AT397439B

AT397439B - CIRCUIT FOR MONITORING THE INSULATION RESISTANCE OF A SHEET OF ASSEMBLIES OF AN ELECTRICAL SYSTEM WITH A COMMON EARTH-FREE POWER SUPPLY, IN PARTICULAR A TELECOMMUNICATION OR SIGNALING DEVICE

Info

Publication number: AT397439B
Application number: AT70386A
Authority: AT
Inventors: Michael Dipl Ing Heedt
Original assignee: Quante Ag
Priority date: 1985-04-17
Filing date: 1986-03-17
Publication date: 1994-04-25
Also published as: ATA70386A; DE3513848A1; DE3513848C2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Überwachung von Isolationswiderständen einer Schar von Baugruppen einer elektrischen Anlage mit gemeinsamer erdfreier Stromversorgung, gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen ArtThe invention relates to a circuit for monitoring insulation resistances of a family of assemblies of an electrical system with a common floating power supply, according to the type specified in the preamble of claim 1

Bei dem bekannten Gerät werden die beiden zu überwachenden Isolationswiderstände gegenüber dem positiven und negativen Pol der Stromversorgung mit Abgleichwiderständen in einer Brückenschaltung zusammengefaßt und die in der Brückenschaltung anfallende Diagonalspannung an den hochohmigen Eingang der Meßeinrichtung gelegt Das Bezugspotential des Meßgeräts wurde dabei auf die den Baugruppen zugeordnete Meßpotentiale gelegt, z. B. bei der einen Baugruppe und der elektrischen Anlage auf die gemeinsame Erde, während in den anderen Baugruppen als Bezugspotential die Träger, z. B. die einzelnen Gestelle der signaltechnischen Einrichtung, herangezogen wurden, in welchen die Schaltelemente der Baugruppe aufgenommen waren. Nachteilig ist daß für die Überwachung der unterschiedlichen Isolationswiderstände in den einzelnen Baugruppen alle Meßeinrichtungen untereinander und gegen die gemeinsame Auswertung isoliert sein müssen, um eine unerwünschte Kopplung zu vermeiden. Für jede Baugruppe ist folglich eine eigene Meßeinrichtung erforderlich, die eine eigene, gegenüber allen anderen Meßkreisen isolierte Spannungsversorgung ihrer elektrischen Bauelemente erfordert. Es ist daher ein großer Bauaufwand erforderlich, der einen hohen Platzaufwand erfordert. Weil die Meßgrößen zusätzlich mit hohen induzierten Spannungen überlagert sein können, müssen die zahlreichen Bauelemente auch besonderen Anforderungen genügen, was besonders hohe Erstellungskosten verursacht.In the known device, the two insulation resistances to be monitored with respect to the positive and negative poles of the power supply are combined with trimming resistors in a bridge circuit and the diagonal voltage produced in the bridge circuit is connected to the high-resistance input of the measuring device laid, e.g. B. in one assembly and the electrical system on the common earth, while in the other assemblies as a reference potential, the carrier, for. B. the individual frames of the signaling device were used, in which the switching elements of the assembly were included. It is disadvantageous that for the monitoring of the different insulation resistances in the individual assemblies, all measuring devices must be isolated from one another and from the common evaluation in order to avoid undesired coupling. A separate measuring device is therefore required for each assembly, which requires its own voltage supply for its electrical components, which is insulated from all other measuring circuits. A large amount of construction work is therefore required, which requires a large amount of space. Because the measured variables can also be superimposed with high induced voltages, the numerous components must also meet special requirements, which causes particularly high production costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte, platzsparende Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, die eine einfachere Spannungsversorgung der Bauelemente in den Meßeinrichtungen gestattet. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt:The invention has for its object to develop an inexpensive, space-saving circuit arrangement of the type mentioned in the preamble of claim 1, which allows a simpler voltage supply to the components in the measuring devices. This is achieved according to the invention by the measures specified in the characterizing part of claim 1, which have the following special meaning:

Weil bei der Erfindung der Eingang jedes Differenzverstärkers in den zahlreichen Baugruppen an den gleichen Pol der Stromversorgung gelegt ist, ergibt sich die wesentliche Vereinfachung, daß überall im Gerät die gleichen Spannungsquellen verwendet werden können. Man erhält eine erhebliche Vereinfachung der Schaltungsanordnung und einen beträchtlichen Platzgewinn. Damit ist es ferner möglich, die Meßanordnung für die verschiedenen Baugruppen abschnittweise zusammenzufassen. Gegenüber der bekannten Schaltungsanordnung fällt grundsätzlich ein hochspannungsfestes Kopplungselement am Ausgang der jeder Baugruppe zugeordneten Meßeinrichtungen weg, das hochspannungsfest sein mußte und daher ein verhältnismäßig teures Bauelement darstellte. Insgesamt ergibt sich aber auch eine Vereinfachung der Schaltung durch den Wegfall der galvanischen Trennunjg deswegen, weil die beim bekannten Gerät zur Verhinderung von sogenannten "Kriechströmen" erforderlichen Abstände und Isolationsmittel zwischen den voneinander zu trennenden Bauelementen und Leitungen eingespart werden. Es ergibt sich dadurch insgesamt eine kompaktere und preiswertere Schaltung.Because in the invention the input of each differential amplifier in the numerous modules is connected to the same pole of the power supply, the essential simplification is that the same voltage sources can be used anywhere in the device. A considerable simplification of the circuit arrangement and a considerable gain in space are obtained. This also makes it possible to summarize sections of the measuring arrangement for the various assemblies. Compared to the known circuit arrangement, a high-voltage-resistant coupling element at the output of the measuring devices assigned to each module is fundamentally eliminated, which had to be high-voltage-resistant and therefore represented a relatively expensive component. Overall, however, there is also a simplification of the circuit due to the elimination of the galvanic isolation because the known device for preventing so-called " leakage currents " required distances and insulation means between the components and lines to be separated are saved. The overall result is a more compact and cheaper circuit.

Bei dem bekannten Gerät wird über die Brückendiagonale grundsätzlich nur das Widerstandsverhältnis der beiden zu beobachtenden Isolationswiderstände in jeder Baueinheit überwacht. Das hat den Nachteil, daß Isolationsfehler nur dann festgestellt werden, wenn die beiden Isolationswiderstände zwischen den beiden Polen der Stromversorgung und den einzelnen Baugruppen-Trägem bzw. der gemeinsamen Erde sich ungleichförmig zueinander verändern, denn nur dann tritt auch eine Änderung in dem gemessenen Widerstandsverhältnis ein. Sinken beide Isolationswiderstände zueinander gleichförmig ab, so wird dies bei dem bekannten Gerät überhaupt nicht festgestellt. Eine Veränderung des beobachteten Widerstandsverhältnisses wird beim bekannten Gerät nicht nur eine Verschlechterung, sondern auch eine Verbesserung eines der beiden Widerstände als Isolationsfehler interpretiert.In the known device, basically only the resistance ratio of the two insulation resistances to be observed in each structural unit is monitored via the bridge diagonal. This has the disadvantage that insulation faults can only be determined if the two insulation resistances between the two poles of the power supply and the individual module supports or the common earth change non-uniformly, because only then does a change in the measured resistance ratio occur . If both insulation resistances decrease uniformly to one another, this is not found at all in the known device. A change in the observed resistance ratio is interpreted not only as a deterioration in the known device, but also an improvement in one of the two resistors as an insulation fault.

Die Erfindung vermeidet dies durch paralleles Zuschalten eines Referenzwiderstandes zu einem der beiden Isolationswiderstände in jeder Baugruppe. Die dann eintretende Spannungsänderung läßt eine quantitative Bestimmung des betreffenden Isolationswiderstandes und durch Messen der Betriebsspannung zwischen den beiden Polen der gemeinsamen Stromversorgung auch den anderen Isolationswiderstand bestimmen. Die beiden aktuellen Isolationswiderstände werden für jede Baugruppe errechnet und digital in der Auswerteeinrichtung angezeigt. Damit ist es möglich, auch dann eine Verschlechterung der Isolation festzustellen, wenn beide Isolationswiderstände einer Baugruppe zueinander im gleichen Verhältnis in ihrem Widerstandswert absinken sollten. Die Widerstandsbestimmung erfolgt über die dabei gemessenen Spannungsabfälle mit und ohne den Referenzwiderstand aufgrund von Gleichungen, die in der nachfolgenden Beschreibung näh»- erläutert sind. Die Erfindung vermeidet daher die nur qualitative Überwachung der bekannten Geräte durch quantitative Bestimmung der aktuellen Widerstandswerte. Dennoch kommt die Erfindung mit einfachen Schaltungen und bequem und schnell auszuführenden Meßverfahren aus.The invention avoids this by connecting a reference resistor in parallel to one of the two insulation resistors in each assembly. The voltage change that then occurs allows a quantitative determination of the insulation resistance in question and, by measuring the operating voltage between the two poles of the common power supply, also determines the other insulation resistance. The two current insulation resistances are calculated for each module and displayed digitally in the evaluation device. This makes it possible to determine a deterioration in the insulation even if both insulation resistances of a module should decrease in their resistance value in the same ratio to one another. The resistance is determined using the voltage drops measured with and without the reference resistance on the basis of equations which are explained in more detail in the description below. The invention therefore avoids the only qualitative monitoring of the known devices by quantitative determination of the current resistance values. Nevertheless, the invention manages with simple circuits and measurement methods that can be carried out conveniently and quickly.

Um möglichst wenig in die Isolationsverhältnisse der betreffenden Baugruppe einzugreifen, wird vorgeschlagen, den Referenzwiderstand jeweils dem größeren der beiden Isolationswiderstände in der Baugruppe zuzuschalten.In order to intervene as little as possible in the insulation conditions of the relevant assembly, it is proposed to connect the reference resistor to the larger of the two insulation resistors in the assembly.

Es versteht sich, daß dabei die Referenzwiderstände, entsprechend den jeweiligen Bedürfnissen in der Baugruppe gewählt werden, weshalb man den jeweils benötigten Referenzwiderstand aus einem oder mehreren Einzelwiderständen wahlweise zusammenschaltet, wie in Anspruch 2 angegeben istIt goes without saying that the reference resistors are selected in accordance with the respective requirements in the assembly, which is why the reference resistor required in each case can be selectively interconnected from one or more individual resistors, as indicated in claim 2

In den Zeichnungen ist sowohl der Stand der Technik als auch die Erfindung in je einem Beispiel dargestellt. -2-Both the prior art and the invention are each shown in an example in the drawings. -2-

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Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Schaltung eines vorbekannten Geräts der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art undFig. 1 is a schematic circuit of a known device of the type specified in the preamble of claim 1 and

Fig. 2, in entsprechender Darstellung, die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung, wo nur die zum Verständnis der Erfindung wichtigsten Bauelemente gezeigt sind.Fig. 2, in a corresponding representation, the monitoring circuit according to the invention, where only the most important components for understanding the invention are shown.

Sowohl bei Fig. 1 als auch bei Fig. 2 wird von einer elektrischen Anlage (10) ausgegangen, die als signaltechnische Einrichtung, beispielsweise für den Eisenbahnverkehr, ausgebildet sein mag und dabei aus einer Schar von zueinander getrennt zu überwachenden Baugruppen zusammengesetzt sein soll, von denen in den Fig. lediglich zwei, (11), (11') gezeigt sind, die aber ganz allgemein auf (n) Stück vervielfacht gedacht werden kann, wie durch die weiteren Strichelungen in der Leitungsführung von Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Alle Baugruppen (11), (11') sind an eine gemeinsame erdfreie Stromversorgung (12) angeschlossen, die aus einer elektrischen Batterie (13) mit der Betriebsspannung (Ub) besteht, von welcher die in den Fig. 1 und 2 jeweils mit (m) und (p) bezeichnten Leitungen von den beiden Polen ausgehen, nämlich die Polleitung (m) vom Minuspol und (he Polleitung (p) vom Pluspol der Batterie (13) aus.Both in FIG. 1 and in FIG. 2, an electrical system (10) is assumed, which may be designed as a signaling device, for example for railway traffic, and should be composed of a group of modules to be monitored separately from one another which only two, (11), (11 ') are shown in the figures, but which can generally be thought of in multiples as (n) pieces, as indicated by the further dashed lines in the line routing of FIGS. 1 and 2. All modules (11), (11 ') are connected to a common floating power supply (12), which consists of an electric battery (13) with the operating voltage (Ub), of which the one in FIGS. m) and (p) designated lines start from the two poles, namely the pole line (m) from the negative pole and (he pole line (p) from the positive pole of the battery (13).

Die einzelnen zu unterscheidenden Baugruppen (11), (1Γ) entstehen dadurch, daß die Isolationswiderstände in Fig. 1 gegenüber unterschiedlichen Bezugspotentialen (14), (14') überwacht werden sollen, nämlich bei der Baugruppe (11) gegenübt der Erde (14) und bei der Baugruppe (11') gegenüber einem ersten Gestell (14'), welches zur Aufnahme der verschiedenen Glieder der Signalanlage dient Außer diesem ersten Gestell (14') können noch (n) weitere, in den Fig. 1 und 2 nicht näher gezeigte analoge Gestelle vorhanden sein, gegenüber denen ihrerseits Isolationswiderstände überwacht werden sollen. Diese verschiedenen Gestelle (14') sind sowohl gegeneinander als auch gegenübt dt Erde (14) isoliert Es versteht sich natürlich, daß mehrere solcher Gestelle (14') aufgrund bestehender elektrischer Verbindungen als gemeinsame Baugruppe (11') fungieren können, wie auch innerhalb eines Gestells, aufgrund gegenseitiger Isolationsmittel voneinander getrennt zu überwachende Baugruppen in der Signalanlage auftreten können. In all diesen Fällen werden statt der einzelnen Gestelle die voneinander zu unterscheidenden Träger (14’) betrachtet welche die einzelnen Baugruppen der Signalanlage aufnehmen. Die Beschreibung gilt dann natürlich sinngemäß.The individual modules (11), (1Γ) to be distinguished are created by the fact that the insulation resistances in FIG. 1 are to be monitored with respect to different reference potentials (14), (14 '), namely in the case of the module (11) against the earth (14) and in the assembly (11 ') in relation to a first frame (14'), which serves to accommodate the various elements of the signaling system. In addition to this first frame (14 '), there are no further ones (see FIGS. 1 and 2) shown analog racks are available, against which in turn insulation resistance should be monitored. These different frames (14 ') are isolated from each other and against the earth (14). It goes without saying that several such frames (14') can act as a common assembly (11 ') due to existing electrical connections, as well as within one Rack, due to mutual insulation means, assemblies to be monitored separately can occur in the signal system. In all these cases, instead of the individual frames, the carriers (14 ’) which are to be distinguished from one another and which take up the individual assemblies of the signaling system are considered. The description then naturally applies accordingly.

Im Fall der Fig. 1 und 2 sind also in den voneinander zu unterscheidenden Baugruppen (11), (11') usw. die jeweils anfallenden Isolationswiderstände zu überwachen, und zwar bei der gegenüber der Erde (14) zu betrachtenden Baugruppe (11) gegenüber dem Pluspol (p) der Isolationswiderstand (RpE) und gegenüber dem Minuspol (m) der Isolationswiderstand (Rmg). Dementsprechend gibt es bei der Baugruppe (11') die zu beobachtenden Isolationswiderstände (Rpi) und (Rmi) gegenüber den analogen Polleitungen (p), (m). Es kommt nun darauf an festzustellen, ob einer der verschiedenen zu überwachenden Isolationswiderstände (Rp), (Rm) der verschiedenen Baugruppen (11), (11') sich verändert und dabei unter einen zulässigen Widerstandswert absinkt. Dazu ist im Stand der Technik, gemäß Fig. 1 eine gegenüber der Erfindung von Fig. 2 völlig andere Überwachungsschaltung verwendet worden. Im einzelnen ist hierzu folgendes zu bemerken:In the case of FIGS. 1 and 2, the insulation resistances to be distinguished in the modules (11), (11 '), etc. to be distinguished from one another must be monitored, specifically in the case of the module (11) to be considered with respect to the earth (14) the positive pole (p) the insulation resistance (RpE) and the negative pole (m) the insulation resistance (Rmg). Accordingly, there are the insulation resistances (Rpi) and (Rmi) to be observed in the assembly (11 ') compared to the analog pole lines (p), (m). It is now important to determine whether one of the various insulation resistances (Rp), (Rm) of the various modules (11), (11 ') to be monitored changes and thereby drops below a permissible resistance value. For this purpose, in the prior art, according to FIG. 1, a completely different monitoring circuit has been used compared to the invention of FIG. 2. The following should be noted in detail:

Entsprechend den (n) unterschiedlichen Baugruppen (11), (11') der Signalanlage (10) sind (n) Stück von zueinander galvanisch getrennten Meßeinrichtungen (15) erforderlich gewesen, die einen zueinander analogen Aufbau aufweisen, weshalb es genügen dürfte, die zu dem ersten Gestell (14') gehörende Meßeinrichtung (15') genauer zu beschreiben.Corresponding to the (n) different assemblies (11), (11 ') of the signaling system (10), pieces (n) of measuring devices (15) which are electrically isolated from one another and which have an analogous structure to one another were required, which is why it should suffice to the measuring device (15 ') belonging to the first frame (14').

Mit der gestrichelten Linie (16) ist in beiden Fig. 1 und 2 die Schnittstelle zwischen der Signalanlage (10) und der nachfolgenden Meßeinrichtung veranschaulicht, wobei für das bekannte Gerät gemäß Fig. 1 sich eine Brückenschaltung ergibt, wie anhand der Meßeinrichtung (15') zu erkennen ist. So sind an die beiden Polleitungen (p), (m) (R'pi) bzw. (R’mi) angeschlossen, die so eingestellt werden, daß im Ausgangsfall ein Brückenabgleich in der Diagonalleitung (17) vorliegt. Diese Leitung (17) ist über einen hochohmigen Eingangswiderstand (Rti) an einen Eingangsverstärker (19) angeschlossen, der über der aus Fig. 1 ersichtliche Bezugsleitung (18) seinerseits jeweils an den betreffenden Träger (14') der Baugruppe bzw. der Erde (14) angeschlossen ist und folglich das jeweilige Bezugspotential für die Überwachung der betreffenden Baugruppe (11') bildet Am Eingang des Verstärkers (19) wirkt ein Innenwiderstand (Zii).The dashed line (16) in both FIGS. 1 and 2 illustrates the interface between the signaling system (10) and the subsequent measuring device, a bridge circuit being obtained for the known device according to FIG. 1, as is the case with the measuring device (15 ' ) can be recognized. So are connected to the two pole lines (p), (m) (R'pi) and (R’mi), which are set so that in the initial case there is a bridge adjustment in the diagonal line (17). This line (17) is connected via a high-impedance input resistor (Rti) to an input amplifier (19), which in turn is connected via the reference line (18) shown in FIG. 1 to the respective carrier (14 ') of the module or the earth ( 14) is connected and consequently forms the respective reference potential for monitoring the relevant assembly (11 '). An internal resistance (Zii) acts at the input of the amplifier (19).

Durch die Abgleichwiderstände (R'pj) und (R'mj) ist im Ausgangszustand der Messung dafür gesorgt, daß das beobachtete Spannungsverhältnis (Vu) gleich Null ist. Wie bereits erwähnt wurde, können Abweichungen der beiden zu überwachenden Isolationswiderstände (Rpi), (Rmj) nur dann festgestellt werden, wenn sich das Spannungsverhältnis (Vu) verändert, also beide Isolationswiderstände, in diesem Spannungsverhältnis (Vu) gesehen, ungleichförmig zueinander verändern. Dann werden an die übrigen Bauelemente (20) bis (22) Signale weitergegeben, die dort elementspezifisch aufbereitet werden. So ist hinter dem Eingangsverstärker (19) ein Filter (20) geschaltet, dem ein Nachverstärker (21) folgt und ein hochspannungsfestes galvanisches Koppelelement (22) sich anschließt. Über einen Wählschalter (23), dessen bewegliches Kontaktglied (24) nacheinander die verschiedenen Ausgänge (25) der Baugruppen (11), (11·) überstreicht, gelangt die in der zugehörigen Meßeinrichtung (15') aufbereitete Meßgröße zu einer allen Baugruppen (11), (11’) gemeinsamen Auswerteeinrichtung (30). In der Auswerteeinrichtung (30) wird das Signal bezüglich eines kritischen Grenzwerts überwacht und Alarm ausgelöst, wenn dieser Grenzwert erreicht bzw. überschritten worden ist. Um Fehlmessungen auszuschließen, ist streng darauf zu achten, daß die Bauelemente (19), (20), (21), (22) jeder -3-The trimming resistors (R'pj) and (R'mj) ensure that the observed voltage ratio (Vu) is zero in the initial state of the measurement. As already mentioned, deviations of the two insulation resistances (Rpi), (Rmj) to be monitored can only be determined if the voltage ratio (Vu) changes, i.e. both insulation resistances, viewed in this voltage ratio (Vu), change non-uniformly. Then signals are passed on to the other components (20) to (22), which are processed there in an element-specific manner. A filter (20) is connected behind the input amplifier (19), followed by a post-amplifier (21) and followed by a high-voltage-resistant galvanic coupling element (22). Via a selector switch (23), the movable contact element (24) of which passes successively over the various outputs (25) of the assemblies (11), (11 ·), the measured variable processed in the associated measuring device (15 ') reaches all assemblies (11 ), (11 ') common evaluation device (30). The signal is monitored in the evaluation device (30) with regard to a critical limit value and an alarm is triggered when this limit value has been reached or exceeded. In order to exclude incorrect measurements, it must be strictly ensured that the components (19), (20), (21), (22) each -3-

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Meßeinrichtung (15') voneinander galvanisch getrennt sind, also jeweils eigene Spannungsquellen (Ub|) sowie (Ubg) usw. erfordern. Ebenso ist für die Auswerteeinrichtung (30) wiederum eine gegenüber den übrigen galvanisch getrennte Betriebsspannung (Ua) notwendig. Alle zugehörigen Leitungen müssen in entsprechenden betriebssicheren Abständen zueinander im Gerät positioniert sein.Measuring device (15 ') are galvanically separated from each other, so each require their own voltage sources (Ub |) and (Ubg) etc. Likewise, for the evaluation device (30), an operating voltage (Ua) that is galvanically isolated from the rest is necessary. All associated cables must be positioned in the device at appropriate, safe distances from one another.

Bei dem bekannten Gerät von Fig. 1 ergibt sich insbesondere der Wachteil, daß eine in dem überwachten Spannungsverhältnis (Vu) anfallende gleichförmige Veränderung der bei der betreffenden Baueinheit (11') vorliegenden Isolationswiderstände (Rpi) und (Rmi) nicht festgestellt werden kann. So ist es möglich, daß die bekannte Überwachungseinrichtung scheinbar intakte Isolationswiderstände (Rp), (Rm) bei den verschiedenen Baugruppen (11), (11') usw. feststellt, daß aber in Wirklichkeit einige sich doch schon soweit verschlechtert haben, daß der weitere Betrieb der Signalanlage (10) nicht mehr zu verantworten ist. Ferner wird eine Veränderung von (Vu) sowohl bei Verschlechterung als auch bei Verbesserung eines der beiden Isolationswiderstände (Rm), (Rp) als Fehler interpretiert. Alle diese Schwierigkeiten sind durch die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung behoben, die in Fig. 2 näher beschrieben istIn the known device of FIG. 1 there is in particular the waking part that a uniform change occurring in the monitored voltage ratio (Vu) of the insulation resistances (Rpi) and (Rmi) present in the relevant unit (11 ') cannot be determined. It is possible that the known monitoring device detects apparently intact insulation resistances (Rp), (Rm) in the various assemblies (11), (11 ') etc., but that in reality some have already deteriorated to the extent that the others Operation of the signal system (10) is no longer responsible. Furthermore, a change in (Vu) both with deterioration and with improvement of one of the two insulation resistances (Rm), (Rp) is interpreted as an error. All of these difficulties are eliminated by the monitoring circuit according to the invention, which is described in more detail in FIG. 2

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß Fig. 2 sind für entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie bei dem bekannten Gerät von Fig. 1 verwendet, weshalb insoweit die bisherige Beschreibung gilt. Ein übereinstimmender Aufbau ergibt sich natürlich bei der zu überwachenden Signalanlage (10) mit ihren voneinander zu unterscheidenden Baugruppen (11), (11') usw. und ihrer gemeinsamen erdfreien Stromversorgung (12) über die Polleitungen (p), (m). Unterschiede ergeben sich aber hinsichtlich der bei der erfindungsgemäßen Schaltung von Fig. 2 verwendeten Meßeinrichtungen (15).In the circuit according to the invention according to FIG. 2, the same reference numerals are used for corresponding components as in the known device from FIG. 1, which is why the previous description applies to this extent. The structure of the signaling system (10) to be monitored, of course, with its different modules (11), (11 ') etc. and their common floating power supply (12) via the pole lines (p), (m) has a corresponding structure. However, there are differences with regard to the measuring devices (15) used in the circuit according to the invention from FIG. 2.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung von Fig. 2 ergibt sich insofern eine Vereinfachung, als in der Meßeinrichtung (15) zwar mehrere Eingangsmeßkreise (26), (26*) für jede der Baugruppen (11), (11') verwendet werden, daran aber eine gemeinsame Folgeschaltung (27) sich anschließt Der Aufbau der Eingangsmeßkreise ist zueinander gleich, weshalb es auch hier genügt, den einen Eingangskreis (26') näher zu beschreiben, der für die Baugruppe (11') des ersten Gestells (14’) verwendet wird. Gegenüber dem in Fig. 1 beschriebenen Schaltungsaufbau fällt besonders auf, daß die als Bezugspotential für den Eingangsverstärker (19) dienende Leitung (28) an der Schnittstelle (16) von Fig. 2 die zum Minuspol der Stromversorgung (12) führende Polleitung (m) ist die voraussetzungsgemäß auch für die anderen Baugruppen, z. B. die zur Erde (14) gehörende Baugruppe (11) die gleiche Polleitung (m) ist weshalb dort die entsprechende Bezugsleitung (28) mit dem gleichen Bezugspotential wie bei der Baugruppe (11') erscheint Der Eingang der Verstärker (19) in diesen Eingangsmeßkreisen (26), (26') ist über unterschiedliche Anschlußleitungen (29), (29’) zu den verschiedenen Baugruppen (11), (11') mit dem zugehörigen Gestell (14') bzw. der Erde (14) in Verbindung. Beachtenswert ist, daß alle eigenständigen Eingangskreise (26), (26'), die Folgeschaltung (27) und die Auswerteeinrichtung (30) an ein- und dieselbe Betriebsspannung (Ubi) angeschlossen sein können und daß die Bezugsleitung (28) zugleich das Bezugspotential für diese Betriebsspannung (Ubj) liefertIn the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 2, there is a simplification insofar as several input measuring circuits (26), (26 *) are used in the measuring device (15) for each of the assemblies (11), (11 '), but in this case a common sequential circuit (27) follows. The structure of the input measuring circuits is identical to one another, which is why it is sufficient to describe the one input circuit (26 ') used for the assembly (11') of the first frame (14 ') . Compared to the circuit structure described in FIG. 1, it is particularly striking that the line (28) serving as reference potential for the input amplifier (19) at the interface (16) of FIG. 2 leads to the pole line (m) leading to the negative pole of the power supply (12). is the prerequisite for the other modules, z. B. the assembly (11) belonging to the earth (14) is the same pole line (m) which is why the corresponding reference line (28) with the same reference potential as the assembly (11 ') appears there. The input of the amplifier (19) into this Input measuring circuits (26), (26 ') are connected via different connecting lines (29), (29') to the various assemblies (11), (11 ') with the associated frame (14') or the earth (14) . It is worth noting that all independent input circuits (26), (26 '), the sequential circuit (27) and the evaluation device (30) can be connected to the same operating voltage (Ubi) and that the reference line (28) also has the reference potential for this operating voltage (Ubj) provides

Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen den unterschiedlichen Eingangskreisen (26), (26') und der einheitlichen Folgeschaltung (27) ein bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebener Wählschalter (23), dessen bewegliches Kontaktglied (24) nacheinander in einer von einem Rechner bestimmten Priorität die verschiedenen festen Kontakte (25), (25') der Eingangskreise (26), (26’) überstreicht und damit nacheinander an die Folgeschaltung (27) anschließt Wenn gewünscht, könnte natürlich jeder Baueinheit (11), (11') auch eine eigene Folgeschaltung (27) zugeordnet sein, weshalb dann der Wählschalter (23) an der Schnittstelle (31) vor die Auswerteeinrichtung (30) gelegt sein könnte, wie dies auch in Kg. 1 durch die dortige Strichlinie (31) angedeutet ist. Entscheidend ist aber, daß in jedem Fall, wie bei der gemeinsamen Folgeschaltung (27) von Fig. 2 erkennbar ist, für die dortigen Bauelemente (20), (32), (33) die gleiche Betriebsspannung (Ubj) verwendet werden kann, die auch schon in den verschiedenen Eingangskreisen (26), (26') Verwendung fand. Aus Fig. 2 ist schließlich auch noch erkennbar, daß die gleiche Betriebsspannung (Ubi) auch zur Versorgung der gemeinsamen Auswerteeinrichtung (30) eingesetzt werden kann. Dies bringt gegenüber dem bekannten Gerät von Fig. 1 eine beträchtliche Vereinfachung des Schaltungsaufwands und des Platzbedarfs. Es ergeben sich schließlich auch Unterschiede in den verwendeten Bauelementen selbst, wozu folgendes zu bemerken istIn the exemplary embodiment shown, there is a selector switch (23), already described in connection with FIG. 1, between the different input circuits (26), (26 ') and the uniform sequential circuit (27), the movable contact element (24) of which is successively in one of a computer certain priority over the various fixed contacts (25), (25 ') of the input circuits (26), (26') and thus successively connected to the sequential circuit (27). If desired, each unit (11), (11 ') could of course a dedicated sequential circuit (27) can also be assigned, which is why the selector switch (23) at the interface (31) could then be placed in front of the evaluation device (30), as is also indicated in Kg. 1 by the dashed line (31) there. It is decisive, however, that in any case, as can be seen in the common sequential circuit (27) of FIG. 2, the same operating voltage (Ubj) can be used for the components (20), (32), (33) there has already been used in the various input circuits (26), (26 '). Finally, it can also be seen from FIG. 2 that the same operating voltage (Ubi) can also be used to supply the common evaluation device (30). Compared to the known device from FIG. 1, this leads to a considerable simplification of the circuit complexity and the space requirement. Finally, there are also differences in the components used themselves, for which the following should be noted

Nach einem Filter (20) schließt sich ein hier nur schematisch angedeuteter Spannungsteiler (32) an, dessen besondere Bedeutung in der parallelen Patentanmeldung Kennwort: "4 Automatischer Abgleicher" näher beschrieben ist und deren Texte und Zeichnungen auch zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht werden. Dann schließt sich ein Analog-Digital-Wandler (33) an, der die anfallende analoge Meßgröße in eine digitale Ausgangsgröße umwandelt, die über die Ausgangsleitung (34) zu der erwähnten Auswerteeinrichtung (30) gelangt. Als Ausgangssignal werden im vorliegenden Fall Frequenzen verwendet, während als Eingangssignal Spannungen unterschiedlicher Höhe anfallen. Diese Meßgrößen kommen auf folgende zueinander unterschiedliche Weise zustande, was anhand des Meßkreises (26') näh»' erläutert werden soll.A filter (20) is followed by a voltage divider (32), which is only indicated schematically here, the particular meaning of which in the parallel patent application Password: " 4 Automatic equalizer " is described in more detail and its texts and drawings are also made the content of the present application. This is followed by an analog-digital converter (33), which converts the resulting analog measured variable into a digital output variable, which reaches the aforementioned evaluation device (30) via the output line (34). In the present case, frequencies are used as the output signal, while voltages of different levels are produced as the input signal. These measured variables come about in the following different ways, which shall be explained in more detail using the measuring circuit (26 ').

Zwischen der zum betreffenden Gestell (14') führenden Anschlußleitung (29') und der das Bezugspotential der Polleitung (m) führenden Bezugsleitung (28) oder der anderen Polleitung (p) ist über den Schalter (35) wahlweise ein Referenzwiderstand (Rrj) schaltbar, der vor dem hochohmigen Eingang (Rtj) des Meßkreises (261) angeordnet ist Aus den vorausgehenden Messungen ist bekannt, welcher der beiden zu beobachtenden -4-Between the connecting line (29 ') leading to the relevant frame (14') and the reference line (28) leading the reference potential of the pole line (m) or the other pole line (p), a reference resistor (Rrj) can optionally be switched via the switch (35) , which is arranged in front of the high-resistance input (Rtj) of the measuring circuit (261). It is known from the previous measurements which of the two -4-

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Isolationswiderstände (Rpj), (Rmj) der größere ist, weshalb der Schalter (35) stets so eingestellt wird, daß der betreffende Referenzwiderstand (Rri) dem jeweils größeren Isolationswiderstand parallel zugeschaltet wird. Der Referenzwiderstand (Rri) wird im übrigen, was aus Fig. 2 nicht näher zu erkennen ist, durch Auswahl und Schaltung eines, von mehreren Widerständen gebildet, die bedarfsweise auch aus einer Schar von Festwiderständen in der gewünschten Höhe zusammengeschaltet werden könnten. Es sei nun angenommen, daß der Referenzwiderstand (Rri) parallel zum Isolationswiderstand (Rmi) vom Schalter (35) verbunden worden sei und daß folglich von der Auswerteeinrichtung (30) die neue Teilspannung (Umr) unter Einbeziehung des Referenzwiderstandes (Rri) ermittelt worden sei. Bei einer vorausgehenden Messung, bei der der Refeienzwiderstand (Rri) noch nicht eingeschaltet worden war, wurde von der Auswerteeinrichtung( 30) die Teilspannung (Um) ermittelt. Außerdem ist in einer weiteren Ausgangsmessung durch einen in Fig. 2 nicht näher gezeigten Schalter die Batteriespannung (Ub) zwischen den beiden Polleitungen (p), (m) von der Auswerteeinrichtung (30) ermittelt worden, weshalb bei der Erfindung für die Ermittlung der in einer bestimmten Baugruppe (11), oder (11') anfallenden Isolationswiderstände (Rp) und (Rm) die Teilspannungen (Um) und (Umr) und die Versorgungsspannung (Ub) zur Verfügung stehen. Diese können in einem in der Auswerteeinrichtung (30) befindlichen Rechner anhand nachgenannter Gleichungen ermittelt werden, die aus der Schaltung von Fig. 2 abgeleitet werden können.Insulation resistances (Rpj), (Rmj) is the larger, which is why the switch (35) is always set so that the reference resistor (Rri) in question is connected in parallel to the larger insulation resistance. The reference resistance (Rri) is formed, moreover, which cannot be seen from FIG. 2, by selecting and switching one of a plurality of resistors, which, if necessary, could also be interconnected from a host of fixed resistors at the desired level. It is now assumed that the reference resistance (Rri) has been connected in parallel to the insulation resistance (Rmi) by the switch (35) and that the evaluation device (30) has consequently determined the new partial voltage (Umr) including the reference resistance (Rri) . In a previous measurement, in which the reference resistance (Rri) had not yet been switched on, the evaluation unit (30) determined the partial voltage (Um). In addition, in a further output measurement by a switch not shown in FIG. 2, the battery voltage (Ub) between the two pole lines (p), (m) was determined by the evaluation device (30), which is why in the invention for the determination of the in a certain assembly (11), or (11 ') insulation resistances (Rp) and (Rm), the partial voltages (Um) and (Umr) and the supply voltage (Ub) are available. These can be determined in a computer located in the evaluation device (30) using the following equations, which can be derived from the circuit in FIG. 2.

Sofern der Refeienzwiderstand (Rr) in der jeweils betrachteten Baugruppe (11) bzw. (11*) parallel zum Isolationswiderstand (Rm) geschaltet worden ist, läßt sich anhand der von der Meßeinrichtung (15) in der Auswerteeinrichtung (30) ermittelten Spannungen (Um), (Umr) und (Ub), die mit dem Bezugspotential der Polleitung (m) erlangt wurden, unter Einbeziehung des dabei benutzten Referenzwiderstandes (Rr) die gesuchten aktuellen Isolationswiderstände (Rp) und (Rm) vom Rechner der Auswerteeinrichtung (30) mit Hilfe folgender Gleichungen erlangen: (1) Rp = Rr Ub.(Um-Umr)If the reference resistance (Rr) in the module (11) or (11 *) under consideration has been connected in parallel to the insulation resistance (Rm), the voltages (Um.) Determined by the measuring device (15) in the evaluation device (30) can be determined ), (Umr) and (Ub), which were obtained with the reference potential of the pole line (m), including the reference insulation (Rr) used, the current insulation resistances (Rp) and (Rm) sought by the computer of the evaluation device (30) Using the following equations: (1) Rp = Rr Ub. (Um-Umr)

Um. Umr (2) Rm = Rr Ub. (Um - Umr)Around. Umr (2) Rm = Rr Ub. (Um - Umr)

Umr. (Ub - Um)Umr. (Ub - Um)

Die analogen Gleichungen zur Berechnung der Isolationswiderstände (Rp) und (Rm) in den einzelnen Baugruppen (11), (11') lauten, wenn der zugehörige Referenzwiderstand (Rr) dem Isolationswiderstand (Rp) parallel geschaltet wird: (3) Rp (4) RmThe analog equations for calculating the insulation resistances (Rp) and (Rm) in the individual modules (11), (11 ') are if the associated reference resistance (Rr) is connected in parallel with the insulation resistance (Rp): (3) Rp (4 ) Rm

Rr Ub. (Umr * Um)Rr Ub. (Umr * Um)

Um . (Ub - Umr) . Rr Ub . (Umr - Um) (Ub - Um) . (Ub - Umr)Around . (Ub - Umr). Rr Ub. (Umr - Um) (Ub - Um). (Ub - Umr)

Die in Fig. 2 gezeigte erfindungsgemäße Schaltung könnte natürlich auch hinsichtlich des Bezugspotentials spiegelbildlich gestaltet sein. Die Eingangsmeßkreise (26), (26') der einzelnen Meßeinrichtungen (15) könnten als Bezugspotential statt der dargestellten Polleitung (m) den anderen Pol (p) der Stromversorgung (12) aufweisen. Der Aufbau wäre dann zu demjenigen der Fig. 2 spiegelbildlich gleich. Es wurden sich dann für die Auswertung der in diesem Fall erlangten Meßergebnisse analoge Formeln zu den vorstehend erwähnten 1 bis 4 ergeben.The circuit according to the invention shown in FIG. 2 could of course also be designed as a mirror image with regard to the reference potential. The input measuring circuits (26), (26 ') of the individual measuring devices (15) could have the other pole (p) of the power supply (12) as a reference potential instead of the pole line (m) shown. The structure would then be the same as that of FIG. 2 mirror image. Analogous formulas to the above-mentioned 1 to 4 were then obtained for the evaluation of the measurement results obtained in this case.

Liste der Bezugszeichen und Benennungen: (10) elektrische Anlage, Signalanlage (11) gegenüber der Erde wirksame Baugruppe (11') gegenüber dem Gestell (1) wirksame Baugruppe (12) Stromversorgung (13) Stromspeicher, Batterie (14) Erde -5-List of reference numerals and names: (10) electrical system, signal system (11) module effective against earth (11 ') frame (1) effective module (12) power supply (13) power storage, battery (14) earth -5-

AT 397 439 B (14·) Gestell (1) (15) Meßeinrichtungen (15') Meßeinrichtung für (14*) (16) Linie der Schnittstelle zwischen (10) und (15) (17) Briicken-Diagonal-Leitung bei Fig. 1 (18) Bezugsleitung bei Fig. 1 (19) Eingangsverstärker (20) Bauelement, Filter (21) Bauelement, Nachverstärker (22) Bauelement, Kopplungsglied (23) Wählschalter (24) bewegliches Kontaktglied von (23) (25) fester Ausgangskontakt von (15') (26) Eingangsmeßkreis zu (11) (26*) Eingangsmeßkreis zu (11') (27) Folgeschaltung zu (11) und (11') (28) Leitung des Bezugspotentials, Bezugsleitung bei Fig. 2 (29) Anschlußleitung zu (14) (29') Anschlußleitung zu (14') (30) Auswerteeinrichtung (31) Linie der Schnittstelle zwischen (15), (30) (32) Bauelement, Spannungsteiler (33) Bauelement, Analog-Digital-Wandler (34) Ausgangsleitung von (27) (35) Schalter (m) Polleitung zum Minuspol von (13) (p) Polleitung zum Pluspol von (13) (RpE) Isolationswiderstand zwischen Pluspol und Erde (Rpi) Isolationswiderstand zwischen Pluspol und Gestell (1) (Rp) Isolationswiderstand zwischen Pluspol und einem Gestell bzw. Erde (Rmß) Isolationswiderstand zwischen Minuspol und Erde (Rm|) Isolationswiderstand zwischen Minuspol und Gestell (1) (Rm) Isolationswiderstand zwischen Minuspol und einem Gestell bzw. Erde (R'PE) Abgleichwiderstand zu (Rpe) (R'pi) Abgleichwiderstand zu (Rpi) (R'mE) Abgleichwiderstand zu (Rm£) (R’mi) Abgleichwiderstand zu (Rm]) (Rte) Referenzwiderstand in der gegenüber der Erde wirksamen Meßeinrichtung (26) (Rrj) Referenzwiderstand in der gegenüber dem Gestell (1) wirksamen Meßeinrichtung (26') (Rr) Referenzwiderstand in der gegenüber der Erde oder einem Gestell wirksamen beliebigen Meßeinrichtung (RtE) Eingangswiderstand bei der gegenüber der Erde wirksamen Baugruppe (11) (Rt|) Eingangswiderstand bei der gegenüber dem Gestell (1) wirksamen Baugruppe (11') (Ua) Betriebsspannung der Auswerteeinrichtung (bei Fig. 1) (Ub) Versorgungsspannung des Stromspeichers (übj) Betriebsspannung der Meßeinrichtung des Gestells (Fig. 1) bzw. all» Einrichtungen (Fig. 2) (UbE) Betriebsspannung der gegenüber der Erde wirksamen Meßeinrichtung (Umr) Teilspannung bei (Rm) mit parallel geschaltetem (Rr) (Um) Teilspannung bei (Rm) ohne Zuschalten von (Rr) (Vu) Verhältnis der Spannungsabfalle bei (Rp) und (Rm) (Zir) Innenwiderstand des Eingangsverstärkers (Zij) Innenwiderstand des Eingangsverstärkers -6-AT 397 439 B (14 ·) frame (1) (15) measuring devices (15 ') measuring device for (14 *) (16) line of the interface between (10) and (15) (17) bridge diagonal line in Fig 1 (18) reference line in Fig. 1 (19) input amplifier (20) component, filter (21) component, post-amplifier (22) component, coupling element (23) selector switch (24) movable contact element of (23) (25) fixed output contact from (15 ') (26) input measuring circuit to (11) (26 *) input measuring circuit to (11') (27) sequential circuit to (11) and (11 ') (28) line of reference potential, reference line in Fig. 2 (29 ) Connection line to (14) (29 ') Connection line to (14') (30) Evaluation device (31) Line of the interface between (15), (30) (32) component, voltage divider (33) component, analog-digital converter (34) Output line from (27) (35) Switch (m) pole line to the negative pole from (13) (p) pole line to the positive pole from (13) (RpE) insulation resistance between positive pole and earth (Rpi) insulation resistance between P luspol and frame (1) (Rp) insulation resistance between plus pole and a frame or earth (Rmß) insulation resistance between minus pole and earth (Rm |) insulation resistance between minus pole and frame (1) (Rm) insulation resistance between minus pole and a frame or earth (R'PE) trimming resistor to (Rpe) (R'pi) trimming resistor to (Rpi) (R'mE) trimming resistor to (Rm £) (R'mi) trimming resistor to (Rm]) (Rte) reference resistor in the opposite Earth-effective measuring device (26) (Rrj) reference resistance in the measuring device (26 ') (R) operating with respect to the frame (1) Reference resistance in the measuring device (RtE) acting with respect to the earth or a frame (11) (Rt |) input resistance in the module (11 ') (Ua) operating voltage of the evaluation device (in FIG. 1) (Ub. 1) (Ub) supply voltage of the current storage device (üj) operating voltage of the Measuring device of the frame (Fig. 1) or all devices (Fig. 2) (UbE) operating voltage of the measuring device effective against the earth (Umr) partial voltage at (Rm) with parallel connected (Rr) (Um) partial voltage at (Rm) without connecting (Rr) (Vu) ratio of the voltage drops at (Rp) and (Rm) (Zir) internal resistance of the input amplifier (Zij) internal resistance of the input amplifier -6-

Claims

AT 397 439 B PATENT CLAIMS 5 1. Circuit arrangement for monitoring the two insulation resistances in a number of assemblies 10 in an electrical system with a common, potential-free power supply, in particular a signaling or signaling device with individual assemblies, with a measuring device for each Module has a differential amplifier, one input of which is connected to ground potential or to the individual racks, and monitors the voltage ratio from the voltage drops across the two insulation resistances which occur between the two poles of the power supply on the one hand and the ground potential or the individual racks on the other, and with an evaluation device which compares the voltage ratio with a predetermined, still permissible limit value, characterized in that the other input (28) of each differential amplifier (19) to the one de r the two poles (m) of the power supply (12) are connected as the common reference potential of the measuring device (15), and that a reference resistor (Rr) is switched on temporarily, parallel to one or the other of the two 20 insulation resistors (Rm, Rp), to a voltage drop (Um; Umr) both with and without a reference resistor (Rr) for the relevant module (11, 11 ') and the current insulation resistance (Rm; Rp) of this module (11, 11') can be calculated in the evaluation device (30).

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the reference resistor (Rr) is formed by selectively interconnecting one or more individual resistors from a family of fixed resistors. 30 Including 2 sheets of drawings -7-