DE2845155C2

DE2845155C2 - Einrichtung zur Messung der Leiterströme in mehrphasigen Mittelspannungsanlagen

Info

Publication number: DE2845155C2
Application number: DE19782845155
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8525 Uttenreuth Waldmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1986-10-09
Also published as: JPS5557152A; DE2845155A1

Description

3

len Spannungen induziert Potentiometer 10 mit einem Summierverstärker 11 ver-

In der Feldspule 5 induzierte Spannung e* rührt bunden. Der am Ausgang des Summierverstärkers

hauptsächlich vom Strom e« im Leiter 1 her. enthält auftretende Wert wird in einem Integrator 12 integriert,

jedoch durch die magnetische Kopplung auch Anteile. dessen Ausgangssignal dann ein Maß für den Strom e«

die von den Strömen in den Leitern 2 und 3 herrühren. 5 im Stromleiter 1 bildet.

Mathematisch läßt sich folgende Beziehung angeben: Entsprechend der Bildung des_ Meßwertes für

α) ~Ä] XJZ Γ ~ -T7 werden die Werte von—— und -^gemäß den Glei-

„ - η ^αι* j. η ^αι> + η ^T (D dt di di

^e* ^Un dt ^y'² di ^yi3 di cfaungen 5 und 6 gebüdet und dann aus diesen Werten

ίο die Werte/sund/rdurch Integration gebildet

wobei Q die Kopplungsfaktoren (Dimension: Induktivi- Im rechten Teil der Zeichnung ist eine kleine Variante

, . di.. .,- . r . . η - -j der Meßwertbildung dargestellt, und zwar werden hier

taten) und ^- d.e ze.tl.che Änderung der Strome .n den _zun-_{chst die jn Fek}f_spule ^g _{n 5>
6 und 7 induzierten Spa}n-

Stromleitern angeben. Entsprechendes gilt für die Span- nungen in Integratoren 13 integriert und dann über ent-

nung es in der Feldspule 6 und für die Spannung er in der 15 sprechend gewichtete Potentiometer 14 für jeden

Feldspule 7: Strommeßwert in einem Summierverstärker 15 kombi-

— ■ ~T~. ~i~. 'Yz niert

e_s = Q₂ 1 -^p- + Ö22 -τ*- + Ö23 -P- (2) Zur Erhöhung des Signalpegels kann es gegebenen-

^di "' ^üt falls noch von Vorteil sein, an den Feldspulen magne-

20 tische Fangbleche 8 und/oder Eisenkerne vorzusehen.

: Hierzu !Blatt Zeichnungen

Aus dem Gleichungssystem 1 bis 3 läßt sich durch Bilden der Kehrmatrix eine Auflösung nach -j- gewinnen, d. h.

= b_ue_R +b_ne_s +b_ue_r (4)

-^- = b₂\e_R +b₂₂e_s + b₂₃e_r (5)

-^- = b^e_R +b_}2e_s + b_3ie_T. (6)

Die Faktoren Q und b hängen u. a. von der räumlichen Anordnung der Feldspulen und der Stromleiter zueinander ab und können bei Schaltanlagen als konstant angesehen werden. Die Q-Werte lassen sich durch Messung der induzierten Spannungen bestimmen, z. B.

ß„~- ih ™"

UlR

di
wobei

0 0

di at

und -p· die zeitliche Änderung eines bekannten Meßstromes im Stromleiter 1 ist

Durch Auflösung des Gleichungssystems 1 bis 3 lassen sich aus den Q-Werten die b-Werte der Gleichungen 4 bis 6 berechnen. Für ein Dreiphasensystem können dann durch entsprechende Addition der Anteile der Spannungen es, e« und er Werte für die zeitlichen Änderungen der Ströme in den Stromleitern i, 1 und 3 bestimmt werden. Aus diesen Werten lassen sich dann durch Integration Signale bilden, die den Strömen in den Stromleitern proportional sind.

Zur Bildung des Wertes -^- nach Gleichung 4 sind die

al

Feldspulen 5, 6 und 7 über gegebenenfalls Umkehrverstärker 9 und entsprechend den b-Werten eingestellten

Claims

1 2 proportionales Signal bilden. Da die Rogowski-Spule als Patentansprüche: geschlossene Wicklung den Leiter umschließt, erzeugen die außerhalb der Spule in den Nachbarphasen fließen-

1. Einrichtung zur Messung der Leiterströme in den Ströme keine Meßwertverfälschung, so daß die einmehrphasigen Mittelspannungsanlagen, mit einer 5 zelnen Meßsysteme voneinander entkoppelt sind.

der Zahl der Leiter entsprechenden, in festem Ab- Die praktische Realisierung der .Rogowski-Spule bestand von den Leitern angeordneten Feldspulen, wo- reitet einige Schwierigkeiten, die einmal durch die Baubei die von den Leiterströmen in den Feldspulen form als geschlossener Ring (schwierige Herstellung, induzierten Spannungen zu Verstärker- und Integra- spezieller Wickelkörper, schwierige Montage am Schaltionseinrichtungen enthaltenden Auswerteinrich- io ter) und zum anderen durch die örtliche Unterbringung tungen geführt werden, dadurch gekenn- in der Zelle bzw. am Schalter verursacht werden,
zeichnet, daß für jeden zu bestimmenden Pha- Ausgehend davon wäre eine einfache Anordnung in senleiterstrom (ig, is, /V) in der Auswerteeinrichtung Form einer offenen Spule wünschenswert
ein Summierverstärker (11) angeordnet ist, dem am Nach der DE-AS 12 48157, aus der eine Einrichtung Eingang getrennt sämtliche Feldspulenspannungen is nach dem jeweiligen Oberbegriff der beiden Hauptan- (eR, eS, el) über jeweils vorgeschaltete Potentiome- spräche bekannt ist, sind bei einer Anordnung zum Mester (10) zugeführt sind, daß die Einstellung der Po- sen von Strömen in dreiphasigen Hochspannungsleituntentiometer so vorgenommen ist; daß am Ausgang gen die Phasenleiter an den Ecken eines gleichseitigen des jeweiligen Sinnmierverstärkers (11) nur von dem Dreiecks und den Leitern zugeordnete Geberspulen jejeweils zugeordneten Leiterstrom abhängige Signa- 20 weils in den Mitten der Dreieckseiten so anzuordnen Ie entstehen, die einem jeweils nachgeschalteten In- und auszurichten, daß in diesen Geberspulen jeweils nur tegrator (12) der Integrationseinrichtung zugeführt Spannungen von dem gegenüberliegenden Leiter induwerden, dessen Ausgangssignal ein Maß für den be- ziert werden können,
treffenden Phasenleiterstrom darstellt Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht

2. Einrichtung zur Messung der Leiterströme in 25 demgegenüber darin, eine Einrichtung zur Messung der mehrphasigen Mittelspannungsanlagen, mit einer einzelnen Leiterströme der eingangs genannten Art zu der Zahl der Leiter entsprechenden, in festem Ab- schaffen, die es gestattet, offene Spulen zu verwenden, stand von den Leitern angeordneten Feldspulen, wo- ohne eine besondere Anordnung bei der Montage einbei die von den Leiterströmen in den Feldspulen halten zu müssen.

induzierten Spannungen zu Verstärker- und Integra- 30 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

tionseinrichtungen enthaltenden Auswerteeinrich- jeweiligen Kennzeichen der Patentansprüche 1 und 2

tungen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dazu angegebenen Merkmale gelöst

daß für jeden zu bestimmenden Phasenleiterstrom Auf diese Weise lassen sich einfach herstellbare und

(ir, i& fr) in der Auswerteeinrichtung ein Summier- einfach montierbare Feldspulen verwenden, da sich die

verstärker (15) angeordnet ist, dem am Eingang ge- 35 Kopplungen durch das Verknüpfungsnetzwerk wieder

trennt sämtliche Feldspulenspannungen (ei?, eS, eT) eliminieren lassen.

über jeweils einen vorgeschalteten Integrator (13) Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in

der Integrationseinrichtung und über Potentiometer den Unteransprüchen angegeben.

(14) zugeführt sind, daß die Einstellung der Potentio- Da die in den Feldspulen induzierten Spannungen der

meter (14) so vorgenommen ist, daß an den Ausgän- 40 Änderungsgeschwindigkeit des Stromes proportional

gen der Summierverstärker (15) nur von dem jeweils sind, aber meist ein dem Strom selbst proportionales

zugeordneten Leiterstrom abhängige Ausgangssi- Signal benötigt wird, werden die Spannungen in den

gnale, die ein Maß für den betreffenden Phasenlei- Feldspulen vor oder nach dem Verknüpfungsnetzwerk

terstrom darstellen, entstehen. integriert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 Das Verknüpfungsnetzwerk selbst läßt sich relativ zeichnet, daß die Feldspulenspannungen die Eingän- einfach aus Umkehrverstärkern und Potentiometern ge der Summierverstärker über Verstärker (9) be- aufbauen. Die Einstellung der einzelnen Parameter, d. h., aufschlagen. die Berücksichtigung der einzelnen Verknüpfungen,

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch braucht nur einmal vorgenommen zu werden, da sie im gekennzeichnet, daß die Feldspulen (5,6,7) mit ma- 50 wesentlichen von den geometrischen Verhältnissen abgnetischen Fangblechen (8) versehen sind. hängen und sich nach festem Einbau der Anordnung in

eine Schaltanlage nicht mehr ändern. Die Parameter

selbst können dadurch bestimmt werden, daß man jeweils die Spannungen bestimmt, die sich ergeben, wenn 55 nur in einem Leiter Strom fließt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbei-

Messung der Leiterströme in mehrphasigen Mittelspan- spiele der Erfindung näher erläutert,
nungsanlagen entsprechend dem jeweiligen Oberbegriff In einer Mittelspannungsschaltanlage von z. B. 20 Kider beiden nebengeordneten Hauptansprüche. lovolt sind die Ströme /«, /sund fr'm den Stromleitern 1,2

Zur Strommessung in Mittelspannungsanlagen wer- eo und 3 eines Dreiphasensystems zu erfassen. Die ge-

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chung der Meßanordnung kann eine den Strom führen- Stromschienen oder Schaltstrecken in den Schaltzellen

den Leiter umschließende Rogowski-Spule benutzt sein.

werden. Das vom Strom erzeugte Magnetfeld durch- Zur Messung der Ströme sind im Abstand a von ca. setzt dabei die Spulenfläche der Rogowski-Spule und 65 30 cm von den Leitern drei Feldspulen 5,6 und 7 hinter

induziert eine Spannung, welche der Änderungsge- einer Isolierstoffplatte 4 in einer Ebene vorgesehen,

schwindigkeit des Stromes proportional ist. Durch Inte- Durch die die Stromleiter 1, 2 und 3 umgebenden ma-

gration dieser Spannung läßt sich ein dem Stromistwert gnetischen Wechselfelder werden in den drei Feldspu-