DD256925A1 - METHOD AND CIRCUIT FOR MONITORING THE ISOLATION CONDITION OF CIRCUITS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Isolationszustandes von isoliert gegen ein neutrales Potential betriebenen Wechsel- oder Gleichstromkreisen, insbesondere isoliert gegen Erde betriebenen WS- oder GS-Netzen. Die Erfindung weist eine hohe Betriebssicherheit auf, erkennt alle möglichen Erdschlussfälle und schließt Gefährdungen für Menschen durch zu hohe Berührungs- oder Schrittspannungen aus. Erfindungsgemäß liegen zwischen den spannungsführenden Leitern und Erde hochohmige Spannungserfassungseinrichtungen, denen alternierend ein definierter Widerstand parallelgeschaltet ist. Aus den Spannungen über den Spannungserfassungseinrichtungen mit und ohne parallelgeschaltetem definiertem Widerstand sowie der Größe des definierten Widerstandes wird der Isolationswiderstand durch einen Rechner ermittelt. Isolationsfehler werden signalisiert und/oder führen zu Abschaltungen von gestörten Netzabschnitten. Fig. 3{Überwachung, Isolationszustand, Gleichstromkreis, Wechselstromkreis, Isolationsfehler, Isolationswiderstand, Berührungsspannung, Erdschluss, Rechner, Netzabschnitt}The invention relates to a method and a circuit arrangement for monitoring the insulation state of insulated against a neutral potential operated AC or DC circuits, in particular isolated against ground operated WS or GS networks. The invention has a high level of operational safety, detects all possible ground fault cases and excludes hazards to people due to excessive contact or step voltages. According to the invention, there are high-impedance voltage detection devices between the live conductors and ground, to which a defined resistor is connected in parallel. The insulation resistance is determined by a computer from the voltages across the voltage detection devices with and without parallel-connected defined resistance and the size of the defined resistance. Insulation errors are signaled and / or lead to shutdowns of disturbed network sections. Fig. 3 {Monitoring, insulation state, DC circuit, AC circuit, insulation fault, insulation resistance, contact voltage, ground fault, calculator, network section}
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Isolationszustandes von isoliert gegen ein neutrales Potential betriebenen Wechsel- oder Gleichstromkreisen, insbesondere isoliert gegen Erde betriebenen WS- oder GS-Netzen.The invention relates to a method and a circuit arrangement for monitoring the insulation state of insulated against a neutral potential operated AC or DC circuits, in particular isolated against ground operated WS or GS networks.
Allgemein bekannt ist, bei isolierten Fahrleitungsnetzen zur Kontrolle des Isolationszustandes einen Spannungsmesser zwischen Erde und jeden spannungsführenden Leiter zu schalten. Bei gleichem Isolationswiderstand sind die Spannungen auch gleich.It is generally known to switch a voltmeter between earth and each live conductor in insulated catenary networks to control the state of insulation. With the same insulation resistance, the voltages are the same.
Nach diesem Verfahren läßt sich nur das Widerstandsverhältnis ermitteln. Der Isolationswiderstand kann nicht gemessen werden.By this method, only the resistance ratio can be determined. The insulation resistance can not be measured.
Der größte Teil der Meßprinzipien zur Ermittlung des Isolationswiderstandes von Netzen beruht auf der Auswertung der eintretenden Stromänderung.Most of the measuring principles for determining the insulation resistance of networks is based on the evaluation of the incoming current change.
Aus der DE-OS 3035985 (G 01 R 27/18) ist eine Schaltungsanordnung nach dem Brückenprinzip bekannt. Isolationsfehler werden nur dann erfaßt, wenn eine genügend hohe Brückenverstimmung vorliegt. Es ist keine Aussage über die absolute Höhe des erfaßten Erdschlusses möglich. Symmetrische Isolationsfehler d. h. bei denen beide Außenleiter bzw. Pole gegen ein neutrales Potential gleiche, aber unzulässig niedrige Isolationswerte aufweisen, werden nicht erfaßt. Die Ansprechempfindlichkeit ist außerdem abhängig von den Toleranzen der Hauptspannung.From DE-OS 3035985 (G 01 R 27/18) a circuit arrangement according to the bridge principle is known. Insulation errors are only detected if there is a sufficiently high bridge detuning. No statement about the absolute height of the detected ground fault is possible. Symmetrical insulation errors d. H. in which both outer conductors or poles have the same but inadmissibly low insulation values against a neutral potential, are not detected. The sensitivity is also dependent on the tolerances of the main voltage.
Aus der ETZ Band 29,1977, Heft 4 ist eine Anordnung nach dem Taktverfahren bekannt. Dabei wird das zu überwachende Netz über Ankoppelwiderstände wechselseitig mit dem Erdpotential verbunden. Der Strom über die Ankopplungswiderstände ist ein Maß für die Isolationsgüte des Netzes. Symmetrische Erdschlüsse werden nicht erfaßt. Die Ansprechempfindlichkeit ist abhängig von den Toleranzen der Hauptspannung. Um ausreichende Genauigkeit zu erreichen, müssen die Ankoppelwiderstände niederohmig sein.From ETZ volume 29.1977, Issue 4, an arrangement according to the clock method is known. In this case, the network to be monitored is alternately connected to the ground potential via coupling resistors. The current through the coupling resistors is a measure of the insulation quality of the network. Symmetrical ground faults are not detected. The sensitivity depends on the tolerances of the main voltage. To achieve sufficient accuracy, the coupling resistances must be low-impedance.
Ebenfalls bekannt ist aus der ETZ Band 29,1977, Heft 4 eine nach dem Überlagerungsverfahren arbeitende Anordnung, bei der dem zu überwachenden Netz eine systemfremde Meßspannung überlagert wird. Damit wird die Ansprechempfindlichkeit unabhängig von der Hauptspannung. Eine Abhängigkeit von den Toleranzen der Meßspannung besteht jedoch weiter. Die Isolationsüberwachung kann auch bei abgeschalteter Hauptspannung erfolgen. Symmetrische Erdschlüsse werden nicht erfaßt.Also known from the ETZ volume 29.1977, Issue 4 is a working according to the overlay method arrangement in which the network to be monitored is superimposed on a system-external measuring voltage. Thus, the responsiveness becomes independent of the main voltage. A dependence on the tolerances of the measuring voltage, however, persists. Insulation monitoring can also be performed when the main voltage is switched off. Symmetrical ground faults are not detected.
Der erfaßbare Isolationswiderstand resultiert aus der Parallelschaltung der Isolationswiderstände aller Netzpunkte gegenThe detectable insulation resistance results from the parallel connection of the insulation resistances of all network points
Aus der DE-OS 2908374 ist eine Anordnung zur Differenzstromerfassung bekannt. In dieser Schaltungsanordnung werden die Ströme des Hin- und Rückleiters miteinander verglichen. Bei Erdschlüssen treten Differenzen der Ströme auf. Es werden ebenfalls keine symmetrischen Erdschlüsse erfaßt.From DE-OS 2908374 an arrangement for differential current detection is known. In this circuit, the currents of the forward and return conductors are compared. In case of ground faults, differences in the currents occur. Also, no symmetrical ground faults are detected.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Schaltungsanordnung zur Überwachung des Isolationszustandes von Stromkreisen, die geringen Aufwand erfordern, eine hohe Betriebssicherheit aufweisen, alle möglichen Erdschlußfälle erkennen und Gefährdungen für Menschen durch zu hohe Berührungs- oder Schrittspannungen abbauen.The aim of the invention is to provide a method and a circuit arrangement for monitoring the insulation state of circuits that require little effort, have a high level of reliability, detect all possible ground faults and degrade hazards to people due to high contact or step voltages.
Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.The technical problem which is solved by the invention.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Überwachung des Isolationswiderstandes von isoliert gegen ein neutrales Potential betriebenen Wechsel- oder Gleichstromkreisen, insbesondere isoliert gegen Erde betriebenen WS-GS-Netzen vorzuschlagen, die eine eindeutige Erfassung der Art und der Größe des Isolationsfehlers ermöglicht, die auch unabhängig vom Betriebszustand des Netzes eingesetzt werden können, keine Abhängigkeit des Meßwertes von Spannungstoleranzen aufweisen, die eine Fehlerortung, ein selektives Abschalten und Prüfen in verzweigten Netzen ermöglichen und für den Einsatz mit einem Mikrorechner geeignet sind.The invention has for its object to provide a method and a circuit arrangement for monitoring the insulation resistance of isolated against a neutral potential operated AC or DC circuits, in particular isolated against earth powered WS-GS networks to suggest a clear detection of the nature and size of the Isolation error allows, which can also be used regardless of the operating state of the network, have no dependence of the measured value of voltage tolerances that allow fault location, selective shutdown and testing in branched networks and are suitable for use with a microcomputer.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Isolationswiderstand von isoliert gegen ein neutrales Potential betriebener Wechsel- oder Gleichstromkreise überwacht, wobei jeder spannungsführende Leiter eine hochohmige Spannungserfassungseinrichtung gegen das neutrale Potential aufweist. Erfindungsgemäß wird zyklisch ein Widerstand zwischen das neutrale Potential und einen spannungsführenden Leiter oder bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit alternierend zwischen das neutrale Potential und die spannungsführenden Leiter geschaltet. Die Spannungen zwischen den spannungsführenden Leitern und dem neutralen Potential werden mit und ohne den zugeschalteten Widerstand gemessen. Aus diesen Spannungsverhältnissen sowie der Größe des zugeschalteten Widerstandes wird nach den für einen Fachmann ableitbaren und im Ausführungsbeispiel näher erläuterten Formeln der Isolationswiderstand ermittelt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer Schaltungsanordnung realisiert, bei der über einen definierten Widerstand und einen Schalter das neutrale Potential mit dem ersten oder dem zweiten Leiter verbunden ist. An die Spannungserfassungseinrichtung sind A/D-Wandler angeschlossen, deren Ausgänge mit einem Rechner verbunden sind. Der Rechner führt die Berechnung der Isolationswiderstände aus und steuert den Meßvorgang sowie das Auslöseschaltglied. Werden geringere Anforderungen an die Meßgenauigkeit gestellt, erfolgt keine Umschaltung des definierten Widerstandes, sondern nur eine zyklische Ein-/ Ausschaltung.According to the method of the invention, the insulation resistance is monitored by isolating or DC circuits operated in isolation against a neutral potential, each live conductor having a high-impedance voltage detection device against the neutral potential. According to the invention, a resistance is cyclically switched between the neutral potential and a live conductor or alternately between the neutral potential and the live conductors for higher accuracy requirements. The voltages between the live conductors and the neutral potential are measured with and without the connected resistor. From these voltage ratios and the size of the connected resistor, the insulation resistance is determined according to the formulas which can be derived for a person skilled in the art and explained in more detail in the exemplary embodiment. The inventive method is realized with a circuit arrangement in which the neutral potential is connected to the first or the second conductor via a defined resistor and a switch. To the voltage detection device A / D converters are connected, whose outputs are connected to a computer. The calculator performs the calculation of the insulation resistance and controls the measuring process as well as the tripping circuit. If lower requirements are placed on the measurement accuracy, there is no switching of the defined resistance, but only a cyclic switching on / off.
In Ausgestaltung der Erfindung ist zur Ausschaltung des Blindstromeinflusses zwischen Spannungserfassungseinrichtung und A/D-Wandler ein Filter zur Beseitigung der Oberwellen geschaltet.In an embodiment of the invention, a filter for eliminating the harmonics is connected to eliminate the reactive current influence between voltage detection device and A / D converter.
Um den Einfluß der Netzkapazitäten auf das Meßergebnis zu minimieren, wird eine entsprechende Taktfrequenz gewählt, die durch Messungen ermittelt werden kann.In order to minimize the influence of the network capacitances on the measurement result, a corresponding clock frequency is selected, which can be determined by measurements.
Soll bei fehlender Hauptspannung der Isolationswiderstand gemessen werden, so wird an die Leiter eine externe Prüfspannung angelegt.If, in the absence of main voltage, the insulation resistance is to be measured, then an external test voltage is applied to the conductors.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:
Fig. 1: Ersatzschaltung zur I.Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig.2: Ersatzschaltung zur2.Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 3: Prinzipschaltung einer Anordnung zur Überwachung des Isolationszustandes1: equivalent circuit for the I. variant of the method according to the invention FIG. 2: equivalent circuit for the second variant of the method according to the invention FIG. 3: basic circuit of an arrangement for monitoring the insulation state
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Isolationszustand von isoliert gegen ein neutrales Potential betriebenen Wechsel- oder Gleichstromkreisen überwacht bzw. der Isolationswiderstand ermittelt werden. Ausgehend vom Verhalten der Teilspannungen, die sich entsprechend der Größe der vorhandenen Isolationswiderstände zwischen den Netzpunkten des zu überwachenden Netzes und dem neutralen Potential einstellen, gestattet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine eindeutige Erfassung von jeglichen Isolationsfehlern im zu überwachenden Netz.By means of the method according to the invention, the insulation state of AC or DC circuits operated in isolation against a neutral potential can be monitored or the insulation resistance can be determined. Based on the behavior of the partial voltages, which adjust according to the size of the existing insulation resistance between the network points of the network to be monitored and the neutral potential, the proposed solution according to the invention allows a clear detection of any insulation faults in the network to be monitored.
Je nach Anforderung an die Genauigkeit der ermittelten Meßwerte sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Varianten möglich. Die erste Variante nach Fig. 1 ist für geringe Anforderungen an die Meßgenauigkeit geeignet und erfordert zu seiner Realisierung einen niedrigen Aufwand, während die zweite Variante nach Fig. 2 mit entsprechend höherem Aufwand auch eine höhere Genauigkeit ermöglicht. Bei der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in WS-Kreisen ein Außenleiter a oder b, bei GS-Kreisen ein Pol a oder b, über einen definierten Widerstand Rdef zyklisch über einen Schalter S mit dem neutralen Potential, z. B. dem Erdpotential verbunden. Die sich aufgrund der bestehenden unbekannten Isolationsgüte des zu überwachenden Netzes gegen dieses neutrale Potential einstellenden Teilspannungen U1; U2 an der Spannungserfassungseinrichtung für den Zustand, daß der definierte Widerstand Rdef nicht mit dem neutralen Potential verbunden ist und den Zustand, bei dem der Außenleiter a oder Pol a über den definierten Widerstand Rdef mit dem neutralen Potential verbunden ist, sind ein Maß für die Größe der Isolationswiderstände aller Netzpunkte des zu überwachenden Netzes zum neutralen Potential. Die zur Berechnung der Isolationswiderstände erforderlichen Formeln werden aus der Ersatzschaltung gemäß Fig. 1 abgeleitet. Es bedeuten:Depending on the requirement on the accuracy of the measured values determined, two variants are possible by the method according to the invention. The first variant of FIG. 1 is suitable for low demands on the measurement accuracy and requires for its realization a low cost, while the second variant of FIG. 2 with correspondingly higher effort also allows a higher accuracy. In the first variant of the method according to the invention in WS circles an outer conductor a or b, in GS circles a pole a or b, via a defined resistance R de f cyclically via a switch S to the neutral potential, for. B. connected to ground potential. The due to the existing unknown isolation quality of the network to be monitored against this neutral potential adjusting partial voltages U 1 ; U 2 at the voltage detecting means for the state that the defined resistance R def is not connected to the neutral potential and the state in which the outer conductor a or Pol a is connected to the neutral potential via the defined resistance Rdef are a measure of the size of the insulation resistances of all network points of the network to be monitored to the neutral potential. The formulas required for calculating the insulation resistances are derived from the equivalent circuit according to FIG. 1. It means:
R1 Isolationswiderstand vom Außenleiter a bzw. Pol a zum neutralen PotentialR 1 insulation resistance of the outer conductor a or Pol a to the neutral potential
R2 Isolationswiderstand vom Außenleiter b bzw. Pol b zum neutralen PotentialR 2 insulation resistance from the outer conductor b or Pol b to the neutral potential
Rdef definierterWiderstand,derzyklisch mitdem Netzpotential verbunden wirdR d ef defined resistance, which is cyclically connected to the grid potential
Damit ergeben sich folgende BerechnungsformelnThis results in the following calculation formulas
\lef ) - Kdef\ lef) - K def
Nach der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in WS-Kreisen beide Außenleiter a;b, bei Anwendung in GS-Kreisen beide Pole a; b über jeweils einen definierten Widerstand Rdef alternierend mit dem neutralen Potential, z. B. dem Erdpotential verbunden. Es ist selbstverständlich auch möglich, nur einen gemeinsamen definierten Widerstand Rdef zu verwenden der mit dem Erdpotential verbunden ist und alternierend über Schalter Si; S2 mit je einem Außenleiter bzw. Pol a; b verbunden wird. Die sich aufgrund der unbekannten Isolationsgüte des zu überwachenden Netzes gegen das neutrale Potential einstellenden Teilspannungen für den Zustand, daß der Außenleiter a bzw. Pol a über den zugehörigen Widerstand Rdef mit dem neutralen Potential verbunden ist und dem Zustand, daß der Außenleiter b bzw. Pol b über den zugehörigen definierten Widerstand Rdef mit dem neutralen Potential verbunden ist, sind ein Maß für die Größe des Isolationswiderstandes aller · Netzpunkte des zu überwachenden Netzes zum neutralen Potential. Die zur Berechnung der Isolationswiderstände erforderlichen Formeln werden aus der Ersatzschaltung gemäß Fig.2 abgeleitet. Es bedeuten:According to the second variant of the method according to the invention in WS circles both outer conductors a; b, when applied in DC circles both poles a; b each have a defined resistance R def alternating with the neutral potential, z. B. connected to ground potential. It is of course also possible to use only one common defined resistor R def which is connected to the ground potential and alternately via switch Si; S 2 , each with an outer conductor or pole a; b is connected. The due to the unknown insulation quality of the network to be monitored against the neutral potential adjusting partial voltages for the state that the outer conductor a or Pol a is connected via the associated resistor Rdef to the neutral potential and the state that the outer conductor b or Pol b is connected to the neutral potential via the associated defined resistance R de f, are a measure of the size of the insulation resistance of all · network points of the network to be monitored to the neutral potential. The formulas required for calculating the insulation resistances are derived from the equivalent circuit according to FIG. It means:
R1 Isolationswiderstand vom Außenleiter a bzw. Pol a zum neutralen PotentialR 1 insulation resistance of the outer conductor a or Pol a to the neutral potential
R2 Isolationswiderstand vom Außenleiter b bzw. PoIb zum neutralen PotentialR 2 Insulation resistance from the outer conductor b or PoIb to the neutral potential
Rdef definierter Widerstand, der zyklisch alternierend mit dem einen oder anderen Netzpotential verbunden wirdRdef defined resistance, which is cyclically alternately connected to one or the other network potential
Index 1 Schalter SI geschlossen, Schalter S2 offenIndex 1 switch SI closed, switch S2 open
Index 2 Schalter Si offen. Schalter S2 geschlossenIndex 2 switch Si open. Switch S2 closed
Damit ergeben sich folgende Berechnungsformeln:This results in the following calculation formulas:
R2 = Rdef R 2 = R def
.R1 =.R 1 =
Die Verarbeitung der Meßwerte und der erforderlichen Zwischenergebnisse erfolgt mit elektronischen Einrichtungen, vorzugsweise mit einem elektronischen Rechner.The processing of the measured values and the required intermediate results is carried out with electronic devices, preferably with an electronic computer.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist abzuwägen, welche der beiden Varianten für den jeweiligen Zweck am besten geeignet ist. Variante 2 weist gegenüber Variante 1 eine höhere technisch zu realisierende Genauigkeit mit entsprechend höherem Aufwand auf.In the application of the method according to the invention is to weigh which of the two variants is best suited for the particular purpose. Variant 2 has a higher technical accuracy to be realized compared to variant 1 with correspondingly higher effort.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch verschiedene Schaltungsanordnungen realisiert werden, sowohl analoge als auch digitale und gemischte Schaltungen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird an einem Ausführungsbeispiel für isoliert gegen Erde betriebene Trolleybusnetze gemäß Fig. 3 näher beschrieben, wobei die 1. Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert wird. Die realisierte Überwachungsanordnung besteht aus zwei Hauptfunktionsgruppen, einem Potentialteil und einem sich auf Hilfsnetzpotential befindlichen Auswerteteil mit dem Rechner 5 und den nacl^geschalteten Schaltgliedern. Die Meßwertübertragung vom Potentialteil zum Rechner 5 und die Aufbereitung der Meßwerte erfolgt über einen A/D-Umsetzer, der ebenfalls die geforderte Potentialtrennung realisieren muß. Grundelemente des Potentialteils sind die beiden hochohmigen Spannungserfassungseinrichtungen 1; 2, die durch einen Spannungsteiler realisiert werden, der zwischen die beiden Pole des GS-Netzes geschaltet ist und dessen Mittelpunkt starr mit dem Erdpotential E verbunden ist und ein von der geforderten Isolationsgüte (Ohm/Volt) des Netzes abhängiger definierter Widerstand 7, der mittels über den Rechner 5 gesteuerten Schaltgliedes 8 entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zusätzliche Verbindung jeweils eines Poles 12; 13 mit Erde E realisiert. Die Meßwerte U11; U2i bzw. U12; U22 werden in bekannter Weise abgegriffen und in den A/D-Wandlern 3; 4 in potentialgetrennte digitale Signale umgewandelt, die die Eingangsgrößen des Rechners 5 bilden. Durch die Konfiguration des Rechners 5 erfolgt die Ermittlung der resulterienden Isolationswiderstände Ri1; Ri2 anhand der geltenden Beziehungen zwischen Spannung und Isolationswiderstand im Echt-zeit-Betrieb. Bei Unterschreitung der für die Isolationswiderstände zulässigen Werte erfolgt eine Signalisation bei Einfacherdschluß und Abschaltung des Fahrleitungsnetzes mittels Auslöseschaltglied 6 bei Doppelschluß. Danach erfolgt mit schaltungstechnisch bekannten Maßnahmen die Fehlerortung und wenn notwendig Dauerabschaltung des schadhaften Netzes. Bei Netzen, deren Netzabschnitte unabhängig voneinanderThe inventive method can be realized by various circuit arrangements, both analog and digital and mixed circuits. The circuit arrangement according to the invention is described in more detail on an exemplary embodiment of isolated trolleybus systems operated in accordance with FIG. 3, wherein the first variant of the method according to the invention is realized. The realized monitoring arrangement consists of two main function groups, a potential part and an evaluation part located on auxiliary network potential with the computer 5 and the switched switching elements. The transfer of measured value from the potential part to the computer 5 and the preparation of the measured values via an A / D converter, which must also realize the required potential separation. Basic elements of the potential part are the two high-impedance voltage detection devices 1; 2, which are realized by a voltage divider, which is connected between the two poles of the DC network and whose center is rigidly connected to the ground potential E and dependent on the required isolation quality (ohms / volts) of the network defined resistance 7, by means of via the computer 5 controlled switching element 8 according to the inventive method, an additional connection of a respective pole 12; 13 realized with earth E. The measured values U 11 ; U 2 i or U 12 ; U 22 are tapped in a known manner and in the A / D converters 3; 4 converted into isolated digital signals that form the input variables of the computer 5. As a result of the configuration of the computer 5, the determination of the resulting insulation resistances Ri 1 takes place ; Ri 2 on the basis of the valid relationships between voltage and insulation resistance in real-time operation. When falling below the permissible values for the insulation resistances, a signal is issued in case of a single earth fault and disconnection of the catenary network by means of a tripping switch 6 in the event of double closure. Thereafter, the fault location and, if necessary, permanent shutdown of the faulty network takes place with circuits known measures. For networks whose network sections are independent of each other
geschaltet werden können, ist es zweckmäßig, mittels Erfindung den fehlerbehafteten Netzabschnitt zu ermitteln und bei Gefahr selektiv vom Netz zu trennen.can be switched, it is expedient to determine by means of invention the faulty network section and to selectively disconnect at risk from the network.
Im Falle einer fehlenden Hauptspannung kann eine Prüfung auf Isolationsfehler erfolgen, indem die Einspeisung des zu überwachenden Netzes durch eine externe Prüfspannungsquelle realisiert wird.In the case of a missing main voltage, a test for insulation faults can be carried out by implementing the supply of the network to be monitored by an external test voltage source.
Der Einfluß der Netzkapazitäten auf das Prüfergebnis wird dadurch minimiert, daß die Taktfrequenz fT so gewählt wird, daß Einschwingvorgänge bei Spannungsabsenkungen bzw. bei Wiederzuschalten der Spannung das Meßergebnis nicht verfälschen.The influence of the network capacitances on the test result is minimized by the fact that the clock frequency f T is chosen so that transient effects do not falsify the measurement result with voltage drops or when reconnecting the voltage.
Der Einfluß von kapazitiven und induktiven Blindströmen über die Isolation zwischen dem zu überwachenden Netz und dem neutralen Potential aufgrund netzseitiger Oberwellen auf das Prüfergebnis wird dadurch minimiert, daß nach den Spannungserfassungseinrichtungen 1; 2 Siebglieder bzw. Filter 10,11 geschaltet werden, die nur den relevanten Frequenzbereich des Meßwertes zum A/D-Wandler 3; 4 passieren lassen.The influence of capacitive and inductive reactive currents on the isolation between the network to be monitored and the neutral potential due to network harmonics on the test result is minimized by the fact that after the voltage detection devices 1; 2 sieve members or filters 10,11 are connected, which only the relevant frequency range of the measured value to the A / D converter 3; Let 4 happen.
Die Erfindung findet Anwendung bei isoliert gegen ein neutrales Potential betriebenen Wechselstrom- oder Gleichstromkreisen zur Überwachung von Isolationsfehlern bzw. Potentialverschleppungen. Unter neutralem Potential sollen alle jene Punkte in der Umgebung des zu überwachenden Stromkreises verstanden werden, die aufgrund konstruktiver (Isolation) oder elektrischer Maßnahmen keine elektrisch leitende Verbindung zu mindestens einem Punkt des zu überwachenden Stromkreises haben sollen. Die Erfindung ist besonders für den Einsatz in isoliert gegen Erde betriebenen WS- oder GS-Netzen geeignet, deren Netzpunkte örtlich voneinander getrennt und unabhängig voneinander geschaltet werden können, galvanisch aber miteinander verbunden sind, um Erdschlußfehler zu erkennen.The invention finds application in AC or DC circuits operated in isolation against a neutral potential for monitoring insulation faults or potential carryovers. Neutral potential should be understood as meaning all those points in the vicinity of the circuit to be monitored which, due to constructive (insulation) or electrical measures, should not have an electrically conductive connection to at least one point of the circuit to be monitored. The invention is particularly suitable for use in isolated against ground powered WS or DC networks whose network points can be spatially separated from each other and switched independently, but are galvanically connected together to detect ground faults.
Spezielle Anwendungsbeispiele können dabei Trolleybusnetze, Elektroenergieversorgungssysteme für technologische Anlagen, deren Apparaturen, z.B. Elektrolysebäder, Antriebsmaschinen aus o.g. Netzen gespeist werden oder auch zu überwachende Kabel und Leitungen sein.Specific application examples may include trolleybus networks, electric power supply systems for technological equipment, their equipment, e.g. Electrolysis baths, engines from o.g. Nets be fed or to be monitored cables and lines.
Durch die Erfindung wurde ein wesentlicher Beitrag zur Erhöhung der Betriebssicherheit geleistet, indem alle gefährlichen Isolationsfehler erkannt werden und daher zielgerichtet Maßnahmen ergriffen werden können, um die erforderliche Personensicherheit zu gewährleisten und um die Verfügbarkeit der Anlagen weitestgehend aufrecht zu erhalten. Gefährdungen für den Menschen oder für Nutztiere werden abgebaut. Mit der Anwendung der Erfindung besteht erstmals die Möglichkeit, fehlerbehaftete Netzabschnitte zu erkennen und selektiv abzuschalten, da durch Anwendung von dem Stand der Technik entsprechenden Schaltungsmaßnahmen innerhalb des zu überwachenden Netzes in Verbindung mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung Fehlerart und Fehlerort lokal bestimmt werden können. Die Erfindung ermöglicht eine eindeutige Erfassung der Art und der Größe des Isolationsfehlers. So kann zwischen Einfach; und Doppelschluß, hoch- oder niederohmig und symmetrisch oder asymmetrisch unterschieden werden. Die Erfassung der Isolationsfehler ist unabhängig vom Betriebszustand des Netzes, da die Möglichkeit des Prüfens mit einer separaten Hilfsspannung besteht. Die Meßwerte sind unabhängig von Spannungstoleranzen der Hauptspannung bzw. Hilfsspannung. Die Erfindung ist besonders geeignet für Netze, bei denen eine Überwachung und Steuerung mittels Mikrorechnern erfolgt.The invention has made a significant contribution to increasing the reliability by all dangerous insulation faults are detected and therefore targeted measures can be taken to ensure the required personal safety and to maintain the availability of the facilities as far as possible. Threats to humans or livestock are reduced. With the application of the invention, it is possible for the first time to detect faulty network sections and to selectively switch them off, since fault type and fault location can be determined locally by applying state-of-the-art circuit measures within the network to be monitored in conjunction with the solution proposed according to the invention. The invention enables a clear detection of the nature and size of the insulation fault. So, between simple; and double-ended, high or low impedance and symmetric or asymmetric distinction. The detection of insulation faults is independent of the operating state of the network, since the possibility of testing with a separate auxiliary voltage. The measured values are independent of voltage tolerances of the main voltage or auxiliary voltage. The invention is particularly suitable for networks in which monitoring and control by means of microcomputers takes place.
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| DD29897886A DD256925B5 (en) | 1986-12-31 | 1986-12-31 | Circuit arrangement for monitoring the insulation state of circuits |
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| DE102010006108A1 (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, 80809 | Isolation determining device for use in propulsion net of e.g. hybrid car, has resistors connected with supply conduit of isolated terra-system over switches, where isolation failure is determined based on signal sequence in system |
| EP4089423A1 (en) * | 2021-05-06 | 2022-11-16 | Bender GmbH & Co. KG | Method and measuring device for determining a leakage current in an uncontrolled single-phase ac power supply system |
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1986
- 1986-12-31 DD DD29897886A patent/DD256925B5/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B5 | Patent specification, 2nd publ. accord. to extension act | ||
| BAUF | Maintained restricted (sect. 12/3 extension act) | ||
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |