DE2618303A1

DE2618303A1 - Measurement of leakage resistant of polyphase network - using DC bridge with two arms consisting of insulation resistances

Info

Publication number: DE2618303A1
Application number: DE19762618303
Authority: DE
Inventors: Hans Arno Dipl Ing Eichmann; Egon Ing Grad Heyn
Original assignee: BUREAUX DE CONST DE RELAIS ELE
Current assignee: BUREAUX DE CONST DE RELAIS ELE
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1977-11-17

Abstract

The leakage resistance is measured w.r.t. a reference conductor using a d.c. bridge. One bridge branch is connected directly to the polyphase network, and the other branch consists of insulation resistance between the network conductors and the reference conductor. Voltage is supplied to one bridge diagonal. During the measurement cycle-balancing phase without voltage supply to the bridge diagonals - the reference conductor potential is tested and used for balancing one branch until no voltage appears at the bridge diagonals. This balanced state is stored. After balance is achieved in a feeding phase, a constant measurement d.c. voltage is applied to a bridge diagonal through a resistor.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Isolationsüberwachung Method and device for insulation monitoring

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiderstandes eines sich in oder außer Betrieb befindlichen, galvanisch gekoppelten, ungeerdeten Mehrleiternetzes gegenüber einem Bezugs leiter unter Verwendung einer Gleichstrom-Brückenschaltung, deren einer Brückenzweig galvanisch an das Mehrleiternetz anschließbar ist, deren anderer Brücken zweig von den Isolationswiderständen zwischen den Netzleitern sowie dem Bezugs leiter gebildet wird und in deren Brückendiagonale eine Spannungseinspeisung erfolgt, und auf eine entsprechende Isolationsüberwachungsvorrichtung.The invention relates to a method for determining the insulation or total leakage resistance of a device that is in or out of operation, Galvanically coupled, ungrounded multi-conductor network compared to a reference conductor using a direct current bridge circuit, one of which is galvanic can be connected to the multi-conductor network, the other bridges of which branch off from the insulation resistors is formed between the network conductors and the reference conductor and in their bridge diagonal a voltage feed takes place, and to a corresponding insulation monitoring device.

Eine bekannte Isolationsüberwachungseinrichtung mit einer Brükkenschaltung der genannten Art dient zum Ermitteln des Isolationswiderstandes eines sich in Betrieb befindlichen Gleichstromnetzes. Während der eine Brückenzweig aus unveränderlichen gleich großen ohmschen Widerständen besteht, liegt in der Brückendiagonalen eine spannungsvariable Hilfselektrizitätsquelle parallel zu einem Potentiometer. Vom Abgriff des Potentiometers wird eine Spannungsmessung gegen den Plus- oder Minuspol des Gleichstromnetzes in der Weise durchgeführt, daß als Kriterium für die Isolationswiderstandsermittlung die gegebenenfalls in Widerstandswerten geeichte Stellung des Potentiometerabgriffs dient, bei der trotz sich ändernder Hilfsspannung der Ausschlag des Anzeigeinstruments unverändert bleibt. Es erfolgt somit ein wechselseitiger Abgleich zwischen dem Potentiometer und der Hilfsspannung, die als Abgleichhilfe variiert werden muß. Die Spannungsmessung dient lediglich der 22gleichindikation, und der Potentiometerabgriff selbst ist ein Maß für den Isolationswiderstand. Eine derartige Überwachungseinrichtung ist relativ unzweckmäßig zu handhaben, eignet sicn nicht besonders gut für eine automatische Überwachung und ist überdies nur begrenzt anwendbar.A known insulation monitoring device with a bridge circuit of the type mentioned is used to determine the insulation resistance of an in operation located direct current network. While the one branch of the bridge made unchangeable there is equal ohmic resistance, there is one in the bridge diagonal voltage-variable auxiliary electricity source parallel to a potentiometer. From the A voltage measurement against the plus or minus pole is taken from the potentiometer of the direct current network carried out in such a way that as a criterion for determining the insulation resistance the position of the potentiometer tap, possibly calibrated in resistance values serves, in which the deflection of the display instrument despite the changing auxiliary voltage remains unchanged. There is thus a reciprocal adjustment between the potentiometer and the auxiliary voltage, which must be varied as an adjustment aid. The voltage measurement is only used to indicate the same thing, and the potentiometer tap itself is a measure of the insulation resistance. Such a monitoring device is relatively inexpedient to handle, it is not particularly suitable for one automatic monitoring and, moreover, can only be used to a limited extent.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein besonders geeignetes Verfahren der genannten Art und eine entsprechende Vorrichtung zur Isolationsüberwachung zu schaffen, wobei eine vielseitige Anwendbarkeit bei verschiedenartigen zu überwachenden Netzen, eine leichte Handhabung, eine vergleichsweise einfache Automatisierbarkeit, eine weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Störungen und eine direkte 0Sßwerterzeugung unter Heranziehung weitgehend einfacher Maßnahmen angestrebt sind.The object of the present invention is to provide a particularly suitable method of the type mentioned and a corresponding device for insulation monitoring to create, with a versatile applicability with different types to be monitored Networks, easy handling, comparatively easy automation, an extensive insensitivity to disturbances and a direct generation of measured values are sought using largely simple measures.

Zur Losung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der genannten Art errindungsgemäß dadurch aus, daß in einer Abgleichphase eines Meßzyklus ohne Spannungseinspeisung in der Brückendiagonalen das Potential des Bezugs leiters abgefühlt und zum Abgleichen des einen Brückenzweiges bis zur Spannungslosigkeit in der Brückendiagonalen benutzt wird, daß dieser Abgleichzastand gespeichert wird, daß nach Erreichen des Abgleichzustandes in einer Einspeisungsphase in der Brückendiagonalen eine konstante Meßgleichspannung über einen Widerstand eingespeist wird und daß nach Ablauf einer zum weitgehenden Aufladen der Netzkapazitäten ausreichenden Einspeisungszeit die sich an der Brückendiagonalen einstellende Auswertungsspannung als Maß für den Isolations- bzw.A method of the mentioned type according to the invention in that in an adjustment phase of a measuring cycle without voltage feed in the bridge diagonal, the potential of the reference conductor felt and for balancing the one branch of the bridge to the point of tension it is used in the bridge diagonal that this adjustment status is saved, that after reaching the balance state in a feed phase in the bridge diagonal a constant DC measuring voltage is fed in via a resistor and that after a feed-in time that is sufficient to largely recharge the network capacities the evaluation voltage established at the bridge diagonal as a measure of the Isolation resp.

Ableitungsgesamtwiderstand erfaßt wird. Ein derartiges Verfahren ist extrem übersichtlich, da die in die Brückendiagonale eingeprägte Gleichspannung eine echte IA6ßspannung ist, weil am Anfang eines jeden Meßzyklus ein Brückennullabgleich durchgeführt wird.Total derivative resistance is detected. One such procedure is extremely clear, as the DC voltage impressed on the bridge diagonal is a real IA6ß voltage because at the beginning of each measuring cycle a bridge zero adjustment is carried out.

Als treibende Spannung für einen ?4meßstrom durch die Brückenglieder des einen Brückenzweiges, durch die Netzleiter, durch die Fehlerwiderstände zum Bezugsleiter (Erde bzw. Schutzleiter) und zurück in die Brückendiagonale steht somit nur die eingespeiste konstante Meßgleichspannung zur Verfügung. Nach dem Aufladen der Netzkapazitäten, wie Leitungskapazitäten und Entstörkapazitäten, ist die sich an der Brückendiagonalen einstellende Spannung ein direktes Maß für den Isolations- bzw. Gesamtableitungswiderstand zwischen den Netz leitern und dem Bezugs leiter. Dieses Verfahren setzt nur relativ einfache Maßnahmen voraus und führt zu einem sehr genauen Meßergebnis, das nicht durch kurzzeitige Netzspannungsschwankungen oder dergleichen beeinflußt wird. Das Verfahren läßt sich bei in und außer Betrieb befindlichen Netzen anwenden, wobei nicht nur Gleichspannungssetze, sondern auch verschiedenartige andere Versorgungsnetze in Betracht kommen, sofern die Netzspannung bis auf kurzzeitige Spannungsänderungen weitgehend konstant ist bzw. sich nur sehr langsam ändert.As the driving voltage for a measuring current through the bridge elements of one branch of the bridge, through the power line, through the fault resistors to the The reference conductor (earth or protective conductor) and back to the diagonal of the bridge is therefore in place only the fed-in constant DC measuring voltage is available. After charging the network capacities, such as line capacities and interference suppression capacities, is the self the voltage at the bridge diagonal is a direct measure of the insulation or total leakage resistance between the network conductors and the reference conductor. This procedure only requires relatively simple measures and leads to a very accurate measurement result, which is not due to short-term fluctuations in the mains voltage or the like is influenced. The process can be in and out of service applied networks, whereby not only DC voltage sets, but also Various other supply networks come into consideration, provided that the mains voltage is largely constant except for short-term voltage changes or only very much slowly changes.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Abgleich- und Einspeisungsphasen periodisch durchgetaktet werden. Auf diese Weise läßt sich eine ständige automatische Überwachung des Mehrleiternetzes erzielen, und es kann stets das Meßergebnis, das heißt der Isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiderstand, durch die an der Brückendiagonalen erfolgende Spannungsmessung direkt angezeigt werden.A particularly preferred embodiment of the method according to the invention is characterized by the fact that the adjustment and feed phases are clocked periodically will. In this way, continuous automatic monitoring of the multi-conductor network can be achieved and the measurement result can always be obtained, i.e. the total insulation or leakage resistance, directly indicated by the voltage measurement taking place on the bridge diagonal will.

Es ist bevorzugt, daß die am Ende der Einspeisungsphase vorliegende Auswertungsspannung abgefühlt sowie für zumindest einen Meßzyklus gespeichert wird und daß sich die Abgleich- und Einspeißsungsphasen aufeiilanderfolgend abwechseln. Da hierbei eine zei-;=-lich gesonderte Meßphase entfällt, ergibt sich ein relativ kurzer Meßzyklus mit dem Ergebnis, daß eine scl1nellere Erkennung von Isolationsfehlern möglich ist. Im übrigen ergibt sich auch während der Abgleich- und Einspeisungsphasen eine ständige Anzeige des Meßwertes aus den vorherigen Meßzyklus.It is preferred that the one present at the end of the feed phase Evaluation voltage is sensed and stored for at least one measuring cycle and that the balancing and feeding phases alternate one after the other. Since a separate measuring phase is not required here, the result is a relative short measuring cycle with the result that a faster detection of insulation faults is possible. Incidentally, this also occurs during the adjustment and feed-in phases a permanent display of the measured value from the previous measuring cycle.

Hierbei besteht eine weitere sehr zweckmäßige Ausführungsvariante darin, daß die Auswertungsspannungen mehrerer Meßzyklen miteinander verglichen und nur bei zumindest ungefährer Übereinstimmung weitergeleitet werden. In diesem Zusammenhang ergibt sich ein besonders einfaches Verfahren, wenn die Auswertungsspannungen jeweils zweier aufeinanderfolgender Meßzyklen miteinander verglichen werden. Durch eine derartige Maßnahme ergibt sich eine drastische Verminderung der Störanfälligkeit eines solchen Systems.There is another very useful embodiment variant in that the evaluation voltages of several measuring cycles are compared with one another and are only forwarded if they match at least roughly. In this context A particularly simple method results when the evaluation voltages each two successive measuring cycles are compared with each other. By a Such a measure results in a drastic reduction in the susceptibility to failure such a system.

Beispielsweise wird verhindert, daß kurzzeitige Erdschlußwischer zur Anzeige und/oder zur Auslösung führen, da diese zwar gegebenenfalls in einem der Meßzyklen erfaßt, jedoch durch den zwischen zumindest zwei aufeinanderfolgenden Meßzyklen erfolgenden Vergleichsvorgang übergangen werden. Entsprechendes gilt auch für kurzzeitige Fehlereinflüsse beispielsweise infolge irgendwelcher Spannungsspitzen, die in dem Netz selbst oder aber aufgrund äusserer Einflüsse entstehen können. Es werden somit nur mehr oder weniger stationäre Isolationsfehler ausgewertet.For example, it prevents short-term transient earth faults Display and / or lead to triggering, as this may be in one of the Measuring cycles detected, but by the between at least two consecutive The comparison process taking place in the measuring cycles can be skipped. The same also applies accordingly for short-term error influences, for example as a result of any voltage peaks, which can arise in the network itself or due to external influences. It thus only more or less stationary insulation faults are evaluated.

Im einfachsten Fall wird der Meßzyklus an einem ungeerdeten Gleichstromnetz durchgeführt. Hierbei wird die Brückendiagonale mit dem Schutzleiter des Gleichstromnetzes verbunden. Abgesehen von diesem Fall ist es jedoch auch möglich, daß der Meßzyklus unter galvanischer Gleichrichterankopplung des einen Brückenzweiges an einem ungeerdeten Wechselstromnetz durchgeführt und die Wechselspannungskomponenten des Bezugsleiters, das heißt Erde, ausgefiltert werden. Und schließlich k5nnender Meßzyklus an einem gemischten, galvanisch gekoppelten, ungeerdeten Gleichstrom-Wechselstromnetz gleichstrom- oder wechselstromseitig durchgeführt und die Wechselspannungskomponenten des Bezugsleiters, das heißt Erde, ausgefiltertwerden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich somit äußerst vielseitig einsetzen und ist insbesondere immer dann anwendbar, wenn das zu überwachende Mehrleiternetz keinen ständigen Regelungsschwankungen ausgesetzt ist, infolge derer kein etwa gleichbleibender Mittelwert vorliegt. Wenn ein galvanisch gekoppeltes gemischtes Gleichstrom-Wechselstromnetz bzw.In the simplest case, the measuring cycle is carried out on an ungrounded direct current network carried out. The bridge diagonal is connected to the protective conductor of the direct current network tied together. Apart from this case, however, it is also possible that the measuring cycle with galvanic rectifier coupling of one bridge branch to an ungrounded one AC grid carried out and the AC voltage components of the reference conductor, that is, earth, to be filtered out. And finally, a knowing measuring cycle on one mixed, galvanically coupled, ungrounded direct current-alternating current network direct current or alternating current side and the alternating voltage components of the reference conductor, that is, earth, to be filtered out. The method according to the invention can thus extremely versatile and can be used in particular whenever that The multi-conductor network to be monitored is not exposed to constant regulation fluctuations as a result of which there is no approximately constant mean value. If a galvanic coupled mixed direct current-alternating current network or

Gleichstrom-Drehstromnetz überwacht werden soll, müssen die Wechselspannungskomponenten des Bezugs leiters für den Fall eines Isolationsfehlers auf der Wechselstromseite ausgefiltert werden. Besonders einfach ist es, wenn die überwachung eines derartigen gemischten Netzes gleichstromseitig erfolgt, da dann eine zusätzliche Gleichrichterankopplung entfallen kann. über die galvanische Verbindung mit dem Wechselstrom- bzw. Drehstromnetz wird dieses quantitativ richtig mit überwacht.The AC voltage components must be monitored of the reference conductor in the event of an insulation fault on the AC side be filtered out. It is particularly simple when the monitoring of such a mixed network takes place on the DC side, since then an additional rectifier coupling can be omitted. via the galvanic connection with the AC or three-phase network this is correctly monitored in terms of quantity.

Eine günstige Ausführungsform des Verfahrens ergibt sich dann, wenn das Abgleichen des einen Brückenzweiges durch Verändern vaiß riabler Spannungsquellen mit vernachlässigbaren Innenwiderständen durchgeführt wird. Stattdessen ist es jedoch auch möglich, daß das Abgleichen des einen Brückenzweiges ohmisch durchgeführt und im Meßkreis eine diesen nichtlinearen Widerstandsabgleich berücksicktigende Widerstandskompensation erfolgt. Mitanderen Worten r. dafür gesorgt werden, daß im Meßkreis keine durch den Brückenabgleich erfolgende Widerstands-eränderung auftritt, die zu einer Verfälachung des Meßwertes führen würde, da sich dieser im aufgeladenen Zustand der Leitungskapazitäten durch eine ohmsche Spannungsteilung ergibt. Damitdie Spannungsmessungzu einem nur den Isolationszustand wiedergebenden Meßwert führt,müssen die rigUn Widerstände im Meßkreis konstant gehalten bzw. die Nichtlinea ritäten Kompensiert werden. +) differentiellen Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei erst großer Vielseitigkeit 10-icht überschaubar, einfach zu handhaben, bequem in verschiedenartiger Weise zu automatisieren und bei großer Störunanfälligkeit sehr genau.A favorable embodiment of the method is obtained when the balancing of one branch of the bridge by changing it is essential riabler Voltage sources with negligible internal resistances are carried out. Instead of this However, it is also possible that the balancing of one branch of the bridge is ohmic carried out and in the measuring circuit a non-linear resistance adjustment taking into account Resistance compensation takes place. In other words r. it is ensured that There is no change in resistance in the measuring circuit due to the bridge adjustment, which would lead to a distortion of the measured value, since this is in the charged Condition of the line capacitance results from an ohmic voltage division. So that Voltage measurement leads to a measured value that only reflects the insulation state the rigUn resistances in the measuring circuit kept constant or the nonlinearities Be compensated. +) differential The inventive method is at first great versatility 10-ightly manageable, easy to handle, convenient in a variety of ways Way to automate and very precise in the case of high failure susceptibility.

Eine zu Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Isolationsüberwackungsvorrichtung mit einer Gleichstrom-Brückenschaltung, deren einer Brückenzweig galvanisch an das Mehrleiternetz anschließbar ist, deren anderer Brücken zweig von den Isolationswiderständen zwischen den Netz leitern sowie dem Bezugs leiter gebildet wird und in deren Brückendiagonale eine Spannungseinspeisung erfolgt, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch in dem einen Brücken zweig befindliche steuerbare Brückenglieder, die bei einer steuernden Anschaltung an das Potential des Bezugs leiters einen Brückennullabgleich durchführen und bei einer Abschaltung von diesem Potential ihren vorherigen Abgleichzustand beibehalten durch eine an- und abschaltbare Meßgleichspannungsquelle in der Brückendiagonalen, durch eine parallel an die Brückendiagonale anschaltbare Meßschaltung und durch Steuermittel zumindest zum wechselseitigen An- bzw. Abschalten der abgleichenden Brückenglieder und der Meßgleichspannungsguelle. Vorzugsweise weisen die Steuermittel einen Taktgenerator zum periodischen, automatischen Durchführen der Abgleich- und Einspeisungsphasen auf. Eine solche isolationsüberwachungsvorrichtung ist mit erheblichen Vorteilen bezüglich des Meßvorgangs, der Meßgenauigkeit und der Handhabung verbunden, die zum Teil schon im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erörtert wurden. Im übrigen beinhaltet die Isolationsüberwachungsvorrichtung nur relativ unkomplizierte Schaltungsmaßnahmen, und sie läßt sich trotz ihrer vielfältigen Anwendbarkeit relativ preiswert herstellen.An insulation monitoring device suitable for carrying out the method according to the invention with a direct current bridge circuit, one of which is galvanically connected to the Multi-conductor network can be connected, the other bridges of which branch off the insulation resistors is formed between the network conductors and the reference conductor and in their bridge diagonal a voltage feed takes place, is characterized according to the invention by in a bridge branch located controllable bridge members, which in a controlling Connect to the potential of the reference conductor and carry out a bridge zero adjustment and in the event of a shutdown from this potential their previous ones Maintaining the balanced state by means of a measuring DC voltage source that can be switched on and off in the bridge diagonal, by a parallel switchable to the bridge diagonal Measuring circuit and by control means at least for alternate switching on and off the balancing bridge members and the measuring DC voltage source. Preferably the control means have a clock generator for periodic, automatic execution the adjustment and feed-in phases. Such an insulation monitoring device is with considerable advantages in terms of the measuring process, the measuring accuracy and associated with handling, some of which have already been carried out in connection with the inventive Procedures were discussed. Incidentally, includes the insulation monitoring device only relatively uncomplicated circuit measures, and they can be varied despite their Produce applicability relatively inexpensively.

Eine besonders langlebige, störunanfällige Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Taktgenerator eine elektronische Schalterkette steuert. Da für eine laufende Isolationsüberwachung ständig ein Umtakten erforderlich ist, denn für jeden Meßzyklus muß ein Brückenabgleich vorgenommen werden, könnten bei Verwendung mechanischer statt elektronischer Schalter leicht Fehlerquellen entstehen, die die Isolationsüberwachungsvorrichtung unbrauchbar machen würden. Aus diesem Grunde und aus Kostengründen ist somit eine elektronische Ausbildung bevorzugt.A particularly long-lasting, failure-prone embodiment is characterized is characterized in that the clock generator controls an electronic switch chain. Since constant clocking is required for ongoing insulation monitoring, because a bridge adjustment has to be made for each measuring cycle, could with The use of mechanical instead of electronic switches can easily lead to sources of error, which would make the insulation monitoring device unusable. For this Electronic training is therefore preferred for reasons of cost and for reasons of cost.

Um eine möglichst gleichbleibende Anzeige eines Meßwertes zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, daß die Meßschaltung Speichermittel für den Meßwert aufweist und die Steuermittel einen zusätzlichen Schalter zum Anschalten der Meßschaltung haben. Da bei einer ständigen Isolationsüberwachung der eigentliche Meßwert nur am Ende der Einspeisungsphase vorliegt, während die an der Brückendiagonalen anliegende Spannung sonst kleiner ist und mit dem Aufladungsvorgang der Leitungskapazitäten erst allmählich ansteigt, ist es somit von Vorteil, am Ende der Einspeisungsphase den Meßwert in die Speichermittel zu übernehmen und zumindest während des nächsten Meßzyklus zu speichern.To enable a display of a measured value that is as constant as possible, it is expedient for the measuring circuit to have storage means for the measured value and the control means an additional Switch to turn on of the measuring circuit. Since, with constant insulation monitoring, the actual The measured value is only available at the end of the feed-in phase, while that at the bridge diagonal otherwise the applied voltage is lower and with the charging process of the line capacitances only increases gradually, it is therefore advantageous at the end of the feed-in phase to accept the measured value in the storage means and at least during the next To save the measuring cycle.

Eine weitere sehr zweckmäßige Ausführungsform der IsolationsUberwachungsvorrichtung zeichnet sich aus durch zwei Speicherkondensatoren, die wechselseitig während aufeinanderfolgender Einspeisungsphasen parallel an die Brückendiagonale angeschaltet werden, und durch einen mit den Speicherkondensatoren verbundenen Komparator, der bei zumindest ungefährer Gleichheit aufeinanderfolgender Spannungs- bzw. Meßwerte einen zugeordneten Schalter des Meßwertpfades zur Meßschaltung schließt. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, daß die Speicherkondensatoren über einen Schalter der elektronischen Schalterkette wechselseitig angeschaltet werden und daß in Reihe zum Schalter des Komparators ein weiterer Schalter der elektronischen Schalterkette liegt, der während der Abgleichphase des einen Brückenzweiges geschlossen wird. Ein derartiger Vergleichsvorgang der Meßwerte aufeinanderfolgender Meßphasen führt zu den bereits geschilderten Vorteilen einer Meßwertunterdrückung im Falle kurzzeitiger Isolationsfeh-+/ ler oder -schwankungen. Es kann somit, wenn es erwünscht ist, nur der quasi,stationäre Fehlerzustand erfaßt werden. Hierdurch wird verhindert, daß kurzzeitige Erdschlußwischer beispielsweise +) bzw. Netzspannungsveränderungen zu einer Alarmsignalgebung oder sogar gesamten Netzabschaltung führen. Da die Meßwertübernahme im Falle einer Meßwertgleichheit erfolgt, während bereits der Brückenabgleich für den nächsten Meßzyklus durchgeführt wird, läßt sich ein zeitlich sehr kompakter Meßzyklus erzielen, dessen Taktzeit praktisch nur durch die Aufladungszeiten der Netzkapazitäten (Leitungskapazi-taten , Entstfrkapazitäten) gegenüber dem Bezugsleiter bestimmt wird.Another very useful embodiment of the insulation monitoring device is characterized by two storage capacitors that alternate during successive Feed-in phases are connected in parallel to the bridge diagonal, and through a comparator connected to the storage capacitors, which is at least approximately Equality of successive voltage or measured values an assigned switch of the measured value path to the measuring circuit closes. In this context it is also preferred that the storage capacitors have a switch of the electronic Switch chain are switched on alternately and that in series with the switch of the Comparator is another switch of the electronic switch chain, which is during the adjustment phase of one branch of the bridge is closed. Such a comparison process the measured values of successive measuring phases lead to the advantages already described a measured value suppression in the case of brief insulation faults or fluctuations. Thus, if so desired, it can only detect the quasi-steady-state fault condition will. This prevents short-term transient earth faults, for example +) or changes in mains voltage to an alarm signaling or even lead to a complete shutdown of the grid. Since the measured value acceptance in the case of a measured value equality takes place while the bridge adjustment for the next measuring cycle has already been carried out a measuring cycle that is very compact in terms of time can be achieved, its cycle time practically only through the charging times of the network capacities (line capacities , Originating capacities) is determined with respect to the reference manager.

Bei einer Ausführungsform weist die Meßschaltung parallel zum Speichermittel ein Anzeigeinstrument und/oder ein Auslöseglied vorzugsweise mit Selbsthaltung und Löschtaste auf. Hierdurch ist es möglich, wahlweise den Isolationszustand des Nehrleiternetzes ständig genau anzuzeigen und/oder in der Weise zu überwachen, daß eine selbsthaltende Auslösung beispielsweise eines Alarmsignals oder einer Netzabschaltung erfolgt, wenn der Isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiderstand der Netzleiter gegenüber dem Bezugsleiter eine bestimmte Größe unterschreitet, beispielsweise einen Auslösewert von loo w bzw. lo KIL. Diese oder andere Auslösewerte können problemlos am fertigen Gerät eingestellt werden.In one embodiment, the measuring circuit points in parallel with the storage means a display instrument and / or a release element, preferably with self-holding and Delete key on. This makes it possible to selectively change the insulation status of the Nehrleiternetz constantly accurately display and / or monitor in such a way that a self-sustaining For example, an alarm signal or a power disconnection is triggered, if the total insulation or discharge resistance of the line conductor compared to the Reference conductor falls below a certain value, for example a trigger value from loo w or lo KIL. These or other trigger values can be produced without any problems Device can be set.

Eine sehr günstige Ausführungsform, die keine Kompensation von Nichtlinearitäten erforderlich macht, besteht darin, daß die Brückenglieder des einen Brückenzweiges als steuerbare Gleichspan nungsquellen mit vernachlässigbaren Innenwiderständen ausgebildet sind, deren Spannungswerte gegensinnig in der Weise veränderbar sind, daß der Spannungssummenwert stets derNetzspannung und das Potential am Verbindungspunkt der Brückenglieder dem Potential des Bezugs leiters entsprechen. Im Abgleichzustand der Brückenschaltung kann der Meßstrom der MeBgleichspannungsquelle in der +) differentiellen Brückendiagonale ohne Spannungsabfall durch die steuerbaren Gleichspannungsquellen fließen, so daß durch diese Brückenglieder keine meßtechnische Beeinflussung erfolgt. Um den Abgleichzustand der Brückenglieder für zumindest einen nachfolgenden Meßzyklus zu speichern, ist es bevorzugt, daß parallel zu jedem Brückenglied ein Kondensator geschaltet ist.A very favorable embodiment that does not compensate for non-linearities Requires is that the bridge members of a bridge branch as controllable DC voltage sources with negligible internal resistances are designed, the voltage values of which can be changed in opposite directions in such a way that that the total voltage value always corresponds to the mains voltage and the potential at the connection point of the bridge links correspond to the potential of the reference conductor. In the synchronization state the bridge circuit can measure the measuring current of the measuring DC voltage source in the +) differential Bridge diagonal flow through the controllable DC voltage sources without a voltage drop, so that there is no metrological influence through these bridge members. To the balance state of the bridge elements to be stored for at least one subsequent measuring cycle it is preferred that a capacitor is connected in parallel with each bridge member.

Eine praktische Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß eines der Brückenglieder des einen Brückenzweiges als Konstantstromquelle und das andere Brückenglied als Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors ausgebildet sind, dessen Basis über Kondensatoren elektrisch an die Netz leiter angeschlossen und für die Abgleichphase an den Bezugs leiter anschaltbar ist. Hierbei wird ebenfalls in praktisch ausreichendem Maße erreicht, daß in dem einen Brückenzweig keine ohmschen Spannungsabfälle auftreten, die eine Kompensation von Nichtlinearitäten im Meßkreis erforderlich machen würden. +) differentiellen Stattdessen ist es jedoch auch möglich, daß die Brückenglieder als Widerstände mit veränderbarem Abgriff ausgebildet sind und daß in dem Meßkreis ein nichtlinearer bzw. nichtlinear gesteuerter Kompensationswiderstand eingeschaltet ist, um die Nichtlinearität der im Meßkreis parallelgeschalteten Brückenglieder des einen Brückenzweiges zu kompensieren. Eine Vernachlässigung eines solchen durch Nichtlinearitäten entstehenden Fehlers könnte dann erfolgen, wenn die ohmschen Widerstände der Brückenglieder des einen Brückenzweiges klein genug wären. Dies würde andererseits zu einer großen Netzbelastung führen, was unerwünscht ist. Somit ist es erforderlich, die Nichtlinearitäten durch Widerstände oder andere Maßnahmen zu kompensieren.A practical embodiment is characterized in that one the bridge members of one branch of the bridge as a constant current source and the other Bridge member are designed as a collector-emitter path of a transistor, the The base is electrically connected to the line conductor via capacitors and for the Adjustment phase can be connected to the reference conductor. This is also in practical reached a sufficient degree that no ohmic voltage drops in one branch of the bridge occur that require compensation for non-linearities in the measuring circuit would do. +) Differential Instead, however, it is also possible that the Bridge members are designed as resistors with a variable tap and that a non-linear or non-linearly controlled compensation resistor in the measuring circuit is switched on to reduce the non-linearity of the bridge elements connected in parallel in the measuring circuit to compensate for one branch of the bridge. A neglect of such by Nonlinearities resulting error could then occur if the ohmic resistances the bridge members of one branch of the bridge were small enough. This would on the other hand lead to a large network load, which is undesirable. It is therefore necessary to compensate for the non-linearities by means of resistances or other measures.

Eine besonders vielseitige Ausführungsvariante zeichnet sich aus durch einen Tiefpaß in der Brückendiagonalen im Falle eines An-Schlosses an ein Wechselstromnetz oder ein galvanisch gekoppeltes gemischtes Wechselstrom-Gleichstrom-Netz und durch eine Gleichrichterankopplung im Falle einer Ankopplung an ein Wechselstromnetz. Theoretisch ist es möglich, die Isolationsüberwachungsvorrichtung stets mit derartigen Gliedern auszurüsten, um eine einheitliche Bauweise für alle Anwendungsfälle zu erzielen. Während es zwar möglich ist, die Gleichrichterankopplung und den Tiefpaß beispielsweise im Falle einer Überwachung eines reinen ungeerdeten Gleichstromnetzes durch ein entsprechendes Anschließen des Gerätes auszuschalten, können diese Glieder auch in allen Fällen eingeschaltet bleiben, da sie den prinzipiellen Meßvorgang nicht stören. Wegen der hiermit verbundenen höheren Kosten eignet sich diese Maßnahme jedoch insbesondere nur dann, wenn es sich nicht um stationär einzubauende Geräte sondern um solche handelt, die beispielsweise zur wechselseitigen umschaltbaren Überwachung getrennter Netze oder aber solcher Sondernetze dienen, die wechselseitig betriebsmäßig zusammengeschaltet und wieder getrennt werden.A particularly versatile design variant is characterized by a low-pass filter in the bridge diagonal in the case of a connection to an alternating current network or a galvanically coupled mixed AC-DC network and through a rectifier coupling in the case of coupling to an alternating current network. Theoretically, it is possible to always have the insulation monitoring device with such Equip sections in order to have a uniform construction for all applications achieve. While it is possible, the rectifier coupling and the low-pass filter for example in the case of monitoring a purely unearthed direct current network These links can be switched off by connecting the device accordingly also remain switched on in all cases, since they control the basic measuring process do not bother. This measure is suitable because of the associated higher costs however, especially only if the devices are not to be installed in a stationary manner it is about those that can be switched, for example, to the reciprocal Monitoring of separate networks or such special networks that are used mutually operationally interconnected and disconnected again.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - die erfindungsgemäße Isolationsüberwachungsvorrichtung in einer prinzipiellen Wirkschaltung in Verbindung mit einem Gleichstromnetz, Figur 2 - eine meßtechnische Ersatzschaltung der Wirkschaltung aus Figur 1, Figur 3 - in einer schematischen Darstellung eine periodisch durchtaktende Isolationsüberwachungsvorrichtung mit einem ständigen Meßwertvergleich aufeinanderfolgender Meßwerte, Figur 4 - eine andere Ausführungsform mit einer Abwandlung bezüglich der Durchführung des Brückennullabgleichs und Figur 5 - eine Prinzipdarstellung der Isolationsüberwachungsvorrichtung im Falle eines Einsatzes in galvanisch gekoppelten Systemen.The invention is illustrated below on the basis of exemplary embodiments shown in the drawings explained in more detail. They show: FIG. 1 - the insulation monitoring device according to the invention in a basic active circuit in connection with a direct current network, figure 2 - a metrological equivalent circuit of the active circuit from Figure 1, figure 3 shows a schematic representation of an insulation monitoring device which clocks periodically with a constant comparison of measured values of successive measured values, Figure 4 - a Another embodiment with a modification with regard to the implementation of the bridge zero adjustment and FIG. 5 shows a basic illustration of the insulation monitoring device in the case of use in galvanically coupled systems.

Gemäß Figur 1 weist eine Isolationsüberwachungsvorrichtung lo positive bzw. negative Netzleitungsanschlüsse A bzw. B und einen Brückendiagonalenanschluß C auf. Im Falle eines zu überwachenden ungeerdeten Gleichstromnetzes werden die positiven bzw. negativen Netz leitungs anschlüsse A A bzw. B an die positiven bzw. negativen Netzleiter D bzw. E des Gleichstromnetzes angeschlossen, dessen Netzspannungsquelle eine Gleichspannung U zwischen den Netzleitern D und E erzeugt. Der Brückendiagonalenanschluß C wird mit dem Bezugsleiter F verbunden, das heißt dem Schutzleiter SL des Gleichstromnetzes.According to FIG. 1, an insulation monitoring device has lo positive or negative power line connections A or B and a bridge diagonal connection C on. In the case of an unearthed direct current network to be monitored, the positive or negative power line connections A A or B to the positive or negative line conductor D or E of the direct current network connected, its mains voltage source a DC voltage U is generated between the mains conductors D and E. The bridge diagonal connection C is connected to the reference conductor F, i.e. the protective conductor SL of the direct current network.

Zwischen den Netzleitern D, E und dem Bezugsleiter Fliegen Netzkapazitäten (Leitungskapazitäten, Entstorkapazitäten) C+ sowie C und Fehler- bzw. Isolationswiderstände R sowie R . Diese Fehler-bzw. Isolationswiderstände dürfen insgesamt, also in ihrer Parallelkombination, bestimmte Grenzwerte nicht unterschreiten, und es soll beispielsweise eine Meldung bzw. Auslösung bei einem Isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiderstand von loo KE bzw. lo KSL erfolgen. Ferner ist es erwünscht, die augenblickliche Größe dieses Gesamtwiderstandes ständig anzuzeigen. Die Größe der Netzkapazitäten soll den Meßvorgang nicht beeinflussen.Network capacities fly between the network conductors D, E and the reference conductor (Line capacities, suppressor capacities) C + and C and fault or insulation resistances R as well as R. This error or Insulation resistances may total, i.e. in their Parallel combination, do not fall below certain limit values, and it should, for example a message or trip in the event of a total insulation or leakage resistance from loo KE or lo KSL. It is also desirable to be the current size this To display the total resistance at all times. The size of the network capacities should not affect the measuring process.

Die Isolationsüberwachungsvorrichtung lo besteht aus einer Brükkenschaltung, deren einer Brücken zweig geräteintern von Brückengliedern 12, 14 und deren anderer Brückenzwesg von den genannten Netzkapazitäten und Fehler- bzw. Isolationswiderständen gebildet werden.Die Brückendiagonale erstreckt sich zwischen einem Brückenmittenpunkt M (zwischen den Brückengliedern 12, 14) und dem Bezugs leiter.The insulation monitoring device lo consists of a bridge circuit, one of which bridges branch internal to the device of bridge members 12, 14 and the other Brückenzwesg of the mentioned network capacities and fault or insulation resistances The bridge diagonal extends between a bridge midpoint M (between the bridge members 12, 14) and the reference head.

In der Ausführungsform aus Figur 1 werden die Brückenglieder 12, 14 von zwei steuerbaren Gleichspannungsquellen mit vernachlässigbaren Innenwiderständen gebildet, und die von diesen Quellen erzeugten Gleichspannungen UA und UB entsprechen in ihrem Summenwert stets der Netzspannung U. Zu Beginn eines Meßzyklus werden die Gleichspannungen UAx UB über SteuereingQnge 1, 2 der Brückenglieder 12, 14 in entgegengesetzter Richtung so eingestellt, daß das Potential am Brückenmittenpunkt M dem Potential des Bezugsleiters F bzw. Schutz leiters SL entspricht. In der dargestellten Ausführungsform wird hierzu ein vrZugsw.elektronischer Schalter S 1 geschlossen, so daß ein Steuerglied 16 in der Brückendiagonalen einen Potentialvergleich durchführen und über Steueranschlüsse 1, 2 die Brückenglieder 12, 14 entsprechend beeinflussen kann.In the embodiment from FIG. 1, the bridge members 12, 14 of two controllable DC voltage sources with negligible internal resistances formed, and the DC voltages UA and UB generated by these sources correspond in their total value always the mains voltage U. At the beginning of a measuring cycle, the DC voltages UAx UB via control inputs 1, 2 of the bridge members 12, 14 in opposite directions Direction set so that the potential at the bridge center point M corresponds to the potential of the reference conductor F or protective conductor SL. In the illustrated embodiment For this purpose, a vrZugsw.electronic switch S 1 is closed, so that a control element 16 carry out a potential comparison in the bridge diagonal and via control connections 1, 2 can influence the bridge members 12, 14 accordingly.

Nachdem auf diese Weise am Beginn eines Meßzyklus durch die Brükkenglieder 12, 14 ein Brückennullabgleich durchgeführt wurde, erfolgt nach einem öffnen des Schalters S 1 und einem Schließen eines vorzugsweise ebenfalls elektronischen Schalters S 2 über eine Meßgleichspannungsquelle mit einem Innenwiderstand Ril ein Einprägen einer konstanten Meßgleichspannung UM in der Brückendiagonalen. Diese Meßgleichspannung treibt einen Strom durch beide Brückenglieder 12 sowie 14, über die Netzleiter D sowie E und die Netzkapazitäten sowie Fehler- bzw Isolationswiderstände über den Bezugsleiter zurück zur Brückendiagonalen. Die in dieser während der Einspeisungsphase auftretende Spannung ist wegen des Auf ladungsvorgangs der Netzkapazitäten veränderlich und ist am Ende der Einspeisungsphase ein genaues Maß für den Isolations-bzw. Ableitungsgesamtwiderstand W , der der Parallelschaltung der Widerstände R und R entspricht.After doing this at the beginning of a measuring cycle through the bridge members 12, 14 a bridge zero adjustment has been carried out, takes place after opening the Switch S 1 and a closing of a preferably also electronic switch S 2 over a measuring DC voltage source with an internal resistance Ril an impression of a constant measuring DC voltage UM in the bridge diagonal. This DC measuring voltage drives a current through both bridge members 12 and 14, Via the network conductors D and E and the network capacitances as well as fault or insulation resistances over the reference ladder back to the bridge diagonal. The one in this during the feed-in phase Occurring voltage is variable due to the charging process of the network capacities and is an exact measure for the insulation or at the end of the feed phase. Total derivative resistance W, which corresponds to the parallel connection of the resistors R and R.

Aus Figur 2 ergibt sich eine meßtechnische Ersatzschaltung für diesen Einspeisungsvorgang, und es ist ersichtlich, daß nach erfolgte Brückennullabgleich nur die Meßgleichspannung UM einen Meßstrom durch die Ersatzschaltung treibt, wenn der Schalter S 2 geschlsssen ist Die Brükenglieder 12, 14 können hierbei wegen ihrer vernachlässigbaren Innenwiderstande unberücksichtigt bleiben. Während RF al isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiderstand die Parallelschaltung von R+ und R beinhaltet, entspricht CF der Parallelschaltung und damit er Summé von C erz und C-.From FIG. 2 there is an equivalent circuit in terms of measurement technology for this Infeed process, and it can be seen that after the bridge zero adjustment was carried out only the DC measuring voltage UM drives a measuring current through the equivalent circuit if the switch S 2 is closed. The bridge members 12, 14 can here because of their negligible internal resistances are not taken into account. While RF as insulation or total discharge resistance, which includes the parallel connection of R + and R, corresponds CF of the parallel connection and thus he sums of C ore and C-.

Wenn nach Durchführung des Brückennullabgleichs der Schalter S 2 zum Zeitpunkt to geschlcssen wird, lädt sich CF auf die Spannung Die Zeitkonstante dieses Einschaltvorgangs beträgt: +) differentiellen Hieraus ergibt sich folgender zeitlicher Verlauf der Fehlerspannung UF: t-t0 UF (t) = UF X (1 - e Wenn nach dem Schließen des Schalters S 2 eine Zeit verstrichen ist, die beispielsweise der fünffachen Zeitkonstante dieses Einschaltvorganges (siehe oben) entspricht, hat die Spannung an der Brückendiagonalen einen Wert, der sich nur um etwa 7 w oo von dem Spannungsendwert an der Brückendiagonalen bzw. an RF unterscheidet. Zu diesem Zeitpunkt, gegebenenfalls schon früher, kann somit eine Meßwerterfassung durch Spannungsmessung erfolgen. Diese Spannungsmessung wird vorzugsweise so durchgeführt, daß am Ende der Einspeisungsphase ein Schalter S 3, der ebenfalls elektronisch ausgebildet sein kann, geschlossen wird, um ein Speichermittel in Form eines Kondensators C 1 an die Brückendiagonale bzw. an die Parallelschaltung von RF und cF anzuschalten, wobei parallel an C 1 ein hochohmiges Voltmeter V mit einem Innenwiderstand Ri2 liegt. Die am Ende der Einspeisungsphase an X abfallende und in CF gespeicherte Gleich- bzw. Fehlerspannung UF ist nach den obigen Ausführungen ein direktes Maß für den Isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiddistand . Das Voltmeter V kann somit direkt in KDL- Werten geeicht werden.If switch S 2 is closed at time to after the bridge zero adjustment has been carried out, CF is charged with the voltage The time constant of this switch-on process is: +) differential This results in the following temporal course of the error voltage UF: t-t0 UF (t) = UF X (1 - e If after closing the switch S 2 a time has elapsed that is, for example, five times the time constant of this switch-on process (see above ), the voltage on the bridge diagonal has a value that differs from the final voltage value on the bridge diagonal or at RF by only 7 w oo is preferably carried out in such a way that at the end of the feed phase a switch S 3, which can also be electronic, is closed in order to connect a storage means in the form of a capacitor C 1 to the bridge diagonal or to the parallel connection of RF and cF, with parallel A high-resistance voltmeter V with an internal resistance Ri2 is connected to C 1, which is connected to X at the end of the feed-in phase falling DC or fault voltage UF stored in CF is, according to the above explanations, a direct measure of the total insulation or discharge resistance. The voltmeter V can thus be calibrated directly in KDL values.

Der in C 1 zu speichernde Meßwert kann bei noch geschlossenem oder bereits geöffnetem Schalter S 2 übernommen werden, da zumindest anfangs der Meßwert durch den Ladungszustand CF vorliegt und erst allmählich durch die Entladung von CF über X abfällt. Die Meßwertübernahme sowie -speicherung bei schon geöffnetem Schalter S 2 hat den Vorteil, daß dann bereits parallel zum eigentlichen Meßvorgang ein neuer Brückennullabgleich für den nächsten Meßzyklus durchgeführt werden kann.The measured value to be stored in C 1 can either be closed or already open switch S 2 are accepted, since at least initially the measured value by the state of charge CF and only gradually by the discharge of CF drops above X The measured value acquisition and storage when the Switch S 2 has the advantage that it is then already parallel to the actual Measuring process a new bridge zero adjustment can be carried out for the next measurement cycle.

Während es ohne weiteres möglich ist, die Schalter S 1, S 2 und S 3 gesondert auszubilden und beispielsweise von Hand zu bedienen, um einen einmaligen Meßvorgang durchzuführen, ist es wesentlich vorteilhafter, wenn eine ständige Überprüfung der Netzverhältnisse und somit ein periodisches Durchtakten der Abgleich- und Einspeisungsphasen sowie der Meßwerterfassung erfolgen. Dieses geschieht nach Figur 3 mit einem Taktgenerator TG, der eine elektronische Schalterkette S 4 mit drei elektronischen Teilschaltern S 41, S 42 und S 43 periodisch über Schalterzustände I, II sowie III und zurück steuert. Der erste Teilschalter S 41 verbindet in den Schaltstellungen I und III den Brückendiagonalenanschluß C mit der Meßgleichspannungsquelle UM, Ril, die im übrigen an den Brückenmittenpunkt M zwischen den Brückengliedern 12, 14 angeschlossen ist. In der Schaltstellung II verbindet der Teilschalter S 41 den Brückendiagonalenanschluß C mit dem Steuerglied 16, das die Brückenglieder 12, 14 in der Abgleichphase in der beschriebenen Weise nachregelt. In der vorliegenden Ausführungsform sind parallel zu den Brückengliedern 12, 14 Kondensatoren C 2, C 3 geschaltet, die den Abgleichzustand für die Einspeisungsphase des Meßzyklus speichern und die mit den Gliedern 12, 14, 16 in einer Komparator- und Speicherschaltung 20 zusammengefaßt sind.While it is easily possible, switches S 1, S 2 and S 3 to be trained separately and operated by hand, for example, to create a one-off To carry out the measuring process, it is much more advantageous if there is a constant check the network conditions and thus a periodic clocking of the adjustment and feed-in phases as well as the acquisition of measured values. This is done according to Figure 3 with a clock generator TG, which is an electronic switch chain S 4 with three electronic sub-switches S 41, S 42 and S 43 periodically via switch states I, II and III and back controls. The first sub-switch S 41 connects in the switch positions I and III the bridge diagonal connection C with the measuring DC voltage source UM, Ril, which is im the rest connected to the bridge midpoint M between the bridge members 12, 14 is. In switch position II, the partial switch S 41 connects the bridge diagonal connection C with the control member 16, which the bridge members 12, 14 in the adjustment phase in readjusts in the manner described. In the present embodiment, they are parallel connected to the bridge members 12, 14 capacitors C 2, C 3, which the balance state for the feed-in phase of the measuring cycle and save those with members 12, 14, 16 are combined in a comparator and storage circuit 20.

In Figur 1 wurde davon ausgegangen, daß die Brückenglieder 12, 14 den einmal eingestellten Abgleichzustand bis auf weiteres, also zumindest bis zum nächsten Meßzyklus bzw. Steuervorgang durch das Steuerglied 16, beibehalten.In Figure 1, it was assumed that the bridge members 12, 14 the adjustment status once set until further notice, i.e. at least until next measuring cycle or control process by the control member 16 retained.

Der zweite Teilschalter S 42 verbindet den Brückendiagonalenanschluß C über einen Impedanzwandler Im in den Schaltstellungen I bzw. III mit je einem Speicherkondensator C 4 bzw. C 5. Die anderen Anschlüsse dieser Speicherkondensatoren sind mit dem Brückenmittenpunkt M verbunden. In der Schaltstellung II ist der Teilschalter 5 42 unwirksam. Die Spannungszustände an den Speicherkondensatoren C 4, C 5 werden ständig in einem Vergleicher 22, der beispielsweise ein Operationsverstärker sein kann, verglichen, und nur bei Spannungsgleichheit schließt der Vergleicher 22 einen zugeordneten elektronischen Schalter S 5, so daß der Spannungszustand bzw. Meßwert an einem der Speicherkondensatoren, hier am Speicherkondensator C 4, über einen Impedanzwandler Im zur Anzeige- bzw. Auslösungsschaltung weitergeleitet werden kann. In Reihe zu diesem Schalter S 5 befindet sich noch ein dritter Teilschalter S 43 der elektronischen Schalterkette S o, Dieser Teilschalter S 43 ist nur in der Schaltstellung II wirksam, um hierbei den Meßwert an die Anzeige- und Auslösungsschaltung weiterzugeben. Die Meßwertspeicherung erfolgt im Speichermittel bzw. Kondensator C 1, dessen Spannungszustand über einen Impedanzwandler Im an ein Voltmeter V undXeder über eine Löschtaste LT an ein Auslöseglied bzw. Melderelais MR mit Selbsthaltung weitergegeben wird.The second sub-switch S 42 connects the bridge diagonal connection C via an impedance converter Im in switch positions I and III with one each Storage capacitor C 4 or C 5. The other connections of these storage capacitors are connected to the bridge midpoint M. The partial switch is in switch position II 5 42 ineffective. The voltage states on the storage capacitors C 4, C 5 are constantly in a comparator 22, for example an operational amplifier can, compared, and only when the voltages are equal, the comparator 22 closes one associated electronic switch S 5, so that the voltage state or measured value on one of the storage capacitors, here on the storage capacitor C 4, via a Impedance converter Im can be forwarded to the display or trigger circuit. A third sub-switch S 43 is also located in series with this switch S 5 the electronic switch chain S o, This sub-switch S 43 is only in the switch position II effective in order to pass the measured value on to the display and trigger circuit. The measured value is stored in the storage means or capacitor C 1, its voltage state via an impedance converter Im to a voltmeter V and Xeder via a delete key LT is passed on to a release element or signal relay MR with self-holding.

Bei der Schaltung aus Figur 3 erfolgt somit in der Schaltstellung II der elektronischen Schalterkette S 4 einerseits ein Brückennullabgleich durch Beeinflussung der Brückenglieder 12, 14 und andererseits eine Meßwertübernahme über den Teilschalter S 43 im Falle einer Gleichheit der Spannungs- bzw. Meßwerte an C 4 und C 5. In den Schaltstellungen I und III der elektronischen Schalterkette S 4 erfolgt einerseits ein Einprägen bzw. Einspeisen der Meßgleichspannung UM und andererseits ein Aufladen der Speicherkondensatoren C 4 und C 5 auf die Fehlerspannungen UF aufeinanderfolgender Meßzyklen. Wenn sich diese Fehlerspannungen UF beispielsweise infolge kurzzeitiger Erdschlußwischer oder Schwankungen des Isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiderstandes ändern, erfaßt der Vergleicher 22 diese Verhältnisse, um eine Weitergabe des Meßwertes an die Anzeige- und Auslösungsschaltung zu unterbinden, indem der Schalter S 5 geöffnet-wird. Nur bei Anstehen der wahren Fehlerspannung aufgrund eines sich mehr oder weniger stationär einstellenden Isolationszustandes erfolgt eine entsprechende Meßwertübernahme in den Kondensator C 1, ferner eine Anzeige des Isolations- bzw. Ableitungsgesamtwiderstandes und bei Unterschreiten eines beliebig einstellbaren Auslösungswertes eine Alarmsignalgabe und/oder Netzabschaltung Mittels des Melderelais MR mit Selbsthaltung, die erst bei Betätigung der Löschtaste LT aufgehoben werden kann. Die Funktionstüchtigkeit der Isolationsüberwachungsvorrichtung kann dadurch geprüft werden, daß zwischen den oder die Netzleitungsanschlüsse A, B und den Brückendiagonalenanschluß C mittels einer Prüftaste PT ein Prüfwiderstand RP geeigneter Größe geschaltet wird. Dieser Prüfvorgang ermöglicht auch eine Überprüfung des logischen Vergleichsvorgangs zweier Meßwerte, durch den sporadische Veränderungen im Netz <Fehlerwiderstand, Netzspannung, Kapazität) übergangen werden sollen.In the case of the circuit from FIG. 3, the circuit is thus in the switching position II of the electronic switch chain S 4, on the one hand, performs a bridge zero adjustment Influencing the bridge members 12, 14 and, on the other hand, a measured value transfer via the partial switch S 43 in the case of equality of the voltage or measured values C 4 and C 5. In switch positions I and III of the electronic Switch chain S 4 takes place on the one hand an impressing or feeding in of the measuring DC voltage UM and, on the other hand, charging the storage capacitors C 4 and C 5 to the error voltages UF of successive measuring cycles. If these fault voltages UF, for example as a result of short-term transient earth faults or fluctuations in the total insulation or discharge resistance change, the comparator 22 detects these relationships in order to pass on the measured value to prevent the display and trigger circuit by opening the switch S 5. Only when the true error voltage is pending due to a more or less yourself When the insulation is stationary, a corresponding measurement is taken over into the capacitor C 1, furthermore an indication of the total insulation or discharge resistance and an alarm signal if the value falls below a freely adjustable trigger value and / or power disconnection by means of the signal relay MR with self-holding, the first can be canceled by pressing the delete key LT. The functionality the insulation monitoring device can be checked that between the one or more power line connections A, B and the bridge diagonal connection C by means of a test button PT a test resistor RP of suitable size is switched. This Checking process also enables the logical comparison process of two to be checked Measured values that cause sporadic changes in the network <fault resistance, network voltage, Capacity) should be passed over.

Demgemäß darf eine kurzzeitige Betätigung von PT keine Anzeigeveränderung bzw. Auslösung hervorrufen, während eine längere Fehlersimulierung durch N zu einem Ansprechen führen muß.Accordingly, a momentary actuation of PT must not change the display or cause tripping, while a longer fault simulation by N leads to a Address must lead.

Die in Figur 4 dargestellte Isolationsüberwachungseinrichtung unterscheidet sich von derjenigen aus Figur 1 im wesentlichen nur dadurch, daß die Brückenglieder 12 bzw. 14 durch die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T bzw. einer Konstantstromquelle 24 ersetzt wurden, die einen konstanten Querstrom I durch den einen Brückenzwe treibt. Die Basis des Transistors T ist über den Schalter S 1 mit dem Brückendiagonalenanschluß C verbindbar und über die Kondensatoren C 2 sowie C 3 an die Netzleitungsanschlüsse A sowie B angeschlossen. Während die Kondensatoren e 2, C 3 ein Speichern des Abgleichzustandes der Abgleichphase ermöglichen, nimmt der Brückenmittenpunkt M bei einem Schließen des Schalters S 1 etwa das Potential des Brückendiagonalenanschlusses C bzw. des Bezugsleiters F an. Der aufgrund der Meßgleichspannung UM durch die meßtechnische Ersatzschaltung fließende Meßstrom bewirkt unter Berücksichtigung des Kleinsignalverhaltens praktisch keinen Spannungsabfall an den Brückengliedern des einen Brückenzweiges, so daß die meßtechnische Ersatzschaltung aus Figur 2 anwendbar ist.The insulation monitoring device shown in FIG. 4 differs differs from that of Figure 1 essentially only in that the bridge members 12 or 14 through the collector-emitter path of a transistor T or a constant current source 24 were replaced, which drives a constant cross current I through one bridge branch. The base of the transistor T is connected to the bridge diagonal connection via the switch S 1 C can be connected and via the capacitors C 2 and C 3 to the power line connections A and B connected. While the capacitors e 2, C 3 store the balance state enable the adjustment phase, the bridge midpoint M takes when closing of the switch S 1 about the potential of the bridge diagonal connection C or the Reference conductor F. The due to the measuring DC voltage UM by the metrological Equivalent circuit causes flowing measuring current taking into account the small-signal behavior practically no voltage drop on the bridge members of one branch of the bridge, so that the metrological equivalent circuit from FIG. 2 can be used.

Figur 5 zeigt einen sehr allgemeinen Anwendungsfall, bei dem ein ungeerdetes Gleichspannungsnetz über eine Gleichrichterschaltung Gl 1 galvanisch mit einem Drehstrom- bzw. Wechselstromnetz gekop->elt ist. Dieses gemischte Gleichstrom-Wechselstromnetz kann mit der Isolationsüberwachungsvorrichtung 10 insgesamt überwacht werden, und zwar unter Anschaltung der Isolationsüberwachungsvorrichtung lo an die Gleichstromseite oder an die Wechselstromseite. In Figur 5 ist hierzu ein zweipoliger Umschalter 18 dargestellt, der eine entsprechende Anschaltung vornehmen kann. Im Falle einer gleichstromseitigen überwachung werden die Netzleitungsanschlüsse A, B wie in Figur 1 an die positiven und negativen Netzleiter D, E des Gleichstromnetzes angeschlossen, während der Brückendiagonalenanschluß C über einen Tiefpaß TP mit dem Bezugsleiter bzw. Erde verbunden wird. Wenn dagegen eine Anschaltung an die Hechselstromseite erwünscht ist, wobei gleichzeitig das Gleichstromnetz mit zu überwachen ist, wird aus dem Wechselstrom- bzw. Drehstromnetz über eine Gleichrichterschaltung G1 2 eine für den Betrieb der Ishlationsüberwachungsvorrichtung lo erforderliche Gleichspannung abgeleitet, die auch nichtsinusförmig pulsieren kann, die sich jedoch nicht kontinuierlich ändern darf.Figure 5 shows a very general application in which an ungrounded DC voltage network via a rectifier circuit Gl 1 galvanically with a three-phase or alternating current network is coupled. This mixed DC-AC network can be monitored as a whole with the insulation monitoring device 10, and while connecting the insulation monitoring device lo to the direct current side or to the AC side. For this purpose, a two-pole changeover switch is shown in FIG 18 shown, which can make a corresponding connection. in the Cases a DC-side monitoring, the power line connections A, B are like in Figure 1 to the positive and negative line conductors D, E of the direct current network connected, while the bridge diagonal connection C via a low-pass filter TP with is connected to the reference conductor or earth. If, on the other hand, a connection to the AC side is desired, while at the same time monitoring the DC network is, is made from the AC or three-phase network via a rectifier circuit G1 2 is a required for the operation of the insulation monitoring device lo Direct voltage derived, which can also pulsate in a non-sinusoidal manner, but which is may not change continuously.

Der Tiefpaß TP dient dazu, die Wechselspannungskomponenten des Bezugsleiters bzw. Erde auszufiltern, die durch Isolationsfehler zwischen dem Wechselstromnetz und dem Bezugs leiter bzw. Erde auftreten. Die Gleichrichterschalbxag X1 2 kann beispielsweise eine Drehstrombrücke oder eine einfache Gleichrichteranordnung sein, bei der beispielsweise die R, S, T Leiter eines Drehstromsystems über einzelne Gleichrichter mit dem einen Netzleitungsanschluß A und der Mp Leiter mit dem anderen Netzleitungsanschluß B verbunden werden.The low-pass filter TP is used for the AC voltage components of the reference conductor or to filter out earth caused by insulation faults between the alternating current network and the reference conductor or earth occur. The rectifier scabbard X1 2 can for example a three-phase bridge or a simple rectifier arrangement, in the case of, for example, the R, S, T conductors of a three-phase system via individual rectifiers with one power line connection A and the Mp conductor with the other power line connection B to be connected.

Die für einen Meßzyklus erforderliche Zeit hängt im wesentlichen von der Größe der Netzkapazitäten ab und muß dieser angepaßt werden. Sie lält sich dadurch verkürzen, daß die Meßwertübernahme während der Abgleichphase des nächsten Meßzyklus erfolgt. Die erfindungsgemäße Isolationsüberwachung ist bei in und außer Betrieb befindlichen Mehrleiternetzen anwendbar und praktisch unabhängig von sporadischen Netzveränderungen (Fehlerwiderstand, Netzspannun, Kapazität). Es werden eine ruhige kontinuierliche Anzeige und damit eine sichere Auslösung erreicht. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind relativ einfach sowie preiswert und führen bei großer Flexibilität zu einer sehr exakten Isolationsüberwachung.The time required for a measurement cycle depends essentially on the size of the network capacities and this must be adapted. It makes you feel better shorten the fact that the measured value is accepted during the adjustment phase of the next measuring cycle he follows. The insulation monitoring according to the invention is in and out of operation applicable multi-conductor networks and practically independent of sporadic ones Mains changes (fault resistance, mains voltage, Capacity). It a steady, continuous display and thus reliable triggering are achieved. The measures according to the invention are relatively simple and inexpensive and lead with great flexibility to very precise insulation monitoring.

Im Falle einer Tiefpaßanwendung läßt sich durch ein einen Wechsel spannungsabfall am Tiefpaß anzeigendes Indikationsglied erreichen, daß sofort erkennbar wird, ob der erfaßte Fehler im Netz wechsel-oder gleichstromseitig aufgetreten ist, da nur bei einem wechselstromseitigen Fehler ein solcher Spannungsabfall auftritt. Auch können die Spannungen zwischen dem Brückenmittenpunkt M und den Netzleitungsanschlüssen A, B erfassende Indikationsglieder vorhanden sein, die bei Unterschreiten bestimmter Spannungsschwellwerte ansprechen und somit anzeigen, ob der oder die Fehler zwischen den positiven und/oder negativen Phasen vorliegen.In the case of a low-pass application, a change can be made A voltage drop at the low-pass indicating indicator element that is immediately recognizable whether the detected fault occurred in the AC or DC side, because such a voltage drop only occurs in the event of an AC fault. The voltages between the bridge midpoint M and the power line connections A, B capturing indication elements are available, which when falling below certain Address voltage threshold values and thus indicate whether the error or errors between the positive and / or negative phases are present.

Es ist eine Anwendung bei beliebig gemischten galvanisch gekoppelten Netzsystemen ohne oder mit Untersystemen möglich. Die Meßzyklus- bzw. Taktzeit sollte in Abhängigkeit von den auftretenden größtmöglichen Netzkapazitäten gewählt bzw. eingestellt werden.It is an application for any mixed galvanically coupled Network systems with or without subsystems possible. The measuring cycle or cycle time should depending on the occurring largest possible network capacities selected or can be set.

Alle Fälle, bei denen kleinere Netzkapazitäten vorliegen, werden dadurch in richtiger Weise mit berücksichtigt. Auch kann zur Fehlermessung statt der Spannung an der Brückendiagonalen der Meßstrom erfaßt werden, der ebenfalls ein direktes Maß für den zu erfassenden Fehler ist.All cases in which there are smaller network capacities are thereby eliminated correctly taken into account. It can also be used to measure errors instead of voltage the measuring current can be detected at the bridge diagonal, which is also a direct Measure for the error to be recorded.

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Claims

Claims 1 method for determining the insulation or leakage resistance one that is in or out of operation, galvanically coupled, ungrounded Multi-conductor network compared to a reference conductor using a direct current bridge circuit, One of the bridge branches can be galvanically connected to the multi-conductor network another branch of the bridge from the insulation resistances between the mains conductors as well the reference conductor and a voltage feed in its bridge diagonals takes place, characterized in that in an adjustment phase of a measuring cycle without Voltage feed in the bridge diagonal, the potential of the reference conductor is sensed and to adjust one branch of the bridge until there is no tension in the bridge diagonal is used that this adjustment status is saved that after reaching the Balance state in a feed phase in the bridge diagonal a constant DC measuring voltage is impressed via a resistor and that after a the feed-in time is sufficient to largely recharge the network capacities evaluation voltage set at the bridge diagonal as a measure for the insulation or total derivative resistance is detected.

2. The method according to claim 1, characterized in that the adjustment and feed-in phases are clocked periodically.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at the end of the feed-in phase, the evaluation voltage present is sensed and for at least one measuring cycle is stored and that the adjustment and feed phases alternate successively.

4. The method according to claim 3, characterized in that the evaluation voltages several measuring cycles compared with each other and only if at least approximately matched to get redirected.

5. The method according to claim 4, characterized in that the evaluation voltages in each case two successive measuring cycles are compared with one another.

6. The method according to one or more of claims 1-5, characterized characterized in that the measuring cycle is carried out on an ungrounded direct current network will.

7. The method according to one or more of claims 1-5, characterized characterized in that the measuring cycle with galvanic rectifier coupling of the carried out a bridge branch on an unearthed AC power network and the AC voltage components of the reference conductor, i.e. earth, are filtered out.

8. The method according to one or more of claims 1-5, characterized characterized in that the measuring cycle on a mixed, galvanically coupled, ungrounded Direct current alternating current network carried out on the direct current or alternating current side and the AC components of the reference conductor, i.e. earth, are filtered out will.

9. The method according to one or more of claims 1-8, characterized characterized in that the balancing of one branch of the bridge is more variable by changing Voltage sources with negligible internal resistances are carried out.

+) differential lo. Method according to one or more of the claims 1 - 8, characterized in that the balancing of one branch of the bridge is ohmic carried out and in the measuring circuit a non-linear resistance adjustment that takes this into account Resistance compensation takes place.

11. Insulation monitoring device for carrying out the method according to one or more of claims 1 - lo with a direct current bridge circuit, one of which bridges branch can be galvanically connected to the multi-conductor network other bridges branch off the insulation resistances between the power lines as well the reference conductor is formed and a voltage feed in the bridge diagonals takes place, characterized by controllable ones located in one bridge branch Bridge elements (12, 14, C 2, C 3, T, 24), which are connected to a controlling connection perform a bridge zero calibration of the potential of the reference conductor (C, F) and retain their previous balancing state when this potential is switched off, by a measuring DC voltage source (UM, Ril) that can be switched on and off in the bridge diagonal, by a measuring circuit (V, Ri2) that can be connected in parallel to the bridge diagonal and by control means (S 1, S 2, S 4, S41, TG) at least for the mutual connection and Switching off the balancing bridge elements and the measuring DC voltage source.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the Control means (S 1, S 2, S 4, S 41, TG) a clock generator (TG) for periodic have automatic implementation of the adjustment and feed-in phases.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the Clock generator (TG) controls an electronic switch chain (S 4).

14. Device according to one or more of claims 11-13, characterized characterized in that the measuring circuit (V, Ri2, C 1) storage means (C 1) for the Has measured value and the control means an additional switch (S 3; S 42, S 43) to switch on the measuring circuit.

15. Device according to one or more of claims 11-14, characterized by at least two storage capacitors (C 4, C 5), which alternate during successive feed-in phases connected in parallel to the bridge diagonal and by a comparator (22) connected to the storage capacitors, that in the case of at least approximate equality of successive voltage or measured values an associated switch (S 5) of the measured value path to the measuring circuit closes.

16. The device according to claim 15, characterized in that the Storage capacitors (C 4, C 5) via a switch (S 42) of the electronic switch chain (S 4) are switched on alternately and that in series with the switch (S 5) of the Comparator (22) another switch (S 43) of the electronic Switch chain (S 4), which is closed during the adjustment phase of one of the bridge branches will.

17. The device according to one or more of claims 11-16, characterized characterized in that measuring circuit in parallel with the storage means (C 1) has a display instrument (V) and / or a release element (MR), preferably with a self-holding and delete button (lot).

18. Device according to one or more of claims 11-17, characterized characterized in that the bridge members (12, 14) of a bridge branch as controllable DC voltage sources + / are designed with negligible internal resistances, whose voltage values (UA, UB) can be changed in opposite directions in such a way that the Voltage value (UA + UB) always the mains voltage (U) and the potential at the connection point (M) of the bridge members (12, 14) correspond to the potential of the reference conductor (C, F). +) differential

19. Apparatus according to claim 18, characterized in that A capacitor (C 2, C 3) is connected in parallel to each bridge element (12, 14).

20. Device according to one or more of claims 11-18, characterized characterized in that one of the bridge members of one bridge branch is used as a constant current source (24) and the other bridge element as the collector-emitter path of a transistor (T) are formed, the base of which is electrically connected to the capacitors (C 2, C 3) Mains line (A, D; B, E) and can be connected to the reference line (C, F) for the adjustment phase is.

21. Device according to one or more of claims 11-17, characterized characterized in that the bridge members (12, 14) as resistors with variable Tap (M) are formed and that in the measuring circuit a non-linear or non-linear controlled compensation resistor is switched on in order to reduce the linearity of the light Bridge members (12, 14; of one branch of the bridge connected in parallel in the measuring circuit to compensate.

22. Device according to one or more of claims 11-21, characterized through a low-pass filter (TP) in the bridge diagonal in the event of a connection an alternating current network or a galvanically coupled mixed alternating current-direct current network and through a rectifier coupling (gl 2) in the case of Qner on the AC side Coupling.

23. The device according to claim 22, characterized by an alternating voltage drop at the low-pass filter (TP) and thus an indication element indicating an AC network-side error.

24. Device according to one or more of claims 11-23., Characterized due to the voltages between the bridge center point (M) and the power line connections CA, B) and responding when certain voltage threshold values are not reached Indication links.