DD237562A1

DD237562A1 - Verfahren und schaltungsanordnung

Info

Publication number: DD237562A1
Application number: DD27658485A
Authority: DD
Inventors: Rudolf Wasmeier; Gerhard Gross; Walter Breburdo
Original assignee: Piesteritz Agrochemie
Priority date: 1985-05-22
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1986-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von Unsymmetrien bezueglich Amplitude und/oder Phase in Drehstromnetzen ohne mitgefuehrten Nulleiter. Die Erfindung dient insbesondere als Schutzeinrichtung fuer Motoren, Generatoren und andere hochwertige Anlagenteile durch Symmmetrieueberwachung hoher Genauigkeit ohne Verwendung von Messwandlern. Die Symmetrieueberwachung erfolgt dadurch, dass vorzugsweise zwei Netzwerke bestehend aus ohmschen und/oder Blindwiderstaenden an die Stromleitungen des Netzes angeschlossen sind und Ausgangsspannungen erzeugen, die im Symmetriefall gleich, sonst jedoch ungleich sind, aus deren Differenz ein Fehlersignal gewonnen wird. Eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von ursaechlich aus dem Netz stammenden Unsymmetrien verwendet einerseits eine symmetrische Sternlast und andererseits eine Brueckenschaltung aus einem Spannungsteiler zwischen zwei Phasen und einem weiteren Spannungsteiler zwischen diesem Spannungsteiler und der dritten Phase. Eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von ursaechlich aus der Elektroanlage stammenden Unsymmetrien verwendet an zwei verschiedenen Stellen der Anlage je ein Netzwerk, vorzugsweise je eine symmetrische Sternlast, deren Ausgangsspannungsdifferenz bei Ausfall des dazwischenliegenden Anlagenteiles das Fehlersignal bildet.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von Unsymmetrien bezüglich der Amplitude und/oder Phase in mehrphasigen Drehstromnetzen ohne mitgeführten Nulleiter.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Folgende Lösungen sind bekannt:

Spannungsüberwachungsrelais, bestehend aus 3 bzw. 4 neutralen Relais, welche bei Phasenausfall abschaltend wirken. Der Nachteil dieser Lösung ist das Abschalten bei Absenken aller Phasenspannungen im Drehstromnetz.

Durch die Generatorwirkung des angeschlossenen Motors wird eine Spannungsgröße erzeugt, die das Abfallen der Relais verhindert. Weiterhin ist eine Überwachungsschaltung gem. Patentschrift Nr. 146373 bekannt, welche durch Vergleich eines symmetrischen Sternpunktes mit dem Mittelpunktleiter eines Drehstromnetzes im Unsymmetriefall ein Signal bildet, welches über einen JK-Flip-Flop abschaltend wirkt. Diese Schaltungsanordnung ist nur einsetzbar in Drehstromnetzen, bei denen der Mittelpunktleiter mitgeführt wird. In Drehstromnetzen, welche mit einem überwachten Schutzleitersystem ausgeführt sind, ist diese Schaltung funktionsuntüchtig.

Bekannt ist eine Lösung, die durch Vergleich der Sternpunkte mindestens 2 oder mehrere Drehstrommotore im Unsymmetriefall eines dieser Motoreein auswertbares Signal erzeugt wird. Diese Lösung erkennt nur die Unsymmetrie einer dieser Motoreund schützt die gesamte Anlage bei Phasenausfall nicht.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die bisher eintretenden Beschädigungen beim Betrieb von elektrischen Anlagen und Antrieben bei auftretenden Unsymmetrien in mehrphasigen Drehstromnetzen als Folge von Fehlern der Installationstechnik, bei Fehlanschlüssen oder Überlastung für diese Anlagen nahezu auszuschließen, indem eine kontinuierliche Überwachung der Symmetrie des für den Betrieb dieser Anlage benutzten Drehstromnetzes ermöglicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten technischen Lösungen zu vermeiden bzw. unter bestimmten Bedingungen die Symmetrieüberwachung eines symmetrischen mehrphasigen Drehstromnetzes ohne mitgeführten Nulleiter überhaupt zu ermöglichen und dadurch die Abschaltung der an dieses Netz angeschlossenen Bauteile und Baugruppen zu ermöglichen, um Zerstörungen und Beschädigungen durch das Auftreten von Unsymmetrien zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch Kombination von für andere Anwendungsfälle bekannten elektrischen Baugruppen überraschenderweise als wesentlichste Funktion die Symmetrieüberwachung des Netzes erfolgt.

Die Symmetrieübenwachung des Netzes erfolgt dadurch, daß zwei oder mehrere Netzwerke, bestehend aus ohrhschen und/oder Blindwiderständen, an die Stromleitungen des Netzes angeschlossen sind und zwei oder mehrere Ausgangsspannungen gegenüber eines willkürlichen Bezugspotentials erzeugen, die ohne Vorhandensein einer Unsymmetrie gleich sind, sich bei Vorhandensein einer Unsymmetrie jedoch voneinander unterscheiden. Die Differenz bildet ggf. nach einer weiteren Umformung, z. B. einer Gleichrichtung, ein Fehlersignal, das ggf. in erfindungsgemäßer Kombination gestattet, zugleich weitere Schutzfunktionen, wie Phasenkorrektur und Symmetrieüberwachung in Mehrleitersystemen, zu realisieren.

Eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von Unsymmetrien des Netzes, deren Ursache insbesondere außerhalb der an das Netz angeschlossenen Anlage zu suchen ist, ist gekennzeichnet dadurch, daß einerseits eine vorzugsweise symmetrische Sternlast, bestehend aus ohmschen oder Blindwiderständen und andererseits eine Brückenschaltung, bestehend aus einem Spannungsteiler zwischen zwei Phasen, aus zwei vorzugsweise gleichen ohsnschen und/oder Blindwiderständen und einem weiteren Spannungsteiler zwischen der dritten Phase und dem Ausgang des ersten Spannungsteilers, der gegenüber dem ersten Spannungsteiler hochohmig ist, aus zwei ohmschen oder Blindwiderständen mit einem Verhältnis von vorzugsweise 2:1 an die Stromleitungen des Netzes angeschlossen ist.

Die Ausgangsspannungen dieser zwei Netzwerke bilden mit ggf. nachgeschaltetem Verstärker, Tiefpaß und dem Gleichrichter, als Differenz das Fehlersignal und sind an einen logischen Gattereingang bzw. an dessen Bezugspotential angeschlossen, dessen Ausgang ein logisches speicherbares Fehlersignal zur weiteren Auswertung bereitstellt.

Eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von Unsymmetrien des Netzes, deren Ursache insbesondere innerhalb der an das Netz angeschlossenen Anlage zu suchen ist, ist gekennzeichnet dadurch, daß an zwei verschiedenen Stellen der zu überwachenden Anlage je ein Netzwerk, bestehend aus ohmschen und/oder Blindwiderständen, vorzugsweise eine symmetrische Sternlast angeschlossen ist.

Eines dieser Netzwerke kann eiri Anlagenbauteil sein, das die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Netzwerkes bezüglich seiner Ausgangsspannung besitzt.

Die Ausgangsspannungen dieser zwei Netzwerke bilden mit ggf. nachgeschaltetem Verstärker, Tiefpaß und/oder Gleichrichter bei Ausfall eines Anlagenteiles als Differenz das Fehlersignal und sind an einen logischen Gattereingang bzw. an dessen Bezugspotential angeschlossen, dessen Ausgang ein logisches speicherbares Fehlersignal zur weiteren Auswertung

bereitstellt. '

Ausführungsbeispiel

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erkennung der Unsymmetrie in einem symmetrischen mehrphasigen Drehstromnetz ohne mitgefühlten Nulleiter, deren Ursache insbesondere außerhalb der an dieses Netz angeschlossenen Anlage zu suchen ist, als wesentliches erfindungsgemäßes Merkmal erläutert werden.

Figur 1 zeigt die Prinzipschaltung des Ausführungsbeispiels, in dem R, S und T die drei Leiter eines symmetrischen dreiphasigen Drehstromnetzes ohne mitgeführten Nulleiter sind. Erfindungsgemäß erfolgt die Bildung des Asymmetriesignals als Differenzspannung zweier Netzwerke (1) und (2), die dadurch gekennzeichnet sind, daß ihre Ausgangsspannungen, bezogen auf den Nennsymmetriepunkt des symmetrischen dreiphasigen Drehstromnetzes, bei Vorliegen eines symmetrischen Netzes gleich sind, bei Auftreten einer Unsymmetrie bezüglich Amplitude und/oder Phase des Netzes jedoch ungleich sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Netzwerk (1) realisiert durch eine Brückenschaltung, bestehend aus den Widerständen (3), (4), (5) und (6), die dadurch gekennzeichnet ist, daß die einander gleichen Widerstände (4) und (5) einen gegenüber (3) und (6) niederohmigen Spannungsteiler zwischen zwei Phasen bilden und die Widerstände (3) und (6), deren Werte sich wie 2:1 verhalten, einen weiteren Spannungsteilerzwischen der dritten Phase und der Ausgangsspannung des ersten Teiles bildet. Das Netzwerk 2 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel realisiert durch eine symmetrische Sternlast aus den Widerständen (7), (8) und (9). . .

Bezogen auf den nicht mitgeführten Nulleiter des Netzes erzeugen beide Netzwerke die Ausgangsspannung Null, also gleiche Ausgangsspannungen, wenn das Netz bezüglich Amplitude und Phase symmetrisch ist. Bei Auftreten einer Unsymmetrie des Netzes erzeugen die Netzwerke Ausgangsspannungen ungleich Null, die überraschenderweise verschieden sind, so daß die Differenz der beiden Ausgangsspannungen das Fehlersignal darstellt, das in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden kann. Im vorliegenden Beispiel wird das Fehlersignal durch einen Tiefpaß, bestehend aus dem Widerstand (10) und der Kapazität (11) von Störanteilen befreit, durch den Gleichrichter aus den Dioden (12) und (13) gleichgerichtet und zur weiteren Auswertung einer integrierten Schaltung (14) mit hochohmigem Eingang zugeführt, mit der in bekannter Weise Funktionen, wie verzögerte oder unverzögerte Abschaltung und/oder Anzeige des Fehlersignals, realisiert werden können. ,

Werden zwei der drei Widerstände der symmetrischen Sternlast nicht unmittelbar an das Bezugspotential der Schaltungsanordnung angeschlossen, sondern dem Daten- bzw. Takteingang eines D-Flip-Flops (15) zugeführt wie Fig. 2 zeigt, so läßt sich die Schaltungsanordnung zusätzlich zur Anzeige und/oder Korrektur der Phasenfolge nutzen. Fig. 3 zeigt ein Beispiel zur Erkennung einer Unsymmetrie, deren Ursache insbesondere innerhalb der an das Netz angeschlossenen Anlage zu suchen ist. R1,S1,T1 bzw. R2, S 2, T2sind die Anschlüsse an die Stromleiter des Netzes an zwei verschiedenen Stellen der Anlage. Zwei Netzwerke (1) und (2), bestehend aus ohmschen und/oder Blindwiderständen (7), (8), (9)

bzw. (16), (17), (18), die vorzugsweise als symmetrische Sternlast geschaltet sind, sind an diesen zwei Stellen der Anlage an den Stromleiter des Net2es angeschlossen und erzeugen zwei Ausgangsspannungen, die wie im oben dargestellten Beispiel weiterverarbeitet werden. Liegt einer dieser Anschlüsse z. B. vor und der andere nach einem zu überwachenden Anlagenteil, so sind die Ausgangsspannungen beider Netzwerke gleich, solange kein Fehler in dem zu überwachenden Anlagenteii vorliegt. Es tritt als Differenz der Ausgangsspannungen also kein Fehlersignal auf. Tritt in dem zu überwachenden Anlagenteil ein Fehler, z. B. eine Leiterunterbrechnung auf, so verändert sich die Ausgangsspannung des ersten Netzwerkes (1) nicht, die Ausgangsspannung des zweiten Netzwerkes (2) verändert sich jedoch infolge der auftretenden Unsymmetrie an der zweiten Anschlußstelle. Es tritt eine Differenz der Ausgangsspannungen und somit ein Fehlersignal auf, das zur Anzeige des Fehlers und/oder zur Abschaltung der Anlage benutzt werden kann.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Erkennen von Unsymmetrien bezüglich der Amplitude und/oder Phase in symmetrischen mehrphasigen Drehstromnetzen ohne mitgeführtem Nulleiter, gekennzeichnet dadurch, daß zwei oder mehrere Netzwerke, bestehend aus ohmschen und/oder Blindwiderständen an die Stromleitungen des Netzes angschlossen sind und zwei oder mehrere Ausgangsspannungen gegenüber einem willkürlichen Bezugspotential erzeugen, die ohne Vorhandensein einer Unsymmetrie gleich sind, sich bei Vorhandensein einer Unsymmetrie jedoch voneinander unterscheiden und deren Differenz ggf. nach einer weiteren Umformung, z.B. einer Gleichrichtung, das Fehlersignal bildet.
2. Schaltungsanordnung zum Erkennen von Unsymmetrien bezüglich der Amplitude und/oder Phase in symmetrischen mehrphasigen Drehstromnetzen ohne mitgeführtem Nulleiter, gekennzeichnet dadurch, daß einerseits eine vorzugsweise symmetrische Sternlast, bestehend aus ohmschen oder Blindwiderständen andererseits eine Brückenschaltung, bestehend aus einem Spannungsteiler zwischen zwei Phasen aus zwei vorzugsweise gleichen ohmschen und/oder Blindwiderständen und einem weiteren Spannungsteiler zwischen der dritten Phase und dem Ausgang des ersten Spannungsteilers, der gegenüber dem ersten Spannungsteiler hochohmig ist, aus zwei ohmschen oder Blindwiderständen mit einem Verhältnis von 2:1 an die Stromleitungen des Netzes angeschlossen ist, deren Ausgangsspannungsdifferenz mit ggf. nachgeschaltetem Verstärker, Tiefpaß und/oder Gleichrichter das Fehlersignal bildend, an einen logischen Gattereingang bzw. an dessen Bezugspotential angeschlossen sind, dessen Ausgang ein logisches speicherbares Fehlersignal zur weiteren Auswertung bereitstellt. .
3. Schaltungsanordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß zwei der Widerstände der symmetrischen Sternlast, angeschlossen an ein Flip-Flop, auch Signale zurfrequenzunabhängigen Drehfelderkennung liefern und mit dem Fehlersignal verknüpft, eine Drehfeidkorrektur und Phasensymmetrieüberwachung ermöglichen.
4. Schaltungsanordnung zum Erkennen von Unsymmetrien, deren Ursachö insbesondere innerhalb der an das Netz angeschlossenen Anlage zu suchen ist, bezüglich der Amplitude und/oder Phase in symmetrisch mehrphasigen Drehstromnetzen ohne mitgeführten Nulleiter, gekennzeichnet dadurch, daß an zwei Stellen einer zu überwachenden Anlage je 1 Netzwerk, insbesondere eine vorzugsweise symmetrische Sternlast oder Brückenschaltung, bestehend aus ohmschen und/oder Blindwiderständen, an die Stromleitungen des Netzes angeschlossen sind, deren Ausgangsspannungsdifferenz mit ggf. nachgeschaltetem Verstärker, Tiefpaß und/oder Gleichrichter das Fehlersignal bildend, an einen logischen Gattereingang bzw. an dessen Bezugspotential angeschlossen sind, dessen Ausgang ein logisches speicherbares Fehlersignal zur weiteren Auswertung bereitstellt.
5. Schaltungsanordnung nach Punkt 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß auch andere mittelpunktbildende Netzwerke eingesetzt werden können.