DE3882833T2 - Anordnung zur Kontrolle und zur Messung der Isolierung eines elektrischen Netzes. - Google Patents

Anordnung zur Kontrolle und zur Messung der Isolierung eines elektrischen Netzes.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands eines elektrischen Netzes gegen Erde, die einen Treiberkreis, der dem zu überwachenden Netz ein Wechselspannungs-Referenzsignal zuführt und eine elektronische Auswerteschaltung enthält, die dazu dient, in Abhängigkeit vom zugeführten Referenzsignal ein Meßsignal zu liefern, das den Isolationszustand des Netzes abbildet, wobei das genannte Meßsignal der Isolationsimpedanz Z, gebildet aus einem Ableitwiderstand Rf und einem Störkondensator C, dessen Kapazität von den Parametern des Netzes abhängt, proportional ist, die Auswerteschaltung Mittel zu Erfassung der Anteile des genannten Meßsignals aufweist, das sich aus einem ersten Anteil in Abhängigkeit vom durch den Ableitwiderstand Rf fließenden Strom IR und einem zweiten Anteil in Abhängigkeit vom durch den Störkondensator C fließenden Strom IC zusammensetzt, und die Frequenz des dem Netz zugeführten Wechselspannungs-Referenzsignals unterhalb der Netzfrequenz liegt.
  • Gemäß einer dem bisherigen Stand der Technik entsprechenden bekannten Schaltungsanordnung kann ein Generator dem Netz eine niederfrequente Referenzwechselspannung über ein Filterglied zuführen. Der über die Erdschleife fließende Ableitstrom wird an den Klemmen eines Meßwiderstand gemessen. Die Spannung an den Klemmen des Meßwiderstands ist dabei ein Abbild der Summe aus dem über den Ableitwiderstand Rf fließenden ersten Teilstrom und dem über die Störkapazität des Netzes fließenden zweiten Teilstrom. Die direkte Isolationsmessung an den Klemmen des Meßwiderstands führt daher zu einer fehlerhaften Anzeige des Isolationszustands des Netzes. Eine zusätzliche Kompensationsschaltung erlaubt in einigen Fällen, die Störkapazität des Netzes zu berücksichtigen, für die Korrektur des Meßwertes ist jedoch die Kenntnis der Höhe dieser Kapazität erforderlich. Es ist sehr schwierig, den genauen Wert dieser Kapazität zu bestimmen, die in Abhängigkeit von der Auslegung des zu überwachenden Netzes, insbesondere von der Anzahl der jeweils betriebenen Abgänge stark variiert. Darüber hinaus wird die Spannungsmessung an den Klemmen des Meßwiderstands häufig durch Strahlungs- oder Leitungs-Störfelder in einem sehr breiten Frequenzbereich beeinträchtigt. Dieses bekannte Prinzip der Isolationsüberwachung kann nur in IT-Netzen eingesetzt werden.
  • Aus der FR 1.586.914 ist ebenfalls bekannt, den Isolationswiderstand eines Netzes durch Zuführung eines Prüfstroms mit einer Frequenz unterhalb der Netzfrequenz zu messen und dabei den Wirkanteil und den kapazitiven Blindanteil des Stromes zu unterscheiden. Die elektronischen Erfassungsschaltungen sind jedoch auch hier sehr kompliziert und Störfeldern ausgesetzt, die die Isolationsmessung verfälschen können.
  • Gemäß der Druckschrift US-A-3.976.987 enthält eine Einrichtung zur Isolationsüberwachung eines erdfreien Netzes eine Schaltung zur Einleitung eines Referenzsignals, dessen Frequenz über der Netzfrequenz liegt. Daraus ergibt sich ein hoher kapazitiver Blindwiderstand des Störkondensators, der die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung beeinträchtigt.
  • Nach der DE-A-2.542.81 1 enthält eine Schaltungsanordnung zur Messung des Isolationswiderstands einen Wechselspannungsgenerator, der ein Referenzsignal über den Meßkreis treibt, einen Meßwiderstand und eine phasenrichtige Gleichrichterschaltung zur Messung des Erdwiderstands bei Eliminierung der Erdkapazität. Diese Schaltungsanordnung enthält kein Filter für die Frequenz des Wechselspannungs-Referenzsignals, die zwischen 25 und 500 Hz liegt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine störunempfindliche Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands zu schaffen, die in der Lage ist, eine zuverlässige Anzeige des Isolationszustands des Netzes unabhängig von der jeweiligen Netzform und der Störkapazität des Netzes zu gewährleisten.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Meßsignalerfassung der Auswerteschaltung ein Synchron-Meßglied mit zwei elektronischen Umschaltern zur Verarbeitung des ersten und des zweiten Anteils des Meßsignals sowie einen Stromrichter zur Bereitstellung von zwei um 90 Grad phasenverschobenen Signalen C1 und C2 zur Ansteuerung der zugeordneten elektronischen Umschalter umfassen, wobei das erste Ansteuerungssignal C1 die gleiche Phasenlage aufweist wie das dem Netz über den Treiberkreis zugeführte Wechselspannungs-Referenzsignal, - das der Isolationsimpedanz Z proportionale Meßsignal einer Filterschaltung zugeführt wird, die dazu dient, ein gefiltertes Signal zu liefern, dessen Frequenz mit der des Wechselspannungs-Referenzsignals übereinstimmt, - eine Verstärkerschaltung mit der Filterschaltung zusammenwirkt, um zwei verstärkte gegenphasige Signale S1 und S2 zu erzeugen, die einem Ruhebzw. einem Arbeitskontakt jedes elektronischen Umschalters zugeführt werden, - eine Integratorschaltung mit dem Ausgang jedes elektronischen Umschalters verbunden ist, um den Mittelwert des ersten und des zweiten Anteils des Meßsignals zu bilden, - und Rechen- und Anzeigemittel an den Ausgang jeder Integratorschaltung angeschlossen sind, um die Werte für den Ableitwiderstand Rf sowie für die Kapazität des Störkondensators C anzuzeigen.
  • Durch die zweifache synchrone Erfassung kann das die Isolationsimpedanz Z abbildende Signal so in zwei senkrecht zueinander stehende Komponenten aufgeteilt werden: - Die eine Komponente entsprechend IZ cos a ist phasengleich mit der Referenzspannung und dient zur Messung des Ableitwiderstands Rf. - Die andere Komponente entsprechend IZ sin a ist im Vergleich zur ersten um 90º phasenverschoben und dient zur Berechnung der Störkapazität.
  • Der Ausgang jedes Umschalters ist mit einer Integratorschaltung verbunden, die dazu dient, den Mittelwert der ersten und der zweiten Komponente des Meßsignals zu bilden
  • Nach einer ersten, auf ein IT-Netz angewandten Ausgestaltung der Schaltungsanordnung zur Isolationsüberwachung wird das Wechselspannungs- Referenzsignal mit Hilfe eines Generators über Koppelkondensatoren in das Netz eingeleitet. Das Meßsignal wird an den Klemmen eines mit dem Generator und der Isolationsimpedanz in Reihe geschalteten Meßwiderstands abgegriffen.
  • Nach einer zweiten, auf ein TN- oder TT-Netz angewandten Ausgestaltung der Schaltungsanordnung zur Isolationsüberwachung wird das Wechselspannungs-Referenzsignal mit Hilfe eines ersten, um die Phasenleiter R, S, T des Netzes gelegten Erreger-Ringkerns über das Netz getrieben, wobei der Ringkern eine an einen Generator angeschlossene Primärwicklung aufweist. Das die Isolationsimpedanz IZ des Netzes abbildende Meßsignal wird an den Klemmen einer Sekundärwicklung abgenommen, die um einen zweiten, die gleichen Phasenleiter umgebenden Meß-Ringkern gelegt ist.
  • Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen: - Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands; - Fig. 2 die vektorielle Darstellung des über die Isolationsimpedanz fließenden Stromes; - Fig. 3A bis 3G die elektrischen Signale an verschiedenen Punkten des Schaltbilds aus Fig. 1; - Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Schaltungsanordnung aus Fig. 1.
  • Gemäß Fig. 1 bis 3 enthält die in einem Wechselstrom- oder Gleichstromnetz 12 eingesetzte Isolationsüberwachungsschaltung 10 einen Treiberkreis 14 zur Einleitung eines niederfrequenten Wechselspannungssignals und eine elektronische Auswerteschaltung 16 zur Erfassung des über einen Meßwiderstand 18 fließenden Ableitstroms U. Bei der Form des Netzes 12 handelt es sich um ein IT-Netz mit isolierten Neutraileiter und den Körpern d& elektrischen Anlage an Erde. Der Treiberkreis 14 enthält einen Generator 20 zur Einleitung einer Meßwechselspannung u mit einer Frequenz von 10 Hz in das Netz (siehe Fig. 3A). Das Wechselspannungsnetz 12 könnte selbstverständlich mehrere Leiter umfassen (Dreiphasennetz mit oder ohne Neutralleiter). Das Netz 12 könnte auch als Gleichstromnetz ausgeführt sein.
  • Die Isolationsimpedanz Z besteht aus einem Ableitwiderstand Rf- der parallel zu einem Störkondensator C liegt, dessen Kapazität von den Eigenschaften des Wechselspannungsnetzes 12, insbesondere von der Länge des Phasenleiters 22 abhängt. Die Frequenz des Wechselspannungsnetzes 12 kann 50, 60 oder 400 Hz betragen, und die Frequenz der Meßspannung u des Generators 20 muß unter der Frequenz des Netzes 12 liegen. Durch die Verwendung einer niedrigen Frequenz für die Meßwechselspannung u können am Ende des Meßkreises sehr geringe Phasenverschiebungen in der Größenordnung von einem Grad angezeigt und der über die Störkapazität C abfließende Strom IC minimiert werden.
  • Bei Auslegung des Netzes 12 als Gleichspannungsnetz ist eine Klemme des Generators 20 über einen ersten Ankopplungskondensator an den Leiter 12 angeschlossen. Die entgegengesetzte Klemme des Generators 20 ist an die Masse der Schaltungsanordnung 10 sowie an eine der, Klemmen des Meßwiderstands 18 angeschlossen. Ein zweiter Ankopplungskondensator 26 ist zwischen den Meßwiderstand 18 und einen elektrisch mit Erde verbundenen Leiter 28 geschaltet. Der Treiberkreis 14 bildet eine geschlossene Schleife, in der der Meßwiderstand 18 in Reihe mit der Isolationsimpedanz Z liegt. Die Spannung an den Klemmen des Meßwiderstands 18 stellt ein Abbild des Stromes dar, der der Vektorsumme aus den über den Störkondensator C bzw. den Ableitwiderstand Rf fließenden Strömen IC und IR (siehe Fig. 2) entspricht.
  • Bei Auslegung des Netzes 12 als Wechselspannungsnetz ist der Generator 20 des Treiberkreises 14 über ein (nicht dargestelltes) Filter an das Netz 12 angeschlossen. Das Funktionsprinzip der elektronischen Auswerteschaltung 16 beruht darauf- das Signal IR zu verarbeiten, um die Teilströme IR und IC zu differenzieren. Die Isolationsüberwachung besteht darin, die Isolationsimpedanz Z zu messen und daraus die Wirkkomponente des Ableitwiderstands Rf entsprechend folgender Gleichung (1) zu ermitteln
  • (1) Rf=Z cos a,
  • wobei a dem Phasenverschiebungswinkel zwischen dem über die Impedanz fließenden Strom U und der Spannung u entspricht. Gemäß Fig. 2 ergibt sich daraus entsprechend der Gleichung (2) für den über den Ableitwiderstand Rf fließenden Strom IR ein Wert von:
  • (2) IR=IZ cos a,
  • wobei IR mit der an den Klemmen der Impedanz Z anliegenden Meßspannung u in Phase liegt,
  • und gemäß Gleichung (3) für den über den Störkondensator C fließenden Strom IC der Wert:
  • (3) IC=IZ sin a,
  • wobei IC in bezug auf IR um 90º phasenverschoben ist.
  • Zur Aufteilung der um 90º phasenverschobenen Signale gemäß der Gleichungen (2) und (3) enthält die elektronische Auswerteschaltung 16 vorteilhafterweise ein Synchron-Meßglied 30, z. B. ein IC entsprechend dem von der Firma Precision Monolithics Incorporated vertriebenen Typ GAT 01, das zwei identische elektronische Umschalter umfaßt, wobei der erste Umschalter 32 dazu dient, das dem über den Ableitwiderstand Rf fließenden Strom IR zugeordnete Signal IZ cos a zu verarbeiten, und der andere Umschalter 34 dazu dient, das Signal IZ sin a aus Gleichung (3) zu verarbeiten. Die Umschalter 32, 34 können auch dem von der Firma Analog Device ADG 201 A vertriebenen Typ C MOS ADG 201 A entsprechen.
  • Der Generator 20 ist über eine Verbindung 35 an einen Stromrichter 36 zur Umwandlung der 10 Hz-Wechselspannung in zwei Rechtecksignale C1 und C2 gleicher Frequenz (siehe Fig. 3B und 3C) angeschlossen, die zur Ansteuerung der beiden Umschalter 32, 34 des Synchron-Meßglieds 30 dienen. Das erste Rechtecksignal C1 (Fig. 3B) ist phasengleich mit der Meßspannung u (Fig. 3A) und steuert den Umschalter 32 zur Verarbeitung des für die Berechnung des Ableitwiderstands Rf dienenden Stroms IR an. Das zweite Rechtecksignal C2 (Fig. 3C) des Stromrichters 36 ist in bezug auf das Meßsignal u bzw. das erste Rechtecksignal C1 um 90º phasenverschoben und steuert den anderen Umschalter 34 zur Verarbeitung des für die Berechnung der Kapazität des Störkondensators C des Netzes 12 dienenden Stroms IC an.
  • Mit der an den Klemmen des Meßwiderstands 18 anliegenden Spannung wird eine Filterschaltung 38 beaufschlagt, die dazu dient, Störspannungen und andere Störungen des Netzes 12 zu eliminieren. Die Filterschaltung 38 enthält ein erstes Eingangsfilter 40, das die 10 Hz-Wechselspannung passieren läßt und eine zusätzliche Steuerklemme 42 zur Hochfrequenz-Abtastung aufweist. Die 10 Hz-Wechselspannung am Ausgang des ersten Filters 40 wird dadurch auf eine Frequenz von 1 kHz zerhackt. Die Zerhackung wird anschließend durch die Wirkung eines zweiten 100 Hz-Filters 44 wieder aufgehoben, dessen Ausgang 46 ein reines Sinussignal mit einer Frequenz von 10 Hz liefert.
  • Mit dem durch die Filterschaltung bereitgestellten gefilterten 10 Hz-Signal werden zwei Verstarker 48, 50 beaufschlagt, die so ausgelegt sind, daß sie zwei verstärkte gegenphasige Wechselspannungssignale liefern (siehe Fig. 3D und 3E), die die gleiche Frequenz aufweisen wie die Meßspannung u. Die beiden Signale S1 und S2 werden einem Ruhe- bzw. einem Arbeitskontakt jedes elektronischen Umschalters 32, 34 zugeführt, deren gemeinsamer Punkt elektrisch mit einer Integratorschaltung 52, 54 verbunden ist, die den Mittelwert des Signals bildet.
  • Das Ausgangssignal S3 bzw. S4 (siehe Fig. 3F und 3G) jedes Umschalters 32, 34 wird auf diese Weise einzeln integriert, um den Mittelwert S5 bzw. S6 entsprechend den Werten U cos a bzw. U sin a zu erhalten. Mit dem Ausgangssignal S5 der Integratorstufe 52 wird anschließend eine Analog- Signalverarbeitungsschaltung 56 zur Bildung des Verhältnisses zwischen dem Wert der Meßspannung u und dem des Stroms IR (d. h. IZ cos a) beaufschlagt, um den Wert des Ableitwiderstands Rf zu bestimmen. Der Wert für Rf wird über eine Anzeige 58, insbesondere eine mit Leuchtdioden oder Flüssigkristallsegmenten ausgeführte Digitalanzeige angezeigt oder kann über einen (nicht dargestellten) Datenbus übertragen werden.
  • Das andere Ausgangssignal S6 der Integratorstufe 54 kann ebenfalls in einer (nicht dargestellten) Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet werden, um den Strom IC zu berechnen und die Kapazität des Störkondensators C anzuzeigen. Die Phasenverschiebung zwischen den Strömen IR und IC kann auch mit Hilfe der Signale S5 und S6 bestimmt werden.
  • Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung zur Isolationsüberwachung 10 eines Netzes gemäß Fig. 1 und 2 ergibt sich aus der vorausgehenden Beschreibung und es sei lediglich noch einmal darauf hingewiesen, daß das für die Berechnung des Ableitwiderstands Rf mit Hilfe des Synchron- Meßglieds 30 erzeugte Signal S3 durch den Umschalter 32 geliefert wird, der durch das erste Rechtecksignal C1 des Stromrichters 36 angesteuert wird, wobei das genannte Signal mit der Meßspannung u in Phase liegt. In bezug auf Fig. 3 ist erkennbar, daß das Signal S1 am Ausgang des Verstarkers 48 je nach Höhe der Kapazität des Störkondensators C in bezug auf das erste Rechtecksignal C1 mehr oder weniger phasenverschoben ist. Das Signal 4 zur Bestimmung des kapazitiven Blindwiderstands des Störkondensators C der Fehlerimpedanz Z wird durch den Umschalter 34 bereitgestellt, der durch das in bezug auf das erste Rechtecksignal C1 des Stromrichters 36 um 90º phasenverschobene zweite Rechtecksignal angesteuert wird.
  • Jede Integratorschaltung 52, 54 kann durch einen Stromkreis aus einem Widerstand 60 und einem Kondensator 62 mit einer Zeitkonstante von über 0,1 s gebildet sein. Der Widerstand 60 ist in Reihe zwischen den entsprechenden Ausgang des Umschalters 32, 34 und den Eingang der Analog- Signalverarbeitungsschaltung 56 geschaltet. Der Kondensator 62 ist parallel zwischen dem Eingang der Analog-Signalverarbeitungsschaltung 56 und Masse angeschlossen.
  • Bei der Beschreibung der zweiten Ausgestaltung gemäß Fig. 4 werden für identische Teile die gleichen Kennziffern verwendet wie bei den Schaltungen gemäß Fig. 1 bis 3. Die Isolationsüberwachungsschaltung 100 wird in diesem Fall in einem als TN-Netz ausgeführten Dreiphasennetz 102 eingesetzt, in dem der Sternpunkt 104 geerdet ist und die Körper 106 der elektrischen Anlage mit dem Potential des Neutralleiters 108 verbunden sind. Die Aufgabe der Isolationsüberwachungsschaltung 100 besteht darin, einen Referenzstrom über das zu überwachende Netz zu treiben und ein den Isolationszustand dieses Netzes abbildendes Ausgangssignal zu erfassen.
  • Diese beiden Funktionen werden ohne ein Abklemmen der Netzleiter 102 mit Hilfe einer Schaltung aus zwei mit Ringkernen 110, 112 gebildeten Magnetkreisen erfüllt. Der erste Erreger-Ringkern 110 ist Bestandteil des Treiberkreises 14 und umgibt die drei Phasenleiter R, S, T des Dreiphasennetzes 102. Der Wechselspannungsgenerator 20 mit einer Frequenz von 10 Hz ist an eine um den ersten Ringkern 110 gewickelte Primärwicklung 114 angeschlossen, wobei der Ringkern einen Spannungswandler bildet, der dazu dient, im Netz 102 eine Potentialdifferenz mit einer Frequenz von 10 Hz zu erzeugen. Zur Vermeidung von störungsbedingten Phasenverschiebungen insbesondere aufgrund von Verlusten im Werkstoff des ersten Ringkerns 110, weist dieser eine Hilfswicklung 116 zur Bereitstellung der Referenzspannung aufs die mit der tatsächlich über das Netz getriebenen Spannung phasengleich ist. Mit dieser an den Klemmen der Hilfswicklung 116 anliegenden Phasen-Referenzspannung wird der Stromrichter 36 über die Leitungsverbindung 118 beaufschlagt. Nach einer Ausführungsvariante kann die Referenzspannung direkt an den Klemmen des Generators 20 abgegriffen werden.
  • Der zweite Meß-Ringkern 112 ist Bestandteil der Auswerteschaltung 16, umgibt ebenfalls die Phasenleiter R, S, T und wirkt als Stromwandler. Eine Sekundärwicklung 120 ist zu diesem Zweck um den zweiten Ringkern 112 gewickelt und liefert ein Signal, dessen Amplitude und Phasenlage ein Abbild der Isolationsimpedanz Z des Netzes darstellen. Dieser zweite Ringkern 112 ist sehr empfindlich ausgeführt und kann zum Schutz gegen Störgrößen und äußere Magnetfelder mit einer Abschirmung 122 umgeben sein.
  • Das an den Klemmen der Sekundärwicklung 120 des zweiten Ringkerns 112 abgegriffene Meßsignal wird nach seiner Verstärkung in einem selektiven Verstärker 124 durch ein Synchron-Meßglied 30 verarbeitet. Das Synchron-Meßglied 30 entspricht hinsichtlich seiner Funktionsweise dem der Isolationsüberwachungsschaltung gemäß Fig. 1 bis 3 und wird über die zwei durch den Stromrichter 36 bereitgestellten, um 90º phasenverschobenen Rechtecksignale C1, C2 angesteuert. Das Synchron-Meßglied 30 ist einer Schaltung 128 zur Berechnung der Wirk- und Blindanteile des Meßsignals zugeordnet, die den Wert des Ableitwiderstands Rf bzw. der Kapazität des Störkondensators C des Netzes abbilden. Diese Werte werden anschließend zusammen mit der Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömen IR und IC über eine Anzeigeeinrichtung 130 angezeigt.
  • Die Isolationsüberwachungsschaltung 110 gemäß Fig. 4 kann selbstverständlich auch in einem Mehrphasen-Wechselspannungnetz mit TT-Netzform eingesetzt werden, in dem der Sternpunkt 104 geerdet ist und die Körper 106 der elektrischen Anlage direkt oder über einen Erdungsleiter mit Erde verbunden sind.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands eines elektrischen Netzes gegen Erde, bestehend aus einem Treiberkreis (14), der dem zu überwachenden Netz (12, 102) ein Wechselspannungs-Referenzsignal zuführt, und einer elektronischen Auswerteschaltung (16), die dazu dient, in Abhängigkeit vom zugeführten Referenzsignal ein Meßsignal zu liefern, das den Isolationszustand des Netzes abbildet, wobei das genannte Meßsignal der Isolationsimpedanz Z, gebildet aus einem Ableitwiderstand Rf und einem Störkondensator C, dessen Kapazität von den Parametern des Netzes (12, 102) abhängt, proportional ist, die Auswerteschaltung (16) Mittel zu Erfassung der Anteile des genannten Meßsignals aufweist, das sich aus einem ersten Anteil in Abhängigkeit vom durch den Ableitwiderstand Rf fließenden Strom IR und einem zweiten Anteil in Abhängigkeit vom durch den Störkondensator C fließenden Strom IC zusammensetzt, und die Frequenz des dem Netz (12, 102) zugeführten Wechselspannungs-Referenzsignals unterhalb der Netzfrequenz liegt, dadurch gekennzeichnet, daß - die Mittel zur Meßsignalerfassung der Auswerteschaltung (16) ein Synchron-Meßglied (30) mit zwei elektronischen Umschaltern (32, 34) zur Verarbeitung des ersten und des zweiten Anteils des Meßsignals sowie einen Stromrichter (36) zur Bereitstellung von zwei um 90 Grad phasenverschobenen Signalen C1 und C2 zur Ansteuerung der zugeordneten elekrronischen Umschalter (32, 34) umfassen, wobei das erste Ansteuerungssignal C1 die gleiche Phasenlage aufweist wie das dem Netz (12, 102) über den Treiberkreis (14) zugeführte Wechselspannungs-Referenzsignal, - das der Isolationsimpedanz Z proportionale Meßsignal einer Filterschaltung (38) zugeführt wird, die dazu dient, ein gefiltertes Signal zu liefern, dessen Frequenz mit der des Wechselspannungs-Referenzsignals übereinstimmt, - eine Verstärkerschaltung (48, 50, 124) mit der Filterschaltung (38) zusammenwirkt, um zwei verstärkte gegenphasige Signale S1 und S2 zu erzeugen, die einem Ruhe- bzw. einem Arbeitskontakt jedes elektronischen Umschalters (32, 34) zugeführt werden, - eine Integratorschaltung (52, 54) mit dem Ausgang jedes elektronischen Umschalters (32, 34) verbunden ist, um den Mittelwert des ersten und des zweiten Anteils des Meßsignals zu bilden, - und Rechen- und Anzeigemittel an den Ausgang jeder Integratorschaltung (52, 54) angeschlossen sind, um die Werte für den Ableitwiderstand Rf sowie für die Kapazität des Störkondensators C anzuzeigen.
2. Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands nach Anspruch 1, eingesetzt in einem Wechselspannungsnetz mit isoliertem Neutralleiter, insbesondere in einem IT-Netz, dadurch gekennzeichnet, daß dem Netz (12) das Wechselspannungs-Referenzsignal mit Hilfe eines Generators (20) über Ankopplungskondensatoren (24, 26) zugeführt wird und das Meßsignal an den Klemmen eines in Reihe zwischen dem Generator (20) und der Isolationsimpedanz Z geschalteten Meßwiderstands (18) abgegriffen wird.
3. Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignal- Filterschaltung (38) ein erstes Eingangsfilter (40) mit einer zusätzlichen Steuerklemme (42) zur Hochfrequenz-Abtastung aufweist, die dazu dient, die gefilterte Ausgangsspannung des ersten Filters (40) zu zerhacken, und mit einem zweiten Filter (44) bestückt ist, um die durch das erste Filter (40) durchgeführte Zerhackung aufzuheben, so daß ein gefiltertes Wechselspannungs-Meßsignal geliefert wird, das die gleiche Frequenz aufweist wie das vom Generator (20) bereitgestellte Referenzsignal.
4. Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands nach Anspruch 1, eingesetzt in einem Wechselspannungsnetz mit TT- oder TN-Netzform, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselspannungs-Referenzsignal dem Netz (102) über einen ersten Wandlerkern (110) zugeführt wird, der um die Phasenleiter R, S, T gelegt ist und eine mit einem Generator (20) verbundene Primärwicklung (114) aufweist, und das die Isolationsimpedanz Z des Netzes (102) abbildende Meßsignal an den Klemmen einer um einen zweiten Wandlerkern (112) gewickelten Sekundärwicklung (120) abgegriffen wird, der die gleichen Netzleiter umgibt.
5. Schaltungsanordnung zur Überwachung und Messung des Isolationswiderstands nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandlerkern (110) mit einer Hilfswicklung (116) versehen ist, die dem Stromrichter (36) einen Phasenbezugswert entsprechend dem durch den Treiberkreis (14) mit Wandlerkern (110) tatsächlich über das Netz getriebenen Signal liefert.
DE88401152T 1987-06-04 1988-05-11 Anordnung zur Kontrolle und zur Messung der Isolierung eines elektrischen Netzes. Expired - Fee Related DE3882833T2 (de)

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DE3882833D1 DE3882833D1 (de) 1993-09-09
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10355086A1 (de) * 2003-11-24 2005-06-09 Dipl.-Ing. Walther Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Bestimmen des ohmschen Isolationswiderstandes eines geerdeten Wechselstromnetzes
DE102011050590A1 (de) 2011-05-24 2012-11-29 Sma Solar Technology Ag Isolationsüberwachung mit einem Prüfsignal variabler Frequenz
DE102011079455A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-24 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Einprägung einer Messsignalspannung in ein Stromversorgungsnetz
EP2717063A1 (de) 2012-10-04 2014-04-09 Bender GmbH & Co. KG Verfahren zur Überwachung und Messung eines Isolationswiderstands mit einem störresistenten Messignal

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2635192B1 (fr) * 1988-08-04 1990-09-21 Alsthom Gec Systeme de mesure de decharges partielles
FR2647220B1 (fr) * 1989-05-19 1991-07-05 Merlin Gerin Controleur d'isolement numerique pour reseau electrique
FR2647219B1 (fr) * 1989-05-22 1991-07-05 Merlin Gerin Procede de correction du dephasage introduit par un tore homopolaire d'un courant de fuite et controleur d'isolement de mise en oeuvre de ce procede
FR2671190B1 (fr) * 1990-12-26 1993-03-19 Merlin Gerin Pont de mesure de tension de reference pour dispositif de controle et de mesure de l'isolement d'un reseau electrique a tension continue.
FR2675585B1 (fr) * 1991-04-22 1993-08-27 Aerospatiale Procede et dispositif de mesure et de controle de l'isolement electrique d'un systeme actif.
US5471144A (en) * 1993-09-27 1995-11-28 Square D Company System for monitoring the insulation quality of step graded insulated high voltage apparatus
US5448491A (en) * 1994-03-21 1995-09-05 Square D Company Monitor for an ungrounded system
US5450328A (en) * 1994-03-21 1995-09-12 Square D Company System for measuring line to ground impedance
JP2943133B2 (ja) * 1994-04-30 1999-08-30 キヤノン株式会社 絶縁状態測定方法、絶縁状態判定装置及びそれを用いた分散型発電装置
US5574378A (en) * 1994-12-15 1996-11-12 Square D Company Insulation monitoring system for insulated high voltage apparatus
US5652521A (en) * 1995-12-19 1997-07-29 Square D Company Insulation monitoring system for insulated high voltage apparatus
US6208149B1 (en) 1998-12-22 2001-03-27 Arkady Aynvarg Method and apparatus for monitoring electric insulation conditions in energized electric systems
US6633169B1 (en) 1999-04-08 2003-10-14 Doble Engineering Company Monitoring leakage currents from high-voltage devices
US6504382B2 (en) * 2000-12-21 2003-01-07 Eaton Corporation Electrical system with a stress shield system for partial discharge on-line monitoring of the state of high-voltage insulation
DE10205381A1 (de) * 2002-02-09 2003-08-21 Ballard Power Systems Verfahren und Einrichtung zur Isolationsüberwachung eines Gleichstromnetzes
US7312964B2 (en) * 2004-02-17 2007-12-25 Tchernobrivets Serguei Borissovitch Ground-fault monitor for multiple circuits
US8093906B2 (en) * 2008-04-02 2012-01-10 Caterpillar, Inc. System and method for testing winding insulation resistance
FR2930349B1 (fr) * 2008-04-16 2011-06-03 Areva T & D Sa Procede et systeme de detection d'un courant secondaire residuel dans un transformateur de courant dans un reseau electrique haute tension, et procede et systeme de detection de la formation d'un arc dans un disjoncteur
US8040139B2 (en) * 2009-02-16 2011-10-18 Maxim Integrated Products, Inc. Fault detection method for detecting leakage paths between power sources and chassis
US8598897B2 (en) * 2010-01-26 2013-12-03 Maxim Integrated Products, Inc. Isolation monitoring system and method utilizing a variable emulated inductance
ES2533797T3 (es) 2010-07-19 2015-04-14 Abb Technology Ag Dispositivo y método para la detección de una falla a tierra
US8749246B2 (en) * 2011-02-16 2014-06-10 Bender Gmbh & Co. Kg Method and device for determining a maximum leakage current
EP2869075A1 (de) * 2013-11-04 2015-05-06 ABB Technology AG System und Verfahren zur Detektion einer Leckage von Stromkabeln eines Gleichstrombuses nach Masse
EP3066481B1 (de) 2013-11-06 2021-01-06 Schneider Electric Solar Inverters USA, Inc. Systeme und verfahren zur isolierungsimpedanzüberwachung
DE102016208960B3 (de) * 2016-05-24 2017-11-09 Continental Automotive Gmbh Überwachungsvorrichtung und Verfahren zum Überwachen einer gegenüber einem Referenzpotential galvanisch entkoppelten Wechselspannungsquelle
CN107561364A (zh) * 2016-07-01 2018-01-09 深圳市沃特玛电池有限公司 相互交叉的绝缘检测方法及系统
EP3300202A1 (de) * 2016-09-27 2018-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur vermeidung eines gefährlichen erdfehlerstroms höherer frequenz für ein elektrisches antriebssystem
CN106771901A (zh) * 2016-11-28 2017-05-31 东北电力大学 基于定频投切电阻原理的直流系统绝缘监测方法
CN110573103B (zh) * 2017-05-31 2023-01-03 直观外科手术操作公司 电外科器械中防止绝缘破坏的系统和方法
CN107728020B (zh) * 2017-10-12 2020-06-23 国家电网公司 一种高压容性设备缺陷快速诊断系统
CN110967559A (zh) * 2019-03-01 2020-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 绝缘检测电路、方法以及电池管理系统
CN110967560A (zh) * 2019-03-01 2020-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 绝缘检测电路及检测方法、电池管理系统
CN115494349B (zh) * 2022-11-04 2023-04-07 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 有源配电网单相接地故障区段定位方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1586914A (de) * 1968-08-14 1970-03-06
US3976987A (en) * 1975-08-29 1976-08-24 Square D Company Dual channel dynamic line isolation monitor
DE2542811C2 (de) * 1975-09-25 1979-08-23 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Schaltungsanordnung zur Messung des Erdwiderstandes einer erdfreien Starkstromschaltung
DE2545325C3 (de) * 1975-10-09 1979-03-22 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Schaltungsanordnung zur Messung des Isolationswiderstandes erdfreier Starkstromschaltungen
US4142143A (en) * 1977-11-18 1979-02-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Lightning ground system attachable admittance testing instrument
US4206398A (en) * 1978-04-26 1980-06-03 Esb Incorporated Method of and apparatus for detecting ground faults in isolated power supply systems
US4200835A (en) * 1978-05-30 1980-04-29 Fuji Electric Co., Ltd. Method and apparatus for measuring the insulation resistance of an operating grounded transmission line system
US4422034A (en) * 1980-01-22 1983-12-20 Toyo Sushinki Kabushiki Kaisha Method for measuring insulation resistance and device therefor
IT1212405B (it) * 1980-01-31 1989-11-22 Sits Soc It Telecom Siemens Disposizione circuitale atta a misurare le caratteristiche elettriche delle linee telefoniche d'utente.
US4335348A (en) * 1980-04-10 1982-06-15 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Cable conductor continuity tester with magnetically coupled drive means and sensor
DE3112952C2 (de) * 1981-03-31 1994-05-05 Walther Bender Gmbh & Co Kg Di Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Gesamtableitungsimpedanz in einem ungeerdeten Wechselstromnetz
DE3270183D1 (en) * 1981-12-22 1986-04-30 Zuerich Kanton Elektwerk Process and device to control at least one compensation coil in a polyphase network
JPS6256870A (ja) * 1985-09-05 1987-03-12 Toshiba Corp 避雷器の劣化検出装置
GB2191591A (en) * 1986-06-10 1987-12-16 Kenure Developments Limited Earth monitoring

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10355086A1 (de) * 2003-11-24 2005-06-09 Dipl.-Ing. Walther Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Bestimmen des ohmschen Isolationswiderstandes eines geerdeten Wechselstromnetzes
DE10355086B4 (de) 2003-11-24 2018-06-14 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Bestimmen des ohmschen Isolationswiderstandes eines geerdeten Wechselstromnetzes
DE102011050590A1 (de) 2011-05-24 2012-11-29 Sma Solar Technology Ag Isolationsüberwachung mit einem Prüfsignal variabler Frequenz
WO2012160118A1 (en) 2011-05-24 2012-11-29 Sma Solar Technology Ag Isolation monitoring using a test signal of variable frequency
DE102011079455A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-24 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Einprägung einer Messsignalspannung in ein Stromversorgungsnetz
DE102011079455B4 (de) * 2011-07-20 2013-10-31 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Einprägung einer Messsignalspannung in ein Stromversorgungsnetz
US9157944B2 (en) 2011-07-20 2015-10-13 Bender Gmbh & Co. Kg Method and a device for impressing a measuring-signal voltage on a power supply network
EP2717063A1 (de) 2012-10-04 2014-04-09 Bender GmbH & Co. KG Verfahren zur Überwachung und Messung eines Isolationswiderstands mit einem störresistenten Messignal
DE102012218107A1 (de) 2012-10-04 2014-04-10 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überwachung und Messung eines Isolationswiderstands mit einem störresistenten Messsignal
US9632131B2 (en) 2012-10-04 2017-04-25 Bender Gmbh & Co. Kg Method for monitoring and measuring an insulation resistance with interference-resistant measuring signal
DE102012218107B4 (de) 2012-10-04 2023-04-27 Bender Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überwachung und Messung eines Isolationswiderstands mit einem störresistenten Messsignal und zugehöriger Signalgenerator

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Publication number Publication date
ATE92637T1 (de) 1993-08-15
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EP0297933B1 (de) 1993-08-04
US4896115A (en) 1990-01-23
DE3882833D1 (de) 1993-09-09
ES2043866T3 (es) 1994-01-01
FR2616228B1 (fr) 1989-09-08

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