DE3342326A1 - DC sensor - Google Patents
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Abstract
Description
GleichstromsensorDC current sensor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstromsensor für Gleichstromschalter, insbesondere Gleichstromleistungsschalter, mit einer Vorrichtung zur Ermittlung des Spannungsabfalls in einem Bereich eines gleichstromführenden Stromleiters und mit einem nachgeschalteten Spannungsverstärker.The invention relates to a direct current sensor for direct current switches, in particular DC circuit breaker, with a device for determining the voltage drop in an area of a DC conductor and with a downstream voltage amplifier.
Um eine Anlage oder ein Gerät gegen Schäden durch tiber-oder Kurzschlußstrom zu schützen, werden die Schaltorgane mit thermischen Überstrom- und magnetischen Kurzschlußstromauslösern ausgerüstet. Bei derartigen Anordnungen werden als thermische Überstromauslöser Bimetallrelais oder als magnetische Kurzschlußstromauslöser Stromrelais verwendet. Bimetallrelais werden vom durchfließenden Strom direkt oder indirekt erwärmt. Somit ist die Abschaltung des Bimetallrelais abhängig von der dem Bimetall zugeführten Wärmemenge, d. h. sie ist strom-zeitabhängig. Die als magnetische Kurzschlußstromauslöser dienenden Stromrelais schalten beim Überschreiten eines vorbestimmten Ansprechstromes unverzögert ab.To protect a system or device against damage caused by overcurrent or short-circuit current To protect the switching elements with thermal overcurrent and magnetic Short-circuit current releases. Such arrangements are called thermal Overcurrent release bimetal relay or as magnetic short-circuit current release current relay used. Bimetal relays are operated directly or indirectly by the current flowing through them warmed up. The switch-off of the bimetal relay is therefore dependent on that of the bimetal amount of heat supplied, d. H. it is current-time-dependent. As a magnetic short-circuit current release Serving current relays switch when a predetermined response current is exceeded without delay.
Es ist ein elektrisches Schaltgerät mit Schnellauslösung, insbesondere Gleichstromschnellschalter, bekannt, das dazu dient, Kurzschlußströme zu unterbrechen, bevor sie unzulässig hohe Werte annehmen können. Ein bewegliches Kontaktstück ist ständig von einer Feder in öffnender Richtung vorgespannt und wird durch einen Haltemagneten in Form eines Permanentmagneten mit einer Auslösespule in eingeschalteter Lage gehalten. Diese Auslösespule ist über ein elektronisches Schaltorgan, vorzugsweise einen Thyristor, an einem Energiespeicher angeschlossen.It is an electrical switching device with quick release, in particular DC high-speed switch, known, which is used to interrupt short-circuit currents, before they can assume impermissibly high values. A movable contact piece is is constantly biased by a spring in the opening direction and is controlled by a holding magnet held in the form of a permanent magnet with a trip coil in the switched-on position. This trip coil is via an electronic switching element, preferably a thyristor connected to an energy store.
Dieses elektronische Schaltorgan ist von einem stromderivatenabtastenden sowie mit einem stromniveauabtastenden Organ gesteuert. Dieses Organ besteht aus einem eine Hauptstrombahn umschließenden Eisenkern mit Luftspalt, in dem oder in dessen Nähe ein vom magnetischen Feld des stromniveauabtastenden Organs beeinflußbares Element angeordnet ist, das im Steuerkreis des elektronischen Schaltorgans liegt (DE-AS 2 060 990).This electronic switching element is from a current derivative scanning as well as controlled with a current level sensing organ. This organ consists of an iron core with an air gap surrounding a main current path, in or in the proximity of which can be influenced by the magnetic field of the current level sensing organ Element is arranged, which is in the control circuit of the electronic switching element (DE-AS 2 060 990).
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Gleichstromsensor für Gleichstromschalter anzugeben, mit dem man zu jeder beliebigen Zeit den tatsächlich fliessenden Gleichstrom in einem Stromleiter angeben kann, und somit Über- oder Kurzschlußströme von zu schützenden Anlagen oder Geräten abzuwenden.The invention is now based on the object of a direct current sensor for direct current switch with which one can actually switch at any given time can indicate flowing direct current in a conductor, and thus over or Avoid short-circuit currents from systems or devices to be protected.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Die laufend in einem vorbestimmten Bereich eines gleichstromführenden Stromleiters ermittelten Spannungsabfälle werden jeweils mit einem Korrekturwert aus einem Speicherplatz eines Speichers der Steuerung berichtigt. Diese Korrekturwerte werden mit Hilfe der Temperaturmessung des Stromleiters in diesem Bereich ermittelt, da die Temperaturwerte jeweils eine Adresse des jeweiligen Speicherplatzes ist.This object is achieved according to the invention with the characterizing Features of claim 1. The continuously in a predetermined range of a direct current carrying The voltage drops determined by the current conductor are each given a correction value corrected from a memory location of a memory of the controller. These correction values are determined with the help of the temperature measurement of the conductor in this area, because the temperature values are each an address of the respective memory location.
Beim Überschreiten eines vorbestimmten Sollwertes gelangt ein Auslösesignal über eine potentialfreie Kopplungsvorrichtung zum Auslöser eines Gleichstromschalters. Dabei kann die Steuerung unterscheiden, ob der auftretende Überstrom über einen längeren Zeitbereich ansteht oder ob der Überstrom nur ein Störimpuls ist.When a predetermined setpoint is exceeded, a trigger signal is issued Via a potential-free coupling device to the release of a DC switch. The control can distinguish whether the overcurrent that occurs is via a longer period of time or whether the overcurrent is just a glitch.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Gleichstromsensors ist die elektronische Steuerung mit mehreren Analog-Digital-Wandlern, einem Speicher, beispielsweise einen ROM (read only memory), einem digitalen Multiplizierer, einem Parallel-Serien-Umsetzer, einem Vergleicher, einem Übernahmepuffer, mehreren Zeitstufen, einem Digital-Analog-Wandler und einem Taktgenerator versehen. Durch diesen Aufbau der Steuerung erhält man kurze Reaktionszeiten, beispielsweise etwa 100 Mikrosekunden bis einigen Millisekunden. Außerdem besteht die Möglichkeit, neben der Alarmauslösung gleichzeitig den Digitalwert des tatsächlich fließenden Stromwertes in dem Stromleiter entweder parallel oder seriell auszulesen und diesen Wert in einer Datenverarbeitungsanlage in Form von Stunden-, Tages-, oder Wochenprotokollen aufzuzeichnen.In an advantageous embodiment of the direct current sensor the electronic control with several analog-to-digital converters, a memory, for example a ROM (read only memory), a digital multiplier, a Parallel to serial converter, a comparator, a transfer buffer, several time stages, a digital-to-analog converter and a clock generator. Through this structure the controller gives short response times, for example about 100 microseconds up to a few milliseconds. There is also the option of triggering an alarm at the same time the digital value of the current value actually flowing in the current conductor read out either in parallel or serially and this value in a data processing system to be recorded in the form of hourly, daily or weekly logs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gleichstromsensors ist als Steuerung ein Mi.kro-Computer vorgesehen. Durch diese Maßnahme erhält man einen sehr flexiblen, anpassungsfähigen Gleichstromsensor, den man mit Hilfe einer freien Programmierung ändern kann, während die Hardwareausführung des Gleichstromsensors unverändert bleibt.In a further advantageous embodiment of the direct current sensor a micro-computer is provided as control. By this measure, one obtains a very flexible, adaptable DC current sensor that you can use with a free programming can change while the hardware version of the DC current sensor remains unchanged.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Gleichstromsensors ist als Steuerung ein Signal-Prozessor vorgesehen. Durch diese Ausführungsform werden die Vorteile der Hardwareausführung, nämlich die kurzen Reaktionszeiten, und der reinen Softwareausführung, nämlich die Flexibilität des Gleichstromsensors, vereint.In a particularly advantageous embodiment of the direct current sensor a signal processor is provided as a control. Through this embodiment will be the advantages of the hardware design, namely the short response times, and the pure software execution, namely the flexibility of the direct current sensor.
Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung bezuggenommen, in der ein Ausführungsbeispiel-. eines Gleich stromsensors nach der Erfindung schematisch veranschau- licht ist.For further explanation, reference is made to the drawing, in the one embodiment. a direct current sensor according to the invention schematically illustrative light is.
Fi.g. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Gleichstromsensors gemäß der Erfindung und in Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Steuerung des Gleichstromsensors dargestellt.Fi.g. 1 shows a block diagram of the direct current sensor according to FIG Invention and in Fig. 2 is a block diagram of a controller of the DC current sensor shown.
In der Ausführungsform nach Figur 1 erhält ein Gleichstromsensor für Gleichstromschalter eine Vorrichtung 2 zur Ermittlung des Spannungsabfalls UA in einem vorbestimmten Bereich 4 eines gleichstromführenden Stromleiters 6, der beispielsweise ein Kupferleiter, vorzugsweise eine Kupferschiene, ist. Die ermittelten Spannungsabfälle UA werden von einem nachgeschalteten Spannungsverstärker 8 verstärkt. In dem vorbestimmten Bereich 4 ist der Stromleiter 6 mit einem Temperatursensor 10, beispielsweise einem Heißleiter, versehen. Die ermittelten Temperaturwerte des Stromleiters 6 werden mit einem nachgeschalteten Widerstands-Spannungs-Wandler 12 in Spannungswerte UT umgewandelt. Außerdem ist ein Sollwertgeber 14 vorgesehen, an dessen Ausgang eine vorbestimmte Spannung Us vorhanden ist. Den Spannungswerten Us, UT, UA des Sollwertgebers 14, des Temperatursensors 10 und der Vorrichtung 2 zur Ermittlung des Spannungsabfalls, die jeweils in der Figur durch einen Pfeil dargestellt sind, ist eine gemeinsame elektronische Steuerung 16 zugeordnet. Als elektronische Steuerung 16 ist beispielsweise ein Mikro-Computer, vorzugsweise ein Signal-Prozessor, vorgesehen. Der Ausgang 18 der Steuerung 16 ist mit einer potentialfreien Kopplungsvorrichtung, beispielsweise einem Optokoppler 20, verbunden.In the embodiment according to FIG. 1, a direct current sensor is used for DC switch a device 2 for determining the voltage drop UA in a predetermined area 4 of a direct current carrying conductor 6, for example is a copper conductor, preferably a copper bar. The determined voltage drops UA are amplified by a downstream voltage amplifier 8. In the predetermined Area 4 is the conductor 6 with a temperature sensor 10, for example one NTC thermistor, provided. The determined temperature values of the conductor 6 are with a downstream resistance-voltage converter 12 into voltage values UT converted. In addition, a setpoint generator 14 is provided, at the output of which a predetermined voltage Us is present. The voltage values Us, UT, UA of the setpoint generator 14, the temperature sensor 10 and the device 2 for determining the voltage drop, each represented by an arrow in the figure is a common one electronic control 16 assigned. The electronic control 16 is, for example a micro-computer, preferably a signal processor, is provided. The exit 18 the controller 16 is connected to a floating coupling device, for example an optocoupler 20 connected.
Die Spannungswerte UA, UT, Us werden fortlaufend mit Hilfe von mehreren Analog-Digital-Wandlern 22, 24, 26 gemäß der Figur 2, die ein Blockschaltbild einer hardwaremäßigen Ausführungsform der elektronischen Steue- rung 16 veranschaulicht, digitalisiert. Den Analog-Digital-Wandlern 22, 24, 26 ist ein gemeinsamer Taktgenerator 28 zugeordnet, der diese Wandler mit Hilfe eines vorbestimmten Taktimpulses T1 synchron taktet. Außerdem stellt der Taktgenerator 28 einen zweiten Taktimpuls T2 zur Verfügung. Der Ausgang 30 des ersten Analog-Digi.tal-Wandlers 22 ist mit einem Eingang 32 eines digitalen Multiplizierers 34 verbunden. Der andere Eingang 36 des Multiplizierers 34 ist mit dem Ausgang 38 des Speichers 40 verbunden, dessen Eingang 42 mit dem Ausgang 44 des zweiten Analog-Digital-Wandlers 24 verbunden ist. Der Ausgang 46 des Mulitiplizierers 34 ist jeweils mit einem Eingang 48, 50, 52, 54 des Digital-Analog-Wandlers 56, des Parallel-Serien-Umsetzers 58, des Verglei.chers 60 und eines Optokopplers 62 verbunden. Ein zweiter Eingang 64 des Vergleichers 60 ist mit einem Ausgang 66 des dritten Analog-Digital-Wandlers 26 verbunden. Außerdem ist der Vergleicher 60 in Reihe mit einem Übernahmepuffer 68, eine erste Zeitstufe 70 und eine zweite Zeitstufe 72 geschaltet. Der Ausgang 74 ist mit dem Optokoppler 20 verbunden. Der Übernahmepuffer 68 wird mit Hilfe des Taktsignals T2 auf die Analog-Digital-Wandler 22, 24, 26 abgestimmt. Der Ausgang 78 des Digital-Analog-Wandlers 56 ist mit einem Trennverstärker 80 und der Ausgang 76 des Parallel-Serien-Umsetzers 58 ist mit dem Optokoppler 62 verbunden. Am Ausgang des Trennverstärkers 80 erhält man immer den tatsächlichen analogen Wert des Stromes, der im gleichstromführenden Stromleiter 6 fließt. Am Ausgang 46 des Multiplizierers 34 ist jeweils der tatsächlich fließende Stromwert in Form eines parallelen 8-bit Wortes vorhanden, das dann direkt über einen Optokoppler 62 parallel ausgelesen wird. Außerdem kann man diese Stromwerte auch seriell auslesen, wenn jeweils ein paralleles 8-bit Wort mit Hilfe des Parallel-Serien-Umsetzers 58 in ein serielles 8-bit Wort umgewandelt wird. Diese Digitalwerte jeweils der tatsächlich fließenden Stromwerte in dem Stromleiter 6 werden in einer Datenverarbeitungsanlage in Form von Protokollen aufgezeichnet.The voltage values UA, UT, Us are continuously determined with the help of several Analog-to-digital converters 22, 24, 26 according to FIG. 2, which is a block diagram of a hardware-based embodiment of the electronic control tion 16 illustrates, digitized. The analog-to-digital converters 22, 24, 26 is a common clock generator 28 assigned to this converter with the help of a predetermined Clock pulse T1 clocks synchronously. In addition, the clock generator 28 provides a second Clock pulse T2 available. The output 30 of the first analog-Digi.tal converter 22 is connected to an input 32 of a digital multiplier 34. The other Input 36 of multiplier 34 is connected to output 38 of memory 40, its input 42 is connected to the output 44 of the second analog-digital converter 24 is. The output 46 of the multiplier 34 is each provided with an input 48, 50, 52, 54 of the digital-to-analog converter 56, the parallel-serial converter 58, the comparator 60 and an optocoupler 62 connected. A second input 64 of the comparator 60 is connected to an output 66 of the third analog-digital converter 26. aside from that the comparator 60 is in series with a takeover buffer 68, a first time stage 70 and a second time stage 72 switched. The output 74 is with the optocoupler 20 connected. The transfer buffer 68 is transferred to the analog-digital converter with the aid of the clock signal T2 22, 24, 26 voted. The output 78 of the digital-to-analog converter 56 is with a Isolation amplifier 80 and the output 76 of the parallel-serial converter 58 is with the Optocoupler 62 connected. At the output of the isolation amplifier 80 one always receives the actual analog value of the current in the direct current conductor 6 flows. At the output 46 of the multiplier 34 is in each case the actually flowing Current value available in the form of a parallel 8-bit word, which is then transmitted directly via an optocoupler 62 is read out in parallel. You can also get these current values also read out serially, if a parallel 8-bit word with the help of the parallel-to-serial converter 58 is converted into a serial 8-bit word. These digital values respectively the actually flowing current values in the conductor 6 are in a data processing system recorded in the form of logs.
Zur Bestimmung des Stromes in dem gleichstromführenden Stromleiter 6 wird in einem vorbestimmten Bereich 4 der Spannungsabfall laufend ermittelt und gleichzeitig die Temperatur des Stromleiters 6 gemessen, die beispielsweise gleich der Umgebungstemperatur im Einschaltaugenblick des Stromleiters 6 ist. Der digitale Wert des gemessenen Temperaturwertes ist für den nachfolgenden Speicher eine Adresse. Im Speicherplatz dieser Adresse ist ein Korrekturwert gespeichert, der mit dem digitalen Wert des gemessenen Spannungsabfallwertes multipliziert wird. Dieser korrigierte Spannungswert ist ein Maß für den tatsächlich fließenden Stromwert bei einer Leitertemperatur, die gleich ist der Umgebungstemperatur. Mit der Zeit erhöht sich die Leitertemperatur auf ihre Betriebstemperatur. Bei steigender Temperatur des Stromleiters wird sein spezifischer Widerstand größer und damit auch der Widerstand des Stromleiters 6. Der Spannungsabfall in dem vorbestimmten Bereich 4 steigt proportional zum spezifischen Widerstand des Stromleiters 6 an, jedoch der tatsächlich fließende Strom bleibt konstant. Mit steigender Temperatur ändern sich auch die Adressen des Speichers und somit die Korrekturwerte, die umgekehrt proportional der spezifischen Widerstandsänderung des Stromleiters 6 sich ändern. Somit bleibt der ermittelte Stromwert konstant, weil der Korrekturwert sinkt und der Spannungsabfallwert entsprechend steigt.To determine the current in the DC conductor 6, the voltage drop is continuously determined in a predetermined area 4 and at the same time the temperature of the conductor 6 measured, for example the same the ambient temperature when the current conductor 6 is switched on. The digital one The value of the measured temperature value is an address for the subsequent memory. A correction value is stored in the memory location of this address, which is linked to the digital Value of the measured voltage drop value is multiplied. This corrected Voltage value is a measure of the current value actually flowing at a conductor temperature, which is the same as the ambient temperature. The conductor temperature increases over time to their operating temperature. When the temperature of the conductor increases, will be specific resistance is greater and thus also the resistance of the current conductor 6. The voltage drop in the predetermined area 4 increases proportionally to the specific Resistance of the conductor 6, but the current actually flowing remains constant. As the temperature rises, the addresses of the memory also change and thus the correction values, which are inversely proportional to the change in resistivity of the conductor 6 change. Thus the determined current value remains constant, because the correction value decreases and the voltage drop value increases accordingly.
Wenn nun ein Kurzschluß- oder Überstrom auftritt, ändert sich die Temperatur des Sromleiters 6 erst allmählich, jedoch der Spannungsabfall ändert sich m-it Auftreten des Kurzschlusses proportional zum Leiterstrom. Im Multipli- zierer 34 wird der erhöhte Spannungsabfallwert mit dem Korrekturwert multipliziert, der vor Auftreten des Kurzschlußstromes ermittelt war, da die Temperatur sich nicht sprunghaft ändern kann. Dieser erhöhte korrigierte Spannungswert ist ein Nachweis für die Erhöhung des Stromes infolge eines Kurzschluß- oder Überstromes. Mit Hilfe des Sollwertgebers 14 wird ein Grenzwert eingestellt, der abhängig ist von den zu schützenden Geräten. Mit den beiden Zeitstufen 70, 72 kann man einerseits kurze Störimpulse unterdrücken und andererseits gültige Impulse verlängern.If a short circuit or overcurrent occurs, the changes Temperature of the conductor 6 only gradually, but the voltage drop changes with the occurrence of the short circuit proportional to the conductor current. In the multiple decorator 34, the increased voltage drop value is multiplied by the correction value that was determined before the occurrence of the short-circuit current, since the temperature is not can change by leaps and bounds. This increased corrected stress value is evidence for increasing the current as a result of a short circuit or overcurrent. With help of the setpoint generator 14, a limit value is set which is dependent on the to protective devices. With the two time stages 70, 72 one can on the one hand short Suppress interference pulses and, on the other hand, extend valid pulses.
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Claims (18)
Priority Applications (2)
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DE19833342326 DE3342326A1 (en) | 1983-11-23 | 1983-11-23 | DC sensor |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19833342326 DE3342326A1 (en) | 1983-11-23 | 1983-11-23 | DC sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3342326A1 true DE3342326A1 (en) | 1985-05-30 |
Family
ID=6215044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19833342326 Withdrawn DE3342326A1 (en) | 1983-11-23 | 1983-11-23 | DC sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007074023A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Abb S.P.A. | Protection unit for an ac/dc low-voltage power supply line |
-
1983
- 1983-11-23 DE DE19833342326 patent/DE3342326A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007074023A1 (en) * | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Abb S.P.A. | Protection unit for an ac/dc low-voltage power supply line |
US8098470B2 (en) | 2005-12-29 | 2012-01-17 | Abb S.P.A. | Protection unit for an AC/DC low-voltage power supply line |
CN101346863B (en) * | 2005-12-29 | 2012-05-16 | Abb公司 | Protection unit for an ac/dc low-voltage power supply line |
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