WO2009027373A2 - Measuring and/or switching device - Google Patents

Measuring and/or switching device Download PDF

Info

Publication number
WO2009027373A2
WO2009027373A2 PCT/EP2008/061089 EP2008061089W WO2009027373A2 WO 2009027373 A2 WO2009027373 A2 WO 2009027373A2 EP 2008061089 W EP2008061089 W EP 2008061089W WO 2009027373 A2 WO2009027373 A2 WO 2009027373A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
secondary current
value
measuring
switching device
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/061089
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2009027373A3 (en
Inventor
Thomas Kiendl
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to CN200880104767.1A priority Critical patent/CN101790689B/en
Publication of WO2009027373A2 publication Critical patent/WO2009027373A2/en
Publication of WO2009027373A3 publication Critical patent/WO2009027373A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks
    • H02H1/046Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of dc component by short circuits in ac networks upon detecting saturation of current transformers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/02Measuring effective values, i.e. root-mean-square values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2506Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing

Definitions

  • Threshold by analog electronics and it is generated a right ⁇ eckpulssignal, such that the duration of the square ⁇ pulse is equal to the duration of the crossing of the threshold.
  • This rectangular pulse signal can then be evaluated by a microcontroller after transformation by an analog-to-digital converter by simply measuring the length of the rectangular pulses.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)
  • Protection Of Transformers (AREA)

Abstract

The application discloses methods how to arithmetically calculate a corrected effective value from a real effective value of a secondary current of an iron-cored current transformer when magnetization of the iron core reaches the saturation point during generation of the secondary current from a primary current. The corrected value simulates the case that the saturation point is not reached, thus making it possible to use a smaller than normal iron-cored current transformer in measuring and/or switching devices comprising an iron-cored current transformer, e.g. in a low-voltage circuit breaker.

Description

Beschreibungdescription
Mess- und/oder SchaltgerätMeasuring and / or switching device
Die Erfindung betrifft ein Gerät, das von einem Stromwandler mit Eisenkern Gebrauch macht. Der Stromwandler mit Eisenkern transformiert einen Primärstrom in einen Sekundärstrom. Entsprechend gehören zum Gerät Mittel zum Einkoppeln des Primärstroms. Der Sekundärstrom wird in irgendeiner Form ausgewer- tet . Entweder genügt für die Zwecke des Geräts die Erfassung eines Messwerts, oder der Sekundärstrom wird als Richtgröße für ein Schalten verwendet. Dementsprechend ist das Gerät ein Mess- und/oder Schaltgerät. Ein typischer Anwendungsfall ist ein Niederspannungs-Leistungssehalter .The invention relates to a device that makes use of a current transformer with iron core. The current transformer with iron core transforms a primary current into a secondary current. Accordingly, the device includes means for coupling the primary current. The secondary current is evaluated in some way. Either the acquisition of a measured value is sufficient for the purpose of the device, or the secondary current is used as a benchmark for switching. Accordingly, the device is a measuring and / or switching device. A typical application is a low voltage power line holder.
Durch die Mittel zum Auswerten wird von dem Sekundärstrom auf den Primärstrom zurückgeschlossen. Bisher wird davon ausgegangen, dass der Effektivwert des Sekundärstroms im Wesentli¬ chen linear zum Effektivwert des Primärstroms ist. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn der Primärstrom für eine zu seinem Wert proportionale Magnetisierung des Eisenkerns sorgt. Der Eisenkern darf daher nicht die Sättigungsmagneti¬ sierung erreichen. Der Bereich, in dem die Sättigung ein¬ setzt, darf überhaupt nicht erreicht werden. Aus diesem Grund wird in den Geräten der genannten Gattung üblicherweise ein ausreichend groß dimensionierter Stromwandler eingesetzt. Es wäre wünschenswert, könnte man kleinere Stromwandler verwen¬ den .By the means for evaluation is deduced from the secondary current to the primary current. So far, it is assumed that the effective value of the secondary current in Wesentli ¬ chen is linear to the effective value of the primary current. However, this is only possible if the primary current provides for a proportional to its value magnetization of the iron core. The iron core may therefore not achieve the Sättigungsmagneti ¬ tion. The area where the saturation uses ¬, can not be achieved. For this reason, a sufficiently large-sized current transformer is usually used in the devices of the type mentioned. It would be desirable, one might smaller current transformer USAGE ¬.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, Mess- und/oder Schaltge¬ räte der genannten Gattung kompakt zu bauen.It is therefore an object of the invention to build measuring and / or Schaltge ¬ devices of the type mentioned compact.
Dies wird dadurch bewirkt, dass die Mittel zum Auswerten des Sekundärstroms dazu ausgelegt sind, es beim Auswerten zu be- rücksichtigen, wenn der Primärstrom so hoch ist, dass das von ihm erzeugte Magnetfeld bewirkt, dass der Bereich der Sätti¬ gung in der Magnetisierung des Eisenkerns erreicht wird. Die¬ ser Fall ist genau der Fall, dass die Magnetisierung nicht mehr (im Wesentlichen) linear mit dem Primärstrom korreliert ist. Zur Folge hat dies alles, dass die Kurvenform des Sekun¬ därstroms von der des Primärstroms abweicht.This is effected in that the means are designed for evaluating the secondary flow, it must be borne in during the evaluation, when the primary current is so high that the magnetic field generated by it causes the region of the Saetti ¬ supply in the magnetization of the Iron core is achieved. The ¬ ser case is exactly the case that the magnetization not more (essentially) is linearly correlated with the primary stream. The consequence of this has, that the curve shape of the seconding ¬ därstroms differs from that of the primary current.
Dadurch, dass die Mittel zum Auswerten des Sekundärstroms be¬ rücksichtigen, dass der Bereich der Sättigung in der Magneti¬ sierung des Eisenkerns erreicht wird, muss der Bereich der Sättigung in der Magnetisierung des Eisenkerns nicht mehr umgangen werden. Dadurch kann der Stromwandler kleiner als sonst ausgebildet sein.The fact that the means for evaluating the secondary flow be ¬ into account that the area of saturation is achieved in the Magneti ¬ tion of the iron core, the area of saturation must not be bypassed in the magnetization of the iron core. As a result, the current transformer can be smaller than usual.
Im Zentrum des Interesses steht bei einem Mess- und/oder Schaltgerät mit Stromwandler der Effektivwert des Sekundär¬ stroms. Durch die Verwendung des kleineren Stromwandlers geht bei gewissen Primärstromwerten die Magnetisierung des Eisenkerns in Sättigung, und dieser Effektivwert ist im Vergleich zu dem linearen Verhalten bei kleineren Primärströmen zwischen dem Effektivwert des Sekundärstroms und dem Effektiv¬ wert des Primärstroms zu klein. Bevorzugt erfolgt das Berück- sichtigen dieses Effekts dadurch, dass die Mittel zum Auswer¬ ten einen korrigierten Effektivwert für den Sekundärstrom ermitteln (insbesondere berechnen) , den man beim realen Sekun¬ därstrom erhalten würde, wenn die Magnetisierungskurve des Eisenkerns so aussähe, dass eine Sättigung in der Magnetisie- rung des Eisenkerns nicht erreicht würde. Es wird durch den korrektiven Effektivwert also der Fall simuliert, dass ein so groß dimensionierter Stromwandler mit Eisenkern verwendet wird, dass der Sekundärstrom noch (im Wesentlichen) linear mit dem Primärstrom korreliert ist.In the center of interest is in a measuring and / or switching device with current transformer of the effective value of the secondary ¬ current. By using the smaller current transformer is in certain primary current values, the magnetization of the iron core into saturation, and this effective value is too small compared to the linear behavior at lower primary currents between the effective value of the secondary current and the effective ¬ value of the primary current. The taking into preferably takes into account this effect, characterized in that the means for Auswer ¬ th a corrected rms value of the secondary current detect (in particular calculate), which would be obtained in the real seconding ¬ därstrom when the magnetization curve of the iron core so would look like that saturation would not be achieved in the magnetization of the iron core. It is simulated by the corrective effective value so the case that such a large-sized current transformer with iron core is used, that the secondary current is still (substantially) correlated linearly with the primary current.
Wie bereits erwähnt ist es eine bevorzugte Anwendung des er¬ findungsgemäßen Prinzips, dass das erfindungsgemäße Gerät ein Niederspannungs-Leistungsschalter ist, bei dem ein Magnetaktor eine Unterbrechung des Primärstromkreises bewirkt. An- statt den realen Effektivwert als Grundlage für ein Auslöse¬ kriterium zu verwenden, wird nunmehr der korrigierte Effektivwert verwendet, und zwar wird der Magnetaktor dann akti¬ viert, wenn der korrigierte Effektivwert die Einstellwerte des Niederspannungs-Leistungsschalters (z.B. mindestens einen Grenzwert) überschreitet.As already mentioned, it is a preferred application of he ¬ inventive principle that the device according to the invention is a low-voltage circuit breaker in which a magnetic actuator causes an interruption of the primary circuit. Instead of using the real RMS value as the basis for a tripping ¬ criterion, now the corrected RMS value is used, that is, the magnetic actuator is then acti ¬ fourth when the corrected RMS value, the set values of the low-voltage circuit breaker (eg at least one limit).
Das Erzeugen eines korrigierten Effektivwerts beruht auf der Tatsache, dass der Eisenkern, wenn er in Sättigung geht, ein definiertes Verhalten zeigt, so dass anhand des Sekundär¬ stroms tatsächlich auf den Primärstrom zurück-geschlossen werden kann, auch wenn der Sekundärstrom nicht mehr dieselbe Kurvenform wie der Primärstrom hat. Es zeigt sich, dass man den Sekundärstrom als phasenabschnitt- gesteuerten Sekundär¬ strom ansehen kann: Der Sekundärstrom folgt also über eine bestimmte Zeitdauer dem Primärstrom und fällt bei Erreichen der Sättigung in der Magnetisierung des Eisenkerns abrupt ab. Man kann nun einen Schwellwert definieren so, dass die Zeit- dauer des Überschreitens des Schwellwerts durch den Betrag des Sekundärstroms im Wesentlichen genau gleich der Zeitdauer ist, während der der Sekundärstrom linear dem Primärstrom folgt.Generating a corrected rms value is based on the fact that the iron core when it becomes saturated, a defined behavior shows so that can be-closed back to the primary current based on the secondary ¬ stream fact, even if the secondary current no longer the same waveform like the primary stream has. It turns out that one can view the secondary current as phasenabschnitt- controlled secondary ¬ current: So the secondary current follows a specific period of time the primary current and falls abruptly in the magnetization of the iron core when reaching the saturation from. It is now possible to define a threshold value such that the time duration of the threshold value being exceeded by the magnitude of the secondary current is substantially exactly equal to the time duration during which the secondary current follows the primary current linearly.
Bei einer Ausführungsform erfolgt der Vergleich mit demIn one embodiment, the comparison with the
Schwellwert durch analoge Elektronik, und es wird ein Recht¬ eckpulssignal erzeugt, derart, dass die Dauer des Rechteck¬ puls gleich der Dauer des Überschreitens des Schwellwerts ist. Dieses Rechteckpulssignal kann dann nach Transformation durch einen Analog-Digital-Wandler von einem MikroController ausgewertet werden, indem einfach die Länge der Rechteckpulse gemessen wird.Threshold by analog electronics, and it is generated a right ¬ eckpulssignal, such that the duration of the square ¬ pulse is equal to the duration of the crossing of the threshold. This rectangular pulse signal can then be evaluated by a microcontroller after transformation by an analog-to-digital converter by simply measuring the length of the rectangular pulses.
Alternativ kann die gesamte Auswertung digital erfolgen. Der Vergleich der Sekundärstromwerte mit dem Schwellwert erfolgt dann ebenfalls in dem MikroController nach Transformation des Sekundärstroms durch einen Analog-Digital-Wandler . Eine Rechteckpulskurve muss dann nicht eigens erzeugt werden.Alternatively, the entire evaluation can be done digitally. The comparison of the secondary current values with the threshold value then also takes place in the microcontroller after transformation of the secondary current through an analog-to-digital converter. A rectangular pulse curve does not have to be generated in this case.
Rechnerisch am einfachsten zu handhaben ist es, wenn als korrigierter effektiver Sekundärstrom das Produkt aus dem realen effektiven Sekundärstrom mit einem von der ermittelten Zeit- dauer des Überschreitens des Schwellwerts abhängigen Faktor verwendet wird. Dieser Korrekturfaktor K(a) mit der ermittelten Zeitdauer α ist bevorzugt durch die folgende Formel gegeben:The easiest way to handle it mathematically is if the product of the actual effective secondary current is used as a corrected effective secondary current with one of the determined time intervals. duration of exceeding the threshold dependent factor. This correction factor K (a) with the determined duration α is preferably given by the following formula:
Bei einem sinusförmigen Primärstrom wird dieser Korrekturfaktor κ(a) zu 1, wenn sich der reale Sekundärstrom auch derFor a sinusoidal primary current, this correction factor κ (a) becomes 1, when the real secondary current is also the
Sinusform nähert, dann beträgt nämlich α genau π. In diesem Falle muss der reale effektive Sekundärstrom ja auch nicht um einen von 1 verschiedenen Faktor korrigiert werden.Sinus form approaches, then α is exactly π. In this case, the real effective secondary current does not have to be corrected by a factor other than 1.
Eine Zeitdauer des Überschreitens eines Schwellwerts durch den Betrag des Sekundärstroms ist nicht die einzige Größe, die man heranziehen kann, um einen Korrekturfaktor für den realen effektiven Sekundärstrom zu ermitteln. So kann alter- nativ auch ein Formfaktor für den Sekundärstrom definiert werden. Dieser Formfaktor ist das Verhältnis von Effektivwert des Sekundärstroms zum Betragsmittelwert (auch Gleichricht¬ wert genannt) des Sekundärstroms. Dieser Messgröße Formfaktor kann mit Hilfe eines Kennfelds ein Korrekturfaktor zugeordnet werden, mit dem der korrigierte Effektivwert des Sekundär¬ stroms aus dem realen Effektivwert des Sekundärstroms berech¬ net wird.A duration of exceeding a threshold by the amount of secondary current is not the only quantity that can be used to determine a correction factor for the real effective secondary current. Thus, alternatively, a form factor for the secondary flow can also be defined. This form factor is the ratio of the rms value of the secondary current to the mean value (also called rectification value) of the secondary current. This measure form factor can be assigned by means of a map of a correction factor by which the corrected value of the effective secondary ¬ stream from the real effective value of the secondary current calculation ¬ net is.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin¬ dung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in derHereinafter, a preferred embodiment of the inven ¬ tion is described with reference to the drawing, in which
FIG 1 eine elektronischen Auslöseeinheit eines erfindungsgemäßen Niederspannungs-LeistungsSchalters veranschaulicht,1 shows an electronic trip unit of a low-voltage power switch according to the invention,
FIG 2 den zeitlichen Verlauf eines Sekundärstroms veranschaulicht, wenn ein Eisenkern eines Stromwand- lers nicht in Sättigung geht und FIG 3 den zeitlichen Verlauf eines Sekundärstroms veranschaulicht, wenn ein Eisenkern des Stromwandlers in Sättigung geht,FIG. 2 illustrates the time course of a secondary current when an iron core of a current transformer does not saturate and FIG 3 illustrates the time course of a secondary current when an iron core of the current transformer saturates,
FIG 4 das Anlegen eines Schwellwert-Kriteriums an die Kurve aus FIG 3 veranschaulicht,4 illustrates the application of a threshold value criterion to the curve from FIG. 3,
FIG 5 eine aufgrund des Schwellwert-Kriteriums gewonnene Kurve mit Rechteckpulsen zeigt,FIG. 5 shows a curve with rectangular pulses obtained on the basis of the threshold value criterion,
FIG 6 ein Kennlinienfeld zeigt, das die Beziehung aus einemFIG. 6 shows a characteristic field showing the relationship between a
Korrekturfaktor und einem gemessenen Formfaktor wie- dergibt,Correction factor and a measured form factor,
FIG 7 die Ableitung des korrigierten Effektivwerts aus dem zeitlichen Verlauf des Sekundärstroms gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.7 illustrates the derivation of the corrected effective value from the time profile of the secondary current according to an embodiment of the invention.
In einem Niederspannungs-Leistungsschalter soll ab einem be- stimmten Effektivwert eines Stroms der das Fließen diesesIn a low-voltage circuit breaker, the flow of this should start at a certain rms value of a current
Stroms ermöglichende Stromkreis unterbrochen werden. Ein er¬ findungsgemäßer Niederspannungs-Leistungsschalter umfasst eine elektronische Auslöseeinheit, die in FIG 1 dargestellt und im Ganzen mit 10 bezeichnet ist. Es wird nun nicht ein in dem zu unterbrechenden Stromkreis fließender Strom direkt als Kriterium für das Unterbrechen des Stromkreises verwendet, sondern dieser wird als Primärstrom ip(t) an Stromwandler 12 zugeführt, der einen Eisenkern haben soll. Der Stromwandler erzeugt auf der Sekundärseite einen Sekundärstrom is(t), und dieser Sekundärstrom dient als Kriterium für das Auslösen des Stromkreises. Der Sekundärstrom iB(t) fällt an einem Ab¬ schlusswiderstand (Bürde) 14 ab und wird einem Analog-Digi- tal-Wandler 16 zugeführt. Man erhält so digitale Werte, die einem MikroController 18 zugeführt werden, der die eigentli- che Auswertung vornimmt. Nach einem bestimmten Kriterium analysiert der MikroController 18 den digitalisierten Sekundärstrom und weist gegebenenfalls über einen Magnetaktor 20 das Schaltschloss des Niederspannungsleistungsschalters an, den Stromkreis, in dem der Primärstrom ip(t) fließt, mechanisch zu öffnen.Current enabling circuit be interrupted. A he ¬ inventive low-voltage circuit breaker comprises an electronic trip unit, which is shown in FIG 1 and designated as a whole by 10. It is now not a current flowing in the circuit to be interrupted current used directly as a criterion for breaking the circuit, but this is supplied as a primary current i p (t) to the current transformer 12, which should have an iron core. The current transformer generates a secondary current i s (t) on the secondary side, and this secondary current serves as a criterion for triggering the circuit. The secondary current i B (t) falls on a ¬ From terminating resistor (load) 14, and an analog to digi tal converter 16 is supplied. In this way, digital values are obtained, which are fed to a microcontroller 18, which carries out the actual evaluation. After a certain criterion, the microcontroller 18 analyzes the digitized secondary current and, optionally via a magnetic actuator 20, the switching mechanism of the low-voltage circuit breaker, the Circuit in which the primary current i p (t) flows to open mechanically.
Bei herkömmlichen Niederspannungs-Leistungsschaltern wird ein solcher Stromwandler verwendet, bei dem für die zu erwarten- den Primärströme der Sekundärstrom dieselbe Form hat. FIG 2 zeigt für diesen Fall eine Kurve 22 des zeitlichen Verlauf des Sekundärstroms is(t) für einen sinusförmigen Primärstrom: Der Sekundärstrom ist ebenfalls sinusförmig, weil der Eisen¬ kern des Stromwandlers nicht in Sättigung gelangt.Conventional low-voltage circuit breakers use such a current transformer in which the secondary current has the same shape for the primary currents to be expected. 2 shows in this case a curve 22 of the temporal course of the secondary current i s (t) for a sinusoidal primary current: The secondary current is also sinusoidal, because the iron ¬ core of the current transformer does not reach saturation.
FIG 3 zeigt nun einen anderen Fall: Hier ist der Stromwandler im Vergleich zu dem zur Erzeugung der Sekundärstromkurve 22 des aus FIG 2 verwendeten Stromwandlers kleiner. Bei gleichem Primärstrom geht die Magnetisierung des Eisenkerns in Sätti¬ gung. Man erhält dann anstelle der Kurve 22 die in FIG 3 ge- zeigte Sekundärstromkurve 24. Wie in FIG 3 zu sehen, ist ein in FIG 3 mit 26 bezeichneter Teil der Kurve 24 nahezu ausge¬ bildet wie ein entsprechender Teil der Kurve 22, d.h. es wird ein Teil einer Sinuskurve durchlaufen. Ab Ereichen eines be¬ stimmten Primärstroms geht die Magnetisierung des Eisenkerns in Sättigung, und die Kurve fällt rapide ab, siehe Abschnitt 28. Man kann den Sekundärstrom aus FIG 3 als phasenabschnitt- gesteuerten Sekundärstrom ansehen.FIG. 3 shows a different case: Here, the current transformer is smaller in comparison to the current transformer used to generate the secondary current curve 22 of the current transformer used in FIG. With the same primary current, the magnetization of the iron core is in Saetti ¬ supply. Then obtained instead of the curve 22 to see overall in FIG 3 showed secondary current curve 24. As shown in FIG 3, is a 26 designated in FIG 3 part of the curve 24 almost fully ¬ forms as a corresponding portion of the curve 22, ie will go through part of a sine wave. From attain one be ¬ voted primary current, the magnetization of the iron core is saturated, and the curve falls rapidly, see Section 28. You can view the secondary current of FIG 3 as phasenabschnitt- controlled secondary current.
Die Breite des durch die Kurvenabschnitte 26 und 28 definier¬ ten Peaks ist nun ein Maß für das Ausmaß des Einflusses der Magnetisierungskurve aufgrund der Tatsache, dass deren nicht¬ linearer Sättigungsbereich erreicht wird. Es wird nun ein Schwellwert 30 festgelegt und eine Breite α des Peaks ermit¬ telt. Die Einheit der Breite α ist die einer Zeit. Man kann dies jedoch auch als Phase ansehen und α als Stromflusswin- kel bezeichnen. Analog zum Schwellwert 30 kann auch dessen negativer Wert 30' festgelegt werden, und für dessen Unterschreiten ebenfalls die Breite des zugehörigen Peaks, α, er¬ mittelt werden.The width of the by curve portions 26 and 28 DEFINE ¬ th peak is now a measure of the degree of influence of the magnetization curve due to the fact that its non-linear ¬ saturation region is reached. Now, a threshold value 30 set and a width α of the peak ermit ¬ telt. The unit of the width α is that of a time. However, this can also be considered as a phase and α can be called the current flow angle. Analogous to the threshold value 30 can be also its negative value 30 set ', and below which also the width of the associated peaks, α, he ¬ averages are.
Man kann nun das Ergebnis des Vergleichs der Kurve 24 mit den Schwellwerten 30 und 30' zu einer Kurve zusammenfassen, die in FIG 5 gezeigt ist. Die Kurve steht auf logisch hoch („Ver- gleichsergebnis = 1") , wenn der Schwellwert überschritten ist, und sie ist logisch niedrig („Vergleichsergebnis = 0") , solange der Schwellwert 30 beziehungsweise 30' betragsmäßig unterschritten wird. In FIG 5 ist die Breite α also dieOne can now summarize the result of the comparison of the curve 24 with the thresholds 30 and 30 'to a curve, the is shown in FIG. The curve is logically high ("comparison result = 1") if the threshold value is exceeded, and it is logically low ("comparison result = 0") as long as the threshold value 30 or 30 'is undershot. In FIG 5, the width α is thus the
Dauer eines Rechteckpulses. Je weniger die Magnetisierung des Eisenkerns in Sättigung geht, desto größer ist α und desto mehr nähert sich die Kurve durchgehend logisch hoch an, und wenn die Sättigung der Magnetisierung des Eisenkerns immer mehr erreicht wird, dann wird α umso kleiner.Duration of a rectangular pulse. The less the magnetization of the iron core saturates, the greater is α, and the more the curve approaches logically high throughout, and as the magnetization of the iron core becomes more saturated, α becomes smaller.
Es lässt sich nun aus dem realen Effektivwert des Sekundär¬ stroms, /&#j real und der Größe α ein korrigierter EffektivwertIt is now possible from the real effective value of the secondary ¬ current, / # real and the size α a corrected effective value
ISeff korr für den Sekundärstrom berechnen, wobei der korrigierte Effektivwert der Wert ist, der sich ergeben würde, wenn derCalculate I seff corr for the secondary current, where the corrected rms value is the value that would result if the
Stromwandler größer wäre und der Bereich der Sättigung in der Magnetisierung des Eisenkerns bei Erregung durch denselben Primärstrom nicht erreicht würde. Bei ausreichend niedrig liegendem Schwellwert 30 beziehungsweise 30' lässt sich fol- gende Formel ableiten:Current transformer would be larger and the range of saturation in the magnetization of the iron core would not be reached when excited by the same primary current. If the threshold value 30 or 30 'is sufficiently low, the following formula can be derived:
* Seff, korr * Seff , real K{a)
Figure imgf000009_0001
* Seff, corr * Seff, real K {a)
Figure imgf000009_0001
Es ist vorgesehen, dass der MikroController 18 die Größe α ermittelt, indem dort ein Vergleich der digitalisierten Daten mit den Schwellwerten 30 und 30' erfolgt, dass auch ISeff reα(.in dem MikroController ermittelt wird und dass ISeff korr ermittelt wird. Der Magnetaktor 20 wird nun durch den MikroControllerIt is provided that the microcontroller 18 determines the quantity α by comparing the digitized data with the threshold values 30 and 30 'there, that I Seff re ( ) is also determined in the microcontroller and that I Seff corr is determined Magnetic actuator 20 will now pass through the microcontroller
18 dann ausgelöst, wenn der korrigierte Effektivwert für die Sekundärstromstärke ISeffykorr einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Dadurch, dass der korrigierte Effektivwert größer als der reale Effektivwert des Sekundärstroms ist, erfolgt eine Auslösung schneller als sonst, so wie sie bei einer rein linearen Beziehung zwischen Primärstrom und Sekundärstrom erfolgen würde.18 then triggered when the corrected RMS value for the secondary current intensity I Seffykorr exceeds a predetermined threshold. Because the corrected RMS value is greater than the RMS value of the secondary current, tripping takes place faster than usual, as with a purely linear relationship between primary and secondary would occur.
Anstatt die Größe α anhand der Definition der Schwellwerte 30 und 30' zu definieren, dann zu ermitteln und zum Berechnen eines Korrekturwerts K(a) zu verwenden, kann ein Korrekturwert K auch auf anderem Wege ermittelt werden. Bei dieser Alternativlösung wird der Formfaktor des Sekundärstromes verwendet. Dieser Formfaktor ist definiert als Verhältnis von EffektivwertInstead of defining the quantity α by the definition of the threshold values 30 and 30 ', then determining it and using it to calculate a correction value K (a), a correction value K can also be determined by other means. In this alternative solution, the form factor of the secondary current is used. This form factor is defined as the ratio of RMS
heffreal
Figure imgf000010_0001
heffreal
Figure imgf000010_0001
zum Gle i chπ chtwert , al s o dem Betragsmittelwert l i(t) l μ
Figure imgf000010_0002
to equal value, al so the magnitude mean li (t) l μ
Figure imgf000010_0002
Dieser Formfaktor kann zum Stromflusswinkel α näherungsweise wie folgt in Beziehung gesetzt werden:This form factor can be related to the current flow angle α approximately as follows:
Verwendet man nun denselben Korrekturwert wie bei der oben beschriebenen Alternative K\a)Now using the same correction value as in the alternative K \ a) described above
K{a) = l K {a) = l
1 . sin(2 a). -(« ) π 21 . sin (2 a). - («) π 2
dann lässt sich eine Beziehung zwischen dem Formfaktor F und dem Korrekturfaktor K ermitteln, zum Beispiel indem die obi- gen Formeln für unterschiedliche α berechnet werden. Es lässt sich ein Kennfeld beziehungsweise eine Kennkurve ermit¬ teln, in der der Korrekturfaktor K(a) zum Formfaktor F =then, a relationship between the shape factor F and the correction factor K can be obtained, for example, by calculating the above formulas for different α. It a map or a characteristic curve can be ermit ¬ stuffs, in which the correction factor K (a) to form factor F =
F (α) in Beziehung gesetzt wird. Diese Kennkurve ist in FIG 6 dargestellt und dort mit 32 bezeichnet. Verwendet man die Kennkurve 32, muss der Wert α gar nicht mehr ermittelt wer¬ den. Die Kennkurve 32 kann insbesondere auch anders als über die obigen Gleichungen ermittelt werden, zum Beispiel anhand von expeπmentiellen Versuchen an Stromwandlern oder mittels Simulationen mit Hilfe von finiten Elementen.F (α) is related. This characteristic curve is shown in FIG. 6 and denoted by 32 there. Using the characteristic curve 32, the value must α no longer determines who ¬. The characteristic curve 32 can in particular also be determined differently than via the above equations, for example on the basis of experimental tests on current transformers or by means of simulations with the aid of finite elements.
FIG 7 fasst die Vorgehensweise bei Verwendung des Kennfelds7 summarizes the procedure when using the map
32 zusammen: Aus is(t) wird einerseits der Effektivwert32 together: i s (t) becomes the RMS value
ISeff τeal und andererseits der Gleichrichtwert lis(t)l ermittelt, diese werden in ein Verhältnis zueinander gesetzt, um den Formfaktor F zu bestimmen, und aus dem Formfaktor F wird anhand des Kennfeldes 32 der Korrekturfaktor K abgeleitet . Die¬ ser Korrekturfaktor K wird anschließend mit dem zuvor ermit¬ telten ISeff^ real multipliziert, um ISeffkorr zu erhalten.I Seff τeal and on the other hand the rectifier li s (t) l determined, these are set in relation to each other to determine the form factor F, and from the form factor F, the correction factor K is derived based on the map 32. The ¬ ser correction factor K is then multiplied with the real previously ermit ¬ telten I Seff ^ to obtain I Seffkorr.
Den beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, dass ausgehend von dem realen Effektivwert des Sekundärstroms ein korrigier¬ ter Effektivwert mit Hilfe eines Korrekturfaktors K berech¬ net wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind auch andere Methoden denkbar, wie in irgendeiner Form berücksichtigt werden kann, das der Bereich der Sättigungs-Magnetisierung des Eisenkerns erreicht wird. Folge dieser Berücksichtigung ist es, dass der Stromwandler mit dem Eisenkern nicht übermäßig groß sein muss. Das im Stand der Technik vorhandene Er¬ fordernis, den Stromwandler mit Eisenkern so groß auszufüh- ren, dass der Sekundärstrom linear zum Primärstrom korreliert ist, entfällt. The two embodiments have in common that, starting from the actual effective value of the secondary current, a Corrected ¬ ter effective value by means of a correction factor K is calculation ¬ net. In the method according to the invention, other methods are also conceivable, such as can be taken into account in any form that the range of saturation magnetization of the iron core is achieved. The consequence of this consideration is that the current transformer with the iron core does not have to be excessively large. The existing in the prior art ¬ He fordernis, with an iron core as large auszufüh- the current transformer ren that the secondary current is linearly correlated to the primary current is eliminated.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mess- und/oder Schaltgerät mit Mitteln zum Emkoppeln eines Primärstroms (ip(t)) mit einem Stromwandler (12) mit Eisenkern, der den Primärstrom in einen Sekundärstrom (is(t)) transformiert, und mit Mitteln (14, 16, 18) zum Auswerten des SekundärStroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14, 16, 18) zum Auswerten des Sekundärstroms (is(t)) dazu ausgelegt sind, es beim Auswerten zu berücksich¬ tigen, wenn der Primärstrom (ip(t)) so hoch ist, dass das von ihm erzeugte Magnetfeld bewirkt, dass der Bereich der Sätti¬ gung in der Magnetisierung des Eisenkerns erreicht wird.1. Measuring and / or switching device with means for coupling a primary current (i p (t)) with a current transformer (12) with iron core, which transforms the primary current into a secondary current (i s (t)), and means (14 , 16, 18) for evaluating the secondary current, characterized in that the means (14, 16, 18) for evaluating the secondary current (i s (t)) adapted to it when evaluating to into account ¬ term, when the primary current ( i p (t)) is so high that the magnetic field generated by it causes the region of the Saetti ¬ supply is achieved in the magnetization of the iron core.
2. Mess- und/oder Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (14, 16, 18) zum Auswerten einen korrigierten Effektivwert {ISeffkorr) ^ur ^en Sekundärstrom ermitteln, den man beim realen Sekundärstrom erhalten würde, wenn die Magnetisierungskurve des Eisenkerns so aussähe, dass eine2. measuring and / or switching device according to claim 1, characterized in that the means (14, 16, 18) for evaluating determine a corrected RMS {I Seffkorr) ^ for ^ en secondary current would be obtained at the real secondary current when the magnetization curve of the iron core would look like that
Sättigung in der Magnetisierung des Eisenkerns nicht erreicht würde .Saturation in the magnetization of the iron core would not be achieved.
3. Mess- und/oder Schaltgerät, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Niederspannungs-Leistungsschalter ist, bei dem ein Magnetaktor (20) eine Unterbrechung des Primärstromkreises bewirkt, wenn der korrigierte Effektivwert (ISeff!korr) die Ein¬ stellparameter des Niederspannungs-Leistungsschalters über- schreitet.3. Measuring and / or switching device, characterized in that it is a low-voltage circuit breaker in which a magnetic actuator (20) causes an interruption of the primary circuit when the corrected effective value (I Seff! Corr ) the Ein ¬ adjusting parameters of the low-voltage Circuit breaker exceeded.
4. Mess- und/oder Schaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellwert (30, 30') definiert wird, die Zeitdauer des Überschreitens dieses Schwellwerts durch den Betrag des zeitlich variablen Sekundärstroms ermittelt wird und aus dieser Zeitdauer dann der korrigierte Effektivwert (/&Λtorr) abgeleitet wird. 4. Measuring and / or switching device according to claim 2 or 3, characterized in that a threshold value (30, 30 ') is defined, the time duration of exceeding this threshold value is determined by the amount of the temporally variable secondary current and from this period then the corrected RMS value (/ & Λtorr ) is derived.
5. Mess- und/oder Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Sekundärseite des Stromwandlers nachgeordnete Schaltung eine Rechteckpulskurve erzeugt, in der die Zeitdauer des Rechteckpulses gleich der Zeitdauer des Überschreitens des Schwellwerts ist, wobei die Rechteckpuls¬ kurve einem Analog-Digital-Wandler zugeführt wird und die Zeitdauern der Rechteckpulse von einem Mikrokontroller er- fasst werden.5. Measuring and / or switching device according to claim 4, characterized in that one of the secondary side of the current transformer downstream circuit generates a square-wave pulse in which the duration of the rectangular pulse is equal to the time duration of the crossing of the threshold value, the square-wave ¬ curve an analogue Digital converter is supplied and the durations of the rectangular pulses are detected by a microcontroller.
6. Mess- und/oder Schaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärseite des Stromwandlers (12) mit einem Analog- Digital-Wandler (16) verbunden ist und der Vergleich der6. Measuring and / or switching device according to claim 4, characterized in that the secondary side of the current transformer (12) with an analog-to-digital converter (16) is connected and the comparison of
Sekundärstromwerte mit dem Schwellwert (30, 30') in einem dem Analog-Digital-Wandler (16) nachgeordnetem Mikrokontroller (18) erfolgt, der so die Zeitdauer (α) des Überschreitens des Schwellwerts ableitet.Secondary current values with the threshold value (30, 30 ') takes place in a microcontroller (18) arranged downstream of the analog-to-digital converter (16), which thus derives the time duration (α) of exceeding the threshold value.
7. Mess- und/oder Schaltgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass7. Measuring and / or switching device according to one of claims 4 to 6, characterized in that
^Seff, korr ~ ' SeJf , real K [OC ) wobe i I seff reai der E ffekt ivwert de s Sekundärst roms i st und lSeff koπ der korrigierte Effektivwert des Sekundärstrom ist, wobei K(a) ein von der ermittelten Zeitdauer α abhängiger Korrekturfaktor ist, der bevorzugt anhand der Formel^ Seff, korr ~ 'SeJf, real K [OC) where i s e ff rea i is the e ffect value of the secondary current i st and l se ff koπ is the corrected rms value of the secondary current , where K (a) is an on the determined time period α dependent correction factor, which is preferably based on the formula
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0001
ermittelt wird. is determined.
8. Mess- und/oder Schaltgerat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formfaktor (F) zum Sekundarstrom (ia(t))als Verhältnis vom Effektivwert des Sekundarstroms ISeff real zum8. Measuring and / or Schaltgerat according to claim 2 or 3, characterized in that a form factor (F) to the secondary current (i a (t)) as a ratio of the effective value of the secondary current I Seff real to
5 Betragsmittelwert lis(t)l des Sekundarstroms ermittelt wird und aufgrund eines Kennfelds 32 dem Formfaktor (F) ein Korrekturfaktor K zugeordnet wird und der korrigierte Effektivwert des Sekundarstroms lSeff korr gemäß5 magnitude average value li s (t) l of the secondary flow is determined and a correction factor K is assigned to the form factor (F) on the basis of a characteristic map 32 and the corrected effective value of the secondary flow l Seff corr
- U * Seff korr ~ * Seff real ^- U * Seff corr ~ * Seff real ^
berechnet wird .is calculated .
5 5
PCT/EP2008/061089 2007-08-27 2008-08-25 Measuring and/or switching device WO2009027373A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200880104767.1A CN101790689B (en) 2007-08-27 2008-08-25 Measuring and/or switching device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007041176.8 2007-08-27
DE200710041176 DE102007041176A1 (en) 2007-08-27 2007-08-27 Measuring and / or switching device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009027373A2 true WO2009027373A2 (en) 2009-03-05
WO2009027373A3 WO2009027373A3 (en) 2009-05-07

Family

ID=40265969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/061089 WO2009027373A2 (en) 2007-08-27 2008-08-25 Measuring and/or switching device

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN101790689B (en)
DE (1) DE102007041176A1 (en)
WO (1) WO2009027373A2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010019533B4 (en) * 2010-05-06 2015-01-15 Eaton Industries Gmbh Current measuring method for a switching device with parallel current paths
IT1403832B1 (en) * 2011-01-31 2013-10-31 Eliwell Controls S R L Con Unico Socio DEVICE AND PROCEDURE FOR MEASURING AN ALTERNATE VOLTAGE
DE102012108149A1 (en) * 2012-09-03 2014-03-06 Hella Kgaa Hueck & Co. Flux compensation for flux replicas for multiphase DC-DC converters
EP3314273B1 (en) * 2015-06-29 2019-07-10 ABB Schweiz AG A method for correcting effect of saturation in current transformer and an intelligent electronic device therefor
CN106712614A (en) * 2017-03-17 2017-05-24 保定天威保变电气股份有限公司 Waveform factor correcting device and waveform factor correcting method
DE102022200909A1 (en) * 2022-01-27 2023-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for determining a compensated RMS value and method for determining a compensated RMS value

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0506035A1 (en) * 1991-03-27 1992-09-30 Asea Brown Boveri Ab Method and device for detecting saturation in current transformers
WO2004093115A1 (en) * 2003-04-17 2004-10-28 Myongji University Method for compensating secondary current of current transformers
US20050094344A1 (en) * 2002-10-11 2005-05-05 Myongji University Method of compensating for distorted secondary current of current transformer
US6927563B2 (en) * 2001-10-02 2005-08-09 Abb Patent Gmbh Method and device for current value determination using a current transformer which operates in the core saturation region

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0506035A1 (en) * 1991-03-27 1992-09-30 Asea Brown Boveri Ab Method and device for detecting saturation in current transformers
US6927563B2 (en) * 2001-10-02 2005-08-09 Abb Patent Gmbh Method and device for current value determination using a current transformer which operates in the core saturation region
US20050094344A1 (en) * 2002-10-11 2005-05-05 Myongji University Method of compensating for distorted secondary current of current transformer
WO2004093115A1 (en) * 2003-04-17 2004-10-28 Myongji University Method for compensating secondary current of current transformers

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009027373A3 (en) 2009-05-07
CN101790689A (en) 2010-07-28
DE102007041176A1 (en) 2009-03-05
CN101790689B (en) 2013-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2457314B1 (en) Method and circuit for power factor correction
WO2009027373A2 (en) Measuring and/or switching device
DE19729168B4 (en) Residual-current device
DE102014218831B4 (en) Circuit breaker
WO2013178654A1 (en) Insulation resistance measurement for inverters
DE2246276C3 (en) Differential protection device for a transformer
WO2015078685A1 (en) Overvoltage protection for an on-board power supply of a motor vehicle during a load dump
DE102010063422A1 (en) Method and apparatus for detecting an accidental arc event in an AC mains
WO2008113710A1 (en) Method for the automatic adjustment of a protective device having an excess-current release, particularly a low-voltage circuit breaker
DE102013018294B4 (en) Device and method for recording the electrical energy of single or multi-phase electrical consumers
DE102004034333A1 (en) Method for controlling a power converter connected to a DC voltage source
DE102010002226A1 (en) Method and circuit for power factor correction
WO2008025309A1 (en) Differential protection method and differential protection unit
WO2010018058A1 (en) Method for operating a fault-current circuit breaker, and fault-current circuit breaker
DE102007032811A1 (en) Method for allocating a fault current to one of the three phase lines of a three-phase system and fault current circuit breaker
WO2015120898A1 (en) Method and device for generating a resonance signal indicating the presence of a ferroresonant oscillation in an electrical system
EP3646427B1 (en) Method and apparatus for electrically connecting a transformer to an electrical network
EP3374696A1 (en) Method and device for flame signal detection
DE10117372A1 (en) Protective device, protective arrangement and protective method for an electrical line
DE102011115707A1 (en) Method for energizing actuating unit of operating element for on-board electronics of motor car with anti-corrosion current, involves extending pulse duration of signal pulses as corrosion current at time period of repetition rate
DE602004004433T2 (en) Method for controlling the primary current of an ignition system of a spark-ignited internal combustion engine
EP1479148B1 (en) Method and device for monitoring fault currents in an electric ac mains
EP0915347A2 (en) Method and apparatus for measuring the loop resistance of networks protected by circuit breakers
WO2020011329A1 (en) Drive circuit and method for operating a drive circuit
DE19606503C2 (en) Methods and circuit arrangements for achieving phase-synchronous switching in the vicinity of the zero voltage crossings of contacts located in AC voltage systems

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880104767.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08803204

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08803204

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2