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1. (WO2002041012) VORRICHTUNG ZUR SIGNALISIERUNG VON MANIPULATIONEN AN ANSCHLÜSSEN VON ELEKTRIZITÄTSZÄHLERN
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Vorrichtung zur Sicrnalisierung von Manipulationen an Anschlüssen von ElektrizitätsZählern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Signali-sierung von Manipulationen an den Anschlüssen von Elektrizitätszählern mit einem stromführenden Leiter und einem Nulleiter.

Elektrizitätszähler sind häufig als elektronische Leistungsmess-geräte ausgebildet, wobei zwischen 1-, 2- und 3-Phasen-Zählern unterschieden wird. Elektronische Leistungsmessgeräte enthalten meist einen integrierten Schaltkreis (Chip) , in welchem eine Strommessung sowie eine Spannungsmessung zusammengefasst sind. Durch geeignete Multiplikation der Messwerte kann unmittelbar auf die verbrauchte Leistung geschlossen werden, wobei auch ver-schiedene davon abgeleitete Größen erfasst werden können. Wesentlich für die korrekte Erfassung der Leistung ist, dass die Strommessung an dem an Phase liegenden Leiter vorgenommen wird.

Ältere Elektrizitätszähler sind auch noch als Induktionsmess-werke ausgebildet, wobei die auf einem hufeisenförmigen Joch bzw. Stromeisen befindliche Spule den Strom des Leistungskreises führen soll. Der auf diese Weise entstehende magnetische Fluss durchsetzt eine Aluminiumscheibe und induziert in dieser Wirbelströme. An einer weiteren hochohmigen Spule wird zu diesem Zweck Spannung angelegt, wobei diese hochohrαige Spule zwischen Nulleiter und dem Phase führenden Leiter geschaltet ist. Im Luftspalt entsteht hierbei eine magnetische Induktion, wobei das magnetische Feld auf die in der rotierbar gelagerten Aluminiumscheibe Wirbelströme eine mechanische Kraft verursacht.

Wesentlich für die korrekte Funktion von Elektrizitätszählern bzw. elektronischen Leistungsmessgeraten ist es aber, dass der an Phase liegende Leiter und der Nulleiter korrekt an den Zähler angeschlossen sind. Manipulationen an den Anschlüssen können da-her zu einer wesentlichen Verringerung der angezeigten Verbraucherleistung führen, wobei derartige betrügerische Manipulationen nicht ohne weiteres und rasch erkannt werden können.

Das Vertauschen der Leiter am Eingang des Elektrizitätszählers stellt eine der am weitesten verbreiteten betrügerischen Manipulationen dar, wobei ein Vertauschen der Leiter an der Eingangsseite des Elektrizitätszählers und ein Abtrennen des Nulleiters von der Last zur Folge hätte, dass der Strom von der Phase über die Last zur Erde fließt, sodass am Nulleiter kein Strom gemessen werden kann.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine besonders einfache Vor-richtung zu schaffen, mit welcher derartige Manipulationen sicher erkannt werden können und entsprechend signalisiert werden können. Die Vorrichtung soll in einfacher Weise in bestehende Elektrizitätszähler bzw. elektronische Leistungszähler eingebaut werden können, wobei im Falle von elektronischer Leistungsmessung auch eine vollständige Integration in den integrierten Schaltkreis gelingen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen darin, dass die Vorrichtung einen Strom-messer für die Messung des durch den stromführenden Leiter fließenden Stromes und einen weiteren Strommesser für die Messung des durch den Nulleiter fließenden Stromes aufweist und dass ein Speicher für die gemessenen Stromwerte vorgesehen ist. Dadurch, dass zwei gesonderte Strommessungen vorgenommen werden und die beiden Messungen miteinander verglichen werden, wird es unmittelbar möglich rasch und sicher Manipulationen an den Anschlüssen von Elektrizitätszählern zu erkennen. Für die Strommessung können beliebige Stromsensoren eingesetzt werden, wobei die Strommessung in einem an Phase liegenden Leiter gemeinsam mit einem entsprechenden Spannungsmesswert zur Berechnung der verbrauchten Leistung herangezogen werden kann. Durch die am Nulleiter vorgenommene zusätzliche Messung, welche bevorzugt mittels eines integrierten Hallelementes erfolgt, kann in der Folge ein Quotient gebildet werden, wobei eine Änderung dieses Quotienten darauf hindeuten würde, dass Manipulationen vorgenommen wurden. Die Vorrichtung ist daher so ausgebildet, dass die Messwerte der beiden Strommesser einem Quotientenbildner und Änderungen dieses Quotienten einer Anzeigevorrichtung zugeführt sind. Ein Quotientenbildner ist schaltungstechnisch einfach zu realisieren und kann ohne weiteres in einem integrierten Schaltkreis ausgebildet sein. Der Quotient ist ein zuverlässiger Parameter für die Erkennung von Manipulationen an den Anschlüssen des Elektrizitätszählers, auch wenn die einzelnen Strommessungen mit geringerer Genauigkeit vorgenommen werden.

Die Strommessung erfolgt üblicherweise unter Verwendung von Shunt-Widerständen. Um korrekte Messwerte zu erzielen, muss diese Messung in der an Phase liegenden Leitung vorgenommen werden. Mit Vorteil ist die erfindungsgemäße Ausbildung so getroffen, dass ein Strommesser unter Verwendung eines niedrigohmigen Serienwiderstandes zur Last und der weitere Strommesser als Hallsonde ausgebildet ist. Bei entsprechend betrügerischer Manipulation erfasst die Hallsonde den durch die an Phase liegende Leitung fließenden Strom, sodass mittels des weiteren Strommessers bzw. der Hallsonde an dieser Leitung mehr oder minder korrekte Strommesswerte gewonnen werden können. Die Genauigkeit der Messung am zweiten Leiter ist aber genaugenommen nicht kritisch, da ja in der Folge ein Quotient gebildet ist und nur das Verhältnis der beiden Messwerte von besonderer Relevanz ist. Solange das Verhältnis der beiden Strommesswerte, wie sie von dem Hallelement bzw. dem Stromsensor abgeleitet werden, sich innerhalb eines zu erwartenden Bereiches bewegt, darf davon ausgegangen werden, dass eine Manipulation nicht vorgenommen wurde und sich die Schwankungen im Rahmen der zulässigen von der Netzbelastung abhängigen Schwankungen bewegen.

In besonders einfacher Weise kann die Ausbildung hiezu so getroffen sein, dass die Abgriffe des niedrigohmigen Serienwiderstandes an Anschlüsse eines Chips bzw. eines integrierten Schaltkreises zur Digitalisierung und/oder analogen Auswertung des ersten Strommesswertes geführt sind und dass der Hallsensor am gleichen Chip bzw. integrierten Schaltkreis ausgebildet ist. Dadurch gelingt eine vollständige Integration der erfindungsge- mäßen Vorrichtung in einen elektronischen Leistungszähler, da der integrierte Schaltkreis bzw. Chip und die gemessenen Stromwerte zugleich der Ermittlung der verbrauchten Leistung dienen. Die Erfindung umfasst daher auch einen elektrischen Leistungs- zähler mit integrierter Erfassung von Manipulationen an seinen Anschlüssen, umfassend einen integrierten Schaltkreis mit einem Strommesser für die Messung des durch den stromführenden Leiter fließenden Stromes und einem .Spannungsmesser, wobei der integrierte Schaltkreis einen weiteren als Hallsensor ausgebildeten Strommesser für die Messung des durch den Nulleiter fließenden Stromes aufweist.

Zum Schutz gegen weitere Manipulationen ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass der integrierte Schaltkreis innerhalb des Elektrizitätszählergehäuses angeordnet ist. Elektrizitätszählergehäuse sind üblicherweise plombiert, sodass der Zugang zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht unbemerkt erfolgen kann. Dem Verbraucher muss in diesem Fall nicht einmal bekannt sein, ob eine derartige zusätzliche Vorrichtung im Zählergehäuse ein-gebaut ist oder nicht.

Zur besseren Auswertung der Signale der Vorrichtung ist diese mit Vorteil so ausgebildet, dass die Messwerte für die Quotientenbildung in definierten Zeitabständen erfasst werden und einem Speicher zugeführt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In dieser zeigt Fig. 1 einen Stromkreis mit einem Leistungszähler nach dem Stand der Technik, Fig. 2 den Stromkreis nach Fig. 1 mit vertauschten Anschlüssen und Fig. 3 einen Stromkreis mit einem erfindungsgemäßen Leistungszähler.

In Fig. 1 ist schematisch ein Stromkreis dargestellt, wobei mit 1 die Last und mit 2 ein Leistungszähler nach dem Stand der Technik bezeichnet ist. Der Leistungszähler gemäß dem Stand der Technik weist einen Strommesser 3 sowie einen Spannungsmesser 4 auf. Unter normalen Bedingungen ist der Leistungszähler so an den Stromkreis angeschlossen, dass der Strommesser 3 den über die Phase P fließenden Strom misst, sodass korrekte Mess-ergebnisse erhalten werden können.

In Fig. 2 ist nun der Stromkreis gemäß Fig. 1 dargestellt, bei welchem die Anschlüsse an den Leistungszähler vertauscht wurden und bei welchem der Stromkreis manipuliert wurde. Bei der Kon-figuration, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, fließt der Strom über die Phase führende Leitung P durch den Leistungszähler 2 über die Last zur Erde. Dies ist naturgemäß nur dann möglich, wenn, wie dies in vielen Ländern noch der Fall ist, keine Sicherheitsschalter im Stromkreis vorgesehen sind. Da in diesem Fall durch den Strommesser 3 kein Strom fließt, kann hier kein Wert für die verbrauchte Leistung erhalten werden.

In Fig. 3 ist nun ein Stromkreis gemäß Fig. 1 dargestellt, bei welchem ein erfindungsgemäßer Leistungszähler zum Einsatz ge-langt. Der Leistungszähler 2 weist nun zusätzlich einen weiteren Strommesser 5 auf, welcher als Hallelement ausgebildet ist, und welcher bei korrektem Anschluss der Leitungen den über den Nulleiter fließenden Strom erfasst. Sollte nun eine Manipulation des Stromkreises gemäß Fig. 2 erfolgen, wird weiterhin ein Stromwert gemessen, wobei insbesondere aufgrund der Änderung des Quotienten der Strommesswerte der Stromzähler 3 und 5 auf eine entsprechende Manipulation geschlossen werden kann.