DE69737182T2

DE69737182T2 - Vorrichtung zur Fehlererkennung und Messung an elektrischen Versorgungsleitungen

Info

Publication number: DE69737182T2
Application number: DE69737182T
Authority: DE
Inventors: Bernard Drouere; Philippe Richard
Original assignee: Sorhodel Bardin SAS
Current assignee: Sorhodel Bardin SAS
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: EP0845846A1; EP0845846B1; FR2756675B1; ES2280082T3; ATE350797T1; DE69737182D1; FR2756675A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Vorrichtungen zur Fehlerdetektierung und -messung auf den Stromversorgungsleitungen.
Zahlreiche Detektierungsvorrichtungen wurden zu diesem Zweck bereits vorgeschlagen.
Das Dokument EP-0586273 beschreibt eine Vorrichtung zur Fehlerdetektierung auf einem oberirdischen Netz zur Verteilung elektrischer Energie, welche einen elektrischen Schaltkreis umfasst, der ein Signal empfängt, das die Unipolarspannung darstellt, und ein Signal, das den Unipolarstrom der zu überwachenden Leitung darstellt, wobei der elektrische Schaltkreis eine Detektierung flüchtiger Variationen des Unipolarstroms durchführt, indem er das Vorzeichen des Stromstoßes mit dem des Stromstoßes der Unipolarspannung vergleicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Unipolarstromsensor aus einer Spule besteht, die einen Magnetkern umfasst und in der Nachbarschaft der zu überwachenden Versorgungsleitung senkrecht zu ihr angeordnet ist, dadurch, dass das von dieser Spule bereitgestellte Signal über einen Integratorschaltkreis geschickt wird und dadurch, dass der Spannungssensor aus einem Sensor des elektrischen Feldes gebildet ist, der entfernt von der Leitung auf ihm angeordnet ist.
Das Dokument JP-59003265 beschreibt einen dreidimensionalen Detektierungssensor des elektrischen Feldes, der durch sechs paarweise orthogonale Platten gebildet wird.
Das Dokument EP-0267500 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung des Zustands von Stromleitungen, das insbesondere einen Bandpassfilter und einen Subtrahierer umfasst, der das Ausgangssignal des Bandpassfilters vom Eingangssignal abziehen kann.
Jedoch befriedigen die bekannten Vorrichtungen nicht vollständig.
Die vorliegende Erfindung hat folglich zum Ziel, die bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen zu perfektionieren. Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Fehlerdetektierung und -messung auf Stromversorgungsleitungen vor, wie im Anspruch 1 definiert ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt schlägt die vorliegende Erfindung ein Fehlerdetektierungs- und Messverfahren auf Stromversorgungsleitungen eines Stromversorgungsnetzes vor, wie im Anspruch 9 definiert ist.
Gemäß anderer wichtiger Aspekte der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen:

– ein Stromsensor, der zwei Spulen umfasst, die auf zueinander orthogonalen Magnetkernen platziert sind und Mittel, die geeignet sind, die Summierung der aus diesen beiden Spulen stammenden Signale durchzuführen,
– Analysemittel, die geeignet sind, gleichzeitig eine Detektierung einer Schwellwertüberschreitung auf dem Strom und der überwachten Spannung durchzuführen, und Mittel, die geeignet sind, den Detektierungsschwellwert auf dem des Stroms oder der Spannung zu ändern, der keine Schwellwertüberschreitung verursacht hat, nach Detektierung einer solchen Überschreitung auf dem anderen der Spannung und des Stroms,
– vorzugsweise Mittel, die den vorhin genannten Detektierungsschwellwert durch Änderung des Verstärkungsfaktors des entsprechenden Detektierungszweiges ändern können.

Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung treten beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und angesichts der angefügten Zeichnungen zutage, die als nicht-einschränkende Beispiele gegeben werden und in denen:
die 1 schematisch den Schaltkreis einer Detektierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein unterirdisches Stromversorgungsnetz darstellt,
die 2 schematisch den Schaltkreis einer Detektierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein oberirdisches Stromversorgungsnetz darstellt,
die 3 Magnetfelder darstellt, die aus isolierten dreiphasigen Fehlern für unterschiedliche Typen von Versorgungsausrüstungen (NV2, SÄULENGANG, STARRES GEWÖLBE, WECHSEL A 70, FAHNE 105) resultieren,
die 4 das Schema eines Systems zur elektrischen Isolierung zur Spannungsdetektierung darstellt, und
die 5 und 6 zwei Ausführungsformen von Spannungssensoren gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellen.
Es wird zunächst das Detektierungsschema für ein unterirdisches Netz beschrieben, wie es in der 1 veranschaulicht ist.
Dieser Schaltkreis umfasst zwei Hauptzweige: ein Spannungsdetektierungszweig 10 und ein Stromdetektierungszweig 30.
Der Spannungsdetektierungszweig 10 umfasst:

– einen Sensor 11 wie drei Kondensatoren, die einen gemeinsamen Punkt haben, wobei jeder mit einer der 3 Phasen des Versorgungsnetzes verbunden ist,
– einen Integrator 12, der aus einem Verstärker 13 gebildet ist, dessen Eingang mit der Masse über einen Kondensator 14 verbunden ist, empfängt den Ausgang des Sensors 11,
– einen Antigewitterfilter 15, der mit dem Ausgang des Integrators verbunden ist und z.B. durch einen Tiefpassfilter und einen Summierer gebildet ist,
– eine Zelle 16 zur Extrahierung des Stromstoßes, welche einen Bandpassfilter 17 umfasst, der auf 50 Hz eingestellt ist und einen Subtrahierer 18, wobei der Bandpassfilter 17 zwischen dem Ausgang des Filters 15 und dem negativen Eingang des Subtrahierers 18 platziert ist, wohingegen der positive Eingang dessen den Ausgang des Filters 15 empfängt, so dass der Subtrahierer 18 durch Abziehen des aus dem Filter stammenden Basissignals bei 50 Hz an seinem Ausgang 19 die Spannungsstöße extrahiert,
– einen Verstärker 20, zum Beispiel Verstärkungsfaktor gleich 10, der am Ausgang des Filters 17 platziert ist,
– einen zweiten Verstärker 21 zum Beispiel mit Verstärkungsfaktor gleich 10, der auf dem Ausgang des Subtrahierers 18 platziert ist, und
– einen Invertierer 22 mit Verstärkungsfaktor gleich –1, der auf dem Ausgang des Verstärkers 21 platziert ist.

Die Verwendung eines Bandpassfilters, der mit einem Subtrahierer verbunden ist, um die Stöße gemäß der vorliegenden Erfindung zu extrahieren, bietet in Bezug auf die Lösung, die in bestimmten aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen angegeben wird, unter Verwendung eines Hochpassfilters, die folgenden Vorteile.
Ein Hochpassfilter, um Stöße zu extrahieren weist zwei größere Nachteile auf:

1) die Gruppenlaufzeit eines Hochpassfilters beschränkt in der Amplitude die erste Alternierung des Stoßes in Abhängigkeit der Pseudofrequenz dieses letzten, und
2) auf einer großen Anzahl Phasen-/Erdungsfehler, wird der Stoß nicht durch eine Frequenzvergrößerung in Bezug auf die Frequenz des Netzes 50 Hz, sondern durch eine Frequenzverringerung, besonders auf dem Signal der Unipolarspannung, umgesetzt.

Die Gruppenpropagierungszeit eines Bandpassfilters 50Hz gemäß der Erfindung erlaubt im Gegenteil, die erste Alternierung des Stromstoßes korrekt zu extrahieren, damit sie entweder einer Frequenzvergrößerung oder einer Frequenzverminderung in Bezug auf die Frequenz des Netzes 50 Hz entsprechen.
Andrerseits ist die Zurückweisung der Grundfrequenz des Netzes mit einem erfindungsgemäßen Bandpassfilter bei weitem besser, als sie es mit einem klassischen Hochpassfilter wäre. Dieser Zweig 10 stellt somit bereit:

– auf einem ersten Ausgang O11, verbunden mit einem klassischen Sensor, die Wirkspannung bei 50 Hz des Versorgungsnetzes (das entweder die einfache Spannung bei 50Hz, oder die zusammengesetzte Spannung d.h. zwischen Phasen bei 50 Hz des Netzes darstellt) erlaubt dieses Signal, den Zustand des Netzes zu kennen: außer/unter Spannung,
– auf einem zweiten Ausgang O12 die Unipolarspannung bei 50Hz (stellt die Unipolarspannung bei 50Hz bei einem Phasen-/Erdungsfehler dar); erlaubt dieses Signal einen Phasen-/Erdungsfehler zu validieren, und auf
– Ausgängen O13 und O14, die mit dem Ausgang des Invertierers 22 bzw. dem Ausgang des Verstärkers 21 verbunden sind, die auf der Leitung detektierten Spannungsstöße VO- und ihr Inverses VO+.

Der Stromdetektierungszweig 30 umfasst, was ihn angeht:

– drei Kerne 31, mit gemeinsamen Punkt, die jeweils mit den drei Phasen des Versorgungsnetzes verbunden sind,
– drei Isolierungstransformatoren 32, 33, 34, die jeweils mit diesen Kernen verbunden sind und deshalb ihren Primärstromkreis jeweils mit dem Ausgang der Kerne 31 verbunden haben,
– einen Summierer 35, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Sekundärstromkreise der Transformatoren 32, 33, 34 verbunden sind, die einen gemeinsamen Punkt mit der Masse haben,
– eine Extrahierungszelle 36 der Stöße, welche einen Bandpassfilter 37 umfasst, der auf 50 Hz zentriert ist, und einen Subtrahierer 38, während der Bandpassfilter 37 zwischen dem Ausgang des Summierers 35 und dem negativen Eingang des Subtrahierers 38 platziert ist, während der positive Eingang desselben den Ausgang des Summierers 35 empfängt, damit der Subtrahierer 38 durch Abziehen des aus dem Filter 37 stammenden Basissignals bei 50 Hz, an seinem Ausgang 39 die Spannungsstöße extrahiert,
– einen Integrator 40, der am Ausgang 39 des Subtrahierers 38 platziert ist,
– einen Invertierer 41 oder Verstärker des Verstärkungsfaktors –1, der mit dem Ausgang des Integrators 40 verbunden ist,
– eine Zelle vom Typ OU 42 mit zwei oder drei Eingängen, die jeweils mit den Ausgängen der Sekundärstromkreise der Isolierungstransformatoren 32, 33 und 34 verbunden sind.

Dieser Zweig 30 stellt somit bereit:

– auf einem ersten Eingang O31, der mit dem Ausgang der Zelle ou 42 verbunden ist, das Stromsignal Imax bei 50 Hz (stellt die Phasenströme bei isolierten mehrphasigen Fehlern dar),
– auf einem zweiten Ausgang O32, der mit dem Ausgang des Bandpassfilters 37 verbunden ist, ein Signal, das einen Strom mit doppeltem Fehler bei 50 Hz darstellt (das unipolare Ströme bei zweiphasigen/Erdungsfehlern darstellt), und
– auf den Ausgängen O33 und O34, die jeweils mit dem Ausgang des Invertierverstärkers 41 und dem Ausgang des Integrators 40 verbunden sind, den unipolaren Stromstoß 3IO- und sein Inverses 3IO+.

Es wird nun die Struktur des Detektierungsschaltkreises für ein Netz vom oberirdischen Typ beschrieben, das in der 2 veranschaulicht ist.
Dieser Schaltkreis der 2 umfasst auch einen Spannungsdetektierungszweig 10 und einen Stromdetektierungszweig 30.
Man findet in der 2 für den Spannungsdetektierungszweig 10 einen Integrator 12, einen Anti-Gewitter-Filter 15, eine Zelle 16 zur Stoßextrahierung, welche einen Bandpassfilter 17 und einen Subtrahierer 18 sowie zwei Verstärker 20 und 21 und einen Invertierverstärker 22, gemäß den oben in Bezug auf die 1 beschriebenen Anordnungen, umfasst. Der in der 2 veranschaulichte Zweig unterscheidet sich von dem der oben beschriebenen 1 durch die Tatsache, dass der in der Nähe der oberirdischen Leitungen platzierte Sensor 11 aus einem Mittel gebildet ist, das geeignet ist, die Vektorsumme der elektrischen Felder in mehreren Richtungen durchzuführen, z.B. durch ein elektrisch leitendes äquipotentielles nicht-ebenes Element.
Es wurden in den 5 und 6 zwei nichteinschränkende Ausführungsbeispiele eines solchen äquipotentiellen nicht-ebenen Sensors veranschaulicht.
Genauer gesagt wurde in der 5 ein Sensor 11 veranschaulicht, der aus einer Folie gebildet ist, zum Beispiel aus Metall, gekrümmt, vorzugsweise in Form eines Drehzylindersektors, z.B. einen Halbzylinder.
Außerdem wurde in der 6 ein Sensor 11 veranschaulicht, der durch Zusammenbau dreier ebener Folien 110, 111, 112 gebildet ist, die untereinander verbunden sind und paarweise orthogonal sind. Gemäß der 6 sind diese Folien 110, 111, 112 auf halber Breite im Wesentlichen miteinander verbunden. In einer Variante könnte man Folien 110, 111, 112 vorsehen, die sich an ihren Kanten treffen wie ein Teil eines Vierseits.
Um eine Vektorsummierung der Felder in drei Richtungen zu erhalten, haben die Folien 110, 111 und 112 jeweils identische Oberflächen.
Ein derartiger Detektierungszweig 10 liefert auf seinen Ausgängen O11, O12, O13 und O14 Signale derselben Art wie der oben in Bezug auf die 1 beschriebene Zweig.
Der in der 2 veranschaulichte Stromdetektierungszweig 30 umfasst auch eine Stoßdetektierungszelle 36, welche einen Bandpassfilter 37 umfasst, der mit einem Subtrahierer 38, einem Integrator 40 und einem Invertierverstärker 41 verbunden ist. Der Zweig 30 der 2 umfasst jedoch eine Spule 43, die auf einem Magnetkern 44 orthogonal zu den Leitungen platziert ist, und vorzugsweise horizontal ist, und parallel mit einem Widerstand 45 verbunden ist, zwischen der Masse und der Eingangsklemme eines Verstärkers 46, dessen Ausgang den Eingang der Stoßextrahierungszelle 36 angreift, d.h. den Eingang des Filters 37 und den positiven Eingang des Subtrahierers 38.
Außerdem umfasst der Zweig 30 der 2 für oberirdische Netze eine zweite Spule 47, die auf einem Magnetkern 48 orthogonal zum Kern 44 und den Stromleitungen und vorzugsweise vertikal, parallel verbunden mit einem Widerstand 49 zwischen der Masse und dem Eingang eines Verstärkers 50 platziert wird.
Der Zweig 30 der 2 stellt auf diesen Ausgängen O33 und O34 den Unipolarstromstoß 3IO- und sein Inverses 3IO+ bereit, wie oben für die 1 beschrieben wurde. Der Zweig 30 der 2 liefert auf den Ausgängen O31 und O32, die mit dem Ausgang des Verstärkers 50 und dem Ausgang des Filters 37 verbunden sind, Signale, die jeweils das horizontale Magnetfeld Hx und vertikale Magnetfeld Hz darstellen. Die Summierung der aus diesen beiden Ausgängen stammenden Signale erlaubt ein Signal zu erhalten, das Hx + Hz darstellt und auch dreiphasige, isolierte Fehler darstellt, egal wie die Architektur des Versorgungsnetzes ist. Allerdings stellt sich heraus, wie in der 3 gezeigt, die auf drei verschiedenen Linien jeweils das horizontale Feld Hx, das vertikale Feld Hz und die Summe dieser beiden Felder Hx und Hz veranschaulicht, während das horizontale Feld Hx und das vertikale Feld Hz jedes empfänglich ist für starke Weiterentwicklungen gemäß der vorgestellten Architektur, dass die Summierung dieser Felder Hx und Hz eine relative Konstanz aufweisen, was auch immer die vorgestellte Architektur oder -ausrüstung des Versorgungsnetzes ist.
Die Zweige 10 und 30 der in den 1 und 2 veranschaulichten Schaltkreise stellen dank der Invertierverstärker 22 und 41 flüchtige Werte V0-, 3IO- und ihr Inverses V0+ und 3IO+ bereit, um dem nachgelagerten Behandlungs- und Detektierungsschaltkreis zu erlauben, nur positive Werte des gelieferten Signals zu erhalten.
Der nachgelagerte Behandlungsschaltkreis, schematisch in dem funktionellen Block 60 in den 1 und 2 dargestellt, führt den Vergleich des Vorzeichens der Unipolarspannungsstöße und des Vorzeichens des Integrals der Unipolarstromstöße durch.
In der Tat ist auf einer Abzweigung mit Fehler- das Integral der Unipolarstromstöße vom umgekehrten Vorzeichen wie das Integral der Unipolarstromstöße der intakten Abzweigungen. Zudem geschieht die augenblickliche Variation der unipolaren Spannung in demselben Richtungssinn wie das Integral der Variation des Stroms auf den intakten Abzweigungen.
Genauer gesagt hat die Anmelderin festgestellt, dass für ein Impedanzversorgungsnetz die Stromstöße erhöht sind, während die Spannungsstöße schwach sind, und umgekehrt sind für ein kompensiertes Versorgungsnetz die Spannungsstöße erhöht und die Stromstöße schwach.
Um die Ausführung eines quasi-universellen Detektierungsschaltkreises zu erlauben, d.h. der anwendbar für jeglichen Typ von Stromversorgungsnetz, egal ob Impedanznetz oder kompensiertes Netz, ist, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass das Analysefenster durch Vergleich der Vorzeichen der Unipolarspannungsstöße und des Integrals der Unipolarstromstöße ausgelöst wird, entweder durch das Überschreiten eines Schwellwerts durch die Unipolarspannungsstöße (Signal verfügbar auf den Ausgängen O13 und O14) oder durch die Überschreitung eines Schwellwerts durch das Integral der Unipolarstromstöße (Signal verfügbar über die Ausgänge O33 und O34). Zudem ist der Behandlungsschaltkreis 60 ausgelegt, um den Detektierungsschwellwert für die nicht vom Ursprung des Auslösens stammende physikalische Größe zu ändern, zum Beispiel, indem man ihren Stoßschwellwert um einen Faktor vier absenkt. In der Praxis kann diese Änderung des Auslöseschwellwerts ausgeführt werden durch Änderung der Verstärkung (des Verstärkungsfaktors) des entsprechenden Signals.
In anderen Worten, wenn der Behandlungsschaltkreis 60 eine Schwellwertüberschreitung auf dem Unipolarspannungsstoß detektiert, löst er das Analysefenster der Vorzeichen aus und reduziert den Auslöseschwellwert auf dem Integral der Unipolarstromstöße. Und umgekehrt, wenn der Behandlungsschaltkreis 60 eine Schwellwertüberschreitung auf dem Integral der Unipolarstromstöße detektiert, löst er das Analysefenster der Vorzeichen aus und reduziert den Auslöseschwellwert auf den Unipolarspannungsstößen.
Die Signale von Spannung und Strom, die auf den Ausgängen O11, O12, O31 und O32 verfügbar sind, erlauben durch klassische Kontrolle eine Validierung detektierter Fehler.
Noch genauer führt im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Behandlungsschaltkreis 60 vorzugsweise die folgenden Detektierungen durch:
a) Unipolarer Fehler:

– Bestimmung des Richtungssinn des Fehlers durch Vergleich der Vorzeichen der aus den Ausgängen O13, O14 und O33, O34 stammenden Signale, wobei der unipolare Fehler dem Detektierungspunkt nachgelagert lokalisiert wird für eine Umkehrung von Vorzeichen oder Phasen zwischen diesen Signalen, und wobei er für phasengleiche Signale vorgelagert lokalisiert wird,
– Validierung der Detektierung eines solchen Fehlers durch Überschreiten eines Schwellwerts des vom Ausgang O12 stammenden Signals, und
– Unterdrückung des Fehlers beim Zurückkehren zur Normalen des vom Ausgang O11 stammenden Signals,

b) Fehler Imax (typischerweise gebildet durch einen Fehler zwischen isolierten Phasen):

– Bestimmung durch Detektierung der Überschreitung des Schwellwerts des vom Ausgang O31 stammenden Signals und
– Unterdrückung des Fehlers bei Rückkehr zur Normalen des vom Ausgang O11 stammenden Signals,

c) Doppelfehler:

– Bestimmung durch Detektierung der Überschreitung des Schwellwerts des vom Ausgang O32 stammenden Signals und
– Unterdrückung des Fehlers bei Rückkehr zur Normalen des vom Ausgang O11 stammenden Signals.

Das Erhalten eines Signals, das die Summierung der drei elektrischen Felder darstellt, wie eine physikalische Regelungsgröße am Ausgang des Sensors 11 über ein Netz vom oberirdischen Typ erlaubt dem Schaltkreis kompatibel zu sein, was auch immer die Halteausrüstung oder der Typ des Masten, Holz oder Beton, der die Leitung trägt, ist. Zudem erlaubt die Ausnutzung der Magnetfelder Hx + Hz einen schwellwertkompatiblen Schaltkreis, was auch immer die Ausrüstungen sind, für die isolierten mehrphasigen Fehler.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist eine galvanische Isolierung auf dem Zweig der Detektierung unipolarer Spannung vorgesehen.
Zahlreiche Strukturen wurden bereits vorgeschlagen, um eine solche galvanische Isolierung durchzuführen. Es wurden zum Beispiel vorgeschlagen:

– Systeme mit Doppeltransformator, wobei einer die Übertragung einer elektrischen Versorgungsleistung in einem Richtungssinn erlaubt, der andere eines niederfrequenten Signals, das moduliert ist oder nicht,
– Systeme, die einen Optokoppler zur Übertragung des niederfrequenten Signals und einen Transformator zur Übertragung der elektrischen Versorgungsleistung umfassen,
– oder einen einfachen Transformator zur Übertragung des Signals, falls die Energie desselben es erlaubt.

Diese bekannten Lösungen stellen jedoch nicht für ein aus einem kapazitativen Teiler HTA stammendes Signal unipolarer Spannung zufrieden.
Um diese Schwierigkeit zu lösen wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, einen Isolierungsschaltkreis vom Typ zu verwenden, der in der angefügten 4 veranschaulicht ist.
Dieser Isolierungsschaltkreis umfasst einen einzigen Transformator 70, der zugleich dazu dient, die elektrische Versorgungsleistung in eine Richtung zu transportieren und das Nutzsignal in die andere. Dafür hat der Sekundärstromkreis 72 zum Beispiel mit N Windungen eine Klemme, die mit der Masse durch einen Widerstand 73 verbunden ist, und wobei seine zweite Klemme, die mit dem Ausgang eines HF-Zerhackers 74 mittels eines Kondensators 75 verbunden ist. Somit wird das aus dem Zerhacker 74 stammende HF-Signal zum Primärstromkreis 71 übertragen, zum Beispiel mit zwei N Windungen. Ein Verstärker 76 empfängt an seinem Eingang das aus dem Spannungssensor stammende Signal zum Beispiel gebildet aus einem RC-Netz parallel zu einem Widerstand, zu einer Klemme des Primärstromkreises 71, um den Strom in demselben zu variieren. Das HF-Signal an den Klemmen des Primärstromkreises 71 wird mittels zweier Dioden 78, 79 gleichgerichtet und von den Kondensatoren 80, 81 gefiltert, um den Verstärker 76 zu versorgen. Der Transformator 70 erlaubt somit ein elektrisches aus dem Sensor stammendes, durch das HF modulierte NF-Signal vom Primärstromkreis 71 zum Sekundärstromkreis 72 zu übertragen. Dieses modulierte Signal wird auf dem Shunt-Widerstand zurückerlangt und zu einem Demodulationsschaltkreis 82 geleitet, der mit einem Vorbehandlungsfilter 83 verbunden ist.
Der in der 4 dargestellte Isolierungsschaltkreis weist typischerweise die folgenden Merkmale auf:

– Passierband: 25Hz–500 Hz (Dephasierung < 5° im Band)
– Zerhackfrequenz: 50 KHz wiederkehrend 50%
– Tiefpassfilter: 5 KHz der zweiten Ordnung
– Verbrauch: < 10mA bei 12 Volt.

Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung eines äquipotentiellen Spannungssensors mit dreidimensionaler Geometrie beschränkt.
In einer Variante im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der äquipotentielle Spannungssensor 11 aus elektrisch leitfähigem Material gebildet sein.
In der Tat haben die Erfinder auf von vornherein überraschende Weise festgestellt, dass eine einzige ebene Platte auch erlaubt, ein Signal zu liefern, das die vektorielle Summierung der dreidimensionalen Komponenten des elektrischen Feldes darstellt. Dies ist, wie es scheint, aufgrund der Tatsache, dass, was auch immer die Anfangsorientierung des elektrischen Feldes ist, die Feldlinien sich senkrecht zu einer elektrisch leitenden Platte in der Nachbarschaft derselben neu ausrichten.

Claims

Vorrichtung zur Fehlerdetektierung und -messung auf Stromversorgungsleitungen, umfassend Mittel zur Gewinnung von Unipolarspannungsstößen und Unipolarstromstößen auf den Versorgungssignalen, welche einen Bandpassfilter (17, 37) und einen Subtrahierer (18, 38) umfassen, der geeignet ist, das Ausgangssignal des Bandpassfilters vom Versorgungssignal abzuziehen, um die gesuchten Stöße zu erhalten und Mittel (60), die geeignet sind, das Vorzeichen der Unipolarspannungsstöße mit dem Vorzeichen eines zu den Unipolarstromstößen gehörenden Signals zu vergleichen, wobei das zu den Unipolarstromstößen gehörende Signal das Integral der Unipolarstromstöße ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie Analysemittel (60) umfasst, die geeignet sind, gleichzeitig eine Detektierung einer Schwellwertüberschreitung auf dem Integral der Stromstöße und auf den Stößen überwachter Spannung durchzuführen, und Mittel (60), die geeignet sind, den Detektierungsschwellwert für denjenigen Schwellwert des Integrals der Stromstöße oder der Spannungsstöße zu ändern, für den keine Schwellwertüberschreitung verursacht worden ist, nach Detektierung einer solchen Überschreitung über den anderen Schwellwert der Spannung oder des Stroms.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Spannungssensor (11) umfasst, welcher eine Äquipotentialplatte aus elektrisch leitendem Material umfasst, die einen in mehreren Richtungen wirkenden Sensor bildet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte gekrümmt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eben ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Stromsensor umfasst, der zwei Spulen (43, 47) umfasst, die auf zueinander orthogonalen Magnetkernen (44, 48) platziert sind, und Mittel (60), die geeignet sind, die Summierung der aus diesen beiden Spulen stammenden Signale durchzuführen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnetkerne (44, 48) jeweils horizontal und vertikal sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (60) umfasst, die geeignet sind, die oben genannte Auslöseschwelle durch Verändern der Verstärkung des entsprechenden Detektierungszweiges zu ändern
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur galvanischen Isolierung auf einem Zweig zur Detektierung der unipolaren Spannung umfasst, welcher einen Transformator (70) umfasst zur Übertragung von aus einem Zerhacker (74) stammender Leistung und zur Übertragung des Signals, das durch eine die Spannung des Versorgungsnetzes repräsentierende Spannung moduliert ist, und dessen Sekundärwicklung (72) mit einem Demodulator (82) verbunden ist.
Verfahren zur Fehlerdetektierung und -messung auf Stromversorgungsleitungen eines Stromversorgungsnetzes, welches umfasst Verwenden eines Spannungssensors (11), welcher eine Äquipotentialplatte aus elektrisch leitendem Material umfasst, das einen in mehrere Richtungen wirkenden Sensor bildet, der nahe der Stromversorgungsleitungen platziert ist, um die elektrischen Felder in mehreren Richtungen vektoriell zu summieren, Gewinnen von Unipolarspannungsstößen und Unipolarstromstößen auf den Versorgungssignalen anhand eines Bandpassfilters (17, 37), eines Subtrahierers (18, 38), der geeignet ist, das Ausgangssignal des Bandpassfilters vom Versorgungssignal abzuziehen, um die gesuchten Stöße zu erhalten, und Mittel (60), die geeignet sind, das Vorzeichen der Unipolarspannungsstöße mit dem Vorzeichen eines zu den Unipolarstromstößen gehörenden Signals zu vergleichen, wobei das zu den Unipolarstromstößen gehörende Signal das Integral der Unipolarstromstöße ist, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst, gleichzeitiges Durchführen einer Detektierung einer Schwellwertüberschreitung auf dem Integral der Stromstöße oder auf den Stößen überwachter Spannung, und Ändern des Detektierungsschwellwerts für denjenigen Schwellwerts des Integrals der Stromstöße oder der Spannungsstöße, für den keine Schwellwertüberschreitung verursacht worden ist, nach Detektierung einer solchen Überschreitung über die andere Schwelle der Spannung oder des Stroms.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt der Summierung der Signale umfasst, die aus zwei Spulen (43, 44) stammen, die auf zueinander orthogonalen Magnetkernen (44, 48) platziert sind und einen Stromsensor bilden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Veränderungsschritt des oben genannten Auslöseschwellwerts durch Veränderung der Verstärkung des entsprechenden Detektierungszweigs durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt umfasst, das Vorzeichen der Unipolarspannungsstöße mit dem Vorzeichen des Integrals der Unipolarstromstöße zu vergleichen.