DD267336A1 - DEVICE FOR DETERMINING THE ISOLATION CONDITION AND THE FAULT LOCATION OF ELECTRICITY EQUIPMENT AND EQUIPMENT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes an elektrotechnischen Anlagen und Betriebsmitteln bei Durchfuehrung der Blitzspannungspruefung zum Nachweis des Isoliervermoegens. Erfindungsgemaess enthaelt die Einrichtung, die nach dem Prinzip der Laufzeitmessung zwischen einem durch Funkenknall an der Fehlerstelle erzeugten magnetischen und akustischen Signal arbeitet, eine Stabantenne und einen Ultraschallaufnehmer, die jeweils ueber selektive Verstaerker und Schwellwertschalter mit einem Speicher verknuepft sind, wobei dem Speicher ein Zaehler mit Taktgenerator, ein Dekoder und eine Anzeige nachgeschaltet sind, wodurch eine schnelle Fehlererkennung sowie stoersichere und punktgenaue Fehlerortung realisierbar ist. Fig. 2The invention relates to a device for determining the state of insulation and the fault location of electrical equipment and resources when performing the Blitzspannungspruefung to verify the Isoliervermoegens. According to the invention, the device which operates according to the principle of transit time measurement between a magnetic and acoustic signal generated by a spark at the point of failure contains a rod antenna and an ultrasound transducer, each of which is connected to a memory via selective amplifiers and threshold switches, wherein the counter is provided with a counter Clock generator, a decoder and a display are connected downstream, whereby a fast fault detection and interference-proof and pinpoint fault location can be realized. Fig. 2
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die erfindungs(jemäße Einrichtung kann vorteilhaft in stationären elektrotechnischen Anlagen bzw. Betriebsmitteln und solchen auf Fahrzeugen zur schnellen Feststellung des Isolationszustandes und der punktgenauen Bestimmung von Isolationsfehlern angewendet worden.The device according to the invention can advantageously be used in stationary electrical installations or equipment and on vehicles for rapid determination of the state of insulation and the pinpoint determination of insulation faults.
Zur Feststellung des Isolationszustandes einzelner Stromkreise in elektrotechnischen Anlagen oder Betriebsmitteln ist ein Verfahren bekannt, das als Beurteilungskriterium den beim Anlegen einer 8litzspannung fließenden Ableitstrom in BlitzspannungsprüfgerSten als Fehlererkennungsanzeige benutzt. Bekannt ist auch eine Anordnung zur Prüfung und Erfassung des Isolationsziistandes mittels eines Blitzspannungsprüfgerätes, die den Spannungszustand an den Klemmen des BlitzspannungsPrüfgerätes als Beurteilungskriterium für den Isolationszustand benutzt. Nachteilig für die Verfahren der Strom- und der Spannungsmessung ist die Bedingung, daß die zufällig noch im Stromkreis eingeschalteten Belastungswiderstände einen Isolationufehler vortäuschen und dann keine Beurteilung des Isolationszustandes gestatten. Zur Bestimmung des Fehlerortes eines Erd-, Körper- oder Kurzschlusses sowie einer Leitungsunterbrechung sind die klassischen Fehleronungsmethoden, wie die Dreipunkt-Brückenmessung, das Impulsechoverfahren sowie das Sondenmeßverfahren hinreichend bekannt, die die leitungsgebundenen Größen wie Längswiderstand, Querkspazität, Wanderwellenlaufzeit oder das magnetische Fold um eine Leitung herum messen. Dazu zählen alle Kabelfehlerortungsmeßbrücken, Impulsfehlerortungsgeräte und die Gerätesysteme mit elektrischen oder magnetischen Sonden.In order to determine the state of isolation of individual circuits in electrical systems or equipment, a method is known which uses as a criterion of evaluation the leakage current flowing in the application of an 8-pin voltage in the lightning voltage tester as an error detection indicator. Also known is an arrangement for testing and detecting the Isolationsziistandes means of a Blitzspannungsprüfgerätes that uses the voltage state at the terminals of the lightning voltage tester as a criterion for the assessment of the insulation state. A disadvantage of the methods of current and voltage measurement is the condition that the randomly switched on in the circuit load resistors simulate a Isolationufehler and then allow no assessment of the insulation state. For the determination of the fault location of a ground, body or short circuit and a line break the classical Fehleronungsmethoden, such as the three-point bridge measurement, the pulse echo method and the Sondedenßverfahren are well known, the line-bound variables such as series resistance, transverse load, traveling wave time or the magnetic Fold by a Measure the lead around. These include all cable fault location measuring bridges, pulse fault locating devices and the device systems with electrical or magnetic probes.
Das Impulsechoverfahren beruht dabei auf der Messung der Laufzeit eines in eine homogene Leitung eingespeisten und nach Reflexion an der Fehlerstelle (eine Inhomogenität der Leitung) reflektierten und wieder empfangenen, kurzen elektrischen Impulses. Dieses Verfahren besitzt die Nachteile, daß die Bestimmung des Beginns des Reflexionsimpulses durch die Leitungsdämpfung und durch Leitungsverzweigungen erschwert (Mehrdeutigkeit des Meßergebnisses) und falls die Laufzeit ermittelt werden konnte, der Fehlerort nur dann gefunden wird, wenn die ermittelte Entfernung exakt über den Leitungsverlauf, der hinreichend genau bekannt sein muß, abgetragen wird.The pulse echo method is based on the measurement of the transit time of a short electrical pulse fed into a homogeneous line and reflected after reflection at the fault location (an inhomogeneity of the line) and received again. This method has the disadvantages that the determination of the beginning of the reflection pulse by the line attenuation and by branching difficult (ambiguity of the measurement result) and if the term could be determined, the error location is found only if the determined distance exactly over the line, the must be known with sufficient accuracy, is removed.
Nachteilig beim Brückenmeßverfahren ist einerseits die Tatsache, daß zur Fehlerortung mehrere Personen erforderlich sind (erfordert unter Umständen Sprechfunk) und daß andererseits auch bei diesem Verfahren Mehrdeutigkeiten des Meßergebnisses auftreten können.A disadvantage of Brückenmeßverfahren on the one hand, the fact that several people are required for fault location (may require radio communication) and that on the other hand ambiguities of the measurement result may also occur in this process.
Darüber hinaus ist auch das Stoßortungsverfahren bekannt. Dieses Verfahren beruht auf einem Aussenden eines elektrischen Impulses in das fehlerhafte Kabel und einem Empfangen und Abhören des elektrischen Umschlages am Fehlerort mittels eines Körperschallaufnehmers. Aus der Intensität des Geräusches (Funkenknall) kann dann auf den Fehlerort geschlossen werden. Beim Einsatz derartiger akustischer Geräte besteht oftmals die Schwierigkeit, das Geräusch des elektrischen Überschlages von den ebenfalls empfangenen oft sehr starken Fremd- bzw. Störgeräuschen zu unterscheiden. Verbessert wurden diese Ortungsgeräte beispielsweise durch Zuschaltung eines sichtbaren Signals, das den Durchgang des elektrischen Impulses anzeigt, so daß der Zeitpunkt eines möglichen Empfangs des Überschlaggeräusches optisch angezeigt wird. Trotz dieser zusätzlichen Maßnahmen ist es oft schwer bzw. unmöglich, das Überschlagsgeräusch an der Fehlerstelle aufzufinden, da die Störgeräusche dieses Geräusch fast vollkommen überdecken.In addition, the shock locating method is also known. This method is based on emitting an electrical pulse into the faulty cable and receiving and listening to the electrical envelope at the fault location by means of a structure-borne sound pickup. From the intensity of the noise (spark bang) can then be closed on the fault location. When using such acoustic devices, there is often the difficulty of distinguishing the noise of the electrical rollover from the often very strong extraneous or interfering noises also received. These locating devices have been improved, for example, by adding a visible signal, which indicates the passage of the electrical pulse, so that the time of a possible reception of the rollover noise is displayed optically. Despite these additional measures, it is often difficult or impossible to locate the rollover noise at the fault location, since the noise almost completely covers this noise.
Neben der akustischen Fehlerortung sind auch Verfahren bekannt, die auf einer Verknüpfung des akustischen mit dem magnetischen Signal beruhen. Hierzu ist das sogenannte Koinzidenzverfahron zu zählen, welches eine. \usblendung störenderIn addition to the acoustic fault location, methods are also known which are based on a combination of the acoustic and the magnetic signal. For this purpose, the so-called coincidence method is to be counted, which is a. \ ublende more disturbing
akustischer Nebengeräusche, die nicht vom Überschlag horrühren, zuläßt.Acoustic noise that does not allow the rollover, allows.
Eine weitere Verbesserung des o.g. bekannten magnetoakustischen Verfahrens stellt das auf der Laufzeitmessung zwischen dem magnetischen und dem akustischen Signal beruhende Ortungsverfahren dar. Die durch einen elektrischen Impuls an der Fehlerstelle erzeugte magnetische und akustische Welle wird hierbei von einer Spule sowie einem Körperschal'aufnehmer empfangen und als Start- bzw. Stoppsignal für eine oachgeschaltete Zeitmeßeinrichtung herangezogen, wobei oie gemesseneA further improvement of the o.g. known magnetoacoustic method is based on the transit time measurement between the magnetic and the acoustic signal based locating method. The generated by an electrical pulse at the fault location magnetic and acoustic wave is received by a coil and a Körperschal'aufnehmer and as a start or stop signal used for an oachgeschalteten time measuring device, wherein oie measured
Laufzeitdifferenz ein Maß für die Entfernung zum Übersi/nidgspunkt an der Fehlerstelle ist.Runtime difference is a measure of the distance to Übersi / Nidgspunkt at the fault location.
Nachteilig bei dieser Lösung ist der Umstand, daß die Spule nur magnetische Impulse in einem breiten Frequenzspektrum und der Körperschallaufnehmer nur die Schwingungen eines festen Mediums aufnehmen, die gleichermaßen vom Funkenknall am Fehlerort als auch von Störgeräuschen herrühren können.A disadvantage of this solution is the fact that the coil record only magnetic pulses in a wide frequency spectrum and the structure-borne sound pickup only the vibrations of a solid medium, which may equally result from the spark at the fault location and noise.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer transportablen, störsicheren, wirtschaftlich und universell einsetzbaren Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes in elektrotechnischen Anlagen und Betriebsmitteln.The aim of the invention is to provide a transportable, interference-proof, economical and universally applicable device for determining the state of insulation and the fault location in electrical equipment and equipment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Feststellung des Isolationszustandes und des Fehlerortes in Verbindung mit der Blitzspannungsprüfung zum Nachweis des Isoliervermögens zu schaffen, mit der nur die durch Funkenbildung ausgelöste Isolation&fehler engezeigt und mit der von jedem beliebigen Punkt des Raumes aus, ohne Kenntnisse über Leitungsfühi ung und Leitungseigenschaften eine direkte und augenblickliche Fehlermeldung und Anzeige der Fehlerortentfernung möglich ist. Gleichzeitig sollen Einflüsse durch Störgeräusche bei der Fehlerortung ausgeschlossen werden.The invention has for its object to provide a device for determining the state of insulation and the fault location in conjunction with the lightning voltage test to verify the insulating ability, with only the sparking triggered insulation & Fehler close and with the from any point of the room, without knowledge A direct and instantaneous error message and display of the fault location distance is possible via line conduction and line properties. At the same time influences due to noise during fault location should be excluded.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Einrichtung, die nach dem Prinzip der Laufzeitmessung zwischen dem magnetischen und dem akustischen Signal arbeitet und einen Blitzspannungsgenerator, einen magnetischen Aufnehmer sowie eine steuerbare Zeitmeßstufe mit Anzeige enthält, wobei erfindungsgemäß eine Stabantenne über einen selektiven Verstärker und einen Schwellwertschalter auf den Setzeingang und ein Ultnschallaufnehmer über einen weiteren selektiven Verstärker und einen weiteren Schwellwertschalter auf den Rücksetzeingang eines Speichers geschaltet ist. Der Ausgang des Speichers ist weiterhin mit dem Starteingang eines an einem Taktgenerator angeschlossenen Zählers verbunden, der mit einer Anzeige für den Isolationszustand und einer Anzeige für die FehlerortSentfernung gekoppelt ist.The object is achieved by a device which operates on the principle of transit time measurement between the magnetic and the acoustic signal and a lightning voltage generator, a magnetic pickup and a controllable Zeitmeßstufe with display, according to the invention a rod antenna via a selective amplifier and a threshold on the Set input and a Ultnschallaufnehmer via another selective amplifier and another threshold switch is connected to the reset input of a memory. The output of the memory is further connected to the start input of a counter connected to a clock generator, which is coupled to an indication of the isolation state and an indication of the error location distance.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:
Fig. 1: die räumliche Anordnung von erfinHungsgemäßer Einrichtung, Rlitzspannungsgenerator und Fehlerstelle mitFIG. 1: the spatial arrangement of the device according to the invention, the pencil voltage generator and the fault point with. FIG
Funkenüberschlag, Fig. 2: die erfindungsgemäße Einrichtung.Sparkover, Fig. 2: the device according to the invention.
Mittels oines bekannten Mitzspannungsgenerators BSG narh rig. 1 wird auf den zu prüfenden isolierten Leiter einer elektrotechnischen Anlage oder eines Betriebsmittels eir <ilt ktrischer Hochspannungsimpuls mit genau bekanntem Frequenzspekt; um angelegt, der beim Überschreiten uer Spannungsfestigkeit an der Fehlerstelle F einen Über- oder Durchschlag mit einem dafür typischen Funkenknal'jeräusch hervorruft. Der vom Blitzspannungsgenerator und dem isolierten Leiter abgestrahlte elektromagnetische Impuls und jas an der Fehlerstelle erzeugte akustische Signal werden nacheinander von der erfindungsgemäßen Einrichtung nach Fig. 2 empfangen und verarbeitet.By means of a known DC voltage generator BSG narh rig. 1 is applied to the isolated conductor of an electrical installation or equipment to be tested for a high-voltage electrical current of precisely known frequency; applied, which causes when exceeding uer dielectric strength at the fault F over-breakdown or breakdown with a typical Sparkknal'jeräusch. The electromagnetic pulse radiated by the lightning voltage generator and the insulated conductor and jas generated at the fault location are successively received and processed by the device according to the invention as shown in FIG.
Die Einrichtung nach Fig. 2 enthält eine Stabantenne ', einen Ultraschallaufnehmer 4, zwei Verstärker 2,5, zwei Schwellwertschalter 3,6, zwei NAND-Gatter 15,18, zwei Speicher 7 und 14, einen Zähler 9 mit angeschlossenem Taktgenerator 8, mit Dekoder 10 für die Ziffernanzeige 11 und mit Isolationszustandsanzeige 12. Außerdem enthält die Einrichtung eine Löschtaste 13, die mit dem Setzeingang des Speichers 14 und des Zähles 9 verbunden ist sowie eine Isolationszustandsanzeige 12.The device according to Fig. 2 includes a rod antenna ', a Ultraschallaufnehmer 4, two amplifiers 2.5, two threshold value switch 3.6, two NAND gates 15,18, two memories 7 and 14, a counter 9 with connected clock generator 8, with Decoder 10 for the numeric display 11 and with insulation status indicator 12. In addition, the device includes a clear button 13, which is connected to the set input of the memory 14 and the counter 9 and an isolation state indicator 12th
Mit dem Empfang des elektromagnetischen Signals über die Stabantenne 1 wird die erfinduigsgemäße Einrichtung gestartet, indem das Signal den selektiven Verstärker 2 und den Schwellwertschalter 3 passiert, im entsprechenden NAND-Gatter 15 eine Erkennung und Umkehrung des definierten Rechteckimpulses erfolgt und somit der Speicher 7 gesetzt wird. Das akustische Signal, welches infolge Funkenknall von der Fehlerstelle mit einer für den erregenden Hochspannungsimpuls typischen hohen Schallfrequenz ausgeht, wird vom Ultraschallaufnehmer 4 empfangen. Der Frequenzbereich dieses Ultraschallaufnehmers 4 und des celektiven Verstärkers 5 ist dabei so gewählt, daß Störgeräusche der Umgebung unterhalb des Auswerteschallbereiches liegen und somit keinen Einfluß auf die Messung haben. Dieser Auswertebereich, der eine störsichere Messung garantiert, beginnt bei einer Schallfrequenz größer 2OkHz. Dieser Schallimpuls passiert analog zum elektromagnetischen Signal ebenfalls einen selektiven Verstärker 5 mit variabler, unabhängig voneinander einstellbaren Verstärkung den nachgeschalteten Schwellwertschalter β sowie das NAND-Gatter 16, wodurch der Speicher 7 im zeitlichan Abstand der Laufzeit des akustischen Signals zurückgesetzt wird. Die Zeit zwischen Setzen und Rücksetzen des Speichers 7 entspricht der Schallaufzeit t von derUpon receipt of the electromagnetic signal via the rod antenna 1, the device according to the invention is started by the signal passing the selective amplifier 2 and the threshold value switch 3, in the corresponding NAND gate 15, recognition and reversal of the defined rectangular pulse takes place and thus the memory 7 is set , The acoustic signal, which emanates from the fault location with a high sound frequency typical for the exciting high-voltage pulse as a result of a spark, is received by the ultrasound receiver 4. The frequency range of this ultrasonic transducer 4 and the selective amplifier 5 is chosen so that noise of the environment below the evaluation sound range and thus have no effect on the measurement. This evaluation range, which guarantees interference-free measurement, starts at a sound frequency greater than 2OkHz. This sound pulse passes analogous to the electromagnetic signal also a selective amplifier 5 with variable, independently adjustable gain the downstream threshold switch β and the NAND gate 16, whereby the memory 7 is reset in Zeitlichan distance of the duration of the acoustic signal. The time between setting and resetting the memory 7 corresponds to the sound transit time t of the
Fehlerstelle bis zum Meßort, die mittels Taktgenerator 8 und Zähler 9 erfaßt und anschließend über don Dekoder 10 mit Ziffernanzeige 11 und der Isolationszustandsanzeige 12 ausgegeben wird. Die Taktfrequenz kann dabei so gewählt werden, dal der angezeigte Zahlenwert gleich der Entfernung des Fehlers in Metern ist, wenn die Bezeichnung χ = ν · t bei ν = 330m/s Schallausbreitungsgeschwindigkeit angewendet wird. Mit der Löschtaste 13 sowio des Speichers 14 können die Anzeigen und 12 gelöscht und gleichzeitig die Einrichtung für eine erneute Messung freigegeben werden. Damit ist es möglich, durch mehrere Messungen von beliebigem Standort aus, in Richtung kleiner werdender Fehlerortentfernungen punktgenau auf die Fehlerstelle zuzugehen. An der Isolationszustandsanzeige 12 erscheint erst dann ein Signal, wenn bei der Prüfung dos Isoliervermögens Vein Durch- oder Überschlag auftritt und der Zähler wegen des fehlenden Schallimpulses nicht gestoppt wird.Error point to the measuring location, which is detected by means of clock generator 8 and counter 9 and then via don decoder 10 with numeric display 11 and the insulation state indicator 12 is output. The clock frequency can be chosen so that the displayed numerical value is equal to the distance of the error in meters, if the designation χ = ν · t at ν = 330m / s sound propagation speed is applied. With the delete key 13 sowio the memory 14, the displays and 12 can be deleted and at the same time the device for a new measurement can be released. This makes it possible, by means of several measurements from any location, to approach the fault location in the direction of decreasing fault location distances with pinpoint accuracy. At the insulation state indicator 12, a signal only appears when in the test dos insulating assets Vein by or flashover occurs and the counter is not stopped because of the lack of sound pulse.
Weiterhin ist es möglich, die Stabantenne und den Ultt aschallaufriehner über Verstärker über einen Koppelkondensator auf einen gemeinsamen Schwellwertschalter zu schalten und daß der Speicherausgang mit einer Analoganzeige verknüpft ist. Bei einar modifiziorten Variante ist die erf indungsgemäßs Einrichtung Bestandteil des Blitzspannungsgenerators, wodurch eine Einmannbedienung möglich ist und der Aufwand für sine eigene Stromversorgung und das Gehäuse reduziert wird.Furthermore, it is possible to connect the rod antenna and the Ultt aschallaufriehner via amplifiers via a coupling capacitor to a common threshold value and that the memory output is linked to an analog display. In a modified version, the device according to the invention is part of the lightning voltage generator, whereby a one-man operation is possible and the cost of its own power supply and the housing is reduced.
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| DD31129987A DD267336A1 (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | DEVICE FOR DETERMINING THE ISOLATION CONDITION AND THE FAULT LOCATION OF ELECTRICITY EQUIPMENT AND EQUIPMENT |
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1987
- 1987-12-24 DD DD31129987A patent/DD267336A1/en not_active IP Right Cessation
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