DD205257A1

DD205257A1 - HIGH VOLTAGE MEASURING DEVICE WITH A PASSIVE CAPACITIVE PARTNER

Info

Publication number: DD205257A1
Application number: DD23657181A
Authority: DD
Inventors: Werner Brendler; Jochen Ermisch; Frieder Hoppadietz; Manfred Weser
Original assignee: Werner Brendler; Jochen Ermisch; Frieder Hoppadietz; Manfred Weser
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1981-12-30
Publication date: 1983-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsmesseinrichtung mit einem passiven kapazitiven Spannungsteiler. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluss der Zuleitungen zwischen Messeinrichtung und Buerde zu eliminieren. Dabei geht die Erfindung von einer Gattung aus, die den Teiler quasi unbelastet betreibt. Diese Aufgabe wird geloest, indem ein Differenzverstaerker 10 vorgesehen ist, der mit seinem Eingang an der Sekundaerwicklung 9 eines ersten Uebertragers 6 liegt. Die Primaerwicklung 5 des besagten ersten Uebertragers 6 liegt einerseits am Verbindungspunkt 4 der Kondensatoren des kapazitiven Teilers und andererseits an einer Buerde 8. Dagegen arbeitet der Verstaerker 10auf einen zweiten Uebertrager 12, dessen zweite Wicklung 13 an der Spannung ueber der Buerde 8 anliegt.The invention relates to a high-voltage measuring device with a passive capacitive voltage divider. The invention has for its object to eliminate the influence of the leads between the measuring device and Buerde. The invention is based on a genus that operates the divider virtually unloaded. This object is achieved by providing a Differenzverstaerker 10, which is located with its input to the secondary winding 9 of a first transmitter 6. The primary winding 5 of said first transformer 6 is located on the one hand at the connection point 4 of the capacitors of the capacitive divider and on the other hand on a Burder 8. In contrast, the amplifier 10 operates on a second transformer 12 whose second winding 13 is applied to the voltage over the Burder 8.

Description

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Hochspannungsmeßeinrichtung mit einem passiven kapazitiven TeilerHigh voltage measuring device with a passive capacitive divider

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsmeßeinrichtung für hohe elektrische Spannungen, die einen periodischen - insbesondere einen mindestens annähernd sinusförmigen - Verlauf nehmen.The invention relates to a voltage measuring device for high electrical voltages, which take a periodic - in particular an at least approximately sinusoidal - course.

Diese Spannungsmeßeinrichtung besteht aus einem, an der Hochspannung liegenden kapazitiven Teiler, der mindestens einen Oberspannungskondensator und einen Unterspannungskondensator sowie einen Meßverstarker aufweist, der als Differenzverstärker ausgebildet ist. Der Differenzverstärker liegt mit seinem Eingang an der Sekundärwicklung eines Übertragers während die Primärwicklung des besagten Übertragers am Verbindungspunkt des Oberspannungskondensators des kapazitiven Spannungsteilers liegt.This voltage measuring device consists of a, located at the high voltage capacitive divider having at least one high-voltage capacitor and an undervoltage capacitor and a Meßverstarker, which is designed as a differential amplifier. The differential amplifier is located with its input to the secondary winding of a transformer while the primary winding of said transformer is located at the connection point of the high voltage capacitor of the capacitive voltage divider.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Prinzipiell lassen sich kapazitive Teiler unterscheiden; und zwar in aktive Teiler, die den Strom durch den Wandler und passive Teiler, die dje Spannung über dem Unterspannungskondensator erfassen (K. Groenenboom u. H.A.J.K. Spoorenberg "De Espom een capacitief gekoppelde elektronische spanningstransformator" Smit Medelingen 24 (1969)·. Ko. 4 S. 223-232; P. Matthiesen und U. Weigel "Spannungswandler für Hcchspannungsanlagen mit kapazitivem Teiler und elektronischem Meßverstärker¹¹ Bull. ASE/UCS 71 (1980) 9, 10. Mai S. 450-454).Characteristic of the known technical solutions In principle, capacitive dividers can be distinguished; namely into active dividers which detect the current through the converter and passive dividers which detect the voltage across the undervoltage capacitor (K. Groenenboom and HAJK Spoorenberg "De Espom een capacitief Coupled Electronic Spanning Transformer" Smit Medelingen 24 (1969). 4 pp. 223-232; P. Matthiesen and U. Weigel "Voltage transformers for high-voltage systems with capacitive divider and electronic measuring amplifier ¹¹ Bull. ASE / UCS 71 (1980) 9, May 10, pp. 450-454).

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Es ist bei passiven kapazitiven Teilern bekannt, zur Erhöhung der Übertragungsgenauigkeit und /oder der Ausgangsleistung der Meßeinrichtung Verstärker anzuwenden (ETZ/A Bd. 88 ( 1967) H. 13 S. 309-312), die auch als Operationsverstärker ausgeführt sind (CH-PS 556 541). Um die relativ hohe Spannung, die am Unterspannungskondensatör ansteht, für eine elektronische Weiterverarbeitung umzuformen, wird in ebenfalls bekannter Weise vor dem Eingang in den Verstärker nochmals eine Spannungsteilung vorgenommen, z.B. derart, daß einem Operationsverstärker ein Widerstand zugeordnet ist. Dieser Operationsverstärker arbeitet dann im off-line Betrieb auf einen Leistungsverstärker, der die notwendip-e Leistung für Anzeigegeräte, Zähler und Schutzeinrichtungen liefert.It is known in passive capacitive dividers to use amplifiers to increase the transmission accuracy and / or the output power of the measuring device (ETZ / A Vol. 88 (1967) H. 13 p. 309-312), which are also designed as operational amplifiers (CH- PS 556 541). To reshape the relatively high voltage present at the low voltage capacitor for further electronic processing, a voltage division is again made in the prior art prior to input to the amplifier, e.g. such that an operational amplifier is associated with a resistor. This operational amplifier then operates in off-line mode on a power amplifier which provides the necessary power for display devices, counters and protective devices.

Nachteilig bei einer solchen Anordnung ist es, daß die Schaltungsmaßnahmen zur Spannungsanpassung und des offline Betriebes zweier Verstärker die Fehlergrenzen der Meßeinrichtung ungünstig beeinflussen. Pertigungsbedingte Toleranzen der das Übertragungsmaß bestimmenden Bauelemente erfordern meist eine Kalibrierung der Meßanordnung, die mittels veränderlicher Teiler vorgenommen werden kann.The disadvantage of such an arrangement is that the circuit measures for voltage adjustment and the offline operation of two amplifiers affect the error limits of the measuring device unfavorable. Pertigungsbedingte tolerances of the transmission dimension determining components usually require a calibration of the measuring device, which can be made by means of variable divider.

Des weiteren wurde zur Vermeidung der geschilderten Nachteile bereits vorgeschlagen (Wp G01 R/325 936), eine Spannungsmeßeinrichtung für Hochspannung, mit einem an der Hochspannung anliegenden kapazitiven Spannungsteiler und einem Meßverstärker dadurch weiterzubilden, daß als Meßverstärker ein Differenzverstärker Anwendung findet, der mit seinem einen Eingang an einem Verbindungspunkt . einer ersten Reihenschaltung von Kondensatoren liegt, die parallel zum Unterspannungskondensator geschaltet ist während sein anderer Eingang an einem Verbindungspunkt. einer zweiten Reihenschaltung von Kondensatoren liegt, die zwischen Bezugspotential und dem Ausgang des Differenzverstärkers angeschlossen ist, wobei dieser Punkt auch das Ausgangssignal führt.Furthermore, in order to avoid the described disadvantages has been proposed (Wp G01 R / 325 936), a voltage measuring device for high voltage, with a voltage applied to the high voltage capacitive voltage divider and a measuring amplifier in that as a sense amplifier, a differential amplifier is used, the one with his Input at a connection point. a first series connection of capacitors, which is connected in parallel to the undervoltage capacitor while its other input at a connection point. a second series circuit of capacitors connected between the reference potential and the output of the differential amplifier, this point also carrying the output signal.

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Allen Lösungen liegt der gemeinsame Nachteil zugrunde, daß mindestens ein Verstärker der Meßeinrichtung galvanisch mit dem Hochspannungsteiler verbunden ist. Zum Schut-e des Verstärkers sind neben t'bersr.annungsableitern am Verstärkereingang noch spezielle Schaltungen zur Hilfsenergieversorgung des Verstärkers am Hochspannungsteiler notwendig, die eine galvanische von der Erde getrennte Speisung des Verstärkers gestatten. In allen Fällen sind dem Hochspannungsteiler Verstärker mit hohem Einnangswiderstand nachzuschalten, damit die Übertragungsgenauigkeit nicht beeinträchtigt wird.All solutions is based on the common disadvantage that at least one amplifier of the measuring device is galvanically connected to the high-voltage divider. For the protection of the amplifier, in addition to the transient arresters at the amplifier input, special circuits for the auxiliary power supply of the amplifier to the high voltage divider are necessary, which allow a galvanic supply of the amplifier separate from the ground. In all cases, high-voltage amplifiers must be connected downstream of the high-voltage divider so that the transmission accuracy is not impaired.

Diese Nachteile werden durch eine weitere bereits vorgeschlagene Lösung überwunden, die darin besteht, den IV'eßverstärker, der als Differenzverstärker ausgebildet ist, mit seinem Eingang an die Sekundärwicklung eines Übertragers zu legen.These disadvantages are overcome by another already proposed solution, which is to put the IV'eßverstärker, which is designed as a differential amplifier, with its input to the secondary winding of a transformer.

Die Primärwicklung dieses ersten Übertragers liegt einerseits an dem Verbindungspunkt des Oberspannungskondensators mit dem Unterspannun^skondensator des kapazitiven Teilers und andererseits an einer zweiten Wicklung eines zweiten Übertragers, dessen erste Wicklung am Ausgang des Differenzverstärkers liept und wo die Bürdenspannung entweder durch induktive Kopplung mittels einer dritten Wicklung des zweiten Übertragers gewonnen wird oder die Spannung an der zweiten Wicklung und/oder der ersten Wicklung bzw. die Spannung an einer Anzapfung dieser Wicklungen als Bürdenspannung dient (Wp G01 R/233 221/3). Durch diese Lösung wird sowohl erreicht, daß der kapazitive Teiler quasie unbelastet bleibt, was sich auf die Meßgenauigkeit vorteilhaft auswirkt. Desweiteren erfolgt durch diese Lösung eine galvanische Trennung des Verstärkereinganges von Hochspannungsteiler, was aufwendige Schutzmaßnahmen entbehrlich macht.The primary winding of this first transformer is located on the one hand at the connection point of the high voltage capacitor with the Unterspannun ^ capacitors of the capacitive divider and on the other hand to a second winding of a second transformer, the first winding at the output of the differential amplifier and where the load voltage either by inductive coupling by means of a third winding of the second transformer or the voltage at the second winding and / or the first winding or the voltage at a tap of these windings serves as a load voltage (Wp G01 R / 233 221/3). By this solution is achieved both that the capacitive divider quasie remains unloaded, which has an advantageous effect on the measurement accuracy. Furthermore, this solution provides a galvanic isolation of the amplifier input of high-voltage divider, which makes expensive protective measures unnecessary.

Auf die Weiterbildung dieser Meßeinrichtung richtet sich die nachfolgend beschriebene Lösung.In the development of this measuring device, the solution described below depends.

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Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel., die bereits vorgeschlagene Meßeinrichtung für hohe Spannungen so weiterzubilden, daß ihre Meßgenauigkeit weiter verbessert wird und der Aufwand an Installationsmaterial dabei sinkt.The invention has the object. To further develop the already proposed measuring device for high voltages so that their accuracy is further improved and the cost of installation material thereby decreases.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßeinrichtung derart weiterzubilden, daß der nachteilige, weil unterschiedlicher Einfluß der Zuleitungen zwischen Meßeinrichtung und Bürde sowie der Größe der Bürde eliminiert wird. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäß ausgebildeten Spannungsmeßeinricfitung dadurch gelöst, daß die in den Kennzeichen der Ansprüche angegebenen Merkmale zur Anwendung kommen.The invention has the object of developing the measuring device such that the disadvantageous because different influence of the leads between measuring device and burden and the size of the burden is eliminated. This object is achieved in a voltage measuring device of the generic type in that the features specified in the characteristics of the claims are used.

Ausführungsbeispielembodiment

Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend beschrieben, wie eine gemäß den Merkmalen des Erfindungsanspruches aufgebaute Hochspannungsmeßeinrichtung verwirklicht ist.Reference to a drawing will be described below how a built according to the features of the invention claim high-voltage measuring device is realized.

In der Pig. ist ein Hochspannunpsteiler 1 mit einem Oberspannungskondensator 2 und einem Unterspannunfskondensator 3 gezeigt. Am Verbindungspunkt 4 der beiden vorgenannten Kondensatoren des Hochspannungsteilers 1 liegt eine Primärwicklung 5 eines ersten Übertragers 6 in Reihe mit einer Leitung 7 und einer Bürde 8. An einer Sekundärwicklung 9 des Übertragers 6 ist ein Differenzverstärker 10 angeschlossen, der seinerseits eine Primärwicklung 11 eines zweiten Übertragers 12 speist. Eine Sekundärwicklung 13 dieses Übertragers 12 ist über ein Leitungspaar 14 an die Bürde 8 angeschlossen und treibt den B ürdenstrom, der sich so einstellt, daß die Spannung über der Bürde 8 mit der Spannung am Verbindungspunkt 4 übereinstimmt, und somit durch die Primärwicklung 5 des ersten Übertragers kein Strom fließt.In the Pig. a Hochspannunpsteiler 1 with a high-voltage capacitor 2 and a Unterspannunfskondensator 3 is shown. At the connection point 4 of the two aforementioned capacitors of the high voltage divider 1 is a primary winding 5 of a first transformer 6 in series with a line 7 and a burden 8. At a secondary winding 9 of the transformer 6, a differential amplifier 10 is connected, in turn, a primary winding 11 of a second transformer 12 feeds. A secondary winding 13 of this transformer 12 is connected via a line pair 14 to the burden 8 and drives the B ürdenstrom, which adjusts so that the voltage across the burden 8 coincides with the voltage at the connection point 4, and thus through the primary winding 5 of the first Transformer no current flows.

Claims

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• Srfindungsanspruch

High-voltage measuring device with a high-voltage applied to the capacitive voltage divider, which consists of at least a high-voltage capacitor and a Unterspannungskoridensator, and having a differential amplifier, which lies with its input to the secondary winding of a first transformer,

characterized in that the primary winding of said transformer is connected on the one hand to the connection point of the high voltage and the low voltage capacitor and on the other hand to a burden, while the differential amplifier operates on a second transmitter, whose second winding bears the voltage across the load.

- For this a sheet drawing -