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Es ist bekannt, zur Erfassung von Fehlern in elektrischen Netzwerken
zwei Spannungen zu verwenden, von denen die eine der Spannung an dem Netzwerk und
die andere dem Strom in dem Netzwerk proportional ist. Dabei kann aus diesen beiden
Spannungen auf verschiedene Weise - beispielsweise sei auf den den Phasenwinkel
zwischen den beiden Spannungen auswertenden Koinzidenzschutz hingewiesen - ein Meldekriterium
gewonnen werden. Im Rahmen der Erfindung soll unter einer Meldung nicht nur eine
optische oder akustische Anzeige, sondern beispielsweise auch ein Signal verstanden
werden, das zur Auslösung einer Schutzeinrichtung oder zum Auslösen eines dem aufgetretenen
Fehler entgegenwirkenden Vorganges benutzt wird.
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Zum Stand der Technik gehört ein@Meßverfahren zur Ermittlung der Fehlerstellenentfernung
bei Leitungskurzschlüssen, bei dem der Scheitelwert sowohl der stromproportionalen
als auch der spannungsproportionalen Spannung mittels Kondensatoren gespeichert
wird. Dabei erfolgt nicht eine Speicherung für eine durch die gewünschte Richtungsselektivität
vorbestimmte Zeitdauer im Sinne der Erfindung, da bei dem bekannten Verfahren die
Speicherung mit dem Schließen der Ladestromkreise beginnt und die Entladestromkreise
unter Öffnung der Ladestromkreise an die Kondensatoren angelegt werden, wenn diese
aufgeladen sind. Weiterhin wird bei dem bekannten Verfahren nicht, wie es für die
Erfindung wesentlich ist, innerhalb dieser Zeitdauer ein Vergleich der einen mit
der anderen der beiden Spannungen vorgenommen. Ein solcher Vergleich findet erst
während der Entladung der beiden Kondensatoren statt, so daß von einem Vergleich
des Scheitelwertes der einen Spannung mit Momentanwerten der anderen Spannung nicht
gesprochen werden kann. Ebensowenig wird bei dem bekannten Verfahren eine Meldung
dann bewirkt, wenn die Differenz während einer vorbestimmten Zeitdauer ein bestimmtes
Vorzeichen annimmt. Das bekannte Verfahren beruht gerade darauf, daß die Zeitspanne
zwischen Beginn und Entladung der Kondensatoren und Erreichen der Spannungsgleichheit
an beiden Kondensatoren durch die jeweilige Fehlerstelle bedingt und damit variabel
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues, vorteilhaftes
Verfahren zur Erfassung von Fehlern in elektrischen Netzwerken zu schaffen, bei
dem zwei Spannungen, von denen die eine der Spannung an dem Netzwerk und die andere
dem Strom in dem Netzwerk proportional ist, zur Gewinnung eines Meldekriteriums
benutzt werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß der
Wert einer der beiden Spannungen für eine durch die gewünschte Richtungsselektivität
vorbestimmte Zeitdauer auf der Höhe des Scheitelwertes dieser Spannung gehalten
wird, daß innerhalb dieser Zeitdauer ein Vergleich der Momentanwerte der anderen
der beiden Spannungen mit dem genannten Scheitelwert vorgenommen und daß eine Meldung
dann bewirkt wird, wenn die Differenz zwischen den Momentanwerten und dem genannten
Scheitelwert während der vorbestimmten Zeitdauer ein bestimmtes Vorzeichen annimmt.
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Wie aus dem in F i g. 1 schematisch dargestellten Verlauf der beiden
zur Gewinnung des Meldekriteriums benutzten Spannungen ersichtlich und im folgenden
erläutert, besitzt das erfindungsgemäße Verfahren besonders günstige Eigenschaften
hinsichtlich Richtungsselektivität und Unabhängigkeit vom Phasenwinkel zwischen
den beiden Spannungen, d. h. letztlich dem Phasenwinkel zwischen der Spannung an
dem zu überwachenden Netzwerk und dem Strom in diesem Netzwerk.
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In F i g. 1 ist angenommen, daß während der Zeitdauer T1 der Wert
der spannungsproportionalen Spannung u 1 auf dem Scheitelwert gehalten und
die Momentanwerte der stromproportionalen Spannung u 2 mit dem Scheitelwert verglichen
werden. Eine Meldung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dann hervorgerufen,
wenn die Momentanwerte der stromproportionalen Spannung u2 irgendwann während der
vorbestimmten Zeitdauer T1 größer als der Scheitelwert der Spannung u
1 werden, d. h., wenn die während der positiven Halbwellen der spannungsproportionalen
Spannung u 1 auftretende Differenz zwischen den Momentanwerten und dem genannten
Scheitelwert während der vorbestimmten Zeitdauer positiv wird. Da nämlich beispielsweise
ein Kurzschluß in dem zu überwachenden Netzwerk eine Vergrößerung des Stromes und
einen Zusammenbruch der Spannung zur Folge hat, übersteigt in diesem Fall unter
Berücksichtigung der Auslösebedingungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der
Momentanwert der stromproportionalen Spannung u 2 den Scheitelwert der spannungsproportionalen
Spannung u 1.
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Sofern zwischen der spannungsproportionalen Spannung u1 und der stromproportionalen
Spannung u2 eine derart große Phasenverschiebung 9p auftritt, daß die eine positive
Differenz zwischen den Momentanwerten der stromproportionalen Spannung u2 einerseits
und dem Scheitelwert der spannungsproportionalen Spannung u1 andererseits zur Folge
habenden Momentanwerte der stromproportionalen Spannung u2 erst außerhalb der vorgegebenen
Zeitdauer T1 auftreten, erfolgt keine Meldung. Andererseits ist es aber für die
Gewinnung einer Meldung gleichgültig, ob die die positive Differenz verursachenden
Momentanwerte der stromproportionalen Spannung u2 zu Beginn oder am Ende der vorgegebenen
Zeitdauer T1 oder irgendwann innerhalb dieser Zeitdauer auftreten. In dem in F i
g. 1 angenommenen Fall einer Speicherung des Scheitelwertes der Spannung u1 für
90° elektrisch kann also, wenn man den durch den Scheitelwert gegebenen maximalen
Stromwert der stromproportionalen Spannung u2 als wesentlich für die Erzeugung der
Meldung ansieht, der Phasenwinkel zwischen der spannungsproportionalen Spannung
u1 einerseits und der stromproportionalen Spannung u 2 andererseits zwischen 0 und
90° liegen, ohne daß die Wirkungsweise und die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens beeinträchtigt werden.
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Andererseits bietet das erfindungsgemäße Verfahren, wie bereits bemerkt,
den Vorteil der Richtungsselektivität, der insbesondere dann ersichtlich wird, wenn
man die gestrichelt in F i g. 1 eingezeichnete Kurve für u 2 bei einem Phasenwinkel
(p = 180° betrachtet. Man erkennt, daß jetzt bei einer infolge Vorliegens eines
Fehlers vergrößerten stromproportionalen Spannung u 2 ihre Momentanwerte, selbst
wenn sie betragsmäßig größer als der Scheitelwert der spannungsproportionalen Spannung
u 1 sind, dennoch keine Meldung hervorrufen, weil die Differenz zwischen diesen
Momentanwerten und dem genannten Scheitelwert während der vorbestimmten Zeitdauer
T
1 infolge (p =180° negativ ist. Auch bei 9p = -90° (strichpunktierte
Kurve) erfolgt in dem Beispiel nach F i g. 1 keine Meldung.
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Diese Richtungsselektivität läßt sich, wie aus dem vorhergehenden
folgt, durch Änderung der vorgegebenen Zeitdauer T1 ebenfalls verändern, da der
betrachtete Fall (p = 180° der Extremfall ist. An dieser Stelle sei bemerkt, daß
verständlicherweise im Gegensatz zu dem Beispiel nach F i g. 1 auch der Wert der
stromproportionalen Spannung für eine vorgegebene Zeitdauer auf der Höhe ihres Scheitelwertes
gehalten und dementsprechend während dieser Zeitdauer die Momentanwerte der spannungsproportionalen
Spannung mit dem genannten Scheitelwert verglichen werden können. In diesem Falle
wird eine Meldung während der positiven Halbwelle der stromproportionalen Spannung
dann erzeugt, wenn die Differenz zwischen dem genannten Scheitelwert und den Momentanwerten
der spannungsproportionalen Spannung irgendwann während der vorgegebenen Zeitdauer
negativ, d. h. der Scheitelwert der stromproportionalen Spannung größer als der
Momentanwert der spannungsproportionalen Spannung, wird. Es soll aber zwecks Vereinfachung
der Darstellung im folgenden, ohne daß hierdurch eine Beschränkung ausgesprochen
wird, der Fall betrachtet werden, daß der Wert der spannungsproportionalen Spannung
für die vorgegebene Zeitdauer auf der Höhe ihres Scheitelwertes gehalten und durch
Vergleich mit den Momentanwerten der stromproportionalen Spannung die Differenz
zwischen den Momentanwerten und dem genannten Scheitelwert gebildet wird.
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In dem in F i g. 1 diagrammatisch dargestellten Verfahren ist weiterhin
angenommen, daß sowohl bei der positiven als auch bei der negativen Halbwelle der
spannungsproportionalen Spannung ein Vergleich vorgenommen wird. Ganz allgemein
gesprochen stellt also F i g.1 ein Verfahren dar, bei dem der Wert der einen der
beiden Spannungen - u 1 - bei der positiven und der negativen Halbwelle dieser Spannung
für je eine vorbestimmte Zeitdauer - T1 bzw. T2 - auf der Höhe des Scheitelwertes
der jeweiligen Halbwelle dieser Spannung gehalten wird, bei dem ferner innerhalb
der jeweiligen Zeitdauer - T1 bzw. T2 - ein Vergleich der Momentanwerte der anderen
der beiden Spannungen - u 2 - mit dem Scheitelwert der jeweiligen Halbwelle der
einen der beiden Spannungen - u 1 - vorgenommen und die Meldung dann bewirkt wird,
wenn die Differenzen zwischen den Momentanwerten und den Scheitelwerten der einzelnen
Halbwellen während der jeweiligen Zeitdauer - T 1 bzw. T 2 - bestimmte
Vorzeichen annehmen. Dabei wird man zweckmäßigerweise die der positiven Halbwelle
zugeordnete Zeitdauer T1 gleich der der negativen Halbwelle zugeordneten Zeitdauer
T2, wie dies in Fig.1 angenommen ist, wählen.
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Verwendet man gemäß F i g. 1 als eine der beiden Spannungen die spannungsproportionale
Spannung u 1 und als andere der beiden Spannungen die stromproportionale Spannung
u2, so wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Meldung dann bewirkt, wenn die
während der positiven Halbwelle der Spannung u 1 auftretende Differenz während der
zugeordneten Zeitdauer T 1 positives und die während der negativen Halbwelle
auftretende Differenz während der dieser zugeordneten Zeitdauer T2 negatives Vorzeichen
annimmt. Verständlicherweise kann man als Meldekriterium auch die Tatsache benutzen,
daß während der Zeit-Bauer T1 eine Differenz mit positivem Vorzeichen oder daß während
der Zeitdauer T2 eine Differenz mit negativem Vorzeichen auftritt; es brauchen demzufolge
nicht unbedingt beide Vorzeichenbedingungen zur Erzeugung einer Meldung herangezogen
zu werden.
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Man erkennt also, daß das erfindungsgemäße Verfahren die Erfassung
von Fehlern in elektrischen Netzwerken unabhängig von der im Fehlerfall auftretenden
Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom des zu überwachenden Netzwerkes und
mit sicherer Richtungsselektivität gestattet, wobei diese Vorteile nicht in zusätzlichen
Verfahrensschritten oder - wie sich noch zeigen wird - zusätzlichen Schaltungsmitteln,
sondern in der Eigenart des Verfahrens selbst begründet sind.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Durchführung des
beschriebenen Verfahrens. Diese Anordnung enthält eine Vergleichseinrichtung, die
einerseits mit einer Speichereinrichtung, die den Scheitelwert der einen der beiden
Spannungen für die vorbestimmte Zeitdauer speichert, und andererseits mit dem die
andere der beiden Spannungen liefernden Schaltungsteil in Verbindung steht; ferner
sind Schaltmittel vorgesehen, die Meldungen nur infolge während der jeweiligen Zeitdauer
auftretender Differenzen zwischen Momentanwerten und Scheitelwerten zustande kommen
lassen.
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F i g. 2 zeigt als Blockschaltbild einen beispielsweisen Aufbau der
erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des beschriebenen erfindungsgemäßen
Verfahrens. Man erkennt, daß die Vergleichseinrichtung V einerseits mit der Speichereinrichtung
Sp und andererseits mit dem beispielsweise die stromproportionale Spannung u 2 liefernden
Schaltungsteil S2 in Verbindung steht. Die Speichereinrichtung Sp wird in diesem
Ausführungsbeispiel von dem die spannungsproportionale Spannung u 1 liefernden Schaltungsteil
S 1 mit dem Scheitelwert der spannungsproportionalen Spannung u 1 gespeist, den
sie für die in F i g. 1 mit T 1 und T 2 bezeichneten vorbestimmten
Zeiten speichert. Selbstverständlich kann man sich, wie bereits oben angeführt,
auf die Untersuchung bei nur einer Halbwelle der spannungsproportionalen Spannung
u1 beschränken; das in F i g. 2 dargestellte Blockschaltbild gilt also ebenfalls
wieder ohne Beschränkung nur für ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung.
Ferner können wiederum die Spannungen u1 und u2 vertauscht sein.
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An der Leitung L 1 kann also die Spannung an dem zu überwachenden
Netzwerk, an der Leitung L 2 der Strom in dem Netzwerk mittels geeigneter Wandler
od. dgl. abgegriffen werden.
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Weiterhin sind bei der Anordnung nach F i g. 2 Schaltmittel M vorgesehen,
die Meldungen nur infolge während der jeweiligen Zeitdauer auftretender Differenzen
bestimmten Vorzeichens zwischen Momentunwerten und Scheitelwerten zustande kommen
lassen. Diese Aufgabe könnten die Schaltmittel in Abweichung von der in F i g. 2
wiedergegebenen Möglichkeit in der Weise lösen, daß sie den Ausgang A der gesamten
Anordnung, der mit der Vergleichseinrichtung V in Verbindung steht, mit dieser nur
während der jeweiligen Zeitdauer T1 und/oder T2 verbinden. In diesem Falle könnte
also grundsätzlich
auch außerhalb der jeweiligen Zeitdauer ein
Signal in der Vergleichseinrichtung erzeugt werden, jedoch wird durch die Schaltmittel
seineWeiterleitung an den Ausgang A der Anordnung, der beispielsweise eine Netzschutzeinrichtung
speisen möge, unterbunden.
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Im Falle der Anordnung nach F i g. 2 lösen die Schaltmittel M ihre
oben definierte Aufgabe aber in der Weise, daß sie die gleichzeitige Zuführung der
beiden Spannungen u 1 und u 2 zu der Vergleichseinrichtung V nur während
der jeweiligen Zeitdauer T1 bzw. T2 zulassen. Im Prinzip unterbinden die Schaltmittel
M also die Durchführung des Spannungsvergleichs außerhalb der jeweiligen Zeitdauer.
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Zu diesem Zweck, d. h. zwecks von der jeweiligen Zeitdauer T1 bzw.
T2 abhängiger Betätigung der Schaltmittel M, ist diesen eine aus der Spannung an
dem Netzwerk gewonnene, d. h. an der Leitung L 1 abgegriffene Spannung u 3 als Betätigungsspannung
zugeführt. Diese Betätigungsspannung wird in dem Schaltungsteil S3 erzeugt, der
also beispielsweise Spannungswandler aufweisen wird. Insbesondere dann, wenn die
Schaltmittel M Schalttransistoren enthalten, wird der Schaltungsteil S3 als Betätigungsspannung
eine der spannungsproportionalen Spannung u 1, gewonnen im Schaltungsteil S 1, gegenphasige
Spannung an die Schaltmittel M liefern, die im Falle der Verwendung von Schalttransistoren
diesen als Basis-Emitter-Spannung zugeführt ist. Zwecks Sicherstellung einer zeitlich
genau definierten Betätigung der Schaltmittel wird man bei einer bevorzugten Ausführung
der erfindungsgemäßen Anordnung Schaltungselemente mit begrenzender Wirkung, wie
Zenerdioden, zur Gewinnung einer rechteckförmigen Betätigungsspannung für die Schaltmittel
M vorsehen.
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Im Falle des Ausführungsbeispiels nach F i g. 2 wirken die Schaltmittel
M sowohl auf die Speichereinrichtung Sp als auch auf die Vergleichseinrichtung V
ein. Einerseits bilden sie nämlich außerhalb der jeweiligen Zeitdauer
T 1 bzw. T 2 und einer dieser voraufgehenden, zur Speicherung des
Scheitelwertes erforderlichen Zeit einen Entladekreis für die Speichereinrichtung
Sp, so daß diese der Vergleichseinrichtung V keine Spannung zur Durchführung des
Vergleichs zwischen Scheitelwert und Momentanwerten liefert, und andererseits schaffen
die Schaltmittel während der zur Speicherung des Scheitelwertes erforderlichen Zeit
beispielsweise einen niederohmigen Strompfad parallel zu dem die stromproportionale
Spannung u2 liefernden Schaltungsteil S2. Dadurch wird sichergestellt, daß auch
während der der jeweiligen Zeitdauer T1 bzw. T2 voraufgehenden, die Speicherung
des Scheitelwertes der Spannung u1 ermöglichenden Zeit infolge Fehlens der Strom-
; proportionalen Spannung u2 die Vergleichseinrichtung V nicht arbeiten und demgemäß
außerhalb der jeweiligen vorbestimmten Zeitdauer T1 bzw. T2 keine Meldung erzeugen
kann.
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Verständlicherweise ließe sich die Schaltungsanordnung in dieser Hinsicht
auch in der Weise modifizieren, daß die Schaltmittel M die Verbindung zwischen dem
Schaltungsteil S2 und der Vergleichseinrichtung V außerhalb der jeweiligen Zeitdauer
T1 bzw. T2 auftrennen.
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Die Wirkungsweise der Schaltmittel soll im folgenden zusammengefaßt
nochmals an Hand der Diagramme der F i g. 3 erläutert werden. Im oberen Teil der
F i g. 3 ist wiederum die Kurve für die mit ihrem Wert durch die Speichereinrichtung
Sp während der jeweiligen Zeitdauer T 1 bzw. T 2 auf der Höhe ihres
Scheitelwertes gehaltene spannungsproportionale Spannung u1 wiedergegeben, und zwar
zwecks Vereinfachung der Darstellung für den Fall der Auswertung nur der negativen
Halbwelle. Ferner zeigt der obere Teil der F i g. 3 den Verlauf der in dem Schaltungsteil
S3 gewonnenen, zu der Spannung u1 gegenphasigen Betätigungsspannung u3 für die Schaltmittel
M. Man erkennt aus dem unteren Teil der F i g. 3, daß die Schaltmittel M die Aufladung
der Speichereinrichtung schon vor Beginn der vorbestimmten Zeitdauer T2 zulassen
(Kurve k1), daß aber während dieser zur Speicherung erforderlichen Zeit die Schaltmittel
M gemäß der Kurve k2 die stromproportionale Spannung u2 nicht an die Vergleichseinrichtung
V gelangen lassen. In welcher Weise dies im einzelnen geschieht, d. h. welche Schaltungselemente
an welchen Stellen der Anordnung vorgesehen sind, wird bei der folgenden Betrachtung
der in F i g. 4 dargestellten beispielsweisen Schaltungsanordnung nach der Erfindung
erläutert werden. Zuvor sei noch allgemein bemerkt, daß bei Heranziehung der positiven
und der negativen Halbwellen zur Gewinnung eines Meldekriteriums getrennte Speichereinrichtungen
und getrennte Schaltmittel vorhanden sein können.
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Die Meldung kann durch Impulse realisiert werden, die durch Entstehen
einer Differenz bestimmten Vorzeichens zwischen Momentanwerten und Scheitelwert
der mehrfach genannten Spannungen infolge eines dann fließenden Stromes beispielsweise
in einem der Vergleichseinrichtung zugeordneten Wandler entstehen können, so daß
an den Sekundärklemmen dieses Wandlers Impulse dann erscheinen, wenn die genannte
Differenz während der jeweiligen Zeitdauer das bestimmte Vorzeichen annimmt.
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Im folgenden soll nun das in F i g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel
für die erfindungsgemäße Anordnung im einzelnen beschrieben werden. Zur Erleichterung
der übersicht haben wir die Figur im Sinne des Blockschaltbildes nach F i g. 2 durch
Umrandung der jeweils Schaltungsgruppen bildenden Schaltungselemente ergänzt.
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Die spannungsproportionale Spannung u 1 wird über den Transformator
Tr1, die stromproportionale Spannung u2 über den Transformator Tr2 erzeugt.
Den Kern der Anordnung bildet die Vergleichseinrichtung V, die als wesentliche Teile
die beiden Dioden D 1 und D2, an deren Stellen andere Elemente mit
Gleichrichterwirkung treten können, sowie die Primärwicklung des Transformators
Tr 3, an dessen Stelle auch ein Verstärker treten kann, enthält. Die Sekundärwicklung
des Transformators Tr3 im unteren Teil der F i g. 4 gehört zum Ausgang A der Anordnung;
ihr sind in diesem Ausführungsbeispiel die Diode D 3 sowie der Widerstand R 1 parallel
geschaltet. Die Polung der Diode D 2 ist so gewählt, daß nur beim Auftreten einer
Differenz mit negativem Vorzeichen zwischen den Momentanwerten der der Speichereinrichtung
stromproportionalen Spannung u2 einerseits und dem in der Speichereinrichtung Sp
gespeicherten Scheitelwert der spannungsproportionalen Spannung u 1 andererseits
ein Strom durch die Primärwicklung des Transformators Tr3 fließt, so daß demgemäß
auch nur bei Erfüllung der genannten Vorzeichenbedingung in der Sekundärwicklung
des
Transformators Tr3, d. h. am Ausgang der Anordnung, die als Meldung dienenden Impulse
erscheinen.
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Die Vergleichseinrichtung V ist einerseits mit der Speichereinrichtung
Sp und andererseits mit dem die Spannung u2 erzeugenden Schaltungsteil
S2 elektrisch verbunden.
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Die Speichereinrichtung Sp enthält als wesentliches Element den Kondensator
C sowie die Diode D 4. Die Diode D 4 verhindert, daß sich der Kondensator
C über die Sekundärwicklung des Transformators Trl, der in diesem Ausführungsbeispiel
noch der Widerstand R 2 vorgeschaltet ist, entladen kann und sorgt ferner dafür,
daß der Kondensator C nur während der Halbwellen einer vorgegebenen Polarität aufgeladen
werden kann. Die Entladung des Kondensators erfolgt über den Bestandteil der Schaltmittel
M bildenden Schalttransistor Stl, dem als Betätigungsspannung die an einer weiteren
Sekundärwicklung des Transformators Trl stehende, zu der Spannung u
1 gegenphasige Spannung u 3 zugeführt wird. Zwecks Sicherheit
der Arbeitsweise des Transistors Stl auch bei Störungen, überspannungen usw. wird
die Spannung u3 unter Verwendung von Zenerdioden Z 1 und Z 2 als Schaltungselemente
mit Begrenzerwirkung sowie des Verstärkers V 1 in eine rechteckförmige Spannung
u 4 umgewandelt, die als Betätigungsspannung an der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors
St l liegt. Zu der Begrenzerschaltung gehört ferner der Widerstand R3. Die ZenerdiodeZ3
dient als überspannungsschutz für den Schalttransistor St 1.
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Infolge der Gegenphasigkeit der Betätigungsspannung u 4 des
Schalttransistors in bezug auf die Spannung u1 ist der Schalttransistor
St l dann hochohmig, d. h. nichtleitend, wenn die entsprechend gepolte Diode
D 4 die Aufladung des Speicherkondensators C zuläßt. Dagegen bestimmt der Schalttransistor
St1 durch Beginn seines leitenden Zustandes den Augenblick des Beginns der Entladung
des Kondensators C über den Entladewiderstand R 4.
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Die zeitlichen Zusammenhänge zwischen der Wirkungsweise des Schalttransistors
Stl und dem Verlauf der Spannung u 1 läßt F i g. 3 erkennen. Die bisher mit k1 bezeichnete
Kurve gibt den Verlauf der rechteckförmigen Betätigungsspannung u 4 für diesen Schalttransistor
wieder. Nur während des Zeitraumes zwischen co t = 0 bis au t = n
ist der Schalttransistor gesperrt, d. h. während des Zeitraumes 0 bis n/2 läßt er
die Aufladung des Speicherkondensators C auf den Scheitelwert in diesem Ausführungsbeispiel
der negativen Halbwelle der spannungsproportionalen Spannung u 1 zu und verhindert
während der vorbestimmten Zeitdauer T2, die sich in diesem Ausführungsbeispiel von
z/2 bis -c erstreckt, die Entladung des Kondensators C über den Entladewiderstand
R 4. Das bedeutet, daß der Vergleichseinrichtung während des Zeitraumes von 0 bis
n vom Kondensator C eine Spannung zugeführt wird.
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Es muß, da nur die während der Zeitdauer T2 ermittelten Differenzen
bei Erfüllung der vorbestimmten Vorzeichenbedingung eine Meldung erzeugen sollen,
dafür gesorgt werden, daß außer während der Zeitdauer T2 keine Meldung erfolgt,
d. h. daß auch während des Zeitintervalls von 0 bis a/2, an dem der Kondensator
C an sich eine Spannung an die Vergleichseinrichtung V liefert, keine Meldung erfolgt.
Diese Aufgabe löst der weitere, den Schaltmitteln M zugeordnete Schalttransistor
St2 im oberen Teil der F i g. 4. Dieser Schalttransistor schafft nämlich unter Verwendung
weiterer, noch zu beschreibender Schaltungselemente einen niederohmigen Parallelstrompfad
zu dem die stromproportionale Spannung u 2 erzeugenden Schaltungsteil S2, der in
diesem Ausführungsbeispiel den Stromwandler Tr2 sowie die Widerstände R 5 und R
6 enthält, während derjenigen Zeiten, in denen eine Meldung nicht erzeugt werden
soll. Sofern nämlich der Schalttransistor St2 niederohmig ist, schließt sich der
Stromkreis für die Spannung u 2 über ihn unter Umgehung der Diode
D 2,
so daß die Spannung u2 am Widerstand R6 abfällt und auch bei Vorhandensein
des Scheitelwertes der Spannung u 1 am Kondensator C die Spannung an der Diode D
2 nicht so gerichtet ist, daß diese Diode durchlässig wird. Während dieser Zeiten
wird also der Diode D 2 die Spannung u 2 nicht zugeführt und ein Vergleich
unterbunden. Die in Reihe mit dem Widerstand R 6 liegende Diode D
5 sorgt ähnlich wie die Diode D 4 dafür, daß nur Halbwellen einer
bestimmten Polarität bei dem Vergleich berücksichtigt werden.
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Auch die etätigungsspannung für den Schalttransistor St 2 wird über
eine Sekundärwicklung des Transformators Trl aus der Spannung an dem zu überwachenden
Netzwerk gewonnen. Da demgemäß die Spannung u 5 infolge der in F i g. 4 gezeigten
Anordnung der entsprechenden Sekundärwicklung des Transformators Tr 1
genau in Phase mit der spannungsproportionalen Spannung u 1 liegt und gemäß dem
Diagramm in F i g. 3 mittels des Schalttransistors St2 dafür gesorgt werden muß,
daß während des Zeitraumes co t = 0 bis g/2 die Spannung u2
nicht an
die Diode D 2 in der Vergleichseinrichtung V gelangt, ist die phasenverschiebende
Einrichtung P vorgesehen, die aus Kondensatoren und Widerständen in aus F i g. 4
ersichtlicher Zusammenschaltung besteht und in diesem Ausführungsbeispiel eine der
Spannung u 1 um y = 90° nacheilende Spannung u 6
abgibt. Diese nacheilende
Spannung wird ähnlich der Betätigungsspannung u4 für den Schalttransistor St 1 mittels
der Zenerdioden Z4 und Z5 und des Widerstandes R 7 in eine rechteckförmige Spannung
umgewandelt, die nun nach Verstärkung mittels des Verstärkers V2 die eigentliche
Betätigungsspannung u7 für den Schalttransistor St2 darstellt. Der Verlauf der Spannung
u7 ist in F i g. 3 durch die bisher als k2
bezeichnete Kurve dargestellt.
Man erkennt, daß nur während der vorgegebenen Zeitdauer T2 beide Schalttransistoren
St1 und St2 gesperrt sind, d. h., daß nur während dieser Zeitdauer der Vergleichseinrichtung
V die beiden zu vergleichenden Spannungen zugeführt werden. Demgemäß fließt nur
dann und bei Erfüllung der hinsichtlich der Differenz geltenden Vorzeichenbedingungen
ein Strom durch die Primärwicklung des Transformators Tr3, so daß auch nur dann
an seiner den Ausgang A der gesamten Anordnung bildenden Sekundärwicklung die die
Meldung darstellenden Impulse abgegriffen werden können.
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Verständlicherweise kann man die vorgegebene Zeitdauer T2 durch Änderung
der Phasenverschiebung y infolge Änderung der Dimensionierung der einzelnen Schaltungselemente
des Phasenschiebers P in gewünschter Weise den jeweiligen Anforderungen anpassen.
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Die gemäß der Kurve für die Spannung u 6 nach dem Zeitpunkt n an der
Diode D 2 stehende Spannung
u2 kann, obwohl der Schalttransistor
St2 gesperrt ist, keinen Strom durch die Primärwicklung des Transformators Tr3 hervorrufen,
weil der Schalttransistor Stl leitend ist und einen niederohmigen Strompfad parallel
zu der Primärwicklung des Transformators Tr 3 darstellt.
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In F i g. 4 sind die beschriebenen Schaltungselemente zweimal vorhanden;
die den genannten Schaltungselementen entsprechenden Elemente sind mit denselben
Bezugszeichen, aber gestrichen, versehen. Sie dienen dazu, außer während der mit
den im einzelnen beschriebenen Elementen erfolgenden Auswertung der negativen Halbwellen
der spannungsproportionalen Spannung u1 auch deren positive Halbwellen zur Erzielung
eines Meldekriteriums heranzuziehen. Da die Wirkungsweise dieser zusätzlichen Schaltungselemente
derjenigen der beschriebenen Schaltungselemente sinngemäß entspricht, braucht hierauf
nicht mehr eingegangen zu werden. In diesem Fall erfolgt eine Meldung dann, wenn
die Differenz zwischen den positiven Momentanwerten der Spannung u2 und dem gespeicherten
positiven Scheitelwert der Spannung u 1 während der- entsprechenden Zeitdauer positives
Vorzeichen annimmt.
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Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren dargestellte und beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So können z. B., wie in F i g. 4 angedeutet, an
geeigneten Stellen überspannungsableiter bzw. Schaltmittel mit Schwellwert zur Vermeidung
von überspannungen angeordnet sein. Weiterhin können die Spannungen u 1 und
u 2 hinsichtlich der Bildung der Momentanwerte und der Speicherung des Scheitelwertes
unter Berücksichtigung der sich dann ergebenden Vorzeichenbedingungen für die Gewinnung
einer Meldung gegeneinander ausgetauscht werden. Außerdem ist es nicht erforderlich,
beide Halbwellen zur Messung heranzuziehen, obwohl diese Lösung im Hinblick auf
die angestrebte Schnelligkeit des Ansprechens nachgeschalteter Schutzeinrichtungen
od. dgl. besonders günstig ist. In gewissem Umfang ist auch eine Mischimpedanzmessung
möglich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und eine entsprechend aufgebaute Anordnung
bieten eine Möglichkeit zur Erfassung von Fehlern in elektrischen Netzwerken, die
ohne zusätzlichen Aufwand unabhängig von Änderungen des Phasenwinkels zwischen Strom
und Spannung in dem Netzwerk ist und außerdem Störungen richtungsselektiv zu erfassen
gestattet.