DE1513510B2 - Schaltungsanordnung zur Erd schlußuberwachung - Google Patents

Description

Rl

Kl* Rl + Rl

Rl

Kl*

Rl + Rl

IR	+	Rm*
	2
2R	+	Rp*

beaufschlagt wird, und daß durch eine Auswerteeinrichtung (A in Fi g. 4) zur Differenzbildung zwischen dem beaufschlagten Meßwert

JmI

Kl*

JpI ■

Kl*

und dem entsprechenden Meßwert (JmI bzw. Jp 1) der jeweils anderen Meßeinrichtung (Ml) beim Überschreiten einer von der Schaltungsanordnung zur Erdschlußüberwachung abhängigen Konstanten

Km =

U_ R

Rl

Rl + Rl

U_ Rl R ' Rl + Rl

die Störungsmeldung auslösbar ist, wobei gilt:

Rl, Rl = Spannungsteilerwiderstände,
R = Vorwiderstand,
U = Spannung der Speisespannungsquelle. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erdschlußüberwachung einer erdfreien Gleichspannungsanlage, insbesondere einer Stellwerksanlage im Eisenbahnsicherungswesen, in der beim Unterschreiten eines vorgegebenen unteren Schwellwertes für den Isolationswiderstand zwischen einem Pol der Speisespannungsquelle und Erde eine Störungsmeldung auslösbar ist, unter Verwendung von in verschiedenen Stromkreisen angeordneten, zur Durchführung von zwei Spannungs- oder Strommessungen in diesen Stromkreisen dienenden Meßeinrichtungen und Schaltmitteln zum Vergleich der von den Meßeinrichtungen ermittelten Meßwerte, derart, daß der eine Meßwert in einem zwischen einem Pol der Speisespannungsquelle über einen Widerstand nach Erde verlaufenden ersten Stromkreis und der andere Meßwert in einem zwischen einer Anzapfung eines die Pole der Speisespannungsquelle verbindenden Spannungsteilers über einen gleich großen Widerstand nach Erde verlaufenden zweiten Stromkreis ermittelt wird.

Aus sicherungstechnischen Gründen werden Stellwerksanlagen — im Gegensatz zu reinen Starkstromanlagen — erdfrei betrieben. Ein innerhalb der Anlage auftretender Isolationsfehler muß sofort erkannt und behoben werden, bevor ein zweiter Isolationsfehler hinzukommt, der unkontrollierbare, nicht beabsichtigte Strombahnen schaffen kann. Es ist daher erforderlich, sämtliche Teile der Anlage ständig auf ihren Isolationszustand zu überwachen.
In reinen Wechselstromanlagen kann die Uberwachung des Isolationszustandes über eine gesonderte Hilfsspannungsquelle erfolgen, deren einer Pol ständig an Erde liegt und deren anderer Pol über einen Stromindikator an das zu überwachende Netz angeschlossen ist. Der durch den Indikator fließende Strom stellt dann ein Maß für den Isolationswiderstand des Netzes gegen Erde dar. Zur Isolationsüberwachung eignen sich jedoch nur Gleichströme, weil· Wechselströme neben den rein ohmschen Isolationswider-

ständen auch die Reaktanzen der Anlage berücksichtigen wurden.

In Anlagen, in denen neben Wechselspannungsquellen auch Gleichspannungsquellen verwendet werden, und in reinen Gleichspannungsanlagen muß die überwachung des Isolationswiderstandes auf andere Art und Weise erfolgen, weil bei einem Schaltungsaufbau der zuvor genannten Art nicht nur von der Hilfsspannungsquelle, sondern auch von der Speisespannungsquelle ständig ein Strom über einen Teil der Isolationswiderstände fließen würde. Dieser Strom, dessen Größe von der Lage des Erdschlusses innerhalb der Anlage abhängig ist, würde als unbekannte Größe in das Meßergebnis eingehen und dieses verfälschen.

In gleichspannungsgespeisten Anlagen verwendet man daher zur Isolationsüberwachung Erdschlußmelder, die ohne Hilfsspannungsquelle arbeiten und statt dessen die vorhandene Gleichspannungsquelle zur Isolationsüberwachung benutzen. Bei ihnen ist die eine Eingangsklemme einer Meßeinrichtung ständig an Erde angeschlossen, während die andere über einen Vorschaltwiderstand abwechselnd mit dem einen oder anderen Pol der Speisespannungsquelle verbunden wird. Auf diese Weise kann der Isolationswiderstand zwischen dem einen Pol der Speisespannungsquelle und Erde aber nur dann hinreichend genau bestimmt werden, wenn der Isolationswiderstand des anderen, über die Meßeinrichtung geerdeten Pols um Größenordnungen über dem Eingangswiderstand der Meßeinrichtung liegt. Da dies vielfach jedoch nicht der Fall ist, liegt bei jeder Messung ein nicht mehr vernachlässigbarer endlicher Widerstand parallel zur Meßeinrichtung, wodurch dann zu geringe Ströme gemessen und damit zu hohe Isolationswerte vorgetäuscht werden.

Es sind bereits Erdschlußmelder bekannt (deutsche Auslegeschrift 1089 889), welche auch bei gleichmäßigem und gleichzeitigem Absinken der Isolationswerte beider Leitungspole gegen Erde die auftretenden Fehler anzeigen und bei plötzlichem Schlechterwerden des augenblicklich nicht gemessenen Isolationswider-Standes sofort die Messung dieses Widerstandes veranlassen oder eine Warnung auslösen und die Netzversorgung abschalten. Auch diese bekannten Erdschlußmelder haben die aufgezeigten Mängel, daß nämlich immer dem gerade gemessenen Isolationswiderstand der nicht vernachlässigbare Isolationswiderstand zwischen dem anderen Pol der Spannungs-[ quelle und Erde parallel geschaltet ist und das Meßergebnis verfälscht.

Den gleichen Fehler hat ein anderer bekannter Erdschlußmelder (Patentschrift 27 113 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin), bei dem eine gesonderte Hilfsspannungsquelle vorgesehen ist und bei dem die Bestimmung des Isolationswiderstandes mit Hilfe einer Brückenschaltung erfolgt.

Ferner ist es bereits bekannt (ETZ-B, 13 [1961], S. 617 bis 620), den störenden Einfluß des jeweils nicht gemessenen Isolationswiderstandes dadurch zu eliminieren, daß nacheinander zwei Erdschlußmessungen durchgeführt werden, wobei bei der einen Messung dem Meßinstrument ein Widerstand parallel geschaltet ist. Ein derartiger Erdschlußmelder liefert zwar theoretisch genaue Meßwerte für die Isolationswiderstände; seine Auswerteeinrichtung, in der die Kehrwerte der gemessenen Spannungen gespeichert und verglichen werden müssen, ist jedoch recht kompliziert und damit störanfällig; insbesondere bei einem genügend hohen Isolationswiderstand werden die nacheinander ermittelten Meßwerte sehr klein gegenüber den bei schlechteren Isolationswiderständen ermittelten Meßwerten. Je kleiner jedoch die ermittelten Meßwerte sind, um so stärker machen sich die unvermeidbar auftretenden Fehler bei der Reziprokwertbildung bemerkbar, so daß es gerade bei ordnungsgerechtem Isolationswiderstand zu ungewollten Störungsmeldungen kommen kann. Die Kompensation dieser Fehler erfordert einen sehr hohen, wirtschaftlich nicht mehr tragbaren Aufwand, der die Anwendung dieses Verfahrens zur Bestimmung von Erdschlußwiderständen verbietet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erdschlußüberwachung zu entwickeln, die diese Mängel vermeidet und es erlaubt, definierte Aussagen über die zu bestimmenden Isolationswiderstände zu machen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Schaltmittel (R in Fi g. 4) derart vorgesehen sind, daß einer der von einer der Meßeinrichtungen (Ml; M 2) ermittelten Meßwerte (z. B. JmI bzw. JpI) mit einer von der Größe eines vorgegebenen unteren Grenzwertes (Rm* bzw. Rp*) für den zulässigen Isolationswiderstand (Rm bzw. Rp) abhängigen und multiplikativen Konstanten

R2

bzw.

Kl"

Rl + Rl

Rl

Kl* Rl+ Rl

2R + Rm* R

2R+Rp* R

beaufschlagt wird und daß durch eine Auswerteeinrichtung (A in F i g. 4) zur Differenzbildung zwischen dem beaufschlagten Meßwert

JmI

Kl⁴

bzw.

JpI ■

Kl*

und dem entsprechenden Meßwert (Jm 1 bzw. JpI) der jeweils anderen Meßeinrichtung (M 2) beim überschreiten einer von der Schaltungsanordnung zur Erdschlußüberwachung abhängigen Konstanten

Km =

R2

bzw.

R Rl+ Rl

Rl

R Rl+ Rl

die Störungsmeldung auslösbar ist, wobei gilt:

Rl, Rl = Spannungsteilerwiderstände,
R = Vorwiderstand,
U = Spannung der Speisespannungsquelle.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Erdschlußmelder ohne Hilfsspannungsquelle, wie er in seiner Wirkungsweise in der Beschreibungseinleitung erläutert ist. Die

Isolationswiderstände der beiden Pole einer Speisespannungsquelle mit der Spannung U und der daran angeschlossenen Anlagenteile einer Schaltanlage S gegen Erde sind als konzentriert angenommene, an den Anschlußklemmen + und — der Speisespannungsquelle anliegende Widerstände Rm und Rp gestrichelt dargestellt. Über einen Schalter pl ist der eine Pol einer Meßeinrichtung Ml mit dem Pluspol der Speisespannungsquelle verbunden, während der andere Pol der Meßeinrichtung über einen Vorwiderstand R an Erde liegt. Der hierbei von der Meßeinrichtung ermittelte, der Bestimmung des Isolationswiderstandes Rm dienende Meßstrom JmI ergibt sich aus nachfolgender Gleichung zu:

Diese Gleichungen vereinfachen sich bei einem Spannungsteilerverhältnis 1:1 (Rl = Rl) zu:

JmI =

U 2R

1 -

Rm

1 +

Rm Rm

Rp

1 -

Rm

1 +

Rm R

(bll)

Rm Rm

(al)

Soll dagegen die Größe des Isolationswiderstandes Rp zwischen dem Pluspol der Speisespannungsquelle und Erde bestimmt werden, so wird der Schalter pl in die andere Lage gebracht und die Meßeinrichtung Ml mit dem Minuspol der Speisespannungsquelle verbunden. Diese ermittelt dann einen Meßstrom Jp 1, für den die nachfolgend angegebene Gleichung gilt:

JpI =

Rm

Bl'

(al)

Beide Gleichungen enthalten neben den zu bestimmenden Isolationswiderständen Rm und Rp auch das Verhältnis dieser Widerstände zueinander, das beliebige Werte annehmen kann und die Bestimmung von Rm und Rp mit genügender Genauigkeit bisher äußerst schwierig machte.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, eine weitere Messung durchzuführen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Meßergebnisse vom Einfluß der Größen -jp- und jp- unabhängig zu machen. Hierzu dient die in F i g. 2 dargestellte Schaltungsanordnung. Sie zeigt eine aus den Isolationswiderständen Rm und Rp und den vorzugsweise gleich großen Spannungsteilerwiderständen Rl und R 2 gebildete, aus einer Stellwerksbatterie mit der Spannung U gespeiste Brückenschaltung, in deren Querzweig eine Meßeinrichtung Ml und ein Vorwiderstand R geschaltet sind.

Unter der Voraussetzung R ~> Rl = R 2 gelten für den von der Meßeinrichtung M 2 ermittelten Strom Jm 1 bzw. Jp 2 die Gleichungen

1 -

Rm

Jm2 = -^-

Jp2 =

U	R2	1 -	Rm Rp	Rp	Rm R
R	R1 + R2		1 -	■ +
U	Rl	1 ■	,Rp Rm	Bl Rm	Rp R
R	R1 + R2		■ +

(bl)

(b2)

Auch die mit einer Schaltungsanordnung nach F i g. 2 ermittelbaren Meßwerte sind ebenso wie die mit einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ermittelbaren Meßwerte für sich betrachtet ungenau und damit unbrauchbar, weil in die Messungen unter anderem auch der Quotient aus zu messendem Isolationswiderstand und augenblicklich nicht gemessenem Isolationswiderstand eingeht.

In den beiden Bestimmungsausdrücken für die möglichst zeitgleich zu ermittelnden Meßwerte JmI und Jm2 bzw. JpI und Jp2 ist neben dem zu bestimmenden Isolationswiderstand Rm bzw. Rp und dem Quotienten aus beiden Isolationswiderständen keine weitere unbekannte Größe enthalten; zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten lassen sich grundsätzlich lösen, beispielsweise, indem man sie einander gleichsetzt. Es darf angenommen werden, daß die Meßwerte JmI und Jm 2 bzw. JpI und Jp 2 ungleich sind. Zur rechnerischen Bestimmung des zu messenden Isolationswiderstandes muß daher die eine Seite der aus den Gleichungen (al) und (bl) bzw. (a2) und (b2) zu bildenden neuen Gleichungen (el und c2) um einen bestimmten Betrag vergrößert bzw. die andere Seite verringert werden. Nimmt man diesen Betrag als Kombination einer additiven (+ oder —) und einer multiplikativen (χ oder :) Größe an, so hat man damit jede mögliche Rechengröße zur Veränderung der Gleichungen (al), (bl), (a2) oder (b2) erfaßt. Die additive und die multiplikative Größe, deren Bestimmungsausdruck zunächst noch unbekannt ist und deren Zahlenwert zwischen 0 und 00 liegen kann, möge beispielsweise zur Veränderung des Bestimmungsausdruckes für die an Hand der Meßanordnung nach Fig. 2 durchgeführte Messung dienen. Es ergibt sich dann

JmI = (Jm2 + Km)- Kl, (el)

JpI = (Jp2 + Kp)-Kl. (c2)

Diese Gleichungen gelten, da die zugehörigen Einzelmessungen JmI und JmI bzw. JpI und Jp2 nahezu zeitgleich und daher annahmegemäß bei

gleichgroßem -5— durchgeführt werden, für jeden beliebigen Wert von -^-. Dies bedeutet, daß die Bestimmungsausdrücke für die additiven und die multiplikativen Größen Km und Kl bzw. Kp und K 2

unabhängig vom jeweiligen Verhältnis -^- stets die

gleichen sind. Diese Überlegung ist Voraussetzung für die nachfolgende mathematische Ableitung der Bestimmungsausdrücke für die additive und die multiplikative Größe:

Durch Einsetzen der Bestimmungsausdrücke für die Meßwerte nach den Gleichungen (al) und (bl) bzw. (a2) und (b2) in die Gleichungen (el) bzw. (c2) ergeben sich die folgenden Gleichungen:

U	1	Rm	υ	Rl
R U	Rm 1	Rp	U	Rl+ Rl Rl
R	Rp	R	R	Rl+ Rl
	1 Rm

1 -

Rm ~Rp

Rm Rm

Rm

Rp_ Rp

+ Km

+ Kp

Rm R

Kl.

(dl)

(d2)

Rm

Im nachfolgenden werden die Größen Km und Kl rechnerisch bestimmt, indem für, -g- beliebig wählbare Größen angenommen werden.

1. -p— = O angenommen und eingesetzt in (d 1):

U	1	U Rl	1^0 lfm
R	1+0+ΊΓ	R Rl +	K
	υ	Γ Κ2 .
	R+ Rm	LRl + R2
	U =	Γ R2	U Km(R + Rm)
	Kl =	LRl + R2	R+ Rm ' R+ Rm
		U + Km(R + Rm)I · Kl,
	R2	U
U + Km(R + Rm)

Kl,

-] ■ κι,

(el)

(fl)

2. -=— = 1 angenommen und eingesetzt in (dl): κρ

U	1	U	Rl	1 -	1	\-Krn
R	+1+ΊΓ	R	Rl + Rl	1 + 1 +	Rm
	R

Kl.

(gl)

Da Kl unabhängig vom jeweiligen ■=— ist, gilt sein bei -=— = 0 ermittelter Bestimmungsausdruck nach Gleichung (f 1) auch bei: ^ = I.

Kp

Es folgt daher beim Einsetzen von Kl in Gleichung (gl)

2R"+ Rm

^ = Km ■ Kl = Km

Rl (hl)

Rl

Rl+ Rl

U²+ U-Km(R + Rm) = Km-U(IR + Rm),

Rl ■ U+Km (R + Rm)

Rl+ Rl

Km(R + Rm) - Km(2R + Rm) = -U

Km =

Rl + Rl'

U_ Rl Ε' Rl + Rl'

Kl =

Rl Rl + Rl

U + Km(R + Rm)

Km = —

Rl

R Rl + Rl' (il) (fl)

(il)

550/142

Kl =

10

Km eingesetzt in Gleichung (f 1) ergibt:

RI + R2 R R1 + K2

Rl + R2

(kl)

Kl =

Kl =

R2

Kl+ K2
Kl+ Κ2

^Rm\ J

R J Rl + R2 V R

Κ2 2K + Km

(H)

Die Ableitung für die Größen Km und .Kl kann auch durch Annahme anderer Werte für -=— erfolgen.

Die Ableitung der Größen Kp und K 2 erfolgt in analoger Weise zu

κ- =*L

^P R

^Rl

K2 =

K Kl+ Κ2
Kl+ Κ2

Rl

2R + Rp

Unter der Voraussetzung Rl — R2 vereinfachen sich die nach den Gleichungen (i 1), (11), (m 1) und (n 1) gewonnenen Größen zu

U Km = Kp = Y^,

Kl =

Κ2 =

2R

Km'

2R

2R + Kp /

(öl)

(PD

(ql)

Hierin stellen Km und Kp eine Konstante und K1 und K 2 eine nach Maßgabe von Rm bzw. Rp variable Größe dar. Behandelt man jedoch auch Kl und K 2 wie konstante Größen, indem man an Stelle eines variablen Rm bzw. Rp ein konstantes Rm* bzw. Rp* einführt, so ergeben sich aus den Gleichungen (el) und (c2) die Gleichungen

JmI* = (Jm2 + Km) ■ Kl*, (rl)

JpI* = (Jp2 + Kp) ■ K2* . (r2)

Diese Gleichungen erfüllen die Gleichheitsbedingung der Gleichungen (el) bzw. (c2) nur in einem Punkte, nämlich im Punkt Rm* = Rm bzw. Rp* = Rp. Alle übrigen von einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ermittelten und gemäß Gleichung (rl) bzw. (r2) mit den Konstanten Km und K1* bzw. Kp und K2* beaufschlagten Meßwerte Jm2 bzw. Jp 2 unterscheiden sich von den von einer Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ermittelten Meßwerten Jm 1 bzw. Jp 1 um Beträge, deren Größe sich nach der jeweiligen Differenz zwischen Rm und Rm* bzw. Rp und Rp* richtet.

Die in Fig. 3 in Abhängigkeit von Km gezeigte graphische Darstellung der Gleichungen (al) und (rl) bestätigt diese Zusammenhänge: Immer schneiden sich die beiden Kurven gleichen Parameters in einem Punkt, nämlich bei Rm = Rm*. Ferner zeigt sich, daß in allen Fällen, in denen der zu messende Isolationswiderstand Rm unterhalb des vorgegebenen Isolationswiderstandes Km* liegt, der von einer Schaltungsanordnung nach F i g. 2 ermittelte, nach Gleichung (rl) mit den Konstanten Km und Kl* beaufschlagte Meßwert Jm 2 unterhalb des nach F i g. 1 ermittelten Meßwertes JmI liegt. Ist dagegen Rm größer als Rm*, so liegt der nach F i g. 2 ermittelte, mit den Konstanten Km und Kl* beaufschlagte Meßwert Jm 2 oberhalb von einem Schaltungsaufbau nach F i g. 1 ermittelten Meßwert JmI.

Durch Vergleich beider Ströme läßt sich somit sicher erkennen, ob der zu bestimmende Isolationswiderstand Rm kleiner als der vorgegebene Grenzwert Rm* ist und damit, ob eine Störungsmeldung ausgelöst werden soll oder nicht.
Entsprechendes gilt für den am Pluspol der Speise-Spannungsquelle anliegenden Isolationswiderstand Rp. F i g. 4 zeigt das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Erdschlußüberwachung einer erdfreien Gleichspannungsanlage, bei der innerhalb von vier aufeinanderfolgenden Taktphasen ermittelt wird, welcher der beiden Isolationswiderstände Km und Rp der kleinere ist und ob dieser oberhalb oder unterhalb des durch Rm* bzw. Rp* vorgegebenen Grenzwertes liegt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mittels der aus den Gleichungen (al) und (rl) bzw. (a2) und (r2) abgeleiteten Lösungsgleichung (si) bzw. (s2), wonach eine Störungsmeldung nur dann ausgelöst wird, wenn der von einer Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ermittelte Meßwert den von einer Schaltungs-

S5 anordnung nach F i g. 2 ermittelten, mit den zugeordneten Konstanten beaufschlagten Wert um einen Betrag überschreitet, der größer ist als die vom Anlagenaufbau abhängige Konstante Km bzw. Kp;

JmI

JpI

KV

K2*

-Jm2 ^ Km,

- Jp2 ^ Kp .

(si)

(s2)

Zunächst ermittelt die in F i g. 4 gezeigte Einrichtung, welcher der beiden Pole der Speisespannungsquelle den kleineren und damit gefährlicheren Isola-

tionswert gegen Erde besitzt. Hierzu schalten während der ersten Taktphase des Uberwachungsvorganges die Kontakte 11 und 12 einer nicht dargestellten Steuereinrichtung eine Einrichtung P, beispielsweise ein polarisiertes Relais, wirksam. Die Einrichtung P ermittelt die Richtung des im Widerstand RaI fließenden resultierenden Stromes, der sich aus den über die Spannungsteiler- und Isolationswiderstände Rl und Rp bzw. Rl und Rm fließenden Isolationsströmen ergibt. Ihre Kontakte ρ 2 und ρ 3 verbinden vorbereitend in Abhängigkeit von der Stromrichtung für die während der zweiten Taktphase durchzuführende Ermittlung eines ersten Meßwertes JmI bzw. JpI denjenigen Pol der Speisespannungsquelle mit der Meßeinrichtung Ml, der den höheren Isolationswert gegen Erde besitzt.

Ist die Einrichtung P beispielsweise als polarisiertes Relais ausgebildet, dann ist die Abfallzeit dieses Relais so zu bemessen, daß während der zweiten Taktphase derjenige Pol der Speisespannungsquelle über ρ 2 bzw. ρ 3 mit der Meßeinrichtung M1 verbunden bleibt, der den höheren Isolationswiderstand gegen Erde besitzt. Die Einrichtung P kann aber auch als Haft-. oder Stützrelais ausgebildet sein, das von einer stromrichtungsabhängigen Einrichtung gesteuert wird und seine jeweilige Kontaktstellung auch in abgeschaltetem Zustand beibehält.

Während der nun folgenden zweiten Taktphase öffnen die Kontakte 11 und 12; gleichzeitig schließen die Kontakte 21 und 22 der Steuereinrichtung. Hierbei ermittelt die Meßeinrichtung Ml eine Spannung, die dem im Widerstand R fließenden Strom Jm 1 bzw. JpI direkt proportional ist und nach Maßgabe der Einstellung des Abgriffs mit einer multiplikativen

Konstanten -^p- bzw. ^* beaufschlagt ist.

Während der dritten Taktphase werden die Kontakte 21, 22 geöffnet und die Kontakte 31 bis 34 geschlossen. Die Meßeinrichtung M2 ermittelt dann über die Kontakte 32 und 33 eine Spannung, die dem im Widerstand Ra 2 fließenden Strom direkt proportional ist. Dieser Strom ist abhängig vom Verhältnis der über die Kontakte und Widerstände

32, RaI, 31,

Rl, 34, Rp
JR2, Rm

fließenden Isolationsströme. Die Teilwiderstände Ra 1 und RaI sind so bemessen, daß ihre Reihenschaltung einen Widerstand ergibt, dessen Größe gleich dem Widerstand R ist. Die Spannungsteilerwiderstände R1 und R 2 sind gleich groß, aber sehr viel kleiner als die Reihenschaltung aus Kai und .Ra2. Der von der Meßeinrichtung M 2 gespeicherte Wert unterscheidet sich von dem tatsächlich gemessenen Wert im Ausführungsbeispiel um einen vom Verhältnis der Spannungswiderstände RaI:Ra2 abhängigen Wert, weil der von der Meßeinrichtung registrierte Meßwert nur an einem Bruchteil der Widerstandskombination RaI + RaI = R abgegriffen wird. Bei RaI = Ra2

ίο speichert die Meßeinrichtung M2 einen Wert, der doppelt so hoch ist wie der tatsächlich an Ra 2 gemessene Wert.

Während der vierten und letzten Taktphase wechseln die Kontakte 31 bis 34 wieder in die dargestellte Lage. Gleichzeitig schaltet der Kontakt 41 den in der Meßeinrichtung M2 gespeicherten, dem Meßstrom Jm2 bzw. Jp2 aus Gleichung (bl) bzw. (b2) proportionalen Spannungswert auf den einen Eingang einer Auswerteeinrichtung A. Auf den anderen Eingang gelangt über den Kontakt 42 der in der Meßeinrichtung Ml gespeicherte Spannungswert, der dem Meßstrom JmI bzw. JpI nach Gleichung (al) bzw.

(al), multipliziert mit der Konstanten -^p- bzw. γ^*, proportional ist. übersteigt der von der Meßeinrichtung M1 ermittelte Spannungswert den von der Meßeinrichtung M 2 gespeicherten Wert um einen Betrag, der größer ist als die vom Anlagenaufbau abhängige Konstante Km bzw. Kp, die in der Auswerteeinrichtung als Schwellwert eingestellt ist, so erfolgt eine Störungsanzeige.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, insbesondere nicht auf eine überwachungseinrichtung, welche die einzelnen Meßwerte nacheinander ermittelt. Vielmehr kann es in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, die notwendigen Messungen gleichzeitig durchzuführen. In diesem Falle kann man dann auf Speichereinrichtungen für die ermittelten Meßwerte verzichten und die Meßgrößen direkt auf die Eingänge der Auswerteeinrichtung geben.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß die zur Ermittlung des zweiten Meßwertes Jm 2 bzw. Jp 2 verwendete Meßeinrichtung M 2 nicht unbedingt an die Mittelanzapfung eines die beiden Pole der Speisespannungsquelle verbindenden Spannungsteilers geschaltet sein muß. Vielmehr kann sie an eine beliebige Anzapfung dieses Spannungsteilers angeklemmt sein. Hierbei ist dann jedoch zu berücksichtigen, daß die Größen Km, Kp, K1 und K 2 die in den Gleichungen (i 1), (m 1),

(U) und (nl) angegebenen Werte und nicht die in den Gleichungen (öl), (pl) und (ql) angegebenen verein-

- fachten Werte annehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erdschlußüberwachung einer erdfreien Gleichspannungsanlage, insbesondere einer Stellwerksanlage im Eisenbahnsicherungswesen, in der beim Unterschreiten eines vorgegebenen unteren Schwellwertes für den Isolationswiderstand zwischen einem Pol der Speisespannungsquelle und Erde eine Störungsmeldung auslösbar ist, unter Verwendung von in verschiedenen Stromkreisen angeordneten, zur Durchführung von zwei Spannungs- oder Strommessungen in diesen Stromkreisen dienenden Meßeinrichtungen und Schaltmitteln zum Vergleich der von den Meßeinrichtungen ermittelten Meßwerte, derart, daß der eine Meßwert in einem zwischen einem Pol der Speisespannungsquelle über einen Widerstand (R) nach Erde verlaufenden ersten Stromkreis und der andere Meßwert in einem zwischen einer Anzapfung eines die Pole der Speisespannungsquelle verbindenden Spannungsteilers (Rl, R2) über einen gleich großen Widerstand (RaI und RaI) nach Erde verlaufenden zweiten Stromkreis ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel (R in Fi g. 4) derart vorgesehen sind, daß einer der von einer der Meßeinrichtungen (Ml, Ml) ermittelten Meßwerte (z. B. Jm 1 bzw. Jp 1) mit einer von der Größe eines vorgegebenen unteren Grenzwertes (Rm* bzw. Rp*) für den zulässigen Isolationswiderstand (Rm bzw. Rp) abhängigen multiplikativen Konstanten

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Steuereinrichtung betätigte Schaltmittel (11, F i g. 4) vorgesehen sind, die vor Ermittlung des ersten Meßwertes (z. B. JmI) zwischen die Anzapfung des Spannungsteilers (Rl und Rl) und Erde eine stromrichtungsempfindliche Einrichtung (P) schalten, die denjenigen Pol der Speisespannungsquelle ([/) über eine Meßeinrichtung (Ml) mit Erde verbinden (durch Kontakt p2 und ρ3), der den höheren Isolationswiderstand gegen Erde besitzt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (M 1 bzw. M2, Fig. 4) eine dem ersten Meßwert (z.B. Ji)Jl) entsprechende elektrische Größe an dem Vorwiderstand (R), der nach Maßgabe der

multiplikativen Konstanten

abgreifbar gestaltet ist, und eine dem zweiten Meßwert (JmI) entsprechende Größe an einem konstanten Teilwiderstand (RaI) eines Spannungsteilers (RaI und RaI) mit gleich großem Widerstand ermittelt.