DE609030C - Schaltungsanordnung zur Messung, insbesondere Fernmessung, oder UEberwachung hochgespannten Gleichstromes, bei der durch die magnetische Einwirkung des Gleichstromes dieInduktion von Wechselstromkreisen geaendert wird - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Messung, insbesondere Fernmessung, oder Überwachung hochgespannten Gleichstromes, bei der durch die magnetische Einwirkung des Gleichstromes die Induktion von Wechselstromkreisen geändert wird Bei der Energieübertragung mittels hochgespannten Gleichstromes spielt die Messung der auf der Hochspannungsseite fließenden Ströme eine wichtige Rolle, sobald von einer Sammelschiene aus mehrere Leitungen abgehen. Genau wie bei Wechselstromübertragungssystemen ist es nötig, auf der Niederspannungsseite Meßinstrumente und Relais vorzusehen, durch die die Stromstärken gemessen bzw. von über-, strömen durchflossene evtl. fehlerhafte Leitungen abgeschaltet werden können. Eine direkte Transformation wie bei Wechselstrom ist nicht möglich, aber man kann einen magnetischen Kreis, der von einer Wechselspannungsquelle gespeist wird, durch den Gleichstrom beeinflussen und die Veränderungen auf der Wechselstromseite zur Messung benutzen. So ist z. B. bekannt, die durch die Gleichstrommagnetisierung sich ändernde Permeabilität eines Eisenkernes mit einer an Wechselstrom angeschlossenen Wicklung zu benutzen, indem man die dadurch bedingten Stromänderungen auf der Wechselstromseite zur Messung des Gleichstromes heranzieht. Desgleichen sind Schaltungen bekannt, bei denen die durch Änderung der Sättigung der magnetischen Kreise hervorgerufene Änderung der in besonderen Wicklungen induzierten Wechselspannungen zur Messung des Gleichstromes benutzt wird.
• Man hat weiter die durch die Gleichstrommagnetisierung veränderte Permeabilität dadurch zur Gleichstrommessung benutzt, daß man die Veränderungen des Wechselstromwiderstandes einer vom zu messenden Gleichstrom magnetisierten Drossel mittels Ohmmeter oder in einer Wechselstrombrücke gemessen hat.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung, insbesondere Fernmessung, hochgespannten Gleichstromes, bei der durch die magnetische Einwirkung des Gleichstromes die Induktion von Wechselstromkreisen geändert wird. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die beim Arbeiten im Sättigungsgebiet des Eisenkernes hervorgerufene Verzerrung der positiven oder negativen Halbwelle der ohne Gleichstrommagnetisierung sinusförmigen Wechselflußkurve auftretenden Oberwellen in den in besonderen Wicklungen induzierten Wechselspannungen durch geeignete Schaltungen herausgesiebt und zur Messung des Gleichstromes benutzt werden.
• Diese Meßanordnung hat gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß die für Wechselstrom üblichen Stromwandlerbauformen der Ein- und Mehrleiterdurchführungswandler ohne weiteres Anwendung finden können. Verglichen mit dem Verfahren, bei dem der Gleichstrom durch die Änderung des Leerlaufstromes einer Drossel gemessen wird, ist die relative Empfindlichkeit größer, weil ohne Gleichstrommagnetisierung auch der Strom im Meßinstrument Null und kein von der jeweils gewählten Wechselstrommagnetisierung abhängiger Grundstrom vorhanden ist.
• Gegenüber den bekannten Einrichtungen, die die Änderung des Wechselstromwiderstandes der magnetischen Kreise zur Gleichstrommessung benutzen; ist die Schaltung wesentlich einfacher. Die Schaltung bietet außerdem gegenüber den bekannten Einrichtungen den Vorteil, die Stromrichtung auf der Niederspannungsseite festzustellen und somit richtungsabhängige Relais, Leistungsmesser und Zähler betreiben zu können.
• In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Schaltanordnung gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem die Oberwellenströme der doppelten Frequenz zur Messung des Gleichstromes benutzt werden und bei dem der Wandler die Form eines Wechselstromschleifenwandlers erhalten hat. Um den mittleren Schenkel eines dreischenkligen Eisenkernes i liegt die vom zu messenden Gleichstrom JG durchflossene Schleifenwicklung 2. Die beiden äußeren Schenkel tragen je zwei Wicklungen 3 und 5 bzw. q. und 6. Die Wicklungen 3 und q. sind so miteinander verbunden und an eine Wechselspannungsquelle gelegt, daß der erzeugte magnetische Fluß in den beiden äußeren Schenkeln und dem Joch des Eisenkernes fließt, aber nicht den mittleren Schenkel durchläuft, wie der ausgezogene Pfeil zeigt. Die beiden Wicklungen 5 und 6 sind über das Meßinstrument oder Relais 7 so miteinander verbunden, daß die in ihnen induzierten Wechselspannungen gegeneinander gerichtet sind, und infolgedessen, wenn kein Gleichstrom JG fließt, auch kein Strom im Instrument 7 fließen kann. Ist dagegen .der Gleichstrom JG eingeschaltet, so entsteht im mittleren Schenkel ein Fluß, der seinen magnetischen Rückschluß über die beiden äußeren- Schenkel findet, wie der gestrichelte Pfeil andeutet, während sich auf der einen Seite Gleich- und Wechselfluß addieren, subtrahieren sich die beiden auf dem anderen äußeren Schenkel. Hierdurch werden die in 5 und 6 induzierten Spannungen in verschiedener Weise verzerrt, und zwar so, daß sich wohl die Grundwellen aufheben, aber die Wellen doppelter Frequenz addieren und im Instrument 7 einen Strom jyv., erzeugen, der dem Gleichstrom bei geeigneter Wahl der Sättigungsverhältnisse proportional ist.
• Abb. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Oberwellen dreifacher Frequenz zur Gleichstrommessung benutzt werden. Drei ringförmige Eisenkerne i, 2 und 3 umfassen den Gleichstromleiter ii. Die Eisenkerne tragen zwei Wicklungen, von denen q., 5 und 6 in Stern geschaltet sind und an einer Drehstromquelle liegen. Die Wicklungen 7, 8 und 9 sind in Serie geschaltet und über das Meßinstrument io kurzgeschlossen. Wird die Sättigung durch die Drehstromspannung niedrig gehalten, so daß der Fluß in den einzelnen Kernen rein sinusförmig ist, und ist ferner JG Null, so ist die Summe aller induzierten Spannungen in den Wicklungen 7, 8 und 9 und der Strom im Instrument io ebenfalls Null. Fließt jedoch ein Gleichstrom JG, so wird die Sättigung erhöht und die Kurvenform der in den Wicklungen 7, 8 und 9 induzierten Spannungen verzerrt. Durch die Dreieckschaltung werden aber in bekannter Weise die Wellen dreifacher Frequenz addiert, so daß durch das Instrument io ein Strom dreifacher Frequenz fließt, der wiederum dem Gleichstrom JG bei passender Wahl der Sättigungsverhältnisse proportional ist.
• Auch bei dieser Anordnung kann der Wandler in einfacher Weise als Einstabdurchführungswandler ausgebildet werden.
• Das Prinzip läßt sich sinngemäß auch auf andere Schaltungen anwenden. So sind Schaltungen mit zwei oder mehreren Ringkernen möglich, je nachdem man Ein- oder Mehrphasenwechselstrom zur Verfügung hat.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltanordnung zur Messung, insbesondere Fernmessung, oder Überwachung hochgespannten Gleichstromes, bei der durch die magnetische Einwirkung des Gleichstromes die Induktion von Wechselstromkreisen geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die beim Arbeiten im Sättigungsgebiet des Eisenkernes hervorgerufene Verzerrung der positiven oder negativen Halbwelle der ohne Gleichstrom=-magnetisierung sinusförmigen Wechselflußkurve auftretenden Oberwellen in den in besonderen Wicklungen induzierten Wechselspannungen durch geeignete Schaltungen herausgesiebt und zur Messung des Gleichstromes benutzt werden.
2. 2. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kreis aus einem dreischenkligen Eisenkern besteht, dessen mittlerer Schenkel die Gleichstromwicklung trägt und dessen äußere Schenkel je zwei Wechselstromwicklungen tragen, von denen zwei auf verschiedenen Schenkeln befindliche Wicklungen in Serie geschaltet und an der Wechselspannung liegen und zwei parallel über das Meßinstrument verbunden sind.
3. 3. Schaltanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß drei je drei Wicklungen tragende Eisenkerne von dem zu messenden Gleichstrom beeinflußt werden, von denen drei Wicklungen hintereinandergeschaltet und vom Gleichstrom durchflossen werden, drei Wicklungen in Stern geschaltet und an einer Drehstromspannung liegen und drei Wicklungen in Reihe geschaltet und über das Meßinstrument kurzgeschlossen sind.