DE2950031A1

DE2950031A1 - Ueberwachungsgeraet

Info

Publication number: DE2950031A1
Application number: DE19792950031
Authority: DE
Inventors: Arthur Henry Leitten; Robert Perry De Puy
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1980-07-10
Also published as: IT7927881A0; GB2037104B; ES487161A0; FR2445051A1; MX148544A; ES8101813A1; GB2037104A; BR7908424A; IT1126491B; SE7910486L; FR2445051B1

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY, 1 River Road, SChenectady,

New York 12305 (USA)

überwachungsgerät

Die Erfindung betrifft ein überwachungsgerät zur Erzeugung eines Ausgangssignales in Abhängigkeit von dem überschreiten eines vorgegebenen Auslösewertes durch die Amplitude eines Eingangssignales mit einer ersten Frequenz, wobei die Zeit für das Auftreten des Ausgangssignales relativ zu dem Zeitpunkt des Überschreitens des Auslösewertes durch das Eingangssignal in einer reziproken Beziehung zu einem Mittelwert des Eingangssignales steht.

Gegenwärtig sind unterschiedliche elektromedhanische Geräte in Verwendung, um überströme in einer Wechselstromleitung zu messen und für die Unterbrechung des Stromes in den Stromversorgungsleitungen nach einer vorbestimmten Dauer des Überstromes Auslösesignale zu liefern. Derartige Geräte sind als zeitabhängige überstromrelais bezeichnet. Ein derartiges Gerät enthält eine Induktionsscheibe, die auf einer einen Kontakt tragenden Welle gehaltert ist. Der periphere Bereich der Scheibe ist so gestaltet, daß er sich in einem geblechten U-Magnet bewegt, auf dem eine Spule angeordnet ist, der ein dem Strom auf der Stromversorgungsleitung pro-

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portionaler Arbeitsstrom zugeführt wird. Die Welle ist in ihrer Bewegung durch eine Feder gehindert, die den als Auslösewert bezeichneten Strom in der Spule einstellt oder festlegt, zu dem die Scheibe sich zu bewegen beginnt. In einer gewissen Entfernung von dem beweglichen Kontakt befindet sich ein feststehender Kontakt. Die Zeit, die die Scheibe zum Drehen und zum Schließen des Kontaktes benötigt, ist eine Funktion des in der Spule fließenden Stromes. Wenn sich der bewegliche Kontakt an den feststehenden Kontakt anlegt, wird eine Auslöseschaltung geschlossen und ein Auslösesignal erzeugt.

Wenn der Spulenstrom unterhalb des Auslösewertes ist, hält die Feder die Bewegung der Scheibe auf, so daß diese in Ruhe bleibt. Wenn jedoch der Strom in der Arbeitsspule über den Auslösewert ansteigt und eine Bewegung der Scheibe bewirkt, dann aber unter den Auslösewert fällt, ehe sich die Scheibe weit genug bewegt hat, um den feststehenden Kontakt zu berühren und den Auslösestromkreis zu schließen, dreht die Feder die Scheibe in ihre Anfangsstellung zurück. Wenn der durch die Arbeitsspule fließende Strom über den Auslösewert ansteigt und dann darüber verweilt, bewegt sich die Scheibe und nach einer vorbestimmten Zeit trifft der bewegliche Kontakt auf den feststehenden Kontakt auf, um den Auslösestromkreis zu schließen. Das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Strom über den Auslösewert ansteigt und dem Zeitpunkt, zu dem der Auslöseschaltstromkreis geschlossen wird, ist eine Funktion des in der Arbeitsspule fließenden Stromes. Somit ist die Ansprechzeit

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des Relais aufgetragen über den Strom, der in Vielfachen des Auslösewertes gemessen ist, durch eine Kurve darzustellen, in der sich die Auslösezeit in einernimgekehrten Beziehung zu dem Strom verändert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein überwachungsgerät für den Strom in einer Stromversorgungsleifcüng zu schaffen, das auf elektronische Weise die Funktion eines elektromechanischen zeitabhängigen überstromrelais nachbildet und bei verringerter Größe eine höhere Leistungsfähigkeit und größere Flexibilität aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungßgemäße überwachungsgerät durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet.

Weiterbildungen des Überwachungsgerätes gemäß der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchenι

Bei einem Ausführungsbeispiel gibt das überwachungsgerät in Abhängigkeit von einem Eingangssignal mit einer ersten Frequenz ein Ausgangssignal abι wenn das Eingangssignal einen vorbestimmten Auslösewert übersteigt, wobei der Zeitpunkt für das Auftreffen des Ausgangssignales im Verhältnis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Eingangssignal den Auslösewert übersteigt, sich umgekehrt zu einem Mittelwert des Eingangssignales verändert. In dem überwachungsgerät sind Schaltbaugruppen vorgesehen, um periodisch das Eingangssignal mit einer zweiten Frequenz abzutasten, die größer als die erste Frequenz ist, um somit eine

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erste Folge von Abtastwerten des Eingangssignales zu erzeugen. Ferner weist das überwachungsgerät einen Wandler auf, der den Absolutwert jedes Abtastwertes in eine entsprechende, eine erste Folge von Binärzahlen bildende Binärzahl konvertiert. Außerdem ist ein Wandler vorgesehen, der jede Binärzahl der ersten Folge in eine zugehörige abgeleitete Binärzahl umwandlet, die zusammen mit anderen auf die gleiche Weise erzeugten Binärzahlen eine zweite Folge von Binärzahlen bildet. Die zweite Folge der Binärzahlen sind die Funktionswerte einer empirischen Funktion G(I.) der ersten Folge von Binärzahlen, so daß die Gleichung

G(I.) = a constant

für alle Wertepaare aus Mittelwert des Eingangssignales und Zeit bis zum Auftreten des Ausgangssignales des Überwachungsgerätes erfüllt ist, wobei N gleich der Anzahl der Abtastwerte des Eingangssignales zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Eingangssignal den Auslösewert übersteigt und dem Zeitpunkt der Abgabe des Ausgangssignales ist. Weiterhin ist eine Summationsschaltung vorhanden, die aufeinanderfolgend die Binärzahlen der zweiten Folge aufaddiert, die zusammen eine dritte Folge von Binärzahlen darstellen. Ergänzend sind mit einer zweiten Frequenz ständig getaktete Zähler enthalten, die beim Erreichen eines vorbestimmten Zählerstandes ein Ausgangs-

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signal abgeben, wobei der Zählerstand größer als die Anzahl der Abtastungen in einer Periode des Eingangssignales ist. Um die Summationsschaltung zurückzusetzen, ist eine in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Zähler arbeitende Schaltungsbaugruppe vorgesehen. Schließlich arbeitet ein Modul des Überwachungsgerätes in Abhängigkeit von einer Binärzahl, die zu einem über dem Auslösewert liegenden Abtastwert gehört, um den Zähler zurückzusetzen, so daß, wenn das Eingangssignal den Auslösewert übersteigt und über dem Auslösewert verweilt, die Zähler periodisch innerhalb eines Zählerstandes zurückgesetzt werden, der unter dem vorbestimmten Zählerstand liegt, während für den Fall, daß das Eingangssignal für eine dem vorbestimmten Zählerstand entsprechende Zeit unter den Auslösewert fällt, ein Ausgangssignal erzeugt wird, das die Summationsschaltung zurücksetzt. In einem Register wird eine einen Grenzwert repräsentierende Binärzahl gespeichert. In einem Komparator werden schließlich nacheinander jede Binärzahl der dritten Folge der Summationsschaltung mit dem Grenzwert verglichen, wobei der Komparator ein Ausgangssignal abgibt, wenn eine Binärzahl der dritten Folge den Grenzwert übersteigt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das stromabhängige Zeitverhalten eines zeitabhängigen Oberstromrelais ausgedrückt in Vielfachen des Auslösestromes,

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Fig. 2 die Quantisierung des Eingangssignales zur Verarbeitung in dem überwachungsgerät gemäß der Erfindung,

Fig. 3 das Blockdiagramm eines Überwachungsgerätes gemäß der Erfindung,

Fig.4A Signalverläufe in dem überwachungsgerät ^s gemäß der Erfindung nach Fig. 3,

Fig. 5 das Diagramm von drei Phasenspannungen, die die Ströme in einem Dreiphasennetz repräsentieren, wie sie in das überwachungsgerät nach Fig. 3 eingespeist werden und

Fig. 6 die Beziehung zwischen Eingangssignal und Auslösewert.

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Fig. 1 enthält eine Kurve 10 für einen zeitlichen Uberstromverlauf eines bekannten elektromechanischen überstromrelais, das durch die erfindungsgemäße Einrichtung nachgebildet ist. Entlang der Ordinate ist in einem logarithmischen Maßstab die Zeit in Sekunden aufgetragen, während der Effektivwert des Stromes in Vielfachen des Auslösestromes auf der Abszisse ebenfalls in einem logarithmischen Maßstab dargestellt ist. Die Ordinate 11 veranschaulicht den Auslösestram. Ein Punkt 12 auf der Kurve 10 entspricht dem doppelten Strom des Auslösestromes. Bei diesem Wert würde das Relais 1,15 see zum Trennen benötigen. Bei einem 60 Hz Wechselstrom würde somit das Relais nach 69 Perioden auslösen. Ein weiterer Punkt 13 der Kurve 10 entspricht dem vierfachen Auslösestrom. Bei diesem Strom würde das Relais etwa 0,8 see oder 48 Zyklen zum Auslösen benötigen.

Wenn der Strom alle 4 oder neunmal pro Periode abgetastet wird, ist bei jedem der obigen Fälle die Summe der Stromabtastwert für die gesamte Anzahl von Zyklen durch die folgende Gleichung gegeben:

(I₁) = L ; (1)

hierbei bedeutet I. die i-te Stromabtastung, N die Gesamtanzahl von Abtastwerten vor der Beendigung der Trennschaltung und L eine Zahl gleich der Summe von N Abtastwerten. Für den ersten Fall, d.h. für Punkt

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12 auf der Kurve 10 ist N gleich 6.210 und L eine Zahl entsprechend der Summe von 6.210 Abtastwerten. Für den zweiten Fall, d.h. für Punkt 13 auf der Kurve 10 beträgt N 4.320 und L ist eine andere Zahl entsprechend der Summe von 4.320 Abtastwerten. Die Summe der durch L dargestellten Abtastwerte unterscheidet sich für beide Fälle und würde auch für andere Punkte auf der Kurve 10-abweichen.

Die Nachbildung einer in Fig. 1 gezeigten überstromzeitcharakteristik durch digitale Mittel würde sich vereinfachen, wenn die Summe der Stromabtastwerte für alle Punkte der Kurve 10 innerhalb einer brauchbaren Fehlergrenze gleich demselben Grenzwert ist. Um diese Forderung zu erfüllen, wird gemäß der Erfindung eine Abbildungs- oder Näherungsfunktion G(I₁) verwendet, derart, daß die Summe der Werte der Näherungsfunktion für alle Stromabtastwerte und alle Stellen einer speziellen Kurve 10 durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

G(I₁) = L₁ , (2)

bei der G(I,*) eine empirische Funktion der Amplitude der Stromabtastwerte I., L₁ eine Konstante für eine spezielle Kurve und N die Gesamtanzahl der Abtastwerte ist, die innerhalb der durch die Ordinate eines Punktes auf der Kurve festgelegten Zeit auftreten,wobei N zusätz lich die Zeit wiedergibt, die benötigt wird, um den Grenzwert L₁ zu erreichen. Durch Vergleich der Summe der Werte der Näherungsfunktion G(I₁) für die Ab-

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tastwerte mit dem Grenzwert L- und der Erzeugung eines Auslösesignales beim überschreiten des Grenzwertes wird das gewünschte Ergebnis erreicht. Die Art und Weise, in der die Näherungsfunktion G(I₁) für eine spezielle Kurve empirisch hergeleitet werden kann, ist unten, anhand der Fig. 2 beschrieben.

Fig. 2, die zur Beschreibung der Art und Weise, in der die Werte für die ,Näherungsfunktion G(I₁) für die Stromabtastwerte I₁ errechnet werden, verwendet wird, stellt eine Kurve 15 einer halben Periode eines Eingangsroder Stromsignales mit dem doppelten Auslösewert sowie eine weitere Kurve 16 einer Halbschwingung eines Eingangssignales mit dem vierfachen Auslösewert dar. Entlang der Ordinate sind Amplitudenwerte 1 bis 8 aufgetragen. Die verschiedenen Amplitudenbändar zwischen aufeinanderfolgenden Amplitudenwerten sind durch die speziellen Werte G. bzw. G„ der Näherungsfunktion G(I.) bezeichnet und rechts von den Kurven gezeigt. Signale mit einer Amplitude zwischen dem Wert 1 und dem Wert 2 haben einen Naherungsfunktionswert G.. Signalabtastwerte mit einer Amplitude, die in das Band zwischen den Werten 1 und 2 fällt, haben einen Naherungsfunktionswert G_ usw. bis G„. Es sei nunmehr der Punkt 12 der Kurve nach Fig. 1 betrachtet, der dem doppelten Stromauslösewert entspricht. Nach Fig. 2 erfordert die Amplitude eines Stromes mit Schwingungen mit den doppelten Auslösewert (Kurve 15) zwischen den Werten 0 und 5 die Berücksichtigung der vier Näherungsfunktionswerte G. bis G_. Unter Verwendung von Gleichung 2 werden die Näherungsfunktionswerte der Abtastwerte

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über 69 Perioden aufsummiert, die während der 1,15 see auftreten und gemäß der nach der Kurve aus Fig. 1 ermittelten Zeit erforderlich sind, womit ein Grenzwert L₁ erhalten ist. Nunmehr sei der Punkt betrachtet, der einem Strom mit dem vierfachen Auslösewert entspricht. Für diesen Stromwert beträgt die nach Kurve 10 erhaltene Zeit 0,8 see, was 48 Perioden entspricht. Wiederum eingesetzt in Gleichung 2 muß die Summation der Näherungsfunktionswerte für die Abtastwerte dieses Stromwertes gleich der Konstanten L₁ sein, die für den vorhergehenden Fall hergeleitet ist. Die speziellen Funktionswerte der Näherungsfunktion für die Niveaus zwischen dem Niveau 0 und dem Niveau 4, nämlich G_A bis G-, sind durch das Erreichen des Funktionswertes L₁ der Konstanten für die charakteristische Kurve 10 festgelegt. Die einzelnen Funktionswerte der Näherungsfunktion für die Werte von 4 bis 8 sind noch nicht festgelegt. Diese spziellen Werte der Näherungsfunktion sind empirisch so bestimmt, daß die Summe der Näherungsfunktionswerte von Abtastwerten gleich der Konstanten L₁ sind, die für den Punkt 12 hergeleitet ist und dem doppelten Auslösestrom entspricht. Die Funktionswerte der Näherungsfunktion sind für größere Vielfache in ähnlicher Weise bestimmt. Da alle Amplitudenwerte einer Sinusschwingung während einer halben Periode auftreten, gilt das oben Beschriebene für jede Anzahl von Halbschwingungen.

Im folgenden ist nunmehr die Art und Weise der Benutzung der Gleichung 2 zusammen mit einer (nicht dargestellten) Tabelle spezieller Funktionswerte für

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die Näherungsfunktion G(I.) für die Amplitudenbänder beschrieben. Es ist angenommen, daß das einem Strom auf einer Stromversorgungsleitung entsprechende Eingangssignal oberhalb des Auslösewertes liegt und einem Abszissenwert eines Punktes auf der Kurve 10 entspricht. Das Signal wird mit einer relativ zu seiner Frequenz hohen Abtastrate abgetastet. Die abgetasteten Werte werden vorzugsweise auf einer logarithmischen Basis unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandler s in Binärzahlen konvertiert. Die Funktionswerte der Näherungsfunktion G(I.) für die Amplitudenbänder sind, wie oben erläutert, empirisch bestimmt und in einem ROM (Read Only Memory) gespeichert. Jeder von dem Analog-Digital-Wandler erhaltene Binärwert der Abtastungen steuert den ROM an, der an seinem Ausgang eine entsprechende Zahl liefert, die den spezifischen Funktionswert der Näherungsfunktion repräsentiert. Die Näherungsfunktionswerte werden nacheinander addiert und die akkumulierte Summe in einem Akkumulator gespeichert. Der L₁ nach Gleichung 2 entsprechende Grenzwert liegt für einen speziellen Zeit-über-Stromverlauf fest und kann nach Ausführung der Summation gemäß Gleichung 2 für einen Punkt auf der Kurve bestimmt werden. Der Grenzwert L₁ ist in einem Grenzwertregister gespeichert. Nachdem der Akkumulatorinhalt durch die Näherungsfunktionswerte lnkrementiert ist, wird die in dem Akkumulator gespeicherte Zahl in einem Komparator Bit für Bit mit dem Grenzwert L₁ vergleichen, wobei mit dem niedrigstwertigen Bit begonnen wird. Wenn die Zahl in dem Akkumulator größer als die Zahl in dem Grenzwertregister ist, liefert der Komparator

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ein Ausgangssignal. Der Zeitpunkt des Auftretens dieses Ausgangssignales repräsentiert den Ordinatenwert des Punktes auf der Kurve 10, der mit dem Eingangssignal korrespondiert. Das Ausgangssignal des !Comparators kann dann dazu verwendet werden, eine Auslöseschaltung zu betätigen und den Strom in der überwachten Stromleitung zu unterbrechen. Um die Akkumulierung einer Summe in dem Akkumulator zu verhindern, wenn die Stromwerte unterhalb des Auslösewertes liegen, werden Zähler verwendet, die in Abhängigkeit von unterhalb des Auslösewertes liegenden Stromamplituden arbeiten und ein Ausgangssignal abgeben, das den Akkumulator kontinuierlich zurücksetzt. Ferner sind Baugruppen vorgesehen, um die Zähler zu sperren, wenn der Strom den Auslösewert übersteigt, um somit die Ausführung der Summation freizugeben .

Die Implementiertung der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Grundlagen ist nunmehr zusammen mit den Fig. 3 und 4 erläutert. Bei 30 ist eine dem Strom auf einer Stromversorgungsleitung entsprechende Wechselspannungssignalquelle dargestellt. Die Signalquelle 30 kann ein an die Stromversorgungsleitung angeschlossener Stromwandler sein und ist aus Einfachheitsgründen als Dreiphasenquelle mit einer Frequenz von 60 Hz veranschaulicht. Die drei Phasensignale sind in einen Widerstände enthaltenden Dreiphasengleichrichter 32 eingespeist, um drei, den gleichgerichteten Strömen proportionale Phasenspannungen zu erzeugen. Die Proportionalitätskonstante ist für jede der drei Phasen veränderlich, um, wie unten ausge-

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führt, einen flexiblen Betrieb des Gerätes zu ermöglichen. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, für jede der drei Phasen einen unterschiedlichen Auslösewert einzustellen, obwohl für jede der drei Phasen der gleiche Grenzwert verwendet wird. Die Veränderbarkeit der Proportionalitätskonstanten ist durch einstellbare, zu den Phasen A, B und C des Ausgangs des Gleichrichters 32 gehörende Widerstände 32A, 32B und 32C angedeutet. Die drei Phasenspannungen sind in Fig. 5 als durchgezogene Linien veranschaulicht und mit A, B und C bezeichnet. Die gleichgerichteten Anteile der drei Phasenspannungen sind hingegen mit gestrichelten Linien dargestellt. Die drei Phasensignale werden ständig mit einer Folgefrequenz, die größer als die Frequenz der drei Phasensignale ist, abgetastet und ergeben somit eine Folge von Abtastwerten, wobei nur Abtastwerte 21 bis 26 gezeigt sind. Die Folge kann in aufeinanderfolgende Sätze von Abtastwerten aufgeteilt werden, wobei die Abtastwerte 21, 22 und 23 einen Satz und die Abtastwerte 24, 25 und 26 einen nachfolgenden Satz bilden. Entsprechende Abtastwerte aufeinanderfolgender Sätze bilden eine Unterfolge. Somit sind die Abtastwerte 21 und 24 ein Teil der Unterfolge des A-Phaseneingangssignales, die Abtastwerte 22 und 25 ein Teil der Unterfolge des B-Phaseneingangssignales, während die Abtastwerte 23 und 26 ein Teil der Unterfolge des C-Phaseneingangssignales sind. Jede der drei Unterfolgen, hat eine Periodendauer, die gleich der Periodendauer der Folge der Abtastwerte multipliziert mit 3 ist, nämlich der Zahl der Eingangssignale. Aus Einfachheitsgründen werden die drei Eingangssignale

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etwa einmal pro 4° einer Periode, d.h. etwa 9o mal pro Periode abgetastet. Der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten in einer Folge beträgt 64 u>sec und das Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten in einer Unterfolge 192 usec.

Ein zentraler Takt 36 erzeugt den Grundtakt für das Gerät nach Fig. 3. Die Frequenz des Taktes 36 ist einfachheitshalber auf 1 MHz eingestellt und erzeugt, wie in Fig. 4A veranschaulicht, Taktimpulse 37 mit dieser Frequenz. Die Taktimpulse 37 werden zum Betrieb eines Analog-Digital-Wandlers 38 verwendet. Vorzugsweise ist der Analog-Digital-Wandler 38 ein logarithmischer Analog-Digital-Wandler, um einen großen Dynamikumfang zu erhalten. Ein derartiger Analog-Digital-Wandler ist in der US-Patentanmeldung S.N. 971 188 beschrieben. Der Taktimpuls 37 wird außerdem in einen Vierphasentakterzeuger 39 eingespeist, der vier Taktimpulsketten jeweils mit einer Frequenz von 500 kHz erzeugt, wobei jede der aufeinanderfolgenden Impulsketten in der Phase um eine Viertel Periodendauer gegenüber der vorhergehenden Impulskette versetzt ist. Der Vierphasentakt 39 wird dazu verwendet, einen Hauptzähler und Decoder 40 anzusteuern, der die in den Fig. 4D bis 4J gezeigten Steuersignale zum Betrieb des Gerätes abgibt, wie dies nachstehend beschrieben ist. Fig. 4B zeigt den Abtastimpuls 41 des mit P bezeichneten Signales zum Abtasten des A-Phaseneingangssignales. Jeder Impulse 41 weist eine Dauer von etwa 16 μsee und eine Periodendauer von 192 usec auf, d.h. er erscheint, wie oben erlävtert,

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einmal pro 4°. Die Fig. 4C und 4D veranschaulichen Abtastimpulse 42 und 43 der mit P_ und P_ bezeichneten Signale zum Abtasten des C- bzw. B-Phaseneingangssignales. Die Impulse 41, 42 bzw. 43 werden den Gates von Transistorschaltern 44, 45 bzw. 46 zugeführt, um die Folge der Abtastwerte zu erzeugen, die zur Umwandlung in Binärzählen dem Analog-Digital-Wandler 38 zugeführt werden. Die Fig. 4E stellt den Startimpuls 47 des Signales P_ dar, der zur Initialisierung des Analog-Digital-Wandlerbetriebes zur Umwandlung des Amplitudenabsatzwertes in eine Binärzahl verwendet wird. Die Dauer des Startimpulses 47 beträgt 64 msec. Die Fig. 4f, 4G und 4H veranschaulichen Torimpulse 51, 52 und 53 der mit 0., 0_ und 0_ bezeichneten Signale, die in den verschiedenen Baugruppen des Gerätes nach Fig. 3 zum Multiplexen und Demultiplexen der abgetasteten Daten, die zu den drei Phaseneingangssignalen gehören, verwendet werden. Fig. 41 zeigt den Strobimpuls 54 des Signales S, der jeweils 64 usec dauert. Der Strobimpuls 54 tritt jedesmal, nachdem der Analog-Digital-Wandler 38 einen Analog-Wert in eine Binärzahl umgewandelt hat, auf und dient zum Lösen einer mit dem Wandler verbundenen Sperre 48 , damit die Binärzahl einem ROM-Decoder 49 zum Ansteuern eines ROM 50 zugeführt wird, in dem die zu den Werten der Stromabtastwerte gehörenden Funktionswerte der Näherungsfunktion G(I.) gespeichert sind, wie dies zusammen mit Fig. 2 beschrie-Ist. Die Fig. 4J zeigt einen Strobimpuls 55 des Signales D, der ebenfalls jeweils 64 usec dauert. Der Strobimpuls 55 hat im Zusammenhang mit der Verarbeitung der Daten des Dreiphaseneingangssignales

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eine Indizierfunktion, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Wie oben ausgeführt, werden zur Erzeugung der drei Unterfolgen von Abtastwerten von den A, B und C-Phasensignalen Abtastwerte genommen, die zu einer resultierenden Folge von Abtastwerten gemultiplext und in den Analog-Digital-Wandler 38 eingespeist werden, der die Abtastwerte in der Amplitude der Analog-Werte entsprechende Binärzahlen umwandelt. Die aufeinanderfolgenden Abtastwerte einer Unterfolge erscheinen alle 192 μββσ. Aufeinanderfolgende Abtastwerte einer Folge erscheinen hingegen alle 64 μββσ. Das Zeitintervall zwischen der Vorderflanke eines A-Phasenabtastimpulses 41 und der Vorderflanke des nächsten folgenden B-Phasenabtastimpulses 42 wird als A-Phasenintervall bezeichnet. Die Zeit zwischen der Vorderflanke eines B-Phasenabtastimpulses 42 und der Vorderflanke des nächsten folgenden C-Phasenabtastimpulses wird hingegen als B-Phasenintervall bezeichnet. Schließlich wird die Zeit zwischen der Vorderflanke eines C-Phasenabtastimpulses 4 3 und der Vorderflanke des darauffolgenden nächsten A-Phasenabtastimpulses 41 mit der Bezeichnung C-Phasenintervall versehen. Während des letzten Abschnittes des Intervalles für die jeweilige Phase ist an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers und der Sperre 38 eine dem Abtastwert dieser Phase entsprechende Binärzahl verfügbar. Somit ist eine Binärzahl, die dem A-Phasenabtastwert entspricht, während des letzten Abschnittes des A-Phasenintervalles_/eine Binärzahl, die einem B-Phasenabtastwert entspricht, währenddem letzten

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Teil des B-Phasenintervalles, und schließlich eine Binärzahl, die einem C-Phasenabtastwert entspricht, während dem letzten Abschnitt des C-Phasenintervalles verfügbar. Der Strobimpuls 54 von Signal S nach Fig. 41 steuert die Sperre 48 während jedes Phasenintervalles an, nachdem die dem Abtastwert entsprechende Binärzahl an der Sperre 48 ansteht und legt somit die Binärzahl an den ROM-Decoder 49. Der ROM-Decoder 49 adressiert eine Speicherzelle in dem ROM 50, in der die speziellen Funktionswerte der Näherungsfunktion G(I.) für die Amplitudenbänder gespeichert sind, wie es bereits mit Fig. 2 ausgeführt ist. Die speziellen Funktionswerte der Näherungsfunktion für die Abtastwerte werden nacheinander so wie sie erhalten werden, nämlich eine Binärzahl pro Zeit, in ein Schieberegister 57 geschoben. Somit werden die in Abhängigkeit von der Dreiphasenabtäsfeüng der drei gleichgerichteten Phasensignale erhaltenen Signalabtastwerte in Binärzahlen konvertiert, die wiederum in Hilfsfunktionswerte umgewandelt werden, die daraufhin zur Vorbereitung der Summationsaüsführung nach Gleichung 2 nacheinander in das ROM-Schieberegister 57 eingeschoben werden. Die Summation nach Gleichung 2 wird von einer Summierschaltung 60 ausgeführt, die ein 96 Bit Schieberegister 61 und einen Addierer 62 enthält. Das Ausgangssignal des ROM Schieberegisters 57 liegt mit dem niedrigstwertigen Bit voraus an einem Eingang des Addierers 62. Das Ausgangssignal des 96 Bit Schieberegisters 61 liegt ebenfalls mit dem niedrigstwertigen Bit voraus an einem weiteren Eingang des Addierers 62< Das Ausgangssignal des Addierers 62 wird in den Eingang

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eines UND-Gatters 63 eingespeist, dessen Ausgang mit dem Eingang des 96-Bit-6chieberegisters 61 verbunden ist. Der andere Eingang des UND-Gatters 63 ist an den Ausgangsanschluß eines getakteten Flipflops 64 angeschlossen, das ohne Eingangssignal ein hochpegeliges Ausgangssignal abgibt und auf diese Weise die übertragung des Ausgangssignales des Addierers 62 in den Eingang des Schieberegisters 61 freigibt. Wenn in den Eingang des Flipflos 64 ein Rücksetzsignal von einer Summationsrücksetζschaltung 70 eingespeist wird, wechselt das Ausgangssignal des Flipflops 64 auf einen niedrigen Pegel und bewirkt, daß das UND-Gatter 63 eine logische Null an seinem Ausgang abgibt.

Der Wechsel auf ein niedriges Potential wird durch den Strobimpuls 55 von Signal D nach Fig. 4J nach dem jeweils 32.Bit initialisiert, wobei der Änderungszustand für die Dauer von jeweils 32 Bit aufrechterhalten bleibt. Das getaktete Flipflop 64 ist als D Flipflop dargestellt, wobei das Ausgangssignal von dem Q Anschluß abgenommen wird und der Strobimpuls 55 zu dem jeweils 32.Bit an dem Takteingang C liegt, während der Ausgang der Summationsrücksetzschaltung 70 an dem D-Eingang angeschlossen ist. Das ROM-Schieberegister 57,der Addierer 62 sowie das Längsschieberegister 61 sind alle mit 500 kHz getaktet, wobei in dem Längsschieberegister 61 96 Bit enthalten sind, um, wie oben ausgeführt, die Summen der drei aufeinanderfolgenden Zahlen zu speichern, wofür jeder der drei aufeinanderfolgenden Zahlen jeweils 32 Bit zugewiesen sind. Die der Akkumulation der Summen der binären Funktionswerte jeder Unterfol-

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ge von Abtastwerten zugeordneten drei Blöcke Von jeweils 32 Bit sind durch den Strobimpuls 55 2um jeweils 32. Bit von Signal D nach Fig. 4J indiziert bzw. synchronisiert. Die Impulse 55 werden lh den Rücksetzfreigabeanschluß des ROM-Schieberegisters 57 eingespeist, um das Austakten der Bits, die die Binärzahlen repräsentieren und in dem Schieberegister 57 gespeichert sind, zur richtigen Zeit in den Addierer 62 zu initialisieren. Während der Strobimpuls für ein A-Phasenintervall in dem hinteren Abschnitt des A-Phasenintervalles auftritt, erscheint der zu diesem Abtastwert gehörende Näherungsfunktionswert in dem Schieberegister 57 zu einer späteren Zeit und ist zur Verarbeitung in der Summationsschaltung 60 nicht vor dem Auftreten des B-Phasenintervalles verfügbar. Somit tritt der Strobimpuls 55 zur Initialisierung der Übertragung der Binärzahl , die zu einem A-Phasenabtastwert gehört, in den Addierer 62 erst in dem B-Phasenintervall auf. Der während des B-Phasenintervalles auftretende Strobimpuls 55 entspricht dem 32. Bit des Bitblocks, der der Akkumulation der Summe der C-Phasenabtastwerte zugeordnet ist. Das 32 Bit des aus 32 Bit bestehenden Blockes zur Akkumulation der A-Phasenabtastwerte wüfde durch den nächsten Strobimpuls 55,der in dem B-Phasenintervall auftritt, dargestellt werden. Der nachfolgende Strobimpuls 55 repräsentiert das 32 Bit des 32 Bitblocks des B-Phasenintervalles. Somit steuert das Auftreten des Strobimpulses 55 beim 32 Bit die Folge der Näherungsfunktionswerte der drei Phasensignalabtastungen, die sequentiell dem Schieberegister 57 zugeführt werden, wobei der Strobimpuls 55 außerdem

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deren sequentielle Addition mit den in den drei Bitblöcken gespeicherten Zahlen zeitlich steuert. Vor der Summation wird die Summationsschaltung 60 durch den Summationsrücksetzschaltkreis zurückgesetzt, der periodisch für die Summationsschaltung 60 ein Rücksetzsignal erzeugt, wenn die Signale in jeder der drei Phasenschaltungen unterhalb des Auslösewertes liegen. Das Intervall dieser Rücksetzsignale kann auf jeden Wert eingestellt sein, wird jedoch zweckmäßigerweise auf einen Wert größer als der Periodendauer des Eingangssignales aber kleiner als zweimal die Periodendauer eingestellt, wie dies unten ausgeführt ist. Wenn die Eingangssignale über dem Auslösewert liegen, erfolgt kein Rücksetzen und die zu den Abtastwerten gehörenden Näherungsfunktionswerte werden in der Summationsschaltung aufaddiert.

Vor der Beschreibung, in welcher Weise das Rücksetzsignal durch die Summationsrücksetzschaltung 70 erzeugt wird, seien zunächst die Bedingungen erläutert, unter denen ein Rücksetzen erwünscht ist. Das Rücksetzen der Summationsschaltung 60 ist erwünscht, wenn jedes der drei Eingangssignale unterhalb des Auslösewertes liegt. Ebenfalls ist ein Rücksetzen erwünscht, wenn eines der Eingangssignale für eine gewisse Zeit oberhalb des Auslösewertes liegt und danach wiederum unter den Auslösewert fällt, ehe der Grenzwert erreicht ist. Wenn jedoch eines der Eingangssignale über den Auslösewert ansteigt und über dem Auslösewert bleibt, soll kein Rücksetzen erfolgen. Gemäß der Erfindung ist deshalb für jedes der drei Eingangssignale ein Abtastwertzähler vorgesehen, der

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zusammen mit einer logischen Schaltung verwendet wird, um diese Funktionen zu erbringen. Der Abtastwertzähler ist so gestaltet, daß er dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Anzahl der zu den Abtastwerten gehörenden Impulse, die ihm zugeführt werden, gleich einem vorbestimmten Wert ist, der größer als die Anzahl der Abtastwerte innerhalb einer Periode iöti Beispielsweise ist es bei etwa 90 Abtastungen innerhalb einer Periode zweckmäßig, einen 128 Bitzähler zu verwenden, d.h. einen Zähler, der ein Ausgangssignal abgibt, nach dem 128 Impulse in seinen Eingang eingespeist worden sind. Ein solchermaßen ständig arbeitender Zähler würde ein Ausgangssignal erzeugen, das ständig die Summationsschaltung 60 zurücksetzen würde. Wenn in einen derartigen Zähler ein von dem Auftreten eines oberhalb des AuslÖöewertes liegenden Abtastwertes abhängiges Rflcksetzsignal eingespeist wird, wird das Ausgangseignai des Zählers gesperrt, vorausgesetzt, daß das Signal oberhalb des Auslösewertes bleibt. Wenn das Signal dann unter den Auslösewert fällt und dort für eine vorbestimmte Zeit verweilt, die durch den vorbestimmten Zählwert repräsentiert ist, wird ein Rücksetzsignal erzeugt und die Summationsschaltung 60 zurückgesetzt. Diese Überlegungen sind in Fig. 6 veranschaulicht, die drei Halbschwingungen eines Eingangssignales mit oberhalb des Auslösewertes 73 liegender Amplitude zeigt. Der Abtastwert 74a erscheint, wenn das Eingangssignal den Auslösewert 73 übersteigt und es wird dann ein Rücksetzsignal in den Rücksetzanschluß des Abtastwertzählers eingespeist. Für jeden über dem Auslösewert 73 liegeh-

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den Abtastwert erfolgt ein Rücksetzen des Abtastwertzählers, das solange anhält, bis ein unter dem Auslösewert 73 liegender Abtastwert 74b auftritt. Während der nächsten Halbschwingung übersteigt das Signal wiederum den Auslösewert und, angenommen, daß die beiden Halbschwingungen symmetrisch sind, erfolgt dies bei einem Abtastwert 75a, der 45 Abtastwerte später liegt als der Abtastwert 74a, jedoch weniger als 45 Abtastwerte von dem Abtastwert 74b entfernt ist. Während der dritten Halbschwingung übersteigt das Signal erneut den Auslösewert 73 bei einem Abtastwert 96a, der 90 Abtastwerte nach dem Abtastwert 74a, jedoch weniger als 90 Abtastwerte von dem Abtastwert 74b entfernt liegt. Somit wird der Abtastwertzähler nach weniger als jedem 45. Abtastwert zurückgesetzt, was sich solange wiederholt, wie das Signal den Auslösewert 73 übersteigt. Sobald das Signal unter den Auslösewert 73 fällt und dort für eine bestimmte, durch den vorgegebenen Zählerstand des Abtastwertzählers gegebene Anzahl von Abtastungen bleibt, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das die Summationsschaltung 60 zurücksetzt. Folglich erfüllt ein derartig funktionierender Abtastwertzähler die drei obengenannten Bedingungen.

Um festzustellen, wann ein Abtastwert einen vorbestimmten Auslösewert 73 übersteigt, wird ein Logiksignal verwendet. Zu diesem Zweck ist ein Auslösewertdecoder 77 vorgesehen. Von der Sperre 48 kommende Bitleitungen sind mit dem Auslösewertdecoder 77 verbunden, der jedesmal, wenn der Wert eines Abtastwertes den Auslösewert 73 übersteigt, ein Ausgangssignal erzeugt. Dieses Ausgangssignal wird einem

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Eingang der Suiranationsrücksetzschaltung 70 Über eine Leitung 78 zugeführt. Da bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 drei Eingangssignale verwendet sind/ sind auch drei Abtastwertzähler 81, 82 und 83 vorgesehen ,und zwar einer für jede Phase A, B bzw* C. Der Einfachheit halber werden Abtastwertzähler mit 128 Zuständen verwendet, da 128 die nächste Zweierpotenz von Bits ist, die über 90, der Anzahl der Abtastwerte innerhalb einer Periode des Eingangssignales liegt, wie oben beschrieben. Jeder der Zähler weist einen Takteingang C, einen Ausgang Q und einen invertierten Ausgang Q nicht sowie einen Rücksetzeingang R auf. Für den Zähler 81, 82 bzw. 83 ist ein UND-Gatter 81a, 82a bzw. 83a vorgesehen. Die Startimpulse 47 des Signales P_ nach Fig. 4E werden als Taktimpulse verwendet und in einen Eingang jedes der UND-Gatter 81a, 82a und 83a eingespeist. Der Ausgang jedes UND-Gatters 81a, 82a und 83a ist an den Takteingang C eines der zugehörigen Abtastwertzähler 81, 81 bzw. 83 angeschlossen. Der andere Eingang jedes der UND-Gatter 81a, 82a und 83a ist mit dem Q- Ausgang von einem der jeweils zugehörigen Zähler 81, und 83 verbunden. Nach dem Auftreten von 128 Abtastwerten erzeugt jeder Abtastwertzähler 81, 82 _t 83 unabhängig davon, ob er durch ein in den Rücksetzeingang R eingespeistes Signal zurückgesetzt worden ist, ein Ausgangssignal. Da die Signale des Auslösewertdecoders 77 zum Auslösen des Rücksetzens jeder der Abtastwertzähler 81, 82, 83 gemultiplext sind, muß jedes der Signale des Auslösewertdecoders 77 vor dem Einspeisen in den zugehörigen Abtastwertzähler 81, 82, 83 demultiplext werden. Zusätzlich sind auch die Ausgangssignale jedes der Abtastwertzähler 81, 82 und

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83 gemultiplext und dann in einem ODER-Gatter 90 zusammengefaßt, ehe sie dem Flipflop 64 zugeführt werden, dessen Ausgangssignal an dem UND-Gatter 63 liegt. Das Demultiplexen wird durch UND-Gatter 84, 85 und 86 für die Phasen A, B bzw. C erbracht. Das Startimpulssignal P- liegt an einem zweiten Eingang jedes der UND-Gatter 84, 85 und 86. Die von dem Auslösewertdecoder 77 kommende Leitung 78 ist an einen dritten Eingang jedes der UND-Gatter 84, 85 und 86 angeschlossen. Das Ausgangssignal jedes der UND-Gatter 84, 85, 86 liegt an dem Rücksetzeingang R des jeweils zugehörigen Abtastwertzählers 81, 82 und Das Multiplexen der Ausgangssignale der Abtastwertzähler 81, 82 und 83 wird mit UND-Gattern 87, 88 und 89 für die Phasen A, B bzw. C durchgeführt. Die Signale 0_, 0_r und 0_Ä werden jeweils in einen ersten Eingang der UND-Gatter 87, 88 bzw. 89 eingespeist. Die Q-Ausgänge jedes Abtastwertzählers 81, 82 und liegen jeweils an einem zweiten Eingang eines zugehörigen UND-Gatters 87, 88 und 89. Die Ausgangssignale jedes der UND-Gatter 87, 88 und 89 werden in einen zugehörigen Eingangsanschluß des ODER-Gatters 90 eingespeist, dessen Ausgang mit dem Eingangsanschluß D des Flipflops 64 verbunden ist. Das Signal D liegt an dem Takteingang C des Flipflops 64. Wenn somit eines der drei Phaseneingangssignale für 128 Abtastwerte unter dem Auslösewert liegt oder zunächst über den Auslösewert angestiegen und dann unter den Auslösewert abgefallen ist und dort 128 Abtastwerte lang geblieben ist, wird von dem zu der Phase dieses Eingangssignales gehörenden Abtastwertzähler ein Ausgangssignal erhalten. Dieses

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Ausgangssignal aktiviert das Flipflop 64, das seinerseits daraufhin ein Ausgangssignal erzeugt, das die in dem in der Summationsschaltung umlaufenden 32 Bitblock akkumulierte Summe auslöscht, die zu der Phase dieses Eingangssignales gehört. Immer wenn eines der Eingangssignale über den Auslösewert ansteigt, und dann darüber verweilt, wird der zu der Phase dieses Signales gehörende Abtastwertaähler zurückgesetzt, ehe der volle Zählerstand von 128 Abtastwerten erreicht ist, so daß kein Ausgangssignal auftritt, das die Summationsschaltung 60 für diese Phase zurücksetzt. Somit wird die Summation für diese Phase fortgeführt, bis der Grenzwert erreicht ist, wie dies unten im einzelnen erläutert ist.

Einfachheitshalber ist die an dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 38 abgegebene Zahl eine 8 bit Binärzahl. Diese Zahl adressiert eine Näherungifünktionszahl in dem ROM 50, der eine größere Anzahl von Bits enthalten kann. Für jede der Phasen kann si^h die Summe der Näherungsfunktionswerte auf eine in 32 Bit darstellbare Binärzahl belaufen. Der Grenzwert nach Gleichung 2, der eine spezielle Kurve, beispielsweise die Kurve 10 nach Fig. 1 repräsentiert, ist mit einer 9 Bit langen Zahl ausdrückbar, die in ein Grenzwertschieberegister 95 durch eine Grenzwertsteuerung 96 eingetragen ist. Die in dem 96 Bit langen Schieberegister 61 aufsummierten oder akkumulierten Zahlen werden in dem Komparator 98 mit dem niedrigstwertigen Bit voraus mit der in dem Schieberegister 95 gespeicherten Zahl Bit für Bit verglichen. Hierzu ist der Eingang des Schieberegisters 61 mit einem Eingang des Komparators 98 verbunden. Der andere Eingang des Komparators 98 liegt an dem Ausgang

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des Grenzwertschieberegisters 95. Das Schieberegister 95 wird mit 5CXDkHz getaktet derselben Frequenz, die für das 96 Bit Schieberegister verwendet ist. Durch den Strobimpuls 46 beim 32 Bit nach Signal D wird das Grenzwertschieberegister 95 freigegeben. Die Freigabe des Schieberegisters 95 erfolgt mit einer Verzögerung, so daß das niedrigstwertige Bit des Grenzwertes in dem Schieberegister 95 mit dem 23. Bit eines Summenwertes in dem 32 Bit Block verglichen wird, der in dem Schieberegister 61 umläuft. Das nächst höherwertige Bit des Grenzwertes wird mit dem 24 Bit des Summenwertes vergleichen usw. Wenn ein Bit des Summenwertes größer als ein Bit des Grenzwertes ist, erfolgt an dem Ausgang des Komparators 98 ein Potentialwechsel in einer Richtung und wenn das nächste Bit in dem Summenwert kleiner ist als das nächste Bit des Grenzwertes, wechselt das Potential an dem Ausgang des Komparators 98 in die andere Richtung. Nachdem der Summenwert und der Grenzwert Bit für Bit miteinander verglichen sind, erscheint an dem Ausgang des Komparators 98, wenn der Summenwert größer als der Grenzwert ist, eine Änderung des Potentials in die eine Richtung. Dieses Ausgangssignal des Komparators wird zur Erzeugung eines Ausgangssignales zur Beendigung einer Auslöseschaltung verwendet, um die das Signal erzeugende Phase der Stromversorgungsleitung zu unterbrechen. Da die zu vergleichenden Zahlen gemultiplext sind, sind auch die an dem Ausgang des Komparators 98 erscheinenden Ausgangswerte gemultiplext. Demzufolge ist es für die Erzeugung der richtigen Anzeige für jede Phase not-

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wendig, die Ausgangssignale zu demultiplexers. Das Demultiplexen der Ausgangssignale des Komparators 98 erfolgt durch UND-Gatter 101, 102 und 103 für die Phasen A, B bzw. C. Die Signale 0_C, 0_A und 0_ß werden in einen ersten Eingang der UND-Gatter 101, 102 und 103 eingespeist. In einen zweiten Eingarig jedes der UND-Gatter 101, 102 und 103 wird das Signal D eingespeist. Das Ausgangssignal des Komparators 98 liegt schließlich an einem dritten Eingang jedes der UND-Gatter 101, 102 und 103. Die Torimpulse der Phase C von Signal 0_C werden an dem Eingang des UND-Gatters 101 für die Phase A verwendet, da die Abtastwerte der Phase A infolge der Verarbeitung der Information von Phase A in der Reihenfolge später auftreten, so daß in der Zeit, in der der zu der Phase A gehörende Summenwert mit einem Grenzwert verglichen wird, während deö C-Phasenintervalles erscheint. Der Strobimpüls 55 von Signal D beim 32. Bit wird ebenfalls jedem der UND-Gatter 101, 102 und 103 zugeführt, da der Vergleich eines Summenwertes nicht beendet ist, ehe das 32. Bit eines Blocks aus 32 Bits erreicht ist. Folglich ergibt ein hohes Potential, das an dem Ausgang des Komparators 98 für einen Summenwert der Phase A erscheint und angibt, daß der Summenwert für die Phase A größer als der Grenzwert ist, eine Änderung von einem niedrigen Potential auf ein hohes Potential an dem Ausgang des UND-Gatters. Dieses Ausgangssignal bildet das Auslösesignal für die Leitung der Phase A. Die Signale 0 und 0„ werden an den Eingängen der UND-Gatter 102 bzw. 103 aus demselben Grund verwendet, wie er oben für das UND-Gatter 101 erläutert ist. Auch

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werden die Auslösesignale für die Phase B und die Phase C in der gleichen Weise an dem Ausgang des UND-Gatters 102 bzw. 103 erhalten.

Während die Abtastwertzähler 81, 82 und 83 so eingestellt sind, daß sie ein Ausgangssignal nach dem Zählen von 128 Abtastwerten abgeben, die zu einem Zeitintervall gehören, das größer als eine Periodendauer, jedoch kleiner als zwei Periodendauern des Eingangssignales ist, können auch Zähler verwendet werden, die bei einer kleineren Anzahl von Abtastwerten ein Ausgangssignal erzeugen. Vorteilhafterweise können Abtastwertzähler verwendet werden, die nach dem Zählen von zu dem Zeitintervall einer Halbschwingung des Eingangssignales gehörenden Anzahl von Abtastwerten ein Ausgangssignal erzeugen.

Obwohl das Gerät nach Fig. 3 für einen Betrieb beschrieben ist, bei dem der Auslösewert 11 nach Fig. 1 für jeden der drei Phasen der gleiche ist, kann der relative Auslösewert der drei Phasen durch Änderung der relativen Größen der Eingangssignale durch die Verwendung der Steuerungen 32a, 32b und 32c, die zu den drei Phasengleichrichtern 32 gehören, verändert werden.

Obzwar für jede der drei Phasen derselbe Grenzwert verwendet ist, kann die Grenzwertsteuerung 96 auch programmiert sein, um für das Schieberegister 95 unterschiedliche Grenzwer.te bereitzustellen, so daß unterschiedliche Grenzwerte für jede Phase vorgegeben sind.

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Im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 ist zur Festlegung der Kurve 10 ein bestimmter Grenzwert L. verwendet und es sind zur Verwendung im Zusammenhang mit der Kurve 10 spezifische Funktionswerte für die Näherungsfunktion G(I.) entwickelt. Die Vorgabe eines größeren Grenzwertes, d.h. der in dem Grenzwertschieberegister 95 gespeicherten Zahl und die Verwendung derselben spezifischen Funktionswerte der Näherungsfunktion, die in dem ROM 50 gespeichert sind, bewirken eine Verschiebung der Kurve 10 nach oben, in die Ordinatenrichtung. In ähnlicher Weise bewirkt die Vorgabe eines kleineren Grenzwertes die Verschiebung der Kurve 10 nach unten, in Ordinatenrichtung. Auf diese Weise kann einfach durch Änderung der Grenzwerte eine Schar von Kurven, die ähnlich der Kurve 10 sind, erzeugt werden.

Obwohl auch das Gerät nach Fig. 3 in Verbindung mit speziellen in dem ROM 50 gespeicherten Funktionswerten der Näherungsfunktion G(I.) beschrieben ist, die zu einer Zeit-über-Strom-Kurve, wie nach Fig. 1 gehören, ist ersichtlich, daß andere Kurven mit anderen inversen Formen erzeugt und die zugehörigen Näherungsfunktionswerte hierfür abgeleitet werden können.

Es ist ersichtlich, daß der Apparat, obwohl er für die überwachung eines Dreiphasensystemes beschrieben ist, ebensogut zur Überwachung eines Zweiphasen- und Massesystemes eingesetzt werden kann.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-fog. W. Scherrmann Dr.- Ing. R. Roger »7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Posttach 12. Dezember 1979 τ. ι ei ο η _,- ,Q1 , . Stuttgart (0711) 3S6SW PA 181 baen ^w Telex 0/256610 smru Telegramme Patentschutz Patentansprüche

1. !Überwachungsgerät zur Erzeugung eines Ausgangs- v—' signales in Abhängigkeit von dem überschreiten eines vorgegebenen Auslösewertes durch die Amplitude eines Eingangssignales mit einer ersten Frequenz, wobei die Zeit für das Auftreten des Ausgangssignales relativ zu dem Zeitpunkt des Überschreitens des Auslösewertes durch das Eingangssignal in einer reziproken Beziehung zu einein Mittelwert des Eingangssignales steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastschaltung (44/45, 46) vorgesehen ist, die das Eingangssignal (A, B, C) mit einer zweiten,über der Eingangssignalfrequenz liegenden Frequenz _f periodisch eine erste Folge von Abtastwerten bildend abtastet und deren Abtastwerte in einen Wandler (38) eingespeist werden, der den Absolutwert jedes Abtastwertes in eine entsprechende Binärzahl konvertiert, die gemeinsam mit weiteren auf dieselbe Weise erstellten Binärzahlen eine erste Folge von Binärzahlen bildet und in einem Funktionsgenerator (4 9, 50) in eine hergeleitete zugehörige weitere Binärzahl umgewandelt wird, die zusammen mit weiteren auf dieselbe Weise umgewandelten Binärzahlen eine zweite Folge ab-

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geleiteter Binärzahlen bildet, wobei die zweite Folge der Binärzahlen, eine dritte Folge von Binärzahlen bildend,in einer Summationsschaltung (60) aufaddiert wird, daß ein mit einer dritten Frequenz ständig getakteter Zähler (81, 82, 83) beim Erreichen eines vorbestimmten Zählerstandes ein die Summationsschaltung (60) zurücksetzendes Ausgangssignal abgibt und der Zählerstand erst nach einer Zeit erreichbar ist, die länger als die Dauer einer Halbschwingung des Eingangssignales (A, B, C) ist, daß eine in Abhängigkeit von einer zu einem über dem Auslösewert (73) liegenden Abtastwert (74a, 75a, 76a) gehörende Binärzahl arbeitende Schaltungsbaugruppe (77) vorhanden ist, durch die beim übersteigen des Auslösewertes (73) durch das Eingangssignal (A, B, C) und beim Verweilen oberhalb des Auslösewertes (73) der Zähler (81, 82, 83) periodisch, bei einem unterhalb des vorbestimmten Zählerstandes liegenden Zählerstand derart zurücksetzbar ist, daß beim Fallen des Eingangssignales (A, B, C) unter den Auslösewert (73) für eine zu dem vorbestimmten Zählerstand gehörenden Zeit ein Ausgangssignal zu erhalten ist, das die Summationsschaltung (60) zurücksetzt, daß eine einen Auslösewert (73) enthaltende Grenzwertbaugruppe (95, 96) vorgesehen ist, an die ein Komparator (98) angeschlossen ist, der ständig jede der Binärzahlen aus der dritten Folge mit dem Auslösewert (72) vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, sobald eine Binärzahl der dritten Folge den Auslösewert (73) übersteigt.

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2. überwachungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärzahl der zweiten Gruppe die Funktionswerte einer empirischen Funktion G(I.) sind, deren Argumente die Größen der Abtastwerte der ersten Folge bilden, derart, daß die Gleichung

G(I.) = constant

für alle Paare, gebildet aus einem Mittelwert des Eingangssignales (A, B, C) und der Zeit bis zum Auftreten des Ausgangssignales des überwachungsgerätes,erfüllt ist, wobei N gleich der Anzahl der Abtastwerte des Eingangssignales (A, B, C) zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Eingangssignal (A, B, C) den Auslösewert übersteigt und dem Zeitpunkt der Abgabe des Ausgangssignale· ist.

3. überwachungsgerät nach Anspruch 1 zur Erzeugung von mehreren Ausgangssignalen jeweils in Abhängigkeit von dem überschreiten eines zugehörigen Auslösewertes durch die Amplitude des entsprechenden Eingangssignales aus einer Vielzahl gleichzeitig vorliegender Eingangssignale mit einer ersten Frequenz, wobei die Zeit für das Auftreten des jeweiligen Ausgangssignales relativ zum Zeitpunkt des Überschreitens des zugehörigen Auslösewertes durch das jeweilige Eingangssignal in einer reziproken Beziehung zu einem Mittelwert des jeweiligen Eingangssignales steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung (44, 45, 46) die Vielzahl von Eingangssignalen

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(A, Β, C) nacheinander mit der zweiten Frequenz abtastet und eine erste Folge von Abtastwerten der Eingangssignale (A, B, C) erzeugt, die sich aus aufeinanderfolgenden Sätzen von Abtastwerten zusammengesetzt, und gleich indizierte Abtastwerte aufeinanderfolgender Sätze jeweils eine Unterfolge bilden, zu der die Abtastwerte eines jeweiligen Eingangssignales (A, B, C) gehören, wobei jede Unterfolge eine Periodendauer aufweist, die gleich der Periodendauer der ersten Folge multipliziert mit der Anzahl der Eingangssignale (A, B, C) ist, daß die zweite Folge von Binärzahlen von aufeinanderfolgenden Sätzen gebildet ist und gleich indizierte Binärzahlen der aufeinanderfolgenden Sätze mehrere Unterfolgen bilden, bei denen die Periodendauer zwischen den Binärzahlen gleich der Periodendauer der ersten Folge von Abtastwerten multipliziert mit der Anzahl der Eingangssignale (A, B, C) ist, daß die Summationsschaltung (60) aufeinanderfolgend die Binärzahlen innerhalb jeder Unterfolge der zweiten Folge die dritte Folge von Binärzahlen erzeugend aufsummiert, die aus aufeinanderfolgenden Sätzen von Binärzahlen besteht, wobei zusammengehörende Binärzahlen der Sätze mehrere Unterfolgen bilden, bei denen die Periodendauer zwischen den Binärzahlen jeder Unterfolge gleich der Perdiodendauer der ersten Folge von Abtastwerten multipliziert mit der Anzahl der Eingangssignale ist, daß mehrere zusätzlich zu dem vorhandenen Zähler (81, 82, 83), weitere ständig mit der dritten Frequenz getak-

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tete Zähler (81, 82, 83) vorgesehen sind, die jeweils beim Erreichen des vorbestimmten Zählerstandes ein zugehöriges Ausgangssignal erzeugen, durch das eine zugehörige Binärzahl der dritten Folge in der Summationsschaltung (60) zurücksetzbar ist, daß eine in Abhängigkeit von einer zu einem über dem Auslösewert (73) liegenden Abtastwert gehörenden Binärzahl arbeitende Schaltungsbaugruppe (77) vorhanden ist, durch die beim übersteigen des Auslösewertes (73) von einem der Eingangssignale (A, B, C) und beim Verweilen dieses Eingangssignales (A, B, C) oberhalb des Auslösewertes (73) der diesem Eingangssignal (A, B, C) zugeordnete Zähler (81, 82, 83) periodisch bei einem unterhalb des vorbestimmten Zählerstandes liegenden Zählerstand derart zurücksetzbar ist, daß beim Fallen dieses Eingangssignales (A, B/ C) unter den Auslösewert (73) für eine zu de» vorbestimmten Zählerstand gehörende Zeit ein Ausgangssignal zu erhalten ist, das die zugehörige Binärzahl der dritten Folge in der Summationsschaltung (60) entsprechend zurücksetzt, daß die Grenzwertbaugruppe (95, 96) mehrere Binärzahlen enthält, die jeweils einen von mehreren Auslösewerten (73) darstellen und daß der Komparator (98) ständig jede ünterfolge von Binärzahlen der dritten Folge in der Summationsschaltung (60) mit dem jeweils zugehörigen Auslösewert vergleicht und beim überschreiten dieses zugehörigen Auslösewertes durch die Binärzahl ein Ausgangssignal abgibt.

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4. Überwachungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Summationsschaltung (60) ein Längsschieberegister (61) zum gleichzeitigen Speichern eines Satzes von Binärzahlen der dritten Folge aufweist, dessen Ausgang mit dem niedrigstwertigen Bit voraus an einen Eingang eines Addierers (62) angeschlossen ist, in dessen anderen Eingang jede der Binärzahlen der zweiten Folge mit dem niedrigstwertigen Bit voraus eingespeist wird und dessen Ausgangssignal in den Eingang des Schieberegisters (61) zurückgeführt ist,und daß durch eine Synchronisierung die Zufuhr der Binärzahlen der zweiten Folge in den einen Eingang des Addierers (62) mit der Zufuhr der Binärzahlen der dritten Folge in den zweiten Eingang des Addierers (62) derart synchronisiert ist, daß jede der Binärzahlen einer Unterfolge der zweiten Folge mit den entsprechenden Zahlen einer zugehörigen Unterfolge der dritten Folge addiert werden.

5. Überwachungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Binärzahl der Unterfolgen der zweiten Gruppe die Funktionswerte einer empirischen Funktion G(I.) sind, deren Argumente durch die Größen der Abtastwerte der entsprechenden Unterfolge der ersten Folge gebildet sind, derart, daß die Gleichung

IN

= a constant

für alle Paare aus Mittelwerten des zugehörigen Eingangssignales (A, B, C) und Zeit bis zum Auftreten des zugehörigen Ausgangssignales des über-

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wachungsgerätes erfüllt ist, wobei N gleich der Anzahl der Abtastwerte des jeweiligen Eingangssignales (A, B, C) zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Eingangssignal (A, B, C) den Auslösewert (73) übersteigt und dem Zeitpunkt der Abgabe des zugehörigen Ausgangssignales ist.

6. überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Frequenz zum Takten des oder der Zähler (81, 82, 83) gleich der zweiten Frequenz ist und der vorbestimmte Zählerstand über der Anzahl der Abtastwerte in einer Halbschwingung des Eingangssignales (A, B, C) liegt.

7. überwachungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zählerstand größer als die Anzahl der Abtastwerte in einer Periode des Eingangssignales (A, B, C) ist.

8. überwachungsgerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert des Eingangssignales der Effektivwert dieses Eingangssignales (A, B, C) ist.

9. überwachungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren gleichzeitig auftretenden Eingangssignale (A, B, C) ein Dreiphasensignal bilden.

10. überwachungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren gleichzeitig auftretenden Eingangssignale (A, B, C) zwei Phasensignale

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gegen Masse bilden.

11. überwachungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Auslösewerte (73) untereinander gleich sind.

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