CH455033A - Procedure for earth fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system - Google Patents

Procedure for earth fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system

Info

Publication number
CH455033A
CH455033A CH1121266A CH1121266A CH455033A CH 455033 A CH455033 A CH 455033A CH 1121266 A CH1121266 A CH 1121266A CH 1121266 A CH1121266 A CH 1121266A CH 455033 A CH455033 A CH 455033A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
earth
jml
measured value
measuring device
voltage source
Prior art date
Application number
CH1121266A
Other languages
German (de)
Inventor
Hurtig Guenther
Original Assignee
Siemens Ag
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 filed Critical Siemens Ag
Publication of CH455033A publication Critical patent/CH455033A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/16Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

  

  
 



  Verfahren zur Erdschlussüberwachung einer erdfrei betriebenen, gleichspannungsgespeisten elektrischen Anlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur   Brdschluss-    überwachung einer erdfrei betriebenen, gleichspannungsgespeisten elektrischen Anlage, insbesondere einer Stellwerksanlage im Eisenbahnsicherungswesen, in der beim Unterschreiten eines vorgegebenen unteren Grenzwertes für den Isolationswiderstand zwischen einem Pol der Speisespannungsquelle und Erde eine Störungsmeldung ausgelöst wird.



   Aus sicherungstechnischen Gründen werden Stellwerksanlagen   -      im    Gegensatz zu reinen Starkstromanlagen - erdfrei betrieben. Ein innerhalb der Anlage auftretender Isolationsfehler muss sofort erkannt und behoben werden, bevor ein zweiter Isolationsfehler hinzukommt, der unkontrollierbare, nicht beabsichtigte Strombahnen schaffen kann. Es ist daher erforderlich, sämtliche Teile der Anlage ständig auf ihren Isolationszustand zu überwachen.



   In reinen Wechselstromanlagen kann die Überwachung des Isolationszustandes über eine gesonderte Hilfsspannungsquelle erfolgen, deren einer Pol ständig an Erde liegt und deren anderer Pol über einen Strominduktor an das zu überwachende Netz angeschlossen ist. Der durch den Indikator fliessende Strom stellt dann ein Mass für den Isolationswiderstand des Netzes gegen Erde dar. Zur Isolationsüberwachung eignen sich jedoch nur Gleichströme, weil   Wechselströme    neben den rein ohmschen Isolationswiderständen auch die Reaktanzen der Anlage berücksichtigen würde.



   In Anlagen, in denen neben Wechselspannungsquellen auch Gleichspannungsquellen verwendet werden und in reinen Gleichspannungsanlagen muss die Überwachung des Isolationswiderstandes auf andere Art und Weise erfolgen, weil bei einem Schaltungsaufbau der zuvor genannten Art nicht nur von der Hilfsspannungsquelle, sondern auch von der Speisespannungsquelle ständig ein Strom über einen Teil der Isolationswiderstände fliessen würde. Dieser Strom, dessen Grösse abhängig ist von der Lage des Erdschlusses innerhalb der Anlage, würde als unbekannte Grösse in das Messergebnis eingehen und dieses verfälschen.



   In bekannten gleichspannungsgespeisten Anlagen verwendet man daher zur Isolationsüberwachung Erdschlussmelder, die ohne Hilfsspannungsquelle arbeiten und statt dessen die vorhandene Gleichspannungsspeisequelle zur Isolationsüberwachung benutzen. Bei ihnen ist die eine Eingangsklemme einer Messeinrichtung ständig an Erde angeschlossen. während die andere über einen Vorschaltwiderstand abwechselnd mit dem einen oder anderen Pol der Speisespannungsquelle verbunden wird. Auf diese Weise kann der Isolationswiderstand zwischen dem einen Pol der Speisespannungsquelle und Erde aber nur dann hinreichend genau bestimmt werden, wenn der Isolationswiderstand des anderen, über die Messeinrichtung geerdeten Poles um Grössenordnungen über dem Eingangswiderstand der Messeinrichtung liegt.

   Da dies vielfach jedoch nicht der Fall ist, liegt bei jeder Messung ein nicht mehr vernachlässigbarer endlicher Widerstand parallel zur Messeinrichtung, wodurch dann zu geringe Ströme gemessen und damit zu hohe Isolationswerte vorgetäuscht werden.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das diese Fehler vermeidet und es erlaubt, definierte Aussagen über die zu bestimmenden Isolationswiderstände zu machen.



   Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen. dass eine zwischen einen Pol der Speisespannungsquelle und Erde geschaltete Messeinrichtung einen ersten Messwert und eine zwischen eine Anzapfung eines die Pole der Speisespannungsquelle verbindenden Spannungsteilers und Erde geschaltete Messeinrichtung einen zweiten Messwert ermittelt, dass mindestens einer dieser Messwerte mit einer multiplikativen Konstanten beaufschlagt wird. deren Wert von der Grösse eines vorgegebenen unteren Grenzwertes für den zulässigen Isolationswiderstand abhängig  ist, und dass eine Störungsmeldung nur dann ausgelöst wird, wenn der erste Messwert den zweiten Messwert unter Berücksichtigung der multiplikativen Konstanten um einen Betrag überschreitet, der grösser ist als eine vom Anlagenaufbau abhängige Konstante.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.



   Fig. 1 zeigt einen bekannten Erdschlussmelder ohne Hilfsspannungsquelle wie er in seiner Wirkungsweise in der Beschreibungseinleitung erläutert ist. Die Isolationswiderstände der beiden Pole der Speisespannungsquelle U und der daran angeschlossenen Anlagenteile der Schaltanlage S gegen Erde sind, als konzentriert angenommen, an den Anschlussklemmen + und - der Speisespannungsquelle anliegende Widerstände Rm und Rp gestrichelt dargestellt. Über den Schalter pl ist der eine Pol einer Messeinrichtung   M1    mit dem Pluspol der Speisespannungsquelle verbunden, während der andere Pol der Messeinrichtung über einen Vorwiderstand R an Erde liegt, Der hierbei von der Messeinrichtung ermittelte, der Bestimmung des Isolationswiderstandes Rm dienende Messstrom Jml ergibt sich aus nachfolgender Gleichung al zu:

   U 1    Jml=#   
R Rm Rm
1+   +   
Rp R
Soll dagegen die Grösse des Isolationswiderstandes Rp zwischen dem Pluspol der Speisespannungsquelle und Erde bestimmt werden, so wird der Schalter pl in die andere Lage gebracht und die Messeinrichtung   M1    mit dem Minuspol der Speisespannungsquelle verbunden.



  Diese ermittelt dann einen Messstrom Jpl, für den die nachfolgend angegebene Gleichung a2 gilt:
EMI2.1     

Beide Gleichungen enthalten neben den zu   bestinlmen-    den Isolationswiderständen Rm und Rp auch das Verhältnis dieser Widerstände zueinander, das beliebige Werte annehmen kann und die Bestimmung von Rm und Rp mit genügender Genauigkeit bisher unmöglich machte.



   Es wird daher vorgeschlagen, eine weitere Messung durchzuführen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Messer
Rm Rp gebnisse vom Einfluss der Grössen und unab
Rp Rm   hängig    zu machen.



   Hierzu dient die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung. Sie zeigt eine aus den Isolationswiderständen Rm und Rp und den vorzugsweise gleichgrossen Spannungsteilerwiderständen   R1    und R2 gebildete, aus der Stellwerksbatterie U gespeiste Brückenschaltung, in deren Querzweig eine Messeinrichtung M2 und ein Vorwiderstand R geschaltet sind.



   Unter der Voraussetzung R    >       R1    = R2 gelten für den von der Messeinrichtung M2 ermittelten Strom Jm2 bzw. Jp2 die Gleichungen bl und b2:
EMI2.2     

EMI2.3     
 Vergleicht man diese Gleichungen mit der entsprechenden Gleichung al bzw. a2, so stellt man fest, dass sie sich jeweils nur durch eine additive und eine multiplikative Grösse voneinander unterscheiden. Führt man diese Grössen beispielsweise in die Gleichungen bl und b2 ein, so ergeben sich die Gleichungen cl und c2:
Jml = (Jm2 +   K).Kl       Jpi =    (Jp2   +K).K2   
Rm Rp
Durch Einsetzen fester Werte für bzw.



   Rp Rm lassen sich hieraus die Grössen K,   K1    und K2 ermitteln zu:
U 2R 2R   K= Ki = K2 = ----   
2R 2R   +    Rm 2R + Rp Hierin stellen K eine Konstante und   K1    und K2 eine nach Massgabe von   Rm    bzw. Rp variable Grösse dar.



  Behandelt man jedoch auch Kl und K2 wie konstante Grössen, indem man anstelle eines variablen Rm bzw.



  Rp ein konstantes Rm* bzw. Rp einführt, so ergeben sich aus den Gleichungen bl und b2 die Gleichungen   dl und d2 :   
Jm* = (Jm2   +    K)   K1*   
Jp* = (Jp2 + K) .   K2*    Diese Gleichungen erfüllen die Gleichheitsbedingung der Gleichungen cl bzw. c2 nur in einem Punkte, nämlich im Punkte   Rm*    = Rm bzw. Rp* = Rp. Alle übrigen von einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ermittelten und gemäss Gleichung dl bzw. d2 mit den Konstanten K und   K1    bzw. K2* beaufschlagten Messwerte Jm2 bzw. Jp2 unterscheiden sich von den von einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ermittelten Messwerten Jml bzw. Jpl um Beträge, deren Grösse sich nach der jeweiligen Differenz zwischen Rm und Rm* bzw. Rp und Rp* richtet.



   Die in Fig. 3 in Abhängigkeit von   Rm    gezeigte graphische Darstellung der Gleichungen al und dl bestätigt diese Zusammenhänge: Immer schneiden sich die beiden Kurven gleichen Parameters in einem Punkt, nämlich bei   Rm    =   Rm*. Ferner    zeigt sich, dass in allen Fällen, in denen der zu messende Isolationswiderstand Rm unterhalb des vorgegebenen Isolationswiderstandes Rm* liegt, der von einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ermittelte, nach Gleichung dl mit den Konstanten K und   Kl *    beaufschlagte Messwert Jm2 unterhalb des nach Fig. 1 ermittelten Messwertes Jml liegt.

   Ist dagegen Rm grösser als   Rm*,    so liegt der nach Fig. 2 ermittelte, mit den Konstanten K und   K1*    beaufschlagte Messwert Jm2 oberhalb des von einem Schaltungsaufbau nach Fig. 1 ermittelten Messwertes Jml.



   Durch Vergleich beider Ströme lässt sich somit sicher erkennen, ob der zu bestimmende Isolationswiderstand Rm kleiner als der vorgegebene Grenzwert Rm* ist und damit, ob eine Störungsmeldung ausgelöst werden soll oder nicht.



   Entsprechendes gilt für den am Pluspol der Speisespannungsquelle anliegenden Isolationswiderstand Rp.



   Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,  bei dem innerhalb von vier aufeinanderfolgenden Taktphasen ermittelt wird, welcher der beiden Isolationswiderstände Rm und Rp der kleinere ist und ob dieser oberhalb oder unterhalb des durch Rm* bzw. Rp* vorgegebenen Grenzwertes liegt.



   Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mittels der aus den Gleichungen al und dl bzw. a2 und d2 abgeleiteten Lösungsgleichung el bzw. e2, wonach eine Stö  rungsmeldung    nur dann ausgelöst wird, wenn der von einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ermittelte Messwert den von einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ermittelten, mit den zugeordneten Konstanten beaufschlagten Wert um einen Betrag überschreitet, der grösser ist als die vom Analagenaufbau abhängig Konstante K:
1    Jml#-Jm2#K   
Kl*
1   
Jp1#-Jp2#K
K2*   
Zunächst ermittelt die in Fig. 4 gezeigte Einrichtung, welcher der beiden Pole der Speisespannungsquelle den kleineren und damit gefährlicheren Isolationswert gegen Erde besitzt.

   Hierzu schalten während der ersten Taktphase des Überwachungsvorganges die Kontakte 11 und 12 einer nicht dargestellten Steuereinrichtung eine Einrichtung P, beispielsweise ein polarisiertes Relais, wirksam. Die Einrichtung P ermittelt die Richtung des im Widerstand Ral fliessenden resultierenden Stromes, der sich aus den über die   Spannungsteiler- und    Isolationswiderstände   R1    und Rp bzw. R2 und Rm fliessenden Isolationsströmen ergibt. Ihre Kontakte p2 und p3 verbinden vorbereitend in Abhängigkeit von der Stromrichtung für die während der zweiten Taktphase durchzuführende Ermittlung eines ersten Messwertes Jml bzw.



  Jpl denjenigen Pol der Speisespannungsquelle mit der Messeinrichtung M1, der den höheren Isolationswert gegen Erde besitzt.



   Während der nun folgenden zweiten Taktphase öffnen die Kontakte 11 und 12; gleichzeitig schliessen die Kontakte 21 und 22 der Steuereinrichtung. Hierbei ermittelt die Messeinrichtung   M1    eine Spannung, die dem im Widerstand Ra fliessenden Strom Jml bzw. Jpl direkt proportional ist und nach Massgabe der Einstellung des Ab
1 1 griffs mit einer multiplikativen Konstanten   --   bzw.



     Kl*    K2* beaufschlagt ist.



   Während der dritten Taktphase werden die Kontakte 21, 22 geöffnet und die Kontakte 31 bis 34 geschlossen.



  Die Messeinrichtung M2 ermittelt dann über die Kontakte 32 und 33 eine Spannung, die dem im Widerstand Ra2 fliessenden Strom direkt proportional ist. Dieser Strom ist abhängig vom Verhältnis der über die Kontakte und Widerstände    32,Ra2,31,Ral <  Rl,34Rp   
R2, Rm fliessenden Isolationsströme. Die Teilwiderstände Ral und Ra2 sind so bemessen, dass ihre Reihenschaltung einen Widerstand ergibt, dessen Grösse gleich dem Widerstand Ra ist. Die Spannungsteilwiderstände   R1    und R2 sind gleich gross, aber sehr viel kleiner als die Reihenschaltung aus Ral und Ra2.



   Während der vierten und letzten Taktphase wechseln die Kontakte 31 bis 34 wieder in die dargestellte Lage.



  Gleichzeitig schaltet der Kontakt 41 den in der Messeinrichtung M2 gespeicherten, dem Messstrom Jm2 bzw.



  Jp2 aus Gleichung bl bzw. b2 direkt proportionalen Spannungswert auf den einen Eingang einer Auswerteeinrichtung A. Auf den anderen Eingang gelangt über den Kontakt 42 der in der Messeinrichtung   M1    gespeicherte Spannungswert, der dem Messstrom Jml bzw. Jpl nach Gleichung al bzw. a2, multipliziert mit der Konstanten 1/K1* bzw.   1/ K2*,    proportional ist. Übersteigt der von der Messeinrichtung   M1    ermittelte Spannungswert den von der Messeinrichtung M2 ermittelten Wert um einen Betrag, der grösser ist als die vom Anlagenaufbau abhängige Konstante K, die in der Auswerteeinrichtung als Schwellwert eingestellt ist, so erfolgt eine Störungsanzeige.



   Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, insbesondere nicht auf ein   Uberwachungs-    verfahren, in welchem die einzelnen Messwerte nacheinander ermittelt werden. Vielmehr kann es in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, die notwendigen Messungen gleichzeitig durchzuführen. In diesem Falle kann man dann auf Speichereinrichtungen für die ermittelten Messwerte verzichten und die Messgrössen direkt auf die Eingänge der Auswerteeinrichtung geben.



   Ferner sei darauf hingewiesen, dass die zur Ermittlung des zweiten Messwertes Jm2 bzw. Jp2 verwendete Messeinrichtung M2 nicht unbedingt an die Mittelanzapfung eines die beiden Pole der Speisespannungsquelle verbindenden Spannungsteilers geschaltet sein muss. Vielmehr kann sie an eine beliebige Anzapfung dieses Spannungsteilers angeklemmt sein. Hierbei ist dann jedoch zu berücksichtigen, dass die Grössen K,   K1    und K2 Werte einnehmen, die von den in der Beschreibung aufgezeigten verschieden sind.   



  
 



  Procedure for earth fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system
The invention relates to a method for fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system, in particular a signal box system in railway safety, in which a fault message is triggered when a predetermined lower limit value for the insulation resistance between one pole of the supply voltage source and earth is not reached.



   For safety reasons, interlocking systems - in contrast to pure high-voltage systems - are operated floating. An insulation fault occurring within the system must be recognized and rectified immediately before a second insulation fault occurs that can create uncontrollable, unintended current paths. It is therefore necessary to constantly monitor all parts of the system for their insulation status.



   In pure AC systems, the insulation status can be monitored using a separate auxiliary voltage source, one pole of which is permanently connected to earth and the other pole of which is connected to the network to be monitored via a current inductor. The current flowing through the indicator then represents a measure of the insulation resistance of the network to earth. However, only direct currents are suitable for insulation monitoring because alternating currents would also take into account the reactances of the system in addition to the purely ohmic insulation resistance.



   In systems in which, in addition to AC voltage sources, direct voltage sources are also used and in pure direct voltage systems, the insulation resistance must be monitored in a different way, because with a circuit structure of the type mentioned above, a current is constantly transmitted not only from the auxiliary voltage source but also from the supply voltage source part of the insulation resistance would flow. This current, the size of which depends on the location of the earth fault within the system, would be included in the measurement result as an unknown variable and would falsify it.



   In known systems supplied with direct voltage, earth fault detectors are therefore used for insulation monitoring which work without an auxiliary voltage source and instead use the existing direct voltage supply source for insulation monitoring. One of the input terminals of a measuring device is permanently connected to earth. while the other is alternately connected to one or the other pole of the supply voltage source via a series resistor. In this way, the insulation resistance between one pole of the supply voltage source and earth can only be determined with sufficient accuracy if the insulation resistance of the other pole, which is earthed via the measuring device, is orders of magnitude higher than the input resistance of the measuring device.

   Since this is often not the case, however, a finite resistance, which is no longer negligible, lies parallel to the measuring device for each measurement, which means that currents that are too low are measured and thus too high insulation values are simulated.



   The invention is based on the object of developing a method that avoids these errors and allows defined statements to be made about the insulation resistances to be determined.



   It is therefore proposed according to the invention. that a measuring device connected between a pole of the supply voltage source and earth determines a first measured value and a measuring device connected between a tap of a voltage divider connecting the poles of the supply voltage source and earth determines a second measured value that a multiplicative constant is applied to at least one of these measured values. whose value depends on the size of a specified lower limit value for the permissible insulation resistance, and that a fault message is only triggered if the first measured value exceeds the second measured value, taking into account the multiplicative constants, by an amount that is greater than one that depends on the system structure Constant.



   The method according to the invention is explained below with reference to the drawing, for example.



   Fig. 1 shows a known earth fault detector without an auxiliary voltage source as its mode of operation is explained in the introduction to the description. The insulation resistances of the two poles of the supply voltage source U and the connected system parts of the switchgear S to earth are, assumed to be concentrated, resistors Rm and Rp present at the connection terminals + and - of the supply voltage source shown in dashed lines. One pole of a measuring device M1 is connected to the positive pole of the supply voltage source via the switch pl, while the other pole of the measuring device is connected to earth via a series resistor R. The measuring current Jml determined by the measuring device and used to determine the insulation resistance Rm results from the following equation al to:

   U 1 Jml = #
R Rm Rm
1+ +
Rp R
If, on the other hand, the size of the insulation resistance Rp between the positive pole of the supply voltage source and earth is to be determined, the switch p1 is moved to the other position and the measuring device M1 is connected to the negative pole of the supply voltage source.



  This then determines a measuring current Jpl for which the following equation a2 applies:
EMI2.1

In addition to the insulation resistances Rm and Rp to be determined, both equations also contain the ratio of these resistances to one another, which can assume any value and has made it impossible to determine Rm and Rp with sufficient accuracy so far.



   It is therefore proposed to carry out a further measurement, with the help of which it is possible to measure the knife
Rm Rp results from the influence of the variables and regardless of
Rp Rm pending.



   The circuit arrangement shown in FIG. 2 is used for this purpose. It shows a bridge circuit formed from the insulation resistors Rm and Rp and the preferably equally large voltage divider resistors R1 and R2, fed from the signal box battery U, in whose shunt a measuring device M2 and a series resistor R are connected.



   Assuming R> R1 = R2, the equations bl and b2 apply to the current Jm2 or Jp2 determined by the measuring device M2:
EMI2.2

EMI2.3
 If one compares these equations with the corresponding equation a1 or a2, one finds that they only differ from one another by an additive and a multiplicative quantity. If one introduces these quantities into the equations bl and b2, for example, the equations cl and c2 result:
Jml = (Jm2 + K) .Kl Jpi = (Jp2 + K) .K2
Rm Rp
By inserting fixed values for or



   Rp Rm the variables K, K1 and K2 can be determined from this:
U 2R 2R K = Ki = K2 = ----
2R 2R + Rm 2R + Rp Here, K represents a constant and K1 and K2 a variable according to Rm and Rp, respectively.



  However, if you also treat Kl and K2 as constant quantities, instead of a variable Rm or



  Rp introduces a constant Rm * or Rp, the equations dl and d2 result from the equations bl and b2:
Jm * = (Jm2 + K) K1 *
Jp * = (Jp2 + K). K2 * These equations meet the equality condition of equations cl and c2 only in one point, namely in the point Rm * = Rm or Rp * = Rp. All others determined by a circuit arrangement according to FIG. 2 and according to equation dl or d2 The measured values Jm2 and Jp2 applied to the constants K and K1 or K2 * differ from the measured values Jml and Jpl determined by a circuit arrangement according to FIG. 1 by amounts whose size depends on the respective difference between Rm and Rm * or Rp and Rp * directs.



   The graphical representation of the equations al and dl shown in FIG. 3 as a function of Rm confirms these relationships: The two curves of the same parameter always intersect at one point, namely at Rm = Rm *. Furthermore, it can be seen that in all cases in which the insulation resistance Rm to be measured is below the specified insulation resistance Rm *, the measured value Jm2, determined by a circuit arrangement according to FIG. 2 according to equation dl with the constants K and Kl *, is below that according to Fig. 1 determined measured value Jml lies.

   If, on the other hand, Rm is greater than Rm *, then the measured value Jm2 determined according to FIG. 2, to which the constants K and K1 * are applied, lies above the measured value Jml determined by a circuit structure according to FIG. 1.



   By comparing the two currents, it can thus be reliably identified whether the insulation resistance Rm to be determined is lower than the specified limit value Rm * and thus whether a fault message should be triggered or not.



   The same applies to the insulation resistance Rp applied to the positive pole of the supply voltage source.



   4 shows the block diagram of a device for carrying out the method according to the invention, in which it is determined within four successive clock phases which of the two insulation resistances Rm and Rp is the smaller and whether this is above or below the limit value specified by Rm * or Rp * lies.



   The problem is solved by means of the solution equation el or e2 derived from the equations al and dl or a2 and d2, according to which a malfunction message is only triggered if the measured value determined by a circuit arrangement according to FIG. 1 corresponds to that of a circuit arrangement 2, to which the assigned constants are applied, exceeds the value by an amount that is greater than the constant K, which is dependent on the system structure:
1 Jml # -Jm2 # K
Kl *
1
Jp1 # -Jp2 # K
K2 *
First, the device shown in FIG. 4 determines which of the two poles of the supply voltage source has the smaller and thus more dangerous insulation value against earth.

   For this purpose, during the first clock phase of the monitoring process, the contacts 11 and 12 of a control device (not shown) switch a device P, for example a polarized relay, into effect. The device P determines the direction of the resulting current flowing in the resistor Ral, which results from the insulation currents flowing through the voltage divider and insulation resistors R1 and Rp or R2 and Rm. Their contacts p2 and p3 connect preparatory depending on the current direction for the determination of a first measured value Jml or Jml to be carried out during the second clock phase.



  Jpl the pole of the supply voltage source with the measuring device M1, which has the higher insulation value to earth.



   During the second clock phase that now follows, the contacts 11 and 12 open; at the same time the contacts 21 and 22 of the control device close. The measuring device M1 determines a voltage which is directly proportional to the current Jml or Jpl flowing in the resistor Ra and according to the setting of the Ab
1 1 handles with a multiplicative constant - resp.



     Kl * K2 * is applied.



   During the third clock phase, the contacts 21, 22 are opened and the contacts 31 to 34 are closed.



  The measuring device M2 then determines a voltage via the contacts 32 and 33 which is directly proportional to the current flowing in the resistor Ra2. This current depends on the ratio of the contacts and resistors 32, Ra2,31, Ral <Rl, 34Rp
R2, Rm flowing insulation currents. The partial resistances Ral and Ra2 are dimensioned in such a way that their series connection results in a resistance whose size is equal to the resistance Ra. The voltage partial resistors R1 and R2 are the same size, but much smaller than the series connection of Ral and Ra2.



   During the fourth and last clock phase, the contacts 31 to 34 change back to the position shown.



  At the same time, the contact 41 switches the measuring current Jm2 resp.



  Jp2 from equation bl or b2 directly proportional voltage value to one input of an evaluation device A. The voltage value stored in measuring device M1, which multiplies the measured current Jml or Jpl according to equation al or a2, reaches the other input via contact 42 with the constant 1 / K1 * or 1 / K2 *, is proportional. If the voltage value determined by the measuring device M1 exceeds the value determined by the measuring device M2 by an amount that is greater than the constant K, which is dependent on the system structure and is set as a threshold value in the evaluation device, a fault is displayed.



   The invention is not restricted to the example shown, in particular not to a monitoring method in which the individual measured values are determined one after the other. Rather, in certain cases it can be advantageous to carry out the necessary measurements simultaneously. In this case, storage devices for the determined measured values can then be dispensed with and the measured variables can be passed directly to the inputs of the evaluation device.



   It should also be pointed out that the measuring device M2 used to determine the second measured value Jm2 or Jp2 does not necessarily have to be connected to the center tap of a voltage divider connecting the two poles of the supply voltage source. Rather, it can be clamped to any tap on this voltage divider. In this case, however, it must be taken into account that the variables K, K1 and K2 take on values that differ from those shown in the description.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Erdschlussüberwachung einer erdfrei betriebenen, gleichspannungsgespeisten elektrischen Anlage, insbesondere einer Stellwerksanlage im Eisenbahnsicherungswesen, in der beim Unterschreiten eines vorgegebenen unteren Grenzwertes für den Isolationswiderstand zwischen einem Pol der Speisespannungsquelle und Erde eine Störungsmeldung ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen einen Pol (+) der Speisespannungsquelle (U) und Erde geschaltete Messeinrichtung (M1 in Fig. 1) einen ersten Messwert (Jml) und eine zwischen eine Anzapfung eines die Pole der Speisespannungsquelle verbindenden Spannungsteilers (Rl, R2) und Erde geschaltete Messeinrichtung (M2 in Fig. PATENT CLAIM A method for earth fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system, in particular an interlocking system in railway safety, in which a fault message is triggered when a specified lower limit value for the insulation resistance between a pole of the supply voltage source and earth is not reached, characterized in that one between a pole (+ ) the supply voltage source (U) and earth connected measuring device (M1 in Fig. 1) a first measured value (Jml) and a measuring device connected between a tap of a voltage divider (Rl, R2) connecting the poles of the supply voltage source and earth (M2 in Fig. 2) einen zweiten Messwert (Jm2) ermittelt, dass mindestens einer dieser Messwerte (Jml) mit einer multiplikativen Konstanten (1/K1*) beaufschlagt wird, deren Wert von der Grösse eines vorgegebenen unteren Grenzwertes (Rm*) für den zulässigen Isolationswiderstand (Rm) abhängig ist, und dass eine Störungsmeldung nur dann ausgelöst wird, wenn der erste Messwert (Jml) den zweiten Messwert (Jm2) - unter Berücksichtigung der multiplikativen Konstanten (1/K1*) - um einen Betrag überschreitet, der grösser ist als eine vom Anlagenaufbau abhängige Konstante (K). 2) a second measured value (Jm2) determines that at least one of these measured values (Jml) has a multiplicative constant (1 / K1 *) applied to it, the value of which depends on the size of a specified lower limit value (Rm *) for the permissible insulation resistance (Rm ) and that a fault message is only triggered if the first measured value (Jml) exceeds the second measured value (Jm2) - taking into account the multiplicative constants (1 / K1 *) - by an amount that is greater than one of the System structure dependent constant (K). UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch Schaltmittel (11 in Fig. 4) einer Steuereinrichtung vor Ermittlung des ersten Messwertes (Jml) zwischen die Anzapfung des Spannungsteilers (R1, R2) und Erde eine stromrichtungsempfindliche Einrich tung (P) geschaltet wird, deren Schaltmittel (p2, p3) denjenigen Pol der Speisespannungsquelle (U) über eine Messeinrichtung (M1) mit Erde verbinden, der den höheren Isolationswiderstand gegen Erde besitzt. SUBCLAIMS 1. The method according to claim, characterized in that by switching means (11 in Fig. 4) of a control device before determining the first measured value (Jml) between the tap of the voltage divider (R1, R2) and earth, a current direction-sensitive device (P) is connected whose switching means (p2, p3) connect that pole of the supply voltage source (U) to earth via a measuring device (M1) which has the higher insulation resistance to earth. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste Messeinrichtung (Ml in Fig. 4) eine dem ersten Messwert (Jml) entsprechende elektrische Grösse an einem nach Massgabe der multiplikativen Konstanten (1 /Kl *) einstellbaren Abgriff eines im Messkreis liegenden Widerstandes (Ra) und durch die zweite Messeinrichtung (M2) eine dem zweiten Messwert (Jm2) entsprechende Grösse an einem konstanten Teilwiderstand (Ra2) des Messkreises ermittelt wird. 2. The method according to claim, characterized in that by the first measuring device (Ml in Fig. 4) an electrical variable corresponding to the first measured value (Jml) at an adjustable tap of a lying in the measuring circuit according to the multiplicative constants (1 / Kl *) Resistance (Ra) and the second measuring device (M2) determines a variable corresponding to the second measured value (Jm2) at a constant partial resistance (Ra2) of the measuring circuit. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Auswerteeinrichtung (A) die Differenz der an ihren Eingangsklemmen anliegenden Grössen (Jml 1/K1* und Jm2) ermittelt und beim Überschreiten der als Schwellwert vorgegebenen Konstanten (K) eine Störungsmeldung ausgelöst wird. 3. The method according to claim, characterized in that an evaluation device (A) determines the difference between the quantities (Jml 1 / K1 * and Jm2) applied to its input terminals and a fault message is triggered when the constants (K) specified as a threshold value are exceeded.
CH1121266A 1965-08-12 1966-08-03 Procedure for earth fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system CH455033A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DES0098805 1965-08-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH455033A true CH455033A (en) 1968-04-30

Family

ID=7521743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1121266A CH455033A (en) 1965-08-12 1966-08-03 Procedure for earth fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system

Country Status (3)

Country Link
AT (1) AT260304B (en)
CH (1) CH455033A (en)
DE (1) DE1513510C3 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006022686B4 (en) 2006-05-16 2018-03-15 Sma Solar Technology Ag Measuring arrangement for determining the insulation resistance of an electrical device or a system
EP2477040A4 (en) * 2010-10-08 2014-08-13 Sanyo Electric Co Ground fault detection circuit, and ground fault detection device
ES2390148B1 (en) * 2010-12-17 2013-08-08 Zigor Corporacion, S. A. PROCEDURE AND DEVICE FOR MEASURING THE ELECTRICAL INSULATION RESISTANCE OF A CONTINUOUS VOLTAGE SOURCE.

Also Published As

Publication number Publication date
AT260304B (en) 1968-02-26
DE1513510A1 (en) 1969-09-11
DE1513510C3 (en) 1974-07-04
DE1513510B2 (en) 1973-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2805524C2 (en)
CH665735A5 (en) METHOD FOR DETECTION OF AN ERROR POINT IN A transmission line.
DE102018117296A1 (en) Method and device for determining the division of a total insulation resistance and the division of a total system leakage capacitance in an unearthed power supply system
DE4439499C2 (en) Method for detecting an earth short on an electrical power transmission line
EP0497994B1 (en) Method and circuit for monitoring an ion- or redox-potential measuring electrode system
DE1043479B (en) Electrical relay protection system
EP0665625B1 (en) Method for obtaining an impedance value and for processing in a distance protection device
DE69213521T2 (en) Method and arrangement for detecting saturation of current transformer transformers
CH455033A (en) Procedure for earth fault monitoring of an ungrounded, DC-powered electrical system
DE2333930C3 (en) Mains protection device for fault detection for a three-phase network
EP0368030A1 (en) Measuring method and circuitry for the determination of the trip current of residual current breakers
DE2052504C3 (en) Temperature measuring and control device
DE943072C (en) Tolerance measuring bridge
DE69308446T2 (en) Device for detecting faults on an underground electrical power distribution network
DE619518C (en) Device for determining the degree of compensation in high-voltage systems
DE822275C (en) Methods and devices for regulating or displaying the current distribution to the electrodes of an electrolytic cell
DE871847C (en) Process for the regulation of state variables of liquids, such as salinity, pH value, turbidity
DE19505814C1 (en) Circuit arrangement for monitoring an electrical network for its insulation state
DE740820C (en) Arrangement for the direct display of the phase difference between two AC voltages of the same frequency
DE701471C (en) Arrangement for measuring earth resistance with the aid of a surface transformer
DE506297C (en) Device for connecting measuring devices in cable distribution systems
DE2030671B2 (en) Device for determining the rate of corrosion of metals in corrosive media
DE1947037C3 (en) Distance protection device with polygonal tripping area
DE1053099B (en) Insulation monitoring device
DE2603789C3 (en) Electrical device for monitoring the insulation resistance of signaling and telecommunications systems