DE10150548A1

DE10150548A1 - Circuit for calibrating impedance measurement circuit has resistance connected in series with current network and bridged by switch automatically operated by measurement circuit

Info

Publication number: DE10150548A1
Application number: DE2001150548
Authority: DE
Inventors: Klaus-Wilhelm Koeln
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-30

Abstract

The circuit has a resistance bridged by a switch and connected in series with the current network to be measured, whereby the switch is automatically operated by the measurement circuit. The circuit is controled by a microprocessor and a relay or a MOSFET Transistor can be used as the switch

Description

State of the art

Zur Vermeidung von unkontrollierter Inseibildung bei der Einspeisung von Energie ins Stromnetz werden automatische Netztrennvorrichtungen verwendet, die im Störungsfall die einspeisende Anlage vom Netz trennen sollen. Neben der schon länger bekannten Überwachung der Netzspannung und Netzfrequenz wird bei neueren Einrichtungen dieser Art zusätzlich die Netzimpedanz überwacht um bei einem sprunghaften Anstieg dieses Wertes die Netztrennung auszulösen. To avoid uncontrolled formation of insects at Feeding energy into the power grid will be automatic Mains disconnection devices used in the event of a fault should disconnect the feeding system from the grid. Besides that already longer known monitoring of the mains voltage and Network frequency is used in newer facilities of this type additionally the line impedance is monitored at at sudden increase in this value the grid separation trigger.

In der DE-Offenlegungsschrift 198 20 965 wird z. B. eine Messeinrichtung zur verlustarmen Messung der Netzimpedanz des öffentlichen Stromnetzes vorgeschlagen, die unempfindlich gegenüber Netzstörungen ist. Die Netzspannung wird während der positiven Halbwelle für 10 ms mit einem Kondensator belastet. Dadurch wird die Netzspannung in der Zeit von 0 ms bis 5 ms abgesenkt und in der Zeit von 5 ms bis 10 ms angehoben. Die Messelektronik ermittelt erstens das Integral der Netzspannung in der Zeit von 0 ms bis 5 ms und zweitens das Integral der Netzspannung in der Zeit von 5 ms bis 10 ms. Die Differenz der beiden ermittelten Spannungsintegrale ist proportional zur Netzimpedanz. Die Erfindung wird für automatische Freischalteinrichtungen gemäß VDE-Entwurf 0126 vorgeschlagen. Diese Schaltung ist nicht für die selbsttätige Kalibrierung geeignet. In DE-Offenlegungsschrift 198 20 965 z. Legs Measuring device for low-loss measurement of the network impedance of the public power grid proposed that insensitive against network interference. The mains voltage is during the positive half-wave for 10 ms with a capacitor loaded. As a result, the mains voltage is reduced in the time of 0 ms reduced to 5 ms and in the time from 5 ms to 10 ms raised. First, the measuring electronics determine the integral the mains voltage in the time from 0 ms to 5 ms and second the integral of the mains voltage in the time from 5 ms to 10 ms. The difference between the two determined voltage integrals is proportional to the line impedance. The invention is for automatic activation devices according to VDE draft 0126 proposed. This circuit is not for the automatic Suitable for calibration.

In der VDE 0126 ist zum Beispiel festgelegt, dass bei einem sprunghaften Anstieg der Impedanz von mehr als 0,5 Ohm die Abschaltung erfolgen soll. VDE 0126, for example, specifies that a sudden increase in impedance of more than 0.5 ohms Shutdown should take place.

Damit die Reaktion des Gerätes bei dem geforderten Wert gewährleistet ist, muss die Messvorrichtung in der Regel kalibriert werden. Wenn die Kalibrierung im Rahmen der Stückprüfung jeden Gerätes nötig ist, fällt sie als Kostenfaktor ins Gewicht. So that the reaction of the device at the required value is guaranteed, the measuring device must usually be calibrated. If the calibration under the Routine testing of each device is necessary, it falls as Weight factor.

Bei einigen Messverfahren gibt es die Möglichkeit den Kalibriervorgang einzusparen indem bei allen Bauteilen, die die Messung beeinflussen können, solche mit besonders kleinen Toleranzen eingesetzt werden, sodass eine gute Reproduzierbarkeit gegeben ist. Solche Bauteile sind allerdings teuerer. With some measuring methods there is the possibility Saving the calibration process by using all components that can influence the measurement, especially those with small Tolerances are used so that a good one Reproducibility is given. Such components are however more expensive.

Object of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst geringem Aufwand eine selbsttätige Kalibrierung durchzuführen und damit ein höheres Maß an Betriebssicherheit zu erreichen. The object of the invention is with as little effort as possible to perform an automatic calibration and thus a to achieve a higher level of operational safety.

Im folgenden wird eine Schaltung beschrieben bei der nur noch ein einziges Bauteil mit besonders kleiner Toleranz nötig ist, welches für die selbsttätige Kalibrierung verwendet werden kann und die in der Lage ist, in einer Art Selbsttest die Impedanzmessung und die Erkennung eines simulierten Impedanzsprungs zu überprüfen. In the following a circuit is described in which only a single component with a particularly small tolerance is required which is used for automatic calibration and that is able to do a kind of self-test the impedance measurement and the detection of a simulated one Check impedance jump.

Erfindungsgemäß wird diese Funktion dadurch erreicht, dass die Schaltung zur Netzimpedanzmessung mit einem Widerstand, der in Reihe mit dem zu messenden Netzanschluss geschaltet ist, ausgerüstet ist, und dieser Widerstand mit einem Schalter überbrückt ist, der von der Messschaltung selbst betätigt wird. Die Messschaltung wird mit Hilfe eines Mikroprozessors gesteuert. According to the invention, this function is achieved in that the circuit for network impedance measurement with a resistor, which is connected in series with the mains connection to be measured is equipped, and this resistance with one Switch bridged by the measuring circuit itself is operated. The measuring circuit is created using a Microprocessor controlled.

Der in Reihe mit dem Netzanschluss geschaltete Widerstand verändert sprunghaft die gemessene Impedanz um seinen eigenen Wert, wenn der Schalter geöffnet oder geschlossen wird. Bei Verwendung eines genügend genauen Widerstandes und eines geeigneten Schalters kann die so erzeugte sprunghafte Änderung für eine automatische Kalibrierung verwendet werden. Wenn der Widerstand den Wert des für die Auslösung der Netztrennung relevanten Grenzwertes hat, wird ein Selbsttest der ganzen Schaltung durchgeführt. The resistor connected in series with the mains connection abruptly changes the measured impedance by its own Value when the switch is opened or closed. When using a sufficiently precise resistor and one suitable switch, the sudden generated in this way Change can be used for an automatic calibration. If the resistance is the value of the trigger for the Disconnection has a relevant limit value, a self-test of the whole circuit.

Als Schalter bietet sich die Verwendung eines Mosfet- Transistors an, mit dem ohne Verschleiß und ohne den bei mechanischen Kontakten möglichen schwankenden Kontaktwiderständen der Widerstand überbrückt werden kann. Dieses ist auch bei Wechselstrom mit nur einem Mosfet- Transistor möglich, solange der Spannungsabfall über den Widerstand nicht einen Wert von ca. 0,7 V überschreitet und die interne Diode des Mosfet-Transistors noch nicht leitet. Eine Schaltung mit mehreren Transistoren ist auch denkbar. The use of a mosfet- Transistor with which without wear and without the mechanical contacts possible fluctuating Contact resistors the resistance can be bridged. Even with alternating current with only one mosfet Transistor possible as long as the voltage drop across the Resistance does not exceed a value of approx. 0.7 V and the internal diode of the mosfet transistor is not yet conducting. A circuit with several transistors is also conceivable.

Examples

Die erfindungsgemäße Schaltung zur Messung der Impedanz in Stromnetzen wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. The circuit according to the invention for measuring the impedance in Power grids will be explained in more detail using the following drawings explained.

Fig. 1 Schaltung zur Kalibrierung unter Verwendung eines Schalters Fig. 1 circuit for calibration using a switch

Fig. 2 Schaltung zur Kalibrierung unter Verwendung eines Mosfet-Transistors Fig. 2 circuit for calibration using a Mosfet transistor

In Fig. 1 ist die Schaltung zur Netzimpedanzmessung (A) mit dem Widerstand (R1) in Reihe mit der zu messenden Netzimpedanz (Zn) geschaltet. Der Widerstand (R1) ist mit einem Schalter (S1) überbrückt, der von der Messschaltung (A) betätigt wird. Die Messschaltung wird mit Hilfe eines hier nicht gezeigten Mikroprozessors gesteuert. In Fig. 1 the circuit for network impedance measurement (A) with the resistor (R1) is connected in series with the network impedance (Zn) to be measured. The resistor (R1) is bridged with a switch (S1) which is actuated by the measuring circuit (A). The measuring circuit is controlled using a microprocessor, not shown here.

Wird der Schalter (S1) geöffnet oder geschlossen, verändert der in Reihe geschaltete Widerstand (R1) sprunghaft die gemessene Impedanz um seinen eigenen Wert. Die so erzeugte sprunghafte Änderung wird für die automatische Kalibrierung der Schaltung verwendet. If the switch (S1) is opened or closed, changed the series resistor (R1) jumps the measured impedance around its own value. The so generated abrupt change is for automatic calibration the circuit used.

Hat der Widerstand (R1) den Wert des für die Auslösung der Netztrennung relevanten Grenzwertes, wird ein Selbsttest der ganzen Schaltung durchgeführt. Dabei richtet sich die Dimensionierung des Widerstandes (R1) nach den Bedingungen der Prüfvorschriften. Durch den Test wird eine erhöhte Impedanz simuliert, die dann aber nicht zur Netztrennung führt. Has the resistance (R1) the value of that for triggering the Disconnection relevant limit value, a self-test of the whole circuit performed. The Dimensioning of the resistance (R1) according to the conditions the test regulations. The test increases Simulated impedance, but then not for network separation leads.

In Fig. 2 wird als Schalter ein Mosfet-Transistors (T1) angewendet. Dadurch ist es möglich, den Widerstand ohne den bei mechanischen Kontakten möglichen schwankenden Kontaktwiderständen zu überbrücken. Diese Schaltung ist auch bei Wechselstrom mit nur einem Mosfet-Transistor möglich, solange der Spannungsabfall über den Widerstand nicht einen Wert von ca. 0,7 V überschreitet und die interne Diode des Mosfet-Transistors noch nicht leitet. In Fig. 2, a Mosfet transistor (T1) is used as a switch. This makes it possible to bridge the resistance without the fluctuating contact resistances that are possible with mechanical contacts. This circuit is also possible with alternating current with only one Mosfet transistor as long as the voltage drop across the resistor does not exceed a value of approx. 0.7 V and the internal diode of the Mosfet transistor does not yet conduct.

Zunächst werden bei geschlossenem Schalter (S1 oder T1) Impedanzmessungen durchgeführt. Der dimensionslose Messwert (A) wird gespeichert. Dann wird eine Messung mit geöffnetem Schalter (S1 oder T1) durchgeführt (B). Das Schalten wird vom Programm des Mikroprozessors selbst durchgeführt. Die Differenz der beiden Messwerte entspricht dem absoluten und bekannten Wert des Widerstandes (R1). Wenn als A der Wert von 20 gemessen wird, als B der Wert von 30, ist die Differenz 10. Wenn der Widerstand (R1) den Wert von 0,5 Ohm hat, ist der Kalibrierfaktor K = 0,5 Ohm : 10 also 0,05 Ohm. Der absolute Messwert A ist dabei 20 × 0,05 Ohm = 1 Ohm, B ist 30 × 0,05 Ohm = 1,5 Ohm. Der Kalibrierfaktor wird von dem Mikroprozessor des Gerätes errechnet und ein absoluter Wert wird angezeigt. Bezugszeichenliste A Impedanzmessschaltung
R1 Widerstand
S1 Schalter
T1 Mosfet-Transistor als Schalter
Zn Netzimpedanz
First, impedance measurements are carried out with the switch (S1 or T1) closed. The dimensionless measurement value (A) is saved. A measurement is then carried out with the switch (S1 or T1) open (B). The switching is carried out by the program of the microprocessor itself. The difference between the two measured values corresponds to the absolute and known value of the resistance (R1). If the value of 20 is measured as A, the value of B as 30, the difference is 10. If the resistance (R1) is 0.5 Ohm, the calibration factor K = 0.5 Ohm: 10 is 0 , 05 ohms. The absolute measured value A is 20 × 0.05 ohms = 1 ohms, B is 30 × 0.05 ohms = 1.5 ohms. The calibration factor is calculated by the device's microprocessor and an absolute value is displayed. LIST OF REFERENCE SIGNS A impedance measuring circuit
R1 resistance
S1 switch
T1 Mosfet transistor as a switch
Zn network impedance

Claims

1. Circuit for calibrating an impedance measuring circuit, characterized in that a resistor, which is bridged by a switch, is connected in series with the power network to be measured, the switch being operated automatically by the measuring circuit.

2. Circuit according to 1. characterized in that the circuit is controlled by a microprocessor.

3. Circuit according to 1. characterized in that a relay is used as a switch.

4. Circuit according to 1. characterized in that a Mosfet transistor is used as a switch.

5. Circuit according to 1-4 characterized in that with the help of a switch that can be bridged Resistance performed an automatic calibration becomes.

6. Circuit according to 1-6, characterized in that with the help of a switch that can be bridged Resistance an automatic test is carried out.