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Verfahren zur Fehlerüberwachung von Sammelschienen Zusatz zu P ...
(Patentanmeldung P 20 13 737) Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fehlerüberwachung
von Sammelschienen nach Patent ... (Patentanmeldung P 20 13 737), bei welchem die
Ströme sämtlicher Zu-und Ableitungen mit Stromwandlern erfaßt, in Rechtecksignale
umgeformt und die positiven und negativen Halbwellen getrennten Eingangs- UND-Gliedern,
die auf eine Auslöseeinrichtung einwirken, zugeführt werden, in denen sie auf Phasenüberdeckung
geprüft werden, woran anschließend zur Unterdrückung zu kurzer Impulse die Ausgangssignale
der Eingangs-UND-Glieder Zeitstufen beaufschlagen, durch deren Ausgangssignale bistabile
Kippstufen angesteuert werden und bei welchem die Zeitstufen und bistabilen
Kippstufen
durch logische Auswertung der bejahenden und negierten Signale der Eingangs-UND-Glieder
immer dann abgesteuert werden, wenn an übereinstimmenden Ausgängen der Eingangs-UND-Glieder
gleiche Signale erscheinen.
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Bei diesem Verfahren wird immer dann ein Auslösesignal erzeugt, wenn
einer eine Mindestzeit andauernden Phasenüberdeckung in einer ersten Halbwelle eine
Nichtphasenüberdeckung für eine Höchstzeit folgt und die danach auftretende Phasenüberdeckung
von der zweiten Halbwelle stammt. Hierbei kann die Phasenüberdeckung in der zweiten
Halbwelle beliebig kurz sein.
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Es zeigt sich nun, daß bei Verwençdung von gesättigten Hauptstromwandlern
und Wandlern beliebiger Art in der Eingangsschaltung unter ganz bestimmten Voraussetzungen
kurze Störimpulse auftreten können, die bei Beibehaltung der obigen Auslösekriterien
Fehlauslösungen zur Folge haben könnten.
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Damit auch derartige Fehlauslösungen verhindert werden, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß bei Verwendung von Eingangswandlern beliebiger Art immer nur
dann ein Auslösesignal erzeugt wird, wenn in einer ersten Halbwelle und innerhalb
einer bestimmten Zeit in einer zweiten Halbwelle Phasenüberdeckung jeweils für eine
bestimmte Mindestzeit vorliegt.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird
die Erfindung nachstehend erläutert.
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In Fig. 1 sind & lo und & 20 Eingangs-UND-Glieder.
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&Io wird mit den positiven Halbwellen, &20 mit den negativen
Halbwellen der Ströme sämtlicher Zu- und Ableitungen der Sammelschiene beaufschlagt.
Die bejahenden Ausgänge der Eingangs-UND-Glieder &lo, &20, sind mit A, die
negierten Ausgänge mit B bezeichnet. Den bejahenden Ausgängen A sind Zeitstufen
T1, T2 nachgeschaltet, deren Ausgang A ein L-Signal abgibt, wenn am Eingang 1 ein
L-Signal von einer bestimmten Mindestdauer, beispielsweise 6 ms, vorhanden war.
Der Ausgang A der beiden Zeitstufen T1, T2 ist mit dem Eingang 1 zweier bistabiler
Kippstufen Slo und S20 verbunden. Dem Ausgang A der beiden Kippstufen Slo, S20 sind
UND-Glieder &12, &22 nachgeschaltet, die zusätzlich über Verzögerungsglieder
VZ1,VZ2 von den anderen A-Ausgängen des anderen UND-Gliedes angesteuert werden.
Die negierten Ausgänge B der UND-Glieder &12, &22 sind mit den Eingängen
eines weiteren UND-Gliedes &31 verbunden, dessen negierter Ausgang B den Eingang
1 einer Zeitstufe T11 beaufschlagt. Der Zeitstufe Tll ist eine weitere Kippstufe
S11 nachgeschaltet. Außer diesen bereits genannten Bauelementen sind NAND-Glieder
&1, &2, ein UND-Glied &3 und eine Zeitstufe T3 vorgesehen, die wie folgt
geschaltet sind: Die A-Ausgänge der Eingangs-UND-Glieder also, &20 sind zu den
Eingängen des NAND-Gliedes &1 geführt. Die B-Ausgänge dieser Eingangs-UND-Glieder
sind mit den Eingängen des NAND-Gliedes &2 verbunden. Die Ausgänge dieser beiden
NAND-Glieder
beaufschlagen das UND-Glied &3, dessen negierter Ausgang die Zeitstufe T3 ansteuert.
Diese Zeitstufe gibt am Ausgang ein L-Signal ab, wenn am Eingang ein L-Signal für
mehr als eine bestimmte Mindestzeit tv3 anlag. Diese Mindestzeit ist kleiner als
die Mindestzeit der Zeitstufen T1 und T2 und kann beispielsweise 4 ms betragen.
Der Ausgang A der Zeitstufe T3 ist sowohl mit dem Eingang 2 der Zeitstufen TI, T2,
T11 als auch mit dem Eingang 2 der bistabilen Kippstufen Slo, S 20 und S11 verbunden.
Wenn also die Zeitstufe T3 ein L-Signal abgibt, werden sowohl die Zeitstufen T1,
T2 und T11 als auch die bistabilen Kippstufen Slo, S 20 und Sll abgesteuert. Damit
erfolgt keine Auslösung. Der bejahende Ausgang des UND-Gliedes &3 beaufschlagt
den dritten Eingang des UND-Gliedes &12, &22.
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Die beschriebene Schaltung arbeitet im einzelnen wie folgt: Die Eingänge
der UND-Glieder &lo, &20 erhalten Signale oder 0-Signale über Rechteckformer
und Schwellwertstufen, die mit den einzelnen Zu- und Ableitungen der Sammelschiene
über Eingangswandler in Verbindung stehen. Das Eingangs-UND-Glied &lo wertet
die Signale der positiven Halbwellen aus, das Eingangs-UND-Glied &20 die negativen
Halbwellen.
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Da im ungestörten Betrieb an einer Sammelschiene mindestens über eine
Zuleitung eingespeist werden muß, während über die anderen Leitungen Energie aus
der Sammelschiene herausfließt, stehen an den Eingängen sowohl 0-Signale als auch
Signale
an. Wenn dagegen die betreffende Sammelschiene einen Xurzschluß aufweist, wird über
alle Abzweige Energie eingespeist, so daß dann, und nur dann, sämtliche Eingänge
des UND-Gliedes ein L-Signal erhalten. Da in einem 50 Hz-Netz eine Halbwelle lo
ms dauert, sind die Zeitstufen T1 und T2 auf einen Wert eingestellt, der darunter
liegt, beispielsweise also 6 ms beträgt. Wenn nun im Verlauf der positiven Halbwelle
eine Störung auftritt und die Störung länger als 6 ms andauert, gibt die Zeitstufe
T1 am Ausgang A ein L-Signal ab. In der nächsten negativen Halbwelle wird erneut
geprüft, ob der Störungszustand noch vorliegt. Trifft dies zu, so gibt der Ausgang
A des UND-Gliedes &20 ein L-Signal ab, das dem UND-Glied &12 über das Verzögerungsglied
VZ2 zugeführt wird.
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Das NAND-Glied &1 erhält an beiden Eingängen mit zeitlicher Versetzung
ein L-Signal, so daß am Ausgang ein Dauer-L-Signal ansteht. Das NAND-Glied &2
empfängt ebenfalls zeitlich versetzte L-Signale, so daß auch am Ausgang Signale
entstehen.
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Das UND-Glied &3 gibt an seinem negierten Ausgang ein Dauer-0-Signal
oder L-Signal von so kleiner Dauer ab, daß die Zeitstufe T3 nicht ansprechen kann.
Am bejahenden Ausgang des UND-Gliedes &3 fallen Signale an, die den dritten
Eingängen der UND-Glieder &12, &22 zugeleitet werden. Die Signale überschneiden
sich in dem UND-Glied 12, so daß dieses an seinem negierten Ausgang B ein 0-Signal
abgibt. Der negierte Ausgang des UND-Gliedes 31 gibt damit ein L-Signal an den Eingang
1 der Zeitstufe T11. Dauert nun die Störung in dieser negativen Halbwelle länger
an als die im Zeitglied T11
eingestellte Mindestzeit von beispielsweise
2 ms, so erfolgt über den Eingang 1 und den Ausgang A der Kippstufe S11 ein Auslösesignal.
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Bei einer kürzeren Phasenüberdeckung in dieser negativen Halbwelle
als die eingestellte Mindestzeit, verschwindet das L-Signa am Ausgang A des UND-Gliedes
&20, womit an den Eingang des UND-Gliedes &12 ein 0-Signal gelangt. Der
Ausgang B des UND-Gliedes &12 gibt damit ein L-Signal an das UND-Glied 31 ab.
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Da an dem UND-Glied &31 an beiden Eingängen nun ein L-Signal anliegt,
wird von dessen Ausgang B ein 0->gnal an die Zeitstufe T11 gegeben. Die Zeitstufe
T11 erreicht damit die eingestellte Mindestzeit nicht: es erfolgt keine Auslösung.
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Anstatt die Mindestzeit der Phasenüberdeckung der zweiten Halbwelle
über das Zeitglied T11 einzustellen und zu prüfen, kann dies auch mittels der Verzögerungsglieder
VZ1, VZ2 geschehen: Dauert die Phasenüberdeckung in der zweiten Halbwelle länger
als die in den Verzögerungsgliedern VZ1, VZ2 eingestellte Mindestzeit, gelangen
die Signale der Eingangs-UND-Glieder auf den dritten Eingang der UND-Glieder &12,
&22, womit das Auslösesignal weitergeschaltet werden kann.
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Ansonsten bewirken die Verzögerungsglieder VZ1, VZ2, daß die Signale
der Eingangs-UND-Glieder mit einer Verzögerung von einigen Nanosekunden in den UND-Gliedern
&11, &21 eintreffen.
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Die Verzögerungszeit muß größer sein als die Gesamtschaltzeit der
vor der Zeitstufe T3 liegenden Logik-Glieder, damit bei
dem L-Signal
an beiden A-Ausgängen der UND-Glieder &lo und &20 das von dem UND-Glied
&3 ausgehende 0-Signal in den UND-Gliedern all, &21 früher eintrifft als
die Signale aus den Eingangs-UND-Gliedern.
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Tritt ein Fehler zu Beginn einer negativen Halbwelle auf, so tritt
die Zeitstufe T2, die bistabile Kippstufe S20 und das UND-Glied &22 in Funktion.
Das Arbeiten der Zeitstufe T3 und der übrigen Logik-Bausteine ist unabhängig davon,
ob der Fehler mit einer positiven oder einer negativen Halbwelle beginnt.
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Zusammenfassend gilt: Die Schaltung gibt nur dann ein Auslösesignal
ab, wenn folgende drei Bedingungen erfüllt sind: 1. Phasenüberdeckung für eine Mindestzeit
in der ersten Halbwelle, 2. Nachfolgende Nicht-Phasenüberdeckung für eine Höchstzeit,
3. Phasenüberdeckung für eine Mindestzeit in der zweiten Halbwelle.