DE69506663T2

DE69506663T2 - Fehlerstromdetektor und Verfahren zum Detektieren des Fehlerstroms einer Feldschaltung und Anregungsschaltung durch Detektierung des Fehlerstroms von Erde zum Nulleiter der Anregungsschaltung

Info

Publication number: DE69506663T2
Application number: DE69506663T
Authority: DE
Inventors: Takashi C/O Int. Prop. Div. K.K. Toshiba Tokyo Japan Ishiguro; Yoshinori C/O Int. Prop. Div. K.K.Toshiba Tokyo Japan Takei
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2015-10-12
Also published as: KR100216639B1; EP0707367A1; CA2160173C; CA2160173A1; KR960016043A; DE69506663D1; EP0707367B1; US5691643A; TW287238B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Erdschlußfehlers einer Erregungsschaltung mit einem Wechselrichter, der eine Spannung beispielsweise durch Steuerung einer Gleichspannung mit Pulsbreitenmodulation (PWM- Steuerung) steuert, und einer Feldwicklung einer wechselstromerregten drehzahlregelbaren bzw. -veränderlichen rotierenden Maschine, der eine Erregungsspannung von der Erregungsschaltung zugeführt wird: und ein Verfahren dafür.
Im allgemeinen kann ein Wicklungserdschlußfehler einer Feldwicklung einer wechselstromerregten rotierenden Maschine nicht direkt während des Betriebs der wechselstromerregten rotierenden Maschine ermittelt werden, da die Feldwicklung einer wechselstromerregten rotierenden Maschine mit einer hohen Spannung versorgt wird und nicht geerdet ist. In der Vergangenheit sind solche Erdschlußfehler durch Messen eines Isolationswiderstands der Feldwicklung oder dgl. ermittelt worden, wenn die wechselstromerregte rotierende Maschine abgeschaltet war.
Wenn jedoch ein Wicklungserdschlußfehler in der Feldwicklung der wechselstromerregten rotierenden Maschine auftritt, tritt ein dielektrischer Durchschlag der Feldwicklung auf, da die Feldwicklung der wechselstromerregten rotierenden Maschine wechselstromerregten rotierenden Maschine mit einer hohen Spannung versorgt wird und nicht geerdet ist. Der dielektrische Durchschlag der Feldwicklung führt zu einem Kurzschlußfehler und kann zu einem Schaden auf einer Vorrichtung führen. Infolgedessen müssen solche Erdschlußfehler während des Betriebs der wechselstromerregten rotierenden Maschine mit Sicherheit ermittelt werden.
Insbesondere verwendet die wechselstromerregte drehzahlregelbare rotierende Maschine, die von der Erregungsschaltung mit einem Wechselrichter, der die Erregungsspannung durch Steuern einer Gleichspannung durch PWM-Steuerung steuert, mit der Erregungsspannung versorgt wird, einen Dreiphasen-Wechselstrom aus PWM-gesteuerten Rechteckwellenimpulsen als die Erregungsspannung und hat die folgenden beiden Merkmale:
(1) Eine Frequenz eines Grundwellensignals der Erregungsspannung wird im Verhältnis zu einer Differenz (die als "Schlupf" bezeichnet wird) zwischen der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit eines Drehmagnetfelds, das durch eine Feldwicklung eines Rotors bewirkt wird, und einer Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit des Rotors gesteuert und ändert sich von 0 Hz bis 50 oder 60 Hz.
(2) Eine Erregungsspannung ist eine Rechteckwellenimpulsspannung von Hunderten von Hertz, wobei eine Amplitude und eine Frequenz eines Grundwellensignals durch PWM- Steuerung gesteuert werden.
Daher ist eine sichere Ermittlung eines solchen Erdschlußfehlers der wechselstromerregten drehzahlregelbaren rotierenden Maschine schwierig.
Die japanische Patentanmeldung JP-A-6276739 offenbart ein Erdschlußermittlungssystem zur Ermittlung eines Erdschlusses vor dem Anlaufen. Das System weist eine Schalteinheit auf, die eine Prüfspannung nur in einer Phase eines Stromrichters aufweist, der Dreiphasenlasten bereitstellt. Die Prüfspannung wird mit der Klemmenspannung eines Motors nur dann überlagert, wenn das System feststellt, ob ein Erdschlußfehler vorhanden ist oder nicht.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um dieses Problem zu lösen. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Erdschlußfehlerermittlungsvorrichtung zur sicheren Ermittlung eines Erdschlußfehlers eines Feldkreises einer wechselstromerregten rotierenden Maschine und einer Erregungsschaltung während des Betriebs der wechselstromerregten rotierenden Maschine und ein Verfahren dafür bereitzustellen.
Um die oben erwähnte Aufgabe zu lösen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, und Verfahren, wie sie in den Ansprüchen 18 und 19 definiert sind, bereitgestellt.
Wenn ein Erdschlußfehler in einer Erregungsschaltung auftritt, fließt aufgrund einer Spannung, die an die Erregungsschaltung angelegt wird, oder einer Spannung, die durch eine erregte Spannung angelegt wird, ein Erdschlußfehlerstrom von einem Erdschlußfehlerpunkt über eine Erdung durch einen Erdungswiderstand zu einem Nullpunkt. Der Erdschlußfehler wird bestimmt, indem der Strom, der zu einem Nullpunkt fließt, ermittelt wird.
Der Strom, der zu einem Nullpunkt fließt, wird beispielsweise unter Verwendung eines Hallschen Gleichstromtransformators als Spannungssignal ermittelt. Der Erdungswiderstand der Vorrichtung kann aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand, die in Reihe geschaltet sind, bestehen. Das System ermittelt einen Spannungsabfall entweder im ersten Widerstand oder im zweiten Widerstand und ermittelt ferner entsprechend dem ermittelten Spannungsabfall einen Strom, der zu einem Nullpunkt fließt.
Die Erregungsschaltung kann einen Wechselrichter bzw. Umrichter, der eine Gleichspannung eingibt, die auf einem Nullpunkt beruht, oder einen Direktumrichter mit einem Nullpunkt haben.
Die oben genannten und andere Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines Aufbaus eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer Erregungsschaltung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ein schematisches Bild von Wellenformen einer Erregungsspannung, die auf eine wechselstromerregte drehzahlregelbare rotierende Maschine angelegt wird;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 1;
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild eines Aufbaus eines Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 1;
Fig. 7 eine grafische Darstellung zur Erklärung eines Merkmals des Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 6;
Fig. 8 ein Blockschaltbild eines veränderten Beispiels des Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 4;
Fig. 9 ein Blockschaltbild eines veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 8;
Fig. 10 eine grafische Darstellung zur Erklärung eines Merkmals des Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 9;
Fig. 11 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils;
Fig. 12 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils;
Fig. 13 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils;
Fig. 14 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils;
Fig. 15 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils;
Fig. 16 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils;
Fig. 17 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils;
Fig. 18 ein Blockschaltbild eines weiteren veränderten Beispiels eines Erdschlußfehlerermittlungsteils; 5;
Fig. 19 ein schematisches Schaltbild eines Aufbaus eines Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer Erregungsschaltung gemäß Fig. 19;
Fig. 21 ein schematisches Bild einer Wellenform einer Erregungsspannung, die auf eine wechselstromerregte drehzahlregelbare rotierende Maschine angelegt wird;
Fig. 22 ein schematisches Schaltbild eines Aufbaus eines Systems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Aufbau eines Systems zur Ermittlung eines Erdschlußfehlers gemäß einer ersten Ausführungsform.
Wie in Fig. 1 gezeigt, gibt die Erregungsschaltung 1 Gleichstromspannungen +E und -E, die auf einem Nullpunkt P beruhen, ein und gibt erregte Dreiphasen-Spannungen VR, VS und VT aus, die PWM-gesteuert sind. In einer wechselstromerregten drehzahlregelbaren rotierenden Maschine 2 wird eine Feldwicklung 22 eines Rotors 21 erregt und ein Drehmagnetfeld erzeugt. Eine Rotorwicklung 23 ist außerhalb des Rotors 21 ausgebildet. Die Erregungsschaltung 1 steuert eine Frequenz einer Grundwelle und eine Spannung der Erregungsspannungen VR, VS und VT im Verhältnis zu einer Differenz (Schlupf) zwischen einer Drehzahl des Drehmagnetfeldes, das von der Feldwicklung 22 des Rotors 21 erzeugt wird, und einer Drehzahl des Rotors 21.
Fig. 2 zeigt einen Aufbau der Erregungsschaltung 1.
Wie in Fig. 2 gezeigt, nimmt ein Komparator 11 ein Drehzahlreferenzsignal SP und ein Drehzahlsignal SR einer rotierenden Maschinen auf und gibt ein Grundwellensignal Vs aus, das einer Differenz zwischen diesen Signalen entspricht. Das Drehzahlreferenzsignal SP ist ein Signal, beispielsweise ein Frequenzsignal, das von einem System, beispielsweise einer Stromübertragungsleitung in einer Starkstromanlage, eingegeben wird. Das Drehzahlsignal SR einer rotierenden Maschine ist ein Signal, das auf einer Drehzahl des Rotors 21 beruht. Wie in Fig. 3 gezeigt, nimmt eine Wechselrichtersteuerschaltung 12 das Grundwellensignal Vs auf, erzeugt ein Triggersignal, das auf dem Grundwellensignal Vs und einem Wechselrichtermodulationssignal SM beruht, und gibt das Triggersignal aus. Wechselrichterschaltungen 13R, 13S und 13T weisen antiparallel geschaltete gitterabschaltbare Thyristoren (rückwärtssperrende Thyristortriode) auf und wandeln Gleichspannungen +E und -E, die auf einem Nullpunkt P beruhen, entsprechend dem Triggersignal in die Erregungsspannungen VR, VS und VT um. Eine Welle der Erregungsspannung in Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Periode der Erregungsspannung UR. Die Erregungsspannungen UR, VS und VT sind Rechteckwellenimpulsspannungen von Hunderten von Hertz, deren Amplituden und Frequenzen von der PWM-Steuerung entsprechend dem Grundwellensignal gesteuert werden, wie in Fig. 3 gezeigt.
Ein Erdungswiderstand Re und ein Hallscher Gleichstromtransformator 3 als Einrichtung zur Ermittlung eines Stroms, sind zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung 1 und Erde in Reihe geschaltet. Ein Wert des Erdungswiderstands Re ist so eingestellt, daß keine Vorrichtung durch einen Erdschlußfehlerstrom, der fließt, wenn ein Erdschlußfehler auftritt, beschädigt wird. Beispielsweise ist der Widerstandswert so eingestellt, daß etwa 100 mA eines Erdschlußfehlerstroms Ie durch den Erdungswiderstand Re fließen, wenn ein Erdschlußfehler auf einer Ausgangsseite der Erregungsschaltung 1 auftritt. Der Hallsche Gleichstromtransformator 3 gibt eine Sekundärausgangsspannung Vi im Verhältnis zum Erdschlußfehlerstrom Ie aus.
Ein Erdschlußfehlerermittlungsteil 4 nimmt die Sekundärausgangsspannung Vi des Hallschen Gleichstromtransformators 3 auf und ermittelt einen Erdschlußfehler der Erregungsschaltung 1 auf der Grundlage der aufgenommenen Sekundärausgangsspannung Vi. Wenn ein Erdschlußfehler ermittelt wird, gibt der Erdschlußfehlerermittlungsteil 4 ein Erdschlußfehlerermittelt-Signal FOUT aus.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Erdschlußfehlerermittlungsteils 4 gemäß Fig. 1.
Wie in Fig. 4 gezeigt, extrahiert eine Filterschaltung 5 eine Komponente des Grundwellensignals Vs (ein Grundwellensignal V1), das hochfrequente Komponenten der Wechselrichtermodulationssteuerung in der Erregungsschaltung 1 aus der eingegebenen Sekundärausgangsspannung V1 eliminiert. Die Filterschaltung 5 besteht beispielsweise aus einem Tiefpaßfilter.
Eine Periodenmeßschaltung 6 nimmt ein Grundwellensignal V1 auf, mißt eine Periode T des Grundwellensignals V1 und gibt ein Periodensignal ST entsprechend der gemessenen Periode T aus.
Eine Verstärkungsregelungsschaltung bzw. veränderliche Verstärkungsschaltung 7 nimmt das Grundwellensignal V1 und das Periodensignal ST auf und verstärkt eine Amplitude des Grundwellensignals V1 entsprechend dem Periodensignal ST.
Eine Vergleichsschaltung 8 nimmt ein ermitteltes Signal V2 auf, das ein Ausgangssignal der Verstärkungsregelungsschaltung 7 ist, vergleicht das Ausgangssignal V2 mit einem vorbestimmten Referenzwert VREF und gibt ein Erdschlußfehlerermittelt-Signal FOUT aus, wenn ein ermitteltes Signal V2 den vorbestimmten Referenzwert VREF überschreitet. Der Referenzwert VREF ist beispielsweise entsprechend einem Erdschlußfehlerstrom mit einer normalen Potentialfreiheit eingestellt.
Ein solches System, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, ermittelt einen Erdschlußfehler wie folgt.
Wenn ein Erdschlußfehler auf einer Eingangsseite (Gleichstromspannung +E oder -E) der Erregungsschaltung 1 auftritt, fließt ein Erdschlußfehlerstrom Ie mit einem Stromwert, der durch die Gleichspannung +E oder -E, geteilt durch den Widerstandswert des Erdungswiderstands Re, gegeben ist, von der Erde durch den Erdungswiderstand Re und den Hallschen Gleichstromtransformator 3 zu einem Nullpunkt P.
Wenn ein Erdschlußfehler auf einer Ausgangsseite (erregte Spannungen VR, VS und VT) der Erregungsschaltung 1 auftritt, fließt ein Erdschlußfehlerstrom Ie mit einem Stromwert, der durch den Rechteckwellenimpuls der Wechselspannung VR, VS und VT, geteilt durch den Widerstandswert des Erdungswiderstands Re, gegeben ist, vom Erdschlußfehlerpunkt über eine Erdung durch den Erdungswiderstand Re und den Hallschen Gleichstromtransformator 3 zu einem Nullpunkt P.
Während also der Strom in den Hallschen Gleichstromtransformator 3 fließt, wird die Sekundärausgangsspannung Vi mit einem Spannungswert im Verhältnis zum Stromwert des Erdschlußfehlerstroms Ie vom Hallschen Gleichstromtransformator 3 ausgegeben und in den Erdschlußfehlerermittlungsteil 4 eingegeben.
Im Erdschlußfehlerermittlungsteil 4 wird die Sekundärausgangsspannung Vi über die Filterschaltung 5 in die Periodenmeßschaltung 6 und die Verstärkungsregelungsschaltung 7 als Grundwellensignal V1 eingegeben. In die Verstärkungsregelungsschaltung 7 werden das Grundwellensignal V1 und das Periodensignal ST, das von der Periodenmeßschaltung 6 ausgegeben wird, eingegeben, und das ermittelte Signal V2, das die Amplitude des Grundwellensignals V1 durch das Periodensignal ST an die Periode des Grundwellensignals V1 anpaßt, wird ausgegeben. In die Vergleichsschaltung 8 werden das ermittelte Signal V2 und der Referenzwert VREF eingegeben. Wenn das ermittelte Signal V2 den Referenzwert VREF überschreitet, wird ein Erdschlußfehler-ermittelt-Signal FOUT ausgegeben.
In dieser Ausführungsform ist der Widerstandswert des Erdungswiderstands Re so eingestellt, daß keine Vorrichtung durch einen Erdschlußfehlerstrom, der fließt, wenn ein Erdschlußfehler auftritt, beschädigt wird. Beispielsweise wird der Widerstandswert so eingestellt, daß etwa 100 mA eines Erdschlußfehlerstroms Ie durch den Erdungswiderstand Re fließen, wenn ein Erdschlußfehler auf einer Ausgangsseite der Erregungsschaltung 1 auftritt. Dadurch kann der Erdschlußfehler während des Betriebs der wechselstromerregten drehzahlregelbaren rotierenden Maschine 2 ermittelt werden.
Außerdem kann unter Verwendung des Hallschen Gleichstromtransformators als Stromermittlungseinrichtung zur Ermittlung des Erdschlußfehlerstroms Ie der Erdschlußfehlerstrom (Eingangsseite und Ausgangsseite der Erregungsschaltung 1), der mit einem allgemeinen Stromtransformator nicht ermittelt werden kann, da beispielsweise ein Stromwert je nach Erdschlußfehlerpunkt anders ist, und der Erdschlußfehlerstrom einer pulsierenden Wechselspannung genau und isoliert ermittelt werden.
Außerdem wird im Erdschlußfehlerermittlungsteil 4 das Grundwellensignal V1 durch Beseitigung von hochfrequenten Komponenten aus der Sekundärausgangsspannung Vi mittels der Filterschaltung 5 ermittelt, wodurch die Wirkung eines Leckstroms der hochfrequenten Komponenten durch die Potentialfreiheit verringert wird und der Erdschlußfehler genau ermittelt werden kann.
Ferner kann durch Veränderung der Amplitude des Grundwellensignals V1, die sich im Verhältnis zu einer Periode des Grundwellensignals V1 an eine Frequenz anpaßt, der Erdschlußfehler, der durch die Erregungsspannung der rotierenden Maschine bewirkt wird, deren Amplitude sich im Verhältnis zur Frequenz des Grundwellensignals VS ändert, mit konstanter Ermittlungsempfindlichkeit wie folgt ermittelt werden:
V1 = K · f
V2 = T · V1 = (1/f) · (K · f) = K (konstant)
wobei gilt: K ist ein Koeffizient, f eine Frequenz des Grundwellensignals V1 und T eine Periode des Grundwellensignals V1.
Fig. 5 zeigt einen Aufbau eines Systems zur Ermittlung eines Erdschlußfehlers gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In Fig. 1 sind der Erdungswiderstand Re und der Hallsche Gleichstromtransformator zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung 1 und Erde in Reihe geschaltet. Dagegen sind in dem in Fig. 5 gezeigten System ein Widerstand Re1 und ein Widerstand Re2 zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung 1 und Erde in Reihe geschaltet. Das System ermittelt einen Spannungsabfall über beide Enden des Widerstands Re2 im Verhältnis zum Erdschlußfehlerstrom Ie und ermittelt dadurch einen Erdschlußfehlerstrom Ie.
Der Spannungsabfall Ve der Widerstände Re1 und Re2, der durch den Erdschlußfehlerstrom auftritt, ist eine Spannung, die auf die Widerstände RE1 und RE2 verteilt ist, und wird durch eine Gleichung wie folgt dargestellt:
VRe2 = Re2/(Re1 + Re2) · Ve
Wenn ein Widerstandswertverhältnis zwischen den Widerständen Re1 und Re2 vorbestimmt ist, kann infolgedessen der Erdschlußfehlerstrom, dessen Wert sich je nach Erdschlußfehlerpunkt ändert, und der Erdschlußfehlerstrom der pulsierenden Wechselspannung, als eine Spannung VRe2 im Verhältnis zum Erdschlußfehlerstrom ermittelt werden.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das ein verändertes Beispiel eines Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 4 zeigt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist eine Amplitudenbegrenzungsschaltung 9 zwischen der Periodenmeßschaltung 6 und der Verstärkungsregelungsschaltung 7 im Erdschlußfehlerermittlungsteil ausgebildet.
Wie in Fig. 7 gezeigt, nimmt die Amplitudenbegrenzungsschaltung 9 das Periodensignal ST von der Periodenmeßschaltung 6 auf, und wenn die Periode T des aufgenommenen Periodensignals ST einen vorbestimmten oberen Grenzwert (1/fL) überschreitet, dann begrenzt die Schaltung 9 die Periode T des aufgenommenen Periodensignals ST auf den oberen Grenzwert, d. h. einen festen Wert. Und wenn die Periode T des aufgenommenen Periodensignals ST unter einem vorbestimmten unteren Grenzwert (1/fH) liegt, dann begrenzt die Schaltung 9 die Periode T des aufgenommenen Periodensignals ST auf den unteren Grenzwert, d. h. einen festen Wert. Das begrenzte Periodensignal ST' wird an die Verstärkungsregelungsschaltung 7 ausgegeben.
Die Verstärkungsregelungsschaltung 7 begrenzt die Amplitude des Grundwellensignals V1 durch das Periodensignal ST', wodurch eine Verstärkung der Verstärkungsregelungsschaltung 7 zu einer festen Verstärkung in einem Frequenzbereich wird, der den oberen Grenzwert überschreitet und unter dem unteren Grenzwert des Periodensignals ST' liegt. Das ermittelte Signal V2 sinkt unter eine Frequenz fL, die der obere Grenzwert der Periode T ist, und übersteigt eine Frequenz fH, die der untere Grenzwert der Periode T ist.
Durch Vergleichen des ermittelten Signals V2, das eine solche Begrenzung aufweist, mit dem Referenzwert VREF in der Vergleichsschaltung 8 ist der Erdschlußfehler schwer zu ermitteln unter einer Frequenz fL, bei der die Periode T am oberen Grenzwert ist, und leicht zu ermitteln, über einer Frequenz fH, bei der die Periode T am unteren Grenzwert ist.
Infolgedessen werden bei einer Verstärkungssteuerung, die die Amplitude des Grundwellensignals im Verhältnis zur Periode ändert, der obere und der untere Grenzwert der Amplitude so eingestellt, daß der Erdschlußfehler mit konstanter Ermittlungsempfindlichkeit im Frequenzbereich vom oberen Grenzwert bis zum unteren Grenzwert ermittelt werden kann. Außerdem kann der Erdschlußfehler ermittelt werden, wenn die Ermittlungsempfindlichkeit in einen niederfrequenten Bereich, der den oberen Grenzwert überschreitet, abgesenkt wird und wenn die Ermittlungsempfindlichkeit in einen höherfrequenten Bereich, der unter dem unteren Grenzwert liegt, erhöht wird.
Das heißt, dadurch, daß der oberen und untere Grenzwert der Amplitudensteuerung die kleinste bzw. größte Grundfrequenz in einem normalen Betriebsbereich der wechselstromerregten drehzahlregelbaren rotierenden Maschine sind, wird die Amplitude mit der festen Verstärkung im niederfrequenten Bereich gesteuert, die den oberen Grenzwert der Amplitudensteuerung im normalen Betriebsbereich überschreitet. Dadurch wird eine falsche Erdschlußfehlerermittlung infolge der Verstärkung eines Rauschens aufgrund der Potentialfreiheit oder dgl. verhindert. Außerdem wird beim Anlaufen der wechselstromerregten drehzahlregelbaren rotierenden Maschine, wenn die Amplitude mit der festen Verstärkung im hochfrequenten Bereich, der unter dem unteren Grenzwert der Amplitudensteuerung liegt, gesteuert wird, das ermittelte Signal entsprechend dem Grundwellensignal auch größer, so daß der Erdschlußfehler leicht ermittelt werden kann.
Fig. 8 zeigt ein weiteres verändertes Beispiel des Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 4.
Im Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 8 gezeigt, sind ausgebildet: eine Frequenzmeßschaltung 14 zum Messen einer Frequenz f des Grundwellensignals V1 anstelle der Periodenmeßschaltung 6, wie in Fig. 4 gezeigt, und eine Referenzwertregelungsschaltung bzw. referenzwertveränderliche Schaltung 15 zum Ändern des Referenzwertes VREF in eine Frequenz eines Grundwellensignals V1 im Verhältnis dazu durch ein Frequenzsignal fs der Frequenzmeßschaltung 14 und zum Ausgeben eines veränderlichen Referenzsignals VREF' anstelle der Verstärkungsregelungsschaltung 7, wie in Fig. 4 gezeigt. Zusätzlich ist eine Vergleichsschaltung 8' ausgebildet, um zu bestimmen, ob der Erdschlußfehler vorhanden ist oder nicht, indem das Grundwellensignal V1 mit dem veränderlichen Referenzsignal VREF' verglichen wird.
In der Vergleichsschaltung 8' ist ein durch die folgenden Gleichungen dargestelltes Verhältnis zwischen dem Grundwellensignal V1 und dem veränderlichen Referenzsignal VREF', das dem Referenzwert VREF entspricht, der in die Frequenz f des Grundwellensignals V1 im Verhältnis dazu geändert worden ist, das gleiche ist wie das Verhältnis zwischen dem Grundwellensignal V1 im Verhältnis zur Periode T, und dem ermittelten Signal V2, wobei der Referenzwert VREF konstant ist, wie in Fig. 4 gezeigt. Dadurch hat der Erdschlußfehlerermittlungsteil, der in Fig. 8 gezeigt ist, die gleiche Wirkung wie der in Fig. 4 gezeigte.
V2 : VREF = T · V1 : VREF
V1 · VREF' = V1 : f · VREF
wobei gilt: f = 1/T, V1 = K · f, und K stellt einen Koeffizienten dar,
V1/VREF' = V2/VREF = (T · V1)/VREF = K/VREF
Fig. 9 zeigt ein weiteres verändertes Beispiel des Erdschlußfehlerermittlungsteils.
In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 9 gezeigt, ist eine Frequenzbegrenzungsschaltung 16 zwischen der Frequenzmeßschaltung 14 und der Referenzwertregelungsschaltung 15 des Erdschlußfehlerermittlungsteils gemäß Fig. 8 ausgebildet. Wie in Fig. 10 gezeigt, nimmt die Frequenzbegrenzungsschaltung 16 das Frequenzsignal fs von der Frequenzmeßschaltung 14 auf, und wenn die Frequenz f des aufgenommenen Frequenzsignals fs den vorbestimmten oberen Grenzwert fH überschreitet, begrenzt die Schaltung 16 die Frequenz f des aufgenommenen Frequenzsignals fs auf den oberen Grenzwert. d. h. einen festen Wert. Und wenn die Frequenz f des aufgenommenen Frequenzsignals fs unter einem vorbestimmten unteren Grenzwert fL liegt, begrenzt die Schaltung 16 die Frequenz f des aufgenommenen Frequenzsignals fs auf den unteren Grenzwert. d. h. einen festen Wert. Das begrenzte Frequenzsignal fs' wird an die Referenzwertregelungsschaltung 15 ausgegeben.
Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Verhältnis zwischen dem Grundwellensignal V1 und dem veränderlichen Referenzsignal VREF', das sich im Bereich vom oberen Grenzwert bis zum unteren Grenzwert ändert, das gleiche ist wie das Verhältnis zwischen dem ermittelten Signal V2, das sich im Bereich vom oberen Grenzwert bis zum unteren Grenzwert ändert, und dem Referenzwert VREF, wie in Fig. 6 gezeigt. Dadurch hat die Erdschlußfehlerermittlungsschaltung, die in Fig. 9 gezeigt wird, die gleiche Wirkung, wie die in Fig. 6 gezeigte.
Fig. 11 zeigt ein weiteres verändertes Beispiel eines Erdschlußfehlerermittlungsteils.
Im Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 4 gezeigt, wird das Grundwellensignal V1, das ein Ausgangssignal der Filterschaltung 5 ist, zu einem Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6. Im Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 11 gezeigt, wird jedoch ein Ausgangssignal einer Grundwelleneingangsschaltung 17 zum Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6. Die Grundwelleneingangsschaltung 17 nimmt das Grundwellensignal Vs des Komparators 11 in der in Fig. 2 gezeigten Erregungsschaltung 1 auf und liefert das Signal als Grundwellensignal V1' an die Periodenmeßschaltung 6.
Das Grundwellensignal Vs des Komparators 11 in der Erregungsschaltung 1 hat unabhängig von einer Frequenz der Grundwelle eine konstante Amplitude. Daher toleriert die Periodenmeßschaltung 6 ein Rauschen und korrigiert kontinuierlich das Periodensignal ST. Dadurch kann der Erdschlußfehler sofort ermittelt werden.
Fig. 12 zeigt ein weiteres verändertes Beispiel des Erdschlußfehlerermittlungsteils.
In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 6 gezeigt, wird das Grundwellensignal V1, das ein Ausgangssignal der Filterschaltung 5 ist, zu einem Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6. Dagegen wird im Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 12 gezeigt, das Ausgangssignal V1' der Grundwelleneingangsschaltung 17 zum Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6, ebenso wie in Fig. 11 gezeigt. Funktion und Wirkung der Grundwelleneingangsschaltung 17 ist die gleiche, wie in Fig. 11 gezeigt.
Fig. 13 zeigt ein weiter verändertes Beispiel des Erdschlußfehlerermittlungsteils.
In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 8 gezeigt, wird das Grundwellensignal V1, das ein Ausgangssignal der Filterschaltung 5 ist, zu einem Eingangssignal der Frequenzmeßschaltung 14, und ein Ausgangssignal der Frequenzmeßschaltung 14 wird in die Referenzwertregelungsschaltung 15 eingegeben. Dagegen wird im Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 13 gezeigt, das Ausgangssignal V1' der Grundwelleneingangsschaltung 17 zum Eingangssignal der Frequenzmeßschaltung 14, ebenso wie in Fig. 11 gezeigt. Funktion und Wirkung der Grundwelleneingangsschaltung 17 ist die gleiche, wie in Fig. 11 gezeigt.
Fig. 14 zeigt ein weiter verändertes Beispiel des Erdschlußfehlerermittlungsteils. In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 9 gezeigt, wird das Grundwellensignal V1, das ein Ausgangssignal der Filterschaltung 5 ist, zu einem Eingangssignal der Frequenzmeßschaltung 14, und ein Ausgangssignal der Frequenzmeßschaltung 6 wird über die Frequenzbegrenzungsschaltung 16 in die Referenzwertregelungsschaltung 15 eingegeben. Dagegen wird im Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 14 gezeigt, das Ausgangssignal V1' der Grundwelleneingangsschaltung 17 zum Eingangssignal der Frequenzmeßschaltung 14, ebenso wie in Fig. 11 gezeigt. Funktion und Wirkung der Grundwelleneingangsschaltung 17 ist die gleiche, wie in Fig. 11 gezeigt.
Fig. 15 zeigt ein weiter verändertes Beispiel des Erdschlußfehlerermittlungsteils.
In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 11 gezeigt, wird ein Ausgangssignal der Grundwelleneingangsschaltung 17 zu einem Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6. Dagegen ist im Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 15 gezeigt, eine Überwachungsschaltung 18, die das Ausgangssignal V1' der Grundwelleneingangsschaltung 17 überwacht, und eine Signalumschaltschaltung 19 ausgebildet, in der ein Signal V1" entweder aus dem Ausgangsignal V1 der Filterschaltung 5 oder aus dem Ausgang V1' der Grundwelleneingangsschaltung 17 zu einem Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6 wird. Normalerweise wird das Ausgangssignal V1' der Grundwelleneingangsschaltung 17 zu einem Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6. Wenn das Ausgangssignal V1' nicht für eine vorbestimmte Zeitdauer eingegeben wird, wird das Ausgangssignal V1 der Filterschaltung 5 zum Eingangssignal der Periodenmeßschaltung 6. Dadurch wird bewirkt, daß das System durch das Grundwellensignal V1 betriebsfähig ist, auch wenn das Grundwellensignal Vs beispielsweise durch Abschaltung nicht mehr eingegeben wird.
In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 16 gezeigt, sind die Überwachungsschaltung 18 und die Signalumschaltschaltung 19, die in Fig. 15 gezeigt sind, in dem in Fig. 12 gezeigten Erdschlußfehlerermittlungsteil ausgebildet und haben gleiche Funktion und Wirkung wie der Erdschlußfehlerermittlungsteil, der in Fig. 15 gezeigt ist.
In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 17 gezeigt, sind die Überwachungsschaltung 18 und die Signalumschaltschaltung 19, die in Fig. 15 gezeigt sind, in dem in Fig. 13 gezeigten Erdschlußfehlerermittlungsteil ausgebildet und haben gleiche Funktion und Wirkung wie der Erdschlußfehlerermittlungsteil, der in Fig. 15 gezeigt ist.
In dem Erdschlußfehlerermittlungsteil, wie in Fig. 18 gezeigt, sind die Überwachungsschaltung 18 und die Signalumschaltschaltung 19, die in Fig. 15 gezeigt sind, in dem in Fig. 14 gezeigten Erdschlußfehlerermittlungsteil ausgebildet und haben den gleichen Betrieb und die gleiche Wirkung wie der Erdschlußfehlerermittlungsteil, der in Fig. 15 gezeigt ist.
Obwohl die oben erwähnten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf das System angewendet werden, die die Erregungsschaltung mit einer Wechselrichterschaltung aufweist, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere Systeme angewendet werden kann, die eine andere Art von Erregungsschaltung aufweisen.
Fig. 19 ist eine weitere Ausführungsform, die erfindungsgemäß auf ein System angewendet werden kann, das eine Erregungsschaltung mit einem Direktumrichter aufweist.
Wie in Fig. 19 gezeigt, nimmt eine Erregungsschaltung 30 die Dreiphasen- Wechselspannung auf und gibt die Dreiphasen-Erregungsspannungen VR, VS, VT aus, die PWM- gesteuert sind und einen Nullpunkt aufweisen. Der übrige Schaltungsaufbau des Systems ist der gleiche, wie in Fig. 1 gezeigt.
Fig. 20 zeigt einen Aufbau der Erregungsschaltung 30.
Wie in Fig. 20 gezeigt, nimmt ein Komparator 31 das Drehzahlreferenzsignal SP und das Drehzahlsignal SR der rotierenden Maschinen auf und gibt das Grundwellensignal Vs entsprechend einer Differenz zwischen diesen Signalen aus. Das Drehzahlreferenzsignal SP ist ein Signal, beispielsweise ein Frequenzsignal, das aus einem System, beispielsweise aus einer Stromübertragungsleitung in einer Starkstromanlage eingegeben wird. Das Drehzahlsignal SR der rotierenden Maschine ist ein Signal, das auf einer Drehzahl des Rotors 21 beruht. Wie in Fig. 20 gezeigt, nimmt eine Thyristorsteuerschaltung 32 das Grundwellensignal Vs auf, erzeugt ein Triggersignal, das auf dem Grundwellensignal Vs beruht, und gibt das Triggersignal aus. Direktumrichterschaltungen 33R, 33S und 33T weisen zwei antiparallel geschaltete Thyristoren auf und wandeln Dreiphasen-Wechselspannungen entsprechend dem Triggersignal in Erregungsspannungen VR, VS und VT um. Eine Welle der Erregungsspannung, wie in Fig. 21 gezeigt, zeigt beispielsweise eine Periode der Erregungsspannung VR. Die Erregungsspannungen VR, VS und VT sind Sägezahnimpulsspannungen von Hunderten von Hertz, deren Amplituden und Frequenzen von einer PWM-Steuerung entsprechend dem Grundwellensignal gesteuert werden, wie in Fig. 21 gezeigt.
Der Erdungswiderstand Re und der Hallsche Gleichstromtransformator 3 als Einrichtung zur Ermittlung eines Stroms sind zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung und Erde in Reihe geschaltet. Der Hallsche Gleichstromtransformator 3 gibt die Sekundärausgangsspannung Vi im Verhältnis zum Erdschlußfehlerstrom Ie aus. Der Erdschlußfehlerermittlungsteil 4 nimmt die Sekundärausgangsspannung Vi vom Hallschen Gleichstromtransformator 3 auf und ermittelt einen Erdschlußfehler auf der Grundlage der eingegebenen Sekundärausgangsspannung Vi.
In einem in Fig. 22 gezeigten System wird das Erdschlußfehlerermittlungsverfahren, das in Fig. 5 gezeigt ist, auf das System angewendet, das die Erregungsschaltung 30 mit dem Direktumrichter aufweist, die in Fig. 19 gezeigt ist. Das heißt, ein Widerstand Re1 und ein Widerstand Re2 sind zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung 30 und Erde in Reihe geschaltet. Das System ermittelt einen Spannungsabfall über beide Enden des Widerstands R2 im Verhältnis zum Erschlußfehlerstrom Ie und ermittelt dadurch einen Erdschlußfehlerstrom Ie.
Aus der Beschreibung des Gegenstands der vorliegenden Erfindung sollte deutlich geworden sein, daß viele Substitutionen, Modifikationen und Änderungen der Erfindung im Lichte der oben ausgeführten Lehren möglich sind. Es versteht sich daher, daß die Erfindung, wie sie hier gelehrt und beschrieben wird, lediglich durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Ermittlung eines Erdschlußfehlers an einer Erregungs-schaltung (1) (30) und einem Feldkreis einer wechselstromerregten drehzahl-veränderlichen rotierenden Maschine (2), wobei die Erregungsschaltung (1) (30) eine Erregungsspannung mit gesteuerter Frequenz und/oder Amplitude an den Feldkreis abgibt, mit einem Erdungswiderstand (Re), der zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung (1) (30) und Erde geschaltet ist, und einer Stromermittlungseinrichtung zur Ermittlung eines Erdstroms, der zwischen der Erde und dem Nullpunkt durch den Erdungswiderstand (Re) strömt, und zum Ausgeben eines ermittelten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß eine Erdschlußfehlerermittlungseinrichtung (4) vorgesehen ist zum Extrahieren einer Komponente eines Grundwellensignals aus dem ermittelten Signal und zur Ermittlung des Erdschlußfehlers gemäß der extrahierten Komponente und einer Frequenz des Grundwellensignals mit konstanter Ermittlungsempfindlichkeit ungeachtet einer Änderung der Erregungsspannung, wobei das Grundwellensignal die Frequenz und/oder Amplitude der Erregungs-spannung steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromermittlungseinrichtung einen Hallschen Gleichstromtransformator aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1:

wobei der Erdungswiderstand einen ersten Widerstand (Re1) und einen zweiten Widerstand (Re2) aufweist, die in Reihe geschaltet sind;

die Stromermittlungseinrichtung einen Spannungsabfall entweder in dem ersten Widerstand (Re1) oder in dem zweiten Widerstand (Re2) ermittelt und ferner einen Strom ermittelt, der gemäß dem ermittelten Spannungsabfall von der Erde zu dem Nullpunkt durch den Erdungswiderstand fließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) aufweist:

eine Filterschaltung (5) zum Extrahieren des Grundwellensignals, um die Frequenz und/oder die Amplitude zu steuern, aus dem ermittelten Signal;

eine Periodenmeßschaltung (6) zum Messen einer Periode des von der Filterschaltung extrahierten Grundwellensignals und zum Ausgeben eines Periodensignals entsprechend der gemessenen Periode;

eine veränderliche Verstärkungsschaltung (7) zum Verstärken einer Amplitude des von der Filterschaltung (5) extrahierten Grundwellensignals gemäß dem Periodensignal; und

eine Vergleichsschaltung (8) zum Vergleichen eines Ausgangssignals der veränderlichen Verstärkungsschaltung (7) und eines vorbestimmten Referenzwertes und zum Ausgeben eines Erdschlußfehlerermittlungssignals, wenn das Ausgangssignal der veränderlichen Verstärkungsschaltung (7) den vorbestimmten Referenzwert überschreitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) ferner eine Amplitudenbegrenzungsschaltung (9) aufweist, zum Begrenzen einer Periode des Periodensignals auf einen festen, höheren Grenzwert, wenn die Periode des Periodensignals den höheren Grenzwert überschreitet, zum Begrenzen der Periode des Periodensignals auf einen festen niedrigeren Grenzwert, wenn die Periode des Periodensignals unter dem niedrigeren Grenzwert ist, und zum Ausgeben des begrenzten Periodensignals an die veränderliche Verstärkungsschaltung (7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) aufweist:

eine Filterschaltung (5) zum Extrahieren des Grundwellensignals, um die Frequenz und/oder die Amplitude zu steuern, aus dem ermittelten Signal von der Stromermittlungseinrichtung;

eine Frequenzmeßschaltung (14) zum Messen einer Frequenz des von der Filterschaltung (5) extrahierten Grundwellensignals und zum Ausgeben eines Frequenzsignals entsprechend der gemessenen Frequenz;

eine referenzwertveränderliche Schaltung (15) zum Verändern eines vorbestimmten Referenzwertes entsprechend der Frequenz des Frequenzsignals;

eine Vergleichsschaltung (8') zum Vergleichen des von der Filter-schaltung (5) extrahierten Grundwellensignals und des von der referenzwert-veränderlichen Schaltung (15) veränderten Referenzwertes und zum Ausgeben eines Erdschlußfehlerermittlungssignals, wenn das Grundwellensignal den veränderten Referenzwert überschreitet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) ferner eine Frequenzbegrenzungsschaltung (16) aufweist, zum Begrenzen einer Frequenz des Frequenzsignals von der Frequenzmeßschaltung (14) auf einen festen höheren Grenzwert, wenn die Frequenz des Frequenz-signals den höheren Grenzwert überschreitet, zum Begrenzen der Frequenz des Frequenzsignals auf einen festen niedrigeren Grenzwert, wenn die Frequenz des Frequenzsignals unter dem niedrigeren Grenzwert ist, und zum Ausgeben des begrenzten Frequenzsignals an die referenzwertveränderliche Schaltung (15).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) aufweist:

eine Filterschaltung (5) zum Extrahieren des Grundwellensignals aus dem ermittelten Signal von der Stromermittlungseinrichtung;

eine Grundwelleneingabeschaltung (17) zum Eingeben des Grundwellen-signals, um die Frequenz und/oder die Amplitude zu steuern, direkt von der Erregungsschaltung (11);

eine Periodenmeßschaltung (6) zum Messen einer Periode des von der Grundwelleneingabeschaltung (17) eingegebenen Grundwellensignals und zum Ausgeben des Periodensignals entsprechend der gemessenen Periode;

eine veränderliche Verstärkungsschaltung (7) zum Verstärken der Amplitude des von der Filterschaltung (5) extrahierten Grundwellensignals entsprechend dem Periodensignal; und

eine Vergleichsschaltung (8) zum Vergleichen des Ausgangssignal der veränderlichen Verstärkungsschaltung (7) und eines vorbestimmten Referenzwertes und zum Ausgeben eines Erdschlußfehlerermittlungssignals, wenn das Ausgangssignal der veränderlichen Verstärkungsschaltung (7) den vorbestimmten Referenzwert überschreitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) ferner eine Amplitudenbegrenzungsschaltung (9) aufweist, zum Begrenzen einer Periode des Periodensignals auf einen festen höheren Grenzwert, wenn die Periode des Periodensignals den höheren Grenzwert überschreitet, zum Begrenzen der Periode des Periodensignals auf einen festen niedrigeren Grenzwert, wenn die Periode des Periodensignals unter dem unteren Grenzwert ist, und zum Ausgeben des begrenzten Periodensignals an die veränderliche Verstärkungsschaltung (7).

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) aufweist:

eine Grundwelleneingabeschaltung (17) zum Eingeben des Grundwellen-signals, um die Frequenz und/oder die Amplitude zu steuern, direkt von der Erregungsschaltung (1), (30);

eine Frequenzmeßschaltung (14) zum Messen einer Frequenz des von der Grundwelleneingabeschaltung (17) eingegebenen Grundwellensignals und zum Ausgeben eines Frequenzsignals entsprechend der gemessenen Frequenz;

eine referenzwertveränderliche Schaltung (15) zu Verändern eines vorbestimmten Referenzwertes entsprechend einer Frequenz des Frequenz-signals; und

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) ferner eine Frequenzbegrenzungsschaltung (16) aufweist, zum Begrenzen einer Frequenz des Frequenzsignals auf einen festen höheren Grenzwert, wenn die Frequenz des Frequenzsignals den höheren Grenzwert überschreitet, zum Begrenzen der Frequenz des Frequenzsignals auf einen festen niedrigeren Grenzwert, wenn die Frequenz des Frequenzsignals unter dem niedrigeren Grenzwert ist, und zum Ausgeben des begrenzten Frequenz-signals an die referenzwertveränderliche Schaltung (15).

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) aufweist:

eine Überwachungsschaltung (18) zum Überwachen des von der Grundwelleneingabeschaltung (17) eingegebenen Grundwellensignals;

eine Umschaltschaltung (19) zum Umschalten des von der Filter-schaltung (5) extrahierten Grundwellensignals auf das von der Grundwellen-eingabeschaltung (17) eingegebene Grundwellensignal entsprechend einem von der Überwachungsschaltung (18) überwachten Ergebnis;

eine Periodenmeßschaltung (6) zum Messen einer Periode des von der Umschaltschaltung (19) eingegebenen Grundwellensignals und zum Ausgeben eines Periodensignals entsprechend der gemessenen Periode;

eine Vergleichsschaltung (8) zum Vergleichen des Ausgangssignals der veränderlichen Verstärkungsschaltung (7) und eines vorbestimmten Referenzwertes und zum Ausgeben eines Erdschlußfehlerermittlungssignals, wenn das Ausgangssignal der veränderlichen Verstärkungsschaltung (7) den vorbestimmten Referenzwert überschreitet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) ferner eine Amplitudenbegrenzungsschaltung (9) aufweist, zum Begrenzen einer Periode des Periodensignals von der Periodenmeßschaltung (6) auf einen festen höheren Grenzwert, wenn die Periode des Periodensignals den höheren Grenzwert überschreitet, zum Begrenzen der Periode des Periodensignal auf einen festen niedrigeren Grenzwert, wenn die Periode des Periodensignals unter dem niedrigeren Grenzwert ist, und zum Ausgeben des begrenzten Periodensignals an die veränderliche Verstärkungsschaltung (7).

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) aufweist:

eine Grundwelleneingabeschaltung (17) zum Eingeben des Grundwellen-signals, um die Frequenz und/oder die Amplitude zu steuern, direkt von der Erregungsschaltung (1) (30);

eine Umschaltschaltung (19) zum Umschalten des von der Filter-schaltung (5) extrahierten Grundwellensignals auf das von der Grundwellen-eingabeschaltung (17) eingegebenen Grundwellensignal entsprechend einem von der Überwachungsschaltung (18) überwachten Ergebnis;

eine Frequenzmeßschaltung (14) zum Messen einer Frequenz des von der Umschaltschaltung (19) ausgegebenen Grundwellensignals und zum Ausgeben eines Frequenzsignals entsprechend der gemessenen Frequenz;

eine referenzwertveränderliche Schaltung (15) zum Verändern eines vorbestimmten Referenzwertes entsprechend einer Frequenz des Frequenz-signals; und

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Erdschlußfehlerermittlungs-einrichtung (4) ferner eine Frequenzbegrenzungsschaltung (16) zum Begrenzen einer Frequenz des Frequenzsignals, das von der Frequenzmeßschaltung (14) eingegeben wird, auf einen festen höheren Grenzwert, wenn die Frequenz des Frequenzsignals den höheren Grenzwert überschreitet, zum Begrenzen der Frequenz des Frequenzsignals auf einen festen niedrigeren Grenzwert, wenn die Frequenz des Frequenzsignals unter dem niedrigeren Grenzwert ist, und zum Ausgeben des begrenzten Frequenzsignals an die referenzwert-veränderliche Schaltung (15).

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erregungsschaltung (1) einen Wechselrichter hat, der eine auf dem Nullpunkt beruhende Gleichspannung eingibt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erregungsschaltung (30) einen Hüllkurven- Umrichter mit dem Nullpunkt hat.

18. Verfahren zur Ermittlung eines Erdschlußfehlers an einer Erregungs-schaltung (1) (30) und einem Feldkreis einer wechselstromerregten drehzahl-veränderlichen rotierenden Maschine (2), wobei die Erregungsschaltung (1) (30) eine Erregungsspannung mit einer gesteuerten Frequenz und/oder Amplitude an den Feldkreis abgibt, mit den Schritten: Schalten eines Erdungswiderstandes (Re) zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung (1) (30) und Erde, gekennzeichnet durch Ermitteln eines Erdstroms, der zwischen der Erde und dem Nullpunkt durch den Erdungswiderstand (Re) fließt, mittels eines Hallschen Gleichstromtransformators (3), Extrahieren einer Komponente eines Grundwellensignals aus dem ermittelten Erdstrom, wobei das Grundwellensignal die Frequenz und/oder Amplitude der Erregungs-spannung steuert, und Ermitteln des Erdschlußfehlers gemäß der extrahierten Komponente und einer Frequenz des Grundwellensignals.

19. Verfahren zur Ermittlung eines Erdschlußfehlers an einer Erregungs-schaltung (1) (30) und einem Feldkreis einer wechselstromerregten drehzahl-veränderlichen rotierenden Maschine (2), wobei die Erregungsschaltung (1) (30) eine Erregungsspannung mit gesteuerter Frequenz und/oder Amplitude an den Feldkreis ausgibt, mit den Schritten: Schalten eines Erdungswiderstandes (Re1, Re2) zwischen einen Nullpunkt der Erregungsschaltung (1) (30) und Erde, gekennzeichnet durch Ermitteln eines Spannungsabfalls in dem Erdungswiderstand (Re1, Re2), Ermitteln eines Erdstroms, der durch den Erdungswiderstand (Re1, Re2) fließt, gemäß dem ermittelten Spannungsabfall, Extrahieren einer Komponente eines Grundwellensignals aus dem ermittelten Erdstrom, wobei das Grundwellensignal die Frequenz und/oder Amplitude der Erregungsspannung steuert, und Ermitteln des Erdschlußfehlers gemäß der extrahierten Komponente und einer Frequenz des Grundwellensignals.