DE2512836A1

DE2512836A1 - High voltage measuring device - has coupling capacitor providing voltage divider to indicate line voltage

Info

Publication number: DE2512836A1
Application number: DE19752512836
Authority: DE
Inventors: Theodore Brenig
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-11-26
Filing date: 1975-03-22
Publication date: 1976-06-10
Also published as: CA1030610A; CH604184A5

Abstract

High voltage power lines are provided with a coupling capacitor for connecting carrier systems to the power line and for providing a voltage divider to indicate the line voltage. The coupling capacitor usually comprises a series of individual capacitors that provide the necessary voltage rating. A frequency and load independent measuring device comprises first and second input terminals adapted to be connected across one of the capacitors of the series. A measuring capacitor has one end connected to the first input terminal. A load impedance of any finite value is connected between the other end of the capacitor and the second input terminal. Means are provided for measuring the voltages between the second input terminal and each end of the measuring capacitor.

Description

1iochspannungs- Meßvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine hochspannungs-Meßvorrichtung zur Lieferung einer genauen Messung eines Wechselstromes bei hoher Spannung. 1iochspannungs- measuring device The invention relates to a high voltage measuring device for providing an accurate measurement of an alternating current at high voltage.

Schutzvorrichtungen für Hochspannungs-Netzleitungen bei einer Netzfrequenz von 50 bzw. 60 erz erfordnern eine genaue Messung der Netzleitungsspannung. Die Schutzvorrichtungen sollten nur in Funktion treten, wenn die Umstände einen derartigen Betrieb erfordern, um die Leitung und die Geräte zu schützen, aber sie sollten nicht irriger- oder fälschlicherweise betätigt werden und dadurch die primäre elektrische Leistung unnötigerweise unterbrechen.Protective devices for high voltage power lines at a power frequency of 50 or 60 ore require an exact measurement of the mains line voltage. the Protective devices should only function under circumstances Require operation to protect the line and equipment, but they shouldn't erroneously or incorrectly operated and thereby the primary electrical Interrupt performance unnecessarily.

Spannungs-Meßvorrichtungen für elektrische Netzleitungen sind an sich bekannt. Typischerweise enthalten derartige Vorrichtungen einen Kopplungskondensator, der eine Reihe einzelner Kondensatoren umfaßt, die für die notwendige Nennspannung sorgen, und der zwischen die Netzleitung und Erde geschaltet ist. Eine Schaltungsanordnung mit einer Abstimminduktivität und einem Last-(oder Bürden-)transformator ist über einen der einzelnen Kondensatoren geschaltet, was üblicherweise derjenige Kondensator in der Reihe ist, der Erde am nächsten bzw. mit dieser verbunden ist. Mit der Sekundärwicklung des Transformators sind die lastbildenden Steuer- bzw. Anzeigeschaltungen verbunden. Auch wenn derartige Vorrichtungen gut gearbeitet haben, so sind sie doch empfindlich gegenüber der Netzfrequenz und der Last.Voltage measuring devices for electrical power lines are inherent known. Typically such devices contain a coupling capacitor, of a number of individual capacitors includes that for the necessary Supply voltage, and which is connected between the power line and earth. One Circuit arrangement with a tuning inductance and a load (or burden) transformer is connected across one of the individual capacitors, which is usually the one Capacitor in series is closest to or connected to earth. With the secondary winding of the transformer, the load-forming control resp. Display circuits connected. Even if such devices have worked well, they are sensitive to the line frequency and the load.

Erfindungsgemäß wird eine Meßvorrichtung mit ersten und zweiten Eingängen geschaffen, die über einen oder mehrere der Reihenkondensatoren geschaltet werden können, die einen Hochspannungsteiler bilden, der mit der EfochsFannungsleitung verbunden wird.According to the invention, a measuring device with first and second inputs is provided created, which are switched via one or more of the series capacitors that form a high voltage divider that connects to the EfochsFannungsleitung is connected.

Von einem Netzkondensator gewählter Größe ist das eine Ende mit dem ersten Eingangsanschluß verbunden. Eine Last oder Impedanz, die die Primärwicklung eines Ausgangstransformators sein kann, irgendeiner endlichen Größe ist zwischen das andere Ende des Meßkondensators und den zweiten Eingangsanschluß geschaltet.One end of a mains capacitor of the chosen size is with the first input terminal connected. A load or impedance that is the primary winding of an output transformer can be of any finite size between the other end of the measuring capacitor and the second input terminal are connected.

Zwischen dem zweiten Eingangsanschluß und die Enden des Meßkondensators sind Mittel zum Messen der relativen Spannung an den Enden des Meßkondensators in Bezug auf den zweiten Anschluß geschaltet. Es wird ein vorbestimmtes Verhältnis von jeder dieser gemessenen Spannungen genommen. Die Spannungsverhältnisse werden subtrahiert, um eine genaue frequenz- und lastunabhängige Messung der Hochspannung auf der Netzlei tung zu liefern.Between the second input terminal and the ends of the measuring capacitor are means for measuring the relative voltage at the ends of the measuring capacitor in FIG Relation to the second connection switched. It becomes a predetermined relationship taken from each of these measured voltages. The tension will be subtracted for an accurate frequency and load independent measurement of the high voltage to be delivered on the network line.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention will now be based on further features and advantages the following description and the drawings of various exemplary embodiments explained in more detail.

Figur -1 zeigt ein Schaltbild von einer bekannten Hochspannungs-Meßvorrichtung.Figure -1 shows a circuit diagram of a known high-voltage measuring device.

Figur 2 zeigt ein Schaltbild von einer Hochspannungs-MeP,vorTichtung gemäß der Erfindung.Figure 2 shows a circuit diagram of a high-voltage MeP, vorTichtung according to the invention.

Figur 3 zeigt ein Schaltbild von einer llochspannungs-Meßvorrichtung, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist und eine Schaltungsanordnung bildet zum Ableiten und Anzeigen der gemessenen Spannung.Figure 3 shows a circuit diagram of a hole voltage measuring device, which is constructed in accordance with the invention and forms a circuit arrangement for deriving and displaying the measured voltage.

Figur 4 zeigt ein Schaltbild von einer 1iochspannungs-Meßvorrichtung gemaß der Erfindung, die mit einer bevorzugten Schaltungsanordnung zum Ableiten und Anzeigen der gemessenen Spannung versehen ist.FIG. 4 shows a circuit diagram of a high voltage measuring device according to the invention with a preferred circuit arrangement for deriving and displaying the measured voltage.

Figur 5 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Hochspannungs-Meßvorrichtung, die mit einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zum Ableiten und Anzeigen der gemessenen Spannung versehen ist.Figure 5 shows a circuit diagram of a high-voltage measuring device according to the invention, with another preferred embodiment of a circuit arrangement for deriving and displaying the measured voltage.

In Figur 1 ist eine bekannte lIochspannungs-Vorrichtung gezeigt, die in Verbindung mit einer Hochspannungs-Übertragungsleitung 10 verwendet wird. Ein Kopplungskondensator 11, der in dem gestrichelten Rechteck gezeigt ist, ist mit der Hochspannungsleitung 10 und einem Bezugspotentialpunkt verbunden, wie beispielsweise Erde. Im allgemeinen umfaßt der Kopplungskondensator 11 eine Reihe im allgemeinen ähnlicher einzelner Kondensatoren, die für die erforderliche Nennspannung sorgen, die durch die Leitung 10 bestimmt ist.In Figure 1, a known hole voltage device is shown, the is used in conjunction with a high voltage transmission line 10. A Coupling capacitor 11, which is shown in the dashed rectangle, is with the high-voltage line 10 and a reference potential point connected, such as Earth. In general, the coupling capacitor 11 comprises a series in general similar individual capacitors that provide the required nominal voltage, which is determined by the line 10.

Die der Leitung 10 am nähesten gelegenen Kondensatoren sind mit der Bezeichnung Cl versehen und der am nähesten an Erde gelegene Kondensator ist mit C2 bezeichnet. Da der Kondensator C2 der Erde am nächsten ist, ist er am-sichersten und geeignetsten zum Messen der Leitung8spannung. Wenn die Kondensatoren in der Reihenanordnung ähnlich sind, ist die Leitungsspannung etwa gleich der gemessenen Spannung über dem Kondensator C2 multipliziert mit der Anzahl von Kondensatoren in der Reihenanordnung. Die Anschlüsse von dem Kondensator C2 sind mit einem Lasttransformator 12 verbunden, der für die gewünschte Trennung sorgt. Der Transformator 12 umfaßt 2 Primärwicklungen 13, 14, von denen jeweils das eine Ende mit einer entsprechenden Seite des Kondensators C2 verbunden ist.The capacitors closest to the line 10 are marked with the Labeled Cl and the capacitor closest to earth is marked with C2 designated. Since capacitor C2 is closest to earth, it is the safest and most suitable for measuring line voltage. If the capacitors in the Are similar in series, the line voltage will be approximately equal to that measured Voltage across capacitor C2 times the number of capacitors in series. The connections from the capacitor C2 are to a load transformer 12 connected, which ensures the desired separation. The transformer 12 includes 2 primary windings 13, 14, each of which has one end with a corresponding Side of the capacitor C2 is connected.

Eine Abstimminduktivität L1 wird dazu verwendet, die anderen Enden der Primärwicklungen 13, 14, miteinander zu verbinden und um die in der Schaltungsanordnung vorhandene Kapazität abzustimmen.A tuning inductor L1 is used to connect the other ends of the primary windings 13, 14, to be connected to one another and to those in the circuit arrangement coordinate existing capacity.

Weiterhin kann ein NebenschluEkondensator C3 zwischen das untere Ende der Induktivität L1 und Erde verbunden sein. Der Transformator 12 kann mit einer oder mehreren Sekundärwicklungen 15, 16 versehen sein, die bei einer typischen Applikation dazu verwendet werden, Relais oder andere Schaltungsvorrichtungen zu steuern, die auf eine Unterspannung oder eine Überspannung ansprechen, um eine geeignete Umschaltung oder Unterbrechung der Hochspannungsleitung 10 zu bewirken.A shunt capacitor C3 can also be placed between the lower end the inductance L1 and earth must be connected. The transformer 12 can with a or several secondary windings 15, 16, which in a typical application be used to control relays or other circuit devices that respond to an undervoltage or an overvoltage to initiate a suitable switchover or to cause interruption of the high-voltage line 10.

Eine Untersuchung der bekannten Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 zeigt, daß die an den Sekundärwicklungen 15,16 gelieferte Spannung frequenz- und lastabhängig ist. Auch wenn die Frequenz auf der Leitung 10 bei einigen Applikationen nicht merklich variiert, so ist es doch wünschenswert, daß die in solchen Fällen gelieferte Spannungsanzeige möglichst stabil und unabhängig von frequenzempfindlichen Elementen ist. Selbstverständlich hängen die Spannungen an den Sekundärwicklungen 15, 16 und den PrimErwicklungen 13, 14 von der tatsächlichen Impedanz oder Last ab, die mit den SekundSrwicklungen 15, 16 verbunden sind. Demzufolge wird erfindungsgemäß eine frequenz- und lastunabhängige Meßvorrichtung geschaffen, wie sie in Figur 2 gezeigt ist. Auch wenn andere Applikationen möglich sind, ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung bei dem gleichen Anwendungsfall wie in Figur 1 gezeigt, nämlich in Verbindung mit der Hochspannungsleitung 10 und dem Kopplungskondensator, von denen einer für mehrere mit C1 und der letzte Kondensator mit C2 bezeichnet ist. Die Meßvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt erste und zweite Anschlüsse T1, T2, de mit irgendeinem oder mehreren der einzelnen Kondensatoren in der Reihenanordnung verbindbar sind, aber vorzugsweise mit dem Erde am nähesten gelegenen Kondensator C2. Von einem 2wleßkondensator CM ist das eine Ende mit dem ersten Anschluß TS und das andere Ende über eine Last 20 mit dem zweiten Anschluß T2 verbunden. Die Last 20 kann irgendeine endliche Größe besitzen und einen Ohmschen darstellen sein Widerstandw induktiv oder kapazitivVoder eine Kombination davon bilden. Im allgemeinen würde die Last 20, wie es in Figur 1 gezeigt ist, der Transformator 12 und die Last an den Sekun&rrwick lungen 15, 16 sein. Weiterhin sind in Figur 1 gewisse Spannungen und Ströme gezeigt, nämlich eine Spannung V1 zwischen dem Anschluß T2 und der Leitung 10, eine Spannung V2 zwischen dem Anschluß T2 und der einen Seite des Meßkondensators CM, eine Spannung V3 zwischen dem Anschluß T2 und der anderen Seite des Meßkondensators, ein Strom I1, der durch den Kondensator T1 fließt, ein durch den Kondensator C2 fließender Strom I2 und ein Strom 13, der durch den Meßkondensator CM und die Last 20 fließt.An examination of the known circuit arrangement according to FIG. 1 shows that the voltage supplied to the secondary windings 15,16 frequency and is load dependent. Even if the frequency on the line 10 in some applications does not vary appreciably, it is desirable that in such cases The voltage display provided is as stable as possible and independent of frequency-sensitive ones Elements is. Of course, the voltages depend on the secondary windings 15, 16 and the primary developments 13, 14 on the actual impedance or load which are connected to the secondary windings 15, 16. Accordingly, according to the invention a frequency- and load-independent measuring device was created, as shown in FIG is shown. Even if other applications are possible, that is according to the invention Measuring device in the same application as shown in Figure 1, namely in Connection to the high voltage line 10 and the coupling capacitor of which one for several with C1 and the last capacitor with C2. The measuring device according to the invention comprises first and second terminals T1, T2, de with any one or several of the individual capacitors can be connected in the series arrangement, but preferably with capacitor C2 closest to earth. From a 2wleßcapacitor CM is one end with the first terminal TS and the other end above a load 20 is connected to the second terminal T2. The load 20 can be any have finite size and represent an ohmic resistance w inductive or capacitiveV or a combination thereof. In general, the burden would 20, as shown in Figure 1, the transformer 12 and the load on the secondary winding lungs 15, 16. Furthermore, certain voltages and currents are shown in Figure 1, namely a voltage V1 between the terminal T2 and the line 10, a voltage V2 between the terminal T2 and one side of the measuring capacitor CM, a voltage V3 between terminal T2 and the other side of the measuring capacitor, a current I1 flowing through capacitor T1, one flowing through capacitor C2 Current I2 and a current I3 which flows through the measuring capacitor CM and the load 20.

Wie im folgenden mathematisch gezeigt wird, ist, wenn die Spannungen V2 und V3 gemessen, vorbestimmte Verhältnisse dieser Spannungen gebildet und wenn die VerhMltnisse dieser Spannungen subtrahiert werden, die entstehenae Differenz eine genaue Messung der Spannung V1 zwischen dem Erd- oder einem Gewissen Referenzpunkt und der Leitung 10. Weiterhin ist die Messung frequenz- und lastunabhängig.As will be shown mathematically below, if the stresses V2 and V3 measured, predetermined ratios of these voltages formed and if the proportions of these voltages are subtracted, the resulting difference an accurate measurement of the voltage V1 between the earth or some reference point and the line 10. Furthermore, the measurement is frequency and load independent.

Um zu zeigen, wie diese frequenz- und lastunabhängige Messung erhalten werden kann, sei angenommen, daß der Kondensator CM ein unspezifizierter Typ der Impedanz ZM ist, daß der Kondensator Cl eine Impedanz X1 und der Kondensator C2 eine Impedanz X2 besitzt.To show how to get this frequency and load independent measurement it can be assumed that the capacitor CM is an unspecified type of Impedance ZM is that the capacitor Cl has an impedance X1 and the capacitor C2 has an impedance X2.

In Verbindung mit der Schaltungsanordnung gemäß. Figur 2 können die folgenden Gleichungen aufgestellt werden.In connection with the circuit arrangement according to. Figure 2 can the following equations.

V2 I2 X2 Gleichung 1 I3 = V2- V3/ZM Gleichung 2 I1 = I2 + I3 Gleichung 3 V1 = I1 X1Xl + V2 Gleichung 4 Setzt man die Gleichungen 1 und 2 für I2 und 13 in Gleichung 3 ein und setzt dieses Ergebnis für I1 in Gleichung 4 ein so erhelt man: Gleichung 5 Durch Umschreiben von Gleichung 5 ergibt sich: Gleichung 6 Da X1 und X2 selbst frequenzabhängig sind, kann Gleichung 6 nur dadurch frequenzunabhängig gemacht werden, daß ZM die gleiche Reaktanz erhält, nämlich kapazitiv. Wenn dies getan ist und Kapazittswerte in Gleichung 6 eingesetzt sind, so ergibt sich: Gleichung 7 Das kann geschrieben werden als: Gleichung 8 Aus Gleichung 8 ist ersichtlich, daß die Leitungsspannung V1 gleich der Spannung V2 ist multipliziert mit einer Konstanten, die gleich der Summe der Kapazitäten C1, C2 und CM dividiert durch die Kapazität C1 abzüglich der Spannung V3 multipliziert mit der Xapazität CM und dividiert durch die Kapazität Cl ist. Da die Kapazitäten konstant sind, ist die Spannung V1 unabhängig von der Frequenz und unabhängig von der Last 20. Wie jedoch bereits ausgeführt wurde, liefert nur eine kapazitive Vorrichtung CM eine frequenzunabhängige Messung. Wenn ein Ohmscher Widerstand oder eine Induktivitt an die Stelle des Kondensators CM gesetzt oder mit dem Kondensator CM verwendet wird, dann ist die Spannungsmessung frequenzabhängig. Infolge dessen kann nur der Kondensator CM verwendet werden. Es sei bemerkt, daß der Meßkondensator CM von seiner in Figur 2 gezeigten Anordnung auch in eine Anordnung zwischen der Last 20 und denaAnschlußT2 gebracht werden kann. Auch in einem derartigen Fall gelten die vorgenannten Relationen.V2 I2 X2 equation 1 I3 = V2- V3 / ZM equation 2 I1 = I2 + I3 equation 3 V1 = I1 X1Xl + V2 equation 4 Substituting equations 1 and 2 for I2 and 13 in equation 3 and substituting this result for I1 in equation 4 one gets: Equation 5 Rewriting equation 5 gives: Equation 6 Since X1 and X2 themselves are frequency-dependent, Equation 6 can only be made frequency-independent by giving ZM the same reactance, namely capacitive. When this is done and capacitance values are substituted into equation 6, the result is: Equation 7 that can be written as: Equation 8 From equation 8 it can be seen that the line voltage V1 is equal to the voltage V2 multiplied by a constant equal to the sum of the capacitances C1, C2 and CM divided by the capacitance C1 minus the voltage V3 multiplied by the Xcapacitance CM and divided by the capacitance is Cl. Since the capacitances are constant, the voltage V1 is independent of the frequency and independent of the load 20. However, as already stated, only one capacitive device CM supplies a frequency-independent measurement. If an ohmic resistor or an inductance is substituted for the capacitor CM or is used with the capacitor CM, then the voltage measurement is frequency-dependent. As a result, only the capacitor CM can be used. It should be noted that the measuring capacitor CM, from its arrangement shown in FIG. 2, can also be brought into an arrangement between the load 20 and the terminal T2. The aforementioned relationships also apply in such a case.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die gemessene Spannung V2 multipliziert werden kann mit dem Verhältnis Cl + C2 + CM/C1) und die gemessene Spannung V3 kann mit dem Verh&ltnis CM multipliziert werden und dann werden die zwei Produkte subtrahiert, um die wahre Spannung V1 zu erhalten. Eine derartige Rechnung kann zwar aus gemessenen Spannungen und mathematischen Berechnungen erhalten werden, für den Fachmann wird aber auch deutlich, daß eine automatische Anzeige einer derartigen Spannung vorteilhaft wäre. Eine solche automatische Anzeige könnte durch geeignete Elektronikschaltungen erhalten werden, wie beispielsweise einen Operationsverstärker mit 2 Eingangen, die zur Aufnahme der Spannungen V2, V3 in den richtigen Verhältnissen und Polaritoten verbunden sind.From the above description it is clear that the measured Voltage V2 can be multiplied by the ratio Cl + C2 + CM / C1) and the measured voltage V3 can be multiplied by the ratio CM and then the two products are subtracted to get the true voltage V1. One Such a calculation can be made from measured voltages and mathematical calculations can be obtained, but it is also clear to the person skilled in the art that an automatic Displaying such a voltage would be beneficial. Such an automatic display could be obtained by suitable electronic circuitry such as an operational amplifier with 2 inputs, which take up the voltages V2, V3 are connected in the correct proportions and polarities.

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Anordnung zur Lieferung einer Anzeige der Spannung V1. Diese Anordnung umfaßt eine Brückenschaltung mit zwei Impedanzen Z3, Z4, die zwischen dem einen Ende des Von densators CM und dem Anschluß T2 in Reihe geschaltet sind, und zwei Impedanzen Z6, Z5, die zwischen dem anderen Ende des Kondensators CM und dem Anschluß T2 in Reihe geschaltet sind. An dem Knotenpunkt der Impedanzen Z3, Z4 ist ein Anschluß T4 und an dem Knotenpunkt der Impedanzen Z6, Z5 ist ein Anschluß T5 vorgesehen.Figure 3 shows a preferred arrangement for providing a display the voltage V1. This arrangement comprises a bridge circuit with two impedances Z3, Z4, which between one end of the capacitor CM and the terminal T2 in Are connected in series, and two impedances Z6, Z5 between the other end of the capacitor CM and the terminal T2 are connected in series. At the junction of the impedances Z3, Z4 is a terminal T4 and at the junction of the impedances A connection T5 is provided for Z6, Z5.

in Transformator 30 ist zwischen die Anschlüsse T4, T5 geschaltet, um die Differenz in den Spannungen V4 und V5 zu messen und auf Wunsch eine Spannungstransformation zu liefern. Bezüglich Gleichung 8 sollte die Schaltung gemäß Figur 3 so angeordnet sein, daß: V1 = (V4 - V5) K Gleichung 9 ist, wobeiV4 = K . V2 (C1 + C2 + CM/C1) und V5 = K . V3 (CM/C1) sind.in transformer 30 is connected between the terminals T4, T5, to measure the difference in the voltages V4 and V5 and, if desired, a voltage transformation to deliver. With regard to equation 8, the circuit according to FIG. 3 should be arranged in this way be that: V1 = (V4 - V5) K equation 9, where V4 = K. V2 (C1 + C2 + CM / C1) and V5 = K. V3 (CM / C1) are.

In diesen Gleichungen sollte der Faktor K so gewählt sein, daß optimale Schaltungswerte erhalten werden können. Somit können die Impedanzen Z3, Z4 so gewählt sein, daß die Spannung V4 gemäß -Gleichung 9 geliefert wird, und die Impedanzen Z5, Z6 können so gewShlt sein, daß die Spannung V5 gemäß Gleichung 9 geliefert wird.In these equations the factor K should be chosen so that optimal Circuit values can be obtained. The impedances Z3, Z4 can thus be selected be that the voltage V4 is supplied according to equation 9, and the impedances Z5, Z6 can be selected in such a way that the voltage V5 according to equation 9 is supplied.

Für diese Impedanzen Z3, Z4, Z6, Z5, könnten zwar Ohmsche Widerstände verwendet werden, in Anbetracht der auftretenden hohen Spannungen würden diese Widerstände jedoch sehr hohe Werte haben müssen, um die Leistungsabfuhr zu begrenzen. Solche hohen Widerstandswerte könnten GenauiSkeitsprobleme hervorrufen, so daß Kondensatoren vorzuziehen sind. Es ist weiterhin vorzuziehen, daß die Impedanz Z3 Null und die Impedanz Z4 Unendlich ist, so daß zwei Kondensatoren eliminiert werden können. Eine derartige Schaltungsanordnung ist in Figur 4 gezeigt. In dieser Schaltungsanordnung ist die Spannung V4 gleich der Spannung V2. In Gleichung 9 ist V4= K . V2 (C1 + C2 + CM/C1).Damit V4 gleich V2 ist, muß Kgleich C1 + C2 + CM sein. Wenn dieser Wert für K in die Gleichung von V5 eingesetzt wird, erhält man: Gleichung 10 Gemäß- Figur 3 besteht die folgende Spannungs- und Impendanzrelation: V5/V3 = Z5/Z6 + Z5 Gleichung 11 Wenn die Gleichungen 10 und 11 kombiniert werden, erhält man: Z5 = + CM CM Gleichung 12 Z6+Z5 C2 + Somit sollten die Impedanzen Z5 und Z6 so gewählt sein, daß sie der Gleichung 12 genügen. Diese Impedanzen können irgendeinen Typ besitzen, vorteilhafterweise werden jedoch Kondensatoren verwendet. Auf Wunsch können Induktivitäten und/oder Ohmsche Widerstände mit jedem der Kondensatoren C5, C6 in Reihe geschaltet werden, solange Gleichung 12 erfüllt wird.Ohmic resistances could be used for these impedances Z3, Z4, Z6, Z5, but in view of the high voltages that occur, these resistances would have to have very high values in order to limit the power dissipation. Such high resistance values could cause accuracy problems, so capacitors are preferable. It is also preferable that the impedance Z3 be zero and the impedance Z4 be infinite so that two capacitors can be eliminated. Such a circuit arrangement is shown in FIG. In this circuit arrangement, the voltage V4 is equal to the voltage V2. In Equation 9, V4 = K. V2 (C1 + C2 + CM / C1). For V4 to be V2, K must be C1 + C2 + CM. Plugging this value for K into the equation of V5 gives: Equation 10 According to Figure 3, there is the following voltage and impedance relation: V5 / V3 = Z5 / Z6 + Z5 Equation 11 When equations 10 and 11 are combined, one obtains: Z5 = + CM CM Equation 12 Z6 + Z5 C2 + Thus the impedances Z5 and Z6 should be chosen so that they satisfy equation 12. These impedances can be of any type, but capacitors are advantageously used. If desired, inductors and / or ohmic resistances can be connected in series with each of the capacitors C5, C6 as long as equation 12 is satisfied.

Die Schaltungsanordnung gemäß Figur 4 arbeitet zwar zufriedenstellend, es wird jedoch deutlich , daß die Primärwicklung des Transformators 30 auf einer relativ hohen Spannung liegt. Deshalb sollte eine geeignete Isolation zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen für den Transformator 30 vorgesehen sein, um zu verhindern, daß diese hohe Spannung die Isolation durchschlägt und an der Sekundärwicklung auftritt. In solchen Fällen, bei denen es vorzuziehen ist, daß die Primärwicklung des Transformators auf einem relativ niedrigen Potential liegt, kann die in Figur 5 gezeigte Schaltungsanordnung verwendet werden. Ein Vergleich von Figur 5 und Figur 4 zeigt, daß die Schaltungsanordnung gemäß Figur 5 von oben nach unten gekehrt worden ist. Somit ist der Meßkondensator CM in der unteren Leitung angeordnet und mit dem Anschluß T2 verbunden, und die Kondensatoren C5, C6 sind ausgetauscht worden. Der Anschluß T4 der Primärwicklung des Transformators 30 ist mit dem Anschluß T2 und der andere Anschluß der Primärwicklung des Transformators 30 ist wie zuvor mit dem Anschluß T5 verbunden. Mit diesen Änderungen liegt die Primärwicklung des Transformators 30 auf einem relativ niedrigen Potential, so daß die Isolationsdurchbruchserfordernisse für den Transformator 30 nicht so streng sein müssen. Ansonsten arbeitet die Schaltungsanordnung gemäß Figur 5 in der gleichen Weise und mit den gleichen Relationen, wie sie in Verbindung mit der Schaltungsanordnung gemäß Figur 4 beschrieben wurden. Wenn der Anschluß T2 mit Erde verbunden ist, kann die Spannung am Anschluß T5 relativ zum Anschluß T 2 auf Wunsch direkt ohne Verwendung des Transformators 30 gemessen werden.The circuit arrangement according to FIG. 4 works satisfactorily, however, it can be seen that the primary winding of transformer 30 is on a relatively high voltage. Therefore there should be adequate isolation between the Primary and secondary windings provided for the transformer 30 to prevent this high voltage from breaking through the insulation and on the secondary winding occurs. In those cases where it is preferable that the primary winding of the transformer is at a relatively low potential is, the circuit arrangement shown in Figure 5 can be used. A comparison of Figure 5 and Figure 4 shows that the circuit arrangement according to Figure 5 from above has been turned down. Thus the measuring capacitor CM is in the lower line arranged and connected to the terminal T2, and the capacitors C5, C6 are been exchanged. Terminal T4 of the primary winding of transformer 30 is to terminal T2 and the other terminal to the primary winding of the transformer 30 is connected to terminal T5 as before. With these changes, the Primary winding of transformer 30 at a relatively low potential, so that the insulation breakdown requirements for transformer 30 are not as stringent must be. Otherwise, the circuit arrangement according to FIG. 5 operates in the same way Way and with the same relations as they are in connection with the circuit arrangement have been described in accordance with FIG. If terminal T2 is connected to earth, then can the voltage at terminal T5 relative to terminal T 2, if desired, directly without use of the transformer 30 can be measured.

Somit ist ersichtlich, daß eine neue und verbesserte Schaltungsanordnung geschaffen worden ist, um eine Spannungsmessung zu ergeben, die unabhängig ist von der Frequenz und unabhängig ist von der Lastgröße. Diese Schaltungsanordnung ist besonders brauchbar bei elektrischen Netzleitungen von 50 bzw. 60 Herz. Zusätzlich ist die Schaltungsanordnung relativ einfach und erfordert nur einen Kondensator, eine Last und eine Meßschaltung. Weiterhin sind in den Figuren 3, 4 und 5 relativ einfache Schaltungsanordnungen gezeigt worden, die eine der derartige Messung liefern. Wenn ein absoluter Wert der Leitungsspannung V1 wünschenswert oder erforderlich ist, kann die gernessene Spannung mit dem Verhältnis (C1 + C2 + CM) multipliziert werden, um die absolute Leitungsspan-Cl nung V1 zu ergeben, wobei selbstverständlich jede Spannungstransformation in Betracht gezogen werden muß, die von dem Transformator 30 geliefert wird.Thus it can be seen that a new and improved circuit arrangement has been created to give a voltage measurement independent of the frequency and is independent of the load size. This circuit arrangement is especially useful for electrical power lines of 50 or 60 heart. Additionally the circuit arrangement is relatively simple and requires only one capacitor, a load and a measuring circuit. Furthermore, in Figures 3, 4 and 5 are relative simple circuit arrangements have been shown which provide such a measurement. When an absolute value of the line voltage V1 is desirable or required the increased voltage can be multiplied by the ratio (C1 + C2 + CM) to give the absolute line voltage Cl voltage V1, of course any stress transformation must be considered that is supplied from the transformer 30.

Claims

Expectations

5) Measuring arrangement for a high-voltage system with a power line, a first connection, a first capacitor of size C1, which is connected between the power line and the first terminal is connected, a second terminal and a second Capacitor of size C2 between the first terminal and the second terminal is connected to measure the voltage between the power line and the second Connection, g e k e n n z e i c h -net through a) a measuring capacitor of size CNt with a first end that can be connected to one of the connections, and with one second end, b) a first arrangement connected to the first end of the measuring capacitor connected and connectable to the other of the connections for displaying a first Voltage between the other terminal and the first end of the measuring capacitor as a function of the ratio (C1 + C2 + CM), Cl c) a second arrangement, the connected to the second end of the measuring capacitor and to the other terminal is connectable for displaying a second voltage between the other terminal and the second end of the measuring capacitor as a function of the ratio CM and c) a third assembly connected to the first and second assemblies is to indicate the difference between the first and second voltages.

2. Measuring arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the second arrangement has a first impedance of size Z1, a second Impedance of the size Z2, the impedances and the capacitors of the relation Z2 CM Z1 + Z2 C1 + C2 + CM suffice, means for connecting the first impedance between the second End of the measuring capacitor and a measuring connection, means for connecting the second impedance between the measuring terminal and the other terminal and further comprising means connected between the one terminal and the measuring terminal to divert the tension between them.

3. Measuring arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the first and second impedances each have a capacitor.

4. Measuring arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the first and second impedances each consist of only one capacitor best.