DE2949752A1 - Verfahren zum erfassen von durchschlaegen bei einem elektrofilter - Google Patents
Verfahren zum erfassen von durchschlaegen bei einem elektrofilterInfo
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Description
METALLOESEILSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Frankfurt/Main _. „
79 P 8 5 2 7 BRD
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Berlin und München
Berlin und München
Verfahren zum Erfassen von Durchschlägen bei einem
Elektrofilter
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen von Durchschlägen bei einem Elektrofilter, das über
einen Gleichrichter, einen Hochspannungstransformator und ein Stellglied aus einem Wechselspannungsnetz gespeist
wird und bei dem als Durchschlagskriterium das Überschreiten eines vorgegebenen Differenzspannungswertes
von Einzelmeßwerten gleicher Phasenlage aufeinanderfolgender Halbwellen der Filterspannung dient.
Mit diesem Oberbegriff wird auf ein Verfahren Bezug genommen, wie es beispielsweise aus der DE-OS 25 40 084
bekannt ist.
Es ist üblich, einen Durchschlag über die Erhöhung des
Primärstromes zu erfassen. Das alleinige Erfassen der über
Ch 2 Sie / 26.11.1979
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-3, VPA 79 P 8 5 2 7 BRD
den Nennstrom hinausgehenden Stromspitzen reicht jedoch
nicht aus, da häufig bei Betrieb Durchbrüche auftreten, deren Spitzen den Nennstrom nicht überschreiten. Auch
diese stromschwachen Durchbrüche müssen von der Steuerung erfaßt werden. Die Stromerfassung muß daher so bemessen
sein, daß Stromspitzen nach prozentualer Überschreitung des gerade gefahrenen Betriebsstromes erkannt
und danach Steuervorgänge ausgelöst werden.
Neben dieser auf der Primärseite der Spannungsanlage
vorgeseher.en indirekten Durchbruchserfassung gibt es die auf dtir Hochspannungsseite einzusetzende direkte
der
Durchbruchserfassung. Bei dieser wird z.B./Spannungseinbruch im Moment des Durchschlages ausgenutzt. Es
spielt keine Rolle, ob dabei der Durchbruchsstrom die Nennstromgrenze überschritten hat oder nicht. Da der
Spannungseinbruch auch bei stromschwachen Durchbrüchen auftritt, wird dieser innerhalb der vorliegenden Halbwelle
festgestellt. Beim indirekten Erfassen über den Primärstrom geschieht dagegen das Erfassen in der Regel
erst über die Ladestromspitze der den Durchbruch folgenden Stromhalbwelle. Der Primärstrom zeigt nämlich
im Moment des Durchbruches nur eine geringe Reaktion. Als am günstigsten kann somit das direkte Erfassen des
Durchschlages auf der Hochspannungsseite angesehen werden.
Ein Verfahren zum hochspannungsseitigen Erfassen des Durchbruches kann z.B. darin bestehen, daß jeweils die
Sparinungsamplituden aufeinanderfolgender Halbwellen
der Schwankungen der Spannung am Abscheider miteinander fortlaufend verglichen werden und eine vorgegebene Abweichung
zugeordneter Meßwerte als Kriterium für einen Durchschlag dient.
Da die Überschläge erfahrungsgemäß nach dem Spannungs-
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maximum der Halbwelle auftreten, kann es in vielen Fällen nach der Lösung der vorgenannten DE-OS 25 40 084 genügen,
wenn jeweils die Spannungsverläufe nach dem Amplitudenmaximum miteinander verglichen werden. Hierzu
können z.B. jeweils zu festgelegten Zeitpunkten in der abfallenden Flanke der Abscheiderspannung einzelne Spannungswerte
erfaßt und gespeichert werden und diese Spannungswerte jeweils mit den gemessenen Spannungswerten
einer nachfolgenden Halbwelle an den entsprechenden, um die Periodendauer verschobenen Zeitpunkten verglichen
werden. Ergibt der Vergleich eine beträchtliche Abweichung, so kann dies als Kriterium für den Überschlag
dienen.
Eine derartige Erfassung von Durchschlägen hat sich bewährt;
das Vorgeben eines ausreichenden Unterschiedes ist jedoch über den ganzen FliterSpannungsbereich hinweg
etwas problematisch, da u.U. dieser Wert bei niedrigen Spannungswert.en kleiner als bei relativ hohen
Spannungswerten bemessen sein müßte.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für ein sofortiges Erkennen eines DurchschJ.ages ins gesamten
möglichen Filterspaimungsbereich zu sorgen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der zulässige Differenzspannungswert als prozentualer
Wert der jeweils gemessenen Filterspannung vorgegeben wird. Auf diese Weise hat man zu jedem Zeitpunkt ein
Vergleichsnormal, das den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt ist und kann somit sofort entscheiden, ob ein
Durchschlag vorliegt oder nicht.
Zur Erhöhung der Sicherheit der Durchbruchserfassung
ist es von Vorteil, wenn zusätzlich die Scheitelwerte der Halbwellen in jeder Periode des Primärstromes ge-
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- y-£. VPA 79 P 8 527 BRD
speichert und mit den zugeordneten Scheitelwerten in der folgenden Netzperiode verglichen werden. Auch hier dient
dann das Überschreiten einer dem Scheitelstromwert proportionalen Scheitelstromdifferenz als Durchschlagskriteriuni.
Tritt allein das Stromkriterium auf, so kann das als Indiz für einen Fehler in der Anlage gewertet werden,
da normalerweise auch daß spannungsabhängige Signal vorliegen sollte.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit für die wesentliche Größe "Durchschlag" ist es ferner von Vorteil, wenn auch
das Unterschreiten einer vorgegebenen Mindestspannung
im Filter ebenfalls als Durchschlagskriterium dient.
Auch hier kann da3 alleinige Auftreten dieses Kriteriums
- ohne das eingangs erwähnte Spannungsvergleichskriteriuin - als Hinweis für einen Fehler in der Anlage dienen.
Die zur Berechnung der Durchschiagserfassung erforderlichen Rechnungen und Speicherungen der Meßwerte werden
vorteilhafterweise digital vorgenommen, und zwar
mit Hilfe eines Mikrocomputersysteins.
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert;
es zeigen:
Figur 1 das elektrische Schaltbild einer Elektrofilteranlage
mit Durchschiagserfassung,
Figur 2 den Verlauf der Filtergleichspannung in Abhängigkeit von der Zeit und
Figur 3 den Verlauf des Primärstromes abhängig von der
Zeit.
35
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Ein Elektrofilter 1 wird über einen Hochspannungs-
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gleichrichter 2 und einen Hochspannungstransformator 3 aus einem Wechselstromnetz 5 gespeist. Zur Spannungsregelung
bzw. Stromregelung ist im Primärkreis z.B. ein Thyristorstellglied 4 vorgesehen, das von einem
Digitalregler 6 angesteuert wird. Dieser Digitalregler bildet aus strom- und 3parinungsabhängigen Werten in
Verbindung mit den Durchschlagen die notwendigen Steuersignale für das Thyristorstellglied 4.
Wie bereits einleitend bemerkt, werden zur Durc.hschlagserfassung drei Kriterien herangezogen, und zwar einmal
der Spannungsvergleich aufeinanderfolgender Halbwellen der Filterspannung, daan der Vergleich von Scheitelwerten
des Primärstromes unc). zusätzlich noch eine Mindest-Spannungsüberwachung.
Die Halbwellen der Filterspanr.ung Jp (vgl. Figur 2.)
werden z.E. zv/an^igmal - Abtastung i-·« 0,1,2... - pro
Halbwelle abgetastet, wobei der Halbwellenbeginn mit
z.B. der Spannung U (N) durch das externe Signal Nulldurchgang der Netzspannung; mit der Periode T signalisiert
wird. Im Speicher 74 werden zwanzig dieser über die halbe Peried-a T/2 verteilten Einzelmeßwerte Up (N)
der Halbwelle N ^espeichert. Anschließend werden iia
Speicher 75 zwanzig Einzelmeßwerte uV,.(N+1) der nachfolgenden
Halbwelle N'+\ abgetastet und gespeichert,
und zwar mit gleicher Phasenlage wie die der vorhergehenden Halbwelle N. Die Einzelmeßwerte gleicher Phasenlage
aufeinanderfolgender Halbwollen werden miteinander verglichen und die Spaonungodifferenzen
*Upi-üF1(N) - UFi(N+1)
gebildet. Jede der so im Vergleicher 76 gebildeten Einzelspannungsdifferenzen wird mit einem Grenzwert
A. Uß verglichen, der wie folgt aus der Filterspannung
berechnet wird:
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wobei X zwischen 0,05 und 0,2 liegen kann.
Die Durchbruchsverarbeitung im Regler 6 wird über das
Gatter 79 angestoßen, wenn
δ uFi >
^uGr
5
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Für die Dauer der restlichen Halbwelle wird die Durchbruchserfassung
ausgesetzt.
Im schematisch dargestellten Schaltbild ist die Abspeicherung und der Vergleich zueinandergehöriger Meßwerte
durch Schalter 77 engedeutet, die von einer nichtgezeigten
Synchronisiersteuerung betätigt werden.
Zur überwachung des Stromkriteriuins (vgl. Figur 3) wird
der Primärstrom I mit einem Gleichrichter 8 gleichgerichtet und Jeweils die Scheitelwerte I (N) und I (N+1)
einer Halbwelle und der folgenden Halbwelle gespeichert und mit den entsprechenden Werten I (N-s-2), I (N+3) der
folgenden Netzperiode verglichen. Damit ergibt sich an der an den Speichern 71 und 72 angeschlossenen Vergleichf.stufe
73 die Feststellung folgender Stromdifferenzen.
ΛIp(N) = Ip(N) - Ip(N+2)
AIp(N+^) ='lp(N+1) - Ip(N+3)
AIp(N+^) ='lp(N+1) - Ip(N+3)
Jeder der beiden Scheitelwertdifferenzen wird mit einem Grenzwert verglichen, der sich nach folgender Beziehung
bereclinet:
g p
wobei X. die zulässige Abweichung des Primärstromscheitelwertes ist. Die Durchbruchsverarbeitung wird angestoßen
wenn
Λ 1,.(N)
> Ι_(Ν) oder
Δ Ip(N+I) -7 lgr(N+i:
35
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Während der ersten Halbwelle nach einem Durchschlag und
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während einer Hochlaufphase nach einem Durchschlag mit
mehreren Folgedurchschlägen wird diese Art der Durchbruchserfassung ausgesetzt. Das Signal des Vergleichers
73 geht ebenfalls über das Gatter 79 an den digitalen Regler 6. Die Speicherung und Abtastung und der Vergleich
der einzelnen Strommeßwerte ist ebenfalls durch den vom nichtgezeigten Steuerwerk betätigten Schalter 77 angedeutet.
Unterschreitet die F.ilterspannung Up einen Schwellwert,
der z.B. vom Schwellwertglied 78 erfaßt wird, wird ebenfalls die Durchbruchsverarbeitung angestoßen, falls die
Erfassung gemäß den vorstehend genannten beiden Kriterien nicht zustande gekommen ist, z.B.- wegen eines Fehlers
in einem Wandlerbaustein.
Die alleinige Auslösung nach Kriterium 3, Unterschreiten
der Mindestspannung, stellt genauso wie das alleinige Auftreten des Kriteriums 2 - überhöhter Primärstrom
- ein annormales Betriebsergebnis dar und wird zusätzlich über Gatter 10 als Störungssignal St ausgegeben.
Der vorstehend beschriebene Aufbau mit Funktionsbausteinen
wurde lediglich der einfacheren Darstellung halber gewählt. In der technischen Realisierung wird
man die Speicher und Rechenfunktionen heute eLnem Mikrocomputersystem
übertragen, wie durch das Gleichheitszeichen 9 zwischen den gestrichelt umrandeten Bereichen
dargestellt ist.
Dieses Mikrocomputersystem besteht im wesentlichen aus einer Zentraleinheit 91, dem eigentlichen Rechen- und
Steuerwerk, dem Speicher 92 und den Ein- und Ausgabe-35
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29A9752 VPA 79 P 8 5 2 7 BRD
geräten 93, die alle an einen gemeinsamen Bus 94 angeschlossen
sind.
4 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
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Claims (3)
1. Verfahren zum Erfassen von Durchschlägen bei einem
Elektrofilter, das über einen Gleichrichter, einen Hoch-Spannungstransformator
und ein Stellglied aus einem Wechselspannungsnetz gespeist wird und bei dem als
Durchschlagskriterium das überschreiten eines vorgegebenen Differenzspannungswertes von Einzelmeßwerten
gleicher Phasenlage aufeinanderfolgender Halbwellen der Filtergleichspannung dient, dadurch gekennzeichnet,
daß der Differenzspannungswert (^UFi ) als prozentualer Wert der jeweils gemessenen
Filterspannung (Up) vorgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Scheitelwerte (I (N+1), I (N+2) der
Halbwellen in jeder Periode (T) des Primärstromes (I) gespeichert und mit den zugeordneten Scheitelwerten der
folgenden Netzperiode verglichen werden und daß das überschreiten einer dem Scheitelstromwert proportionalen
Scheitelstromdifferenz (Δ3) ebenfalls als Durchschlagskriterium dient.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das alleinige Auftreten des Stromkriteriums als
Fehlersignal gewertet wird.
A. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterschreiten einer Mindestspannung (Up) am
Filter (1) ebenfalls als Durchschlagskriterium gewertet wird und das alleinige Auftreten dieses Mindestspannungskriteriums
als Störungssignal (St) benutzt wird.
ORIGINAL INSPECTED
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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