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DE10253864B4 - Method and arrangement for earth fault monitoring of a stator in star connection - Google Patents

Method and arrangement for earth fault monitoring of a stator in star connection Download PDF

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DE10253864B4
DE10253864B4 DE2002153864 DE10253864A DE10253864B4 DE 10253864 B4 DE10253864 B4 DE 10253864B4 DE 2002153864 DE2002153864 DE 2002153864 DE 10253864 A DE10253864 A DE 10253864A DE 10253864 B4 DE10253864 B4 DE 10253864B4
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DE
Germany
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zero
values
measured values
stator
voltage
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Andreas Dr. Jurisch
Michael Dr. Schwenke
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Siemens Corp
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Abstract

Verfahren zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen (2a,2b,2c) eines Stators (1) einer elektrischen Maschine mit nicht wirksam geerdetem Sternpunkt (3) auf Erdschlüsse, bei dem
– die Nullspannung an den Klemmen des Stators (1) unter Gewinnung von Nullspannungsmesswerten gemessen wird,
– der sich aus den Strömen in den Wicklungen (2a,2b,2c) des Stators (1) ergebende Nullstrom unter Gewinnung von Nullstrommesswerten gemessen wird;
– jeweils aus den Nullspannungs- oder Nullstrommesswerten mittels eines Umwandlungsbausteins (25) Modellwerte ermittelt werden, wobei der Umwandlungsbaustein (25) die Modellwerte unter Verwendung einer für den Stator (1) spezifischen Übertragungsfunktion ermittelt und wobei die Übertragungsfunktion derart ausgelegt ist, dass bei erdschlussfreiem Stator (1) die ermittelten Modellwerte
– bei Bildung aus den Nullspannungsmesswerten den jeweils zugehörigen Nullstrommesswerten und
– bei Bildung aus den Nullstrommesswerten den jeweils zugehörigen Nullspannungsmesswerten entsprechen;
– die ermittelten Modellwerte von den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten unter Bildung von Differenzwerten abgezogen...
Method for monitoring star-connected windings (2a, 2b, 2c) of a stator (1) of an electric machine with non-effectively earthed neutral point (3) for earth faults, in which
The zero voltage is measured at the terminals of the stator (1) to obtain zero voltage measurements,
- the zero current resulting from the currents in the windings (2a, 2b, 2c) of the stator (1) is measured to obtain zero current readings;
Model values are determined in each case from the zero-voltage or zero-current measured values by means of a conversion module, wherein the conversion module determines the model values using a transmission function specific to the stator and wherein the transfer function is designed such that in the case of a stator free of earth leakage (1) the determined model values
In the case of formation from the zero voltage measured values, the respectively associated zero current measured values and
- in the case of formation from the zero-current measured values, correspond to the respectively associated zero-voltage measured values;
- the determined model values are subtracted from the respectively associated zero current or zero voltage measured values with the formation of differential values ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen eines Stators einer elektrischen Maschine mit nicht wirksam geerdetem Sternpunkt auf Erdschlüsse.The The invention relates to a method for monitoring in star connection operated windings of a stator of an electric machine with not properly earthed star point on earth faults.

Es ist bekannt, Erdschlüsse innerhalb von in Sternschaltung betriebener Wicklungen mit ungeerdetem Sternpunkt mit Hilfe von nach dem Nullstrom- oder Nullspannungskriterium arbeitenden Erdschlusserfassungsrelais zu erkennen. Dabei können Erdschlüsse mit großer Sicherheit bis ca. 90% der Wicklungslänge erkannt werden; Fehler in Sternpunktnähe bzw. im Sternpunkt selbst sind mit Hilfe nullsystembildender Oberwellen erkennbar. So ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 29 483 A1 ein Verfahren zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen des Stators einer elektrischen Maschine bekannt, bei dem Nullspannungs- und Nullstrommesswerte an den Wicklungen eines Stators einer elektrischen Maschine erfasst werden. Aus den erfassten Messwerten wird zur weiteren Verarbeitung mit Hilfe von Bandpassfiltern jeweils die Grundschwingung und eine (beispielsweise die dritte) Oberwelle isoliert. Die so gebildeten Messsignale werden in einem sogenannten Auswerteteil beispielsweise auf ihren Phasenversatz sowie Überschreiten von vorgegebenen Schwellwerten untersucht und gegebenenfalls ein Auslösesignal für einen den Stromfluss in dem Stator unterbrechenden Leistungsschalter erzeugt. Mit Hilfe der die Oberwellen der Nullstrom- bzw. Nullspannungsmesswerte angebenden Messsignale kann ferner die Einstellung von variablen Schwellenwertstufen dahin gehend vorgenommen werden, dass bei einer kurzzeitig unsymmetrischen Arbeitsweise der elektrischen Maschine oder bei Einschalt- und Ausschaltvorgängen kein Auslösesignal für den Leistungsschalter erzeugt wird.It is known to detect ground faults within star connected ungraded windings by means of ground fault detection relays operating on the zero or zero voltage criterion. In this case, earth faults can be detected with great certainty up to approx. 90% of the winding length; Errors close to the neutral point or in the star point itself can be detected with the aid of zero-system-forming harmonics. Such is from the German patent application DE 196 29 483 A1 discloses a method for monitoring star-connected windings of the stator of an electrical machine, in which zero-voltage and zero-current measured values are detected at the windings of a stator of an electrical machine. From the acquired measured values, the fundamental and one (for example, the third) harmonic are isolated for further processing with the aid of bandpass filters. The measurement signals thus formed are examined in a so-called evaluation part, for example, on their phase offset and exceeding predetermined threshold values and optionally generates a trigger signal for a current flow in the stator interrupting circuit breaker. With the aid of the measurement signals indicating the harmonics of the zero-current or zero-voltage measured values, furthermore, the setting of variable threshold stages can be made such that no triggering signal for the circuit breaker is produced in the case of a short-term asymmetrical operation of the electric machine or during switch-on and switch-off operations.

Die Ausführung einer symmetrischen Wicklung, z.B. für einen Langstatorabschnitt einer Magnetschwebebahn, ist technologisch aufwändig und wird beispielsweise durch zyklischen Lagentausch der Wicklungen und zusätzliche Erdungsmaßnahmen erreicht. Eine einfache kostengünstige maschinelle Verlegung der Wicklung ohne Lagentausch führt dagegen zwangsläufig zu einer Unsymmetrie der Wicklungen, die bei der Erfassung von Erdschlüssen nach dem Nullstrom- oder Nullspannungskriterium Nullströme bzw. Nullspannungen verursacht, die in der Größenordnung der Ansprechschwellen der Messgrößen liegt.The execution a symmetrical winding, e.g. for a long stator section A maglev, is technologically complex and is, for example by cyclic layer exchange of the windings and additional earthing measures reached. A simple low cost mechanical laying of the winding without layer exchange leads against it inevitably to an imbalance of the windings, which in the detection of earth faults after the zero-current or zero-voltage criterion zero currents or Zero voltages caused that are on the order of the thresholds the measured variables is.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen eines Stators einer elektrischen Maschine mit nicht wirksam geerdetem Sternpunkt auf Erdschlüsse anzugeben, mit dem auch bei einem Stator mit unsymmetrischen Wicklungen ein Erdschluss sicher erkannt wird.task The invention therefore provides a method for monitoring in star connection operated windings of a stator of an electric machine indicate ground fault with not properly earthed star point, with the even with a stator with unbalanced windings a ground fault is reliably detected.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem die Nullspannung an den Klemmen des Stators unter Gewinnung von Nullspannungsmesswerten gemessen und der sich aus den Strömen in den Wicklungen des Stators ergebende Nullstrom unter Gewinnung von Nullstrommesswerten gemessen wird; aus den Nullspannungs- oder Nullstrommesswerten werden jeweils mittels eines Umwandlungsbausteins Modellwerte ermittelt, wobei der Umwandlungsbaustein die Modellwerte unter Verwendung einer für den Stator spezifischen Übertragungsfunktion ermittelt und wobei die Übertragungsfunktion derart ausgelegt ist, dass bei erdschlussfreiem Stator die ermittelten Modellwerte bei Bildung aus den Nullspannungsmesswerten den jeweils zugehörigen Nullstrommesswerten und bei Bildung aus den Nullstrommesswerten den jeweils zugehörigen Nullspannungs-messwerten entsprechen; die ermittelten Modellwerte werden von den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten unter Bildung von Differenzwerten abgezogen und ein einen Erdschluss in einer Wicklung anzeigendes Fehlersignal wird erzeugt, wenn die Differenzwerte einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.to solution This object is proposed a method of the type mentioned, in which the zero voltage at the terminals of the stator under recovery measured from zero voltage measurements and derived from the currents in the Windings of the stator resulting zero current to obtain zero current readings is measured; from the zero voltage or zero current readings each determined by means of a conversion module model values, wherein the conversion building block model values using a for the stator specific transfer function determined and where the transfer function is designed in such a way that, in the case of an open-circuit-free stator, the determined model values when forming from the zero voltage measured values, the respectively associated zero-current measured values and when forming the zero current readings, the respective zero voltage readings correspond; the determined model values are determined by the respective associated Zero current or zero voltage measured values with formation of difference values subtracted and indicating a ground fault in a winding Error signal is generated when the difference values a predetermined Exceed threshold.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass eine Erdschlusserkennung auf Grundlage von Differenzwerten und nicht auf Grundlage der beispielsweise durch Unsymmetrien der Wicklungen beeinflussten jeweiligen Nullspannungs- oder Nullstrommesswerte erfolgt. Mit Hilfe von mit dem beschriebenen Verfahren gebildeten Modellwerten können die jeweiligen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerte im erdfehlerfreien Fall von den beispielsweise durch Unsymmetrien der Wicklungen entstandenen Messwertanteilen bereinigt werden. Im erdfehlerfreien Fall entstehen also Differenzwerte mit einem Wert nahe Null, so dass mit Hilfe eines Schwellwertvergleichs auf einfache Weise der erdschlussfreie Fall erkannt werden kann. Im Falle eines Erdschlusses entstehen dahingegen Differenzwerte deutlich größer als Null, so dass mit Hilfe des Schwellwertvergleichs auf einfache Weise auch ein Erdfehler erkannt werden kann. Dieser Zusammenhang wird an späterer Stelle eingehender erläutert.Of the essential advantage of the method according to the invention is that a ground fault detection based on difference values and not based on, for example, the asymmetries of Windings influenced respective zero voltage or zero current measurements he follows. With the help of formed by the described method Model values can the respective zero current or zero voltage measured values in earth fault-free case from the example resulting from asymmetries of the windings Measured value portions are cleaned up. In the earth fault-free case arise So difference values with a value close to zero, so with help a threshold comparison in a simple way the earth fault-free Case can be detected. In case of a ground fault occur on the other hand, difference values are significantly greater than zero, so with the help of Threshold comparisons easily detected even an earth fault can be. This relationship will be explained in more detail later.

Vorteilhafterweise wird zum Ermitteln der Modellwerte ein Digitalfilter verwendet. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren sehr einfach mit einer Datenverarbeitungsanlage realisiert werden.Advantageously, a digital filter is used to determine the model values. So that can the inventive method can be realized very easily with a data processing system.

Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht weiterhin vor, dass die Koeffizienten zum Einstellen des Digitalfilters während einer Kalibrierphase aus den Nullspannungs- oder Nullstrommesswerten sowie den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten ermittelt werden. Auf diese Weise kann das Digitalfilter an die Übertragungsfunktion des Stators angepasst werden, ohne dass bestimmte Parameter des Stators wie Induktivität, Widerstand und Kapazität von vorneherein bekannt sein müssen.A advantageous embodiment the method according to the invention further provides that the coefficients for adjusting the digital filter during one Calibration phase from the zero voltage or zero current measured values as well the associated zero-sequence current or zero voltage readings. This way you can the digital filter to the transfer function be adapted to the stator without certain parameters of the Stators like inductance, Resistance and capacity must be known from the outset.

Vorteilhafterweise wird zum Ermitteln der Koeffizienten des Digitalfilters die Filterantwort des Digitalfilters auf die Nullspannungs- oder Nullstrommesswerte den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten unter Optimierung der Koeffizienten des Digitalfilters angeglichen. Auf diese Weise wird das Digitalfilter in einem Optimierungsprozess genau so eingestellt, dass der mittlere Fehler zwischen den mittels des Digitalfilters aus den Nullspannungs- oder Nullstrommesswerten ermittelten Vergleichswerten und den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten minimal ist.advantageously, For determining the coefficients of the digital filter, the filter response of the digital filter to the zero voltage or zero current readings the respective associated Zero current or zero voltage measurements with optimization of the coefficients of the digital filter. This is how the digital filter works in an optimization process set exactly so that the middle Error between the digital voltage from the zero voltage or zero current measured values and the respective associated Zero current or zero voltage measurements is minimal.

Vorteilhafterweise erfolgt die Ermittlung der Koeffizienten des Digitalfilters nach dem Steiglitz-McBride-Algorithmus.advantageously, the determination of the coefficients of the digital filter follows the Steiglitz-McBride algorithm.

Alternativ ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Koeffizienten zum Einstellen des Digitalfilters aus die Übertragungsfunktion des Stators angebenden Kenngrößen bestimmt werden. Somit kann für den Fall, dass die genauen Kenngrößen des Stators wie z. B. Impedanz und Kapazität bereits von vornherein bekannt sind, eine Einstellung des Digitalfilters mit Hilfe dieser Kenngrößen vorgenommen werden. Die Übertragungsfunktion des Stators wäre in diesem Fall analytisch herleitbar, so dass auf ein Kalibrierverfahren verzichtet werden kann.alternative is in a further advantageous embodiment of the method according to the invention provided that the coefficients for adjusting the digital filter off the transfer function of Stators specified characteristics determined become. Thus, for the case that the exact parameters of the stator such. B. impedance and capacity already known from the outset, a setting of the digital filter with Help of these characteristics made become. The transfer function of the Stators would be in this case analytically derivable, so that on a calibration procedure can be waived.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass bei aus den Nullspannungsmesswerten gebildeten Modellwerten die Differenzmesswerte erzeugt werden, indem von den Nullstrommesswerten die jeweils zugehörigen Modellwerte abgezogen werden, und das Fehlersignal erzeugt wird, wenn die Differenzwerte einen vorgegebenen Stromschwellenwert überschreiten. Ein Vergleich von aus den Nullspannungsmesswerten ermittelten Modellwerten mit den jeweils zugehörigen Nullstrommesswerten und eine anschließende Schwellwertauswertung aus den somit ermittelten strombezogenen Differenzwerten ist aufgrund der zu erwartenden Übertragungsfunktion des Umwandlungsbausteins stabiler zu bewerkstelligen als das analog durchgeführte spannungsbezogene Verfahren.A further advantageous embodiment the method according to the invention provides that at model values formed from the zero voltage measurements the differential measurements are generated by taking the zero current readings the respectively associated Model values are subtracted and the error signal is generated, when the difference values exceed a predetermined current threshold. A comparison of model values determined from the zero-voltage measured values with the respective associated Zero current measured values and a subsequent threshold value evaluation from the thus determined current-related difference values is due to the expected transfer function of the conversion module to accomplish more stable than the analog conducted voltage related procedures.

Die Erfindung betrifft auch ein elektrisches Gerät zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen eines Stators einer elektrischen Maschine mit nicht wirksam geerdetem Sternpunkt auf Erdschlüsse, das eine Spannungserfassungseinrichtung zum Messen und Vorverarbeiten von Nullspannungsmesswerten, eine Stromerfassungseinrichtung zum Messen und Vorverarbeiten von Nullstrommesswerten und eine Auswerteeinrichtung aufweist, die ein einen Erdschluss angebendes Fehlersignal erzeugt, wenn aus, den Nullspannungs- und/oder den Nullstrommesswerten ermittelte Werte einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Eine solche Anordnung ist ebenfalls der eingangs erwähnten deutschen Offenlegungsschrift DE 196 29 483 A1 zu entnehmen.The invention also relates to an electrical device for monitoring star-connected windings of a stator of an electric machine with non-effectively grounded star point on ground faults, comprising voltage detection means for measuring and pre-processing zero-voltage measurements, current detection means for measuring and pre-processing zero-current measurements and an evaluation device, which generates an error signal indicative of a ground fault when values determined from the zero voltage and / or zero current measurements exceed a predetermined threshold. Such an arrangement is also the German Offenlegungsschrift mentioned above DE 196 29 483 A1 refer to.

Basierend auf der bekannten Anordnung liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen eines Stators einer elektrischen Maschine mit nicht wirksam geerdetem Sternpunkt auf Erdschlüsse vorzuschlagen, mit dem auch bei unsymmetrisch ausgeführten Statorwicklungen ein Erdschluss in dem Stator sicher erkannt werden kann.Based in the known arrangement of the invention is also the task underlying, an electrical device to monitor of star connected windings of a stator electric machine with not properly earthed neutral point Ground faults to propose, with the even in asymmetrically designed stator windings a ground fault in the stator can be reliably detected.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein elektrisches Gerät der oben genannten Art solchermaßen ausgestaltet, dass die Spannungserfassungseinrichtung ausgangsseitig mit dem Eingang eines Umwandlungsbausteins verbunden ist, der unter Verwendung einer für den Stator spezifischen Übertragungsfunktion aus den jeweiligen Nullspannungsmesswerten Modellwerte ermittelt, wobei die Übertragungsfunktion derart ausgebildet ist, dass bei erdschlussfreiem Stator die ermittelten Modellwerte den jeweils zu den Nullspannungsmesswerten zugehörigen Nullstrommesswerten entsprechen. Der Umwandlungsbaustein ist ausgangsseitig mit einem Eingang eines Differenzbildners verbunden, ein weiterer Eingang des Differenzbildners ist mit einem Ausgang der Stromerfassungseinrichtung verbunden und der Differenzbildner ausgangsseitig mit der Auswerteeinrichtung verbunden. Durch die Umwandlung der Nullspannungsmesswerte in dem Umwandlungsbaustein werden Modellwerte ermittelt, mit denen im erdschlussfreien Fall die beispielsweise durch Unsymmetrien in den Wicklungen des Stators hervorgerufene Anteile des Nullstromes kompensiert werden können. Auf diese weise ist durch einen anschließenden Schwellwertvergleich sehr einfach eine Entscheidung über ein Vorliegen eines Erdschlusses zu treffen, da im erdschlussbehafteten Fall die Modellwerte nicht mehr den Nullstrommesswerten entsprechen und diese somit auch nicht kompensieren können; aufgrund der unterschiedlichen Übertragungsfunktionen des Stators im fehlerfreien und fehlerbehafteten Fall werden im fehlerbehafteten Fall im Differenzbildner sogar Differenzwerte mit einer höheren Amplitude als die der durch Unsymmetrien im fehlerfreien Fall hervorgerufenen Nullstrommesswerte erzeugt.To achieve this object, according to the invention, an electrical device of the abovementioned type is configured in such a way that the voltage detection device is connected on the output side to the input of a conversion module which determines model values from the respective zero-voltage measured values using a transmission function specific to the stator, wherein the transfer function is designed in this way in that, in the case of a stator without earth-fault, the determined model values correspond to the respective zero current measured values associated with the zero-voltage measured values. The conversion module is connected on the output side to an input of a differential former, another input of the differential former is connected to an output of the current detection device and the differential former is connected on the output side to the evaluation device. By converting the zero-voltage measured values into the conversion module, model values are determined with which, in the case of earth-fault-free operation, the portions of the zero current caused, for example, by asymmetries in the windings of the stator can be compensated. In this way, it is very easy to make a decision about the presence of a ground fault by means of a subsequent threshold comparison, since in the case of earth fault the model values no longer correspond to the zero-current measured values and thus can not compensate them nen; Due to the different transfer functions of the stator in the error-free and faulty case even difference values are generated in the faulty case in the differential former with a higher amplitude than that caused by unbalances in error-free case zero-current measurements.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist into further explanation the invention is in

1 eine schematische Darstellung des Stators einer elektrischen Maschine, in 1 a schematic representation of the stator of an electric machine, in

2 eine schematische Darstellung einer Ausführung des erfindungsgemäßen Gerätes, in 2 a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention, in

3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Kalibriervorganges und in 3 a schematic representation for explaining the calibration process and in

4 vereinfachte Zeigerdiagramme von Nullstrom und Nullspannung für den erdschlussfreien und den erdschlussbehafteten Stator dargestellt. 4 simplified phasor diagrams of zero current and zero voltage for the zero-earth fault and the faulty stator shown.

In 1 ist ein Stator 1 einer im Weiteren nicht dargestellten elektrischen Maschine mit den Wicklungen 2a,2b und 2c schematisch gezeigt. Die im Ersatzschaltbild eingezeichneten Wicklungen 2a,2b und 2c sind in einem nicht wirksam geerdeten Sternpunkt 3 miteinander elektrisch verbunden. Wie die Darstellung des Stators 1 weiter erkennen lässt, besitzen die Leiter der Wicklungen 2a, 2b und 2c jeweils angedeutete Kapazitäten 4a,4b und 4c gegen Erde. Die Eingangsklemmen 5a,5b und 5c der Wicklungen 2a,2b und 2c sind über einen Leistungsschalter 6 mit jeweils einer Phase einer Sammelschiene 7 elektrisch verbunden. Auf der Statorseite des Leistungsschalters 6 wird die Nullspannung an den Wicklungen 2a,2b und 2c des Stators 1 beispielsweise mit Hilfe von Hochspannungswiderständen 8 erfasst und mit Hilfe eines Spannungswandlers 9 einem Eingang 21 einer Erdschlusserfassungseinrichtung 10 zugeführt. An einem weiteren Eingang 22 der Erdschlusserfassungseinrichtung 10 wird der Erdschlusserfassungseinrichtung 10 der über einen Umbauwandler ermittelte Nullstrom bezüglich der Wicklungen 2a,2b und 2c zugeführt. Über eine in 1 strichliert eingezeichnete Verbindung wird der Leistungsschalter 6 von der Erdschlusserfassungseinrichtung 10 zur Auslösung veranlasst.In 1 is a stator 1 a not shown in the following electrical machine with the windings 2a . 2 B and 2c shown schematically. The windings shown in the equivalent circuit diagram 2a . 2 B and 2c are in a not properly earthed neutral point 3 electrically connected to each other. Like the representation of the stator 1 can be further seen, have the head of the windings 2a . 2 B and 2c respectively indicated capacities 4a . 4b and 4c against earth. The input terminals 5a . 5b and 5c the windings 2a . 2 B and 2c are via a circuit breaker 6 each with a phase of a busbar 7 electrically connected. On the stator side of the circuit breaker 6 will the zero voltage on the windings 2a . 2 B and 2c of the stator 1 for example with the help of high-voltage resistors 8th detected and with the help of a voltage transformer 9 an entrance 21 a ground fault detection device 10 fed. At another entrance 22 the earth fault detection device 10 becomes the earth fault detection device 10 the determined via a conversion converter zero current with respect to the windings 2a . 2 B and 2c fed. About one in 1 the dashed connection will be the circuit breaker 6 from the ground fault detection device 10 triggers.

Sind die Wicklungen 2a,2b und 2c des Stators 1 exakt symmetrisch ausgeführt und wird ihnen an den Eingangsklemmen 5a,5b und 5c ein symmetrischer Strom zugeführt, so ergibt sich für den erdschlussfreien Fall ein idealer Nullstrommesswert von Null. Analog dazu besitzen idealer Weise ebenfalls die Nullspannungsmesswerte den Wert Null. Real liegen die Nullspannungs- und Nullstrommesswerte bei symmetrisch ausgeführten Wicklungen im erdschlussfreien Fall bei Werten nahe Null. Im symmetrischen Fall kann sehr einfach über einen Vergleich der jeweiligen Messwerte mit vorgegebenen Schwellenwerten eine Entscheidung über das Vorliegen eines Erdschlusses im Stator 1 abgegeben werden und gegebenenfalls der Leistungsschalter 6 ausgelöst werden.Are the windings 2a . 2 B and 2c of the stator 1 executed exactly symmetrical and will be at the input terminals 5a . 5b and 5c fed to a symmetrical current, so there is an ideal zero current reading of zero for the earth fault-free case. Likewise, ideally, the zero voltage readings also have the value zero. In real terms, the zero-voltage and zero-current measured values for symmetrically designed windings are close to zero in zero-earth-fault cases. In the symmetrical case, it is very easy to make a decision about the presence of a ground fault in the stator by comparing the respective measured values with predetermined threshold values 1 and, if necessary, the circuit breaker 6 to be triggered.

Um einen Erdschluss sicher über die gesamte Länge des Stators 1 erkennen zu können, sind zur Messung und Auswertung der Nullströme bzw. Nullspannungen neben der Grundschwingung der Messwerte auch jeweils die Oberwellen n. Ordnung heranzuziehen, wobei n ein Vielfaches von 3 darstellt. Hier wird der Effekt ausgenutzt, dass sich die Ströme dieser Oberwellen im Sternpunkt nicht zu 0 addieren. Oberwellen solcher Ordnungen können beispielsweise über vorgeschaltete Umrichter oder bei der Ausführung eines Stators als Langstator, beispielsweise für eine Magnetschwebebahn, über das Fahrzeug selbst eingeprägt werden.To ensure a ground fault safely over the entire length of the stator 1 In order to be able to detect, in addition to the fundamental vibration of the measured values, the harmonics of the nth order are also to be used for measuring and evaluating the zero currents or zero voltages, where n is a multiple of 3 represents. Here, the effect is exploited that the currents of these harmonics in the neutral point do not add up to zero. Harmonics of such orders can be impressed, for example via upstream converter or in the execution of a stator as a long stator, for example, for a maglev, over the vehicle itself.

Die Ausführung von exakt symmetrischen Wicklungen ist jedoch technologisch sehr aufwändig und wird beispielsweise bei einem Langstator einer Magnetschwebebahn durch zyklischen Lagentausch der Wicklung und zusätzliche Erdungsmaßnahmen erreicht. Bei einer technisch einfachen Verlegung der Wicklungen ohne Lagentausch entstehen durch Kopplungsimpedanzen zwischen den einzelnen Wicklungen 2a,2b und 2c unterschiedliche Ströme, die über die Kapazitäten 4a,4b und 4c nach Erde abfließen. Auch schon bei geringen Werten der Unsymmetrie kann der dadurch hervorgerufene und an den Klemmen 5a,5b und 5c des Stators 1 gemessenen Nullstrom oberhalb desjenigen Nullstromes liegen, der bei einem Erdschluss auftreten würde und würde damit zu einer ungewollten Auslösung des Leistungsschalters führen. Damit ist keine sichere Erkennung eines Erdschlusses mehr möglich.However, the execution of exactly symmetrical windings is technologically very complex and is achieved for example in a long stator of a maglev train by cyclic position change of the winding and additional grounding measures. In a technically simple installation of the windings without layer exchange caused by coupling impedances between the individual windings 2a . 2 B and 2c different currents exceeding the capacities 4a . 4b and 4c drain to earth. Even at low values of imbalance, the resulting and at the terminals 5a . 5b and 5c of the stator 1 measured zero current above that zero current, which would occur in a ground fault and would thus lead to an unwanted tripping of the circuit breaker. Thus, no reliable detection of a ground fault is possible.

Um dennoch eine sichere Erdschlusserkennung auch bei einem unsymmetrischen Stator durchführen zu können, ist die Erdschlusserfassungseinrichtung 10 wie in 2 gezeigt auszuführen. An einem Eingang 21 werden Nullspannungsmesswerte u mit Hilfe einer Spannungserfassungseinrichtung 23 und an einem Eingang 22 Nullstrommesswerte i mit Hilfe einer Stromerfassungseinrichtung 24 erfasst. Die Spannungserfassungseinrichtung 23 und die Stromerfassungseinrichtung 24 umfassen ggf. eine Vorfilterung und AD-Wandlung der Messwerte, wobei die erfindungsgemäße Lösung auch eine Ausführung der Spannungs- und/oder Stromerfassungseinrichtung in Form von mehreren elektrisch miteinander verbundenen Modulen umfasst, die die genannten Aufgaben (Vorfilterung, AD-Wandlung etc.) separat vornehmen. Am Ausgang der Spannungserfassungseinrichtung 23 stehen somit digitalisierte Nullspannungsmesswerte un und am Ausgang der Stromerfassungseinrichtung 24 digitalisierte Nullstrommesswerte in an. Die digitalisierten Nullspannungs messwerte un werden einem Umwandlungsbaustein 25 zugeführt, mit Hilfe dessen aus den digitalisierten Nullspannungsmesswerten un Modellwerte in* ermittelt werden. Die digitalisierten Nullstrommesswerte in und die Modellwerte in* werden einem Differenzbilder 26 zugeführt, der an seinem Ausgang Differenzwerte iD = |in – in*| abgibt. Diese werden einer Schwellwertstufe 27 zugeführt, die einen Vergleich der Differenzwerte iD mit einem voreingestellten Schwellenwert is durchführt und ein einen Erdschluss kennzeichnendes Fehlersignal F abgibt, wenn die Differenzwerte iD den voreingestellten Schwellenwert is übersteigen. Dazu wird in der Schwellwertstufe 27 der Effektivwert des Differenzwertes iD bestimmt und dieser dann mit dem Schwellenwert is verglichen. Wenn der Effektivwert des Differenzwertes iD unter Berücksichtigung auch der nullsystembildenden Oberwellen bestimmt wird, kann auf diese Weise ein Erdschluss über die gesamte Länge des Stators 1 (vergleiche 1) erkannt werden.In order to still be able to perform a safe ground fault detection even with a single-ended stator, the ground fault detection device 10 as in 2 to execute shown. At an entrance 21 zero voltage measurements are u by means of a voltage detector 23 and at an entrance 22 Zero current measured values i by means of a current detection device 24 detected. The voltage detection device 23 and the current detection device 24 optionally comprise a pre-filtering and AD conversion of the measured values, wherein the solution according to the invention also includes an embodiment of the voltage and / or current detection device in the form of several electrically interconnected modules, the said tasks separately (pre-filtering, AD conversion, etc.) make. At the output of the voltage detection device 23 stand thus digitized zero voltage measurement values u n and at the output of the current detection device 24 digitized zero current readings in. The digitized zero voltage readings u n become a conversion module 25 supplied by means of which are determined from the digitized zero voltage measured values u n model values i n *. The digitized zero current measurements in and the model values i n * become a difference image 26 supplied at its output difference values i D = | i n - i n * | emits. These become a threshold level 27 which performs a comparison of the difference values i D with a preset threshold value i s and outputs an error signal F indicative of a ground fault when the difference values i D exceed the preset threshold value i s . This is done in the threshold level 27 the effective value of the difference value i D is determined and then compared with the threshold value i s . If the rms value of the difference value i D is determined taking into account also the zero-system-forming harmonics, in this way a ground fault can occur over the entire length of the stator 1 (see 1 ) be recognized.

Der Umwandlungsbaustein 25 wird in einer der eigentlichen Betriebsphase der Erdschlusserkennungseinrichtung 10 vorgelagerten Kalibrierphase dahingehend eingestellt, dass im erdschlussfreien Fall die aus den digitalisierten Nullspannungsmesswerten un ermittelten Modellswerte in* den jeweiligen digitalisierten Nullstrommesswerten in soweit möglich entsprechen. Dies ist in 3 gezeigt. Für die Kalibrierphase wird vorausgesetzt, dass der Stator 1 erdschlussfrei ist. An den Eingängen 21 und 22 werden während dieser Kalibrierphase mit Hilfe der Spannungserfassungseinrichtung 23 und der Stromerfassungseinrichtung 24 Nullspannungsmesswerte u und Nullstrommesswerte i erfasst und in digitalisierte Nullspannungsmesswerte un bzw. digitalisierte Nullstrommesswerte in umgewandelt. Die digitalisierten Nullspannungsmesswerte un werden dem noch nicht eingestellten Umwandlungsbaustein 25 zuge führt, der daraufhin aus ihnen Modellwerte in* ermittelt. Diese werden in dem Differenzbilder 26 von den jeweils zugehörigen digitalisierten Nullstrommesswerten in unter Bildung von Differenzwerten iD abgezogen.The conversion module 25 becomes in one of the actual operating phase of the earth fault detection device 10 preceded calibration phase to the effect that in the case of earth fault-free the model values i n * determined from the digitized zero voltage measured values u n correspond to the respective digitized zero-current measured values i n as far as possible. This is in 3 shown. For the calibration phase it is assumed that the stator 1 earth fault-free. At the entrances 21 and 22 be during this calibration phase using the voltage detection device 23 and the current detection device 24 Zero voltage measured values u and zero current measured values i are detected and converted into digitized zero-voltage measured values u n or digitized zero-current measured values i n . The digitized zero-voltage measured values u n are the transformation module not yet set 25 then determines model values i n * from them. These are in the difference pictures 26 deducted from the respective associated digitized zero-current measured values i n with the formation of differential values i D.

Da der Umwandlungsbaustein 25 zu diesem Zeitpunkt noch nicht korrekt eingestellt ist, werden die Differenzwerte iD einen Wert ungleich Null annehmen. Die Differenzwerte iD werden einem Optimierungsbaustein 31 zugeführt, der unter Zuhilfenahme der Nullstrom- und Nullspannungsmesswerte beispielsweise nach dem Steiglitz-McBride-Algorithmus den mittleren Fehler der Differenz zwischen der Antwort des Umwandlungsbausteins 25 (diese entspricht den jeweils ermittelten Modellwerten in*) und den digitalisierten Nullstrommesswerten minimiert. Dies erfolgt nach der Vorschrift

Figure 00120001
Since the conversion module 25 is not set correctly at this time, the difference values i D will assume a value not equal to zero. The difference values i D become an optimization block 31 using the zero-current and zero-voltage measurements, for example according to the Steiglitz-McBride algorithm, the mean error of the difference between the response of the conversion module 25 (This corresponds to the respectively determined model values i n *) and minimizes the digitized zero-current measured values. This is done according to the regulation
Figure 00120001

Der Optimierungsbaustein 31 ermittelt ferner im Rahmen der Optimierung Koeffizienten K zur Einstellung des Umwandlungsbausteines 25. Dies erfolgt beispielsweise unter Anwendung der Matlab-Funktion (THE MATH WORKS Inc., Natick, Mass., USA) [b, a] = stmcb (in, in*, nb, na),wobei a und b die Koeffizientenvektoren für den Umwandlungsbaustein 25 und nb und na die Längen der jeweiligen Koeffizientenvektoren a und b angeben. Die ermittelten Koeffizienten K werden dem Umwandlungsbaustein 25 zugeführt und dieser unter Verwendung der Koeffizienten K eingestellt.The optimization module 31 also determines in the context of the optimization coefficients K for setting the conversion block 25 , This is done, for example, using the Matlab function (THE MATH WORKS Inc., Natick, Mass., USA). [b, a] = stmcb (i n , i n *, nb, na), where a and b are the coefficient vectors for the conversion device 25 and nb and na indicate the lengths of the respective coefficient vectors a and b. The determined coefficients K become the conversion component 25 fed and this set using the coefficients K.

Nach dieser Einstellung des Umwandlungsbausteins 25 werden im Vergleich zu den vor der Einstellung ermittelten Modellwerten in* optimierte Modellwerte in*' ermittelt und wiederum mit den digitalisierten Nullstrommesswerten in unter Bildung von Differenzwerten iD verglichen. Bei erfolgreicher Durchführung des Optimierungsverfahrens und Einstellung des Umwandlungsbausteins mit korrekten Koeffizienten nehmen die ermittelten Differenzwerte einen Wert von Null (bzw. unterhalb einer akzeptablen Toleranzschwelle) an. Die Modellwerte in* entsprechen dann so weit möglich den digitalisierten Nullstrommesswerten in. In diesem Fall ist die Kalibrierphase abgeschlossen und der Umwandlungsbaustein 25 wird während des Betriebes zur Erdschlusserfassung mit dem somit korrekt eingestellten Satz Koeffizienten K betrieben.After this setting of the conversion block 25 In comparison with the model values i n * determined before the adjustment, the model values i n * 'are determined and in turn compared with the digitized zero-current measured values i n to form differential values i D. Upon successful completion of the optimization procedure and adjustment of the conversion block with correct coefficients, the determined difference values assume a value of zero (or below an acceptable tolerance threshold). The model values i n * then correspond as far as possible to the digitized zero-current measured values in. In this case, the calibration phase is complete and the conversion module 25 is operated during operation for earth fault detection with the set coefficient K thus set correctly.

Während der Kalibrierphase wird also mit einem iterativ arbeitenden Algorithmus die Übertragungsfunktion des Stators 1 bestimmt, mit deren Hilfe nachfolgend aus den digitalisierten Nullspannungsmesswerten un die Modellwerte in* ermittelt werden. Zur Ermittlung der Übertragungsfunktion müssen folglich charakterisierende Kenngrößen des Stators wie Induktivität, Kapazität und Widerstand nicht bekannt sein. Wenn die kompletten Kenngrößen des Stators bekannt sind, besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Koeffizienten des Umwandlungsbausteins auf analytischem Wege zu ermitteln. In diesem Fall kann die Kalibrierphase entfallen.During the calibration phase, the algorithm of an iterative algorithm becomes the transfer function of the stator 1 determined, with the help of which the model values i n * are subsequently determined from the digitized zero voltage measured values u n . Consequently, characterizing parameters of the stator, such as inductance, capacitance and resistance, need not be known in order to determine the transfer function. Of course, if the complete parameters of the stator are known, it is also possible to determine the coefficients of the conversion module analytically. In this case, the calibration phase can be omitted.

In den 4a und 4b sind schließlich Zeigerdiagramme zur Erläuterung der Erdschlusserkennung dargestellt. Im erdschlussfreien Fall können die im Stator 1 durch die unsymmetrische Ausführung der Wicklungen 2a,2b und 2c (vgl. 1) entstehenden Nullströme einzig über die Kapazitäten 4a,4b und 4c abfließen. Es liegt folglich ein kapazitiv bestimmtes Strom-Spannungs-System vor, dessen Zeigerdarstellung in 4a gezeigt ist. Wie erkennbar, eilt der Strom der Spannung mit einer (idealen) Phasenverschiebung von 90° voraus. Durch die Bildung der Modellwerte in* und die anschließende Differenzbildung zwischen dem Strom i und den Modellwerten iv (in 4a strichliert dargestellt) ergibt sich ein resultierender Strom von annähernd Null. Beim anschließendem Schwellenwertvergleich kann somit in einfacher Weise die Entscheidung getroffen werden, dass kein Erdschluss vorliegt.In the 4a and 4b Finally, phasor diagrams for explaining the earth fault detection are shown. In the case of earth leakage, those in the stator 1 due to the asymmetrical design of the windings 2a . 2 B and 2c (see. 1 ) resulting zero currents only on the capacities 4a . 4b and 4c flow away. Consequently, there is a capacitively determined current-voltage system whose pointer representation in FIG 4a is shown. As can be seen, the current leads the voltage with an (ideal) phase shift of 90 °. By the formation of the model values i n * and the subsequent difference formation between the current i and the model values i v (in 4a shown in dashed lines) results in a resulting current of approximately zero. In the subsequent threshold comparison can thus be made in a simple manner, the decision that no ground fault exists.

Im Falle eines vorliegenden Erdschlusses im Stator 1 entsteht aus dem vorher kapazitiv bestimmten System des Stators 1 ein nunmehr induktiv bestimmtes System, da der Strom aus den Wicklungen 2a,2b und 2c über eine ohmsch-induktive Nullimpedanz gegen Erde abfließen kann. Wie in 4b gezeigt, eilt damit der Strom der Spannung (ideal) mit einer Phasenverschiebung von 90° nach. In den 4a und 4b wird dieselbe Länge der Spannungszeiger zur Vereinfachung sowohl in ungestörtem als auch im Erdschlussfall dieselbe Spannung u angenommen. Da der Umwandlungsbaustein 25 auch im erdschlussbehafteten Fall mit den Koeffizienten K, die während der Kalibrierphase für den erdschlussfreien Fall ermittelt wurden, aus den Spannungswerten die Modellwerte iv ermittelt, werden die Stromwerte i nunmehr nicht kompensiert, sondern sogar zusätzlich erhöht. Durch diesen Effekt wird in den Differenzwerten iD der Unterschied zwischen dem erdschlussfreien Fall und dem erdschlussbehafteten Fall verstärkt und somit eine Entscheidung anhand eines Schwellwertvergleichs zusätzlich vereinfacht.In the case of an existing ground fault in the stator 1 arises from the previously capacitive system of the stator 1 a now inductively determined system, since the current from the windings 2a . 2 B and 2c can drain to earth via an ohmic-inductive zero impedance. As in 4b shown, the current of the voltage (ideal) with a phase shift of 90 ° nachlauf. In the 4a and 4b the same length of the voltage vector is assumed to be the same voltage u in both undisturbed and in the earth-fault case for the sake of simplicity. Since the conversion module 25 Even in the case of earth fault with the coefficients K, which were determined during the calibration phase for the case without earth fault, the model values i v are determined from the voltage values, the current values i are now not compensated, but even increased. As a result of this effect, the difference between the case without earth leakage and the case involving earth fault is intensified in the difference values i D and thus a decision based on a threshold value comparison is additionally simplified.

Analog zu dem hier dargestellten Fall, in dem die Modellwerte aus den Nullspannungsmesswerten ermittelt und von den zugehö rigen Nullstrommesswerten abgezogen wurden, ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch der Fall der Ermittlung der Modellwerte aus den Nullstrommesswerten und einer Differenzbildung zwischen den Modellwerten und den Nullspannungsmesswerten möglich. Der ausführlich behandelte Fall ist jedoch numerisch stabiler zu handhaben und wird daher bevorzugt.Analogous to the case illustrated here in which the model values are determined from the zero-voltage measured values and from the affiliated ones Zero current measured values were subtracted, is within the scope of the method according to the invention also the case of determining the model values from the zero current measured values and a difference between the model values and the zero-voltage measured values possible. The detailed However, the treated case is numerically more stable to handle and will therefore preferred.

Claims (8)

Verfahren zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen (2a,2b,2c) eines Stators (1) einer elektrischen Maschine mit nicht wirksam geerdetem Sternpunkt (3) auf Erdschlüsse, bei dem – die Nullspannung an den Klemmen des Stators (1) unter Gewinnung von Nullspannungsmesswerten gemessen wird, – der sich aus den Strömen in den Wicklungen (2a,2b,2c) des Stators (1) ergebende Nullstrom unter Gewinnung von Nullstrommesswerten gemessen wird; – jeweils aus den Nullspannungs- oder Nullstrommesswerten mittels eines Umwandlungsbausteins (25) Modellwerte ermittelt werden, wobei der Umwandlungsbaustein (25) die Modellwerte unter Verwendung einer für den Stator (1) spezifischen Übertragungsfunktion ermittelt und wobei die Übertragungsfunktion derart ausgelegt ist, dass bei erdschlussfreiem Stator (1) die ermittelten Modellwerte – bei Bildung aus den Nullspannungsmesswerten den jeweils zugehörigen Nullstrommesswerten und – bei Bildung aus den Nullstrommesswerten den jeweils zugehörigen Nullspannungsmesswerten entsprechen; – die ermittelten Modellwerte von den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten unter Bildung von Differenzwerten abgezogen werden und – ein einen Erdschluss in einer Wicklung anzeigendes Fehlersignal erzeugt wird, wenn die Differenzwerte einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten.Method for monitoring star-connected windings ( 2a . 2 B . 2c ) of a stator ( 1 ) of an electrical machine with not properly grounded star point ( 3 ) to earth faults, in which - the zero voltage at the terminals of the stator ( 1 ) is measured by obtaining zero-voltage measured values, which is derived from the currents in the windings ( 2a . 2 B . 2c ) of the stator ( 1 ) is measured to give zero current readings; Each of the zero voltage or zero current measured values by means of a conversion module ( 25 ) Model values are determined, the conversion block ( 25 ) the model values using one for the stator ( 1 ) and the transfer function is designed in such a way that in the case of an open-circuit-free stator ( 1 ) the determined model values - when formed from the zero voltage measured values correspond to the respectively associated zero-current measured values and - when formed from the zero-current measured values, correspond to the respectively associated zero-voltage measured values; The model values determined are subtracted from the respective associated zero-sequence or zero-voltage measured values to form differential values, and an error signal indicating a ground fault in a winding is generated if the difference values exceed a predetermined threshold value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Ermitteln der Modellwerte ein Digitalfilter verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that that - to the Determine the model values using a digital filter. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – Koeffizienten zum Einstellen des Digitalfilters während einer Kalibrierphase aus den Nullspannungs- oder Nullstrommesswerten sowie den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten ermittelt werden.Method according to claim 2, characterized in that that - coefficients to set the digital filter during a calibration phase from the zero voltage or zero current measured values as well as the respectively associated Zero current or zero voltage measurements are determined. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – zum Ermitteln der Koeffizienten des Digitalfilters die Filterantwort des Digitalfilters auf die Nullspannungs- oder Nullstrommesswerte den jeweils zugehörigen Nullstrom- oder Nullspannungsmesswerten unter Optimierung der Koeffizienten des Digitalfilters angeglichen wird.Method according to claim 3, characterized that - to the Determining the coefficients of the digital filter, the filter response of the digital filter to the zero voltage or zero current readings respectively associated zero-current or zero voltage measurements with optimization of the coefficients of the digital filter. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die Ermittlung der Koeffizienten des Digitalfilters nach dem Steiglitz-McBride-Algorithmus erfolgt.Method according to one of claims 2 to 4, characterized that - the Determining the coefficients of the digital filter according to the Steiglitz-McBride algorithm he follows. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – Koeffizienten zum Einstellen des Digitalfilters aus die Übertragungsfunktion des Stators angebenden Kenngrößen bestimmt werden.Method according to claim 2, characterized in that that - coefficients to set the digital filter off the transfer function of the stator specified parameters become. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – bei aus den Nullspannungsmesswerten gebildeten Modellwerte die Differenzmesswerte erzeugt werden, indem von den Nullstrommesswerten die jeweils zugehörigen Modellwerte abgezogen werden, und – das Fehlersignal erzeugt wird, wenn die Differenzwerte einen vorgegebenen Stromschwellenwert überschreiten.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - at the model values formed from the zero voltage measured values, the difference measured values are generated by subtracting from the zero-current measured values the respective associated model values, and - generating the error signal if the difference values exceed a predetermined current threshold value. Elektrisches Gerät zum Überwachen von in Sternschaltung betriebenen Wicklungen (2a,2b,2c) eines Stators (1) einer elektrischen Maschine mit nicht wirksam geerdetem Sternpunkt (3) auf Erdschlüsse, das – eine Spannungserfassungseinrichtung (23) zum Messen und Vorverarbeiten von Nullspannungsmesswerten, – eine Stromerfassungseinrichtung (24) zum Messen und Vorverarbeiten von Nullstrommesswerten und – eine Auswerteeinrichtung (27) aufweist, die ein einen Erdschluss angebendes Fehlersignal erzeugt, wenn aus den Nullspannungs- und/oder den Nullstrommesswerten ermittelte Werte einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten, dadurch gekennzeichnet, dass – die Spannungserfassungseinrichtung (23) ausgangsseitig mit dem Eingang eines Umwandlungsbausteins (25) verbunden ist, der unter Verwendung einer für den Stator (1) spezifischen Übertragungsfunktion aus den jeweiligen Nullspannungsmesswerten Modellwerte ermittelt, wobei die Übertragungsfunktion derart ausgebildet ist, dass bei erdschlussfreiem Stator (1) die ermittelten Modellwerte den jeweils zu den Nullspannungsmesswerten zugehörigen Nullstrommesswerten entsprechen, – der Umwandlungsbaustein (25) ausgangsseitig mit einem Eingang eines Differenzbildners (26) verbunden ist, – ein weiterer Eingang des Differenzbildners (26) mit einem Ausgang der Stromerfassungseinrichtung (24) verbunden ist und – der Differenzbildner (26) ausgangsseitig mit der Auswerteeinrichtung (27) verbunden ist.Electrical device for monitoring star-connected windings ( 2a . 2 B . 2c ) of a stator ( 1 ) of an electrical machine with not properly grounded star point ( 3 ) to earth faults, the - a voltage detection device ( 23 ) for measuring and preprocessing zero voltage measured values, - a current detection device ( 24 ) for measuring and preprocessing zero current measured values and - an evaluation device ( 27 ) which generates an error signal indicative of an earth fault when values determined from the zero voltage and / or the zero current measured values exceed a predetermined threshold value, characterized in that - the voltage detection device ( 23 ) on the output side with the input of a conversion block ( 25 ) connected using one of the stator ( 1 ) determined model values from the respective zero-voltage measured values, wherein the transfer function is designed such that in the case of a stator without earth-leakage ( 1 ) the determined model values correspond to the respective zero current measured values associated with the zero voltage measured values, - the conversion module ( 25 ) on the output side with an input of a subtractor ( 26 ), - another input of the subtractor ( 26 ) with an output of the current detection device ( 24 ) and - the subtractor ( 26 ) on the output side with the evaluation device ( 27 ) connected is.
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