DE2307745A1

DE2307745A1 - Schaltungsanordnung zur ueberwachung und anzeige von messwerten in elektrischen leistungsanlagen

Info

Publication number: DE2307745A1
Application number: DE19732307745
Authority: DE
Inventors: Erich Schiffner; Roland Stoegbauer
Original assignee: ERO STARKSTROM KONDENSATOREN
Current assignee: ERO STARKSTROM KONDENSATOREN
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1974-08-29
Also published as: CH570060A5; DE2307745B2; IT1005436B; GB1461699A; SE384739B

Description

Patentanwälte Di^l. Ing F. ^w/eιck?i.\kn,

Dii'L.-iNG. H. \\'*ET,"MANN, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. K A.Wlickmann, Dipl.-Chem. B. Huber.

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

.IJRO-Starkstrom Kondensatoren C-fnbH, 8300 Landshut Ludraillastr. 23-25

Schaltungsanordnung zur Überwachung und Anzeige von Meßwerten in elektrischen Leistungsanlagen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung und Anzeige von Meßwerten in elektrischen LGistungsanlagen, wie beispielsweise Leistungs-rKondensatorbatterien, bei der Spannungs- oacr Stronabweichungen vom llormalv/ert zur Abschaltung der Leistungsanlage ausgenutzt und/oder in einer Anzeigeanordnung angezeigt v/erden, und bei der der Kreis der Leistungsanlage vom Abschalt- und/oder Anzeigekreis galvanisch getrennt ist.

Lei elektrischen Leistungsanlagen ist es erforderlich, eine . Spannungs- oder Stroraüberwachung vorzunehmen, um bei Störungen eine schnelle Anzeige dieser Störungen selbst und möglichst auch des Ortes, an dem die Störung auftritt, zu erhalten,

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damit sur Vermeidung von möglichen Zerstörungen der Gesaratanlage rechtzeitig eingegriffen und die Anlage abgeschaltet Werden kann. Die Abschaltung kann gegebenenfalls auch automatisch in Verbindung mit dem Überv/aeLungsvorgang erfolgen.

Aus dieaera Grunde v/erden beispielsweise Leisfcungs-Kondensettorbatterien dreiphasig in Sternschaltung aufgebaut, wobei im allgemeinen mehrere Teilbatterien in Sternschaltung durch Sternpunktvergleich gegeneinander in ihrer Funktion überwacht werden. Ändert sich durch Wickelabschaltung oder Kurzschluß eines Teilkondensators in einer Batterie deren Kapazität, so fließt zwischen den Sternpunkten ein Ausgleichsstrom und es tritt eine Differenzspannung auf ^ diese Größen werden dann für eine Abschaltung und/oder eine Anzeige ausgenutzt.

Eine entsprechende Überwachung kann in Form eines Spannungsvergleichs auch bei in Serie geschalteten Kondensatoren, in Form eines Stromvergleichs in parallel geschalteten Zweigen, in Form eines Ä'quipotentialschutzes bei parallel und in Serie geschalteten Kondensatoren, in Form eines Sternpunktvergleichs in Drehstromnetzen sowie zur Überwachung von Hochspannungsgeneratoren, wie Hochspannungskaskaden, erfolgen.

Ea ist bereits bekannt, die zu überwachende Stelle, also beispielsweise die Sternpunkte zweier Teilbatterien, einer Leistungs-Kondensatorbatterie, an die Primärseite eines Spannungs Wandlers (induktiv, ohmisch, kapazitiv) anzuschließen, an dessen Sekundärseite ein Relais oder ein elektronischer 7er-

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stärker liegt. Über das Relais oder den Verstärker iot dann bei einer Störung eine Abschaltung und/oder eine Anzeige möglich.

Ein Kachtei] derartiger Schaltungen ist darin'zu sehen, daß sie sehr aufwendig sind, großes Volumen besitzen und bei hohen Kosten nicht universell eingesetzt werden können. Darüber hinaus sind derartige Schaltungen auch aufwendig und damit kostspielig sowie störanfällig und damit unsicher in der Anzeige Weiterhin treten auch in den Transformatoren Übertragungsverluste auf, die beispielsweise bei einem Transfornatorfaktor von 10 000 100 Volt betragen können. Schließlich können sich aus ohraschen und kapazitivjerten Komponenten der Transformatoren zusätzliche Übertragungsfehler übermitteln.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der in Rede stehenden Art unter Vermeidung der vorstehend erwähnten Kachteile anzugeben, die ohne großen Platzbedarf auskommt und an vorgegebene Betriebsbedingungen universell angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Überwachung der Spannung oder des Stroms der Leistungsanlage ein den Meßwert in analoge oder digitale Licht-, Punk-, Schalloder magnetische Signale überführender Meßwandler vorgesehen ist und daß im Kreis der Abschalt- und/oder Anzeigeanordnung ein die Signale in elektrische Signale rücküberführender, die Abschalt- oder Anzeigeanordnung steuernder inverser Wandler liegt.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsforrnen mit weiteren Merkmalen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in Form eines Blockschaltbildes.

In der Figur sind zwei Teilbatterien 2 und 2' einer Leistungs-Kondensatorbatterie dargestellt, deren nicht nähere bezeichnete Kondensatoren in Sternschaltung geschaltet sind. Diese
beiden Teilbatterien 2 und 2' liegen an drei mit R, S und T
bezeichneten Phasen eines Dreiphasennetzes.

Zwischen Sternpunkte 1 und 1· der beiden in Sternschaltung
geschalteten Teilbatterien 2 und *>' ist gemäß einem Merkmal
der Erfindung ein Ließwandler 5 geschaltet, v/elcher dem Keßwert entsprechende, analoge oder digitale Licht-, Funk-, Schalloder magnetische Signale abgibt.

Demgemäß ist der lleßwandler 3 gemäß besonderer Ausgestaltung der Erfindung als optischer Sender, beispielsweise als Lumineszenzelement, als Magnetfelderzeuger, beispielsweise als
Elektromagnet, als Funksender oder als Ultraschallgeber ausgebildet.

Dieser Meßwandler überführt also einen elektrischen Meßwert, nämlich hier die Spannung zwischen den Sternpunkten 1 und 1 · in ein Signal optischer, magnetischer, akustischer oder im
Funksinne elektromagnetischer Natur.

In dem noch näher zu erläuternden Abschalt- und/oder Anzeigekreis der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist ein inverser Wandler 5 vorgesehen, der die vorstehend erläuterten Signale in elektrische Signale rücküberführt.

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Handelt es sich bei dem Meßwandler 3 um einen Magnetfelderzsuger, wie beispielsweise einen Elektromagneten, so ist der inverse Wandler 5 ein seine Übertragungscharakteristik als Funktion der magnetischen Feldstärke änderndes Element, wie beispielsweise eine Feldplatte. Eine solche Feldplatte stellt einen Y/iderstand dar, drer seinen Widerstandswert als Punktion eines auf ihn einwirkenden Magnetfeldes ändert.

Ist der Meßwandler 3 ein Funksender, so wird der inverse Wandler durch einen Funkempfänger gebildet.

Im Falle eines optischen Senders als Meßwandler 3 wird der inverse Wandler 5 durch ein optoelektronisches Bauelement gebildet.

Im folgenden wird nun der Abschalt- und/oder Anzeigekreis für den Fall erläutert, däß die Wandler 3 und 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als elektro-optische Wandler ausgebildet sind.

Im Abschalt- und/oder Anzeigekreis ist zunächst ein Wechselspannungsgenerator 4 vorgesehen, der ein Ausgangssignal vorgegebener konstanter Frequenz liefert. Diesem Wechselspannungsgenerator 4 ist der inverse Wandler 5 in Form eines Photowiderstandes nachgeschaltet. Der Photowiderstand 5 liegt seinerseits am Eingang eines Verstärkers 6, welcher auf die Frequenz des' V/echselspannungsgenerators 4 abgestimmt und damit gegen äußere Störspannungen mit anderen Frequenzen un- ■ empfindlich ist. Dem Verstärker 6 ist ein Gleichrichter 7

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nachgeschaltet, an dessen Ausgang eine Anzeigeanordnung 8,. wie beispielsweise ein Meßgerät oder ein Schallgeber liegt. Weiterhin können am Ausgang des Gleichrichters 7 auch Schv/ellwertverstärker 9 und 9¹ liegen, v/elche auf schematisch dargestellte Relaisschaltungen 10 und 10' arbeiten, die ihrerseits eine zwangsläufige Abschaltung der Kondensatorbatterien 2 und 2' durchführen. Der in Form eines PhptowiderStandes ausgebildete inverse Wandler 5 ist nun mit dem Meßwandler 3, welcher einen optischen Sender darstellt, optisch gekoppelt. Diese optische Kopplung ist scheinatisch durch gestrichelte Linien angedeutet.

Als Punktion des vom Meßwändler 5· ausgesandten Lichtes ändert nun der inverse Wandler 5 seinen Widerstandswert, so daß das vom Wechselspannungsgenerator 4 gelieferte Signal je nach Widerstandswert des inversen Wandlers 5 verschiedene Amplituden besitzt. Das auf den Eingang des Verstärkers 6 gegebene Signal ist daher in seiner Amplitude der vom Meßv,^Tandler 3 übertragenen Lichtstärke oproportional. Das auf diese Y/eise von der Lichtstärke gesteuerte Wechselspannungssignal wird in dem dem Verstärker 6 nachgeschalteten Gleichrichter 7 gleichgerichtet. Die am Ausgang des Gleichrichters 7 auftretende Gleichspannung ist daher der Unsymmetrie-Spannung zwischen den Sternpunkten 1 und 1' proportional und kann in der Anzeigeanordnung 8 angezeigt und über die Schwellwertverstärker 9 und 9' sov/ie die Relaisschaltungen 10 und 10· zur Abschaltung der Kondensatorbatterien 2 und 2¹ ausgenutzt v/erden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, den Meßwändler 3· in Form eines optischen Senders so auszubilden,

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daß er Lichtimpulse abgibt. In diesem Fall treten am Verstärker 6 Schwingungspakete der vorgegebenen Frequenz auf, die im Gleichrichter 7 integriert und gleichgerichtet werden. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die gesamte Schaltungsanordnung noch weitergehend unempfindlich gegen Störfelder oder Störstrahlungeri von außen zu machen. In diesem Falle ist der Verstärker 6 so ausgestaltet, daß er nur auf die impulsartigen Schwingungspakete des vom Y/echselspannungsgenerator 4 gelieferten Signals mit der Modulation durch die Lichtimpulse vom Meßwandler 3 über den invereen Wandler 5 anspricht.

Arbeiten die Wandler 3 und 5 auf magnetischer oder im funktechnischen Sinne elektromagnetischer Basis, so gelten die vorstehend erläuterten Zusammenhänge entsprechend.

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Claims

Patentansprüche

1.J Schaltungsanordnung zur Überwachung und Anzeige von ^— Meßwerten in elektrischen Leistungsanlagen, wie beispielsweise Leistungs-Kondensatorbatterien, bei der Spannungs- oder Stronabv/eichungen voia ITorinalwert zur Abschaltung der Leisxungsanlage ausgenutzt und/oder in einer Anzeigeanordnung angezeigt v/erden, und bei der der Kreis der Leistungsanlage vom Abschalt- und/ oder Anzeigekreis galvanisch getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, <(daß zur Überwachung der Spannung oder des Strome der Leistungsanlage, (2,2^f) ein den Ueßwert in analoge/oder digitale Licht-, Punk-, Schall- oder magnetische[Signale überführender Meßwandler (5) vorgesehen ist und daß im Kreis der Abschalt- und/oder Anzeigeanordnung (9, 10; 9', 10¹J 8) ein die Signale in elektrische Signale rücküberführender, die Abschalt- und/oder Anzeigeanordnung steuernder inverser Wandler (5) liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lleßwandler (J>) als Ivlagnetfelderzeuger, beispielsweise Elektromagnet ausgebildet ist, und daß im Wirkungsbereich des IJagnetfelderzeugers eine seine Übertragungskapazität als Punktion der magnetischen Feldstärke änderndes Element als inverser V/andler (5) angeordnet ist.

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3. Schaltungsanordnung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der KeSv/andler (3) als Punksender ausgebildet ist und daß der inverse Wandler (5) als Funkenpfanger ausgebildet ist, dessen Übertragungscharakteristik eine Punktion der vom Punksender empfangenen elektromagnetischen Signale ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 der Meßwandler (3) als optischer Sender ausgebildet ist, und daß der inverse Wandler (5) als optischer Empfänger, beispielsweise Photowiderstand, ausgebildet ist.

5· Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwandler (3) als Ultraschallgeber und der inverse Wandler (5) als Ultraschallempfänger ausgebildet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschalt- und/oder Anzeigekreis einen ein Signal vorgegebener konstanter Frequenz liefernden Wechselspannungsgenerator (4) aufweist, an dessen Ausgang der inverse Wandler (5) angeschaltet ist, daß an dem inversen Wandler (5) ein auf die Frequenz des Ausgangssignals des Weehselspannungsgenerators (4) abgestimmter Verstärker (6) angekoppelt ist, daß an den Ausgang des Verstärkers ein Gleichrichter (7) angekoppelt ist, und daß an den Gleichrich- ■ ter (7) die Abschalt- und/oder Anzeigeanordnung (9» 10} 9Ί 10·; 3) angekoppelt ist.

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7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der· Meßwandler (4) als
Impulsgeber ausgebildet ist und daß der Verstärker (6) im Abschalt- und/oder Anzeigekreis derart ausgebildet ist, daß er lediglich auf eine Modulation der vom
Wechselspannungsgenerator (&) über den inversen Wandler (5) gelieferten Schwingungen durch die vom Meßwandler (3) gelieferten Impulse anspricht.

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