DD253333A1 - PART DISCHARGE MEASURING ASSEMBLY WITH SUPPRESSION OF SUPPRESSED RF INTERFERENCE VOLTAGES - Google Patents
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Abstract
Die Teilentladungsmessanordnung mit Unterdrueckung ueberlagerter HF-Stoerspannung sichert bei der Teilentladungsfehlstellenortung vorzugsweise an Kabeln ein sauberes Abtrennen der die elektrischen Teilentladungsimpulse ueberlagerten HF-Stoerspannung, ohne dass dabei die Polaritaetsinformation der elektrischen Teilentladungsimpulse verlorengeht. Mittels eines in der Zeit variierbaren, z. B. aus einer periodischen Grundwelle einer Pruefwechselspannung oder eines einmaligen Vorganges (Impulsspannung) gewonnenen Steuerimpulses kann die Signaluebertragung in einem Zeitfenster erfolgen. Dadurch wird es ohne zusaetzlichen Schaltungsaufwand moeglich, z. B. die bei 50 Hz Pruefwechselspannung an einem plastisolierten Hochspannungskabel entstehenden Teilentladungsimpulse in Gruppen getrennt und polaritaetsgetreu zu erfassen und zu bewerten. Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einer Gegentakttransistorschaltung mit Dioden und einem steuerbaren Widerstand zwischen den beiden Basen zur Erzeugung eines Ruhestromes. An die Steuerelektrode des steuerbaren Widerstandes ist ueber einen Trennkondensator und einer Gleichrichterschaltung mit optimalem Zeitverhalten und Grundpegeleinstellung der Ausgang eines das Nutz-Stoersignalgemisch verstaerkenden Steuerverstaerker und ueber eine Entkopplungsdiode der Steuerimpuls so gelegt, dass bei aktivem Steuersignal nur die elektrischen Teilentladungsimpulse ueber die Gegentakttransistoren uebertragen werden. Fig. 1The partial discharge measuring arrangement with suppression of superimposed RF interference voltage ensures in the partial discharge fault location preferably on cables a clean separation of the electrical partial discharge pulses superimposed RF interference voltage, without losing the Polaritaetsinformation the electrical partial discharge pulses. By means of a variable in time, z. B. from a periodic fundamental wave of a Pruefwechselspannung or a one-time process (pulse voltage) obtained control pulse, the Signaluebertragung can be done in a time window. This makes it possible without additional circuitry, z. B. separated at 50 Hz Pruefwechselspannung on a plastisolierten high voltage cable partial discharge pulses in groups and polarity accurate to capture and evaluate. The invention consists essentially of a push-pull transistor circuit with diodes and a controllable resistor between the two bases for generating a quiescent current. To the control electrode of the controllable resistor is via a separator capacitor and a rectifier circuit with optimal timing and basic level setting the output of a Nutz-Stoersignalgemisch amplifying Steuerverstaerker and via a decoupling diode of the control pulse so that when active control signal only the electrical partial discharge pulses are transmitted via the push-pull transistors. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen . .For this 2 pages drawings. ,
Die Erfindung betrifft die Schaltungsanordnung einerTeiientladungsmeßeinrichtung zursicheren Unterdrückung von HF-Störspannungen, welche elektrischen Teilentladungsimpulsen überlagert sind und die eine Messung in einem periodischen Zeitfenster gestattet.The invention relates to the circuit arrangement of a partial charge measuring device for the reliable suppression of RF interference voltages, which are superimposed on electrical partial discharge pulses and which permits a measurement in a periodic time window.
Die breitbandige Teilentladungsmeßtechnik hat vor allem den Nachteil, daß sie durch äußere Störungen wesentlich stärker beeinflußt wird als selektive Verfahren. Das beeinträchtigt bedeutend die Meßempfindlichkeit bei praktischen Messungen. Diese Störungen kann man grundsätzlich in zwei Gruppen einteilen:The broadband Teilentladungsmeßtechnik has the particular disadvantage that it is much more affected by external interference than selective method. This significantly affects the measurement sensitivity in practical measurements. These disorders can basically be divided into two groups:
a) stochastisch auftretende Störungena) stochastically occurring disorders
b) periodisch auftretende Störungen (z. B. hochfrequente Einstreuungen von Rundfunksendern)b) periodically occurring interference (eg high-frequency interference from radio stations)
Stochastische Störungen können bei selektiver als auch bei breitbandiger Teilentladungsmeßtechnik nicht unterdrückt werden. Hochfrequente Störungen werden von selektiven Meßgeräten durch Wahl einer geeigneten Meßfrequenz unterdrückt. Bei der breitbandigen Teilentladungsmeßtechnik können sie nur durch zusätzliche Maßnahmen (z. B. Saugkreise) und nur teilweise, weil meistens mehrere Sender mit ihren Frequenzen einfallen, unterdrückt werden. Eine Möglichkeit zur HF-Störunterdrückung ist durch DD-WP 91092 bekanntgeworden. Diese Anordnung sieht vor, daß die unerwünschte HF-Störspannung, welche zu einer gedachten Nullinie symmetrisch verläuft, gleichgerichtet wird, so daß sie durch einen nachfolgenden Hochpaß nicht weiter übertragen werden kann. Die durch die HF-Störspannung überlagerten unsymmetrisch zur gedachten Nullinie verlaufenden unipolaren Spannungsimpulse der Teilentladungen führen zu einer kurzzeitigen Verlagerung der gleichgerichteten Spannung. Diese Spannungsänderung wird durch den Hoch paß übertragen. Das von den HF-Störungen befreite Teilentladungssignal kann somit weiter verarbeitet werden. Die Polaritätsinformation, aus welcher wichtige Rückschlüsse auf Entstehungsort und Art des Fehlers gezogen werden können, geht durch die Gleichrichtung verloren. Eine gleichzeitige Meßfensterbildung, welche bestimmte zeitliche Abschnitte zu betrachten gestattet, erfolgt nicht.Stochastic interference can not be suppressed in selective as well as in broadband Teilentladungsmeßtechnik. High-frequency interference is suppressed by selective measuring devices by choosing a suitable measuring frequency. In the broadband Teilentladungsmeßtechnik they can be suppressed only by additional measures (eg, suction circuits) and only partially, because usually several transmitters with their frequencies occur. One possibility for RF interference suppression has become known from DD-WP 91092. This arrangement provides that the unwanted RF noise voltage, which is symmetrical to an imaginary zero line rectified, is rectified so that it can not be transmitted by a subsequent high pass. The unipolar voltage pulses of the partial discharges, which are superposed asymmetrically with respect to the imaginary zero line and which are superimposed by the HF interference voltage, lead to a short-term displacement of the rectified voltage. This voltage change is transmitted through the high passport. The freed from RF interference partial discharge signal can thus be further processed. The polarity information, from which important conclusions about the place of origin and the nature of the error can be drawn, is lost through the rectification. A simultaneous Meßfensterbildung, which allows to consider certain temporal sections, does not take place.
Durch die DE-OS 2836914 ist eine aus Komplementärtransistoren bestehende Gegentaktausgangsstufe bekannt, bei der jeweils der Kollektor auf die Basis zweier vorgeschalteter Transistoren zurückgeführt wird, die über einen Optokoppler, bei welchen der Fototransistor mit Kollektor und Emitter zwischen die Basen der Komplementärtransistoren geschaltet ist, die Vorspannung erzeugen. Diese Schaltungsanordnung dient dazu, die Änderung des Ausgangsstromes auf Grund von Temperaturänderungen in einen der beiden Komplementärtransistoren zu kompensieren.From DE-OS 2836914 a Komplementakttransistoren existing push-pull output stage is known, in each of which the collector is returned to the base of two upstream transistors, which is connected via an optocoupler in which the phototransistor with collector and emitter between the bases of the complementary transistors Create bias. This circuit serves to compensate for the change of the output current due to temperature changes in one of the two complementary transistors.
Eine Kompensation desTemperatureinflusses ist auch dann möglich, wenn, wie in Tietze, Schenk „Halbleiterschaltungstechnik", S.352,4. Auflage, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg veröffentlich, die Basis eines Regeltransistors, dessen Kollektor und Emitter zwischen die Basen der Komplementärtransistoren geschaltet sind, mit Widerständen von entgegengesetzten Temperaturgang vorgespannt ist. In beiden Fällen handelt es sich um eine temperaturgeregelte Vorspannungserzeugung. Eine Gegentaktendstufe mit Dioden zur Vorspannungserzeugung wird durch DE-OS 2623245 bekanntgemacht. Diese Dioden sind so gewählt, daß sich ein kleiner Ruhestrom in den Ausgangstransistoren ergibt, um die sogenannte Übernahmeverzerrung zu minimieren. In den mit Komplementärtransistoren ausgerüsteten Ausgangsgegentaktverstärker soll in jedem Fall das Eingangssignal unverändert in der Form auf den Ausgang übertragen werden.A compensation of the temperature influence is also possible if, as published in Tietze, Schenk "Halbleiterschaltungstechnik", p.352,4th edition, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg, the basis of a control transistor whose collector and emitter connected between the bases of the complementary transistors In both cases, it is a temperature-controlled bias voltage generation. A push-pull output stage with diodes for biasing is disclosed in DE-OS 2623245. These diodes are chosen to give a small quiescent current in the output transistors In order to minimize the so-called crossover distortion, in the case of the output balanced amplifiers equipped with complementary transistors, the input signal should in any case be transferred unchanged in the form to the output.
Bei dem in der DE-OS 3042805 beschriebenen Schalter liegt ebenfalls eine mit Komplementärtransistoren bestückte Gegentaktausgangsstufe zugrunde. Mit dieser Schaltungsanordnung wird gewährleistet, daß während des Umschaltvorganges zur Vermeidung von Störspannungen die Steuerelektroden der Komplementärtransistoren so vorgespannt sind, daß vor der Speisung des gerade leitenden Transistors der gerade speisende Transistor in den leitenden Zustand überführt wird. Diese Schaltungsanordnung ermöglicht nicht das Durchschalten oder Sperren von analogen Signalen durch die Gegentaktausgangsstufe.The switch described in DE-OS 3042805 is also based on a push-pull output stage equipped with complementary transistors. With this circuit arrangement ensures that during the switching operation to avoid interference voltages, the control electrodes of the complementary transistors are biased so that is transferred to the conducting state before feeding the currently conducting transistor of the currently feeding transistor. This circuit does not allow the switching through or blocking of analog signals by the push-pull output stage.
Es ist Ziel der Erfindung eine einfach realisierbare Schaltungsanordnung zur HF-Störsignalbefreiung von Teilentladungssignalen vorzuschlagen und anderen Schaltungsanordnungen anhaftende Mangel zu vermeiden.It is an object of the invention to propose an easily realizable circuit arrangement for RF interference suppression of partial discharge signals and to avoid other circuit arrangements adhering defect.
Ausgehend von der vorstehenden Zielstellung besteht die Aufgabe darin, unipolare Spannungsimpulse der Teilentladungen von periodischen HF-Störsignalen zu befreien, ohne daß ihre Polaritätsinformation verlorengeht und sie in einem gewünschten zeitlichen Meßfenster zu übertragen.Based on the above objective, the object is to free unipolar voltage pulses of the partial discharges of periodic RF interference without their polarity information is lost and to transmit them in a desired time measurement window.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung aus einem Signalverstärker, der direkt an eine Gegentaktausgangsstufe angeschlossen ist und einen Steuerverstärker, welcher mit Hilfe eines Entkoppelkondensators von nachfolgenden Spannungsteilwiderständen und einer Gleichrichterstufe gieichspannungsmäßig getrennt ist, wobei der Ausgang der Gleichrichterstufe an die Steuerelektrode eines steuerbaren Widerstandes, welcher parallel zu den für eine optimale Vorspannung der Komplementärgegentakttransistoren verantwortlichen Dioden zwischen die Basen der Komplementärtransistoren geschaltet ist.According to the invention the object is achieved in that the circuit arrangement of a signal amplifier which is connected directly to a push-pull output stage and a control amplifier which is separated by a decoupling capacitor of subsequent voltage sub-resistors and a rectifier stage gieichspannungsmäßig, wherein the output of the rectifier stage to the control electrode of a controllable Resistor, which is connected in parallel to the responsible for an optimum bias of the Komplementärgegentakttransistoren diodes between the bases of the complementary transistors.
Die Anstiegszeit des Signalverstärkers, als auch des Steuerverstärkers muß im Vergleich zu den zu verstärkenden unipolaren Spannungsimpulsen derTeilentladungen klein sein. Die Spannungsteilerwiderstände ermöglichen das Einstellen des steuerbaren Widerstands auf einen günstigen Arbeitspunkt. Das durch den Steuerverstärker verstärkte und durch die Gleichrichterdiode gleichgerichtete Nutz-Störspannungsgemisch wird gemäß der durch Auf- und Entladewiderstände in Verbindung mit einem Ladekondensator wirkenden Zeitkonstanten geglättet.The rise time of the signal amplifier as well as of the control amplifier must be small compared to the unipolar voltage pulses of the partial discharges to be amplified. The voltage divider resistors allow the setting of the controllable resistance to a favorable operating point. The useful-interference voltage mixture amplified by the control amplifier and rectified by the rectifier diode is smoothed according to the time constant acting by charging and discharging resistors in conjunction with a charging capacitor.
Die so gewonnene Steuerspannung folgt der Hüllkurve des originalen Nutz-Störsignalgemisches und steuert den steuerbaren Widerstand derart, daß nur solche Spannungsimpulse durch die Gegentaktausgangsstufe übertragen werden, die folgender Formel genügenThe control voltage thus obtained follows the envelope of the original useful-Störsignalgemisches and controls the controllable resistor such that only such voltage pulses are transmitted through the push-pull output stage, satisfy the following formula
Üü> Übe satt -Uk=Üü> practice full -Uk =
Dabei bedeutet:Where:
Üo: auf eine gedachte Nullinie bezogene maximale Spannungsamplitude der zu übertragenden SpannungsimpulseÜo: maximum voltage amplitude of the voltage pulses to be transmitted relative to an imaginary zero line
UBEsa«: Basis-Emitter-Sättigungsspannung der Komplementärtransistoren der GegentaktausgangsstufeUBEsa «: Base-emitter saturation voltage of the complementary transistors of the push-pull output stage
Ube^ Basis-Emitter-Spannung im Arbeitspunkt der Komplementärtransistoren der GegentaktausgangsstufeUbe ^ base-emitter voltage at the operating point of the complementary transistors of the push-pull output stage
Über einen zweiten Eingang, der über eine Entkoppeldiode ebenfalls an die Steuerelektrode des steuerbaren Widerstandes angeschlossen ist, ergibt sich die Möglichkeit mit Hilfe eines Steuerimpulses die Ausgangsstufe für alle Spannungsimpulse, die gleich oder kleiner als UBesatt sind, zu sperren oder zu öffnen.Via a second input, which is also connected via a decoupling diode to the control electrode of the controllable resistor, the possibility arises with the aid of a control pulse, the output stage for all voltage pulses that are equal to or less than U B esatt to lock or open.
Der steuerbare Widerstand kann mit einem Bipolar- oder Unipolartransistor realisiert sein.The controllable resistor can be realized with a bipolar or unipolar transistor.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show:
Figur 1: die SchaltungsanordnungFigure 1: the circuit arrangement
Figur 2: zeitliche Verläufe des Nutz-StörsignalgemischesFIG. 2: temporal courses of the useful-interference signal mixture
Die Eingangsspannung UE besteht aus einem, in der Amplitude stark schwankenden Nutz-Störsignalgemisch und wird auf zwei parallel geschaltete Verstärker 1; 2 geführt. Die Verstärkung V des Signalverstärkers 2 ergibt sich aus folgender Beziehung ( The input voltage U E consists of one, in the amplitude strongly fluctuating Nutz-Störsignalgemisch and is applied to two parallel amplifier 1; 2 led. The gain V of the signal amplifier 2 is given by the following relationship (
V < V <
UEStU E St
wobei Ugst die maximale Amplitude der periodischen HF-Störspannung der Eingangsspannung Ue ist.where Ugst is the maximum amplitude of the periodic RF noise voltage of the input voltage Ue.
Das verstärkte Nutz-Störsignalgemisch wird auf eine aus Komplementärtransistoren 18 und 19 und Kollektorwiderständen 17; 21 bestehende Gegentaktausgangsstufe geschaltet, bei welcher durch zwei zwischen die Basen der Komplementärtransistoren 18; 19 geschalteten und durch Vorwiderstände 13; 16 gespeisten Vorspannungsdioden 14 und 15 ein konstanter Ruhestrom in den Komplementärtransistoren 18 und 19 eingestellt wird. Das durch den Steuerverstärker 1 verstärkte Nutz-Störsignalgemisch wird mittels eines Entkopplungskondensators 3 gleichspannungsmäßig getrennt auf nachfolgende Spannungsteilerwiderstände 4; 5 übertragen. Die beiden Spannungsteilerwiderstände 4; 5 gestatten den Arbeitspunkt eines steuerbaren Widerstandes 20, welcher parallel zu den Vorspanndioden 14 und 15 geschaltet ist, auf einen günstigen Wert einzustellen. Durch eine Gleichrichterdiode 6, einen Entladewiderstand 9 wird das Nutz-Störsignalgemisch gleichgerichtet und entsprechend den sich ergebenden Zeitkonstanten xa; fe geglättet.The amplified Nutz-Störsignalgemisch is applied to one of complementary transistors 18 and 19 and collector resistors 17; 21 existing push-pull output stage connected, in which by two between the bases of the complementary transistors 18; 19 connected and by series resistors 13; 16 fed bias diodes 14 and 15, a constant quiescent current in the complementary transistors 18 and 19 is set. The amplified by the control amplifier 1 Nutz-Störsignalgemisch is DC-separated by means of a decoupling capacitor 3 on subsequent voltage divider resistors 4; 5 transmitted. The two voltage divider resistors 4; 5 allow the operating point of a controllable resistor 20, which is connected in parallel to the bias diodes 14 and 15, set to a favorable value. By a rectifier diode 6, a discharge resistor 9, the useful-Störsignalgemisch is rectified and corresponding to the resulting time constant x a ; f e smoothed.
Dabei bedeuten:Where:
Ta: Aufladezeitkonstante, die sich aus dem Produkt von Aufladewiderstand 7 und Ladekondensator 8 ergibt.T a : charging time constant resulting from the product of charging resistor 7 and charging capacitor 8.
τβ: Entladezeitkonstante, die sich aus dem Produkt Entladewiderstand 9 und Ladekondensator 8 ergibt.τ β : discharge time constant resulting from the product discharge resistor 9 and charging capacitor 8.
Ein Begrenzungswiderstand 12 dient zum Schutz des steuerbaren Widerstandes 20. Die Verstärkung des Steuerverstärkers 1 und die Zeitkonstanten T3 und te der Gleichrichterschaltung müssen so bemessen sein, daß die Steuerspannung, welche an der Steuerelektrode des steuerbaren Widerstandes 20 anliegt,A limiting resistor 12 serves to protect the controllable resistor 20. The gain of the control amplifier 1 and the time constants T 3 and t e of the rectifier circuit must be such that the control voltage applied to the control electrode of the controllable resistor 20,
— der Hüllkurve der periodischen HF-Störspannung folgt und- follows the envelope of the periodic RF interference voltage and
— den steuerbaren Widerstand 20 so aussteuert, daß nur Spannungsimpulse entsprechend der Formel Cl0 > UBEsatt - Übe übertragen werden.- The controllable resistor 20 controls so that only voltage pulses according to the formula Cl 0 > U B Esatt - Übe be transferred.
Eine Entkopplungsdiode 10 und ein Entkopplungswiderstand 11, weicher für die Anstiegszeitkonstante des Steuerimpulses verantwortlich ist, entkoppeln den Steuersignaleingang Estvom Gleichrichter. Bei entsprechender Höhe des Steuerimpulses wird der steuerbare Widerstand 20 so niederohmig gemacht, daß der Basisstrom der Komplementärtransistoren 18 und 19 der Gegentaktausgangsstufe minimal wird und kein Signal mehr übertragen wird. Das eröffnet die Möglichkeit, bei Verwendung von z.B. Wechselspannung zur Prüfung von elektrotechnischen Anlagen aus der Grundschwingung einen Steuerimpuls abzuleiten. Ist er verschiebbar und in der Breite variierbar, wird es möglich, nur bestimmte Abschnitte des Nutz-Störsignalgemisches bezogen auf die Grundschwingung der verwendeten Prüfspannung zu erfassen und zu bewerten. In Figur 2 sind die zeitlichen Vorläufe des Nutz-Störsignalgemisches dargestellt, wie sie mit einem entsprechenden Speicheroszilloskop sichtbar gemacht werden können. Während in der Kurve A das originale Nutz-Störsignalgemisch und in der Kurve B ein Steuerimpuls gezeigt ist, verdeutlicht Kurve C die Steuerspannung in Verbindung mit dem Steuerimpuls an der Steuerelektrode des steuerbaren Widerstandes 20. In Kurve D ist das Ausgangssignal UA, welches an den Emittern der Komplementärtransistoren 18 und 19 ausgekoppelt wird, dargestellt.A decoupling diode 10 and a decoupling resistor 11, which is responsible for the rise time constant of the control pulse, decouple the control signal input E r from the rectifier. With a corresponding amount of the control pulse of the controllable resistor 20 is made so low that the base current of the complementary transistors 18 and 19 of the push-pull output stage is minimal and no signal is transmitted. This opens up the possibility of deriving a control pulse when using, for example, alternating voltage for testing electrotechnical systems from the fundamental oscillation. If it is displaceable and variable in width, it becomes possible to detect and evaluate only certain sections of the useful-interference signal mixture based on the fundamental vibration of the test voltage used. FIG. 2 shows the time lapses of the useful-interference signal mixture, as can be visualized with a corresponding storage oscilloscope. While in the curve A, the original Nutz-Störsignalgemisch and in the curve B, a control pulse is shown, curve C illustrates the control voltage in conjunction with the control pulse to the control electrode of the controllable resistor 20. In curve D is the output signal U A , which to the Emitters of the complementary transistors 18 and 19 is decoupled shown.
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| DD29521586A DD253333A1 (en) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | PART DISCHARGE MEASURING ASSEMBLY WITH SUPPRESSION OF SUPPRESSED RF INTERFERENCE VOLTAGES |
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| DD253333A1 true DD253333A1 (en) | 1988-01-13 |
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|---|---|
| DD (1) | DD253333A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991012658A1 (en) * | 1990-02-16 | 1991-08-22 | Scientific-Atlanta, Inc. | Push-pull optical receiver |
| DE4012445A1 (en) * | 1990-04-19 | 1991-10-24 | Gerd Dipl Ing Friese | Partial discharge measuring and/or fault location in HV insulation - using pulse-echo method by charging capacitor, triggering, decoupling, processing and displaying before point of application |
| DE4120821A1 (en) * | 1991-06-24 | 1993-01-07 | Messwandler Bau Ag | METHOD FOR MEASURING PARTIAL DISCHARGES |
-
1986
- 1986-10-13 DD DD29521586A patent/DD253333A1/en not_active IP Right Cessation
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