DE19641185C2

DE19641185C2 - Schaltungsanordnung zur Stromerfassung in Stromleitern zur Ansteuerung elektronisch steuerbarer Auslöseeinrichtungen

Info

Publication number: DE19641185C2
Application number: DE1996141185
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl Ing Hochgraef; Mario Wegener
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: DE19641185A1; EP0928510A1; WO1998013920A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stromer fassung in Stromleitern zur Ansteuerung einer elektronisch steuerbaren Auslöseeinrichtung mit einer Netzstromversor gungseinrichtung mit Phasenwicklungen, wobei die von der Netzstromversorgungseinrichtung jeweils erzeugte Betriebs spannung mit einer Referenzspannung verglichen und durch eine bei Überstrom sich bildende Grenzspannung die Auslöseeinrich tung wirksam geschaltet ist.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art ist durch die EP 0 469 207 A2 bekannt. Über die Phasenwicklungen werden einzelne Signale erzeugt, die die Ströme in den Phasen repräsentieren. Bei Überströmen in den Phasen wird die Auslö seeinrichtung angesteuert. Weiterhin ist aus der EP 0 687 050 A2 ebenfalls eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der die Spannungsversorgung direkt vom Netz erfolgt. Die Netzstromversorgungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Gleichrichteranordnung und einem Ladekondensator. Die Strommessung und die entsprechende Auswertung desselben er folgt hier im Zusammenwirken mit einer Gleichrichterschaltung und einem Operationsverstärker, der eine vom einem Referenz spannungsgenerator bereitgestellten Referenzspannung mit der sich an einem Ladekondensator bildenden Betriebsspannung ver gleicht und beim Überschreiten eines bestimmten Spannungsver hältnisses, hervorgerufen beispielsweise durch einen sich im Kurzschlußfall einstellenden Überstrom, die Auslöseeinrich tung mit der Wirkung der Unterbrechung des Netzstromes steu ert.

Darüber hinaus ist aus der WO 90/12352 A1 eine Netzstromver sorgungseinrichtung für einphasige Wechselspannungen mit ei ner Spannungsregelung für den Überstromschutz bekannt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ei ne Schaltungsanordnung zur Stromerfassung von elektronisch gesteuerten Auslöseeinrichtungen zu definieren, deren Auslö sebereich weitestgehend unabhängig ist von Toleranzbereichen elektronischer Bauelemente, wie Gleichrichterschaltungen, Operationsverstärker und dergleichen, wobei der materielle Aufwand für derartige Schaltungsanordnungen gegenüber den be kannten Schaltungsanordnungen wesentlich reduziert ist und bei der auch mehrphasige Netzspannungsversorgungseinrichtun gen vor Überströmen geschützt sind. Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale

1.1 die Schaltungsanordnung weist eine Mikroprozesssorein richtung mit einer der Anzahl von Sekundär-Pha senwicklungen entsprechenden Zahl von analogen Meßpo tential-Eingängen auf,
1.2 die Mikroprozessoreinrichtung steht mit einer Bezugsspan nungs-Einrichtung in Verbindung, die ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Netzpotential-Eingang und eingangsseitig mit einem Vergleichspotential-Ausgang und einem Bezugs spannungs-Ausgang der Mikroprozessoreinrichtung verbunden ist,
1.3 der Bezugsspannungs-Ausgang und der Vergleichspoten tial-Ausgang der Mikroprozessoreinrichtung sind über eine mit einem Bezugsspannungswiderstand in Reihe geschaltete Re ferenzspannungs-Zenerdiode verbunden, wobei die an der Referenzspannungs-Zenerdiode anstehende Referenzspannung auf einen zusätzlichen Meßpotential-Eingang der Mikropro zessoreinrichtung geführt ist,
1.4 ein jeder Sekundär-Phasenwicklung zugeordneter Phasen schalter steht derart unter dem Steuereinfluß der Mikro prozessoreinrichtung, daß die Stromerfassung jeder Phase des Versorgungsnetzes taktweise erfolgt,
erreicht.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erfaßt also den Strom direkt ohne Zwischenschaltung von Gleichrichtern und Operationsverstärkern über die jeweilige Sekundärphasenwick lung und ermittelt das Wirksamschalten der elektronischen Auslöseeinrichtungen mit der Mikroprozessoreinrichtung in der Weise, daß die jeweiligen Wechselspannungen der jeweiligen Sekundär-Phasenwicklungen direkt an die entsprechenden Meßpo tential-Eingänge zur Bewertung angeschaltet sind. Mit der Be zugsspannungsermitttlungs-Einrichtung, die eingangsseitig ei nerseits mit dem gemeinsamem Netzpotential und andererseits mit dem von der Mikroprozessoreinrichtung zur Verfügung ge stellten Vergleichspotential verbunden ist, wird eine Bezugs spannung erzeugt, die der Summenspannung aus dem Meßpotential der jeweiligen Sekundär-Phasenwicklung und dem von der Mikro prozessoreinrichtung erzeugten Vergleichspotential ent spricht. Als wesentlich für die Erfindung ist anzusehen, daß die Stromerfassung durch die von der Mikroprozessoreinrich tung periodisch angesteuerten, den Sekundär-Phasenwicklungen zugeordneten Phasenschaltern taktweise erfolgt. Je nach Be darf können damit die einzelnen Phasen in betriebszustandsan gepaßten Zeitintervallen überwacht und die gegebenenfalls notwendigen Ansteuerungen der elektronische Auslöseeinrich tungen ohne zusätzliche Störbeeinflussungen zeitdefiniert ge steuert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch die Merkmale

2.1 die Netzstromversorgungseinrichtung weist eine Spannungs regeleinrichtung auf,
2.2 die Spannungsregeleinrichtung ist ausgangsseitig mit dem Versorgungsspannungs-Eingang der Mikroprozessoreinrich tung verbunden,

gegeben, so daß die Mikroprozessoreinrichtung mit einer der Berechnung der Stromwerte dienlichen Größe seiner Versor gungsspannung einstellbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist durch das Merkmal

3.1 die Spannungsregeleinrichtung ist mit einem Regeleingang versehen, der von der Mikroprozessoreinrichtung taktwei se mit der Stromerfassung jeder Phase des Versorgungs netzes ansteuerbar ist,

versehen. Damit ist sichergestellt, daß die Steuerung der Spannungsregeleinrichtung synchron mit der Stromerfassung der einzelnen Phasen des Versorgungsnetzes erfolgt.

Die Erfindung wird durch ein Schaltungsbeispiel näher erläu tert, in dem lediglich die zum Verständnis der Erfindung we sentlichen Schaltelemente dargestellt sind.

Die Schaltungsanordnung zur Stromerfassung von elektronisch gesteuerten Auslöseeinrichtungen weist als wesentlichen Be standteil die Mikroprozessoreinrichtung MPE auf, die mit dem jeweiligen Meßpotential-Eingang A1, 2, 3 die zur Stromerfas sung über den ersten, zweiten und dritten Widerstand R1, 2, 3 direkt mit einem Anschluß der entsprechenden ersten, zweiten und dritten Sekundär-Phasenwicklung PH1, 2, 3 in Verbindung steht. Der weitere Anschluß der Sekundär-Phasenwicklung PH1, 2, 3 ist mit dem entsprechenden ersten, zweiten und dritten Phasenschalter PS1, 2, 3 verbunden, wobei die Phasenschalter taktweise von der Mikroprozessoreinrichtung MEP über nicht bezeichnete Steuerausgänge wirksam geschaltet werden. Deswei teren ist erkennbar, daß die Wechselspannungen der Sekundär phasenwicklungen PH1, 2, 3 an die Netzstromversorgungsein richtung NSV angeschlossen sind und dort mittels der eben falls nicht bezeichneten Gleichrichter in bekannter Weise gleichgerichtet und als Betriebsspannung UB im Ladekondensa tor LC gespeichert ist. Die Betriebsspannung UB wird durch die nachgeschaltete Spannungsregeleinrichtung SRE als gere gelte Versorgungsspannung über den Versorgungsspannungs-Ein gang Vcc der Mikroprozessoreinheit MPE zugeführt.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist durch die bekannte Bezugsspannungser mittlungs-Einrichtung BSE gegeben, die eingangsseitig einer seits mit dem allen Sekundär-Phasenwicklungen PH1, 2, 3 ge meinsamen Netzpotential, welches am Netzpotential-Eingang A0 der Mikroprozessoreinrichtung MPE angeschlossen ist, und an dererseits mit dem von der Mikroprozessoreinrichtung MPE ge bildeten Vergleichspotential, welches am Vergleichspotential-Aus gang A GND derselben ansteht, verbunden ist. Ausgangssei tig stellt sich in bekannter Weise als Summenspannung die Be zugsspannung ein, die mit dem entsprechenden Bezugsspan nungseingang SVcc der Mikroprozessoreinrichtung MPE verbunden ist. Zwischen dem Bezugsspannungseingang SVcc und dem Ver gleichspotential-Ausgang A GND der Mikroprozessoreinrichtung MPE ist der Bezugsspannungswiderstand RS in Reihe mit der Re ferenzspannungs-Zenerdiode ZD geschaltet, wobei die an der Referenzspannungs-Zenerdiode ZD anstehende Referenzspannung an den zusätzlichen Meßpotential-Eingang A4 geführt ist. Mit den oben erwähnten Eingangsgrößen errechnet die Mikropro zessoreinrichtung MPE direkt aus den Wechselstromwerten, also ohne Zwischenschaltung von Gleichrichtern und Operationsver stärkern, die zur Wirksamschaltung der elektronischen Auslö seeinrichtungen erforderlichen Steuergrößen. Stellt sich, beispielsweise im Kurzschlußfall innerhalb einer Sekundär-Pha senwicklung PH1, oder 2, oder 3, ein Überstrom ein, so wird in nicht dargestellter Weise die elektronische Auslöse einrichtung derart aktiviert, das die Versorgungsspannung der fehlerhaften Phase unterbrochen ist. Die Überwachung der ein zelnen Phasen des Versorgungsnetzes erfolgt taktweise durch Ansteuerung der entsprechenden Phasenschalter PS1, 2, 3 durch die Mikroprozessoreinrichtung MPE.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Stromerfassung in Stromleitern zur Ansteuerung einer elektronisch steuerbaren Auslöseeinrichtung mit einer Netzstromversorgungseinrichtung mit Phasenwicklun gen, wobei die von der Netzstromversorgungseinrichtung je weils erzeugte Betriebsspannung mit einer Referenzspannung verglichen und durch eine bei Überstrom sich bildende Grenz spannung die Auslöseeinrichtung wirksam geschaltet ist, gekennzeichnet durch die Merkmale

1.1 die Schaltungsanordnung weist eine Mikroprozessorein richtung (MPE) mit einer der Anzahl von Sekundär-Phasen wicklungen (PH1, 2, 3) entsprechenden Zahl von analogen Meßpotential-Eingängen (A1, 2, 3) auf,
1.2 die Mikroprozessoreinrichtung (MPE) steht mit einer Be zugsspannungs-Einrichtung (BSE) in Verbindung, die aus gangsseitig mit einem gemeinsamen Netzpotential-Eingang (A0) und eingangsseitig mit einem Vergleichspotential-Aus gang (A GND) und einem Bezugsspannungs-Ausgang (SVcc) der Mikroprozessoreinrichtung (MPE) verbunden ist,
1.3 der Bezugsspannungs-Ausgang (SVcc) und der Vergleichspo tential-Ausgang (A GND) der Mikroprozessoreinrichtung (MPE) sind über eine mit einem Bezugsspannungswiderstand (RS) in Reihe geschaltete Referenzspannungs-Zenerdiode (ZD) verbunden, wobei die an der Referenzspannungs-Zener diode (ZD) anstehende Referenzspannung auf einen zusätz lichen Meßpotential-Eingang (A4) der Mikroprozessorein richtung (MPE) geführt ist,
1.4 ein jeder Sekundär-Phasenwicklung (PH1, 2, 3) zugeordne ter Phasenschalter (PS1, 2, 3) steht derart unter dem Steuereinfluß der Mikroprozessoreinrichtung (MPE), daß die Stromerfassung jeder Phase des Versorgungsnetzes taktweise erfolgt.

2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

2.1 die Netzstromversorgungseinrichtung (NSV) weist eine Spannungsregeleinrichtung (SRE) auf,
2.2 die Spannungsregeleinrichtung (SRE) ist ausgangsseitig mit dem Versorgungsspannungs-Eingang (Vcc) der Mikropro zessoreinrichtung (MPE) verbunden.

3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal

3.1 die Spannungsregeleinrichtung (SRE) ist mit einem Regel eingang (RE) versehen, der von der Mikroprozessoreinrich tung (MPE) taktweise mit der Stromerfassung jeder Phase des Versorgungsnetzes ansteuerbar ist.