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Einrichtung zur Messung von Wechselstrom.
In vermaschten Netzen und Grosskraftwerken ergibt sich die Notwendigkeit, einzelne an verschiedenen Netzpnnkten auftretende Messgrössen von einer Stelle aus zu überwachen. Zur wirtschaftlichen Verteilung der Last ist besonders in städtischen Netzen die Strombelastung und Energierichtung in den Verbindungs-und Verteilleitungen von Interesse.
Zur Anzeige dieser beiden Werte sind verschiedene Methoden bekannt, z. B. Verwendung eines Leistungsmessers, aus dem die Energierichtung zu erkennen ist, und eines separaten Strommessers. Eine andere Anordnung verwendet zur Angabe der Energierichtung einen besonders gesteuerten, beleuchteten "Richtungspfeil" ; die Anzeige des Stromes erfolgt wieder durch einen Strommesser. Jede dieser Lösungen benötigt für die Übertragung beider Grössen je ein zwei-bzw. dreiadriges Kabel. Ausserdem steigt durch die Verwendung eines zweiten Messgerätes oder eines eigenen Symbols für die Energierichtung der Raumbedarf auf der Empfangsseite, damit die Grösse der Schalttafel im Kommandoraum, und es verringert sich die Übersicht.
Nachstehend wird ein Verfahren beschrieben, das die Übertragung von Messwerten, im speziellen einer Wechselstromgrösse, zu einer Beobachtungsstelle, sowohl der Grösse als auch dem Energierichtungs-. sinne nach mit zwei Messadern und die Ablesung beider Angaben an einem einzigen Instrument gestattet.
Es ist bekannt, für Fernmesszweeke die zu übertragende Werhselstromgrösse durch geeignete Hilfsapparate in äquivalenten Gleichstrom zu transponieren. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, grosse Entfernungen zu beherrschen und zur Anzeige oder Registrierung Drehspulinstrumente mit geringem Energieverbrauch und proportionaler Teilung zu verwenden. Die Transponierung in Gleichstrom kann beispielsweise in der bekannten Weise mittels Trockengleichrichter erfolgen. Fig. 1 zeigt das Prinzip einer derartigen Einrichtung zur Messung von Wechselstrom. Diese einfache Anordnung ist nicht geeignet, die Energierichtung an der Messstelle im Messinstrument erkennen zu lassen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch möglich, dass nach Fig. 2 an der Messstelle ein wattmetrisches System W (Kontaktwattmeter, Energierichtungsrelais, Zähler mit Kontaktscheibe usw. ) bei Energie-
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diesen Umschalter K werden die zum Messinstrument J führenden zwei Adern umgepolt, und das stromrichtungsempfindliche Instrument J ändert seine Ausschlagrichtung. Die Schaltleistung der Kommutatorkontakte ist meist verschwindend klein, da die Umschaltung praktisch im stromlosen Zustande erfolgt.
Eine Ausnahme bilden lediglich die betriebsmässig seltenen Fälle, in welchen sich die Energierichtung durch Überschreitung eines Leistungsfaktors von 90 ändert. Es empfiehlt sich daher, unter Umständen den Kommutator als unterbrechungslosen Umsehalter auszuführen, um Beschädigungen der Stromwandler W zu vermeiden. Diese Massnahme kann entfallen, wenn der in Fig. 2 strichliert eingezeichnete Nebenwiderstand N als Belastungswiderstand der Wandler verwendet wird.
Die Wicklung r des Umschalterelais K kann je nach den vorliegenden Betriebsverhältnissen von der Netzspannung direkt, über einen Spannungswandler V oder durch eine Hilfsbatterie B (in Fig. 2 strichliert) gespeist werden. Die betriebssicherste Anordnung wäre die Verwendung einer Batterie, welche durch Glimm-oder Troekengleichrichter ständig nachgeladen wird. Die Anordnung nach Fig. 2 kann sinngemäss für Drehstrom oder Mehrphasenstrom angewendet werden. Eine Variante zur Lösung nach Fig. 2 ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Falle wird der Stromriehtungsweehsel in der Messleitung
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nicht durch Umschalten derselben, sondern durch weehselweises Überbrücken der entsprechenden Trockengleichrichter hergestellt. Fig. 3 zeigt den Fall der Vollweggleichriehtung.
Eine einfachere Schaltung, bei der jedoch nur eine Halbwelle des Wechselstromes für das Messinstrument ausgenutzt wird, zeigt Fig. 4.
Beider Schaltung nach Fig. 2 wird', von dem zu überwachenden Wechselstromnetz über einen Stromwandler ein der Netzstromstärke proportionaler Wechselstrom abgeleitet und über die Stromspule des wattmetrischen Relais W, dessen Spannungsspule über einen Spannungswandler V an das Netz angeschlossen ist, der Primärwicklung eines zweiten Stromwandlers zugeführt, dessen Sekundärwicklung eine Gleichrichterschaltung speist.
An die Gleichstromklemmen der Gleichrichterschaltung ist über einen doppelpoligen Umschalter K die Fernleitung angeschlossen, die somit einen der Netzstromstärke proportionalen Gleichstrom aufnimmt. Ändert sich die Richtung der über das Wechselstromnetz fliessenden Energie, so spricht das wattmetrische Relais W an und schliesst bzw. öffnet seinen im Erregerkreis des Umschalterelais J liegenden Kontakt, wodurch die Fernleitung bezüglich der Gleiehstromklemmen der Gleiehriehterschaltung umgepolt wird. Mit der Umpolung der Fernleitung ändert das Empfangsgerät entsprechend seine Ausschlagrichtung.
Bei der Schaltung nach Fig. 3 ist die Fernleitung im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 2 fest an die Gleiehstromklemmen der Gleichrichterschaltung angeschlossen. Diese besteht jedoch aus einer Vereinigung zweier Graetzscher Gleichrichterbrücken, deren Durchlassrichtungen mit Bezug auf die Gleichstromklemmen einander entgegengesetzt sind. Je nach der Stellung des von dem wattmetrischen Relais W gesteuerten Umschalterelais K und demnach je nach der Energierichtung im Wechselstromnetz ist die eine oder die andere Gleichrichterbrücke kurzgeschlossen und entsprechend wird die Fernleitung mit einem dem Netzwechselstrom proportionalen Gleichstrom positiver oder negativer Polarität gespeist.
Die Wirkungsweise der Sendeeinrichtung der Ausführung nach Fig. 4 ist die gleiche wie die der
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gleichrichterschaltungen bzw. einzelne Gleichrichter oder Gleichrichterketten verwendet.
Das Messinstrument kann als Zeiger-oder Lichtbandinstrument mit Nullpunkt an beliebiger Stelle der Skala ausgeführt werden. Selbstverständlich können auch andere Ausführungen zur Unterscheidung der Energieriehtung im Instrument gewählt werden. Beispielsweise bei Lichtbandinstrumenten durch Anordnung je eines Nullpunktes an den Endpunkten der Skala, durch verschieden gefärbte Blenden je nach der Energierichtung, durch Aufleuchten bestimmter Zeichen"L" (Lieferung)"B" (Bezug) usw.
Im Falle einer der beiden Energierichtungen eine besondere Bedeutung zukommt (Rückspeisung), kann bei Eintreten dieses Richtungssinnes an der Beobachtungsstelle durch eine geeignete Vorrichtung, z. B. Maximal-bzw. MinimaJkontakt oder durch ein polarisiertes Relais R nach Fig. 4, eine Hupe H oder eine Signallampe L betätigt werden. Das Abstellen der Hupe kann in der bekannten Weise durch Umlegen des Signalstromkreises auf eine Lampe oder durch Zwischenschaltung einer Fallklappe durchgeführt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Messung von Wechselstrom bei gleichzeitiger Anzeige der Energierichtung, wobei die Wechselstromwerte in bekannter Weise in Gleichstrom transponiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung durch eine wattmetrisch gesteuerte Umschalteeinrichtung richtungsempfindlich wird zum Zwecke der gleichzeitigen Übertragung der Wechselstromgrösse und der Energierichtung mittels eines Gleichstromes von der Messstelle zur Beobachtungsstelle über zwei Adern oder über eine Ader und Erde.