DE1954061C3

DE1954061C3 - Circuit arrangement with a response sensitivity dependent on the curve shape of an electrical measured variable to be monitored

Info

Publication number: DE1954061C3
Application number: DE19691954061
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Phys.; Senkbeil Erwin; 1000 Berlin Schröder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1969-10-22
Publication date: 1976-09-02

Description

und daß dem Filterverstärker (FV) eine einstellbare i₅ wird also infolge der Verwendung eines F.lterverstär-and that the filter amplifier (FV) has an adjustable i ₅ as a result of the use of a filter amplifier

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Widerstandsanordnung (R 2 bis R 4; Sk \) zur Stabilisierungsgrad-Eiinstellung vorgeordnet ist.Resistance arrangement (R 2 to R 4; Sk \) is arranged upstream for the degree of stabilization.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen zusätzlichen veränderbaren Widerstand (Ra) in der Stromversorgungsleitung vorzugsweise der Endstufe (E) des Filterverstärkers (FV) eine unterschiedliche Stabilisierungsbegrenj'.ung einstellbar ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a different stabilization limit can be set by an additional variable resistor (Ra) in the power supply line, preferably the output stage (E) of the filter amplifier (FV).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterverstärker (FV) als Sperrfilter für die Grundwelle und die dritte Harmonische der zu überwachenden elektrischen Größe ausgebildet ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the filter amplifier (FV) is designed as a notch filter for the fundamental wave and the third harmonic of the electrical variable to be monitored.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe (E) des Filterverstärkers (FV) ein an sich bekannter Gegentaktverstärker ist.4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the output stage (E) of the filter amplifier (FV) is a push-pull amplifier known per se.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einer von der Kurvenform einer zu überwachenden elektrischen Meßgröße abhängigen Ansprechempifindlichkeit mit einer zwei Gleichrichteranordnungen enthaltenden Elrückenschaltung, wobei im Wechselstromkreis einer Gleichrichteranordnung eine Filteranordnung zur Stabilisierung gegen Auslösen bei Einschaltvorgängen angeordnet ist, insbesondere für Schutzeinrichtungen elektrischer Anlagen und Leitungen. The invention relates to a circuit arrangement with a response sensitivity that is dependent on the curve shape of an electrical measured variable to be monitored with an elbow circuit containing two rectifier arrangements, wherein in the alternating current circuit a rectifier arrangement, a filter arrangement for stabilization against triggering during switch-on processes is arranged, in particular for protective devices for electrical systems and lines.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art ist die zur Anhebung der Oberwellen vorgesehene FiI-teranordnung bezüglich ihrer Grenzfrequenz so bemessen, daß das durch die Nichtlinearität seines Abschlußwiderstandes bedingte Maximum der Dämpfungscharakteristik im Durchlaßbereich bei der Frequenz derjenigen Oberwelle auftritt, deren Beitrag zum arithmetischen Mittelwert des gleichgerichteten Frequenzgemische:, auf Grund der übrigen Bemessung des Filters oder auf Grund der Amplitudenverhältnisse der im Meßstrom auftretenden Oberwellen am größten ist. Bei der Filteranordnung der bekannten Schaltungsanordnung handelt es sich demzufolge um ein Durchlaßfilter. Das IDurchlaßfilter ist dabei als passives Filter ausgebildet, wodurch besonders dann, wenn ein Stabilisierungsgrad von beispielsweise nur 15% angestrebt wird, infolge dafür erforderlicher sehr voluminöser Bauelemente ein großer wirtschaftlicher Aufwand erforderlich ist. Die bekannte Schaltungsanordnung ist daher nur zur Stabilisierung mit verhältnismäßig hohem Stabilisierungsgrad geeignet, wobei unter Stabilisierungsgrad der niedrigste Prozentsatz an Harmonischen in der zu kers nicht nur ein verhältnismäßig niedriger Stabilisierungsgrad erreichbar, sondern es ist auch die Möglichkeit gegeben, durch eine einstellbare Widerstandsanordnung den Stabilisierungsgrad in Abhängigkeit vonIn a known circuit arrangement of this type, the filter arrangement provided for increasing the harmonics is dimensioned with regard to their cut-off frequency so that this is due to the non-linearity of its terminating resistor conditional maximum of the attenuation characteristics in the pass band at the frequency of those Harmonic occurs whose contribution to the arithmetic mean of the rectified frequency mixture :, due to the remaining dimensioning of the filter or due to the amplitude ratios of the im Measuring current occurring harmonics is greatest. In the filter arrangement of the known circuit arrangement it is therefore a transmission filter. The I-pass filter is designed as a passive filter, as a result, especially when a degree of stabilization of, for example, only 15% is sought the very voluminous components required for this, a great economic effort is required. The known circuit arrangement is therefore only for stabilization with a relatively high degree of stabilization suitable, whereby under degree of stabilization the lowest percentage of harmonics in the to Not only can a relatively low degree of stabilization be achieved, but it is also possible given, the degree of stabilization as a function of

jo den jeweiligen Verhältnissen zu wählen.jo to choose the respective conditions.

Als vorteilhaft hat es sich bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erwiesen, wenn durch einen veränderbaren Widerstand vorzugsweise in der Endstufe des Filterverstärkers eine unterschiedliche Stabilisierungsbegrenzung einstellbar ist.It has proven to be advantageous in the circuit arrangement according to the invention if a variable Resistance preferably in the output stage of the filter amplifier a different stabilization limit is adjustable.

Es ist zwar aus der deutschen Auslegeschrift '0 6I 421 bereits bekannt, zur Stabilisierungsbegrenzung in einer Schaltungsanordnung mit einem Filter diesem Filter zwei nichtlineare Widerstände in Antiparallelschaltung als Nebenwiderstand zuzuschalten, jedoch ist dieses Verfahren verhältnismäßig aufwendig. Außerdem erzeugen nichtlineare Widerstände unerwünschte Oberwellen. Der hohe Aufwand tritt insbesondere dann ein, wenn mehrere Stabilisierungsbegrenzungen vorgesehen sein sollen, was im allgemeinen erwünscht ist: in einem solchen Falle müssen nämlich mehrere Antiparallelschaltungen von nichtlinearen Widerständen unterschiedlicher Schwellwerte vorgesehen werden. Dieser verhältnismäßig hohe Aufwand und die störende Oberwellenerzeugung entfallen bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, da bei ihr die Stabilisierungsbegrenzung in einfacher Weise durch einen veränderbaren Widerstand in der Endstufe des Filterverstärkers einstellbar ist.It is already known from the German Auslegeschrift '0 6I 421 to limit stabilization In a circuit arrangement with a filter, this filter has two non-linear resistors in anti-parallel connection to be switched on as a shunt resistor, but this process is relatively complex. In addition, non-linear resistances create undesirable harmonics. The high effort occurs in particular then one if several stabilization limits are to be provided, which is generally desirable is: in such a case, several anti-parallel connections of non-linear Resistors of different threshold values are provided. This relatively high effort and the disruptive harmonic generation is eliminated in the circuit arrangement according to the invention, since with her the Stabilization limitation in a simple way by a variable resistor in the output stage of the Filter amplifier is adjustable.

Ferner hat es sich bei der er.indungsgemäßen Schaltungsanordnung als vorteilhaft erwiesen den Filterverstärker als Sperrfilter für die Grundwelle und die dritte Harmonische der zu überwachenden elektrischen Größe auszubilden. Dadurch ist nämlich die vorteilhafte Möglichkeit gegeben, nicht nur die bei Einschaltvorgängen besonders ausgeprägt auftretende zweite Harmonische zur Stabilisierung zu verwenden, sondern auch noch die vierte und höhere Harmonische zur Stabilisierung heranzuziehen.Furthermore, the circuit arrangement according to the invention The filter amplifier proved to be advantageous as a notch filter for the fundamental and the third Form harmonics of the electrical variable to be monitored. This is because it is advantageous Possibility not only for the second harmonic, which occurs particularly pronounced during switch-on processes to use for stabilization, but also the fourth and higher harmonic for stabilization to use.

Vorteilhaft ist es bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auch, wenn die Endstufe des Filterverstärkers ein an sich bekannter Gegentaktverstärker ist, der sich durch besondere Stromersparnis auszeichnet.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt.In the circuit arrangement according to the invention, it is also advantageous if the output stage of the filter amplifier is a push-pull amplifier which is known per se and which is characterized by particular power savings.
To explain the invention, an embodiment of the circuit arrangement according to the invention is shown in the drawing.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist an zwei beispielsweise vom Differenzstrom / einer Differentialschutzanordnung durchflossene Stromwandler 5.1 und 5.2 angeschlossen. Die Sekundärwicklung Ws 1 des Stromwandlers St 1 ist unmittelbar mit einer Gleichrichteranordnung GrI in Graetz-Schaltung verbunden, die mit einer weiteren GleichrichterschaltuneThe circuit arrangement according to the invention is connected to two current transformers 5.1 and 5.2 through which the differential current / a differential protection arrangement flows, for example. The secondary winding Ws 1 of the current transformer St 1 is directly connected to a rectifier arrangement GrI in a Graetz circuit, which is connected to a further rectifier circuit

Cr2, ebenfalls in Graetz-Schaltung, eine Brückensehallung B bildet. Cr2, also in Graetz circuit, forms a bridge hall B.

An die Sekundärwicklung Ws 2 des Stromwandlers St 2 ist ein spannungsabhängiger Widerstand R 1 angeschlossen, der einen nachgeordneten Filterverstärker FV vor Überspannungen schützt. Parallel zu dem spannungsabhängigen Widerstand R 1 und ebenfalls dem Filterverstärker FVvorgeordnet liegen weitete Widerstände R 2, R 3 und /?4, mit denen sich beispielsweise ein Stab^iisierungsgrad von 15, 25 oder 35% einstellen läßt, je nachdem, in welcher Stellung sich ein Schaltkontakt Sk 1 befindet.A voltage-dependent resistor R 1 is connected to the secondary winding Ws 2 of the current transformer St 2 and protects a downstream filter amplifier FV from overvoltages. Parallel to the voltage-dependent resistor R 1 and also to the filter amplifier FV upstream are further resistors R 2, R 3 and /? 4, with which, for example, a stabilization degree of 15, 25 or 35% can be set, depending on the position a switching contact Sk 1 is located.

Der Filterverstärker FV ist mehrstufig ausgebildet und enthält zumindest ein Filter für die Grundwelle von 50 Hz und ein weiteres Filter für die dritte Harmoni sehe von 150 Hz (beide Filter sind in der Figur im Block F zusammengefaßt); zwischen den beiden Filtern kann eine Verstärkerstufe angeordnet sein. Als Endstufe E enthält der Filterverstärker FVeine Gegentaktendstufe mit den Transistoren TW und TYl bzw. 7"21 und Γ22 und einem zusätzlichen veränderbaren Widerstand Ra in der Stromzuleitung, der vorzugsweise mehrere umschaltbare Einzelwiderstände R5, R6 und R7 enthält. Durch einen Schaltkbntakt Sk2 können die verschiedenen Widerstände R 5 bis R 7 eingeschaltet werden, wobei durch Einschaltung des Widerstandes R 5 beispielsweise eine Stabilisierungsbegrenzung beim fünffachen Nennstrom, bei eingeschaltetem Widerstand R 6 eine Stabilisierungsbegrenzung beim zehnfachen Nennstrom und bei eingeschaltetem Widerstand R 7 eine Stabilisierungsbegrenzung beim fünfzehnfachen Nennstrom eintritt.The filter amplifier FV is multi-stage and contains at least one filter for the fundamental wave of 50 Hz and another filter for the third Harmoni see of 150 Hz (both filters are combined in the figure in block F); An amplifier stage can be arranged between the two filters. As the final stage E of the filter amplifier FV includes a push-pull output stage comprising transistors TW and Tyl and 7 "21 and Γ22 and an additional variable resistor Ra on the feeder line, which is preferably a plurality of switchable individual resistors R5, R6 and R7 contains. By Schaltkbntakt Sk2 can Various resistors R 5 to R 7 are switched on, whereby by switching on the resistor R 5, for example, a stabilization limitation occurs at five times the nominal current, when resistor R 6 is switched on, a stabilization limitation occurs at ten times the nominal current and when resistor R 7 is switched on, a stabilization limitation occurs at fifteen times the nominal current.

Die an der Sekundärwicklung Ws3 des Ausgangsübertragers Ta der Endstufe £des Filterverstärkers FV auftretenden zweiten, vierten und höheren Harmonischen der zu überwachenden Meßgröße werden in der Gleichrichteranordnung Gr2 gleichgerichtet.The second, fourth and higher harmonics of the measured variable to be monitored occurring at the secondary winding Ws 3 of the output transformer Ta of the output stage £ of the filter amplifier FV are rectified in the rectifier arrangement Gr2 .

An die von den Gleichrichteranordnungen CrI und GrI gebildete Brückenschaltung B ist eine Kippschaltung K mit den Transistoren 7"3 und Γ 4 angeschlossen, die in üblicher Weise mit Widerständen /?8 bis Rii und einer Koppeldiode D beschaltet ist. An einem Schaltungspunkt Pi ist Plus-Potential angelegt, und ein weiterer Schaltungspunkt P2 stellt den Ausgang Kippschaltung K dar.The bridge circuit B formed by the rectifier arrangements CrI and GrI is connected to a flip-flop circuit K with the transistors 7 "3 and Γ 4, which is connected in the usual way with resistors / 8 to Rii and a coupling diode D. At a circuit point Pi is plus -Potential is applied, and a further circuit point P2 represents the output trigger circuit K.

Die eben beschriebene Schaltungsanordnung wirkt in folgender Weise: Der Strom in der Sekundärwicklung VKs 2 des Stromwandlers St 2 erzeugt je nach Einstellung an dem Widerstand R 2, R 3 oder R 4 einen Spannungsabfall, der dem Eingang des Filterverstärkers FV zugeführt wird. Die einzelnen Filterkreise des Filterverstärkers FVsind dabei in der oben bereits beschriebenen Weise bemessen, so daß von dem Filterverstärker FV nur die zweite, vierte, fünfte und höhere Harmonische durchgelassen und verstärkt werden. Die verstärkten Harmonischen werden durch die Gleichrichteranordnung Gr2 gleichgerichtet und mit dem durch die Gleichrichteranordnung Gr 1 gleichgerichteten Sekundärstrom des Stromwandlers St 1 verglichen. Die Widerstände R 2 bis R 4 und der Filterverstärker FV sind so bemessen, daß beispielsweise bei lä. 25 oder 35% zweiter Harmonischer im Strom / die von den Gleichrichteranordnungen CrI und Gr2 gleichgerichteten Ströme gleich groß sind. Dieser Zustand bildet den Schaltpunkt der an die Brückenschaltung B angeschlossenen Kippschaltung K. The circuit arrangement just described works in the following way: Depending on the setting, the current in the secondary winding VKs 2 of the current transformer St 2 generates a voltage drop at the resistor R 2, R 3 or R 4, which is fed to the input of the filter amplifier FV. The individual filter circuits of the filter amplifier FV are dimensioned in the manner already described above, so that only the second, fourth, fifth and higher harmonics are transmitted and amplified by the filter amplifier FV. The amplified harmonics are rectified by the rectifier arrangement Gr2 and compared with the secondary current of the current transformer St 1 rectified by the rectifier arrangement Gr 1. The resistors R 2 to R 4 and the filter amplifier FV are dimensioned so that, for example, at lä. 25 or 35% of the second harmonic in the current / the currents rectified by the rectifier arrangements CrI and Gr2 are equally large. This state forms the switching point of the trigger circuit K connected to the bridge circuit B.

Wenn bei einem Einschalistromsioß der Gehalt im wesentlichen an zweiter Harmonischer größer als der eingestellte Prozentsatz bzw. Stabilisierungsgrad ist, wird der Transistor Γ4 der Kippschaltung K leitend und legt den Punkt P2 auf Null-Potential. Damit läßt sich eine nachgeordnete, in der Figur nicht gezeichnete elektronische Fehlerschutzanordnung verriegeln und gibt keinen Auslösebefehl ab.If the content of the second harmonic is essentially greater than the set percentage or degree of stabilization during an input current, the transistor Γ4 of the flip-flop circuit K becomes conductive and sets the point P2 to zero potential. A downstream electronic fault protection arrangement (not shown in the figure) can thus be locked and does not issue a trigger command.

Treten Ströme auf, die größer als das Vielfache des Nennstromes, beispielsweise des fünffachen Nennsiromes sind, dann läßt der beispielsweise eingeschaltete Widerstand R 5 Dei völliger Durchsteuerung der Endstufentransistoren TW bis 7~22 nur bestimmte maximale Ströme fließen. Die Widerstände R 5 bis R 7 sind nun so bemessen, daß bei größeren Primärströmen ;ils dem angegebenen Vielfachen des Nennsiromes der von der Gleichrichteranordnung Gr 1 gelieferte Strom größer als der von der Gleichrichteranordnung Gr 2 gelieferte Maximalstrom vom Filterverstärker FV ist. Das hat /ur Folge, daß in der an die Brückenschaltung B angeschlossenen Kippschaltung K der Transistor T4 gesperrt wird, und ein Auslösekommando des Fehlerschutzes nicht verriegelt wird; der Schutz kann auslösen. Tread currents which are greater than a multiple of the rated current, for example, of five times the Nennsiromes, then, for example, switched resistor R is flowed to 7 ~ 22, only certain maximum currents 5 Dei complete by controlling the output stage transistors TW. The resistors R 5 to R 7 are now dimensioned so that with larger primary currents; ils the specified multiple of the nominal siromes, the current supplied by the rectifier arrangement Gr 1 is greater than the maximum current supplied by the rectifier arrangement Gr 2 by the filter amplifier FV. The consequence of this is that the transistor T4 in the trigger circuit K connected to the bridge circuit B is blocked and a trip command of the fault protection is not blocked; the protection can trigger.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel ist nur zur Überwachung von Meßgrößen einer Phase geeignet. Eine dreiphasige Ausführung muß eine entsprechende Anzahl von Schaltungsanordnungen aufweisen, wobei unter Verwendung eines ODER-Gatters mehrere Filterverstärker mit aus zwei Gleichrichteranordnungen gebildeten Brückenschaltungen einer einzigen Kippschaltung zugeordnet werden können, die dann an mehrere nachgeordnete, den drei Phasen zugehörige Fehlcrschutzanordnungen angeschlossen ist.The embodiment shown in the figure is only suitable for monitoring measured variables of a phase. A three-phase version must have a corresponding number of circuit arrangements, using an OR gate several filter amplifiers with two rectifier arrangements formed bridge circuits can be assigned to a single flip-flop which is then connected to several downstream fault protection arrangements belonging to the three phases are connected.

Durch die Erfindung ist eine Schaltungsanordnung mil einer von der Kurvenform einer zu überwachenden elektrischen Meßgröße abhängigen Ansprechempfindlichkeit geschaffen, bei der durch Verwendung eines Filterverstärkers in vorteilhafter Weise der wirtschaftliche Aufwand vermindert werden kann, insbesondere dann, wenn verhältnismäßig niedrige Stabilisierungsgrade erwünscht sind. Außerdem gestattet die erfindungsgernäße Schaltungsanordnung in vorteilhafter Weise eine Stabilisierungsgrad-Einstellung und schafft eine Stabilisierungsbegrenzung in einfacher Weise durch einen zusätzlichen veränderbaren Widerstand in der Endstufe des Filterverstärkers.The invention enables a circuit arrangement with one of the waveforms to be monitored electrical measured variable-dependent response sensitivity created by using a Filter amplifier in an advantageous manner, the economic outlay can be reduced, in particular when a relatively low degree of stabilization is desired. In addition, allows according to the invention Circuit arrangement advantageously a degree of stabilization setting and creates a stabilization limitation in a simple manner by an additional variable resistance in the output stage of the filter amplifier.

Hierzu 1 BIaU Zeichnungen1 BIaU drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement with one of the waveforms of an electrical to be monitored Measured variable-dependent response sensitivity with a containing two rectifier arrangements Bridge circuit, with a filter arrangement in the AC circuit of a rectifier arrangement monitored measured variable is understood in which triggering of a subordinate error protection is prevented (German interpretation document 10 46 162).

To avoid the disadvantages of the known circuit arrangement, a circuit arrangement with im AC circuit of a rectifying arrangement arranged Proposed filter arrangement, which is characterized. that according to the invention the FiI-

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is designed as a filter amplifier to stabilize it against tripping in the case of switch-on pre-, o ter arrangement and

is arranged aisles, in particular for protective devices of electrical systems and lines, characterized in that the filter arrangement is designed as a filter amplifier (FV) that an adjustable resistor arrangement is arranged upstream of the filter amplifier for setting the degree of stabilization.

In the circuit arrangement according to the invention