阅读说明：本技术 单相电表 (Single-phase electric meter ) 是由 H·泰布尔勒 于 2018-05-25 设计创作，主要内容包括：一种单相电表(10),该单相电表(10)包括相导体(21),该相导体(21)旨在被连接至位于该单相电表上游的电线的相(5)并且被连接至位于该单相电表下游的电气装置(1)的相(16),该单相电表(10)进一步包括被装配到相导体(21)上的开关元件(20)、被布置成周期性地测量该开关元件(20)上游的上游电压(Va)的上游电压传感器(25)、以及被布置成获取上游电压测量并在上游电压(Va)下降到第一预定阈值电压以下时断开开关元件(20)的处理装置(29)。(A single-phase electric meter (10), the single-phase electric meter (10) comprising a phase conductor (21), the phase conductor (21) being intended to be connected to a phase (5) of an electric line located upstream of the single-phase electric meter and to a phase (16) of an electric device (1) located downstream of the single-phase electric meter, the single-phase electric meter (10) further comprising a switching element (20) fitted to the phase conductor (21), an upstream voltage sensor (25) arranged to periodically measure an upstream voltage (Va) upstream of the switching element (20), and a processing device (29) arranged to obtain the upstream voltage measurement and to open the switching element (20) when the upstream voltage (Va) falls below a first predetermined threshold voltage.)

单相电表

本发明涉及单相电表的领域。

发明背景

参考图1，通常将第一住所2的第一电气装置1和第二住所4的第二电气装置3分别被连接至同一条三相电线7的第一相5和第二相6。第一电气装置1和第二电气装置3均被连接至三相电线7的中性线8。三相电线7向第一电气装置1和第二电气装置3传送由它们的电气装备消耗的电力。

在三相电线7的中性线8被破坏的情况下，如果第一电气装置1上的负载显著低于第二电气装置3上的负载(或反之)，则负载不平衡可导致第一电气装置1的输入处的显著电压降以及第二电气装置3的输入处的显著电压升高(或反之)。电流从三相电线7经由第一电气装置1和第二电气装置3流过环路9。

此种情况在例如第二电气装置3中的散热器被接通且第一住所2的居住者外出时发生。

如果并入三相电线7的配电网络是230V RMS网络，则第一电气装置1的输入处的电压可因此下降到50V，而第二电气装置3的输入处的电压可达到398V，这对应于第一相5与第二相6之间的正常电压。

一些电表提供有开关元件，该开关元件使得能够防止如此显著的电压升高损坏电气装置中的装备。但是，并非所有电表都提供有此种开关元件。如果第二电气装置3的(单相)电表未提供有开关元件，则第二电气装置3中的电气装备处于被毁坏或甚至着火的风险。具体而言，如果环路9上的负载之和足够高，则第二电气装置3中的电流将太小，以至于电气装备内部的保险丝无法保护它们。

发明目的

本发明的目的是保护电气装置免受由于三相电线的中性线被破坏以及由于负载不平衡而引起的显著电压升高，所述电气装置的电表未提供有开关元件。

为了实现这一目的，提议了一种单相电表，该单相电表包括相导体，该相导体旨在连接至位于单相电表上游的电线的一个相并且连接至位于单相电表下游的电气装置的一个相，该单相电表进一步包括装配到相导体上的开关元件、被布置成周期性地测量开关元件上游的上游电压的上游电压传感器、以及被布置成获取上游电压测量并在上游电压下降到第一预定阈值电压以下时断开开关元件的处理装置。

因此，在电线的中性线被破坏的情况下以及在负载不平衡的情况下，在电气装置的输入处产生显著电压降，根据本发明的单相电表断开开关元件。因此，连接至同一条电线的中性线和另一相并且包括未提供有开关元件的单相电表的另一电气装置藉由根据本发明的单相电表而被保护免受显著电压升高。

还提议了一种系统，该系统包括如上所述的第一单相电表和第二单相电表，第二单相电表不包括开关元件。

还提议了一种在如上所述的单相电表中实现的监视方法，该方法包括以下步骤：

-测量上游电压；

-当上游电压下降到第一预定阈值电压以下时断开开关元件。

还提议了一种用于借助于第一电气装置的第一单相电表来保护第二电气装置的方法，该第一单相电表与上述单相电表一致，第二电气装置包括第二单相电表，该第二单相电表不包括开关元件，第一电气装置和第二电气装置分别被连接至同一条电线的第一相和第二相，第一电气装置和第二电气装置被连接至该电线的中性线，该保护方法在第一单相电表中被实现且包括上述监视方法的各步骤。

还提议了一种计算机程序，该计算机程序包括用于由如上所述的单相电表、以上提及的监视方法或保护方法来实现的指令。

还提议了一种存储装置，该存储装置存储包括用于由如上所述的单相电表、以上提及的监视方法或保护方法来实现的指令的计算机程序。

在阅读了以下对本发明的一个特定非限制性实施例的描述之后，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

将对附图作出参考，其中：

-图1示出了三相电线、第一住所的第一电气装置和第二住所的第二电气装置

-图2示出了根据本发明的单相电表。

发明的详细描述

在以上呈现的图1的上下文中描述了本发明。

第一住所2的第一电气装置1和第二住所4的第二电气装置3分别被连接至同一条三相电线7的第一相5和第二相6。第一电气装置1和第二电气装置3两者均被连接至三相电线7的中性线8。

参考图2，第一电气装置1包括第一单相电表10。

第一仪表10旨在测量经由三相电线7递送到第一电气装置1的电力的消耗。

第一仪表10包括上游相端子11、下游相端子12、上游中性端子13和下游中性端子14。

上游相端子11被连接至三相电线7的第一相5。下游相端子12被连接至第一电气装置1的相16。上游中性端子13被连接至三相电线7的中性线8。下游中性端子14被连接至第一电气装置1的中性线17。

断路器19被定位在三相电线7侧，以便能够将第一电气装置1与三相电线7隔离。

第一仪表10进一步包括装配到第一仪表10的相导体21的开关元件20。当第一仪表10连接至三相电线7且连接至第一电气装置1时，相导体21连接至三相电线7的第一相5且连接至第一电气装置1的相16。开关元件20被装配在上游相端子11与下游相端子12之间。

开关元件20允许第一电气装置1远程连接至三相电线7以及与三相电线7断开连接。

第一仪表10进一步包括上游电压传感器25，该上游电压传感器25适合用于测量开关元件20的上游(即，相对于开关元件20在三相电线7侧)的上游电压Va。上游电压传感器25由两个电阻器来表示，但实际上可能更复杂。

第一仪表10还包括电流传感器23，该电流传感器23位于开关元件20的上游的相导体21上，并且旨在测量流过相导体21的电流。电流传感器23在此是分流器。

仪表10进一步包括多个电气组件，这些电气组件被一起编组为功能计量块26和功能应用块27。功能计量块26和功能应用块27是分开且独立的，以使得这些块中的一个块的故障不会导致另一个块的故障。

功能计量块26获取上游电压Va测量并向功能应用块27传送这些测量。

功能应用块27包括处理装置29和存储器30。

处理装置29包括处理组件31(例如，处理器、微控制器或FPGA)。处理组件31能够执行程序指令，用于借助于第一仪表10来实现用于监视的方法和用于保护第二电气装置3的方法。处理组件31尤其能够管理第一仪表10的操作，能够经由打开设备来断开和闭合开关元件20，以及能够获取和处理上游电压Va测量。打开设备被纳入到第一仪表10内。

存储器30是非易失性存储器，其能够存储处理组件31可访问的数据。

第一仪表10进一步包括电力线通信模块33，该电力线通信模块33被布置成在三相电线7上传送消息。通信模块33直接由三相电线7供电。

第一仪表10最后包括能量存储部件34，该能量存储部件34适合用于在开关元件20断开时向通信模块33供电达某个历时。具体而言，在开关元件20断开的情形中，通信模块33不再能够由三相电线7供电。

关于第二电气装置3，它包括第二单相电表40，该第二单相电表40不包括开关元件。

因此，在三相电线7的中性线8被破坏的情况下，如果第一电气装置1上的负载显著低于第二电气装置3上的负载，则第二电气装置3未被有效地保护免受第二电气装置3的输入处的显著电压升高。在此种情况下，第一仪表10保护第二电气装置3。

为此，当第一仪表10的处理组件31检测到第一仪表10中的上游电压Va已经下降到第一预定阈值电压以下时，处理组件31断开第一仪表10的开关元件20。因此，负载不平衡不再影响第二电气装置3的输入处的电压。因此，第二电气装置3不再经历显著电压升高。

在此，第一预定阈值电压等于160V。

上游电压传感器25周期性地测量上游电压Va，在此每100ms测量上游电压Va。这些测量之间的这种较短时间以及因此上游电压Va测量的较高频率使得确保开关元件20在中性线8被破坏的情况下被快速断开成为可能。

仅当第一电气装置1的输入处的显著电压降快速发生时，开关元件20才被断开。

以此方式确保了引起第一电气装置1的输入处的显著电压降和第二电气装置3的输入处的显著电压升高的情况实际上对应于三相电线7的中性线8被破坏。

因此，仅在上游电压Va在短于预定历时的时间中从正常值转变成低于第一预定阈值电压的值时，处理组件31才断开开关元件20。正常值在此是230V的RMS电压。

预定历时等于数秒，并且在此介于1秒与10秒之间。

当处理组件31检测到上游电压Va已升高到第二预定阈值电压以上时，处理组件31闭合开关元件20。这种情况对应于三相电线7的中性线8被修复并且上游电压Va(以及因此第一电气装置1的输入处的电压)返回到正常值。

在此，第二预定阈值电压等于180V。

从处理组件31检测到上游电压Va已经升高到第二预定阈值电压以上时开始的随机历时之后，处理组件31闭合开关元件20。随机历时在此介于10秒与2分钟之间。该随机时间延迟使得防止装配有与第一仪表10类似的仪表的若干住所同时重新启动，并且因此进而防止这些住所之一的电气装置经历显著电压升高成为可能。

在处理组件31由于上游电压Va低于第一预定阈值电压而已闭合开关元件20两次之后，即在开关元件20在检测到中性线8被破坏之后已被重置两次之后，随机历时自动增加(同时保持随机)。

一旦开关元件20已闭合两次，随机历时随后就在由于上游电压Va低于第一预定阈值电压而引起的每次新闭合之后增加。

以此方式防止第一电气装置1在三相电线7的中性线8上仍存在故障时重启。第一电气装置1被停用达较长时间指示中性线8必须现在被修复。

当处理组件31检测到第一电气装置1的输入处的电压降时，处理组件31控制通信模块33，从而它生成针对信息系统(SI)的警告消息。该警告消息警告SI三相电线7的中性线8已被破坏。

该警告消息通过三相电线7的相5与中性线8之间的电力线通信来传送。DLMS或COSEM应用层被有利地使用。

存储组件34的大小被设计成在电压降不再允许向第一仪表10供电的情况下向用于断开开关元件20的设备和通信模块33供电达警告消息传输的历时。存储组件34包括例如约100μF的电解电容器，其被连接至第一仪表10的供电电压。

当然，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖在由权利要求所定义的本发明范围内的所有变体。

尽管已描述了单相电表的特定架构，但它当然可以是不同的。所使用的电气组件本身也可以是不同的。

应注意，尽管仅提及了第一电气装置和第二电气装置，但是多个电气装置将被连接至三相电线的第一相并且多个电气装置将被连接至三相电线的第二相是可能的且甚至是更可能的。

此外，本发明适用于包括中性线和至少两个相的任何类型的电线。