DD237562A1

DD237562A1 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT

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.The invention relates to a method and a circuit arrangement for detecting asymmetries with respect to amplitude and / or phase in three-phase networks without entrained neutral. The invention serves in particular as a protective device for motors, generators and other high-quality system components by Symmetretrieueberwachung high accuracy without the use of transducers. The symmetry monitoring takes place in that preferably two networks consisting of ohmic and / or reactive resistors are connected to the power lines of the network and generate output voltages which are the same in the case of symmetry, but otherwise unequal, from whose difference an error signal is obtained. A circuit arrangement for detecting unbalances originating from the network on the one hand uses a symmetrical star load and on the other hand uses a bridge circuit comprising a voltage divider between two phases and a further voltage divider between this voltage divider and the third phase. A circuit arrangement for recognizing asymmetries originating from the electrical system, uses at each of two different locations of the installation one network each, preferably one symmetrical star load each, whose output voltage difference forms the error signal in the event of failure of the intermediate part of the installation.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Erkennen von Unsymmetrien bezüglich der Amplitude und/oder Phase in mehrphasigen Drehstromnetzen ohne mitgeführten Nulleiter.The invention relates to a method and a circuit arrangement for detecting asymmetries with respect to the amplitude and / or phase in multi-phase three-phase networks without entrained neutral conductors.

Characteristic of the known technical solutions

Folgende Lösungen sind bekannt:The following solutions are known:

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.Voltage monitoring relay, consisting of 3 or 4 neutral relays, which have a disconnecting function in case of phase failure. The disadvantage of this solution is the shutdown when lowering all phase voltages in the three-phase network.

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.Due to the generator effect of the connected motor, a voltage magnitude is generated which prevents the relays from falling off. Furthermore, a monitoring circuit gem. Patent No. 146373 known, which forms a signal by comparing a symmetrical neutral point with the center conductor of a three-phase network in the asymmetry case, which acts via a JK flip-flop switching off. This circuit arrangement can only be used in three-phase networks in which the center conductor is carried. In three-phase networks, which are designed with a monitored protective conductor system, this circuit is inoperative.

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.A solution is known which is generated by comparing the star points at least two or more three-phase motors in the asymmetry of one of these Motoreein evaluable signal. This solution only recognizes the imbalance of one of these motors and does not protect the entire system in case of phase failure.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to virtually rule out the previously occurring damage to the operation of electrical systems and drives in asymmetries occurring in multi-phase three-phase networks as a result of errors in installation technology, in case of mishandling or overload for these systems by a continuous monitoring of the symmetry of the Operation of this system used three-phase network is enabled.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to avoid the disadvantages of the known technical solutions or under certain conditions, the symmetry monitoring of a symmetrical multi-phase three-phase network without entrained neutral at all and thereby enable the shutdown of connected to this network components and assemblies to destruction and Damage caused by the occurrence of asymmetries.

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.According to the invention the object is achieved in that surprisingly by combining known for other applications electrical assemblies, the most essential function is the symmetry monitoring of the network.

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.The symmetry monitoring of the network is accomplished by connecting two or more networks of ear and / or reactance resistors to the power lines of the network and generating two or more output voltages against an arbitrary reference potential that are equal without presence of imbalance, in the presence However, they differ from one another in terms of asymmetry. The difference forms, if necessary, after a further transformation, for. As a rectification, an error signal that may be allowed in combination according to the invention to realize at the same time other protective functions, such as phase correction and symmetry monitoring in multi-conductor systems.

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.A circuit arrangement for detecting asymmetries of the network, the cause of which is to be sought in particular outside the system connected to the network, characterized in that on the one hand a preferably symmetric star load, consisting of ohmic or reactances and on the other hand, a bridge circuit consisting of a voltage divider between two Phases, of two preferably identical ohsnschen and / or reactances and another voltage divider between the third phase and the output of the first voltage divider, which is high impedance compared to the first voltage divider, of two ohmic or reactances with a ratio of preferably 2: 1 to the power lines connected to the network.

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.The output voltages of these two networks form with optionally downstream amplifier, low-pass filter and the rectifier, the difference as the error signal and are connected to a logic gate input or at its reference potential, the output provides a logical storable error signal for further evaluation.

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.A circuit arrangement for detecting asymmetries of the network, the cause of which is to be sought in particular within the system connected to the network, is characterized in that at two different points of the system to be monitored depending on a network consisting of ohmic and / or reactances, preferably one symmetrical star load is connected.

Eines dieser Netzwerke kann eiri Anlagenbauteil sein, das die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Netzwerkes bezüglich seiner Ausgangsspannung besitzt.One of these networks can be a plant component which has the characteristics of the network according to the invention with regard to its output voltage.

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 AuswertungThe output voltages of these two networks with possibly downstream amplifier, low-pass filter and / or rectifier in case of failure of a part of the plant as a difference, the error signal and are connected to a logic gate input or at its reference potential, the output of a logical memory error signal for further evaluation

bereitstellt. ' provides. '

embodiment

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.In one embodiment, the detection of the imbalance in a symmetrical multi-phase three-phase network without sympathetic neutral, whose cause is to be sought in particular outside the system connected to this network, as essential feature of the invention will be explained.

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). . .Figure 1 shows the basic circuit of the embodiment in which R, S and T are the three conductors of a balanced three-phase three-phase network without entrained neutral. According to the invention, the formation of the asymmetry signal as differential voltage of two networks (1) and (2), which are characterized in that their output voltages, based on the nominal symmetry point of the balanced three-phase three-phase network, in the presence of a symmetrical network are the same, when an asymmetry with respect to amplitude occurs and / or phase of the network, however, are unequal. In the present embodiment, the network (1) is realized by a bridge circuit consisting of the resistors (3), (4), (5) and (6), which is characterized in that the same resistors (4) and (5 ) form a low-resistance voltage divider between two phases in comparison with (3) and (6), and the resistors (3) and (6) whose values behave as 2: 1 form another voltage divider between the third phase and the output voltage of the first part. The network 2 is realized in the present embodiment by a symmetrical star load of the resistors (7), (8) and (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. , Based on the non-entrained neutral of the network, both networks generate the output voltage zero, ie equal output voltages, if the network is symmetrical in terms of amplitude and phase. When network imbalance occurs, the networks generate non-zero output voltages, which are surprisingly different so that the difference in the two output voltages represents the error signal that can be suitably processed further. In the present example, the error signal by a low-pass filter, consisting of the resistor (10) and the capacitance (11) freed of noise components, rectified by the rectifier of the diodes (12) and (13) and for further evaluation of an integrated circuit (14 ) supplied with high-impedance input, with the functions in a known manner, such as delayed or instantaneous shutdown and / or display of the error signal, can be realized. .

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)If two of the three resistances of the symmetrical star load are not connected directly to the reference potential of the circuit arrangement, but are fed to the data or clock input of a D-type flip-flop (15), as shown in FIG. 2, the circuit arrangement can be additionally displayed and / or or correct the phase sequence. Fig. 3 shows an example for detecting an imbalance, the cause of which is to be sought in particular within the system connected to the network. R1, S1, T1 and R2, S 2, T2 are the connections to the power conductors of the network at two different points in the system. Two networks (1) and (2) consisting of ohmic and / or reactances (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.or (16), (17), (18), which are preferably connected as a balanced star load, are connected at these two points of the system to the conductor of the Net2es and generate two output voltages, which are further processed as in the example above. If one of these connections z. B. before and the other for a part of the plant to be monitored, so the output voltages of both networks are the same, as long as no error in the system to be monitored plant exists. It occurs as a difference of the output voltages so no error signal. Occurs in the monitored part of the plant an error, eg. B. a Leiterunterbrechnung, so the output voltage of the first network (1) does not change, the output voltage of the second network (2) changes, however, due to the asymmetry occurring at the second connection point. There is a difference in the output voltages and thus an error signal which can be used to indicate the fault and / or shutdown of the system.

Claims

Invention claim:

1. A method for detecting asymmetries with respect to the amplitude and / or phase in symmetrical polyphase three-phase networks without entrained neutral, characterized in that two or more networks, consisting of resistive and / or reactances are connected to the power lines of the network and two or more output voltages generate an arbitrary reference potential, which are equal without the presence of an imbalance, however, differ in the presence of an imbalance from each other and their difference, if necessary, after a further transformation, eg a rectification, the error signal forms.

2. Circuit arrangement for detecting asymmetries with respect to the amplitude and / or phase in symmetrical polyphase three-phase networks without entrained neutral, characterized in that on the one hand a preferably symmetric star load, consisting of ohmic or reactances on the other hand, a bridge circuit consisting of a voltage divider between two phases of two preferably the same ohmic and / or reactances and a further voltage divider between the third phase and the output of the first voltage divider, which is high impedance compared to the first voltage divider, is connected from two ohmic or reactances with a ratio of 2: 1 to the power lines of the network, their output voltage difference with possibly downstream amplifier, low-pass filter and / or rectifier forming the error signal, are connected to a logic gate input or at the reference potential, the output of a logical memory b ares error signal for further evaluation. ,

3. Circuit arrangement according to item 2, characterized in that two of the resistors of the symmetrical star load, connected to a flip-flop, also provide signals for frequency-independent rotary field detection and linked to the error signal, allow a Drehfeidkorrektur and phase balance monitoring.

4. Circuit arrangement for detecting asymmetries whose cause is particularly to be sought within the system connected to the grid, with respect to the amplitude and / or phase in symmetrical multi-phase three-phase networks without entrained neutral, characterized in that at two points of a system to be monitored each 1 Network, in particular a preferably symmetrical star load or bridge circuit consisting of ohmic and / or reactances are connected to the power lines of the network whose output voltage difference with possibly downstream amplifier, low-pass and / or rectifier forming the error signal to a logical gate input or at whose reference potential is connected, whose output provides a logical storable error signal for further evaluation.

5. Circuit arrangement according to item 2 to 4, characterized in that other center-forming networks can be used.