DE102005052956B3 - Arrangement for detecting and locating the positions of insulation faults in the heating rods of points heating systems, has means for applying an impulse voltage between the heating output lines and earth - Google Patents

Arrangement for detecting and locating the positions of insulation faults in the heating rods of points heating systems, has means for applying an impulse voltage between the heating output lines and earth Download PDF

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Abstract

Arrangement comprises a resistance measurement arrangement with which it is detected if the measured resistance of rods falls below a minimum value. If this occurs an impulse voltage is applied between the heating output lines (4) and earth. A test current is if formed which varies between minimum and maximum values. An isolation resistance is formed for each heating rod and compared with a parameter minimum value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erfassung und Ortung von heizstabbezogenen Isolationsfehlern in elektrischen Weichenheizanlagen mit Leistungs-Schaltgerät für einen oder mehrere Heizabgänge.The The invention relates to a method and a device for detection and location of hot bar related insulation faults in electrical Point heating systems with power switching device for one or more heating outlets.

Zur Vermeidung des Einfrierens von Weichen bei niedrigen Temperaturen werden diese durch Weichenheizungsanlagen mit elektrischen Heizstäben beheizt. Derartige elektrische Weichenheizungsanlagen bestehen unter anderen aus einer Weichenheizungsverteilung mit elektrischen Leistungs-Schaltgerät zum Schalten von Heizabgängen. Die Heizstäbe werden an den Schienen befestigt und über Heizstab-Anschlussleitungen in abgesetzten Anschlusskasten, die neben der Weiche angeordnet sind, sowie Kabel von der Weichenheizungsverteilung mit Strom versorgt.to Avoiding the freezing of points at low temperatures These are heated by point heating systems with electric heating elements. Such electrical point heating systems exist among others from a point heating distribution with electrical power switching device for switching of heating outlets. The heaters are attached to the rails and over heating rod connecting cables in remote terminal box, which are arranged next to the switch, and cables supplied by the point heating distribution.

In elektrischen Weichenheizungsanlagen können durch fehlerhafte Isolation aufgrund von Alterung der Heizstäbe zum Beispiel Fehlerströme über die Schiene und Erde abfließen. Zum Schutz von Schäden werden in den Heizabgängen Fehlerstrom-Schutzschalter angeordnet. Wenn ein Grenzwert überschritten wird, erfolgt die Abschaltung des fehlerhaften Heizabganges.In Electrical point heating systems can be damaged by faulty insulation due to aging of the heating elements for example fault currents over the Drain rail and earth. To protect damage be in the heating outlets Residual current circuit breaker arranged. When a limit is exceeded is, the shutdown of the faulty Heizabganges done.

Zur Vermeidung von Betriebsausfällen durch Abschaltung fehlerhafter Heizabgänge werden zusätzlich Isolationsüberwachungsgeräte eingesetzt, die frühzeitig eine Warnmeldung bei Unterschreitung eines Mindestisolationswertes abgeben und damit zur bedarfsgerechten Instandhaltung dienen.to Avoidance of business interruptions By switching off faulty heating outlets, insulation monitoring devices are used in addition early a warning if the minimum insulation value is undercut give and thus serve needs-based maintenance.

Zur Isolationsüberwachung von elektrischen Weichenheizungsanlagen ist bekannt, nach dem Leistungs-Schaltgerät der Weichenheizungsverteilung ein Isolationsüberwachungsgerät anzuordnen, das bei abgeschalteten Leistungs-Schaltgerät den Isolationswiderstand über Gleichspannungsmessung über Heizabgangsleiter und Erde erfasst. Bei Unterschreitung eines minimalen Wertes des Isolationswiderstandes wird ein Warnsignal als Meldung erzeugt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass ausschließlich der Isolationswiderstand des gesamten Heizabganges erfasst wird. Da an jeden Heizabgang über abgesetzte Anschlusskasten bis zu 12 Heizstäbe angeschlossen sind, ist der erfasste Isolationswiderstand nur ein Gesamtwert und nicht eindeutig. Außerdem ist eine Lokalisierung des oder der fehlerhaften Heizstäbe nicht möglich. Das Verfahren ist desto ungenauer, je größer bzw. je mehr Heizstäbe an einem Heizabgang angeschlossen sind.to insulation monitoring electric point heating systems is known, according to the power switching device of the point heating distribution to arrange an insulation monitoring device that When the power switching device is switched off, the insulation resistance is measured via DC voltage measurement via the heating output conductor and earth captured. When falling below a minimum value of the Insulation resistance, a warning signal is generated as a message. A disadvantage of this method is that exclusively the Insulation resistance of the entire heating outlet is detected. There at each heating outlet over Remote connection box up to 12 heating elements are connected the detected insulation resistance only a total value and not unique. Furthermore is a localization of the faulty heating elements or not possible. The process is the less accurate, the larger or the more heating elements on one Heating outlet are connected.

Weiterhin ist ein Verfahren und Einrichtung zur Isolationsfehlerortung in isolierten ungeerdeten Wechselstromnetz bekannt, wobei in diesen zur Isolationsüberwachung ein Isolationsüberwachungsgerät angeordnet ist und zusätzlich bei einem auftretenden Isolationsfehler ein Prüfspannungsgenerator einen definierten Prüfstrom zwischen Netz und Erde erzeugt und dieser mittels Differenzstrom erfasst wird und die einzelnen Differenzstrom Messwerte über Messleitungen an eine Auswerteeinheit übertragen werden.Farther is a method and device for insulation fault location in isolated ungrounded AC network known, being in these for insulation monitoring an insulation monitoring device arranged is and in addition in case of an occurring insulation fault a test voltage generator a defined Test current generated between mains and earth and this by means of differential current is detected and the individual differential current measured values via test leads be transferred to an evaluation.

Aus der DE 10 2004 018 918 B3 ist für isolierte Netze weiterhin bekannt, dass bei einem derartigen Verfahren Netzstörungen erfasst werden und die Lokalisierung des fehlerhaften Abganges durch zeitgleiche Erfassung aller Netzabgänge erfolgt. Der wesentliche Nachteil für Weichenheizungsanlagen besteht darin, dass zwischen Prüfsignalgenerator und Differenzstromwandler eine Kommunikationsleitung (Bus) erforderlich ist und das bei einer Vielzahl von Abgängen mit zeitgleichen merklichen Isolationsfehlern der Prüfstrom auf mehrere Abgänge aufgeteilt wird und eine sichere Messung aller Abgänge nicht ermöglicht.From the DE 10 2004 018 918 B3 For isolated networks, it is furthermore known that in such a method network disturbances are detected and the localization of the erroneous output is effected by simultaneous detection of all network outlets. The main disadvantage for point heating systems is that between test signal generator and differential current transformer, a communication line (bus) is required and which is divided in a plurality of outflows with simultaneous significant insulation errors of the test current to multiple outlets and a safe measurement of all outlets not possible.

Verfahren und eine Einrichtung der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, bei dem der Isolationswiderstand jedes einzelnen Heizstabes einer elektrischen Weichenheizungsanlage durch entsprechende Maßnahmen vor Auftreten von Isolationsfehlern sicher erkannt wird und eine schnelle und eindeutige Lokalisierung des oder der fehlerhaften Heizstäbe erfolgen kann.method and to provide a device of the kind mentioned in the preamble, in which the insulation resistance of each heating element of an electric Point heating system by appropriate measures before occurrence of insulation faults is reliably detected and a quick and clear localization the faulty heating element (s) can be done.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen bzw. durch eine Einrichtung nach den Anspruch 4.Is solved the object by a method with the specified in claim 1 Characteristics or by a device according to claim 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung desselben ist vorteilhaft in elektrischen Weichenheizungsanlagen mit von der Weichenheizungsverteilung abgesetzten Anschlusskasten und mehrerer daran angeschlossener Heizstäbe einsetzbar und erlaubt die Erfassung der Isolationswiderstände für jeden einzelnen Heizstab und eine schnelle Ortung fehlerhafter elektrischer Heizstäbe.The inventive method and the device for implementation the same is advantageous in electrical point heating systems with terminal box set off from the point heating distribution and several connected thereto heating rods used and allows the Detection of insulation resistance for each single heating element and a quick location of faulty electric heating elements.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben und es zeigen:The Invention will be explained in more detail with reference to the following embodiments and described and show it:

1 Übersichtsdarstellung von bekannten Einrichtungen zur Isolationsüberwachung 1 Overview of known devices for insulation monitoring

2 Zeitliche Darstellung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung 2 Timing of the method according to the present invention

3 Übersichtsdarstellung einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung 3 Overview of a device according to the present invention

4 Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführung eines Anschlusskasten 4 Top view of an inventive Design of a connection box

Zunächst wird auf das bekannte Verfahren zur Isolationsüberwachung in isolierten Netzen näher eingegangen.First, will to the well-known method for insulation monitoring in isolated networks discussed in more detail.

In 1 ist eine bekannte Anordnung einer elektrischen Weichenheizung mit Transformator 1, Leistungs-Schaltgerät 3 und einen durch denselben gebildeten Heizabgang 32 dargestellt. Ein unvermeidbarer Isolationswiderstand mit ohmschen Ableitwiderstand Re 26 stellt einen Isolationswiderstand zwischen Heizabgangsleitungen 4 und Erde dar. Zur Überwachung des ohmschen Anteiles der Ableitwiderstände Re 26 ist nach dem Leistungs-Schaltgerät 3 ein Isolationsüberwachungsgerät 28 mit Gleichspannungsmessung zwischen Heizabgangsleitungen 4 und Erde angeordnet, so dass dadurch der Ableitstrom aller ohmschen Ableitwiderstände Re 26 bei abgeschalteten Leistungs-Schaltgerät 3 erfasst wird, die durch alle an einem Heizabgang 4 angeschlossenen Heizstäbe 25 gebildet werden.In 1 is a known arrangement of an electric point heater with transformer 1 , Power switching device 3 and a heating outlet formed by the same 32 shown. An unavoidable insulation resistance with ohmic leakage resistance Re 26 provides an insulation resistance between heating outlet lines 4 and earth. To monitor the ohmic portion of the bleeder resistors Re 26 is after the power switching device 3 an insulation monitoring device 28 with DC voltage measurement between heating output lines 4 and ground, so that thereby the leakage current of all ohmic bleeder resistors Re 26 with switched off power switching device 3 is detected by all at a heating outlet 4 connected heating elements 25 be formed.

Bei Auftreten eines maßgeblichen Isolationsfehlers im Heizabgang 32 erfolgt die Feststellung desselben mit dem Isolationsüberwachungsgerät 28 mittels Gleichspannungsmessverfahren und es erfolgt eine Meldung über ein nicht dargestelltes Auswertegerät.If a significant insulation fault occurs in the heating outlet 32 the determination of the same is done with the insulation monitoring device 28 by DC voltage measurement method and there is a message via an evaluation unit, not shown.

Der wesentliche Nachteil besteht darin, dass damit nur der Isolationswiderstand des gesamten Heizabganges 32 erfasst wird, der sich aus der Summe der Leitwerte aller Ableitwiderstände 26 ergibt. Da bei Weichenheizungsanlagen nach einem Leistung-Schaltgerät 3 bis zu ca. 200 Heizstäbe 25 angeordnet sein können, ist der Mindestwert des Isolationswiderstandes in Abhängigkeit von der Anzahl der angeschlossenen Heizstäbe 25 projektspezifisch festzulegen und insbesondere bei mehreren merklichen zeitgleichen Ableitwiderständen 26 ist eine sichere Diagnose auf der Basis der Warnmeldung bei Unterschreiten des Isolationswiderstandes nicht möglich. Nachteilig ist ebenfalls der hohe manuelle Aufwand nach Auftreten der Warnmeldung bei Unterschreiten des Isolationswertes zur Feststellung der fehlerhaften Heizstäbe, da alle Heizstäbe 25 manuelle einzeln vor Ort an der Weiche überprüft werden müssen.The main disadvantage is that it only the insulation resistance of the entire Heizabganges 32 which is the sum of the conductivities of all bleeder resistors 26 results. As in point heating systems for a power switching device 3 up to approx. 200 heating elements 25 can be arranged, the minimum value of the insulation resistance in dependence on the number of connected heating elements 25 Specify project-specific and in particular with several significant simultaneous bleeder resistors 26 is a safe diagnosis on the basis of the warning message when falling below the insulation resistance is not possible. Another disadvantage is the high manual effort after the occurrence of the warning when falling below the insulation value for detecting the faulty heating elements, since all heating elements 25 Manual individually on site at the switch must be checked.

In isolierten Netzen, wie beispielsweise in IT-Netzen von Krankenhäusern, ist zusätzlich zum Isolationsüberwachungsgerät 28 die Anordnung von Prüfspannungsgenerator 5 und Differenzstromwandler 23 zur Isolationsfehlerortung bekannt. In 1 ist diese Anordnung nach dem Leistungs-Schaltgerät 3 und Isolationsüberwachungsgerät 28 zusätzlich dargestellt. Bei Unterschreiten eines Meldewertes des Isolationswiderstandes in einem isolierten Netz erfolgt durch das Isolationsüberwachungsgerät 28 eine Aktivierung des Prüfspannungsgenerators 5 dass dieser einen Prüfstrom fester Größe zwischen Heizabgangsleitung 4 und Erde erzeugt und dieser mittels Differenzstromwandler 23 erfasst wird und die erfassten einzelnen Differenzströme an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit über Busleitung 33 übertragen werden. Nach Auswertung der Messwerte kann eine Isolationsfehlerortung erfolgen.In isolated networks, such as hospital IT networks, in addition to the isolation monitoring device 28 the arrangement of test voltage generator 5 and differential current transformer 23 known for isolation fault location. In 1 this arrangement is after the power switching device 3 and insulation monitoring device 28 additionally shown. Falling below a detection value of the insulation resistance in an isolated network is done by the insulation monitoring device 28 an activation of the test voltage generator 5 that this a test current of fixed size between Heizabgangsleitung 4 and earth generated and this by means of differential current transformer 23 is detected and the detected individual differential currents to an evaluation unit, not shown, via bus line 33 be transmitted. After evaluating the measured values, an insulation fault location can be carried out.

Der wesentliche Nachteil besteht darin, dass der Prüfstrom fester Größe durch unterschiedliche Ableitwiderstände Re 26 sich ungleichmäßig verteilt und dadurch Messfehler auftreten, die besonders bei vielen angeordneten Heizstäben groß sind. Dieses Verfahren eignet sich deshalb ausschließlich nur zur Fehlerortung in elektrischen IT-Netzanlagen, in denen beispielsweise Isolationsfehler konzentriert an einer Steckdose oder einem Verbraucher auftreten und die restlichen Verbraucher keinen merklichen Isolationswiderstand haben. Bei elektrischen Weichen heizungen ist diese Lösung nachteilig, da Heizstäbe 25 einer Alterung unterliegen und dadurch alle einen merklichen Isolationsfehler aufweisen und damit mit diesem Verfahren eine sichere Erfassung der Isolationswiderstände der fehlerhaften Heizstäbe 25 sowie eine Isolationsfehlerortung nicht möglich ist. Außerdem ist nachteilig, dass zwischen Differenzstromwandlern 23 und Prüfsignalgenerator 5 eine Busleitung 33 zum Datenaustausch und zur Messwertaktivierung der Differenzstromwandler 23 erforderlich ist. Diese würde bei elektrischen Weichenheizungsanlagen einen erheblichen Mehraufwand bedeuten.The main disadvantage is that the test current of fixed size by different bleeder resistors Re 26 unevenly distributed and thereby measurement errors occur, which are particularly large in many arranged heating elements. Therefore, this method is only suitable for fault location in electrical IT network systems in which, for example, insulation faults occur concentratedly at a socket or a consumer and the remaining loads have no appreciable insulation resistance. In electric point heaters, this solution is disadvantageous because heating rods 25 subject to aging and thereby all have a significant insulation error and thus with this method, a reliable detection of the insulation resistance of the faulty heating elements 25 and an insulation fault location is not possible. It is also disadvantageous that between differential current transformers 23 and test signal generator 5 a bus line 33 for data exchange and for the measurement value activation of the differential current transformer 23 is required. This would mean a significant overhead in electrical point heating systems.

Es folgt nunmehr die Beschreibung der Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung.It Now follows the description of the peculiarity of the solution according to the invention.

In 2 ist für eine beispielhafte Entwicklung des Isolationswiderstandes Zges zum Zeitpunkt t0 bis t5 der zeitliche Verlauf des Prüfstromes Iprüf und eines erfassten Differenzstromes Idiff dargestellt. Im Off-Line-Betrieb der elektrischen Weichenheizung zum Zeitpunkt t0 erfolgt die Aktivierung eines Prüfstromes Iprüf mit der Einspeisung eines minimalen Prüfstromes IPrüf-min. Aus diesen wird in bekannter Art und Weise der gesamte Isolationswiderstand Zges ermittelt. Zum Zeitpunkt t1 wird zum Beispiel der Mindestwert des Isolationswiderstandes ZMelde unterschritten. Dadurch werden zum Zeitpunkt t1 die Differenzstromerfassung aktiviert und Meßzyklen eingeleitet, wobei beginnend mit minimalen Prüfstrom IPrüf-min für jeden Heizstab 25 zeitgleich während jedes Messzyklus der Differenzstrom Idiff erfasst wird. In 2 ist beispielhaft für einen Differenzstromwandler 23 der zeitliche Verlauf des Differenzstromes Idiff in Abhängigkeit vom Prüfstrom Iprüf dargestellt. Durch zeitgleichen Vergleich der Differenzströme Idiff aller Differenzstromwandler 23 mit einem Sollwert erfolgt jeweils zum Zeitpunkt t1+n eine Auswertung in gültige und ungültige Messung. Eine gültige Messung liegt vor, wenn alle Differenzströme Idiff größer oder gleich einem Differenzstrom-Sollwert Idiff-Soll ist, wobei dieser Differenzstrom-Sollwert Idiff-Soll ca. 10% des Messbereiches des Differenzstromwandlers beträgt.In 2 is for an exemplary development of the insulation resistance Z ges at time t0 to t5, the time course of the test current I test and a detected differential current I diff shown. In off-line operation of the electrical point heater at the time t0, the activation of a test current I test with the input of a minimum test current I Prüf-min . From these, the total insulation resistance Z ges is determined in a known manner. At time t1, for example, the minimum value of the insulation resistance Z message is undershot. As a result, the differential current detection are activated at time t1 and initiated measuring cycles, starting with minimum test current I test-min for each heating element 25 At the same time during each measurement cycle, the differential current I diff is detected. In 2 is an example of a differential current transformer 23 the time course of the differential current I diff as a function of the test current I test shown. By simultaneous comparison of the differential currents I diff of all differential current transformers 23 with a setpoint, an evaluation into valid and invalid measurement takes place in each case at time t1 + n. A valid measurement occurs when all differential currents I diff greater than or equal to a differential current setpoint I diff target , this differential current setpoint I diff target is about 10% of the measuring range of the differential current transformer.

Für den Fall einer gültigen Messung wird der Prüfstrom beibehalten. Für den Fall einer ungültigen Messung erfolgt beispielsweise ab Zeitpunkt t2 eine Erhöhung des Prüfstromes und der Messzyklus wiederholt sich in gleicher Art und Weise. Zum Zeitpunkt t3 werden in analoger Weise wieder alle Differenzströme Idiff mit dem Differenzstrom-Sollwert Idiff-Soll verglichen. Beispielhaft ist in 2 im Messzyklus 2 der Differenzstrom Idiff wieder kleiner als der Differenzstrom-Sollwert Idiff-Soll. Damit ist die Messung entsprechend Messzyklus 2 ungültig und zum Zeitpunkt t3 wird im neuen Messzyklus 3 der Prüfstrom wiederum um einen Schritt erhöht.In the case of a valid measurement, the test current is maintained. In the case of an invalid measurement, for example, an increase of the test current takes place from time t2 and the measuring cycle is repeated in the same way. At time t3, all the differential currents I diff are again compared in an analogous manner with the differential current setpoint I diff-Soll . Exemplary is in 2 in the measuring cycle 2 the differential current I diff again smaller than the differential current setpoint I diff target . Thus, the measurement is according to the measurement cycle 2 invalid and at time t3 will be in the new measurement cycle 3 the test current in turn increased by one step.

Zum Zeitpunkt t4 wird beispielsweise nach Abschluss des Messzyklus 3 im Vergleich festgestellt, dass der Differenzstrom Idiff größer als der Differenzstrom-Sollwert Idiff-Soll ist. Unter der Voraussetzung für mindestens einen Messwert, erfolgt zum Zeitpunkt t4 die Auswertung als gültige Messung und die Erfassung der Isolationswiderstände aller Heizstäbe 25. Nachfolgend wird im nächsten Messzyklus 4 der Prüfstrom ab Zeitpunkt t4 wieder um eine Stufe verringert.At time t4, for example, after completion of the measurement cycle 3 determined in comparison that the differential current I diff is greater than the differential current setpoint I diff target . Assuming at least one measured value, the evaluation takes place at time t4 as a valid measurement and the detection of the insulation resistance of all heating elements 25 , The following will be in the next measurement cycle 4 the test current is reduced again by one stage from time t4.

In 3 ist eine Einrichtung bestehend aus Transformator 1, Weichenheizungsverteilung 2 mit Leistungs-Schaltgerät 3, Heizabgangsleitungen 4, Prüfspannungsgenerator 5 und über Relais (Gleichspannung) 15 schaltbare Kommunikation Prüfspannungsgenerator 11 und Gleichspannungsquelle 16 sowie Anschlusskasten 17 mit Differenzstromwandler 23 für jeden Heizstab 25 und Isolationswiderstand mit ohmschen Ableitwiderstand Re 26 dargestellt. Die Geräte sind mittels Kabel 27 zur Energieversorgung miteinander verbunden. Bereits vor Auftreten eines Isolationsfehlers bei abgeschalteten Leistungs-Schaltgerät 3 wird ein Prüfstrom über einen Prüfspannungsgenerator 5 zwischen Heizabgangsleitungen 9 und Erde eingekoppelt, der mit Sensor-Prüfstrom 6 auf einen minimalen Wert stabilisiert ist. In bekannter Art wird Isolationswiderstand des gesamten Heizabganges 32 durch Erfassung des Prüfstromes über Sensor-Prüfstrom 6 und Sensor-Prüfspannung 7 ermittelt und bei Unterschreitung eines Mindestwertes über Relais-Gleichspannung 15 die Gleichspannungsquelle 16 und Kommunikation Prüfspannungsgenerator 11 an die Heizabgangsleitungen 4 geschaltet. Spannungs-Sensor-Anschlusskasten 18 erkennt die Gleichspannung und aktiviert über Relais Anschlusskasten 19 die Kommunikation-Anschlusskasten 20 und die Messelektronik Anschlusskasten 29. Über Differenzstromwandler 23 werden durch Prüfstrom erzeugte Ableitströme über Ableitwiderstand 26 für jeden Heizstab 25 über Analog-Digital-Converter Anschlusskasten 21 erfasst. In der CPU Anschlusskasten 22 erfolgt ein Vergleich aller Differenzströme Idiff der Differenzstromwandler 23 mit einem Sollwert Idiff-soll und nachfolgender Auswertung in gültige und ungültige Messung. Ein gültige Messung liegt vor, wenn zumindest ein Differenzstrom Idiff gleich oder größer einem Sollwert Idiff-soll sind. Eine ungültige Messung liegt vor, wenn alle Differenzströme kleiner als der Sollwert Idiff-soll sind. Bei einer gültigen Messung erfolgt die Übertragung aller Differenzstromwerte Idiff zum Prüfspannungsgenerator 5 und bei einer ungültigen Messung erfolgt die Übertragung eines Steuersignals zum Prüfspannungsgenerator 5. Die Kommunikation erfolgt über das Kabel 27 und Kommunikation Anschlusskasten 20 und Kommunikation Prüfspannungsgenerator 11.In 3 is a device consisting of transformer 1 , Point heating distribution 2 with power switching device 3 , Heating outlet pipes 4 , Test voltage generator 5 and via relays (DC voltage) 15 switchable communication test voltage generator 11 and DC voltage source 16 as well as connection box 17 with differential current transformer 23 for each heating element 25 and insulation resistance with ohmic leakage resistance Re 26 shown. The devices are by cable 27 connected to the energy supply. Even before an insulation fault occurs when the power switching device is switched off 3 becomes a test current through a test voltage generator 5 between heating outlet pipes 9 and ground coupled with sensor test current 6 stabilized to a minimum value. In a known way, insulation resistance of the entire heating outlet 32 by detection of the test current via sensor test current 6 and sensor test voltage 7 determined and falls below a minimum value via relay DC voltage 15 the DC voltage source 16 and communication test voltage generator 11 to the heating outlet pipes 4 connected. Voltage sensor junction box 18 detects the DC voltage and activates terminal box via relay 19 the communication connection box 20 and the measuring electronics connection box 29 , Via differential current transformer 23 are leakage currents generated by test current via bleeder resistor 26 for each heating element 25 via analog-to-digital converter connection box 21 detected. In the CPU connection box 22 a comparison of all differential currents I diff of the differential current transformer takes place 23 with a setpoint I diff-soll and subsequent evaluation in valid and invalid measurement. A valid measurement is present if at least one differential current I diff is equal to or greater than a setpoint I diff-soll . An invalid measurement is present if all differential currents are smaller than the setpoint I diff-soll . With a valid measurement, the transfer of all differential current values I diff to the test voltage generator takes place 5 and in the case of an invalid measurement, the transmission of a control signal to the test voltage generator takes place 5 , Communication takes place via the cable 27 and communication terminal box 20 and communication test voltage generator 11 ,

In 4 ist eine Draufsicht eines Anschlusskastens 17 mit Klemmleiste 30 zum Anschluss der Kabel 27 und zwölf Heizstäben 25 sowie der Messelektronik 29 dargestellt. Die Differenzstromwandler 23 sind auf der Leiterkarte der Messelektronik 34 angeordnet, so dass diese unmittelbar über der Stopfbuchsverschraubung 31 der Leitungseinführung für die Heizstab-Anschlussleitung 24 angeordnet sind.In 4 is a plan view of a junction box 17 with terminal strip 30 for connecting the cables 27 and twelve heating rods 25 as well as the measuring electronics 29 shown. The differential current transformer 23 are on the printed circuit board of the measuring electronics 34 arranged so that these just above the gland 31 the cable entry for the heating element connecting cable 24 are arranged.

11
Transformatortransformer
22
WeichenheizungsverteilungPoints heating distribution
33
Leistungs-SchaltgerätPower switching device
44
HeizabgangsleitungHeizabgangsleitung
55
Prüfspannungsgeneratortest voltage
66
Sensor Prüfstromsensor Test current
77
Sensor Prüfspannungsensor Test voltage
88th
Stromquelle Prüfspannungsgeneratorpower source test voltage
99
CPU PrüfspannungsgeneratorCPU test voltage
1010
Analog-Digital-Converter PrüfspannungsgeneratorAnalog-Digital Converter test voltage
1111
Kommunikation Prüfspannungsgeneratorcommunication test voltage
1212
Sensor-HeizspannungSensor heating voltage
1313
Sensor-HeizstromSensor heating
1414
Sensor Gleichspannungsensor DC
1515
Relais (Gleichspannung)relay (DC)
1616
GleichspannungsquelleDC voltage source
1717
Anschlusskastenjunction box
1818
Spannungssensor Anschlusskastenvoltage sensor junction box
1919
Relais Anschlusskastenrelay junction box
2020
Kommunikation Anschlusskastencommunication junction box
2121
Analog-Digital-Converter AnschlusskastenAnalog-Digital Converter junction box
2222
CPU AnschlusskastenCPU junction box
2323
DifferenzstromwandlerDifferential current transformer
2424
HeizstableitungHeizstableitung
2525
Heizstabheater
2626
Ableitwiderstandbleeder
2727
Kabelelectric wire
2828
IsolationsüberwachungsgerätInsulation monitoring device
2929
Messelektronik Anschlusskastenmeasuring electronics junction box
3030
Klemmleisteterminal block
3131
Stopfbuchsverschraubunggland
3232
HeizabgangHeizabgang
3333
Busleitungbus line

Claims (7)

Verfahren zur Erfassung und Ortung von Isolationsfehlern von Heizstäben in elektrischen Weichenheizungsanlagen mit geerdeten Netz im off-line-Betrieb, wobei in diesen mehrere Heizstäbe an einen Anschlusskasten über Heizstableitung angeschlossen sind und die Energieversorgung dieser über eine geschaltete Starkstromleitung erfolgt und über Erfassung des gesamten Isolationswiderstandes eine Warnmeldung dann erfolgt, wenn dieser einen bestimmten Mindestwert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Heizabgangsleitungen (4) und Erde durch Impulsspannung mit positiver und/oder negativer Polarität ein amplitudenkonstanter periodischer und zwischen einem Mindest- und Maximalwert schaltbaren Prüfstrom gebildet wird und über diesen der gesamte Isolationswiderstand ermittelt wird und bei Unterschreitung eines Meldewertes eine kurzschlussfeste Gleichspannung auf das Kabel (27) des Anschlusskastens (17) geschaltet wird und die Differenzströme für jeden Heizstab (25) zeitgleich erfasst werden, der Prüfstrom dann um eine Stufe bis zu einem Maximalwert erhöht wird, wenn alle Differenzströme kleiner als der Sollwert sind, der Isolationswiderstand für jeden Heizstab über Differenzstrom gebildet und der Prüfstrom dann um eine Stufe bis zu einem Minimalwert verringert wird, wenn alle Differenzströme gleich oder größer einem Sollwert sind, und dass der Isolationswiderstand aller Heizstäbe 25 mit einem parametrierbaren Mindestwert verglichen wird und bei Unterschreitung vor einem Isolationsfehler eine Meldung mit Weichennummer, Einbauort und Heizstabtyp erfolgt.Method for detecting and locating insulation defects of heating elements in electrical point heating systems with grounded network in off-line operation, in which a plurality of heating elements are connected to a terminal box via Heizstableitung and the power supply via a switched power line and via detection of the total insulation resistance one Warning message then takes place when it falls below a certain minimum value, characterized in that between Heizabgangsleitungen ( 4 ) and earth by pulse voltage with positive and / or negative polarity an amplitude constant periodic and switchable between a minimum and maximum test current is formed and on this the total insulation resistance is determined and falls below a reporting value a short-circuit proof DC voltage on the cable ( 27 ) of the connection box ( 17 ) and the differential currents for each heating element ( 25 ) are detected at the same time, the test current is then increased by one level up to a maximum value when all the differential currents are less than the setpoint, the insulation resistance for each heater is established across the differential current and the test current is then reduced by one level to a minimum value all differential currents are equal to or greater than a nominal value, and that the insulation resistance of all heating elements 25 is compared with a parameterisable minimum value and, if it falls below an insulation fault, a message is issued with the switch number, installation location and heating rod type. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Periode des Prüfstromes aus mindestens einem positiven und mindestens einem negativen Impuls oder einem oder mehreren positiven oder negativen Impulsen besteht.Method according to claim 1, characterized that a period of the test current from at least one positive and at least one negative pulse or one or more positive or negative pulses. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass während des Heizbetriebes eine Isolationsfehlerortung durch zeittaktbezogene Zwangsabschaltung des Leistungs-Schaltgerätes bei maximaler Schienentemperatur gewährleistet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that while of the heating operation, an insulation fault location by time-clock-related forced shutdown of the power switching device is guaranteed at maximum rail temperature. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfspannungsgenerator (5) mit Sensor Prüfstrom 6, Sensor Prüfspannung (7), steuerbarer Stromquelle Prüfspannungsgenerator (8), CPU Prüfspannungsgenerator (9) und Kommunikation Prüfspannungsgenerator (11) einen schaltbaren periodischen Prüfstrom zwischen Heizabgangsleitung (4) und Erde bildet und bei Unterschreitung eines Meldewertes des gesamten Isolationswiderstandes über ein Relais Gleichspannung (15) eine kurzschlussfeste Gleichspannungsquelle (16) geschaltet ist und dass eine Messelektronik Anschlusskasten (29), bestehend aus Spannungssensor Anschlusskasten (18), Relais Anschlusskasten (19), Kommunikation Anschlusskasten (20), Analog-Digital-Converter Anschlusskasten (21), CPU Anschlusskasten (22) und Differenzstromwandler (23) zur Aktivierung, Stromversorgung, Erfassung, Auswertung und Kommunikation von Ableitströmen pro Heizstab (25) über Differenzstromerfassung vorhanden ist und dass in der CPU Anschlusskasten (22) ein Sollwert gespeichert ist und die erfassten Differenzströme zyklisch mit diesen Sollwert in der CPU Anschlusskasten verglichen wird, so dass wenn alle Differenzströme kleiner als der Sollwert sind die erfassten Differenzstromwerte ungültig sind und ein Steuersignal zur Vergrößerung des Prüfstromes um eine Stufe über Kommunikation Anschlusskasten (20), Kabel (27) und Kommunikation Prüfspannungsgenerator (11) übertragen wird und dass wenn zumindest ein Differenzstrom größer oder gleich dem Sollwert sind, die erfassten Differenzstromwerte und ein Steuersignal zur Verminderung des Prüfstromes um eine Stufe über Kommunikation Anschlusskasten (20), Kabel (27) und Kommunikation Prüfspannungsgenerator (11) übertragen werden und eine Weiterleitung der Differenzströme über Busleitung (33) zur einer übergeordneten Steuerung erfolgt und nach einem Vergleich mit Mindestwerten eine Meldung des fehlerhaften Heizstabes (25) mit Weichenangabe, Einbauort und Heizstabtyp erfolgt.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the test voltage generator ( 5 ) with sensor test current 6 , Sensor test voltage ( 7 ), controllable current source test voltage generator ( 8th ), CPU test voltage generator ( 9 ) and communication test voltage generator ( 11 ) a switchable periodic test current between Heizabgangsleitung ( 4 ) and earth forms and falls below a reporting value of the total insulation resistance via a relay DC voltage ( 15 ) a short circuit proof DC voltage source ( 16 ) and that a measuring electronics connection box ( 29 ), consisting of voltage sensor terminal box ( 18 ), Relay connection box ( 19 ), Communication terminal box ( 20 ), Analog-to-digital converter terminal box ( 21 ), CPU connection box ( 22 ) and differential current transformer ( 23 ) for activation, power supply, acquisition, evaluation and communication of leakage currents per heating rod ( 25 ) via differential current detection is present and that in the CPU terminal box ( 22 ) a setpoint value is stored and the detected differential currents are cyclically compared with this setpoint in the CPU terminal box, so that if all differential currents are smaller than the setpoint, the detected differential current values are invalid and a control signal for increasing the test current by one stage via communication terminal box ( 20 ), Electric wire ( 27 ) and communication test voltage generator ( 11 ) and that when at least one differential current is greater than or equal to the setpoint, the detected differential current values and a control signal for reducing the test current by one stage via communication terminal box ( 20 ), Electric wire ( 27 ) and communication test voltage generator ( 11 ) and a forwarding of the differential currents via bus line ( 33 ) to a higher-level control and, after a comparison with minimum values, a message of the faulty heating element ( 25 ) with point specification, installation location and heating rod type. Einrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgung des Prüfspannungsgenerator (5) aus der Steuerspannung erfolgt und dadurch eine Isolationswiderstandslokalisierung auch außerhalb des Heizbetriebes möglich ist.Device according to claim 4, characterized in that the voltage supply of the test voltage generator ( 5 ) takes place from the control voltage and thereby insulation resistance localization is also possible outside the heating operation. Einrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen Prüfspannungsgenerator (5) und Anschlusskasten (17) über Datenleitung oder Funk erfolgen kann.Device according to claim 5, characterized in that the communication between test voltage generator ( 5 ) and connection box ( 17 ) via data line or radio. Einrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektronik (29) als Leiterplatte mit Anordnung der Differenzstromwandler (23) im Rastermaß von Stopfbuchsverschraubungen (31) für Heizstableitungen (24) ausgeführt ist und vergossen ist und in dem Anschlusskasten (17) befestigt ist, dass Deckungsgleichheit zwischen dem Rastermaß der Stopfbuchsverschraubungen (31) der Heizstableitung (24) mit den Öffnungen der Differenzstromwandler (23) besteht.Device according to claim 4, characterized in that the measuring electronics ( 29 ) as a printed circuit board with arrangement of differential current transformers ( 23 ) in the pitch of stuffing box glands ( 31 ) for Heizstableitungen ( 24 ) is executed and shed is and in the junction box ( 17 ), that congruence between the pitch of Stopfbuchsverschraubungen ( 31 ) of the heating stave ( 24 ) with the openings of the differential current transformer ( 23 ) consists.
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