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WO2016177571A2 - Method and measuring arrangement for measuring voltage, arrangement comprising a sensor and use of a sensor for measuring voltage - Google Patents

Method and measuring arrangement for measuring voltage, arrangement comprising a sensor and use of a sensor for measuring voltage Download PDF

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Publication number
WO2016177571A2
WO2016177571A2 PCT/EP2016/058693 EP2016058693W WO2016177571A2 WO 2016177571 A2 WO2016177571 A2 WO 2016177571A2 EP 2016058693 W EP2016058693 W EP 2016058693W WO 2016177571 A2 WO2016177571 A2 WO 2016177571A2
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WO
WIPO (PCT)
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conductor
sensor
voltage
reference electrode
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/058693
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German (de)
French (fr)
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WO2016177571A3 (en
Inventor
Klaus Arzig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2016177571A2 publication Critical patent/WO2016177571A2/en
Publication of WO2016177571A3 publication Critical patent/WO2016177571A3/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/16Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices
    • G01R15/165Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using capacitive devices measuring electrostatic potential, e.g. with electrostatic voltmeters or electrometers, when the design of the sensor is essential
    • GPHYSICS
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/146Measuring arrangements for current not covered by other subgroups of G01R15/14, e.g. using current dividers, shunts, or measuring a voltage drop
    • G01R15/148Measuring arrangements for current not covered by other subgroups of G01R15/14, e.g. using current dividers, shunts, or measuring a voltage drop involving the measuring of a magnetic field or electric field

Definitions

  • the invention relates to a method and a measuring arrangement for measuring a voltage applied to an electrical conductor.
  • the invention also relates to an arrangement with a sensor and a use of a sensor for measuring a voltage applied to an electrical conductor.
  • electrical conductors may for example be part of electrical components, such as, for example, Cables, overhead lines, switches, transformers, of electrical installations.
  • Electrical systems are, for example, electrical transmission and / or distribution networks, electrical switchgear or transformer systems. To perform tasks for monitoring, control and protection of such electrical systems must in many cases, a measurement of voltage applied to an electrical conductor electrical
  • Tension take place.
  • the measurement of the voltage for performing a directional overcurrent protection algorithm in an electrical ⁇ 's distribution in addition to a current measurement is required to an indication of the direction in which a possible error of the measurement loop is seen to make.
  • the invention has for its object to provide a way of measuring voltage on an electrical conductor, in which no direct contact with the electrical conductor must be made.
  • this object is achieved by a method for measuring a voltage applied to an electrical conductor, in which a measured variable is detected with a sensor which is suitable for characterizing the electric field strength which acts on a reference electrode in the vicinity of the conductor wherein the reference electrode is at least partially made of an electrically conductive material and electrically insulated and spaced from the conductor is arranged, and the voltage applied to the electrical conductor voltage is determined based on the detected measurement with a connected to the sensor measuring device.
  • a voltage measurement can take place without a direct electrical contact, for example by providing a voltage divider belonging to a further conductor, must be made with the conductor.
  • NaEM ⁇ Lich the effect that an electric field is built up in the vicinity of the conductor, acting on the field strength of the reference electrode.
  • the intensity of this effect depends on Einwir ⁇ an existing between the electrical conductor and the reference electrode electric potential difference ⁇ , that an electrical voltage that prevails between the electric conductor and the reference electrode.
  • This makes the invention is utilized by a measure which is influenced by the force acting on the Referenzelekt- rode field strength and is thus adapted is determined with the sensor, to characterize the level of the field strength at the location of the Refe ⁇ ence electrode.
  • suitable evaluation can be concluded by means of the downstream measuring device based on the measured variable to the voltage.
  • the electric potential is known, on which the reference electrode is located, a voltage bezo ⁇ gen to any electrical potential, preferably to a zero potential, to be specified.
  • the reference electrode is at Nullpo ⁇ potential.
  • connection between the sensor and the measuring device can be wired as well as wireless (eg via radio technology).
  • wireless eg via radio technology
  • a measuring device for example, a with a Nahfunktechnik (eg ZigBee, Bluetooth, RFID) Tragba ⁇ res device, such as a portable meter, a laptop, a tablet or a smartphone, which with several sensors with wireless transmission of the measured variable can interact.
  • the invention enables both a technically simple from ⁇ refund of a new plant with voltage measurement points and a cost-effective retrofitting of such monitoring stations on existing facilities.
  • a force is detected by the sensor as a measurement variable, which is acting through the loading acting on the Re ference ⁇ electrode electric field of the conductor.
  • a change of a relative position Zvi ⁇ rule is detected the conductor and the reference electrode by means of the transmitter as a measurement variable, which is caused by a movement of the reference electrode along the elekt ⁇ generic field of the conductor may also be provided.
  • a change in position of the reference electrode is detected by the sensor, which is caused by the action of a force due to the electric field on the Referenzelekt ⁇ rode force.
  • the size of the change in position provides information about the magnitude of the electric field strength and can thus be converted by the measuring device into an indication of the voltage.
  • a further advantageous embodiment of the invention shown SEN method provides that a sensor is used with a ven of sensitive element, whose electrical conductivity changed by the action of a force.
  • a sensor can be used for this purpose, as described in the article "Ultrasensitive mechanical crack-based sensor inspired by the spider sensory system” by D. Kang et al., In the journal Nature (Volume 516, No. 7530, p. 226, 11 December 2014, ISSN 0028-0836), the content of which is explicitly incorporated by reference as part of the present disclosure.
  • the known sensor comprises a sensitive element which comprises, for example, a platinum layer applied to a visco-elastic layer.
  • the surface of the sensitive element has gaps.
  • the sensitive element he ⁇ moves by the action of a force deformation, which cooperates with the provided in the surface gaps such that thereby a change in the conductivity of the sensitive element is caused.
  • the sensor described is able to detect movements in the nanometer range.
  • the measuring device determines the voltage based on a measurement of the falling across the sensor electrical resistance.
  • the electrical resistance dropping across the sensor also changes, so that it is possible to deduce from the level of the resistance to the electrical voltage applied to the conductor.
  • a suitable calibration can be carried out.
  • a voltage indicative voltage measurement is supplied to a protection or control device, which, using the voltage ⁇ measured variable a function for protection, monitoring, controlling and / or regulating a executes the electrical conductor comprehensive electrical system.
  • the measured voltage can be used to perform a protection, monitoring, control and / or regulating function.
  • the voltage measuring method according to the invention uses a comparatively inexpensive sensor which, moreover, does not have to be brought into direct electrical contact with the conductor and thus enables simple assembly, electrical systems can be equipped with a large number of voltage measuring points. Even a simple retrofitting of existing systems is possible. This increases the degree of automation of electrical systems ⁇ and thus their reliability and efficiency, as in such electrical installations, the implementation of voltage-based protection, monitoring, control and / or control functions is possible, in which a retrofitting of classical (ohmic or capacitive) voltage converters would be possible only with great effort and high costs.
  • the electrical conductor is guided in a cable and surrounded by a shield conductor and is used as a reference electrode of the shield conductor.
  • a simple voltage measurement can be performed on a shielded cable ladder.
  • the shielding conductor provided primarily for shielding electro-magnetic fields is used here as a reference electrode, since it is exposed to the electric field present around the conductor. In the process, the shielding conductor will become affected by the action of the contract or expand what can be detected by the sensor. In this way, it is very advantageous to perform a voltage measurement in shielded cable networks, since it is not necessary to open the shielding conductor to create a voltage measuring point.
  • the senor can be applied either directly on the shielding conductor or on a jacket of the cable surrounding the shielding conductor, provided that this does not cause excessive damping of the force on the shielding conductor or movement of the shielding conductor due to the electric field around the conductor.
  • a measuring arrangement for measuring an electrical voltage comprising a sensor and a sensor connected to the measuring device and is adapted to the electrical conductor to which the voltage to be measured, in to be brought into operative connection.
  • the senor is designed to detect a measured variable which is suitable for characterizing the electric field strength acting on a reference electrode in the vicinity of the conductor, wherein the reference electrode consists at least partially of an electrically conductive material and electrically isolated and spaced from the conductor is arranged, and the measuring device ⁇ is designed for determining the electrical voltage based on the detected measured variable.
  • the measuring arrangement comprises at least the sensor and the measuring device.
  • Sensor and measuring device can communicate with each other in a wired or wireless manner.
  • the senor can be connected, for example, to the reference electrode. In this way, the effect of the electric field on the reference electrode can be continuously detected by the sensor and in the form of the measured variable to the measuring device further gege ben ⁇ .
  • the measuring device can be arranged in spatial proximity or remote from the sensor.
  • the measuring device can form a structural unit with the sensor. In this case, the structural unit, for example, be firmly mounted in the vicinity of the electrical conductor, for example as part of an electrical system comprising the conductor.
  • a structural unit may comprise the sensor, the measuring device and the Re ference ⁇ electrode.
  • This structural unit may be formed, for example, as a separate, possibly also portable, measuring device, which is brought to the voltage measurement in the vicinity of the conductor, that the reference electrode is exposed to the effect of the electric field around the conductor.
  • the sensor comprises a sensitive element whose electrical conductivity can be changed by the action of a force.
  • this sensor can be a sensor of the type already described with regard to the method according to the invention.
  • the measuring device is designed to measure the drop across the sensor electrical resistance.
  • said Referenzelekt- may be provided according to an advantageous embodiment of the measuring arrangement also erfindungsgemä- SEN that the sensor is attached to a cable, which comprises the conductor and a screen surrounding the Lei ⁇ ter conductor, Rode is at least partially formed by the shield conductor and the sensor with the shield conductor or with a
  • Shielding conductor surrounding jacket of the cable is connected.
  • the shield conductor is advantageously used as a reference electrode.
  • the sensor can, for example, be di ⁇ rectly applied to the shield conductor or a surrounding the shield conductor sheath of the cable.
  • Cable ge ⁇ shielded electrical conductors are used for example in electrical systems and supply networks, in particular the medium and low voltage level.
  • the senor is connected to a surrounding the conductor cuff, which includes the reference electrode.
  • a voltage measurement on unshielded conductors can be made.
  • a sleeve is arranged around the conductor, which comprises the reference electrode. It can be provided either as a closed ring around the conductor and thus to the entire circumference of the sleeve enforcement zen or form only a partial segment of the cuff, the Referenzelekt ⁇ rode.
  • the sensor is in connection with the reference electrode and can thus detect the effect of the electric field of the conductor on the electrode as a measured variable.
  • a further embodiment of the measurement arrangement according to the invention provides that the sensor and the reference electrode are arranged in a portable measuring device that is capable of temporarily being in such proximity to the head Hérange ⁇ resulting in that the reference electrode through the surrounding the conductor electrical Field is affected.
  • a universal portable Messge ⁇ is quasi advises formed on electrical conductors which is suitable for mobile use for discontinuous measurement for voltage measurement.
  • the measuring arrangement according to the invention all statements made above and below with regard to the method according to the invention apply and vice versa in a corresponding manner; in particular, the measuring arrangement according to the invention for carrying out the method according to the invention is set up in any desired embodiment or a combination of any desired embodiments. Also with regard to the advantages of the measuring arrangement according to the invention, reference is made to the advantages described for the method according to the invention.
  • an arrangement having an electrical conductor and a reference electrode, which consists at least partially of an electrically conductive material and is disposed in an electrically insulated manner and spaced from the conductor.
  • the arrangement comprises a sensor which is designed to detect a measured variable which is suitable for characterizing the electric field strength acting on a reference electrode in the surroundings of the conductor, and the sensor is designed for Determining a voltage applied to the electrical conductor voltage to be brought into operative connection with a measuring device.
  • the arrangement according to the invention thus comprises both the conductor and the reference electrode as well as the sensor.
  • quasi arrangements in the form of electrical components can be created, which are as it were a built-in voltage include measuring point.
  • the load detected by the sensor measurement ⁇ size must be passed in this case only to a measuring device which performs the determination of the voltage from the measured variable.
  • the sensor can, for example, have a device for the wireless transmission of information (for example a near-field radio communication interface) via which the measured variable is transmitted to a measuring device.
  • the measuring device can be formed in this case, for example, by a portable device, such as a laptop, a tablet computer or a smartphone.
  • the sensor may also be connected to a stationary measuring device, for example a control center device. It is also possible that there is a cable-bound communication connection between the sensor and the measuring device.
  • the arrangement is a cable containing the conductor, and the reference electrode is a screen conductor surrounding the conductor.
  • the arrangement according to the invention applies to the method according to the invention above and below made statements and vice versa in a corresponding manner, in particular the arrangement according to the invention for performing ⁇ tion of the method according to the invention in any embodiment or a combination of arbitrary embodiments set up. Also with regard to the advantages of the arrangement according to the invention, reference is made to the advantages described for the method according to the invention. Finally, the invention also relates to the use of a sensor with a sensitive element, whose electrical conductivity is changed by the action of a force ver ⁇ ⁇ derm, for measuring an electrical voltage applied to a surrounded by a shield conductor electrical conductor of a cable.
  • such a sensor may be a sensor of the type described with regard to the method according to the invention.
  • 1 shows a schematic view of an electrical ⁇ 's conductor and a first embodiment of a reference electrode in cross section
  • Figure 2 is a schematic view of an electrical ⁇ rule conductor and a second embodiment of a reference electrode in cross section
  • Figure 3 is a Schamtician representation of the prinzi ⁇ piellen structure of a cable with an electrical conductor
  • Figure 4 is a schematic representation of a Ka ⁇ lever with on a jacket of the cable be ⁇ strengthened sensor
  • Figure 5 is a schematic representation of a Ka ⁇ lever with attached to a shield conductor of the cable sensor;
  • Figure 6 is a schematic representation of a Ka ⁇ lever and a measuring arrangement for voltage measurement;
  • Figure 7 is a schematic representation of a Ka bels fixed with a vice on a cable ⁇ reproduced cuff sensor according to a first embodiment
  • Figure 8 is a schematic representation of a Ka bels fixed with a vice on a cable ⁇ reproduced cuff sensor according to a second embodiment
  • Figure 9 is a schematic illustration of a lifting ⁇ cash measuring arrangement for voltage measurement
  • Figure 1 shows a schematically indicated electrical conductor 10 in cross section. At this is related to Erdpoten ⁇ tial voltage U L on.
  • An electric field around the conductor 10 is indicated in Figure 1 by arrows.
  • a reference electrode 11 which at least partially consists of an electrically conductive material, eg copper or aluminum, is electrically insulated from the conductor 10 and is arranged at a distance from the conductor 10.
  • a reference ⁇ voltage U R on At the reference electrode is a reference ⁇ voltage U R on.
  • the reference voltage U R correspond to the ground potential.
  • a static force acts on the reference ⁇ electrode 11 changes in accordance only with a change of the DC voltage of the conductor 10th
  • a force acting on the reference electric ⁇ de force or a change in position of a reference electrode elastically held can be due to the interaction between abutting on the conductor 10 of electrical voltage and the Determine the strength of the electric field from this measurement an indication of the voltage acting between the conductor 10 and the reference electrode 11 electrical voltage. If the reference electrode 11 is at ground potential, the measured voltage corresponds to the electrical voltage acting between the conductor 10 and ground.
  • the electrical conductor 10 can be any form of electrical conductor, eg a conductor of a cable, an overhead line or a contact of a switch.
  • FIG. 2 shows a further schematic representation of an electrical conductor 10 in cross section.
  • the reference electrode 21 according to figure 2 in cross-section than is ⁇ coaxially around the conductor 10 arranged ring formed.
  • the reference electrode 21 may be a shielding conductor surrounding the conductor, which usually extends over the entire length of the conductor 10 or at least a large part thereof.
  • the reference electrode 21 may however also extend only over a portion of the conductor 10 and for example be formed in the manner of the conductor partially surrounding sleeve made ⁇ .
  • the reference electrode 21 acts as a result of the electric ⁇ 's field around the conductor 10, a force that causes the ring cross-section of the reference electrode is slightly stretched outward ⁇ Shen or contracted inwards. This effect is indicated by arrows shown by way of example in FIG.
  • the reference electrode 21 undergo VIB ration at a temperature on the conductor 10 at ⁇ AC voltage.
  • Field strength-dependent effects can be recorded in the form of a measured variable and used to determine the voltage.
  • FIGS. 3 to 5 using the example of a shielded cable, show how a voltage measurement for an electrical conductor can take place.
  • Figure 3 first schematically the general structure of a cable 30 Darge ⁇ represents.
  • the cable 30, shown in sections in FIG. 3, encompasses the electrical conductor 10. This can consist, for example, of copper or aluminum.
  • the conductor of a cable is usually not in one piece, but in the form of a plurality of interconnected wires.
  • the conductor 10 is coaxial al surrounded by an electrically insulating dielectric 31, which may consist of one or more layers and, for example, consists of polyethylene.
  • the dielectric 31 is coaxially surrounded by a shield conductor 32 having an annular cross-section.
  • the shield conductor 32 is constructed, for example, of copper in the form of a band or a braid. In principle, the shielding conductor serves to reduce electromagnetic couplings between the conductor and other electrical or electronic components. The shielding conductor 32 is finally surrounded coaxially by a jacket 33 insulating the cable to the outside.
  • a cable shown in FIG. 3 is only to be understood as an example, depending on the type and intended use of the cable, further layers (for example separating layers, conductive layers) may be added to the illustrated layers. Cables such as that shown in FIG. 3 are used, for example, in electrical medium and low-voltage networks. As explained in connection with FIG. 2, the shield conductor 32 of the cable can be used as a reference electrode for voltage measurement, since it is influenced by the height of the electric field present around the conductor 10.
  • Figure 4 shows an embodiment of a cable 30 with egg ⁇ NEM applied to the shield conductor 32 of the cable (only schematically indicated in Figure 4) sensor 40.
  • the sensor 40 is adapted to a caused by the electric field strength to the shield conductor 32 effect as the measured variable to erfas ⁇ sen.
  • this may be, for example, a force acting on the screen conductor 32 or a change in position of the screen conductor 32 (eg a vibration).
  • the sensor 40 used for detecting the measured variable may for example comprise a sensitive element whose elekt ⁇ generic conductivity by a force exerted on the sensor 40 Power is changed.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a shielded cable 30 with sensor 40 for voltage measurement. In contrast to FIG.
  • the senor 40 is fastened to the jacket 33 of the cable 30, for example adhesively bonded.
  • a certain damping takes place. This effect has to be taken into account as part of the calibration of the measuring device.
  • Figure 6 shows schematically a cable 30 in cross section.
  • the cable 30 includes the conductor 10, the ⁇ lektrikum 31, the shield conductor 32 and the jacket 33.
  • the sensor 40 for detecting the electric field strength characterizing around the conductor 10 measured variable .
  • a force is exercised on the shield conductor 32 from ⁇ which generates a movement of the shield conductor, such as a Vibra ⁇ tion with an AC voltage.
  • the force, or caused by the force change in position of the reference electrode in the form of the shield conductor 32 the stronger, the greater the field strength of the conductor 10 surrounding the electric field.
  • the field strength depends on the voltage applied to the conductor 10 as described above.
  • the dependent on the field strength measured value is detected by means of sensor 40 and vice ⁇ sets in an auxiliary variable.
  • the conductivity of the sensitive element of the Sen ⁇ sensor is used as an auxiliary variable, which can be detected by a resistance measurement with a measuring device 60.
  • the measuring device may consist of the determined resistance value, for example by geeigne ⁇ th calibration, an indication of the between the conductor 10 and the reference electrode: determine the present voltage (here, the shield conductor 32). If the reference electrode is at earth potential, the determined voltage corresponds to the electrical voltage between the conductor 10 and ground.
  • a voltage is bender measured voltage value U mess to an evaluation device 61 of an electrical protection device is passed 62, using the voltage measured value U mess and possibly wide ⁇ rer measured values (eg current) protection algorithm for over- guards the cable or connected to the cable parts of an electrical system for errors, such as short circuits or ground faults.
  • a directional over- can be executed time-overcurrent protection by using a current and a voltage measurement, in addition to the mere presence of a fault (based on the overcurrent) seen the Rich ⁇ processing of the fault from the measuring point from (on the basis of the phase angle between current and voltage ) indicates.
  • Protective device 62 can output a corresponding error signal F in the event of an error.
  • cables 30 and sensor 40 are already produced as a unit by the manufacturer and thus to provide a cable with integrated voltage measuring points. By connecting suitable measuring devices measurements can be made at the prefabricated voltage measuring points.
  • a measuring arrangement consisting of sensor 40 and measuring device 60 at arbitrary locations of a cable.
  • This can be done with a shielded cable, for example by attaching (eg sticking) of the sensor on the jacket or the shield conductor of the cable; a direct contacting of the electrical conductor, however, is not necessary, so that the shield conductor advantageously does not have to be opened.
  • a Studentstra ⁇ supply the captured by the sensor measured quantity to the measuring device can be done via a wired or a wireless communication link.
  • Figures 7 and 8 show an alternative way to Be ⁇ attachment of a sensor to an electrical conductor. In Figure 7, for this purpose a cable 70 is shown with a step elekt ⁇ conductor 10 in cross section.
  • the cable 70 is an unshielded cable in which the electrical conductor 10 is surrounded directly by an electrically insulating jacket and no shielding conductor is provided.
  • a sleeve 71 is laid around the cable as the reference electrode.
  • the collar 71 may, for example with clamping tabs 72 verse ⁇ hen, which can be connected via a clamping screw 73 with each other to arguepressen the cuff 71 on the sheath of the cable 70th
  • the sleeve 71 consists in this case at least partially of an electrically conductive material, so that it - as in the shielded cable of the shielding conductor - is influenced by the electric field around the conductor 10.
  • a measured variable force, positional change relative to the conductor, eg in the form of the amplitude of a vibration
  • the measured quantity can be determined via a (not shown in FIG. 7).
  • Measuring device are converted into an indication of the voltage applied to the conductor 10.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment of a cuff for measuring stress.
  • FIG. 8 shows the cable 70 with the electrical conductor 10.
  • the cable 70 is surrounded by a sleeve 81 as in FIG. 7, but the sleeve 81 is made of an electrically non-conductive material (eg plastic) in the embodiment shown in FIG ,
  • the collar 81 has a recess 82 (e.g., a bore or longitudinal groove) into which to engage
  • Sensor element 83 is used as a reference electrode.
  • the sensor element 83 consists of an electrically conductive material. This sensor element 83 is in the
  • Recess 82 of the sleeve 81 arranged radially displaceable, so that it by the action of the electric field of the Ladder can be moved.
  • the sensor 40 is mounted on the sleeve 81 to detect a change in position ⁇ the Meßaufrichelements 83 or acting on this force.
  • FIG. 9 shows a measuring arrangement with a reference electrode 11, a sensor 40 and a measuring device 60, which are housed together in a portable measuring device 90.
  • the portable meter 90 includes a sensor portion 92 and a grip portion 93 and can be moved 10 so that the reference electric ⁇ de 11 is exposed to the electric field of the conductor 10 in the vicinity of an electrical conductor.
  • a force acting on the reference electrode 11 due to the electric field or a change in the position of the reference electrode 11 can be detected.
  • this force or change in position can be detected, for example by means of a resistance measurement and converted into a voltage measured variable U m ess.
  • the voltage measured variable L ess can then, for example, a display device 94 (display or the like) supplied to and the user of the instrument 90 is ⁇ shows.
  • the voltage measurement on an electrical conductor of a cable has mostly been turned off.
  • the invention is not limited by voltage measurements on cables, but can be measured on electrical conductors of any embodiment voltage applied.
  • a sensor having a special surface whose conductivity is more variable by force has been described as a means for detecting the quantity characterizing the field strength, any sensor that is suitable for this purpose can in principle be used with the required sensitivity to detect the effects of electric field strength on a reference electrode.

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Abstract

The invention relates to a method for measuring a voltage that is present in an electrical conductor (10). The object of the invention is that of providing a means for measuring voltage in an electrical conductor which does not require any direct contact with the electrical conductor. To achieve this, according to the invention: a measurable variable is detected by means of a sensor (40), the measurable variable being suitable for characterising the electrical field strength acting in the vicinity of the conductor (10) on a reference electrode (11) and the reference electrode (11) at least partially consisting of an electrically conductive material and being electrically insulated and spaced apart from the conductor (10); and the voltage present in the electrical conductor (10) is determined with the aid of the detected measurable variable using a measuring device (60) that is in contact with the sensor (40). The invention also relates to a measuring arrangement for measuring voltage, to an arrangement comprising a sensor and to the use of a sensor for measuring voltage.

Description

Beschreibung description

Verfahren und Messanordnung zur Spannungsmessung, Anordnung mit einem Sensor sowie Verwendung eines Sensors zur Span- nungsmessung Method and measuring arrangement for voltage measurement, arrangement with a sensor and use of a sensor for measuring voltage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messanordnung zum Messen einer an einem elektrischen Leiter anliegenden Spannung. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit ei- nem Sensor und eine Verwendung eines Sensors zum Messen einer an einem elektrischen Leiter anliegenden Spannung. The invention relates to a method and a measuring arrangement for measuring a voltage applied to an electrical conductor. The invention also relates to an arrangement with a sensor and a use of a sensor for measuring a voltage applied to an electrical conductor.

Zur Messung einer an einem elektrischen Leiter anliegenden Spannung werden heutzutage üblicherweise direkte elektrische ohmsche oder kapazitive Messverfahren eingesetzt, bei denen die Spannungsmessung z.B. über Widerstandsteiler oder kapazitive RC-Teiler erfolgt. Elektrische Leiter können hierbei beispielsweise Bestandteil elektrischer Bauteile, wie z.B. Kabeln, Freileitungen, Schaltern, Transformatoren, von elekt- rischen Anlagen sein. Elektrische Anlagen sind beispielsweise elektrische Übertragungs- und/oder Verteilnetze, elektrische Schaltanlagen oder Transformatoranlagen. Zum Durchführen von Aufgaben zur Überwachung, Steuerung und zum Schutz solcher elektrischer Anlagen muss in vielen Fällen auch eine Messung der an einem elektrischen Leiter anliegenden elektrischenIn order to measure a voltage applied to an electrical conductor, direct electrical ohmic or capacitive measuring methods are nowadays usually used in which the voltage measurement is carried out, for example. via resistance dividers or capacitive RC dividers. In this case, electrical conductors may for example be part of electrical components, such as, for example, Cables, overhead lines, switches, transformers, of electrical installations. Electrical systems are, for example, electrical transmission and / or distribution networks, electrical switchgear or transformer systems. To perform tasks for monitoring, control and protection of such electrical systems must in many cases, a measurement of voltage applied to an electrical conductor electrical

Spannung stattfinden. Beispielsweise ist zur Durchführung eines gerichteten Überstrom-Schutzalgorithmus in einem elektri¬ schen Verteilnetz neben einer Strommessung auch die Messung der Spannung erforderlich, um eine Angabe der Richtung, in der sich ein etwaiger Fehler von der Messstelle aus gesehen befindet, vornehmen zu können. Tension take place. For example, the measurement of the voltage for performing a directional overcurrent protection algorithm in an electrical ¬'s distribution in addition to a current measurement is required to an indication of the direction in which a possible error of the measurement loop is seen to make.

Im Zusammenhang mit der Spannungsmessung in elektrischen Anlagen ist es beispielsweise bekannt, ohmsche Spannungsteiler einzusetzen, die eine vergleichsweise genaue Spannungsmessung ermöglichen, jedoch einen erheblichen Kostenfaktor darstellen, insbesondere wenn sie nachträglich installiert werden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 23 25 449 AI ist zu¬ dem zur Spannungsmessung in Hochspannungsschaltanlagen ein kapazitiver Spannungswandler beschrieben, der aus einem stromführenden Leiter des Hochspannungsnetzes und einer in einem Stützisolator des Leiters eingebetteten Elektrode gebildet ist. Üblicherweise werden solche kapazitiven Span¬ nungswandler heute jedoch lediglich zur Feststellung des Vorhandenseins einer Spannung bestimmter Mindesthöhe auf einer Leitung eines Stromverteilungsnetzes den Verschiebestrom ei- nes Hochspannungs-Koppelkondensators genutzt, da das erhalte¬ ne Messergebnis teilweise relativ ungenau ist, so dass es nur zur Feststellung des Vorhandenseins der Spannung, nicht aber zur Bestimmung von deren genauer Höhe verwendet werden kann. Allen diesen Messmethoden gemein ist die Notwendigkeit, einen direkten elektrischen Kontakt mit dem elektrischen Leiter herzustellen. Insbesondere bei der Nachrüstung bestehender elektrischer Anlagen entsteht durch eine Nachrüstung von Spannungswandlern damit ein erheblicher Montage- und Kosten- aufwand. In connection with the voltage measurement in electrical systems, it is known, for example, to use ohmic voltage dividers, which enable comparatively accurate voltage measurement, but represent a considerable cost factor, in particular if they are subsequently installed. From the German Offenlegungsschrift DE 23 25 449 AI is too ¬ described the voltage measurement in high-voltage switchgear, a capacitive voltage converter which is formed of a current-carrying conductor of the high-voltage network and an embedded in a post insulator of the conductor electrode. Usually, such capacitive chip ¬-DC Converters are, however, only used the displacement current of a high voltage coupling capacitor to detect the presence of a voltage of a certain minimum amount on a line of a power distribution network today, as the get ¬ ne measurement result is partially relatively inaccurate, so it only finding the presence of the voltage, but can not be used to determine their exact height. Common to all these measuring methods is the need to make a direct electrical contact with the electrical conductor. In particular, when retrofitting existing electrical systems by retrofitting voltage transformers thus a considerable installation and cost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Spannungsmessung an einem elektrischen Leiter anzugeben, bei dem kein direkter Kontakt mit dem elektrischen Leiter hergestellt werden muss. The invention has for its object to provide a way of measuring voltage on an electrical conductor, in which no direct contact with the electrical conductor must be made.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Messen einer an einem elektrischen Leiter anliegenden Spannung gelöst, bei dem mit einem Sensor eine Messgröße erfasst wird, die dazu geeignet ist, die elektrische Feldstärke, die in der Umgebung des Leiters auf eine Referenzelektrode wirkt, zu charakterisieren, wobei die Referenzelektrode zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und elektrisch isoliert und beabstandet von dem Leiter ange- ordnet ist, und die an dem elektrischen Leiter anliegende Spannung anhand der erfassten Messgröße mit einer mit dem Sensor in Verbindung stehenden Messeinrichtung bestimmt wird. Auf diese Weise kann eine Spannungsmessung erfolgen, ohne dass ein direkter elektrischer Kontakt, beispielsweise durch Vorsehen eines zu einem Spannungsteiler gehörenden weiteren Leiters, mit dem Leiter hergestellt werden muss. Es wird näm¬ lich der Effekt ausgenutzt, dass in der Umgebung des Leiters ein elektrisches Feld aufgebaut wird, dessen Feldstärke auf die Referenzelektrode einwirkt. Die Intensität dieser Einwir¬ kung ist abhängig von einer zwischen dem elektrischen Leiter und der Referenzelektrode vorhandenen elektrischen Potential¬ differenz, also einer elektrischen Spannung, die zwischen dem elektrischen Leiter und der Referenzelektrode herrscht. Dies macht sich die Erfindung zunutze, indem mit dem Sensor eine Messgröße bestimmt wird, die durch die auf die Referenzelekt- rode einwirkende Feldstärke beeinflusst wird und somit dazu geeignet ist, die Höhe der Feldstärke am der Stelle der Refe¬ renzelektrode zu charakterisieren. Durch geeignete Auswertung kann mittels der nachgeschalteten Messeinrichtung anhand der Messgröße auf die Spannung geschlossen werden. According to the invention, this object is achieved by a method for measuring a voltage applied to an electrical conductor, in which a measured variable is detected with a sensor which is suitable for characterizing the electric field strength which acts on a reference electrode in the vicinity of the conductor wherein the reference electrode is at least partially made of an electrically conductive material and electrically insulated and spaced from the conductor is arranged, and the voltage applied to the electrical conductor voltage is determined based on the detected measurement with a connected to the sensor measuring device. In this way, a voltage measurement can take place without a direct electrical contact, for example by providing a voltage divider belonging to a further conductor, must be made with the conductor. It is exploited NaEM ¬ Lich the effect that an electric field is built up in the vicinity of the conductor, acting on the field strength of the reference electrode. The intensity of this effect depends on Einwir ¬ an existing between the electrical conductor and the reference electrode electric potential difference ¬, that an electrical voltage that prevails between the electric conductor and the reference electrode. This makes the invention is utilized by a measure which is influenced by the force acting on the Referenzelekt- rode field strength and is thus adapted is determined with the sensor, to characterize the level of the field strength at the location of the Refe ¬ ence electrode. By suitable evaluation can be concluded by means of the downstream measuring device based on the measured variable to the voltage.

Sofern zudem das elektrische Potential bekannt ist, auf dem sich die Referenzelektrode befindet, kann eine Spannung bezo¬ gen auf ein beliebiges elektrisches Potential, vorzugsweise auf ein Nullpotential, angegeben werden. Hierfür kann zudem auch vorgesehen sein, dass die Referenzelektrode auf Nullpo¬ tential liegt. Provided that also the electric potential is known, on which the reference electrode is located, a voltage bezo ¬ gen to any electrical potential, preferably to a zero potential, to be specified. For this also can also be provided that the reference electrode is at Nullpo ¬ potential.

Die Verbindung zwischen dem Sensor und der Messeinrichtung kann sowohl kabelgebunden als auch kabellos (z.B. über Funk- techniken) ausgeführt sein. Bei letzterer Ausführung kann als Messeinrichtung beispielsweise auch ein mit einer Nahfunktechnik (z.B. ZigBee, Bluetooth, RFID) ausgestattetes tragba¬ res Gerät, z.B. ein tragbares Messgerät, ein Laptop, ein Tablet oder ein Smartphone, eingesetzt werden, das mit mehre- ren Sensoren mit kabelloser Übertragung der Messgröße zusammenwirken kann. Die Erfindung ermöglicht sowohl eine technisch einfache Aus¬ stattung einer Neuanlage mit Spannungsmessstellen als auch eine kostengünstige Nachrüstung solcher Messstellen an bestehenden Anlagen. The connection between the sensor and the measuring device can be wired as well as wireless (eg via radio technology). In the latter embodiment can be used as a measuring device, for example, a with a Nahfunktechnik (eg ZigBee, Bluetooth, RFID) Tragba ¬ res device, such as a portable meter, a laptop, a tablet or a smartphone, which with several sensors with wireless transmission of the measured variable can interact. The invention enables both a technically simple from ¬ refund of a new plant with voltage measurement points and a cost-effective retrofitting of such monitoring stations on existing facilities.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels des Sensors als Messgröße eine Kraft erfasst wird, die durch das auf die Re¬ ferenzelektrode einwirkende elektrische Feld des Leiters be- wirkt wird. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention it is provided that a force is detected by the sensor as a measurement variable, which is acting through the loading acting on the Re ference ¬ electrode electric field of the conductor.

In diesem Fall wirkt durch das elektrische Feld eine Kraft auf die Referenzelektrode, die durch einen geeigneten Kraft¬ sensor in eine Messgröße umgesetzt wird. Da diese Messgröße abhängig von der Größe der elektrischen Feldstärke ist, kann sie dazu verwendet werden, eine elektrische Spannung zu er¬ mitteln . In this case acts by the electric field, a force on the reference electrode, which is converted by a suitable force ¬ sensor in a measured variable. Since this measure is dependent on the magnitude of the electrical field strength, it can be used to provide an electrical voltage to it ¬ means.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass mittels des Sen- sors als Messgröße eine Veränderung einer Relativlage zwi¬ schen dem Leiter und der Referenzelektrode erfasst wird, die durch eine Bewegung der Referenzelektrode entlang des elekt¬ rischen Feldes des Leiters hervorgerufen wird. Bei dieser Ausführungsform wird von dem Sensor eine Lageänderung der Referenzelektrode erfasst, die durch die Einwirkung einer infolge des elektrischen Feldes auf die Referenzelekt¬ rode herrschenden Kraft hervorgerufen wird. Die Größe der Lageänderung gibt Aufschluss über die Höhe der elektrischen Feldstärke und kann somit von der Messeinrichtung in eine Angabe über die Spannung umgesetzt werden. Alternatively, that sors a change of a relative position Zvi ¬ rule is detected the conductor and the reference electrode by means of the transmitter as a measurement variable, which is caused by a movement of the reference electrode along the elekt ¬ generic field of the conductor may also be provided. In this embodiment, a change in position of the reference electrode is detected by the sensor, which is caused by the action of a force due to the electric field on the Referenzelekt ¬ rode force. The size of the change in position provides information about the magnitude of the electric field strength and can thus be converted by the measuring device into an indication of the voltage.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens sieht vor, dass ein Sensor mit einem sensiti- ven Element verwendet wird, dessen elektrische Leitfähigkeit sich durch Einwirkung einer Kraft verändert. Beispielsweise kann hierfür ein Sensor verwendet werden, wie er im Aufsatz „Ultrasensitive mechanical crack-based sensor inspired by the spider sensory System" von D. Kang et al . im Magazin „Nature" (Band 516, Nr. 7530, S. 222-226, 11. Dezem- ber 2014, ISSN 0028-0836) beschrieben worden ist, dessen Inhalt explizit als Teil der vorliegenden Offenbarung aufgenommen wird. Der bekannte Sensor umfasst ein sensitives Element, das beispielsweise eine auf einer visko-elastischen Schicht aufgebrachte Platinschicht umfasst. Die Oberfläche des sensi- tiven Elementes weist Spalten auf. Das sensitive Element er¬ fährt durch Einwirkung einer Kraft eine Verformung, die mit den in der Oberfläche vorgesehenen Spalten derart zusammenwirkt, dass hierdurch eine Veränderung der Leitfähigkeit des sensitiven Elementes verursacht wird. Der beschriebene Sensor ist in der Lage Bewegungen im Nanometerbereich zu erfassen.A further advantageous embodiment of the invention shown SEN method provides that a sensor is used with a ven of sensitive element, whose electrical conductivity changed by the action of a force. For example, a sensor can be used for this purpose, as described in the article "Ultrasensitive mechanical crack-based sensor inspired by the spider sensory system" by D. Kang et al., In the journal Nature (Volume 516, No. 7530, p. 226, 11 December 2014, ISSN 0028-0836), the content of which is explicitly incorporated by reference as part of the present disclosure. The known sensor comprises a sensitive element which comprises, for example, a platinum layer applied to a visco-elastic layer. The surface of the sensitive element has gaps. The sensitive element he ¬ moves by the action of a force deformation, which cooperates with the provided in the surface gaps such that thereby a change in the conductivity of the sensitive element is caused. The sensor described is able to detect movements in the nanometer range.

Hierdurch eignet er sich auch zur Erfassung von kleinsten Lageveränderungen der Referenzelektrode, die aufgrund eines sich verändernden elektrischen Feldes des Leiters hervorgerufen werden. Im Falle einer am Leiter anliegenden Wechselspan- nung kann somit eine Vibration bzw. Schwingung der Referenzelektrode erfasst werden, deren Amplitude abhängig von der Höhe der elektrischen Feldstärke und damit von der an dem Leiter im Vergleich zur Referenzelektrode anliegenden Spannung ist. As a result, it is also suitable for detecting the smallest changes in the position of the reference electrode, which are caused due to a changing electrical field of the conductor. In the case of an alternating voltage applied to the conductor, it is thus possible to detect a vibration or oscillation of the reference electrode whose amplitude is dependent on the magnitude of the electric field strength and thus on the voltage applied to the conductor in comparison to the reference electrode.

In diesem Zusammenhang wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Messeinrichtung die Spannung anhand einer Messung des über den Sensor abfallenden elektrischen Widerstands bestimmt. Mit der Leitfähigkeit des sensitiven Elementes des Sensors verändert sich nämlich auch der über den Sensor abfallende elektrische Widerstand, so dass aus der Höhe des Wi¬ derstandes auf die an dem Leiter anliegende elektrische Span¬ nung geschlossen werden kann. Zur Umsetzung des Signals des gemessenen Widerstands in die Spannung kann z.B. eine geeig- nete Kalibrierung durchgeführt werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass eine die Spannung angebende Spannungsmessgröße einem Schutz- oder Leitgerät zugeführt wird, das unter Verwendung der Spannungs¬ messgröße eine Funktion zum Schutz, zum Überwachen, zum Steuern und/oder zum Regeln einer den elektrischen Leiter umfassenden elektrischen Anlage ausführt. In this context, it is considered advantageous if the measuring device determines the voltage based on a measurement of the falling across the sensor electrical resistance. In fact, with the conductivity of the sensitive element of the sensor, the electrical resistance dropping across the sensor also changes, so that it is possible to deduce from the level of the resistance to the electrical voltage applied to the conductor. To implement the signal of the measured resistance into the voltage, for example, a suitable calibration can be carried out. According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention can also be provided that a voltage indicative voltage measurement is supplied to a protection or control device, which, using the voltage ¬ measured variable a function for protection, monitoring, controlling and / or regulating a executes the electrical conductor comprehensive electrical system.

Auf diese Weise kann die gemessene Spannung zur Durchführung einer Schutz-, Überwachungs- , Steuer- und/oder Regelfunktion eingesetzt werden. Da das erfindungsgemäße Verfahren zur Spannungsmessung einen vergleichsweise kostengünstigen Sensor verwendet, der zudem nicht mit dem Leiter in direkten elektrischen Kontakt gebracht werden muss und damit eine einfache Montage ermöglicht, können elektrische Anlagen mit einer Vielzahl von Spannungsmessstellen ausgestattet werden. Auch eine einfache Nachrüstung bestehender Anlagen ist möglich. Hierdurch steigt der Automatisierungsgrad elektrischer Anla¬ gen und damit deren Zuverlässigkeit und Effizienz, da auch in solchen elektrischen Anlagen die Durchführung von spannungs- basierten Schutz-, Überwachungs-, Steuer- und/oder Regelfunktionen ermöglicht wird, in denen eine Nachrüstung von klassischen (ohmschen oder kapazitiven) Spannungsumsetzern nur mit großem Aufwand und hohen Kosten möglich wäre. In this way, the measured voltage can be used to perform a protection, monitoring, control and / or regulating function. Since the voltage measuring method according to the invention uses a comparatively inexpensive sensor which, moreover, does not have to be brought into direct electrical contact with the conductor and thus enables simple assembly, electrical systems can be equipped with a large number of voltage measuring points. Even a simple retrofitting of existing systems is possible. This increases the degree of automation of electrical systems ¬ and thus their reliability and efficiency, as in such electrical installations, the implementation of voltage-based protection, monitoring, control and / or control functions is possible, in which a retrofitting of classical (ohmic or capacitive) voltage converters would be possible only with great effort and high costs.

Schließlich kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass der elektrische Leiter in einem Kabel geführt und von einem Schirmleiter umgeben ist und als Referenzelektrode der Schirmleiter verwendet wird. Finally, according to a further advantageous embodiment of the method according to the invention can also be provided that the electrical conductor is guided in a cable and surrounded by a shield conductor and is used as a reference electrode of the shield conductor.

In diesem Fall lässt sich eine einfache Spannungsmessung an einem geschirmten Kabelleiter durchführen. Der primär zur Abschirmung elektro-magnetrischer Felder vorgesehene Schirmleiter wird hierbei als Referenzelektrode genutzt, da er dem um den Leiter vorhandenen elektrischen Feld ausgesetzt ist. Dabei wird sich der Schirmleiter durch die Einwirkung des elektrischen Feldes zusammenziehen bzw. ausdehnen, was durch den Sensor erfasst werden kann. Auf diese Weise lässt sich sehr vorteilhaft eine Spanungsmessung in geschirmten Kabelnetzen durchführen, da zum Erstellen einer Spannungsmessstel- le kein Öffnen des Schirmleiters erforderlich ist. Der Sensor kann hingegen entweder direkt auf dem Schirmleiter oder auf einem den Schirmleiter umgebenden Mantel des Kabels aufgebracht werden, sofern dieser keine zu hohe Dämpfung der Kraft auf den Schirmleiter bzw. Bewegung des Schirmleiters aufgrund des elektrischen Feldes um den Leiter bewirkt. In this case, a simple voltage measurement can be performed on a shielded cable ladder. The shielding conductor provided primarily for shielding electro-magnetic fields is used here as a reference electrode, since it is exposed to the electric field present around the conductor. In the process, the shielding conductor will become affected by the action of the contract or expand what can be detected by the sensor. In this way, it is very advantageous to perform a voltage measurement in shielded cable networks, since it is not necessary to open the shielding conductor to create a voltage measuring point. On the other hand, the sensor can be applied either directly on the shielding conductor or on a jacket of the cable surrounding the shielding conductor, provided that this does not cause excessive damping of the force on the shielding conductor or movement of the shielding conductor due to the electric field around the conductor.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Messanordnung zum Messen einer elektrischen Spannung gelöst, wobei die Anordnung einen Sensor und eine mit dem Sensor in Verbindung stehende Messeinrichtung umfasst und dazu geeignet ist, mit dem elektrischen Leiter, an dem die zu messende Spannung anliegt, in eine Wirkverbindung gebracht zu werden. The above-mentioned object is also achieved by a measuring arrangement for measuring an electrical voltage, the arrangement comprising a sensor and a sensor connected to the measuring device and is adapted to the electrical conductor to which the voltage to be measured, in to be brought into operative connection.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Sensor zum Erfassen einer Messgröße ausgebildet ist, die dazu geeignet ist, die elektrische Feldstärke, die in der Umgebung des Leiters auf eine Referenzelektrode wirkt, zu charakterisieren, wobei die Referenzelektrode zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und elektrisch isoliert und beabstandet von dem Leiter angeordnet ist, und die Messein¬ richtung zum Bestimmen der elektrischen Spannung anhand der erfassten Messgröße ausgebildet ist. According to the invention, the sensor is designed to detect a measured variable which is suitable for characterizing the electric field strength acting on a reference electrode in the vicinity of the conductor, wherein the reference electrode consists at least partially of an electrically conductive material and electrically isolated and spaced from the conductor is arranged, and the measuring device ¬ is designed for determining the electrical voltage based on the detected measured variable.

Die erfindungsgemäße Messanordnung umfasst folglich zumindest den Sensor und die Messeinrichtung. Sensor und Messeinrichtung können in kabelgebundener oder kabelloser Weise miteinander in Verbindung stehen. Consequently, the measuring arrangement according to the invention comprises at least the sensor and the measuring device. Sensor and measuring device can communicate with each other in a wired or wireless manner.

Der Sensor kann in einer Ausführungsform der Messanordnung beispielsweise mit der Referenzelektrode verbunden sein. Auf diese Weise kann die Auswirkung des elektrischen Feldes auf die Referenzelektrode kontinuierlich von dem Sensor erfasst und in Form der Messgröße an die Messeinrichtung weitergege¬ ben werden. Die Messeinrichtung kann in räumlicher Nähe oder entfernt von dem Sensor angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform der Messanordnung kann die Messeinrichtung mit dem Sensor eine bauliche Einheit bilden. In diesem Fall kann die bauliche Einheit beispielsweise fest in der Nähe des elektrischen Leiters, z.B. als Bestandteil einer den Leiter umfassenden elektrischen Anlage, montiert sein. In one embodiment of the measuring arrangement, the sensor can be connected, for example, to the reference electrode. In this way, the effect of the electric field on the reference electrode can be continuously detected by the sensor and in the form of the measured variable to the measuring device further gege ben ¬. The measuring device can be arranged in spatial proximity or remote from the sensor. In another embodiment of the measuring arrangement, the measuring device can form a structural unit with the sensor. In this case, the structural unit, for example, be firmly mounted in the vicinity of the electrical conductor, for example as part of an electrical system comprising the conductor.

In einer weiteren Ausführungsform der Messanordnung kann eine bauliche Einheit den Sensor, die Messeinrichtung und die Re¬ ferenzelektrode umfassen. Diese bauliche Einheit kann z.B. als separates, ggf. auch tragbares, Messgerät ausgebildet sein, das zur Spannungsmessung derart in die Nähe des Leiters gebracht wird, dass die Referenzelektrode der Wirkung des elektrischen Feldes um den Leiter ausgesetzt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messanordnung kann vorgesehen sein, dass der Sensor ein sensitives Element umfasst, dessen elektrische Leitfähigkeit durch Einwirkung einer Kraft veränderbar ist. Bei diesem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Sensor der hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits beschriebenen Art handeln. In a further embodiment of the measurement arrangement a structural unit may comprise the sensor, the measuring device and the Re ference ¬ electrode. This structural unit may be formed, for example, as a separate, possibly also portable, measuring device, which is brought to the voltage measurement in the vicinity of the conductor, that the reference electrode is exposed to the effect of the electric field around the conductor. According to an advantageous embodiment of the measuring arrangement according to the invention, it can be provided that the sensor comprises a sensitive element whose electrical conductivity can be changed by the action of a force. By way of example, this sensor can be a sensor of the type already described with regard to the method according to the invention.

In diesem Zusammenhang kann zudem vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung zum Messen des über den Sensor abfallenden elektrischen Widerstands ausgebildet ist. In this context, it can also be provided that the measuring device is designed to measure the drop across the sensor electrical resistance.

Hinsichtlich der Spannungsmessung an geschirmten Kabeln kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemä- ßen Messanordnung zudem vorgesehen sein, dass der Sensor an einem Kabel befestigt ist, das den Leiter und einen den Lei¬ ter umgebenden Schirmleiter umfasst, wobei die Referenzelekt- rode zumindest teilweise durch den Schirmleiter gebildet ist und der Sensor mit dem Schirmleiter oder mit einem den With regard to the voltage measurement of shielded cables, said Referenzelekt- may be provided according to an advantageous embodiment of the measuring arrangement also erfindungsgemä- SEN that the sensor is attached to a cable, which comprises the conductor and a screen surrounding the Lei ¬ ter conductor, Rode is at least partially formed by the shield conductor and the sensor with the shield conductor or with a

Schirmleiter umgebenden Mantel des Kabels verbunden ist. Hierbei wird in vorteilhafter Weise der Schirmleiter als Referenzelektrode genutzt. Der Sensor kann beispielsweise di¬ rekt auf den Schirmleiter oder auf einen den Schirmleiter umgebenden Mantel des Kabels aufgebracht werden. Kabel mit ge¬ schirmten elektrischen Leitern werden beispielsweise in elektrischen Anlagen und Versorgungsnetzen, insbesondere auf der Mittel- und Niederspannungsebene, verwendet. Shielding conductor surrounding jacket of the cable is connected. In this case, the shield conductor is advantageously used as a reference electrode. The sensor can, for example, be di ¬ rectly applied to the shield conductor or a surrounding the shield conductor sheath of the cable. Cable ge ¬ shielded electrical conductors are used for example in electrical systems and supply networks, in particular the medium and low voltage level.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messanordnung kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor mit einer den Leiter umgebenden Manschette, die die Referenzelektrode umfasst, verbunden ist. According to another embodiment of the measuring arrangement according to the invention can also be provided that the sensor is connected to a surrounding the conductor cuff, which includes the reference electrode.

Bei dieser Ausführungsform kann auch eine Spannungsmessung an ungeschirmten Leitern, beispielsweise ungeschirmten Kabeln, Freileitungen oder Kontakten in Schaltern, vorgenommen werden. Dabei wird eine Manschette um den Leiter angeordnet, die die Referenzelektrode umfasst. Dabei kann die Referenzelekt¬ rode entweder als geschlossener Ring um den Leiter vorgesehen sein und damit den kompletten Umfang der Manschette durchset- zen oder lediglich ein Teilsegment der Manschette bilden. Der Sensor steht in Verbindung mit der Referenzelektrode und kann somit die Einwirkung des elektrischen Feldes des Leiters auf die Elektrode als Messgröße erfassen. Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messanordnung sieht vor, dass der Sensor und die Referenzelektrode in einem tragbaren Messgerät angeordnet sind, das dazu geeignet ist, zeitweise in eine derartige Nähe an den Leiter herange¬ führt zu werden, dass die Referenzelektrode durch das den Leiter umgebende elektrische Feld beeinflusst wird. Auf diese Weise wird quasi ein universelles tragbares Messge¬ rät zur Spannungsmessung an elektrischen Leitern gebildet, das sich für den mobilen Einsatz zur diskontinuierlichen Messung eignet. In this embodiment, a voltage measurement on unshielded conductors, such as unshielded cables, overhead lines or contacts in switches, can be made. In this case, a sleeve is arranged around the conductor, which comprises the reference electrode. It can be provided either as a closed ring around the conductor and thus to the entire circumference of the sleeve enforcement zen or form only a partial segment of the cuff, the Referenzelekt ¬ rode. The sensor is in connection with the reference electrode and can thus detect the effect of the electric field of the conductor on the electrode as a measured variable. A further embodiment of the measurement arrangement according to the invention provides that the sensor and the reference electrode are arranged in a portable measuring device that is capable of temporarily being in such proximity to the head Hérange ¬ resulting in that the reference electrode through the surrounding the conductor electrical Field is affected. In this way, a universal portable Messge ¬ is quasi advises formed on electrical conductors which is suitable for mobile use for discontinuous measurement for voltage measurement.

Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Messanordnung gelten alle zu dem erfindungsgemäßen Verfahren voranstehend und nachfolgend gemachten Ausführungen und umgekehrt in entsprechender Weise, insbesondere ist die erfindungsgemäße Messanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in jeder beliebigen Ausführungsform oder einer Kombination beliebiger Ausführungsformen eingerichtet. Auch hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Messanordnung wird auf die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile verwiesen. With regard to the measuring arrangement according to the invention, all statements made above and below with regard to the method according to the invention apply and vice versa in a corresponding manner; in particular, the measuring arrangement according to the invention for carrying out the method according to the invention is set up in any desired embodiment or a combination of any desired embodiments. Also with regard to the advantages of the measuring arrangement according to the invention, reference is made to the advantages described for the method according to the invention.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch eine Anordnung mit einem elektrischen Leiter und einer Referenzelektrode, die zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und elektrisch isoliert und beabstandet von dem Lei- ter angeordnet ist, gelöst. The abovementioned object is also achieved by an arrangement having an electrical conductor and a reference electrode, which consists at least partially of an electrically conductive material and is disposed in an electrically insulated manner and spaced from the conductor.

Eine solche Anordnung ist beispielsweise in einer speziellen Ausführungsform als geschirmtes Kabel bekannt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Anordnung einen Sensor umfasst, der zum Erfassen einer Messgröße ausgebildet ist, die dazu geeignet ist, die elektrische Feldstärke, die in der Umgebung des Leiters auf eine Referenzelektrode wirkt, zu charakterisieren, und der Sensor dazu ausgebildet ist, zur Bestimmung einer an dem elektrischen Leiter anliegenden Spannung mit einer Messeinrichtung in Wirkverbindung gebracht zu werden . Such an arrangement is known for example in a special embodiment as a shielded cable. According to the invention, the arrangement comprises a sensor which is designed to detect a measured variable which is suitable for characterizing the electric field strength acting on a reference electrode in the surroundings of the conductor, and the sensor is designed for Determining a voltage applied to the electrical conductor voltage to be brought into operative connection with a measuring device.

Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst somit sowohl den Lei- ter und die Referenzelektrode als auch den Sensor. Hierdurch können quasi Anordnungen in Form von elektrischen Komponenten geschaffen werden, die gleichsam eine eingebaute Spannungs- messstelle umfassen. Die mittels des Sensors erfasste Mess¬ größe muss in diesem Fall lediglich an eine Messeinrichtung weitergegeben werden, die die Bestimmung der Spannung aus der Messgröße durchführt. In diesem Zusammenhang kann der Sensor beispielsweise über eine Einrichtung zur kabellosen Übertragung von Informationen verfügen (z.B. eine Nahfeld- Funkkommunikationsschnittstelle) , über die die Messgröße an eine Messeinrichtung übertragen wird. Die Messeinrichtung kann in diesem Fall z.B. durch ein tragbares Gerät, wie z.B. einen Laptop, einen Tabletcomputer oder ein Smartphone, gebildet sein. Alternativ kann der Sensor aber auch mit einer stationären Messeinrichtung, beispielsweise eine Leitstelleneinrichtung, in Verbindung stehen. Es ist zudem auch möglich, dass zwischen dem Sensor und der Messeinrichtung eine kabel- gebundene Kommunikationsverbindung besteht. The arrangement according to the invention thus comprises both the conductor and the reference electrode as well as the sensor. As a result, quasi arrangements in the form of electrical components can be created, which are as it were a built-in voltage include measuring point. The load detected by the sensor measurement ¬ size must be passed in this case only to a measuring device which performs the determination of the voltage from the measured variable. In this context, the sensor can, for example, have a device for the wireless transmission of information (for example a near-field radio communication interface) via which the measured variable is transmitted to a measuring device. The measuring device can be formed in this case, for example, by a portable device, such as a laptop, a tablet computer or a smartphone. Alternatively, however, the sensor may also be connected to a stationary measuring device, for example a control center device. It is also possible that there is a cable-bound communication connection between the sensor and the measuring device.

Hinsichtlich der Anordnung kann zudem vorgesehen sein, dass die Anordnung ein Kabel ist, das den Leiter enthält, und die Referenzelektrode ein den Leiter umgebender Schirmleiter ist. With regard to the arrangement may also be provided that the arrangement is a cable containing the conductor, and the reference electrode is a screen conductor surrounding the conductor.

Bei dieser Ausführungsform kann quasi ein geschirmtes Kabel bereits herstellerseitig mit Sensoren bestückt sein, die die Wirkungen des elektrischen Feldes des Leiters auf den Schirmleiter erfassen und entsprechende Messgrößen an Messeinrich- tungen weitergeben. In diesem Fall erübrigt sich der separate Einbau von Messstellen weitgehend. In this embodiment, virtually a shielded cable can already be equipped by the manufacturer with sensors that detect the effects of the electric field of the conductor on the shielding conductor and pass on corresponding measured variables to measuring devices. In this case, the separate installation of measuring points is largely unnecessary.

Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Anordnung gelten alle zu dem erfindungsgemäßen Verfahren voranstehend und nachfolgend gemachten Ausführungen und umgekehrt in entsprechender Weise, insbesondere ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchfüh¬ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens in jeder beliebigen Ausführungsform oder einer Kombination beliebiger Ausführungsformen eingerichtet. Auch hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung wird auf die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile verwiesen. Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf die Verwendung eines Sensors mit einem sensitives Element, dessen elektrische Leitfähigkeit durch Einwirkung einer Kraft verän¬ derbar ist, zur Messung einer elektrischen Spannung, die an einem von einem Schirmleiter umgebenen elektrischen Leiter eines Kabels anliegt. With regard to the arrangement according to the invention apply to the method according to the invention above and below made statements and vice versa in a corresponding manner, in particular the arrangement according to the invention for performing ¬ tion of the method according to the invention in any embodiment or a combination of arbitrary embodiments set up. Also with regard to the advantages of the arrangement according to the invention, reference is made to the advantages described for the method according to the invention. Finally, the invention also relates to the use of a sensor with a sensitive element, whose electrical conductivity is changed by the action of a force ver¬ ¬ derm, for measuring an electrical voltage applied to a surrounded by a shield conductor electrical conductor of a cable.

Beispielsweise kann es sich bei einem solchen Sensor um einen Sensor der hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens be- schriebenen Art handeln. By way of example, such a sensor may be a sensor of the type described with regard to the method according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert. Die spezifische Ausgestaltung der Aus¬ führungsbeispiele ist für die allgemeine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Messanordnung und der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Sensor sowie der erfindungsgemäßen Verwendung eines Sensors zur Spannungsmessung in keiner Weise einschränkend zu verstehen; vielmehr können einzelne Ausgestaltungsmerkmale des Ausfüh- rungsbeispiels in beliebiger Weise frei untereinander und mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen kombiniert werden. The invention will be explained in more detail with reference to Ausführungsbeispie ¬ len. The specific embodiment of the exemplary embodiments is in no way limiting for the general configuration of the method according to the invention, the measuring arrangement according to the invention and the arrangement according to the invention with a sensor and the inventive use of a sensor for measuring voltage; Rather, individual design features of the exemplary embodiment can be freely combined with one another and with the features described above in any desired manner.

Hierzu zeigen Figur 1 eine schematische Ansicht eines elektri¬ schen Leiters und einer ersten Ausführungsform einer Referenzelektrode im Querschnitt ; Figur 2 eine schematische Ansicht eines elektri¬ schen Leiters und einer zweiten Ausführungsform einer Referenzelektrode im Querschnitt ; For this purpose, 1 shows a schematic view of an electrical ¬'s conductor and a first embodiment of a reference electrode in cross section; Figure 2 is a schematic view of an electrical ¬ rule conductor and a second embodiment of a reference electrode in cross section;

Figur 3 eine schamtische Darstellung des prinzi¬ piellen Aufbaus eines Kabels mit einem elektrischen Leiter; Figur 4 eine schematische Darstellung eines Ka¬ bels mit auf einem Mantel des Kabels be¬ festigten Sensor; Figure 3 is a Schamtische representation of the prinzi ¬ piellen structure of a cable with an electrical conductor; Figure 4 is a schematic representation of a Ka ¬ lever with on a jacket of the cable be ¬ strengthened sensor;

Figur 5 eine schematische Darstellung eines Ka¬ bels mit auf einem Schirmleiter des Kabels befestigten Sensor; Figur 6 eine schematische Darstellung eines Ka¬ bels und einer Messanordnung zur Spannungsmessung; Figure 5 is a schematic representation of a Ka ¬ lever with attached to a shield conductor of the cable sensor; Figure 6 is a schematic representation of a Ka ¬ lever and a measuring arrangement for voltage measurement;

Figur 7 eine schematische Darstellung eines Ka- bels mit einem an einer das Kabel umge¬ benden Manschette befestigten Sensor gemäß einer ersten Ausführungsform; Figure 7 is a schematic representation of a Ka bels fixed with a vice on a cable ¬ reproduced cuff sensor according to a first embodiment;

Figur 8 eine schematische Darstellung eines Ka- bels mit einem an einer das Kabel umge¬ benden Manschette befestigten Sensor gemäß einer zweiten Ausführungsform; und Figure 8 is a schematic representation of a Ka bels fixed with a vice on a cable ¬ reproduced cuff sensor according to a second embodiment; and

Figur 9 eine schematische Darstellung einer trag¬ baren Messanordnung zur Spannungsmessung, Figure 9 is a schematic illustration of a lifting ¬ cash measuring arrangement for voltage measurement,

Figur 1 zeigt einen schematisch angedeuteten elektrischen Leiter 10 im Querschnitt. An diesem liegt eine auf Erdpoten¬ tial bezogene Spannung UL an. Ein elektrisches Feld um den Leiter 10 ist in Figur 1 durch Pfeile angedeutet. Im Bereich des elektrischen Feldes befindet sich eine Referenzelektrode 11, die zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, z.B. Kupfer oder Aluminium, besteht, von dem Leiter 10 elektrisch isoliert und von dem Leiter 10 beabstandet an- geordnet ist. An der Referenzelektrode liegt eine Referenz¬ spannung UR an. Vorzugsweise kann die Referenzspannung UR dem Erdpotential entsprechen. Aufgrund des um den Leiter 10 befindlichen elektrischen Feldes wirkt eine Kraft auf die Referenzelektrode 11, die - je nach Potentialunterschied und Vorzeichen des an der Referenz- elektrode 11 anliegenden Potentials - auf den Leiter 10 zu oder von diesem weg gerichtet ist, wie in Figur 1 durch entsprechende Pfeile angegeben. Bei einem höheren Potentialunterschied steigt die elektrische Feldstärke des elektrischen Feldes um den Leiter 10. Hierdurch steigt bei gleichbleiben- dem elektrischen Potential der Referenzelektrode 11 entspre¬ chend auch die durch das elektrische Feld auf die Referenz¬ elektrode 11 ausgeübte Kraft. Figure 1 shows a schematically indicated electrical conductor 10 in cross section. At this is related to Erdpoten ¬ tial voltage U L on. An electric field around the conductor 10 is indicated in Figure 1 by arrows. In the area of the electric field there is a reference electrode 11, which at least partially consists of an electrically conductive material, eg copper or aluminum, is electrically insulated from the conductor 10 and is arranged at a distance from the conductor 10. At the reference electrode is a reference ¬ voltage U R on. Preferably, the reference voltage U R correspond to the ground potential. Due to the electrical field located around the conductor 10, a force acts on the reference electrode 11, which - depending on potential difference and sign of the voltage applied to the reference electrode 11 potential - is directed to the conductor 10 to or away from this, as in Figure 1 indicated by appropriate arrows. At a higher potential difference, the electric field strength of the electric field increases by the head 10. This increases rificing electric potential of the reference electrode 11 entspre ¬ accordingly also the force exerted by the electric field to the reference electrode ¬. 11

Handelt es sich bei der an dem Leiter 10 anliegenden Spannung um eine Wechselspannung, so schwingt die durch das elektrische Feld auf die Referenzelektrode 11 (mit konstantem elekt¬ rischen Potential) ausgeübte Kraft zumindest annähernd mit der Frequenz der Wechselspannung, was sich z.B. durch ein Vibrieren der Referenzelektrode 11 ausdrückt. Handelt es sich bei der an dem Leiter 10 anliegenden Spannung um eine Gleichspannung, so wirkt eine statische Kraft auf die Referenz¬ elektrode 11, die sich lediglich bei einer Veränderung der Gleichspannung des Leiters 10 entsprechend verändert. Wenn das elektrische Feld bzw. eine das elektrische Feld cha¬ rakterisierende Messgröße, z.B. eine auf die Referenzelektro¬ de wirkende Kraft oder eine Lageänderung einer elastisch gehaltenen Referenzelektrode, erfasst wird, lässt sich aufgrund der Wechselbeziehung zwischen an dem Leiter 10 anliegender elektrischer Spannung und der Stärke des elektrischen Feldes aus dieser Messgröße eine Angabe über die zwischen dem Leiter 10 und der Referenzelektrode 11 wirkende elektrische Spannung ermitteln. Sofern die Referenzelektrode 11 auf Erdpotential liegt, entspricht die gemessene Spannung der zwischen dem Leiter 10 und Erde wirkenden elektrischen Spannung. Bei dem elektrischen Leiter 10 kann es sich um jegliche Form eines elektrischen Leiters, z.B. einen Leiter eines Kabels, eine Freileitung oder einen Kontakt eines Schalters, handeln. Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines elektrischen Leiters 10 im Querschnitt. Im Unterschied zur Figur 1 ist die Referenzelektrode 21 gemäß Figur 2 im Quer¬ schnitt als koaxial um den Leiter 10 angeordneter Ring ausgebildet. Beispielsweise kann es sich bei der Referenzelektrode 21 um einen den Leiter umgebenden Schirmleiter handeln, der sich üblicherweise über die komplette Länge des Leiters 10 oder zumindest einen großen Teil davon erstreckt. Alternativ kann die Referenzelektrode 21 sich aber auch nur über einen Teilabschnitt des Leiters 10 erstrecken und beispielsweise in der Art einer den Leiter teilweise umgebenden Manschette aus¬ gebildet sein. If it is at the voltage applied to the conductor 10 voltage to an AC voltage, so that by the electric field to the reference electrode 11 applied (with constant elekt ¬ step potential) force oscillates at least approximately with the frequency of the AC voltage, which, for example, by vibrating the reference electrode 11 expresses. If it is at the voltage applied to the conductor 10 voltage to a DC voltage, a static force acts on the reference ¬ electrode 11 changes in accordance only with a change of the DC voltage of the conductor 10th When the electric field or the electric field is detected cha ¬ rakterisierende measure, for example, a force acting on the reference electric ¬ de force or a change in position of a reference electrode elastically held, can be due to the interaction between abutting on the conductor 10 of electrical voltage and the Determine the strength of the electric field from this measurement an indication of the voltage acting between the conductor 10 and the reference electrode 11 electrical voltage. If the reference electrode 11 is at ground potential, the measured voltage corresponds to the electrical voltage acting between the conductor 10 and ground. The electrical conductor 10 can be any form of electrical conductor, eg a conductor of a cable, an overhead line or a contact of a switch. FIG. 2 shows a further schematic representation of an electrical conductor 10 in cross section. In contrast to Figure 1, the reference electrode 21 according to figure 2 in cross-section than is ¬ coaxially around the conductor 10 arranged ring formed. By way of example, the reference electrode 21 may be a shielding conductor surrounding the conductor, which usually extends over the entire length of the conductor 10 or at least a large part thereof. Alternatively, the reference electrode 21 may however also extend only over a portion of the conductor 10 and for example be formed in the manner of the conductor partially surrounding sleeve made ¬.

Auch auf die Referenzelektrode 21 wirkt infolge des elektri¬ schen Feldes um den Leiter 10 eine Kraft, die dazu führt, dass der Ringquerschnitt der Referenzelektrode etwas nach au¬ ßen gedehnt bzw. nach innen zusammengezogen wird. Dieser Effekt ist durch beispielhaft in der Figur 2 eingezeichnete Pfeile angedeutet. Z.B. wird bei einer an dem Leiter 10 an¬ liegenden Wechselspannung die Referenzelektrode 21 eine Vib- ration erfahren. Auch diese von der Höhe der elektrischenAlso on the reference electrode 21 acts as a result of the electric ¬ 's field around the conductor 10, a force that causes the ring cross-section of the reference electrode is slightly stretched outward ¬ Shen or contracted inwards. This effect is indicated by arrows shown by way of example in FIG. For example, the reference electrode 21 undergo VIB ration at a temperature on the conductor 10 at ¬ AC voltage. These too from the height of the electric

Feldstärke abhängigen Effekte lassen sich in Form einer Messgröße erfassen und zur Spannungsbestimmung verwenden. Field strength-dependent effects can be recorded in the form of a measured variable and used to determine the voltage.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen anhand des Beispiels eines ge- schirmten Kabels, wie eine Spannungsmessung bei einem elektrischen Leiter stattfinden kann. Dazu ist in Figur 3 zunächst schematisch der allgemeine Aufbau eines Kabels 30 darge¬ stellt. Das in Figur 3 abschnittsweise gezeigte Kabel 30 um- fasst den elektrischen Leiter 10. Dieser kann z.B. aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Üblicherweise ist der Leiter eines Kabels zudem nicht einstückig, sondern in Form mehrerer zu- sammengepresster Drähte ausgebildet. Der Leiter 10 ist koaxi- al von einem elektrisch isolierenden Dielektrikum 31 umgeben, das aus einer oder mehreren Schichten bestehen kann und z.B. aus Polyethylen besteht. Das Dielektrikum 31 ist koaxial von einem Schirmleiter 32 mit ringförmigem Querschnitt umgeben. Der Schirmleiter 32 ist beispielsweise aus Kupfer in Form eines Bandes bzw. eines Geflechtes aufgebaut. Prinzipiell dient der Schirmleiter dazu, elektromagnetische Kopplungen zwischen dem Leiter und anderen elektrischen oder elektronischen Komponenten zu verringern. Der Schirmleiter 32 ist schließlich koaxial von einem das Kabel nach außen isolierenden Mantel 33 umgeben . FIGS. 3 to 5, using the example of a shielded cable, show how a voltage measurement for an electrical conductor can take place. For this purpose, in Figure 3, first schematically the general structure of a cable 30 Darge ¬ represents. The cable 30, shown in sections in FIG. 3, encompasses the electrical conductor 10. This can consist, for example, of copper or aluminum. In addition, the conductor of a cable is usually not in one piece, but in the form of a plurality of interconnected wires. The conductor 10 is coaxial al surrounded by an electrically insulating dielectric 31, which may consist of one or more layers and, for example, consists of polyethylene. The dielectric 31 is coaxially surrounded by a shield conductor 32 having an annular cross-section. The shield conductor 32 is constructed, for example, of copper in the form of a band or a braid. In principle, the shielding conductor serves to reduce electromagnetic couplings between the conductor and other electrical or electronic components. The shielding conductor 32 is finally surrounded coaxially by a jacket 33 insulating the cable to the outside.

Der in Figur 3 gezeigte Aufbau eines Kabels ist lediglich beispielhaft zu verstehen, je nach Typ und Einsatzzweck des Kabels können zu den erläuterten Schichten weitere Schichten (z.B. Trennschichten, Leitschichten) hinzukommen. Kabel wie das in Figur 3 gezeigte werden beispielsweise in elektrischen Mittel- und Niederspannungsnetzen eingesetzt. Wie im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert, kann der Schirmleiter 32 des Kabels gleichsam als Referenzelektrode zur Spannungsmessung verwendet werden, da er durch die Höhe des um den Leiter 10 vorhandenen elektrischen Feldes beeinflusst wird . The construction of a cable shown in FIG. 3 is only to be understood as an example, depending on the type and intended use of the cable, further layers (for example separating layers, conductive layers) may be added to the illustrated layers. Cables such as that shown in FIG. 3 are used, for example, in electrical medium and low-voltage networks. As explained in connection with FIG. 2, the shield conductor 32 of the cable can be used as a reference electrode for voltage measurement, since it is influenced by the height of the electric field present around the conductor 10.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kabels 30 mit ei¬ nem auf dem Schirmleiter 32 des Kabels aufgebrachten (in Figur 4 nur schematisch angedeuteten) Sensor 40. Der Sensor 40 ist dazu geeignet, einen durch die elektrische Feldstärke auf den Schirmleiter 32 bewirkten Effekt als Messgröße zu erfas¬ sen. Dabei kann es sich wie zu Figur 2 erläutert z.B. um eine auf den Schirmleiter 32 wirkende Kraft oder eine Lageänderung des Schirmleiters 32 (z.B. eine Vibration) handeln. Der zur Erfassung der Messgröße eingesetzte Sensor 40 kann beispielsweise ein sensitives Element umfassen, dessen elekt¬ rische Leitfähigkeit durch eine auf den Sensor 40 ausgeübte Kraft verändert wird. Ein solcher Sensor, der durch eine Kraft resultierende Bewegungen im Bereich weniger Nanometer erfassen kann, ist beispielsweise in dem eingangs bereits er¬ wähnten Aufsatz „Ultrasensitive mechanical crack-based sensor inspired by the spider sensory System" beschrieben. Dieser Sensor weist eine viskoelastische Schicht auf, auf der eine Platinschicht aufgebracht ist. Die Platinschicht weist Spal¬ ten bzw. Risse auf, so dass bei Einwirkung einer Kraft die Platinschicht durch Verengung oder Aufweitung der Spalten ei- ner Oberflächenverformung ausgesetzt wird, die sich auf die Leitfähigkeit der Platinschicht und damit des Sensors aus¬ wirkt. Über eine Widerstandsmessung kann mittels einer in Figur 4 nicht dargestellten Messeinrichtung ein die Spannung zwischen Schirmleiter 32 (als Referenzelektrode auf Erdpoten- tial) und Leiter 10 charakterisierender Messwert erzeugt werden, aus dem - beispielsweise über eine geeignete Kalibrie¬ rung - auf die an dem Leiter 10 anliegende Spannung geschlos¬ sen werden kann. Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines geschirmten Kabels 30 mit Sensor 40 zur Spannungsmessung. Im Unterschied zur Figur 4 ist bei dem Kabel 30 gemäß Figur 5 der Sensor 40 auf dem Mantel 33 des Kabels 30 befestigt, z.B. aufgeklebt. Bei dieser Ausführungsform ist zu berücksichtigen, dass hin- sichtlich einer auf den Schirmleiter 32 ausgeübten Kraft bzw. einer Bewegung (z.B. Vibration) des Schirmleiters 32 durch den Mantel eine gewisse Dämpfung stattfindet. Dieser Effekt ist z.B. im Rahmen der Kalibrierung der Messeinrichtung zu berücksichtigen . Figure 4 shows an embodiment of a cable 30 with egg ¬ NEM applied to the shield conductor 32 of the cable (only schematically indicated in Figure 4) sensor 40. The sensor 40 is adapted to a caused by the electric field strength to the shield conductor 32 effect as the measured variable to erfas ¬ sen. In this case, as explained with reference to FIG. 2, this may be, for example, a force acting on the screen conductor 32 or a change in position of the screen conductor 32 (eg a vibration). The sensor 40 used for detecting the measured variable may for example comprise a sensitive element whose elekt ¬ generic conductivity by a force exerted on the sensor 40 Power is changed. Such a sensor that can detect a few nanometers by a force resulting movements in the area, is described for example in the already initially he ¬ mentioned essay "Ultra Sensitive mechanical crack-based sensor inspired by the spider sensory system" This sensor has a viscoelastic layer. on which a platinum layer is applied. the layer of platinum has Spal ¬ th or cracks, so that upon application of a force, the platinum layer is exposed by narrowing or widening of the columns of a surface deformation on the conductivity of the platinum layer and therefore of the sensor acts from ¬ a resistance measurement on the voltage between the shield conductor 32 can be generated (as a reference electrode on Erdpoten- TiAl) and conductor 10 characterizing measured value by means of a not shown in Figure 4 measuring device, from the -., for example, via a suitable calibra ¬ tion - on the voltage applied to the conductor 10 Sp oltage can be CLOSED ¬ sen. FIG. 5 shows a further embodiment of a shielded cable 30 with sensor 40 for voltage measurement. In contrast to FIG. 4, in the case of the cable 30 according to FIG. 5, the sensor 40 is fastened to the jacket 33 of the cable 30, for example adhesively bonded. In this embodiment, it should be noted that with regard to a force exerted on the shielding conductor 32 or a movement (eg vibration) of the shielding conductor 32 through the jacket, a certain damping takes place. This effect has to be taken into account as part of the calibration of the measuring device.

Da der Sensor 40 bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 4 und 5 lediglich von außen auf den Schirmleiter 32 bzw. auf den Mantel 33 aufgebracht, z.B. geklebt, werden muss, ist für das Vorsehen einer Spannungsmessstelle kein großer Aufwand erforderlich. Eine Öffnung des Schirmleiters 32, um direkten elektrischen Kontakt mit dem Leiter 10 herzustellen, ist nicht erforderlich. Auch eine Nachrüstung bestehender Kabel kann auf diese Weise verhältnismäßig einfach und kostengüns¬ tig erfolgen. Since the sensor 40 in the embodiments according to Figures 4 and 5 applied only from the outside on the shield conductor 32 and the jacket 33, eg glued, must be, for the provision of a voltage measuring point no great effort is required. An opening of the shield conductor 32 to make direct electrical contact with the conductor 10 is not required. Also a retrofit of existing cables can be done in this way relatively simple and kostengüns ¬ tig.

Figur 6 zeigt schematisch ein Kabel 30 im Querschnitt. Wie oben beschrieben umfasst das Kabel 30 den Leiter 10, das Die¬ lektrikum 31, den Schirmleiter 32 und den Mantel 33. In Figur 6 ist zudem auf dem Mantel 33 der Sensor 40 zum Erfassen der die elektrische Feldstärke um den Leiter 10 charakterisierende Messgröße befestigt. Durch das den Leiter 10 umgebende elektrische Feld wird eine Kraft auf den Schirmleiter 32 aus¬ geübt, die eine Bewegung des Schirmleiters, z.B. eine Vibra¬ tion bei einer Wechselspannung, erzeugt. Die Kraft, bzw. die durch die Kraft bewirkte Lageänderung der Referenzelektrode in Form des Schirmleiters 32, ist umso stärker, je größer die Feldstärke des den Leiter 10 umgebenden elektrischen Feldes ist. Zudem hängt die Feldstärke wie oben beschrieben von der an dem Leiter 10 anliegenden Spannung ab. Figure 6 shows schematically a cable 30 in cross section. As described above, the cable 30 includes the conductor 10, the ¬ lektrikum 31, the shield conductor 32 and the jacket 33. In Figure 6 is also mounted on the casing 33 of the sensor 40 for detecting the electric field strength characterizing around the conductor 10 measured variable , By the conductor 10 surrounding electric field, a force is exercised on the shield conductor 32 from ¬ which generates a movement of the shield conductor, such as a Vibra ¬ tion with an AC voltage. The force, or caused by the force change in position of the reference electrode in the form of the shield conductor 32, the stronger, the greater the field strength of the conductor 10 surrounding the electric field. In addition, the field strength depends on the voltage applied to the conductor 10 as described above.

Die von der Feldstärke abhängige Messgröße (Kraft, Lageände- rung bzw. Relativlage der Referenzelektrode zum Leiter) wird mittels des Sensors 40 erfasst und in eine Hilfsgröße umge¬ setzt. Bei einem Sensor des oben beschriebenen Typs wird als Hilfsgröße die Leitfähigkeit des sensitiven Elements des Sen¬ sors verwendet, die über eine Widerstandsmessung mit einer Messeinrichtung 60 erfasst werden kann. Die Messeinrichtung kann aus dem ermittelten Widerstandswert, z.B. durch geeigne¬ te Kalibrierung, eine Angabe der zwischen dem Leiter 10 und der Referenzelektrode (hier: dem Schirmleiter 32) vorliegenden Spannung ermitteln. Sofern die Referenzelektrode auf Erd- potential liegt, entspricht die ermittelte Spannung der elektrischen Spannung zwischen dem Leiter 10 und Erde. The dependent on the field strength measured value (force, movement and expansion or relative position of the reference electrode to the conductor) is detected by means of sensor 40 and vice ¬ sets in an auxiliary variable. In a sensor of the type described above, the conductivity of the sensitive element of the Sen ¬ sensor is used as an auxiliary variable, which can be detected by a resistance measurement with a measuring device 60. The measuring device may consist of the determined resistance value, for example by geeigne ¬ th calibration, an indication of the between the conductor 10 and the reference electrode: determine the present voltage (here, the shield conductor 32). If the reference electrode is at earth potential, the determined voltage corresponds to the electrical voltage between the conductor 10 and ground.

Optional kann z.B. vorgesehen sein, dass ein die Spannung angebender Spannungsmesswert Umess an eine Auswerteinrichtung 61 eines elektrischen Schutzgerätes 62 weitergegeben wird, die unter Verwendung des Spannungsmesswertes Umess und ggf. weite¬ rer Messwerte (z.B. Strom) einen Schutzalgorithmus zum Über- wachen des Kabels oder mit dem Kable verbundener Teile einer elektrischen Anlage auf Fehler, z.B. Kurzschlüsse oder Erdschlüsse, durchführt. Beispielsweise kann unter Verwendung einer Strom- und einer Spannungsmessung ein gerichteter Über- stromzeitschutz ausgeführt werden, der neben dem bloßen Vorliegen eines Fehlers (anhand des Überstroms) auch die Rich¬ tung des Fehlers von der Messstelle aus gesehen (anhand des Phasenwinkels zwischen Strom und Spannung) angibt. Das Optionally, for example, can be provided that a voltage is bender measured voltage value U mess to an evaluation device 61 of an electrical protection device is passed 62, using the voltage measured value U mess and possibly wide ¬ rer measured values (eg current) protection algorithm for over- guards the cable or connected to the cable parts of an electrical system for errors, such as short circuits or ground faults. For example, a directional over- can be executed time-overcurrent protection by using a current and a voltage measurement, in addition to the mere presence of a fault (based on the overcurrent) seen the Rich ¬ processing of the fault from the measuring point from (on the basis of the phase angle between current and voltage ) indicates. The

Schutzgerät 62 kann im Fehlerfall ein entsprechendes Fehler- signal F ausgeben. Protective device 62 can output a corresponding error signal F in the event of an error.

Es ist möglich, Kabel 30 und Sensor 40 bereits herstellersei- tig als Einheit zu erzeugen und so ein Kabel mit integrierten Spannungsmessstellen bereitzustellen. Durch Anschließen ge- eigneter Messeinrichtungen können am den vorgefertigten Spannungsmessstellen Messungen durchgeführt werden. It is possible to already produce cables 30 and sensor 40 as a unit by the manufacturer and thus to provide a cable with integrated voltage measuring points. By connecting suitable measuring devices measurements can be made at the prefabricated voltage measuring points.

Alternativ ist es auch möglich, eine Messanordnung, bestehend aus Sensor 40 und Messeinrichtung 60 an beliebigen Stellen eines Kabels vorzusehen bzw. nachzurüsten . Dies kann bei einem geschirmten Kabel beispielsweise durch Befestigen (z.B. Aufkleben) des Sensors auf den Mantel oder den Schirmleiter des Kabels erfolgen; eine direkte Kontaktierung des elektrischen Leiters ist hingegen nicht nötig, so dass der Schirm- leiter vorteilhaft nicht geöffnet werden muss. Eine Übertra¬ gung der mittels des Sensors aufgenommenen Messgröße an die Messeinrichtung kann über eine kabelgebundene oder eine kabellose Kommunikationsverbindung erfolgen. Figuren 7 und 8 zeigen eine alternative Möglichkeit zur Be¬ festigung eines Sensors an einem elektrischen Leiter. In Figur 7 ist hierzu im Querschnitt ein Kabel 70 mit einem elekt¬ rischen Leiter 10 gezeigt. Bei dem Kabel 70 handelt es sich um ein ungeschirmtes Kabel, bei dem der elektrische Leiter 10 unmittelbar von einem elektrisch isolierenden Mantel umgeben und kein Schirmleiter vorgesehen ist. Gemäß der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform ist als Referenzelektrode eine Manschette 71 um das Kabel gelegt. Die Manschette 71 kann beispielsweise mit Spannlaschen 72 verse¬ hen, die über eine Spannschraube 73 mit einander verbunden werden können, um die Manschette 71 auf den Mantel des Kabels 70 aufzupressen. Die Manschette 71 besteht hierbei zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, so dass sie - wie beim geschirmten Kabel der Schirmleiter - durch das elektrische Feld um den Leiter 10 beeinflusst wird. Mittels des auf die Manschette 71 aufgebrachten Sensors 40 kann somit eine Messgröße (Kraft, Lageveränderung relativ zum Leiter, z.B. in Form der Amplitude einer Vibration) erfasst werden, die die elektrische Feldstärke um den Leiter an der Stelle der Referenzelektrode charakterisiert. Wie oben beschrieben, kann die Messgröße über eine (in Figur 7 nicht gezeigte)Alternatively, it is also possible to provide or retrofit a measuring arrangement consisting of sensor 40 and measuring device 60 at arbitrary locations of a cable. This can be done with a shielded cable, for example by attaching (eg sticking) of the sensor on the jacket or the shield conductor of the cable; a direct contacting of the electrical conductor, however, is not necessary, so that the shield conductor advantageously does not have to be opened. A Übertra ¬ supply the captured by the sensor measured quantity to the measuring device can be done via a wired or a wireless communication link. Figures 7 and 8 show an alternative way to Be ¬ attachment of a sensor to an electrical conductor. In Figure 7, for this purpose a cable 70 is shown with a step elekt ¬ conductor 10 in cross section. The cable 70 is an unshielded cable in which the electrical conductor 10 is surrounded directly by an electrically insulating jacket and no shielding conductor is provided. According to the embodiment shown in FIG. 7, a sleeve 71 is laid around the cable as the reference electrode. The collar 71 may, for example with clamping tabs 72 verse ¬ hen, which can be connected via a clamping screw 73 with each other to aufzupressen the cuff 71 on the sheath of the cable 70th The sleeve 71 consists in this case at least partially of an electrically conductive material, so that it - as in the shielded cable of the shielding conductor - is influenced by the electric field around the conductor 10. By means of the sensor 40 applied to the sleeve 71, a measured variable (force, positional change relative to the conductor, eg in the form of the amplitude of a vibration) can thus be detected, which characterizes the electric field strength around the conductor at the location of the reference electrode. As described above, the measured quantity can be determined via a (not shown in FIG. 7).

Messeinrichtung in eine Angabe über die am Leiter 10 anliegende Spannung umgesetzt werden. Measuring device are converted into an indication of the voltage applied to the conductor 10.

Die Ausführungsform mit der Manschette 71 ermöglicht es vor- teilhaft, an Kabeln und anderen elektrischen Anlagen, an denen kein Element (z.B. ein Schirmleiter) als Referenzelektrode nutzbar ist, lokale Messstellen zur Spannungsmessung vorzusehen oder nachzurüsten . Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Manschette zur Spannungsmessung. Hierzu zeigt Figur 8 das Kabel 70 mit dem elektrischen Leiter 10. Das Kabel 70 ist wie in Figur 7 von einer Manschette 81 umgeben, allerdings ist die Manschette 81 in der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform aus einem elektrisch nicht leitenden Material (z.B. Kunststoff) gefertigt. Die Manschette 81 weist jedoch eine Aussparung 82 (z.B. eine Bohrung oder eine Längsnut) auf, in die ein The embodiment with the sleeve 71 advantageously makes it possible to provide or retrofit local measuring points for measuring voltage on cables and other electrical installations in which no element (for example a shielding conductor) can be used as a reference electrode. FIG. 8 shows an alternative embodiment of a cuff for measuring stress. FIG. 8 shows the cable 70 with the electrical conductor 10. The cable 70 is surrounded by a sleeve 81 as in FIG. 7, but the sleeve 81 is made of an electrically non-conductive material (eg plastic) in the embodiment shown in FIG , However, the collar 81 has a recess 82 (e.g., a bore or longitudinal groove) into which to engage

Messaufnehmerelement 83 als Referenzelektrode eingesetzt ist. Das Messaufnehmerelement 83 besteht aus einem elektrisch lei- tenden Material. Dieses Messaufnehmerelement 83 ist in derSensor element 83 is used as a reference electrode. The sensor element 83 consists of an electrically conductive material. This sensor element 83 is in the

Aussparung 82 der Manschette 81 radial verschiebbar angeordnet, so dass es durch Einwirkung des elektrischen Feldes des Leiters verschoben werden kann. Teilweise sich über die Ausnehmung 82 mit dem Messaufnehmerelement 83 erstreckend ist der Sensor 40 auf der Manschette 81 befestigt, um eine Lage¬ änderung des Messaufnehmerelements 83 oder eine auf dieses wirkende Kraft zu erfassen. Recess 82 of the sleeve 81 arranged radially displaceable, so that it by the action of the electric field of the Ladder can be moved. Partially extending over the recess 82 with the Meßaufnehmerelement 83, the sensor 40 is mounted on the sleeve 81 to detect a change in position ¬ the Meßaufnehmerelements 83 or acting on this force.

Schließlich zeigt Figur 9 eine Messanordnung mit einer Referenzelektrode 11, einem Sensor 40 und einer Messeinrichtung 60, die gemeinsam in einem tragbaren Messgerät 90 unterge- bracht sind. Das tragbare Messgerät 90 weist ein Sensorteil 92 und ein Griffteil 93 auf und lässt sich in die Nähe eines elektrischen Leiters 10 bewegen, so dass die Referenzelektro¬ de 11 dem elektrischen Feld des Leiters 10 ausgesetzt wird. Durch den Sensor 40 lässt sich eine infolge des elektrischen Feldes auf die Referenzelektrode 11 wirkende Kraft oder eine die Lageänderung der Referenzelektrode 11 erfassen. Über die Messeinrichtung 60 kann diese Kraft bzw. Lageänderung z.B. mittels einer Widerstandsmessung erfasst und in einen Spannungsmessgröße Umess umgesetzt werden. Die Spannungsmessgröße L ess kann daraufhin z.B. einer Anzeigeeinrichtung 94 (Display o.ä.) zugeführt und dem Verwender des Messgerätes 90 ange¬ zeigt werden. Finally, FIG. 9 shows a measuring arrangement with a reference electrode 11, a sensor 40 and a measuring device 60, which are housed together in a portable measuring device 90. The portable meter 90 includes a sensor portion 92 and a grip portion 93 and can be moved 10 so that the reference electric ¬ de 11 is exposed to the electric field of the conductor 10 in the vicinity of an electrical conductor. By the sensor 40, a force acting on the reference electrode 11 due to the electric field or a change in the position of the reference electrode 11 can be detected. About the measuring device 60, this force or change in position can be detected, for example by means of a resistance measurement and converted into a voltage measured variable U m ess. The voltage measured variable L ess can then, for example, a display device 94 (display or the like) supplied to and the user of the instrument 90 is ¬ shows.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zu- meist auf die Spannungsmessung an einem elektrischen Leiter eines Kabels abgestellt worden. Die Erfindung ist jedoch nicht aus Spanungsmessungen an Kabeln beschränkt, vielmehr können an elektrischen Leitern beliebiger Ausführungsform anliegende Spannungen gemessen werden. Obwohl zudem ein Sensor mit einer speziellen Oberfläche, deren Leitfähigkeit durch Krafteinwirkung veränderbarer ist, als Mittel zur Erfassung der die Feldstärke charakterisierenden Größe beschrieben worden ist, ist im Rahmen der Erfindung prinzipiell jeder Sensor einsetzbar, der dazu geeignet ist, mit der benötigten Emp- findlichkeit die Auswirkungen einer elektrischen Feldstärke auf eine Referenzelektrode zu erfassen. In the exemplary embodiments described above, the voltage measurement on an electrical conductor of a cable has mostly been turned off. However, the invention is not limited by voltage measurements on cables, but can be measured on electrical conductors of any embodiment voltage applied. In addition, although a sensor having a special surface whose conductivity is more variable by force has been described as a means for detecting the quantity characterizing the field strength, any sensor that is suitable for this purpose can in principle be used with the required sensitivity to detect the effects of electric field strength on a reference electrode.

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zum Messen einer an einem elektrischen Leiter (10) anliegenden Spannung, bei dem folgende Schritte durchge- führt werden: 1. A method for measuring a voltage applied to an electrical conductor (10), in which the following steps are carried out: - Erfassen einer Messgröße mittels eines Sensors (40), wobei die Messgröße dazu geeignet ist, die elektrische Feldstärke, die in der Umgebung des Leiters (10) auf eine Referenzelekt¬ rode (11) wirkt, zu charakterisieren, und wobei die Referenz- elektrode (11) zumindest teilweise aus einem elektrisch leit¬ fähigen Material besteht und elektrisch isoliert und - Detecting a measured variable by means of a sensor (40), wherein the measured variable is adapted to characterize the electric field strength, which acts in the environment of the conductor (10) on a Referenzelekt ¬ rode (11), and wherein the reference electrode (11) at least partially made of an electrically conductive material ¬ and electrically isolated and beabstandet von dem Leiter (10) angeordnet ist; und spaced from the conductor (10); and - Bestimmen der an dem elektrischen Leiter (10) anliegenden Spannung anhand der erfassten Messgröße mit einer mit dem Sensor (40) in Verbindung stehenden Messeinrichtung (60).  Determining the voltage applied to the electrical conductor (10) on the basis of the detected measured variable with a measuring device (60) in communication with the sensor (40). 2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - mittels des Sensors (40) als Messgröße eine Kraft erfasst wird, die durch das auf die Referenzelektrode (11) einwirken¬ de elektrische Feld des Leiters (10) bewirkt wird. - By means of the sensor (40) as a measured variable, a force is detected, which is effected by acting on the reference electrode (11) ¬ de electric field of the conductor (10). 3. Verfahren nach Anspruch 1, 3. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - mittels des Sensors (40) als Messgröße eine Veränderung ei¬ ner Relativlage zwischen dem Leiter (10) und der Referenzelektrode (11) erfasst wird, die durch eine Bewegung der Re¬ ferenzelektrode (11) entlang des elektrischen Feldes des Lei¬ ters (10) hervorgerufen wird. - by means of the sensor (40) is detected as a measure of a change in egg ¬ ner relative position between the conductor (10) and the reference electrode (11) (by moving the Re ¬ ferenz electrode (11) along the electric field of the Lei ¬ ters 10) is caused. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 4. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - ein Sensor (40) mit einem sensitiven Element verwendet wird, dessen elektrische Leitfähigkeit sich durch Einwirkung einer Kraft verändert.  - A sensor (40) is used with a sensitive element whose electrical conductivity changes by the action of a force. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass5. The method according to claim 4, characterized in that - die Messeinrichtung (60) die Spannung anhand einer Messung des über den Sensor (40) abfallenden elektrischen Widerstands bestimmt . - The measuring device (60) determines the voltage based on a measurement of the across the sensor (40) falling electrical resistance. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 6. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - eine die Spannung angebende Spannungsmessgröße einem  a voltage indicative voltage measure Schutz- oder Leitgerät (62) zugeführt wird, das unter Verwen- dung der Spannungsmessgröße eine Funktion zum Schutz, zumProtective or Leitgerät (62) is supplied, which, using the Spannungsmessgröße a function of protection, for Überwachen, zum Steuern und/oder zum Regeln einer den elektrischen Leiter (10) umfassenden elektrischen Anlage ausführt. Monitoring, for controlling and / or for regulating an electrical system comprising the electrical conductor (10) performs. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - der elektrische Leiter (10) in einem Kabel (30) geführt und von einem Schirmleiter (32) umgeben ist; und  - The electrical conductor (10) is guided in a cable (30) and surrounded by a shield conductor (32); and - als Referenzelektrode (11) der Schirmleiter (32) verwendet wird .  - As the reference electrode (11) of the shield conductor (32) is used. 8. Messanordnung zum Messen einer elektrischen Spannung, wobei die Anordnung einen Sensor (40) und eine mit dem Sensor (40) in Verbindung stehende Messeinrichtung (60) umfasst und dazu geeignet ist, mit dem elektrischen Leiter (10), an dem die zu messende Spannung anliegt, in eine Wirkverbindung ge¬ bracht zu werden; 8. measuring arrangement for measuring an electrical voltage, wherein the arrangement comprises a sensor (40) and a sensor (40) in communication with the measuring device (60) and is adapted to the electrical conductor (10) to which the measuring voltage is applied to be brought into an operative connection ¬ ; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - der Sensor (40) zum Erfassen einer Messgröße ausgebildet ist, die dazu geeignet ist, die elektrische Feldstärke, die in der Umgebung des Leiters (10) auf eine Referenzelektrode (11) wirkt, zu charakterisieren, wobei die Referenzelektrode (11) zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Ma¬ terial besteht und elektrisch isoliert und beabstandet von dem Leiter (10) angeordnet ist; und - The sensor (40) is designed to detect a measured variable which is adapted to characterize the electric field strength, which acts in the vicinity of the conductor (10) on a reference electrode (11), wherein the reference electrode (11) at least partially consists of an electrically conductive Ma ¬ material and electrically isolated and spaced from the conductor (10) is arranged; and - die Messeinrichtung (60) zum Bestimmen der elektrischen Spannung anhand der erfassten Messgröße ausgebildet ist. - The measuring device (60) is designed for determining the electrical voltage based on the detected measured variable. 9. Messanordnung nach Anspruch 8, 9. Measuring arrangement according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - der Sensor (40) ein sensitives Element umfasst, dessen elektrische Leitfähigkeit durch Einwirkung einer Kraft verän- derbar ist.  - The sensor (40) comprises a sensitive element whose electrical conductivity is changed by the action of a force. 10. Messanordnung nach Anspruch 9, 10. Measuring arrangement according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - die Messeinrichtung (60) zum Messen des über den Sensor (40) abfallenden elektrischen Widerstands ausgebildet ist.  - The measuring device (60) is designed for measuring the across the sensor (40) falling electrical resistance. 11. Messanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, 11. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - der Sensor (40) an einem Kabel (30) befestigt ist, das den Leiter (10) und einen den Leiter (10) umgebenden Schirmleiter - The sensor (40) is attached to a cable (30), the conductor (10) and a conductor (10) surrounding the screen conductor (32) umfasst, wobei die Referenzelektrode (11) zumindest teilweise durch den Schirmleiter (32) gebildet ist und der Sensor (40) mit dem Schirmleiter (32) oder mit einem den Schirmleiter (32) umgebenden Mantel (33) des Kabels (30) ver- bunden ist. (32), wherein the reference electrode (11) is at least partially formed by the shield conductor (32) and the sensor (40) with the shield conductor (32) or with a jacket (33) of the cable (30) surrounding the shield conductor (32) ) connected is. 12. Messanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, 12. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - der Sensor (40) mit einer den Leiter (10) umgebenden Man- schette (71, 81), die die Referenzelektrode (11) umfasst, verbunden ist.  - The sensor (40) with a conductor (10) surrounding cuff (71, 81), which comprises the reference electrode (11) is connected. 13. Messanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, 13. Measuring arrangement according to one of claims 8 to 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - der Sensor (40) und die Referenzelektrode (11) in einem tragbaren Messgerät (90) angeordnet sind, das dazu geeignet ist, zeitweise in eine derartige Nähe an den Leiter (10) her¬ angeführt zu werden, dass die Referenzelektrode (11) durch das den Leiter (10) umgebende elektrische Feld beeinflusst wird. - The sensor (40) and the reference electrode (11) are arranged in a portable measuring device (90) which is adapted to temporarily be in such a proximity to the conductor (10) forth here ¬ be led, that the reference electrode (11) is influenced by the electric field surrounding the conductor (10). 14. Anordnung mit einem elektrischen Leiter (10) und einer Referenzelektrode (11), die zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht und elektrisch isoliert und beabstandet von dem Leiter (10) angeordnet ist; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass 14. An arrangement comprising an electrical conductor (10) and a reference electrode (11) at least partially made of an electrically conductive material and electrically isolated and spaced from the conductor (10) is arranged; d a d u r c h e c e n c i n e s that - die Anordnung einen Sensor (40) umfasst, der zum Erfassen einer Messgröße ausgebildet ist, die dazu geeignet ist, die elektrische Feldstärke, die in der Umgebung des Leiters (10) auf eine Referenzelektrode (11) wirkt, zu charakterisieren, und  - The arrangement comprises a sensor (40) which is adapted to detect a measured variable which is adapted to characterize the electric field strength, which acts in the vicinity of the conductor (10) on a reference electrode (11), and - der Sensor (40) dazu ausgebildet ist, zur Bestimmung einer an dem elektrischen Leiter (10) anliegenden Spannung mit einer Messeinrichtung (60) in Wirkverbindung gebracht zu werden .  - The sensor (40) is adapted to be brought to determine a voltage applied to the electrical conductor (10) voltage with a measuring device (60) in operative connection. 15. Anordnung nach Anspruch 14, 15. Arrangement according to claim 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass d a d u r c h e c e n c i n e s that - die Anordnung ein Kabel (30) ist, das den Leiter (10) ent¬ hält; und - The arrangement is a cable (30), the ent ¬ holds the conductor (10); and - die Referenzelektrode (11) ein den Leiter (10) umgebender Schirmleiter (32) ist. - The reference electrode (11) is a conductor (10) surrounding the shield conductor (32). 16. Verwendung eines Sensors (40) mit einem sensitives Ele¬ ment, dessen elektrische Leitfähigkeit durch Einwirkung einer Kraft veränderbar ist, zur Messung einer elektrischen Spannung, die an einem von einem Schirmleiter (32) umgebenen elektrischen Leiter (10) eines Kabels (32) anliegt. 16. The use of a sensor (40) having a sensitive Ele ¬ element whose electrical conductivity can be varied by application of a force, for measuring an electric voltage, which is surrounded at one of a shield conductor (32) electrical conductors (10) of a cable (32 ) is present.
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