DE2740704C2

DE2740704C2 - Verfahren zur Überwachung von in parallelen Zweigen angeordneten Stromquellen auf Ausfall

Info

Publication number: DE2740704C2
Application number: DE19772740704
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Frankenberg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE2740704B1; JPS5450846A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von in parallelen Zweigen angeordneten Stromquellen auf Ausfall, wobei ein Signal erzeugt wird, wenn ein Zweigstrom den aus den einzelnen Zweigströmen gebildeten Mittelwert unterschreitet. Ein derartiges Verfahren ist nach der DE-AS 23 58 676 zur Überwachung von über Regler gesteuerte, parallel auf das Bordnetz eines Schiffes einspeisenden Generatoren bekannt. Dort wird in einer jedem einzelnen Generator zugeordneten Schwellwertschaltung der Erregerstrom des einzelnen Generators daraufhin überwacht, ob er den Mittelwert aus allen Erregerströmen unterschreitet. Bei der bekannten Anordnung würde jede noch so kleine Abweichung des einzelnen Generatorstroms von dem Mittelwert gemeldet werden, so daß bei alleiniger Auswertung dieses Meldesignals die bekannte Überwachungsschaltung überaus empfindlich wäre und ungewollt oft zum Ansprechen gebracht würde.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, demgegenüber ein weniger aufwendiges Verfahren zur Überwachung Von in parallelen Zweigen angeordneten Stromquellen anzugeben, mit welchem sowohl im Schwachlastbelrieb als auch im Vollastbetrieb der Störungsfall zuverlässig erfaßt werden und ein Unnötiges Ansprechen der Über* wachungseinrichtung aufgrund nur geringfügiger Stromschwankungen im ganzen Betriebsbereich mit gleicher Sicherheit vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zweigströme fortlaufend in zyklischer Reihenfolge mit dem Mittelwert verglichen werden und ein Alarmsignal dann erzeugt wird, wenn das Ergebnis dieses Vergleichs einen in proportionale Abhängigkeit zum Mittelwert gebrachten Grenzwert unterschreitet. Damit wird erreicht, daß nur eine einzige Vergleichsschaltung verwendet zu werden braucht, deren Grenzwert für alle dem Vergleich unterzogenen Zweigströme ein und derselbe ist und daß, bezogen auf den Mittelwert, die zum Erzeugen des Alarmsignals erforderliche Abweichung des betreffenden Zweigstroms über den ganzen Betriebsbereich konstant bleibt.

Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen, weiche in Unteransprüchen gekennzeichnet sind, soll nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

F i g. 1 stellt die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Sicherungsüberwachiing hei der Erregung von Turbogeneratoren mit rotierenden Gleichrichtern, einem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung, dar. Auf dem mit / angedeuteten Rotor eines Turbogenerators befindet sich die Erregerwicklung 1, weiche von η parallel angeordneten Stromquellen in Form von Drer-strombrückenschaltungen D\,D2 bis D η mit dem Summenstrom I_e gespeist wird. Die Zweige dieser Drehstrombrückenschaltungen bestehen jeweils aus einem Halbleiterventil VIl bis Vη6. welches abweichend vom in Fig. 1 dargestellten Beispiel auch ein steuerbares Ventil sein könnte, einem Anodenstromwandler Λ 11 bis A η 6 und einer Sicherung 511 bis S π 6, deren Durchschmelzen zuverlässig und schnell erkannt werden soll. Die durch die Anodenstromwandler abgebildeten Ventilströme /11 bis /n6 jeder Drehstrombriicke werden in einer dieser Brücke zugeordneten, mit Zl bis Zn bezeichneten Summierschaltungen rückwirkungs.*^rei so addiert, daß sich an den Ausgängen Pl bis P η dieser Summierschaltungen bei ungestörtem Betrieb der Drehstrombrückenschaltungen ein konstantes Dauersignal ergibt. Anstatt sämtliche Zweigströme einer Brücke zusammenfassen, kann man auch jeweils nur die drei Brückenzweigströme der Brücken^eiten, beispielsweise bei der Drehstrombrücke D1 jeweils die Ströme durch die Ventile VXX. VX2, VX5 und durch die Ventile VX4. VX6, VX2 zusammenzufassen. Der Signalhub des auszuwertenden Signals wird dadurcn größer. Die an den Klemmen PX bis Pn erscheinenden Ausgangssignale sind den Zweigströmen /1 bis / η der einzelnen Drehstrombrükkenschaltungen proportional. Aus ihnen wird mittels Mischglieder MX, M2 bis Mn—\ der Mittelwert gebildet. Diese Mischglieder bestehen im einfachsten Fall aus Addierverstärkern, welche, wie angedeutet, für die ihnen von den Summierschaltungen PX-Pn zugeführten Signale PX-Pn den Verstärkungsfaktor Mn aufweisen. Diese Mischglieder können selbstverständlich auch zu einem einzigen Addierverstärker zusammengefaßt sein. Den an den Klemmen PX bis Pn auftretenden, den Zweigströmen / i bis I η proportional len Ausgangssignaie /ι bis J_n Wird ein Vor» einem Impulsgenerator 2 erzeugter Markierungsimpuls Λί/zu dem Zweck überlagert, von den sechs Sicherungen einer Brücke die jeweils ausgefallene Sicherung identifizieren zu können. Die Ausgänge der Schaltungen Zl und Zn sind mit den Eingängen eines multiplex betriebenen

Kanals Oi verbunden, welcher die Meßwerte vom rotierenden Teil I zum nicht rotierenden Teil II des Turbogenerators übertragen soll. Durch den multiplexen Betrieb kann die Anzahl der erforderlichen Übertragungskanäle auf zwei reduziert werden. Neben ϊ der eigentlichen Übertragungseinrichtung, welche, wie an sich bekannt, im wesentlichen aus zwei induktiv gekoppelten Spulen besteht, enthält dieser Übertragungskanal noch einen vorgeschalteten Multiplexer, d. h. eine Schalteinrichtung, welche den Eingang der ι ο Übertragungseinrichtung nacheinander in zyklischer Reihenfolge mit einem der Kontakte ^l bis Kn verbindet, wobei die Fortschaltung im Takte des von einem zweiten Impulsgeber 3 erzeugten Impulses 77 erfolgt Ein solcher Multiplexer kann zweckmäßigerwei- ι > se auch elektronisch, beispielsweise in Form eines rückgekoppelten, mit Taktimpulsen beaufschlagten Schieberegisters ausgebildet sein. Die Taktfrequenz ist dabei so gewählt, daß die Meßwerte /, bis /„einer Brücke jeweils für eine Zeitdauer durchgeschaltct sind, weiche größer ist als die Periode der Drehstromspannung. Die Taktimnulse 77 werden außerdem dem Meßwert i_m für den Mittelwert der Zweigströme als hochfrequentes Signal überlagert und zusammen mit diesem einem zweiten Übertragungskanal Ü 2 zugeführt 2 >

Auf der dem nicht rotierenden Teil II des Turbogenerators zugeordneten Seite des Übertragungskanals Ü2 wird der Taktimpuls mittels eines Stromwandlers 4 erfaßt, in einer Impulsformerstufe 5 zum Taktimpuls 77' aufbereitet und zur Steuerung eines sogenannten jo Demultiplexers verwendet, welcher ein Freigabesignal U zyklisch und synchron mit dem Multiplexer des Übertragungskanals 1 auf einen der Kontakte KX' bis K π'durchschaltet Die Kontakte K Γ bis K n'sind mit den einen Eingängen von UND-Gattern Ui bis Un J5 verbunden, deren andere Eingänge am Ausgang eines Grenzwertmelders 6 angeschlossen sind. Der Grenzwertmelder 6 wird eingangsseitig beaufschlagt von der in einem Mischglied 7 gebildeten Differenz zwischen den Meßwerten der einzeln und fortlaufend nacheinander übertraf enen Zweigströme /Ί bis i„ und einem dem übertragenen Mittelwert /_m proportionalen Wert. Zwischen dem Stromwandler 4 und dem Mischglied 7 ist ein Tiefpaß 8 zur Sperrung der Taktimpulse angeordnet. Das Mischglied 7 kann aus einem Verstärker bestehen 4> und mit dem Verhältnis der Wichtungs- oder Verstärkungsfakto-en. mit dem die ihm zug führten Eingangsgrößen verstärkt werden, kann die Ansprechgrenze der Überwachung in Abhängigkeit vom jeweiligen Mittelwert i_m der Zweigströme festgelegt werden. Bezeichnet ίο man mit a den Faktor, mit dem der Mittelwert i_m gewichtet wird und mit b den Faktor, mit dem die jeweils de*n Mischglied zugeführten Meßwerte der Zweigströme /Ί bis ;„ gewichtet werden, so spricht der Grenzwertmelder entsprechend der in seinem Blocksymbol dargestellten Kennlinie dann an, wenn beispielsweise für den Zweigstrom /Ί die Beziehung gilt

Beim Ausführungsbeispiel wurde — wie aus F i g. ersichtlich —

- 0,75

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60 gewählt, wodurch sich die Ansprechgrenze der Überwachung genau in der Mitte zwischen dem infolge Ausfall einer Sicherung gestörten und dem ungestörten Betriebsfall befindet, da bei Ausfall einer Sicherung der entsprechende Brückenstrom auf die Hälfte des Mittelwertes i_m sinkt, und zwar im Hinblick darauf, daß infolge der Induktivität der Erregerwicklung der Erregerstrorn /_e konstant bleibt. Nach Ansprechen des Grenzwertmelders 6 wird am Ausgang eines der UND-Gatter Ui bis Un ein Signal El bis En erscheinen, womit dann die gestörte Brücke identifiziert ist Mittels einer Auswerteschaltung 9, welche im einfachsten Fall in einem Oszillographen bestehen kann, kann dann anhand des mitübertragenen Markierungsimpulses MI auch noch die ausgefallene Sicherung der gestörten Brücke identifiziert werde»,.

F i g. 2 zeigt den Aufbau der in F i g. 1 ,nit Zi bis Z π bezeichneten Summierschaltungen am Beispiel der Summierschaltung Zl. An die Sekundärwicklung-η der Anodenstromwandler /4 11 bis Λ16 ist jeweils die Reihenschaltung einer Sperrdiode 17 mit einer entgegengesetzt dazu gepolten Zenerdiode 18 angeschlossen. Die Durchlaßrichtungen dieser Dioden sind dabei so gewählt, daß beim Fließen eines Ventilstroms ein entsprechender Strom über die Entkopplungsdiode 10 zur Bürde 11 fließt und sich der jeweilige Anodenstromwandler in der darauffolgenden Strompause über die Zenerdiode rückmagnetisieren kann. An der Ausgangsklemme Pl erscheint daher eine Spannung, welche proportional dem Brückenausgangsstrom /1 ist.

Im Diagramm der F i g. 3 ist die zeitliche Reihenfolge der einzelnen Zweigströme der Brücke D1 dargestellt. Infolge der Verbraucherinduktivität erscheinen Strombalken von gleichbleibender Höhe. Aus F i g. 3 gehen die Lage und die zeitlichen Abstände des überlagerten Markierungsimpulses MI hervor, welcher zweckmäßigerweise bei ungesteuerten Ventilen von der Durchlaßphase des Ventils V11, bei gesteuerten Ventilen vom Zündimpuls dieses Ventils abgeleitet wird.

F i g. 4 zeigt schematisch die Ausbildung des Übertragungskanals Ü2 mit der Eingangsklemme 12 und der Ausgangsklemme 13. Da die Meßwerte als Gleichstromgrößen zur Verfügung stehen und auch als solche ausgewertet werden, ist es erforderlich, sie vor der eigentlichen Übertragung mittels eines Spannungsfrequenzumsetzers 14 η eine entsprechende Wechselgröße umzusetzen, und nach erfolgter Übertragung auf de" Sekundärseite des induktiven Übertragers 15 mittels eines F.equenzspannungsumsetzers 16 wieder in die entsprechende Gleichstromgröße umzuformen.

Der im Übertragungskanal O\ dem Multiplexer nachgeordnete Teil zwischen den entsprechenden Klemmen 12' und 13' hat prinzipiell den gleichen Aufbau wie in F i g 4 dargestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung von in parallelen Zweigen angeordneten Stromquellen auf Ausfall, wobei ein Signal erzeugt wird, wenn ein Zweigstrom den aus den einzelnen Zweigströmen gebildeten Mittelwert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigströme fortlaufend in zyklischer Reihenfolge mit dem Mittelwert verglichen werden und ein Alarmsignal dann erzeugt wird, wenn das Ergebnis dieses Vergleichs einen in proportionale Abhängigkeit zum Mittelwert gebrachten Grenzwert unterschreitet

2. Verfahren nach Anspruch 1 bei aus Drehstrombrücken bestehenden Stromquellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert jeweils aus den Summenströmen der Drehstrombrückenseiten (Hi, /13, /15 und/oder /14, /16, /12) gebildet und die Zeitdauer des Vergleichs mindestens eine Periode der die Dre'.istrombrücken speisenden Drehstromspannung beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Summenströmen ein Markierungsimpuls (MI) überlagert wird, der jeweils synchron mit dem Zündzeitpunkt eines bestimmten Ventils einer Brückenseite ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 für rotierende Drehstrombrücken, weiche die rotierende Erregerwicklung eines Turbogenerators speisen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Summenstr^m: vom rotierenden Teil der Maschine zu einer raumfest angeordneten Vergleichsstelle ein erster multiplex betriebener Übertragungskanal vorgesehen wird, der Mittelwert im rotierenden Teil J5 der Maschine gebildet, und zu,· Übertragung des Mittelwertes zu der Vergleichsstelle ein zweiter Übertragungskanal vorgesehen wird.