DE4029293A1 - Detecting defects in electrical components - has internal protection for high voltage capacitor battery in h circuit using current converter measurement devices - Google Patents
Detecting defects in electrical components - has internal protection for high voltage capacitor battery in h circuit using current converter measurement devicesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zum Erfassen eines Fehlers bei elektrischen Bauelementen, wie z. B. Kondensatoren, Induktivitäten und Halb leiterbauelementen.The invention relates to an arrangement and a Method for detecting an electrical fault Components such as B. capacitors, inductors and half ladder components.
Bei derartigen Bauelementen, insbesondere Kondensatorbatterien mit innenliegenden Sicherungen, ist es problematisch, Fehler, insbesondere Sicherungsunterbrechungen, zu lokalisieren, da nur meist kleine Stromänderungen gegeben sind.With such components, in particular capacitor banks with internal fuses, it’s problematic, errors, especially to locate backup interruptions, since only mostly small current changes are given.
In der US-Patentschrift 42 19 856, Fig. 3, ist eine Kondensator batterie mit vier Teilbatterien gezeigt, welche paarweise in Reihe geschaltet und in zwei parallelen Zweigen angeordnet sind (H-Schaltungen) . Die parallelen Zweige enthalten jeweils Längsimpedanzen. An Punkten gleichen Potentials zwischen den Längsimpedanzen sind zwei Querstromwandler mit Mittenanzapfung geschaltet, welche über einen dritten Wandler miteinander verbunden sind. Die Sekundärseiten der Wandler sind an eine Erfassungseinrichtung, welche eine Spannungsübertragungseinrich tung umfaßt und eine Fehlerzuordnung zu einer Teilbatterie erlaubt, angeschlossen. Ungünstig ist bei dieser Ausführung daß zusätzlich zu den Wandlern Induktivitäten mit spannungs begrenzenden Elementen in der Kondensatorbatterie vorgesehen sind.In the US Patent 42 19 856, Fig. 3, a capacitor battery is shown with four sub-batteries, which are connected in pairs in series and arranged in two parallel branches (H circuits). The parallel branches each contain longitudinal impedances. At points of equal potential between the longitudinal impedances, two cross-current transformers with center tap are connected, which are connected to one another via a third transformer. The secondary sides of the converter are connected to a detection device which comprises a voltage transmission device and permits fault assignment to a sub-battery. It is disadvantageous in this embodiment that, in addition to the converters, inductors with voltage-limiting elements are provided in the capacitor bank.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Fehlers bei elektrischen Bauelementen in H-Schaltung anzugeben, bei der(m) ein einfaches Erfassen, ohne Verwendung von Längsimpedanzen möglich ist. The present invention has for its object a Device and method for detecting an error to specify electrical components in an H circuit in which (m) easy detection without using longitudinal impedances is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zum Erfassen eines Fehlers bei elektrischen Bauelementen, welche in Reihe geschaltet und in mindestens zwei parallelen Zweigen angeordnet sind, bei der in den Zweigen jeweils eine erste Meßeinrichtung zum Erfassen eines Längsstromes geschaltet ist und bei der eine zweite Meßeinrichtung zwischen potential gleichen Punkten der Zweige, jeweils zwischen einem Paar von Bauelementen zum Erfassen eines Querstromes angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved by an arrangement for detecting a fault in electrical components, which are connected in series and in at least two in parallel Branches are arranged, one in each of the branches first measuring device switched to detect a longitudinal current is and in which a second measuring device between potential same points of the branches, each between a pair of Components for detecting a cross flow is arranged.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist in ihrem Aufbau sehr ein fach. Zum Anschließen der Anordnung an die Bauelemente werden nur vier Anschlüsse benötigt. Gegenüber der bekannten Aus führung werden Bauteile und Platz eingespart.The structure of the arrangement according to the invention is very one subject. To connect the arrangement to the components only four connections required. Compared to the known Aus components and space are saved.
Es ist günstig, wenn die Meßeinrichtungen durch Stromwandler gebildet sind, deren Sekundärwicklungen über Meßleitungen auf zumindest ein Gerät zur Auswertung der Ströme geschaltet sind, wobei das Gerät eine Logik oder Logikschaltung für die Zuord nung eines Fehlers zu einem Bauelement aufweist. Auf diese Weise kann die Erfassung der Ströme verlustarm und galvanisch getrennt erfolgen. Die Auswertung der Ströme kann dabei vor Ort oder von fern vorgesehen werden.It is convenient if the measuring devices are equipped with current transformers are formed, the secondary windings on measuring lines at least one device for evaluating the currents is connected, the device being a logic or logic circuit for the assignment tion of a defect to a component. To this The detection of the currents can be low-loss and galvanic done separately. The evaluation of the currents can be done on site or be provided from a distance.
Es ist vorteilhaft, wenn die potentialgleichen Punkte der Zweige jeweils von einer Anzapfung der Primärwicklung der in den zwei parallelen Zweigen angeordneten ersten Meßeinrichtung gebildet sind. So kann die Anordnung bereits vor dem Einbau vormontiert werden.It is advantageous if the equipotential points of the Branches each from tapping the primary winding of the in the two parallel branches arranged first measuring device are formed. So the arrangement can be done before installation be pre-assembled.
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn beide Meßeinrichtungen zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Dadurch wird der Platzbe darf der Anordnung gegenüber der bekannten Ausführung verring ert und die Montage vereinfacht. Dies gilt insbesondere bei der Nachrüstung in Altanlagen.It is also advantageous if both measuring devices are closed a unit are summarized. This will make the Platzbe may reduce the arrangement compared to the known version and simplifies assembly. This applies in particular to the Retrofitting in old systems.
Die Sekundärwicklungen der in den zwei parallelen Zweigen ange ordneten ersten Meßeinrichtungen für die Erfassung der Längs ströme können zueinander gegensinnig parallel auf einen Prüf widerstand, insbesondere einen Bürdenwiderdstand, geschaltet sein. Auf diese Weise werden in parallelen Zweigen gleichsinnig auftretende Betriebsströme nicht berücksichtigt, wodurch die An ordnung für Gleich- und Wechselströme einsetzbar ist.The secondary windings are in the two parallel branches ordered first measuring devices for the detection of the longitudinal currents can run in opposite directions parallel to one another on a test resistance, in particular a burden resistance, switched be. In this way, parallel branches become the same occurring operating currents are not taken into account, whereby the An can be used for direct and alternating currents.
Es ist auch möglich, die Meßeinrichtungen auf andere, dem Fach mann bekannte Weise auszubilden. Beispielsweise als Spannungs teiler mit nachfolgender galvanischer Trennung, wobei die gal vanische Trennung mit Hilfe von Lichtleitern geschehen kann.It is also possible to transfer the measuring devices to another, the subject to train man in a known manner. For example, as a tension divider with subsequent galvanic isolation, whereby the gal Vanic separation can be done with the help of light guides.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen eines Fehlers in einer Batterie von elektrischen Bauelementen, ins besondere Kondensatoren, die zumindest zwei parallele Zweige mit jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Bauelemente umfaßt, wird in jedem Zweig ein Längsstrom und zwischen zwei potentialgleichen Punkte jeweils zwischen einem Paar von Bau elementen der Zweige ein Querstrom erfaßt, wobei die erfaßten Ströme einem Gerät zur Auswertung zugeführt werden, in dem die Ströme auf Ihre Richtung überwacht und miteinander verglichen werden, und nur bei Auftreten eines Querstromes Ic, insbesondere einer sprunghaften Anderung, in Abhängigkeit vom Richtungsver gleich der Ströme ein selektives, den jeweils einzelnen Bauele menten zugeordnetes Fehlersignal gebildet wird. Als Querstrom sei hier ein durch ein fehlerhaftes Bauelement hervorgerufener Strom verstanden.In a method according to the invention for detecting a Failure in a battery of electrical components, ins special capacitors that have at least two parallel branches with at least two components connected in series includes, a longitudinal flow in each branch and between two equipotential points each between a pair of construction elements of the branches a cross flow detected, the detected Currents are fed to a device for evaluation, in which the Currents monitored in their direction and compared be, and only when a cross current Ic occurs, in particular a sudden change, depending on the direction like the currents a selective one, the individual component mentally assigned error signal is formed. As a cross flow here is one caused by a defective component Understood electricity.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine einfache selektive Fehlerortung in einer Kondensatorbatterie mit nur wenigen Bau teilen.The method according to the invention allows simple selective Fault location in a capacitor bank with only a few builds share.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are in the others Subclaims specified.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung ge zeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the ge in the drawing showed exemplary embodiments explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine Anordnung mit Meßeinrichtungen zum Erfassen eines Fehlers bei elektrischen Bauelementen in H-Schaltung;1 shows an arrangement with measuring means for detecting a failure in electrical components in H circuit.
Fig. 2 eine Anordnung nach Fig. 1 mit Ausbildung der Meßein richtungen als Stromwandler und Fig. 2 shows an arrangement according to Fig. 1 with the formation of Meßein directions as a current transformer and
Fig. 3 eine Anordnung, bei der die als Stromwandler ausgebilde ten Meßeinrichtungen zu einem Bauteil zusammengefaßt sind. Fig. 3 shows an arrangement in which the measuring devices designed as current transformers are combined into one component.
In Fig. 1 ist eine Anordnung 1 zum Erfassen eines Fehlers bei elektrischen Bauelementen 2a, 2b, 2c, 2d zu sehen. Als Fehler ist insbesondere eine Unterbrechung eines Bauelements gemeint. Die Bauelemente 2a, 2b, 2c, 2d können beispielsweise als Wider stände, Spulen oder auch als Halbleiter ausgebildet sein. Die gezeigte Schaltung der Bauelemente 2a, 2b, 2c, 2d ist über die Klemmen 3c, 3d an eine weitere Schaltung oder auch Stromver sorgungsanlage angeschlossen. Die Bauelemente 2a, 2b, 2c, 2d sind paarweise in Reihe geschaltet und in zwei parallelen Zweigen 3a, 3b angeordnet. In jedem Zweig 3a, 3b ist jeweils eine erste Meßeinrichtung 4a, 4b zum Erfassen eines Längsstroms Ia, Ib vorgesehen. Ein zweite Meßeinrichtung 4c zum Erfassen eines Querstroms Ic ist zwischen zwei potentialgleichen Punkten der Zweige 3a, 3b angeordnet, die jeweils zwischen einem Paar von Bauelementen 2a, 2b bzw. 2c, 2d liegen. Es ist hier voraus gesetzt, daß zwischen den Zweigen 3a, 3b im stationären Betriebs zustand Symmetrie herrscht.In Fig. 1 is a system 1 for detecting a fault in the electric components 2 a, 2 b, 2 c, 2 d to see. An interruption of a component is particularly meant as an error. The components 2 a, 2 b, 2 c, 2 d can, for example, be designed as resistors, coils or as a semiconductor. The circuit shown of the components 2 a, 2 b, 2 c, 2 d is connected via the terminals 3 c, 3 d to a further circuit or power supply system. The components 2 a, 2 b, 2 c, 2 d are connected in pairs in series and arranged in two parallel branches 3 a, 3 b. A first measuring device 4 a, 4 b is provided in each branch 3 a, 3 b for detecting a longitudinal current Ia, Ib. A second measuring device 4 c for detecting a cross current Ic is arranged between two equipotential points of the branches 3 a, 3 b, each lying between a pair of components 2 a, 2 b and 2 c, 2 d. It is assumed here that there is symmetry between the branches 3 a, 3 b in the stationary operating state.
Mittels dieser Anordnung 1 ist mit nur wenigen Bauteilen eine genaue Erfassung eines Fehlers möglich, wobei ein fehlerhaftes Bauelement selektiv ermittelt werden kann. Dabei wird derart verfahren, daß die von den Meßeinrichtungen 4a,b,c angezeigten Ströme Ia, Ib, Ic auf ihre Richtung überwacht und verglichen werden, wobei im stationären Betrieb kein auf einem fehler haften Bauelement beruhender Querstrom Ic vorhanden ist. Tritt ein Querstrom Ic auf, so wird in Abhängigkeit vom Richtungs vergleich der Ströme Ia, Ib, Ic eine Zuordnung des Fehlers zu einem Bauelement 2, 2a, 2b, 2c, 2d hergestellt, wovon ein Fehlersignal abgeleitet wird. Fig. 1 stellt eine Ausführung dar, bei der die Ströme Ia, Ib, Ic vom Bedienpersonal von den Meßeinrichtungen 4a, 4b, 4c abgelesen und ausgewertet werden. Das Fehlersignal wird über eine nicht näher dargestellte Signaleinrichtung manuell ausgelöst. Die Zuordnung der Ströme Ia, Ib, Ic zu einem fehlerhaften Bauelement 2a, 2b, 2c, 2d ist aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich:Using this arrangement 1 , an accurate detection of a fault is possible with only a few components, a faulty component being able to be determined selectively. The procedure is such that the currents Ia, Ib, Ic indicated by the measuring devices 4 a, b, c are monitored and compared in their direction, with no cross-current Ic based on a faulty component being present in stationary operation. If a cross current Ic occurs, depending on the directional comparison of the currents Ia, Ib, Ic, an assignment of the error to a component 2 , 2 a, 2 b, 2 c, 2 d is established, from which an error signal is derived. Fig. 1 illustrates an embodiment in which the currents Ia, Ib, Ic by the operator of the measuring devices 4 a, 4 b, 4 c are read and evaluated. The error signal is triggered manually via a signal device, not shown. The assignment of the currents Ia, Ib, Ic to a faulty component 2 a, 2 b, 2 c, 2 d can be seen from the table below:
Die in Fig. 1 eingezeichnete Pfeilrichtungen der Ströme Ia, Ib, Ic werden als positiv (+) angegeben. Ströme Ia, Ib, Ic gegen die Pfeilrichtung sind negativ (-). Die Meßeinrichtungen 4a, 4b, 4c können zu einer Baueinheit 4d zusammengefaßt sein. Auf diese Weise kann die Anordnung 1 mit nur 4 Verbindungen an die Bau elemente 2a, 2b, 2c, 2d angeschlossen werden.The arrow directions of the currents Ia, Ib, Ic shown in FIG. 1 are given as positive (+). Currents Ia, Ib, Ic against the direction of the arrow are negative (-). The measuring devices 4 a, 4 b, 4 c can be combined to form a unit 4 d. In this way, the arrangement 1 can be connected to the construction elements 2 a, 2 b, 2 c, 2 d with only 4 connections.
In Fig. 2 ist eine Ausbildung der Anordnung 1 zum Erfassen eines Fehlers in einer Hochspannungskondensatorbatterie gezeigt. Die Hochspannungskondensatorbatterie besteht zumindest aus zwei parallelen Zweigen 3a, 3b mit jeweils mindestens zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren 5a, 5c; 5b, 5d. Die Kondensatoren 5a bis d sind, wie nicht näher dargestellt, mit innenliegenden Sicherungen ausgeführt. Bei einer solchen Ausführung einer Hoch spannungskondensatorbatterie wird auch im allgemeinen von vier Teilbatterien oder auch "einfacher H-Schaltung" gesprochen. In FIG. 2, an embodiment of the assembly 1 is shown for detecting a fault in a high voltage capacitor bank. The high-voltage capacitor bank consists of at least two parallel branches 3 a, 3 b, each with at least two capacitors 5 a, 5 c connected in series; 5 b, 5 d. The capacitors 5 a to d are, as not shown in detail, designed with internal fuses. In such an embodiment of a high-voltage capacitor bank is generally spoken of four sub-batteries or "simple H-circuit".
Die Hochspannungskondensatorbatterie kann dabei aus mehreren H-Schaltungen bestehen.The high-voltage capacitor bank can consist of several H circuits exist.
In jedem Zweig 3a, 3b sind jeweils zwischen den Kondensatoren 5a, 5c bzw. 5b,5d erste Meßeinrichtungen 4a, 4b zum Erfassen der Längsströme Ia, Ib angeordnet. Die Meßeinrichtungen 4a, 4b, 4c sind als Stromwandler ausgebildet, wobei die potential gleichen Punkte der Zweige 3a, 3b jeweils von einer Anzapfung 6a, 6b der Primärwicklung der ersten Meßeinrichtungen 4a, 4b gebildet sind. Zwischen den potentialgleichen Punkten der Zweige 3a, 3b ist eine zweite Meßeinrichtung 4c zum Erfassen des Querstromes Ic angeordnet.In each branch 3 a, 3 b first measuring devices 4 a, 4 b are arranged between the capacitors 5 a, 5 c and 5 b, 5 d for detecting the longitudinal currents Ia, Ib. The measuring devices 4 a, 4 b, 4 c are designed as current transformers, the potential-identical points of the branches 3 a, 3 b each being formed by a tap 6 a, 6 b of the primary winding of the first measuring devices 4 a, 4 b. A second measuring device 4 c for detecting the cross current Ic is arranged between the equipotential points of the branches 3 a, 3 b.
Die Sekundärwicklungen der Meßeinrichtungen 4a, 4b, 4c sind über Meßleitungen 6c auf ein Gerät 7 geschaltet. In dem Gerät 7 wird aus den im Fehlerfall vorliegenden Stromkombinationen der fehlerhafte Kondensator 5a bis 5d ermittelt. Die Sekundärwick lungen der ersten Meßeinrichtungen 4a, 4b sind zueinander ge gensinnig parallel auf einen Prüfwiderstand 8 geschaltet. Der Prüfwiderstand 8 ist im Gerät 7 oder an den Meßwiderständen 4a, 4b angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Prüfwiderstand 8 als Bürde ausgebildet. Durch die Verknüpfung der Längsströme Ia, Ib werden in parallelen Zweigen 3a, 3b gleichsinnig auftretende Betriebsströme in der Auswertung nicht berücksichtigt. Zudem ist die Anzahl der Leitungen 6c von den Meßwiderständen 4a, 4b zum Gerät 7 verringert.The secondary windings of the measuring devices 4 a, 4 b, 4 c are connected to a device 7 via measuring lines 6 c. The faulty capacitor 5 a to 5 d is determined in the device 7 from the current combinations present in the event of a fault. The secondary windings of the first measuring devices 4 a, 4 b are mutually connected in parallel to a test resistor 8 . The test resistor 8 is arranged in the device 7 or on the measuring resistors 4 a, 4 b. The test resistor 8 is preferably designed as a burden. By linking the longitudinal currents Ia, Ib 3 b in the same direction occurring operating currents are not considered in the evaluation in parallel branches 3 a. In addition, the number of lines 6 c from the measuring resistors 4 a, 4 b to the device 7 is reduced.
Zur Erfassung eines Fehlers in der Hochspannungskondensator batterie wird folgendermaßen verfahren: Mit Hilfe der Meßein richtungen 4a, 4b, 4c werden die Längsströme Ia, Ib und der Querstrom Ic erfaßt. Die sekundärseitigen Ströme Icp, Iab werden dann über die Leitungen 6c dem Gerät 7 zur Auswertung zugeführt. Im Gerät 7 werden die Ströme Ic, Iab auf ihre Rich tung überwacht und miteinander verglichen. Beim Auftreten eines Querstromes Ic wird im Gerät 7 ein selektives, dem jeweils fehlerhaften Kondensator zugeordnetes Fehlersignal gebildet. To detect a fault in the high-voltage capacitor battery, the procedure is as follows: With the aid of the measuring devices 4 a, 4 b, 4 c, the longitudinal currents Ia, Ib and the cross current Ic are detected. The secondary-side currents Icp, Iab are then via lines 6 c the device 7 supplied for evaluation. In the device 7 , the currents Ic, Iab are monitored for their direction and compared with one another. When a cross current Ic occurs, a selective error signal associated with the faulty capacitor is formed in the device 7 .
Bei einer Verknüpfung der Sekundärwicklungen, wie im vor liegenden Beispiel, ist die Zuordnung des fehlerhaften Kon densators aus dem sekundären Querstrom Icp und dem resultie renden Strom Iab gemäß der nachfolgenden Tabelle gegeben.When the secondary windings are linked, as in the previous lying example, is the assignment of the faulty Kon capacitor from the secondary cross current Icp and the result current Iab according to the table below.
Die Auswertung der in der Tabelle angegebenen Zusammenhänge kann in dem Gerät 7 mit Hilfe einer logischen Schaltung oder eines in einem Speicher hinterlegten Programmes erfolgen.The interrelationships specified in the table can be evaluated in the device 7 with the aid of a logic circuit or a program stored in a memory.
Das Fehlersignal wird an einer Anzeigeeinrichtung 9 des Gerätes 7 signalisiert, oder wahlweise über eine Leitung 10 einer weiteren Anzeigeeinrichtung zugeführt.The error signal is signaled on a display device 9 of the device 7 , or optionally fed to a further display device via a line 10 .
In Fig. 3 sind die Meßeinrichtungen 4a, 4b, 4c zu einer Bau einheit 10a zusammengefaßt. Es ergibt sich dadurch eine platz sparende Ausführung. Auch der Prüfwiderstand 8 ist auf der Bau einheit 10a angeordnet. Der Vorteil einer solchen Baueinheit 10a liegt darin, daß diese vor dem Einbau verdrahtet und vormontiert werden kann und nur wenige Anschlüsse 11a zu den Kondensatoren 5a-d hergestellt werden müssen. Dadurch werden die Montagezeit und der Verdrahtungsaufwand niedrig gehalten. Die Anschlüsse zum Gerät 7 sind mit 11b bezeichnet.In Fig. 3, the measuring devices 4 a, 4 b, 4 c are combined into a construction unit 10 a. This results in a space-saving design. The test resistor 8 is arranged on the construction unit 10 a. The advantage of such a unit 10 a is that it can be wired and preassembled before installation and only a few connections 11 a to the capacitors 5 a-d have to be made. This keeps the assembly time and the wiring effort low. The connections to the device 7 are designated 11b.
Die Anschlüsse 11a, 11b der Baueinheit 10a können beispielsweise als Schraubverbindung oder auch als Klemmleiste ausgeführt sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Anordnung 1 in einer Hochspannungskondensatorbatterie montiert ist, die etagen artig auf Tischen steht.The connections 11 a, 11 b of the assembly 10 a can be designed, for example, as a screw connection or as a terminal strip. This is particularly advantageous if the arrangement 1 is mounted in a high-voltage capacitor bank, which stands on tables in the manner of floors.
Claims (3)
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EP89118057 | 1989-09-29 |
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