strom-Drehrichtung gemäß Fig. 6 (im Einzelnenzusammengesetzt aus Fig. 6a und Fig. 6b) gestaltet sich insofernetwas aufwändiger, als die Stromsensoren nicht nur - theoretisch- Phasen-unrichtig angeschlossen sein können, sondern auch fürsich jeweils verkehrt an die - wenn auch gegebenenfalls richti¬ge, zugehörige Phase - angeschlossen sein können, sodass sicheine verkehrte Strom-Flussrichtung ergibt.

Bei der Strom-Drehrichtungs-Analyse sind die ersten SchritteS601 bis S607 vergleichbar den Schritten S51 bis S57 gemäß Fig. 5: Nach einem Startschritt S601 und einem Initialisierungs¬schritt S602 mit der Variablen-Zuordnung I = X sowie - zusätz¬lich im Vergleich zur Spannungs-Drehrichtungs-Analyse - der In¬itialisierung der Polarität erfolgt wiederum eine Berechnung dereinzelnen Phasen-Differenzwinkel a=cp (Ui) -cp (U2) , b=cp (U2) -cp (U3) undc=cp (U3) -cp (Ui) .

Danach wird gemäß einem Schritt S604 wiederum geprüft, ob dieDifferenzwinkel a, b, c gleich -120° ±50° (entsprechend derBandbreite) sind, und wenn ja, wird dies gemäß Schritt S605 alsVertauschung der Anschlüsse festgestellt; gemäß Schritt S606 inFig. 6b wird die Drehrichtung des Stroms als negativ gesetzt,und die Stromzuordnung wird geändert, wonach gemäß Schritt S606Aangezeigt wird, dass die Strom-Drehrichtung negativ ist.

Wenn sich bei der Abfrage gemäß Schritt S604 ergibt, dass keinerder Winkel a, b, c gleich dem Winkel -120° ±50° ist, somit alsooffensichtlich keine Vertauschung der Stromsensoren 3 relativ zuden Phasen LI, L2, L3 gegeben ist, so wird danach ähnlich wie imSchritt S57 bei der Analyse der Spannungs-Drehrichtung gemäßFig. 5 nunmehr gemäß dem Abfrageschritt S607 überprüft, ob dieDifferenzwinkel a, b, c gleich +120° ±50° sind. Wenn nein, wirdnun für jeden Stromsensor, d.h. für jede Phase, gemäß einerSchleifenanordnung, s. Schritt S608 in Fig. 6b, ein Invertierendes jeweiligen Phasenstroms Ix durchgeführt, Schritt S609. Danachwerden wiederum, gemäß Schritt S610, die Differenzwinkel a, b und c wie bereits oben angegeben berechnet, und es wird nun ge¬mäß Schritt S611 die Abfrage wiederholt, ob die Differenzwinkelalle von -120° ±50° verschieden sind oder nicht. Wenn auch nureiner der Differenzwinkel gleich diesem Winkel -120° ist bzw. indem zugeordneten Bandbereich liegt, wird gemäß Schritt S612festgehalten, dass der jeweilige Phasenstrom Ix invertiert wurde,und dass die Polarität des Stroms geändert wurde. Danach wirdbeim Schritt S606 weitergegangen, und es wird gemäß SchrittS606A angezeigt, dass die Drehrichtung des Stroms negativ ist(dies trotz der Invertierung des jeweiligen Phasenstroms Ix gemäßSchritt S609).

Wenn sich hingegen bei der Abfrage gemäß Schritt S611 ergibt,dass keiner der Differenzwinkel a, b, c im Winkelbereich -70°bis -170° liegt, so wird gemäß Abfrageschritt S613 - ähnlich wiegemäß Schritt S57 im Fall der Analyse der Spannungs-Drehrichtunggemäß Fig. 5 - abgefragt, ob jeder der Winkel a, b, c gleich120° ±50° ist, also im Bereich von +70° bis +170° liegt. Wenndies nicht zutrifft, wird über den Schleifenknoten S614 ein Aus¬gang zum Schritt S615 durchgeführt, gemäß welchem die Strom-Drehrichtung gleich X und die Stromzuordnung gleich X gesetztwird, wonach eine entsprechende Anzeige gemäß Schritt S615A er¬folgt, dass nämlich die Drehrichtung des Stroms nicht ordnungs¬gemäß festgestellt werden kann.

Ist jedoch beim Abfrageschritt S613 das Ergebnis positiv (Aus¬gang J), so wird mit Schritt S616 fortgesetzt, wobei festgehal¬ten wird, dass der jeweilige Phasenstrom Ix invertiert wurde, unddass die Polarität des Stroms geändert wurde. Dies bedeutet,dass die falsche Anbringung beispielsweise eines Stromzangen-Sensors 3 am jeweiligen Phasenleiter automatisch korrigiert wur¬de, indem der entsprechende Phasenstrom invertiert wurde.

Die Drehrichtung des Stroms im Dreiphasen-System ist jedoch ge¬mäß dieser Berechnung und Abfrage (Schritt S613) in Ordnung, unddemgemäß wird wie in Schritt S617 in Fig. 6b angedeutet dieDrehrichtung für den Strom als positiv vermerkt und ebenso ver¬merkt, dass die Strom-Zuordnung in Ordnung ist, wonach eine ent¬sprechende Anzeige, dass die Drehrichtung für den Strom positiv ist, gemäß Schritt S617A in den Anzeigemitteln 21 gemäß Fig. 1erfolgt.

Der Vollständigkeit halber sei hier vermerkt, dass in den Dia¬grammen gemäß Fig. 2 bis 6 (sowie auch Fig. 8 und 9) richtigeVorgänge bzw. Anschlüsse immer mit durchgezogenen Linien in denAbläufen veranschaulicht sind, wogegen unrichtige Anschlüssebzw. fehlerhafte Verbindungen mit unterbrochenen Linien (punk¬tiert oder strichliert) veranschaulicht sind.

In Fig. 7 ist sodann in den Teilfiguren 7a und 7b die Zusammen¬setzung eines Dreiphasen-Systems (Fig. 7b) durch einzelne symme¬trische Komponenten (Fig. 7a) schematisch an einem Beispiel ver¬anschaulicht, um so die Komponentenzerlegung gemäß den SchrittenS7A bis S7D in Fig. 2 zu veranschaulichen.

Gemäß Fig. 7A sind drei Komponenten oder Phasenfolgen veran¬schaulicht, nämlich eine positive Folge P, eine negative Folge Nund eine Null-Folge oder bloße Verschiebung Z (Z - Zero). Diepositive Folge P hat Zeiger A+, B+ und C+ in der korrekten Reihen¬folge (wobei gemäß Konvention Vektordiagramme immer im Gegenuhr¬zeigersinn drehen, und zwar in Entsprechung zum immer in derZeit anwachsenden Phasenwinkel). Die negative Folge N weist Zei¬ger oder Phasen in der Reihenfolge A“, C“ und B' auf. Die Null-Folge Z umfasst drei zueinander parallele Zeiger A°, B° und C°.

Aus diesen Folgen P, N und Z wird nun das unregelmäßige Systemgemäß Fig. 7b zusammengesetzt, wobei die drei symmetrischen Kom¬ponenten wie folgt angeordnet werden: Es wird mit der Null-FolgeZ (A°, B°, C°) begonnen, danach folgt die positive Sequenz P (A+,B+, C+) und schließlich die negative Sequenz N (A“, C', B“) , vgl.die Pfeile A° bis C" im Diagramm gemäß Fig. 7b.

In entsprechender Weise kann nun umgekehrt das allgemeine Systemgemäß Fig. 7b in symmetrische Komponenten gemäß Fig. 7a zerlegtwerden.

Dies ist eine an sich seit Jahrzehnten hinlänglich bekannteTechnik und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung.

Gemäß den Schritten S7A bis S7D in Fig. 2 werden nun in entspre¬chender Weise die symmetrischen Komponenten U+, IT, I+ und I“ (je¬weils für die einzelnen Phasen) gleich Us bzw. Is gesetzt, undgemäß den Schritten S8 und S9 in Fig. 2 wird in der Folge die inden Fig. 8 und 9 näher veranschaulichte Leistungsanalyse, einmalfür ein Verbrauchersystem (Fig. 8) und zum anderen für ein Gene¬ratorsystem (Fig. 9), näher erläutert.

Gemäß Fig. 8 wird nach einem Startschritt S81, in einem SchrittS82 der Phasenwinkel ä zwischen der jeweiligen Spannungs- undStromkomponente für jede Folge P und N, d.h. für die Mit-Kompo-nente P und die Gegen-Komponente N, berechnet. Danach wird imSchritt S83 überprüft, ob dieser Winkel ä gleich ist einem Win¬kel 10°, mit einer Bandbreite von ±40°. Wenn dies zutrifft, wirdunmittelbar zum abschließenden Schritt Sil (s. auch Fig. 2)übergegangen, d.h. Strom und Spannung passen zusammen. Wenn die¬se Überprüfung jedoch negativ ausfällt, wird in einem nachfol¬genden Schritt S84 überprüft, ob der Phasenwinkel ä dem Winkel190°, mit einer Bandbreite von ±30°, entspricht. Wenn ja, wirdgemäß Schritt S85 in Fig. 8 die Strom-Polarität invertiert, unddie Anzeige "Polarität I = geändert" vorbereitet. Danach wird imSchritt Sil abschließend diese neue Zuordnung angezeigt.

Wenn sich dagegen im Schritt S84 herausstellt, dass keine Inver¬tierung des Stroms notwendig ist (was bedeutet, dass die jewei¬lige Stromzange richtig an den Phasenleiter angelegt ist), sowird gemäß Schritt S86 überprüft, ob der Phasenwinkel ä zwischenStrom und Spannung gleich 130° ±40° beträgt. Wenn dies zutrifft,wird gemäß Schritt S87 die Stromzuordnung in der in Fig. 8 ange¬gebenen Weise geändert, und es wird zum abschließenden SchrittSil übergegangen und dabei die neue Zuordnung angezeigt.

Gemäß Schritt S88 wird andernfalls eine weitere Phasen-Überprü-fung durchgeführt, ob nämlich der Winkel ä gleich 250° ±40° be¬trägt. Wenn nein, wird zur Anzeige gemäß Schritt S4D (s. Fig. 2)"kein Ergebnis" weitergegangen. Wenn der Winkel ä jedoch in denangegebenen Winkelbereich fällt, wird gemäß Schritt S89 dieStromzuordnung geändert und im Schritt Sil wieder die Neuzuord- nung der Stromkanäle zu den Spannungen angezeigt.

In entsprechender Weise veranschaulicht Fig. 9 die Vorgangsweiseim Fall, dass ein Generatorsystem an das Dreiphasen-NetzsystemLI, L2, L3 angeschlossen ist, etwa im Fall einer Photovoltaikan¬lage, die Strom an das Netz liefert.

Nach einem Startschritt 91 wird wiederum für die Mit-/Gegensys-tem-Komponenten (s. Fig. 7) der Phasenwinkel ä zwischen der je¬weiligen Spannung und dem jeweiligen Strom berechnet. Danachwird gemäß Schritt S93 überprüft, ob dieser Winkel ä gleich 190°±40° ist (im Vergleich zu Fig. 8 wird nunmehr - im Hinblick dar¬auf, dass nicht Strom aus dem Netz bezogen, sondern in das Netzgeliefert wird - ein um 180° größerer Winkel, verglichen mit derLeistungsanalyse im Fall des Verbrauchersystems gemäß Fig. 8,als Vergleichswinkel vorgesehen).

Wenn der Phasenwinkel ä im angegebenen Bereich liegt, ist allesin Ordnung, und es wird zum Endschritt Sil übergegangen. Trifftdies jedoch nicht zu, wird sodann zunächst gemäß Schritt S94wiederum auf eine Verdrehung des Stroms zufolge einer falschenAnbringung des jeweiligen Stromsensors 3 überprüft, d.h. es wirdabgefragt, ob der Winkel ä gleich 10° ±30° ist. Wenn ja, wirdgemäß Schritt S95 die Stromrichtung invertiert bzw. die Polari¬tät des Stroms I geändert, und gemäß Endschritt Sil wird dieseneue Zuordnung angezeigt.

Wenn das Abfrageergebnis gemäß Schritt S94 negativ ist, wirdwiederum auf eine phasenrichtige Anbringung der Stromsensorenüberprüft, wobei zunächst gemäß Abfrageschritt S96 der Phasen¬winkel ä mit einem Vergleichswinkel 310° (±40°) verglichen wird,und wenn dies zutrifft, wird die Stromzuordnung gemäß dem FeldS97 in Fig. 9 vertauscht und diese Änderung entsprechend alsneue Zuordnung angezeigt, s. Schritt Sil.

Wenn ein anderer Phasenvertausch gegeben ist, so wird nun gemäßSchritt S98 der Phasenwinkel ä mit dem Winkel 70° (±40° Band¬breite) verglichen, und wenn hier das Abfrageergebnis positivist, wird in entsprechender Weise gemäß Schritt S99 eine - im

Vergleich zum Schritt S97 variierte - Stromzuordnung bestimmtund die Anzeige vorbereitet, dass die Stromzuordnung geändertwurde, s. Endschritt Sil.

Wenn jedoch auch im Fall der Abfrage gemäß Schritt S98 das Er¬gebnis negativ ist, so kann kein Ergebnis ermittelt werden, wasgemäß Schritt S4D (vgl. auch Fig. 2) entsprechend angezeigtwird.

Die Vergleichswinkel in den Schritten S93 bis S98 gemäß Fig. 9sind wie erwähnt gegenüber jenen gemäß Fig. 8 um jeweils 180°verschoben, wobei eine Periodizität von 360° zu berücksichtigenist: Der Winkel 190° ergibt sich somit aus 10°+180°; 10° ergibtsich aus 190°+ 180° = 370° , wobei 360° in Abzug zu bringen sind;310° ergibt sich aus 130°+180°; und 70° ergibt sich aus250°+180°, unter Abziehen von 360°.

Die vorstehend anhand der Diagramme gemäß Fig. 2 bis Fig. 9 er¬läuterten Abfolgen können weiters in der folgenden Bewertungs¬prozedur zusammengefasst werden: 1. Wenn auch nur irgendein Spannungswert in einer Phase zu nied¬rig ist, können die Spannungsphasendrehung und die Leistungsana¬lyse nicht durchgeführt werden, und es wird daher abgebrochenund auf diese zu niedrige Spannung in der Anzeige hingewiesen.Danach kann mit dem nachfolgenden Schritt Nr. 7 weitergegangenwerden. 2. Wenn eine ungültige Frequenz gegeben ist, können Phasendre-hungs-Prüfung und Leistungsanalyse ebenfalls nicht erfolgen; eswird ein ungültiger Frequenz-Status angezeigt und die Datenver¬arbeitung beendet. 3. Es wird die Spannungsdrehrichtung auf Basis der Überprüfungder Phasen-Winkeldifferenzen (Sternschaltung) im Hinblick auf120° plus einer Bandbreite durchgeführt. 4. Wenn die Drehrichtung positiv ist, wird beim nachfolgendenSchritt Nr. 7 weitergegangen. 5. Wenn die Drehrichtung negativ ist, wird vorgeschlagen, dieSpannungszuordnung betreffend die Phasen L2 und L3 zu tauschen;danach kann ebenfalls zu Schritt Nr. 7 weitergegangen werden. 6. Wenn keine gültige Drehrichtung festgestellt werden kann(beispielsweise bei Winkeln außerhalb der Bandbreiten), kann nureine Strom-Drehung überprüft werden, es kann jedoch keine Leis¬tungsanalyse durchgeführt werden. 7. Wenn nun bei der Strom-Überprüfung festgestellt wird, dassder Wert des Stroms in irgendeiner Phase zu niedrig ist, kannkeine Stromphasendrehungs-Prüfung und auch keine Leistungsanaly¬se durchgeführt werden; es erfolgt die Anzeige, dass ein zuniedriger Strom vorliegt, und der Algorithmus wird beendet. 8. Es wird die Phasendrehung im Stromsystem durch Überprüfen der

Phasen-Winkeldifferenzen der Phasenströme im Hinblick auf Winkelvon 120° (± Bandbreite) überprüft. 9. Wenn die Drehrichtung positiv ist, kann mit dem nachfolgendenSchritt Nr. 12 weitergegangen werden. 10. Wenn die Drehrichtung negativ ist, wird ein Austausch in derStrom-Zuordnung, nämlich für die Phasen LI und L3, vorgeschla¬gen, und es kann ebenfalls zum Schritt Nr. 12 weitergegangenwerden. 11. Wenn kein gültiger Drehrichtungs-Status ermittelt werdenkann, wird versucht, die Polarität in der Phase LI oder L2 oderL3, eine nach der anderen, zu invertieren, um danach neuerlichdie Drehung gemäß den vorhergehenden Schritten Nr. 9 und Nr. 10zu überprüfen; wenn durch einen solchen Austausch die Drehrich¬tung positiv oder negativ wird, wird wiederum ein entsprechenderPolaritätstausch des entsprechenden Stromeingangs vorgeschlagen. 12. Wenn sowohl die Spannungsdrehrichtung als auch die Strom¬drehrichtung positiv sind (nämlich entweder von vornherein oderaufgrund einer Neuzuordnung bzw. eines Polaritätswechsels), kann mit dem nachfolgenden Schritt Nr. 14 fortgesetzt werden. 13. In allen anderen Fällen wird auf eine ungültige Zuordnunghingewiesen und die Datenverarbeitung beendet. 14. Es wird nun die Phasendifferenz zwischen Strom und Spannunggemäß den vorstehend erläuterten Diagrammen, Fig. 8 und Fig. 9,im Hinblick auf eine Leistungsanalyse überprüft, wobei entwedervon vornherein alle Daten passen und der Status "OK" gemeldetwird oder, wenn die erläuterten Änderungen zu einem positivenErgebnis führen, dies mit dem Hinweis auf die Neuzuordnung ange¬zeigt wird.

Dies wird sowohl für ein Verbrauchersystem (Strom wird aus demNetz gezogen) als auch für ein Generatorsystem (Strom wird indas Netz geliefert) durchgeführt. 15. Ansonsten erfolgt wie erwähnt jeweils eine Anzeige, dasskein Ergebnis möglich ist.

Im Prinzip kann selbstverständlich das vorliegende Messgerät 1auch für herkömmliche Einphasensysteme etc. eingesetzt werden,wobei sich dann die verschiedenen vorstehend erläuterten Über¬prüfungen vor allem hinsichtlich phasenrichtiges Anschließen vonSensoren und Möglichkeit der Feststellung einer Drehrichtung er¬übrigen können.

Claims (20)

1. Patentansprüche : 1. Verfahren zum Messen von elektrischen Größen, zumindestSpannung und Strom, vorzugsweise auch Leistung, in Dreiphasen-Systemen (LI, L2, L3), wobei für die drei Phasen (LI, L2, L3)mit Hilfe von Spannungs- bzw. Stromsensoren (2; 3) die Phasen¬spannungen (ULi, Ul2, UL3) und -ströme (ILi, IL2, IL3) erfasst undentsprechende Spannungs- und Stromsignale in Verarbeitungsmit¬teln (9) zu Messwert-Daten (D) ausgewertet werden, die an Anzei¬gemitteln (21) angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, dassmit Hilfe der Verarbeitungsmittel (9) die relativen Phasenlagender Spannungssignale (ULi, UL2, UL3) sowie der Stromsignale (ILi, IL2, Il3) im Vergleich zu einer vorgegebenen Phasenfolge und dar¬aus die Richtigkeit bzw. Unrichtigkeit der Anschlüsse der Span¬nungs- und Stromsensoren (2/ 3) an Phasenleitern (LI, L2, L3)festgestellt werden, wobei entsprechende Anzeigesignale für dieAnzeigemittel (21) abgegeben werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass fürdie Phasenspannungen (ULi, UL2, UL3) und -ströme (ILi, IL2, Il3) je¬weils eine Drehrichtung im Dreiphasen-System festgestellt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass fürdie Feststellung der Drehrichtungen Differenzwinkel (a, b, c;a', b', c') zwischen den einzelnen Phasenspannungen (ULi, UL2, UL3)bzw. -strömen (IL1, IL2, IL3) ermittelt werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beider Ermittlung der Differenzwinkel (a, b, c; a', b', c') einevorgegebene Bandbreite, z.B. ± 50°, in Verbindung mit einem Pha-sen-Vergleichswinkel vorgesehen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬zeichnet, dass für jede Phase (LI, L2, L3) eine Leistungsberech¬nung auf Basis der Spannungs- und Stromsignale und unter Berück¬sichtigung der jeweiligen Phasenfolgen durchgeführt wird, wobeivorzugsweise für eine Leistungsanalyse der Phasenwinkel zwischenSpannung (Us) und Strom (Is) für jede Phase (LI, L2, L3) ermit¬telt wird, und/oder wobei vorzugsweise die berechnete Leistung in Verbindung mit einer entsprechenden Phasenfolge-Anzeige ange¬zeigt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieLeistungsberechnung abhängig davon durchgeführt wird, ob einLast- oder ein Generator-Betrieb (S10) gegeben ist.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬zeichnet, dass vorab die erfassten Spannungen (ULi, UL2, UL3)und/oder Ströme (ILi, Il2, Il3) mit einem vorgegebenen Min-dest-Schwellenwert verglichen und nur bei einem Überschreitendieses Mindest-Schwellenwerts ausgewertet werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn¬zeichnet, dass vorab die erfassten Spannungen und/oder Strömeauf das Vorliegen einer vorgegebenen System-Frequenz (f) über¬prüft werden.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn¬zeichnet, dass im Falle eines Anschluss-Fehlers eine Korrekturim Sinne des Invertierens und/oder Tauschens von einzelnen bzw.mehreren Phasen-Anschlüssen durchgeführt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieKorrektur elektronisch und automatisch mit Hilfe der Verarbei¬tungsmittel durchgeführt wird.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn¬zeichnet, dass für eine Leistungsanalyse die Stromflussrichtungfür jede Phase (S83, S93) ermittelt wird.
12. 12. Vorrichtung (1) zum Messen von elektrischen Größen, zumin¬dest Spannung und Strom, vorzugsweise auch Leistung, in Dreipha-sen-Systemen (LI, L2, L3) mit Spannungs- und Stromsensoren (2; 3) zum Erfassen der Phasenspannungen (ULi, UL2, UL3) und -ströme(ILi, IL2, Il3) , mit Verarbeitungsmitteln (9), die von den Sensoren(2; 3) entsprechende Spannungs- und Stromsignale zugeführt er¬halten und eingerichtet wird, diese Signale zu entsprechendenMesswert-Daten (D) zu verarbeiten, und mit Anzeigemitteln (21) zum Anzeigen der Messwerte, dadurch gekennzeichnet, dass dieVerarbeitungsmittel (9) weiters eingerichtet sind, die relativenPhasenlagen der Spannungssignale (ULi, UL2, UL3) sowie der Stromsi¬gnale (ILi, Il2/ Il3) im Vergleich zu einer vorgegebenen Phasenfol¬ge und daraus die Richtigkeit bzw. Unrichtigkeit der Anschlüsseder Spannungs- und Stromsensoren (2; 3) an Phasenleitern (LI, L2, L3) festzustellen sowie entsprechende Anzeigesignale für dieAnzeigemittel (21) abzugeben.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dassdie Verarbeitungsmittel (9) eingerichtet sind, für die Phasen¬spannungen (ULi, Ul2, Ul3) und -ströme (ILi, IL2, IL3) jeweils eineDrehrichtung im Dreiphasen-System festzustellen.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dassdie Verarbeitungsmittel (9) für die Feststellung der Drehrich¬tungen Differenzwinkel (a, b, c; a', b', c') zwischen den ein¬zelnen Phasenspannungen (ULi, UL2, UL3) bzw. den einzelnen Phasen¬strömen (ILi, I l2 / I l3 ) ermitteln.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dassdie Verarbeitungsmittel (9) bei der Ermittlung der Differenzwin¬kel (a, b, c; a', b', c') eine vorgegebene Bandbreite, z.B. ±50°, in Verbindung mit einem Phasen-Vergleichswinkel vorsehen.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch ge¬kennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel (9) für jede Phase(LI, L2, L3) eine Leistungsberechnung auf Basis der Spannungs¬und Stromsignale und unter Berücksichtigung der jeweiligen Pha¬senfolge durchführen, wobei vorzugsweise die Anzeigemittel (21)angesteuert werden, um die berechnete Leistung in Verbindung miteiner entsprechenden Phasenfolge-Anzeige anzuzeigen.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dassdie Leistungsberechnung abhängig davon durchgeführt wird, ob einLast- oder ein Generator-Betrieb (S10) gegeben ist, und/oder un¬ter Ermittlung der jeweiligen Stromflussrichtung für jede Phase.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel (9) eingerichtetsind, vorab die erfassten Spannungen (ULi, UL2, UL3) und/oder Strö¬me (ILi, Il2/ Il3) mit einem vorgegebenen Mindest-Schwellenwert zuvergleichen und nur bei einem Überschreiten dieses Min-dest-Schwellenwerts auszuwerten.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch ge¬kennzeichnet, dass vorab die erfassten Spannungen und/oder Strö¬me auf das Vorliegen einer vorgegebenen System-Frequenz (f)überprüft werden.
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, gekennzeich¬net, durch Korrekturmittel zur vorzugsweise automatischen elek¬tronischen Korrektur eines Anschluss-Fehlers im Sinne des Inver-tierens und/oder Tauschens von einzelnen und/oder mehreren Pha-sen-Messwert-Daten.