DE3513847A1 - Verfahren zum ueberwachen der isolationswiderstaende einer schar von baugruppen einer elektrischen anlage mit gemeinsamer erdfreier stromversorgung, insbesondere einer fernmelde- oder signaltechnischen einrichtung - Google Patents

Verfahren zum ueberwachen der isolationswiderstaende einer schar von baugruppen einer elektrischen anlage mit gemeinsamer erdfreier stromversorgung, insbesondere einer fernmelde- oder signaltechnischen einrichtung

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DE3513847A1 DE19853513847 DE3513847A DE3513847A1 DE 3513847 A1 DE3513847 A1 DE 3513847A1 DE 19853513847 DE19853513847 DE 19853513847 DE 3513847 A DE3513847 A DE 3513847A DE 3513847 A1 DE3513847 A1 DE 3513847A1
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Michael Dipl.-Ing. 5657 Haan Heedt
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Quante Fernmeldetechnik 5600 Wuppertal GmbH
Quante Fernmeldetechnik GmbH
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    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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    • GPHYSICS
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Description

  • Kennwort: "(4) Automatischer Abgleich "
  • Verfahren zum Überwachen der Isolationswiderstände einer Schar von Baugruppen einer elektrischen Anlage mit gemeinsamer erdfreier Stromversorgung, insbesondere einer fernmelde- oder signaltechnischen Einrichtung Die Erfindung bezieht sich auf ein Überwachungsverfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
  • Bei dem bekannten Verfahren werden zur Überwachung der Isolationswiderstände Brückenschaltungen eingesetzt, um die beiden zu überwachenden Isolationswiderstände ausschließlich über ein Spannungsverhältnis zu kontrollieren. Es handelt sich dabei um eine "passive Überwachung", wo jede einen bestimmten Grenzwert überschreitende Änderung des Spannungsverhältnisses als Fehlerfall angezeigt wird, obwohl dies in manchen Fällen nicht zutrifft. So kann eine Änderung des Spannungsverhältnisses beispielsweise auch durch eine Verbesserung der Isolationswiderstände zustande kommen, weil beispielsweise eine früher einmal eingedrungene Feuchtigkeit aus der Isolation entweicht oder eine Erhöhung der Widerstände durch Abschalten von Teilen einer Baugruppe zustande kommt und auf Umladevorgängen der Kapazitäten der Signalanlage beruht.
  • Bessere Ergebnisse ergeben sich in dieser Hinsicht bereits durch ein vorgeschlagenes neues Verfahren, das Gegenstand der parallelen Patentanmeldung, Kennwort: "(2) Kombinierte Überwachung" ist, deren Inbalt auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Hier wird in allen Zweigen der Meßeinrichtung mit dem gleichen Bezugspotential des einen Pols der gemeinsamen Stromversorgung gearbeitet und jeweils ein Referenzwiderstand parallel zu dem höheren der beiden zu überwachenden Isolationswiderstände geschaltet und damit Spannungsabfälle gemessen, die eine Berechnung der aktuellen konkreten Isolationswiderstände in der betreffenden Baugruppe der Signalanlage ermöglichen. Es liegt jetzt eine "aktive Überwachung" der Isolationswiderstände vor, die alle scheinbaren Isolationsfehler eliminiert, die beispielsweise durch eine Verbesserung der Isolationswiderstände zustande kommen. Es werden in diesem Fall auch jene Isolationsfehler erkannt, die durch eine in manchen Fällen mögliche proportionale Änderung der beiden zu überwachenden Isolationswiderstände zustande kommen, welche durch das vorgenannte bekannte, mit der Brückenschaltung arbeitende Verfahren nicht ermittelt werden konnten.
  • Das mit der Meßeinrichtung ermittelte, der Auswerteeinrichtung zugehende Ausgangssignal, das in digitaler Enorm beispielsweise als Frequenz ausgebildet ist, unterliegt aber Fehlern, weshalb die in die Auswerteeinrichtung gelangten Ergebnisse unbefriedigend sind. Dies beruht auf Toleranzen und Fehlern der dabei verwendeten Bauelemente, die auch durch die Temperatur beeinflußt werden. Solche Fertigungstoleranzen und Temperaturfehler ergeben sich aus in der Meßeinrichtung verwendeten Frequenzfiltern und Analog-Digital-Wandlern, welche die Meßgröße, z.B. den gemessenen Spannungsabfall, in eine Frequenz wandeln. Diese Abweichungen führen zu Anzeigeungenauigkeiten in der Auswerteeinrichtung. Um dies auszuschließen oder wenigstens begrenzen zu können, war man genötigt, sehr gute und damit kostspielige Bauelemente zu verwenden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungsverfahren zu entwickeln, das derartige Anzeigeungenauigkeiten grundsätzlich vermeidet und dennoch die Anwendung von fehlerbehafteten handelsüblichen, preiswerten Bauelementen gestattet. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Verfahrensschritte erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt: Durch die dort angeführten beiden Referenzmessungen werden für die Auswerteeinrichtung Anhaltspunkte in Form von zwei Referenz-Ausgangsgrößen geschaffen, die es der Auswerteeinrichtung im Meßbetrieb gestatten, die durch Toleranz-und Temperaturfehler bedingten Ungenauigkeiten grundsätzlich rechnerisch zu eliminieren und die exakten Isolationswiderstände aufgrund der eingehenden Ausgangsgrößen zu ermitteln.
  • Dieser Vorgang ist in der nachfolgenden Beschreibung ausführlich geschildert.
  • Durch die Maßnahmen von Anspruch 2 wird weiterhin erfindungsgemäß ermöglicht, das ganze Spektrum der anfallenden Ausgangsgrößen mit der gleichen Meßmethode zu vermessen. Dadurch wird das Meßverfahren vereinfacht und auch für kleine Ausgangsgrößen eine hohe Meßgenauigkeit erreicht.
  • In den weiteren Unteransprüchen 3 bis 6 sind Maßnahmen angeführt, die das Meßergebnis verbessern und die Verfahrensweise vereinfachen, was in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert wird.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Überwachungsschaltung für eine elektrische Signalanlage und in Fig. 2, in einer ergänzten Detailansicht von Fig. 1, Schaltungsmittel, die das erfindungsgemäße Verfahren bei der Überwachungsschaltung von Fig. 1 anzuwenden gestatten.
  • Die Fig. 1 zeigt schematisch eine als signaltechnische Einrichtung ausgebildete Anlage lo, wie sie als Signalanlage beispielsweise beim Eisenbahnverkehr Anwendung findet.
  • Die Anlage lo besteht aus einer Schar von zueinander getrennt zu überwachenden Baugruppen, von denen hier lediglich zwei, mit 11, 11' bezeichnet, dargestellt sind, die aber sinngemäß auf n solcher Baugruppen erweitert zu denken ist.
  • Alle Baugruppen 11, 11' sind an eine gemeinsame erdfreie Stromversorgung 12 angeschlossen, die aus einer elektrischen Batterie 13 besteht und die Versorgungsspannung Ub liefert.
  • Die mit dem Minuspol verbundene Pol leitung ist mit m und die mit dem Pluspol verbundene Leitung mit p bezeichnet.
  • In der einen Baugruppe 11 sollen die Isolationswiderstände RPE und RmE überwacht werden, die zwischen den beiden Pol leitungen p und m sowie der Erde 14 bestehen, während in der anderen Baugruppe ll'die entsprechenden Isolationswiderstände Rpl und Rml gegenüber einem ersten Gestell 14' beobachtet werden sollen. Solche Gestelle 14' dienen zur Aufnahme der Glieder einer solchen Signalanlage. Als Baugruppe 11' können mehrere solcher Gestelle oder nur Teile eines solchen Gestells fungieren. Zur Vereinfachung der weiteren Betrachtung soll für diese zu überwachenden Isolationswiderstände die repräsentative Bezeichnung Rp und Rm verwendet werden.
  • Zur Überwachung dieser Widerstände Rp, Rm wird die aus Fig. 1 ersichtliche Meßeinrichtung 15 verwendet, die bereits Gegenstand der parallelen Patentanmeldung, Kennwort: "(1) Isolationsmesser" der gleichen Anmelderin ist und deren Inhalt zugleich zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird. Diese Meßeinrichtung 15 besteht aus jeder Baueinheit 11, 11' zugeordneten eigenen Eingangsmeßkreisen 26, 26', die über einen Wählschalter 23 in zeitlicher Folge mit einer allen Baugruppen zugeordneten gemeinsamen Folgeschaltung 27 verbunden werden. Die Schnittstelle zwischen der Signalanlage lo und der Meßeinrichtung 15 ist durch eine gestrichelte Linie 16 markiert. Eine weitere gestrichelte Linie 31 kennzeichnet eine Schnittstelle zwischen der eigentlichen Meßeinrichtung 15 und einer Auswerteeinrichtung 30. An dieser Schnittstelle 31 könnte alternativ auch der Wählschalter 23 angeordnet sein, weshalb dann jeder Eingangskreis 26, 26' seine eigene Folgeschaltung 27 aufweisen würde, wenn auch die Art der dabei verwendeten Bauelemente die gleiche ist. Wegen des übereinstimmenden Aufbaus der Eingangskreise 26, 26' genügt es, die verschiedenen Bauelemente der Meßeinrichtung 15 anhand der Detailansicht von Fig. 2 zu beschreiben, aus welcher zugleich jene, in Fig. 1 nicht näher gezeigten Schaltungsmaßnahmen erkennbar sind, die zur Durchführung des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens dienen und daher sinngemäß bei jedem der Eingangskreise 26, 26' von Fig. 1 angewendet zu denken sind.
  • Der Eingangsmeßkreis 26'umfaßt einen Verstärker 19, dessen Bezugspotential, ausweislich der Leitung 28 der eine Pol der gemeinsamen Stromversorgung 12 ist, nämlich hier mit der Pol leitung m in Verbindung steht, wie aus der Verbindungsleitung 17 zu erkennen ist. Das gleiche Bezugspotential der Pol leitung m wird ausweislich der Verbindungen 18, 22 auch für die übrigen Bauelemente der Folgeschaltung 27 benutzt und wird ausweislich einer Leitung 24 schließlich auch in der Auswerteeinrichtung 30 genutzt. Am Eingang des Verstärkers 19 befindet sich der in der Anschlußleitung 29 gezeigte hochohmige Eingangswiderstand Rt, der durch entsprechend ergänzte Indizierung in Fig. 1 jeweils mit Rrl und RrE gekennzeichnet ist. Am Eingang des Verstärkers 19 wirkt ein Innenwiderstand Zi, der in Fig. 1 dementsprechend mit Zil bzw. ZiE gekennzeichnet ist. Über einen Schalter 35 läßt sich jeweils ein Referenzwiderstand Rr, der in Fig. 1 mit Rrl bzw. RrE indiziert ist, wahlweise einem der beiden zu überwachenden Isolationswiderstände Rm und Rp parallel schalten, was im Laufe des Meßverfahrens von der Auswerteeinrichtung 30 bewirkt wird, die diesen Referenzwiderstand Rr jeweils dem größeren der beiden Isolationswiderstände parallel zuschaltet.
  • In der erwähnten Folgeschaltung 27 ist als erstes Bauelement ein Frequenzfilter 20 vorgesehen, dem sich ein die vorliegende Erfindung besonders kennzeichnender Spannungsteiler 32 anschließt, der die beiden Teilwiderstände R1, R2 und RA umfaßt, deren Bedeutung und Schaltung noch näher beschrieben werden wird. Diesem Spannungsteiler 32 folgt ein bereits 33 erwähnter Analog-Digital-Wandler3.3Als Analogsignalfallen hier eingangsseitig Meßgrößen in Form der Teil spannung Um bzw. Up an, die auf dem jeweiligen Spannungsabfall der zu überwachenden Isolationswiderstände Rm und Rp beruhen.
  • Durch einen nicht näher in Fig. 1 und 2 gezeigten Schalter läßt sich als Meßgröße schließlich auch die erwähnte Spannung Ub der Stromversorgung 12 ermitteln. Der Wandler 33 gibt Frequenzen als Ausgangsgröße f ab, die über die Ausgangsleitung 34 an die Auswerteeinrichtung 30 gelangt und dort erfaßt, ausgewertet und zur Steuerung der Meßeinrichtung 15 genutzt wird.
  • Wegen des bei allen Bauelementen 19, 20, 33, 30 genutzten gleichen, durch die Bezugsleitung 28 übermittelten Bezugspotentials der Pol leitung m ist es möglich, die gleiche Betriebsspannung Ubl zu verwenden, die übrigens, wie aus Fig. 1 hervorgeht, zugleich in allen Eingangskreisen 26, 26 genutzt wird. Dies bringt eine außerordentliche Vereinfachung der Schaltung.
  • In der nachfolgenden Betrachtung sollen die konkret im Meßfall der Einrichtung 15 anfallenden erwähnten Meßgrößen Um und Ub durch das allgemeine Spannungskürzel U bezeichnet werden. Dann ergibt sich in der Ausgangsleitung 34 die entsprechende Ausgangsgröße f, doch ist diese aufgrund von Bautoleranzen und Temperaturbeeinflussungen Frequenzabweichungen unterworfen, die nachfolgend ganz allgemein mit df bezeichnet werden sollen. Würde der Wandler 33 keinen Toleranzen unterliegen, was leider nicht zutrifft, so ließe sich die Ausgangsgröße f, nämlich die in Hz gemessene Ausgangsfrequenz, aus der Meßgröße, nämlich der in V gemessenen Spannung U durch einen Kopplungsfaktor k beschreiben, dem die Dimension l/Vs zukommt und dieses Verhältnis durch die Gleichung beschreiben f = k-U Der Wandler unterliegt aber der erwähnten Fertigungstoleranz bzw. dem Temperaturfehler, weswegen zu dem erwähnten Kopplungsfaktor k sich auch noch die Abweichung dk ergibt und daher zu dem bereits erwähnten Fehler in der Ausgangsgröße f führt, der nachfolgend mit df bezeichnet werden soll.
  • Anstelle der vorgenannten Gleichung gilt daher in Wirklichkeit die kompliziertere Beziehung: (a) f +- df = (k +- dk) UU Geht man davon aus, daß, was im wesentlichen zutrifft, der Wandler 33 linear arbeitet, so ist aus (a) erkennbar, daß zwischen der Meßgröße U und der Ausgangsgröße f eine lineare Beziehung besteht.
  • Die Meßeinrichtung 15 muß im konkreten Fall bei Überwachung der Isolationswiderstände Rp, Rm einer Signal anlage einen Meßbereich zwischen OV bis 100V überstreichen. Wenn folglich sehr kleine Spannungen der Meßgröße U gemessen werden sollen, fallen sehr niedrige Ausgangsgrößen f an, weshalb die Auflösegenauigkeit dieser kleinen Ausgangsgrößen f sehr ungünstig ist. Man muß entweder lange Meßzeiten anwenden, die für die schnelle Wirksamkeit der Meßeinrichtung 15 hinderlich sind, oder ein anderes Meßverfahren anwenden, was die Verfahrensweise des Meßvorgang kompliziert macht.
  • Die Erfindung ermöglicht ein einheitliches Meßverfahren über den gesamten Meßbereich, wo der Spannungsteiler 32 als Addierstufe genutzt wird.
  • Man geht hierzu von einer hochstabilisierten und zweckmäßigerweise auch temperaturkonstanten Spannungsquelle 25 aus, die ebenfalls von der bereits erwähnten einheitlichen Betriebsspannung Ub gespeist sein kann. An diese Spannungsquelle 25 ist ein durch die veilwiderstände R3,R4 erzeugter Spannungen teiler angeschlossen, der in der Addierstufe 32 an den Wandler 33 einer als Basiswert c anzusehende spannung zu der Meßgröße U addiert. Damit ergibt sich aus der vorerwähnten Gleichung (a) am Wandler 33 die neue Beziehung: (b) f + df = (k +- dk) (U(U + Uc) Wenn jetzt die Eingangsgröße U = 0 wird, ergibt sich eine einwandfrei meßbare Ausgangsgröße durch die Frequenz in der Größe (k + dk) ' Uc Wie ersichtlich, kann man somit jetzt den gesamten Meßbereich mit der gleichen Meßmethode unter hoher Auflosegenauigkeit erfassen.
  • Es gibt nun in der Meßeinrichtung 15 noch weitere Bauelemente, die ihrerseits fehlerbehaftet sind, wie insbesondere der Frequenz filter 20. Dadurch gelangt zum Wandler 33 nicht die eigentlich gewünschte Meßgröße U, sondern diese Meßgröße ist ihrerseits einer Abweichung dU unterworfen, welche in der nachfolgenden Betrachtung wiederum repräsentativ für entsprechende Abweichungen der bereits genannten Meßgrößen Um und Ub sein soll. Deswegen ist die vorerwähnte Gleichung (b) noch durch diesen Fehler dU zu ergänzen und erhält daher die tatsächlichen Umstände besser beschreibende Form: (c) f t df = (k + dk) (U(U - dUdU + Uc) Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens vor Ausführung der eigentlichen Messung werden zwei Referenzmessungen vorgenommen. Bei der ersten Referenzmessung wird am aus Fig. 2 ersichtlichen Eingang M des Verstärkers 19 eine erste Referenzgröße, nämlich eine definierte Referenzspannung URef eingespeist, die hinter dem Wandler 33 eine erste Referenz-Ausgangsgröße fRef + df erzeugt, weil natürlich auch diese Ausgangsgröße der oben erwähnten Abweichung df durch die Bauelemente ausgesetzt ist. Dies wird mit der Schaltung von Fig. 2 dadurch bewerkstelligt, daß ein in der erwähnten Anschlußleitung 29 befindlicher Schalter 36 geöffnet wird, der sowohl vor dem erwähnten Eingangswiderstand Rt als auch vor der Anschlußstelle des Referenzwiderstandes Rr liegt und dadurch zunächst Meßsignale von den zu überwachenden Isolationswiderständen Rp, Rm unterbindet. Die Referenz- spannung URef wird der bereits erwähnten hochstabilisierten Spannungsquelle 25 unter Zuhilfenahme des genannten Spannungsteilers R3, R4 entnommen und durch Schließen eines weiteren Schalters 37 über die Leitung 38 dem Eingang M zugeführt. Dadurch erhält man anhand der auch in diesem Fall gültigen Gleichung (c) zwischen der bekannten Eingangsgröße URef die mit folgenden Fehlern behaftete erste Referenz-Ausgangsgröße (d) f + df = (k +- dk) (URef +-dU + U0).
  • Danach wird mit der in Fig. 2 gezeigten Schaltung eine zweite Referenzmessung ausgeführt. Dazu wird der Eingang M der Meßeinrichtung 15 freigeschaltet. Dies geschieht, indem bei unverändert offenbleibendem Schalter 36 nunmehr auch der Schalter 37 geöffnet wird und daher als Eingangsgröße der Spannungswert U = 0 erscheint. Dadurch ergibt sich am Ausgang des Wandlers 33 eine zweite Referenz-Ausgangsgröße, die nun der Beziehung: (e) f0 +- df = (k dk) (Uc t dU) genügt. Die Auswerteeinrichtung 30 kennt nun nicht nur die anfallenden Referenzgrößen f0 und f Ref' sondern auch, durch entsprechende Eingaben vorgegebenen Referenz-Eingangsgrößen Uc und RRef Dies versetzt die Auswerteeinrichtung 30 nunmehr in die Lage, durch eine einfache rechnerische Beziehung aus den bekannten Größen nach den Gleichungen (e) und (d) für jeden Meßfall, wc nach Gleichung (c) die individuellen entsprechend fehlerbehafteten Ausgangsgrößen f und zugehörigen Eingangsgrößen rj anfallen, die Fehler rechnerisch zu eliminieren. Dazu geht man rechnerisch beispielsweise so vor, daß man von der linken und rechten Seite der beiden Gleichungen (c) und (d) die linke bzw.
  • rechte Seite der Gleichung (e) abzieht, wodurch jeweils die unerwünschten Fehler df einerseits und dU sowie UO andererseits wegfallen. Wird aus diesen beiden auf diese Weise bereinigten Gleichungen ein Quotient gebildet, so fällt schließlich durch Kürzen auch der fehlerbehaftete Kopplungsfaktor (k f dk) weg und es ergibt sich für die Berechnung der jeweils anfallenden Meßgröße U die eindeutige, fehlerfreie Beziehung zu der dabei gemessenen Ausgangsgröße f durch die Gleichung Werden alle gemessenen Ausgangsgrößen, nämlich die Frequenzen f mit dieser Gleichung (g) normiert, so erhält man als Ergebnis exakte Eingangsgrößen, nämlich die gesuchten Spannungen U, obwohl die Bauelemente nach wie vor deren genannten Fehlern unterworfen sind. Es bleiben lediglich der vernachlässigbare Liniearfehler und der Fehler der Referenzspannungen, wobei ersterer durch entsprechende Auswahl des Wandlers 33 für das Ergebnis unwesentlich gemacht werden kann. Durch erneutes Messen von Uc und URef läßt sich auch ein Temperatureinfluß eliminieren.
  • Die erwähnte Basisspannung Uc wird natürlich so hoch gelegt, daß sie mit Sicherheit den größten zu erwartenden Meßgrößenfehler dU übersteigt. Um eine hohe Meßgenauigkeit zu erzielen empfiehlt es sich schließlich, für die beiden eingespeisten Referenzgrößen URef einerseits und U = 0 andererseits einen möglichst hohen Unterschied zu wählen. Kennwort: "(4) Automatischer Abgleich" Liste der Bezugszeichen und Benennungen: lo elektrische Anlage, Signalanlage 11 gegenüber der Erde 14 wirksame Baugruppe 11' gegenüber einem Gestell 14' wirksame Baugruppe 12 Stromversorgung 13 Stromspeicher, Batterie 14 Erde 14' erstes Gestell 15 Meßeinrichtung 16 Linie der Schnittstelle zwischen lo, 15 17 Verbindungsleitung von 19 18 Verbindungsleitung von 33 19 Eingangsverstärker 20 Bauelement, Frequenzfilter 21 Leitung 22 Verbindungsleitung von 20 23 Wählschalter 24 Verbindungsleitung von 30 25 Spannungsquelle 26 Eingangskreis zu 11 26' Eingangskreis zu 11' 27 Folgeschaltung zu 26 und 26' 28 Leitung für Bezugspotential, Bezugsleitung 29 Anschlußleitung zu 14 29' Anschlußleitung zu 14' 30 Auswerteeinrichtung 31 Linie der Schnittstelle zwischen 15, 30 32 Bauelement, Spannungsteiler, Addierstufe 33 Bauelement, Analog-Digital-Wandler 34 Ausgangsleitung von 27 35 Schalter 36 Schalter in 29 37 Schalter in 38 38 Leitung für URef f Ausgangsgröße, Ausgangsfrequenz df Abweichung von f, Frequenzabweichung fRef Referenz-Ausgangsgröße, Referenz-Ausgangsfrequenz f0 Referenz-Ausgangsgröße für U = 0 k Kopplungsfaktor (in l/Vs) dk Abweichung von k (in l/Vs) M Eingang von 19 m Pol leitung zum Minuspol von 13 p Polleitung zum Pluspol von 13 RmE Isolationswiderstand zwischen Minuspol und Erde 14 Rml Isolationswiderstand zwischen Minuspol und Gestell 14' Rm repräsentativer Isolationswiderstand für RmE und Rm Rp Isolationswiderstand zwischen Pluspol und Erde 14 Rpl Isolationswiderstand zwischen Pluspol und Gestell 14' Rp repräsentativer Isolationswiderstand für Rpl und RpE RrE Referenzwiderstand in der gegenüber der Erde wirksamen Meßeinrichtung von 26 Rr Referenzwiderstand in der gegenüber dem Gestell 14' wirksamen Meßeinrichtung 26' Rr repräsentativer Referenzwiderstand für RrE und Rr RtE Eingangswiderstand bei der gegenüber der Erde 14 wirksamen Baugruppe 11 Rt Eingangswiderstand bei der gegenüber dem Gestell 14' wirksamen Baugruppe 11' Rt repräsentativer Eingangswiderstand für RtE und Rt RA Teilwiderstand von 32 R1 Teilwiderstand von 32 R2 Teilwiderstand von 32 R3 Teilwiderstand zu 25 R4 Teilwiderstand zu 25 U Kürzel für die Meßgrößen Um, Up, Ub, Umr Uc Basiswert, Basisspannung URef Referenzgröße, Referenzspannung dU Abweichungen von Um, Up, Ub, Umr Ub Batteriespannung des Stromspeichers 13 Ubl Betriebsspannung aller Bauteile von 15, 30 Umr Spannungsabfall bei Rm mit parallel geschaltetem Rr Up Spannungsabfall über dem Isolationswiderstand Rp Um Spannungsabfall über dem Isolationswiderstand Rm Zi E Innenwiderstand des Eingangsverstärkers be 26 Zi Innenwiderstand des Eingangsverstärkers bei 26' Zi repräsentativer Innenwiderstand für Zi und ZiE - Leerseite -

Claims (6)

  1. Kennwort: "(4) Automatischer Abgleich" Patent ansprüche: 1.) Verfahren zur Überwachung der Isolationswiderstände (Rm, Rp) einer Schar von Baugruppen (11,11') einer elektrischen Anlage (lo) mit einer gemeinsamen erdfreien Stromversorgung (12), vorzugsweise eine fernmelde- oder signaltechnische Einrichtung mit einzelne Baugruppen (11') aufnehmenden Gestellen (14'), gegenüber einem jeder Baugruppe (11,11') zugeordneten bestimmten Bezugspotential und/oder gegenüber der gemeinsamen Erde (14), mit einer Meßeinrichtung (15), umfassend einen hochohmigen Eingang (M) für die aus den zu überwachenden Isolationswiderständen (Rm,Rp) resultierenden Meßgrößen (U) in der jeweiligen Baugruppe, wie den Spannungsabfall (Um, Up) an einem Isolationswiderstand (Rm, Rp) und die Stromversorgungs-Spannung (Ub), und diesem nachge -schaltete fehlerbehaftete Bauelemente, wie Frequenzfilter (20) und Analog-Digital-Wandler (33), zur Aufbereitung der Meßgröße in ein Ausgangssignal (f), wie eine als digitales Signal fungierende Frequenz (f), und mit einer daran angeschlossenen Auswerteeinrichtung (30) für das Ausgangssignal (f), da dur c h gek e n n z e i c h ne t, daß für eine erste Referenzmessung am Eingang (M) der bauelement-spezifische Fehler (dU, dk) aufweisenden Meßeinrichtung (15) eine definierte Referenzgröße (URef), wie eine definierte Referenzspannung, eingespeist wird, die am Ausgang (34) für die Auswerteeinrichtung (30) eine mit Fehlern behaftete erste Referenz-Ausgangsgröße (f + df) liefert, und dann in einer zweiten Referenzmessung der Eingang (M) der Meßeinrichtung (15) freigeschaltet wird (U = 0! und am Ausgang (34) für die Auswerteeinrichtung (3o) eine ebenfalls mit Fehlern behaftete zweite Referenz-Ausgangsgröße ( fO - df) ergibt, und daß schließlich in der Auswerteeinrichtung (30) die beim späteren Meßbetrieb (U) der zu überwachenden Isolationswiderstände (Rm, Rp) anfallenden ihrerseits fehlerbehafteten Ausgangsgrößen (f + df) mit den bei den beiden Referenzmessungen sich ergebenden Daten (fRef, URef, fO, U = 0) in eine rechnerische Beziehung (Formel g) gesetzt werden, wo die bauelement-spezifischen Fehler (dU, dk) sich wechselseitig aufheben und ein fehlerfreies Meßergebnis (U = const ' URef) liefern.
  2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei den Referenz-Messungen (UReft U = 0) als auch beim normalen Meßbetrieb (U) zweckmäßigerweise hinter den fehlerbehafteten Bauelementen (20), aber noch vor dem die Ausgangssignale (f, fO, fRef) an die Auswerteeinrichtung (30) liefernden Bauelement (33) ein fester Basiswert (Uc), wie eine vorgegebene Basisspannung, eingespeist wird, die additiv zur Meß- bzw. Referenzgröße (URef, U = 0, U) hinzukommt und die im Meßbetrieb für die Auswerteeinrichtung (30) auch bei kleinen Eingangsgrößen (U gegen 0) bequem meßbare Ausgangsgrößen (f +- df) erzeugt.
  3. 3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiswert (Uc) und die Referenzgrößen (URef; U = 0) einer gemeinsamen hochstabilisierten und vorzugsweise auch temperaturkonstanten Spannungsquelle (25) entnommen werden.
  4. 4.) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Referenzgrößen (URef; U = 0) ein hoher Größenunterschied eingehalten wird.
  5. 5.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiswert (Uc) größer als der maximal zu erwartende Meßgrößenfehler (dU) gewählt wird.
  6. 6.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiswert (Uc) über ein Addierglied (32) eingegeben wird, welches vorzugsweise aus einer Widerstandsanordnung (R1, R2, RA) besteht.
DE19853513847 1985-04-17 1985-04-17 Verfahren zum ueberwachen der isolationswiderstaende einer schar von baugruppen einer elektrischen anlage mit gemeinsamer erdfreier stromversorgung, insbesondere einer fernmelde- oder signaltechnischen einrichtung Withdrawn DE3513847A1 (de)

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