DE2653574B2

DE2653574B2 - Release device

Info

Publication number: DE2653574B2
Application number: DE19762653574
Authority: DE
Inventors: Karsten Ing.(Grad.) Kobel; Otto Ing.(Grad.) Wulf
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-11-25
Filing date: 1976-11-25
Publication date: 1980-06-12
Also published as: CH624799A5; IT1114676B; DE2653574A1; DE2653574C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Auslösegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 nach Patentanmeldung P 23 38 918.6-32. Dieses bekannte Auslösegerät enthält ferner noch einen Eingangsverstärker und einen Ausgangsverstärker. Am Ausgang des Komparator bzw. des Ausgangsverstärkers entsteht dabei im Betrieb ein Ausgangssignal für einen elektromagnetischen Auslöser, wenn die Integrator-Ausgangsspannung größer ist als die eingestellte Referenzspannung. Das bekannte Auslösegerät besitzt überdies noch als zeitunabhängiges Meßglied einen weiteren Komparator, der dem ersten Kanal mit dem Integrator und dem Komparator parallel geschaltet ist. Dieses zeitunabhängige Meßglied dient dazu, die hohen naheliegenden Kurzschlußströme mit einer hohen Stromsteilheit unabhängig von einer Integrationszeit direkt abzuschalten. Diese Ströme werden zwar auch bereits durch den ersten Kanal abgeschaltet, jedoch mit einer der Integrationszeit entsprechenden Verzögerung. Diese Integrationszeit ist bei den sehr hohen und sehr stellen naheliegenden Kurzschlußströmen zwar schon an sich sehr kurz, wird jedoch noch als zu lang angesehen. Deshalb kann man für derartige Kurzschlußströme zusätzlich den direkten Weg über die zeitunabhängige Auslösung wählen.The invention relates to a trigger device according to the preamble of claim 1 Patent application P 23 38 918.6-32. This known trigger device also contains an input amplifier and an output amplifier. Arises at the output of the comparator or the output amplifier while in operation an output signal for an electromagnetic release if the integrator output voltage is greater than the set reference voltage. The well-known trigger device has In addition, as a time-independent measuring element, another comparator that connects to the first channel with the Integrator and the comparator is connected in parallel. This time-independent measuring element is used to measure the high obvious short-circuit currents with a high current rate of rise independent of an integration time switch off directly. These currents are already switched off by the first channel, but with it a delay corresponding to the integration time. This integration time is with the very high and very make obvious short-circuit currents very short in themselves, but are still considered to be too long viewed. Therefore, for short-circuit currents of this type, you can also use the direct route via the time-independent Select release.

Ein Auslösegerät der eingangs genannten Art soll dazu dienen, Kurzschlußströme von den Betriebsströmen eindeutig zu unterscheiden und bei Vof liegen eines Kurzschlußstromes die Anlage abzuschalten. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei einer Bahnanlage auch entfernte Kurzschlußströme mit einer relativ niedrigen Stromhöhe und mit einer relativ niedrigen Stromsteilheit auftreten können, deren Erfassung schwierig ist. Um auch diese Ströme sicher erfassen zu können, müßte die Referenzspannung des Komparators entsprechendA tripping device of the type mentioned is intended to serve to remove short-circuit currents from the operating currents clearly distinguishable and when there is a short-circuit current Vof switch off the system. It has has shown in practice that even remote short-circuit currents with a relatively low Current level and can occur with a relatively low current steepness, which is difficult to detect. In order to be able to reliably detect these currents as well, the reference voltage of the comparator would have to be appropriate

klein, d. h. empfindlich, eingestellt werden. Dies könnte jedoch in einigen Fällen bereits zu einer unerwünschten Auslösung bei Betriebsströmen mit einer höheren Stromsteilheit, z. B. bei Anfahrströmen, fahren. Es hat sich ferner in der Praxis gezeigt, daß beim Zuschalten von sog. Hilfsbetrieben einer Bahnanlage (z. B. Lichtoder Beheizungsanlagen) Stromänderungen auftreten können, deren Steilheit im Bereich der nahen Kurzschlußströme Hegt Auch diese Betriebsströme könnten somit bei einer relativ niedrig eingestellten Referenzspannung bereits zu einer unerwünschten Auslösung der Anlage führen.small, d. H. sensitive to be adjusted. this could however, in some cases this already leads to undesired tripping at operating currents with a higher one Current steepness, e.g. B. for starting currents, drive. It has It has also been shown in practice that when so-called auxiliary services of a railway system (e.g. light or Heating systems) Current changes can occur, the steepness of which is in the range of the near short-circuit currents If the reference voltage is set relatively low, these operating currents could also be harbored already lead to an undesired tripping of the system.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das bekannte Auslösegerät derart zu verbessern, daß für alle vorkommenden Fälle eine eindeutige und zuverlässige Unterscheidung zwischen den auszuschaltenden Kurzschlußströmen und den nicht auszuschaltenden Betriebsströmen möglich ist Diese Aufgabe wird bei einem Auslösegerät der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem aus dem Integrator und dem Komparator bestehenden Kanal mindestens ein weiterer, gleichartig aufgehißter Kanal parallel geschaltet ist, dessen Empfindlichkeit jeweils auf einen anderen Wert einstellbar ist Damit ist es möglich, je nach den vorkommenden Betriebsfällen genau den Kanal zu wählen, der eine eindeutige Unterscheidung zwischen einem Kurzschlußstrom und einem Betriebsstrom ermöglicht Bei den Kurzschlußströmen kann dabei ferner unterschieden werden zwischen den entfernten Kurzschlußströmen mit einer relativ geringen Stromsteilheit und Stromhöhe und den entfernten Kurzschlußströmen mit einer hohen Stromsteilheit und einer hohen Stromhöhe. Dabei können z. B. zwei Kanäle vorgesehen sein, wobei im ersten Kanal nur solche Ströme zur Auslösung führen, deren Stromsteilheit im Bereich der Stromsteilheit von entfernten Kurzschlußströmen liegt und deren Höhe einen eingestellten Wert überschreitet während im zweiten Kanal nur die Ströme zur Auslösung führen, deren Stron steilheit im Bereich der nahen Kurzschlußströme liegt und deren Stromhöhe oberhalb der Höhe eines eingestellten Wertes liegtThe invention is therefore based on the object of improving the known trigger device in such a way that for all Occurring cases a clear and reliable differentiation between the short-circuit currents to be switched off and the operating currents that cannot be switched off This task is performed at a trigger device of the type mentioned according to the invention solved in that the from the Integrator and the comparator existing channel at least one further, similarly raised channel is connected in parallel, the sensitivity of which can be adjusted to a different value possible, depending on the operating cases that occur, to choose exactly the channel that is unique A distinction between a short-circuit current and an operating current is made possible in the case of short-circuit currents a distinction can also be made between the remote short-circuit currents with a relatively low current steepness and current level and the remote short-circuit currents with a high current steepness and a high current level. It can, for. B. two channels may be provided, the first channel only those currents lead to tripping whose current steepness is in the range of the current steepness of distant short-circuit currents and their level exceeds a set value during im The second channel only triggers the currents whose current steepness is in the range of the nearby short-circuit currents and whose current level is above the level of a set value

Das Auslösegerät gemäß der Erfindung ist derart ausgestaltet daß die Auswahl eines bestimmten Kanals automatisch durch das an den Kanaleingängen anstehende Signal erfolgt wobei eine Umschaltung von einem Kanal auf einen anderen Kanal an bestimmten Umschaltpunkten stattfindet die durch die Größe des Stromanstiegs des Wandler-Eingangssignales bestimmt werden. Die Umschaltung selbst geschieht vorzugsweise mindestens über einen elektronischen Umschalter, der z. B. jeweils vor dein Integrator eines Kanales angeordnet sein kann und mit dem der bisher arbeitende Kanal gesperrt wird. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die von dem Stromanstieg des Wandler-Eingangssignales abhängigen Umschaltpunkte der einzelnen Kanäle derart gewählt, daß diese Kanäle mit steigender Stromsteilheit des Wandler-Eingangssignales in Funktion treten.The triggering device according to the invention is designed in such a way that the selection of a specific channel automatically through the pending at the channel entrances Signal takes place whereby a switch from one channel to another channel at certain Switching points takes place which is determined by the size of the current rise of the converter input signal will. The switchover itself is preferably done at least via an electronic switch, the z. B. can be arranged in front of your integrator of a channel and with which the previously working Channel is locked. According to a further feature of the invention are those of the current rise of the Converter input signal-dependent switching points of the individual channels selected so that these channels function as the current gradient of the converter input signal increases.

Die Empfindlichkeit eines Kanals wird vorzugsweise &o jeweils durch die EmfluÖgrößen der Iritegrationsdauer, der Referenzspannung des Kompairators und der Eingangsempfindlichkeit des Integrators bestimmt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das zur Einstellung d;r Integrationszeit der Integratoren b^r> dienende Zeitglied durch eine Steuergröße derart beeinflußt werden, dab .ine Löschung des integrierten Signales bereits dann erfolgt, wenn der Stromanstieg di/dt des Wandlereingangssignals zu Null wird. Diese Einrichtung dient vor allem dazu, entfernte Kurzschlußströme besser erfassen zu können. Da bei derartigen Kurzschlußströmen die Stromsteilheit und Stromhöhe relativ gering sein kann, muß über eine längere Zeit integriert werden, um ein auswertbares Signal zu bekommen. Da jedoch bei einer Integration über eine längere Zeit auf unerwünschte Weise zwei Anfahrstromsprünge integriert werden könnten, ergäbe dies einen falschen Meßwert Um das zu vermeiden, soll eine Löschung bereits dann erfolgen, wenn die Stromänderung des ersten Anfahrstromsprunges zu Null wird.The sensitivity of a channel is preferably determined by the input variables of the integration time, the reference voltage of the comparator and the input sensitivity of the integrator. According to a further feature of the invention, the ^{timing element used to set the integration time of the integrators b r} > can be influenced by a control variable in such a way that the integrated signal is deleted when the current rise di / dt of the converter input signal becomes zero . This device is primarily used to better detect distant short-circuit currents. Since the steepness and magnitude of the current can be relatively low with such short-circuit currents, integration must take place over a longer period of time in order to obtain an evaluable signal. However, since two starting current jumps could be integrated in an undesirable manner during integration over a longer period of time, this would result in an incorrect measured value. To avoid this, deletion should take place when the current change of the first starting current jump becomes zero.

In der Zeichnung ist in den F i g. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes gemäß der Erfindung schematisch dargestelltIn the drawing is in the F i g. 1 and 2 an embodiment of the object according to FIG Invention shown schematically

F i g. 1 shows a block diagram of a trip device.

Fig.2 zeigt ein Diagramm mit den verschiedenen Kanälen.Fig. 2 shows a diagram with the different channels.

Gemäß F i g. 1 ist das Auslösegerät an einen di/dt-Wandler 10 mit einer Bürde It o-ngeschlossen. Das Auslösegerät enthält einen Eingangsverstärker !2 und einen Ausgangsverstärker 13 und weist drei Kanäle 14, 15,16 auf. Jeder Kanal hat einen Integrator 17 und einen Komparator 18, an dem die jeweilige Referenzspannung eingestellt werden kann. Mit 19 ist ein auf alle Integratoren wirkendes Zeitglied bezeichnet das durch eine Steuergröße 20 derart beeinflußt werden kann, daß eine Löschung des integrierten Signals bereits dann erfolgt wenn der Stromanstieg des Wandlereingangssignals zu Null wird. Die Kanäle 14 und 15 haben je einen elektronischen Umschalter 21. Mit 22 ist, gestrichelt gezeichnet ein unverzögert wirkendes Meßglied vorgesehen, mit dem bei Bedarf eine direkte Auslösung ohne den Weg über die Kanäle 14 bis 16 erfolgen kann.According to FIG. 1, the tripping device is connected to a di / dt converter 10 with a load It. The trigger device contains an input amplifier 2 and an output amplifier 13 and has three channels 14, 15, 16. Each channel has an integrator 17 and a comparator 18 on which the respective reference voltage can be set. A timing element acting on all integrators is denoted by 19, which can be influenced by a control variable 20 in such a way that the integrated signal is deleted as soon as the current rise of the converter input signal becomes zero. The channels 14 and 15 each have an electronic changeover switch 21. With 22, shown in dashed lines, an instantaneously acting measuring element is provided, with which, if necessary, a direct triggering can take place without going through the channels 14 to 16.

F i g. 2 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der Ordinate die Stromänderung Al und auf der Abszisse die Stromsteilheit di/dt aufgetragen ist. Wie zu erkennen ist, sind dabei verschiedenen Stromsteilheiten verschiedene Kanäle zugeordnetF i g. 2 shows a diagram in which the ordinate represents the change in current Al, and the abscissa represents the current gradient di / dt is plotted. As can be seen, different channels are assigned to different current slopes

Für das von Wandler 10 ankommende und verstärkte Signal u 1 = f(di/dt) stehen 3 Kanäle 14, 15 und 16 zur Verfügung, deren Integratoren 17 dieses ankommende Signal gleichzeitig integrieren. Das Zeitglied 19 wird gleichzeitig mit dem Eintreffen des Eingangssignales angeregt und gibt alle Integratoren für eine vorausbestimmte Zeit zur Integration frei. Die Kanäle 14,15 und 16 sind jeweils auf eine voneinander verschiedene Empfindlichkeit eingestellt Der Ansprechwert innerhalb eines Kanals ist durch die Linien 23, 24 und 25 in Fig.2 dargestellt Dieser Ansprechwert kann in Pfeilrichtung 26 in der Höhe verstellt werden. Mit x\, X₂ sind I Jmschaltpunkte der Kanäle bezeichnet, die von der Größe des Stromanstieges des Wandler-Eingangssignales abhängig sind. Somit gelangen alle Eingangssignal unterhalb einer Stromsteilheit von x\ in den Kanal 14, und alle Eingangssignale, deren Stromsteilheit größer als x\ und kleiner als xj ist gelangen automatisch nur irden Kanal 15. ferner ist der Kanal 16 für alle Wandler-Eingangssignale vorgesehen, deren Steilheit größer als xi ist. For the amplified signal u 1 = f (di / dt) arriving from the transducer 10, 3 channels 14, 15 and 16 are available, the integrators 17 of which integrate this incoming signal at the same time. The timing element 19 is excited simultaneously with the arrival of the input signal and releases all integrators for integration for a predetermined time. The channels 14, 15 and 16 are each set to a different sensitivity from one another. The response value within a channel is shown by the lines 23, 24 and 25 in FIG. 2. This response value can be adjusted in height in the direction of arrow 26. With x 1, X ₂ I switch points of the channels are designated, which are dependent on the magnitude of the current rise of the converter input signal. Thus, all input signals with a current slope of less than x \ enter channel 14, and all input signals whose current slope is greater than x \ and less than xj automatically only reach channel 15. Furthermore, channel 16 is provided for all converter input signals Steepness is greater than xi .

Somit gelangt ein Eingangssignal eir es entfernten Kurzschlußstromes mit einer relativ niedrigen Steilheit kleiner als x\ automatisch in den Kanal 14 und führt dann zur Auslösung, weita die Ansprechschwelle 23 überschritten wird. Wenn dagegen ein naher Kurzschlußstrom mit einer hohen Stromsteilheit und mit einem hohen Stromwert eintrifft so wird Kanal 14 automatischThus, an input signal eir it remote short-circuit current with a relatively low slope less than x \ automatically enters the channel 14 and then triggers, as far as the response threshold 23 is exceeded. If, on the other hand, a short-circuit current with a high rate of rise and a high current value arrives, channel 14 is automatic

durch den elektronischen Umschalter 21 des Kanals 14 gesperrt und gelangt in Kanal 15. Hier überschreitet der Kurzschlußstrom die Ansprechschwelle 24 in F i g. 2 und führt somit zur Auslösung. Wenn jedoch ein Wandler-Eingangssignal eines Anfahrstromes einer Anfahrstufe vorliegt, dessen Steilheit im Bereich des nahen Kurzschlußstromes liegt, so wird auch dieses Signal vom Kanal 15 erfaßt, und Kanal 14 wird gesperrt. Jedoch wird hier wegen der relativ kleinen Stromhöhe die Ansprechschwelle 24 in Fig. 2 nicht erreicht, so daß keine Auslösung erfolgt Die gleichen Überlegungen gelten für das Zuschalten von Hilfsbetrieben, bei denen Stromsteilheiten auftreten, die ebenfalls im Bereich der nahen Kurzschlußströme liegen. Auch hier erfolgt somit keine Auslösung, da die Ansprechschwelle 24 in Kanal 2 gemäß F i g. 2 nicht erreicht wird.blocked by the electronic switch 21 of the channel 14 and enters channel 15. Here, the Short-circuit current the response threshold 24 in F i g. 2 and thus leads to tripping. However, if a converter input signal a start-up current of a start-up stage is present, the steepness of which is in the range of the near Short-circuit current is present, this signal is also detected by channel 15 and channel 14 is blocked. However the response threshold 24 in FIG. 2 is not reached here because of the relatively small current level, so that no tripping occurs The same considerations apply to the connection of auxiliaries where Current slopes occur which are also in the range of the near short-circuit currents. This also takes place here no triggering, since the response threshold 24 in channel 2 according to FIG. 2 is not reached.

Mit Kanal 14 und Kanal 15 können alle vorkommenden Kurzschlußströme von den Betriebsströmen eindeutig und zuverlässig unterschieden werden. Dabei spricht das Auslösegerät immer dann an, wenn ein Kurzschlußstrom vorliegt. Er spricht jedoch nicht bei Betriebsströmen an, auch dann nicht, wenn deren Stromsteilheit im Bereich der nahen Kurzschlußströme liegt. Zusätzlich zum ersten und zweiten Kanal 14, 15 kann noch ein dritter Kanal 16 vorgesehen sein, der erst dann anspricht, wenn Stromsteilheiten oberhalb des ■> Umschaltpunktes xj vorliegen. Dieser Kanal kann so empfindlich eingestellt werden, daß damit sehr hohe Kurzschlußströme praktisch unverzögert ausgestaltet werden können. Will man jedoch derartig hohe Kurzschlußströme nicht über einen Integrator laufenWith channel 14 and channel 15, all occurring short-circuit currents can be clearly and reliably differentiated from the operating currents. The tripping device always responds when there is a short-circuit current. However, it does not respond to operating currents, not even if their current gradient is in the range of the near short-circuit currents. In addition to the first and second channels 14, 15, a third channel 16 can also be provided, which only responds when there are current gradients above the switchover point xj . This channel can be set so sensitively that very high short-circuit currents can be designed with practically no delay. However, if one does not want to run such high short-circuit currents through an integrator

in lassen, so kann auch eine unverzögerte direkte Auslösung mittels des parallel geschalteten unverzögerten Meßgliedes 22 erfolgen.let in, so can also be an instantaneous direct Triggering takes place by means of the instantaneous measuring element 22 connected in parallel.

Wie aus Fig.2 erkennbar ist, können die Umschaltpunkte X] und Xi in Richtung einer höheren oder einer niedrigeren Stromsteilheit hin verschoben werden (s. die gestrichelten Linien in Fig. 2). Die Verstellung der Umschaltpunkte x\, xi und die Einstellung der Ansprechwerte 23, 24, 25 erfolgt durch Potentiometer am Auslösegerät.As can be seen from FIG. 2, the switching points X] and Xi can be shifted in the direction of a higher or lower current gradient (see the dashed lines in FIG. 2). The changeover points x \, xi and the response values 23, 24, 25 are adjusted using a potentiometer on the trip unit.

Die Funktionstüchtigkeit der Stromanstiegsauslösung kann in üblicher Weise durch eine nicht dargestelle Prüfeinrichtung überprüft werden.The functionality of the current rise triggering can be done in the usual way by a not shown Test facility to be checked.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Trip device with a di / dt converter for the detection of short-circuit currents in a direct current system, ζ. B. in a railway system, with an integrator connected downstream of the converter for integrating the secondary voltage pulses of the converter for a specified time and with a comparator connected downstream of the integrator for comparing the integrator output voltage with an adjustable reference voltage and for emitting an output signal for an electromagnetic release, if the integrator output voltage is greater than the set reference voltage, according to patent application is P2338918.6-32, characterized in that the channel (14) consisting of the integrator (17) and the comparator (18) has at least one other, similarly structured channel (15, 16) paraüe! is switched, the sensitivity of which can be set to a different value

2. tripping device according to claim 1, characterized in that that the selection of a certain channel (14, 15, 16) automatically by the to the Channel inputs pending signal

3. Trip device according to claim 1 or 2, characterized in that a switch from one channel (14) to another channel (15) takes place at predetermined switchover points (x,) which are dependent on the size of the current rise of the converter input signal.

4. Trip device according to claim 3, characterized in that the switching points (x \, X ₂ ) of the \ .anale (14, 15, 16) assigned to the various current slopes of the converter input signal are adjustable.

5. Trip device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the switching points (x \, X ₂ ) of the individual channels (14, 15, 16) dependent on the current rise of the converter input signal are selected such that the individual channels function as the current gradient of the converter input signal increases.

6. tripping device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the switching of one channel (14) to another channel (15) each via at least one switch (21) takes place, with which the previously working channel (14) can be blocked

7. tripping device according to claim 6, characterized in that that the switch (21) is an electronic switch that is in front of the integrator (17) of a channel (14) is arranged

8. Trip device according to claim 1, characterized in that the sensitivity of a channel in each case by the influencing variables of the integration time, the reference voltage of the! comparator (18) and the input sensitivity of the integrator (17) is determined

9. tripping device according to claim 1, characterized in that the timing element (19) used to set the integration time of the integrators (17) can be influenced by a control variable (20) in such a way that the integrated signal is deleted when the current rise di / dt ** of the converter input signal becomes zero or falls below a predetermined value for a predetermined time.

10. Trip device according to one of claims 1 to

9, characterized by two channels (14,15) whose switching points (x \) is chosen such that in the first channel (14) only those currents lead to the triggering whose steepness is in the range of the current steepness of distant short-circuit currents and whose height is one set value (23) exceeds, and dsß in the second channel (15) only the currents lead to the triggering, the current slope of which is in the range of the near short-circuit currents and whose current level is above the level of a set value (26), which is selected so that it is above the operating currents

11. Trip device according to one of claims 1 to

10, characterized by three channels (14, 15, 16) whose switching points (x \, X ₂ ) are chosen so that in the first channel (14) the near short-circuit currents and in the second channel (15) such short-circuit currents up to one predetermined current steepness can be detected and that in the third channel (16) tripping in the case of short-circuit currents whose current steepness is greater than the current steepness of the currents detected by the second channel (15) takes place almost instantaneously

12. Trip device according to claim 1, characterized by one of the channels (14, 15, 16) connected in parallel Numerous dependent measuring element (22) for instantaneous triggering in the event of very high converter output pulses.