DE10253864A1 - Star connected stator virtual earth connection monitoring procedure for electrical machines uses difference processing with optimized digital filter of null voltage and coil current measurements - Google Patents

Star connected stator virtual earth connection monitoring procedure for electrical machines uses difference processing with optimized digital filter of null voltage and coil current measurements Download PDF

Info

Publication number
DE10253864A1
DE10253864A1 DE2002153864 DE10253864A DE10253864A1 DE 10253864 A1 DE10253864 A1 DE 10253864A1 DE 2002153864 DE2002153864 DE 2002153864 DE 10253864 A DE10253864 A DE 10253864A DE 10253864 A1 DE10253864 A1 DE 10253864A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zero
values
measured values
voltage
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2002153864
Other languages
German (de)
Other versions
DE10253864B4 (en
Inventor
Andreas Dr. Jurisch
Michael Dr. Schwenke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE2002153864 priority Critical patent/DE10253864B4/en
Priority to CN 200310116532 priority patent/CN1279365C/en
Publication of DE10253864A1 publication Critical patent/DE10253864A1/en
Priority to HK04105493A priority patent/HK1062588A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10253864B4 publication Critical patent/DE10253864B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/33—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers
    • H02H3/337—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors using summation current transformers avoiding disconnection due to reactive fault currents
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/38—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
    • H02H3/382—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current involving phase comparison between current and voltage or between values derived from current and voltage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

A star connected stator (1) virtual earth (3) connection monitoring (10) procedure measures the stator terminal (5a-c) null voltage and coil (2a-c) currents to give null current for difference calculation of a model value using a digital filter with calibrated and optimized coefficients. An Independent claim is included for equipment using the procedure.

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 invention relates to a method to monitor of windings of a stator operated in star connection electrical machine with an ineffectively grounded star point Ground 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 earth faults within windings operated in a star connection with an ungrounded star point with the aid of earth fault detection relays operating according to the zero current or zero voltage criterion. Earth faults can be detected with great certainty up to approx. 90% of the winding length; Faults near the star point or in the star point itself can be identified with the help of harmonic waves that form zero system. So is from the German published application DE 196 29 483 A1 a method for monitoring star-wound windings of the stator of an electrical machine is known, in which zero-voltage and zero-current measured values are recorded on the windings of a stator of an electrical machine. For further processing with the aid of bandpass filters, the fundamental and a (for example the third) harmonic are isolated from the measured values. The measurement signals formed in this way are examined in a so-called evaluation part, for example for their phase shift and for exceeding predetermined threshold values, and, if appropriate, a trigger signal is generated for a circuit breaker which interrupts the current flow in the stator. With the aid of the measurement signals indicating the harmonics of the zero-current or zero-voltage measured values, the setting of variable threshold value levels can also be carried out in such a way that a trigger signal for the circuit breaker is not generated when the electrical machine is unsymmetrical for a short time or when switching on and off.

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 of a symmetrical winding, e.g. For a long stator section of a maglev train is technological costly and is caused, for example, by cyclical swapping of the windings and additional earthing measures reached. A simple inexpensive however, mechanical laying of the winding without changing the layers leads inevitably to an asymmetry of the windings that occur after the detection of earth faults the zero current or zero voltage criterion zero currents or Zero voltages caused the order of magnitude of the response thresholds of the measured variables.

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.The object of the invention is therefore a method of monitoring of windings of a stator operated in star connection electrical machine with an ineffectively grounded star point Ground faults specify with which also with a stator with asymmetrical windings an earth 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 wird, der sich aus den Strömen in den Wicklungen des Stators ergebende Nullstrom unter Gewinnung von Nullstrommesswerten gemessen wird, jeweils aus den Nullspannungs- oder Nullstrommesswerten Modellwerte ermittelt werden, 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. 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.To solve this problem, a Proposed method of the type mentioned, in which the Zero voltage at the terminals of the stator to obtain zero voltage measurements is measured, which results from the currents in the windings of the stator resulting zero current is measured while obtaining zero current measured values is, from the zero voltage or zero current measured values model values are determined, the determined model values from the respectively associated zero current or Zero voltage measured values subtracted to form differential values and an error signal indicating an earth fault in a winding is generated when the difference values exceed a predetermined threshold. The main advantage of the method according to the invention is that that an earth fault detection based on difference values and not on the basis of, for example, asymmetries in the windings influenced respective zero voltage or zero current measured values he follows.

Vorteilhafterweise werden die Modellwerte mittels eines Umwandlungsbausteins ermittelt, wobei der Umwandlungsbaustein so ausgelegt ist, dass bei erdschlussfreiem Stator die von ihm abgegebenen Modellwerte bei Bildung aus den Nullspannungsmesswerten den jeweils zugehörigen Nullstrommesswerten und bei Bildung aus den Nullstrommesswerten den jeweils zugehörigen Nullspannungsmesswerten entsprechen. 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.The model values are advantageously determined using determined a conversion block, the conversion block is designed in such a way that the model values given by the stator are free of earth faults When forming from the zero voltage measured values, the associated zero current measured values and when forming the zero-current measured values, the associated zero-voltage measured values correspond. With the help of those formed with the described method Model values can the respective zero-current or zero-voltage measured values in earth-fault-free Case of those caused, for example, by asymmetries of the windings Measured value portions are adjusted. Arise in a case free from earth faults So difference values with a value close to zero, so with the help a threshold value comparison in a simple way the earth fault-free Case can be recognized. In the event of an earth fault whereas difference values are significantly greater than zero, so with the help of the threshold value comparison also easily an earth fault can be recognized. This relationship will be discussed later explained in more detail.

Vorteilhafterweise wird zum Ermitteln der Modellwerte ein Digitalfilter verwendet. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren sehr einfach mit einer Datenverarbeitungsanlage realisiert werden.It is advantageous to determine a digital filter is used for the model values. The method according to the invention can thus 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.An advantageous embodiment of the method according to the invention further provides that the coefficients for setting the digital filter are determined during a calibration phase from the zero-voltage or zero-current measured values and the associated associated zero-current or zero-voltage measured values become. In this way, the digital filter can be adapted to the transfer function of the stator without certain parameters of the stator such as inductance, resistance and capacitance having to 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.It is advantageous to determine the coefficient of the digital filter the filter response of the digital filter to the zero-voltage or zero-current measured values, the associated zero-current or zero voltage measurements while optimizing the coefficients of the digital filter adjusted. In this way the digital filter set in an optimization process so that the middle one Errors between those using the digital filter from the zero voltage or zero current measured values determined comparison 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.The determination is advantageously carried out the coefficients of the digital filter using 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 Übertra gungsfunktion des Stators wäre in diesem Fall analytisch herleitbar, so dass auf ein Kalibrierverfahren verzichtet werden kann.Alternatively, another one advantageous embodiment of the method according to the invention provided that the coefficients for setting the digital filter from the transfer function of the Stator-defining parameters determined become. Thus for the case that the exact parameters of the stator such. B. Impedance and capacity are already known from the outset, a setting of the digital filter made with the help of these parameters become. The transfer function of the Would be stator in this case derivable analytically, so that a calibration procedure can be dispensed with.

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.Another advantageous embodiment of the inventive method provides that in the case of model values formed from the zero-voltage measured values the difference measurements are generated by taking the zero current measurements the corresponding ones 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 associated Zero current measurements and a subsequent evaluation of threshold values is based on the current-related difference values thus determined the expected transfer function of the conversion module more stable than the analog conducted tension-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 A3 zu entnehmen.The invention also relates to an electrical device for monitoring windings of a stator of an electrical machine with a star point of an electrical machine that is not effectively grounded for earth faults, which has a voltage detection device for measuring and preprocessing zero-voltage measured values, a current detection device for measuring and preprocessing zero-current measured values and an evaluation device, which generates an error signal indicating an earth fault when values determined from the zero voltage and / or the zero current measured values exceed a predetermined threshold value. Such an arrangement is also the German Offenlegungsschrift mentioned at the beginning DE 196 29 483 A3 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 on the known arrangement the invention also has the object of an electrical device for monitoring of windings of a stator operated in star connection electrical machine with an ineffectively grounded star point Ground faults to propose, with the stator windings designed asymmetrically an earth 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 aus den jeweiligen Nullspannungsmesswerten Modellwerte ermittelt, der Umwandlungsbaustein ausgangsseitig mit einem Eingang eines Differenzbildners verbunden ist, ein weiterer Eingang des Differenzbildners mit einem Ausgang der Strommesswerteinrichtung verbunden ist und der Differenzbildner ausgangsseitig mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist. 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.According to the invention, an electrical Device of above type in such a way configured that the voltage detection device on the output side is connected to the input of a conversion module, which consists of the respective zero voltage measured values determined model values, the Conversion module on the output side with an input of a difference generator is connected, another input of the difference former with a Output of the current measurement device is connected and the difference generator is connected on the output side to the evaluation device. By the conversion of the zero voltage measured values in the conversion module model values are determined with which in the case of a ground fault for example due to asymmetries in the windings of the stator caused portions of the zero current can be compensated. To this Way is through a subsequent Threshold comparison very easy to make a decision about An earth fault is to be found, since the earth fault If the model values no longer correspond to the zero current measured values and therefore cannot compensate them; due to the different transfer functions of the Stators in the faultless and faulty case are in the faulty Case in the difference generator even difference values with a higher amplitude than that caused by asymmetries in the error-free case Zero current measured values generated.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist inTo further explain the invention is in

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

2 eine schematische Darstellung einer Ausführung des erfindungsgemäßen Gerätes, in 2 is 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 to explain the calibration process and in

4 vereinfachte Zeigerdiagramme von Nullstrom und Nullspannung für den erdschlussfreien und den erdschlussbehafteten Stator dargestellt. 4 Simplified vector diagrams of zero current and zero voltage for the non-earthed and the earthed stator are 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 an electrical machine not shown below 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 an ineffectively grounded neutral point 3 electrically connected to each other. Like the representation of the stator 1 can be seen further, the conductors of the windings 2a . 2 B and 2c capacities indicated in each case 4a . 4b and 4c against earth. The input terminals 5a . 5b and 5c of the windings 2a . 2 B and 2c are through a circuit breaker 6 with one phase of a busbar 7 electrically connected. On the stator side of the circuit breaker 6 becomes the zero voltage across 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 converter 9 an entrance 21 an earth fault detection device 10 fed. At another entrance 22 the earth fault detection device 10 becomes the earth fault detection device 10 the zero-sequence current with respect to the windings determined via a conversion transformer 2a . 2 B and 2c fed. About an in 1 The circuit breaker becomes the connection shown in dashed lines 6 from the earth fault detection device 10 caused to trigger.

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 symmetrically and is at the input terminals 5a . 5b and 5c If a symmetrical current is supplied, an ideal zero-current measurement value of zero results for the case without ground faults. Analogously, the zero-voltage measured values also ideally have the value zero. In real terms, the zero voltage and zero current measured values for symmetrically designed windings are close to zero in the case of a ground fault. In the symmetrical case, a decision about the presence of an earth fault in the stator can be made very simply by comparing the respective measured values with predetermined threshold values 1 be given 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 over the entire length of the stator 1 To be able to recognize, in addition to the fundamental oscillation of the measured values, the nth order harmonics are also to be used for measuring and evaluating the zero currents or zero voltages, where n represents a multiple of 3. The effect is exploited here that the currents of these harmonics do not add up to 0 at the star point. Harmonics of such orders can be impressed, for example, via upstream converters or, if a stator is designed as a long stator, for example for a magnetic levitation train, via 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 the case of a long stator of a magnetic levitation train by cyclically changing the position of the windings and additional grounding measures. In the case of a technically simple laying of the windings without changing the position, coupling impedances between the individual windings result 2a . 2 B and 2c different currents across capacities 4a . 4b and 4c drain to earth. Even with low values of the asymmetry, the resulting and at the terminals 5a . 5b and 5c of the stator 1 measured zero current are above the zero current that would occur in the event of an earth fault and would therefore lead to an unwanted tripping of the circuit breaker. This means that a reliable detection of an earth fault is no longer 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 be able to carry out a reliable earth fault detection even with an asymmetrical stator, the earth fault detection device is 10 as in 2 shown to perform. At an entrance 21 are zero voltage measured values u with the help of a voltage detection device 23 and at an entrance 22 Zero current measured values i with the help of a current detection device 24 detected. The voltage detection device 23 and the current detection device 24 may include pre-filtering and AD conversion of the measured values, the solution according to the invention also comprising an embodiment of the voltage and / or current detection device in the form of a plurality of electrically connected modules which separate the aforementioned tasks (pre-filtering, AD conversion, etc.) make. At the output of the voltage detection device 23 digitized zero voltage measured values u n are thus at the output of the current detection device 24 digitized zero current measured values in an. The digitized zero voltage measured values u n become a conversion module 25 supplied with the aid of which digitized zero-voltage measured values u n model values i n * are determined. The digitized zero-current measured values in and the model values i n * become a differential image 26 supplied, at its output difference values i D = | i n - i n * | emits. These become a threshold level 27 supplied, which carries out a comparison of the difference values i D with a preset threshold value i s and emits an error signal F characterizing an earth fault if 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 this is then compared with the threshold value i s . If the effective value of the difference value i D is also determined taking into account the harmonic waves that form the zero system, an earth fault can occur in this way 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 block 25 is in one of the actual operating phases of the earth fault detection device 10 upstream calibration phase adjusted to the effect that the earth-faulted case, the i n from the digitized zero voltage measurements u n determined model values i * n the respective digitized zero current measured values corresponding to the extent possible. This is in 3 shown. For the caliber phase is assumed that the stator 1 is earth-free. At the entrances 21 and 22 during this calibration phase with the help of the voltage detection device 23 and the current detection device 24 Zero voltage measured values u and zero current measured values i are recorded 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 become the conversion module that has not yet been set 25 supplied, which then determines model values i n * from them. These are in the difference images 26 subtracted from the respectively associated digitized zero current measured values i n to form 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 00110001
Because the conversion block 25 is not set correctly at this point in time, the difference values i D will assume a value not equal to zero. The difference values i D become an optimization module 31 supplied with the aid of the zero current and zero voltage measured values, 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 the digitized zero current measurement values minimized. This is done according to the regulation
Figure 00110001

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, as part of the optimization, coefficients K for setting the conversion module 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 module 25 and nb and na indicate the lengths of the respective coefficient vectors a and b. The determined coefficients K become the conversion module 25 supplied and this set using the coefficient 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 module 25 optimized model values i n * 'are determined in comparison to the model values i n * determined before the setting and are in turn compared with the digitized zero-current measured values i n to form differential values i D. If the optimization process is successfully carried out and the conversion module is set with the correct coefficients, the difference values determined 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 i n . In this case, the calibration phase is complete and the conversion module 25 is operated during operation for earth fault detection with the correctly set set of coefficients K.

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 transfer function of the stator is therefore carried out using an iterative algorithm 1 with the help of which the model values i n * are subsequently determined from the digitized zero-voltage measured values u n . To determine the transfer function, it is therefore not necessary to know characteristic parameters of the stator, such as inductance, capacitance and resistance. If the complete parameters of the stator are known, it is of course 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, vector diagrams are shown to explain the earth fault detection. In the case of a ground fault, the stator 1 due to the asymmetrical design of the windings 2a . 2 B and 2c (see. 1 ) resulting zero currents only through the capacities 4a . 4b and 4c flow away. There is therefore a capacitively determined current-voltage system, the pointer of which is shown in 4a is shown. As can be seen, the current leads the voltage with an (ideal) phase shift of 90 °. By forming the model values i n * and then forming the difference between the current i and the model values i v (in 4a shown in dashed lines) results in a current of approximately zero. In the subsequent threshold value comparison, the decision can thus be made in a simple manner that there is no earth fault.

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 event of an earth fault in the stator 1 arises from the previously capacitively determined system of the stator 1 a now inductively determined system, since the current from the windings 2a . 2 B and 2c can flow to earth via an ohmic-inductive zero impedance. As in 4b shown, the current lags the voltage (ideally) with a phase shift of 90 °. In the 4a and 4b the same length of the voltage vector is assumed to simplify both the undisturbed and in the event of an earth fault the same voltage u. Because the conversion block 25 Even in the case of earth faults with the coefficients K, which were determined during the calibration phase for the earth fault-free case, 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 earth fault-free case and the earth fault case is amplified 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 shown here, in which the model values from the zero voltage measured values were determined and subtracted from the associated zero-current measured values, it is also possible within the scope of the method according to the invention to determine the model values from the zero-current measured values and to form a difference between the model values and the zero-voltage measured values. However, the case dealt with in detail is numerically more stable and is therefore preferred.

Claims (9)

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 Modellwerte ermittelt werden, – 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 windings operated in a star connection ( 2a . 2 B . 2c ) of a stator ( 1 ) an electrical machine with an ineffectively grounded star point ( 3 ) to earth faults, at which - the zero voltage at the terminals of the stator ( 1 ) is measured while obtaining zero-voltage measured values, - which results from the currents in the windings ( 2a . 2 B . 2c ) of the stator ( 1 ) resulting zero current is measured while obtaining zero current measured values, - model values are determined from the zero voltage or zero current measured values, - the determined model values are subtracted from the associated zero current or zero voltage measured values to form differential values, and - an error signal indicating an earth fault in a winding is generated when the difference values exceed a predetermined threshold. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellwerte mittels eines Umwandlungsbausteins (25) ermittelt werden, wobei der Umwandlungsbaustein (25) so ausgelegt ist, dass bei erdschlussfreiem Stator (1) die von ihm abgegebenen Modellwerte – bei Bildung aus den Nullspannungsmesswerten den jeweils zugehörigen Nullstrommesswerten und – bei Bildung aus den Nullstrommesswerten den jeweils zugehörigen Nullspannungsmesswerten entsprechen.A method according to claim 1, characterized in that the model values by means of a conversion module ( 25 ) are determined, whereby the conversion module ( 25 ) is designed so that when the stator is earth-free ( 1 ) the model values given by him - when forming from the zero voltage measured values correspond to the associated zero current measured values and - when forming from the zero current measured values the corresponding associated zero voltage measured values. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Modellwerte ein Digitalfilter verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that a digital filter to determine the model values is used. Verfahren nach Anspruch 3, 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.A method according to claim 3, characterized in that coefficients for setting the digital filter during a Calibration phase from the zero voltage or zero current measured values as well the corresponding one Zero current or Zero voltage measured values can be determined. Verfahren nach Anspruch 4, 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.A method according to claim 4, characterized in that to determine the coefficients of the digital filter, the filter response of the digital filter to the zero voltage or zero current measured values the corresponding one Zero current or Zero voltage measurements while optimizing the coefficients of the digital filter is adjusted. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Koeffizienten des Digitalfilters nach dem Steiglitz-McBride-Algorithmus erfolgt.Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the determination of the coefficients of the digital filter after the Steiglitz-McBride algorithm takes place. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Koeffizienten zum Einstellen des Digitalfilters aus die Übertragungsfunktion des Stators angebenden Kenngrößen bestimmt werden.A method according to claim 3, characterized in that coefficients for setting the digital filter off the transfer function parameters stating the stator 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 characterized that - at the difference measurement values formed from the zero voltage measurement values are generated by the associated model values from the zero current measured values be subtracted, and - the Error signal is generated when the difference values a predetermined Exceed current threshold. 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 aus den jeweiligen Nullspannungsmesswerten Modellwerte ermittelt, – 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 windings operated in star connection ( 2a . 2 B . 2c ) of a stator ( 1 ) an electrical machine with an ineffectively grounded star point ( 3 ) to earth faults, that - a voltage detection device ( 23 ) for measuring and preprocessing zero voltage measurements, - a current detection device ( 24 ) for measuring and preprocessing zero current measured values and - an evaluation device ( 27 ) which generates an error signal indicating an earth fault when values determined from the zero voltage and / or 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 module ( 25 ) is connected, which determines model values from the respective zero-voltage measured values, - the conversion module ( 25 ) on the output side with an input of a difference generator ( 26 ) is connected, - another input of the difference generator ( 26 ) with an output of the current detection device ( 24 ) is connected and - the difference former ( 26 ) on the output side with the evaluation device ( 27 ) connected is.
DE2002153864 2002-11-15 2002-11-15 Method and arrangement for earth fault monitoring of a stator in star connection Expired - Fee Related DE10253864B4 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002153864 DE10253864B4 (en) 2002-11-15 2002-11-15 Method and arrangement for earth fault monitoring of a stator in star connection
CN 200310116532 CN1279365C (en) 2002-11-15 2003-11-14 Satellite connection earthing method and apparatus for monitoring stators
HK04105493A HK1062588A1 (en) 2002-11-15 2004-07-26 Method and apparatus for monitoring grounding of astar-connected stator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002153864 DE10253864B4 (en) 2002-11-15 2002-11-15 Method and arrangement for earth fault monitoring of a stator in star connection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10253864A1 true DE10253864A1 (en) 2004-06-03
DE10253864B4 DE10253864B4 (en) 2005-04-21

Family

ID=32240161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002153864 Expired - Fee Related DE10253864B4 (en) 2002-11-15 2002-11-15 Method and arrangement for earth fault monitoring of a stator in star connection

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN1279365C (en)
DE (1) DE10253864B4 (en)
HK (1) HK1062588A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2372857A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-05 SMA Solar Technology AG Determination of the proportion of differential current made up of faulty current
WO2012140153A1 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Sma Solar Technology Ag Method and apparatus for determining a fault current portion in a differential current
CN103176096A (en) * 2011-12-26 2013-06-26 海洋王照明科技股份有限公司 Anti-static circuit and electric soldering iron
RU2540267C1 (en) * 2013-08-27 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Method for determining homogeneity of electrical quantity
CN116148709A (en) * 2022-12-28 2023-05-23 中国长江电力股份有限公司 Large-scale generator stator ground fault branch judgment method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006023324A1 (en) * 2006-05-11 2007-11-15 Siemens Ag Detection and limitation of maximum stator currents
CN102211531B (en) * 2011-04-29 2013-05-15 上海磁浮交通发展有限公司 Method for confirming one-phase multipoint ground fault of long stator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19629483A1 (en) * 1996-07-12 1998-01-22 Siemens Ag Monitoring system for electrical machine star-connected stator windings

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19629483A1 (en) * 1996-07-12 1998-01-22 Siemens Ag Monitoring system for electrical machine star-connected stator windings

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2372857A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-05 SMA Solar Technology AG Determination of the proportion of differential current made up of faulty current
WO2011121056A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Sma Solar Technology Ag Determination of the fault current component of a differential current
CN102834992A (en) * 2010-03-31 2012-12-19 艾思玛太阳能技术股份公司 Determination of the fault current component of a differential current
CN102834992B (en) * 2010-03-31 2015-03-25 艾思玛太阳能技术股份公司 Determination of the fault current component of a differential current
US9350162B2 (en) 2010-03-31 2016-05-24 Sma Solar Technology Ag Determination of the fault current component of a differential current
WO2012140153A1 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Sma Solar Technology Ag Method and apparatus for determining a fault current portion in a differential current
US8854846B2 (en) 2011-04-15 2014-10-07 Sma Solar Technology Ag Method and apparatus for determining a fault current portion in a differential current
CN103176096A (en) * 2011-12-26 2013-06-26 海洋王照明科技股份有限公司 Anti-static circuit and electric soldering iron
RU2540267C1 (en) * 2013-08-27 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Method for determining homogeneity of electrical quantity
CN116148709A (en) * 2022-12-28 2023-05-23 中国长江电力股份有限公司 Large-scale generator stator ground fault branch judgment method
CN116148709B (en) * 2022-12-28 2024-03-29 中国长江电力股份有限公司 Large-scale generator stator ground fault branch judgment method

Also Published As

Publication number Publication date
CN1501092A (en) 2004-06-02
DE10253864B4 (en) 2005-04-21
HK1062588A1 (en) 2004-11-12
CN1279365C (en) 2006-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60036239T2 (en) Error detection on supply lines
EP2568560B1 (en) Frequency inverter and method for detecting and blocking a residual current in a frequency inverter
EP0642027B1 (en) Method and device for detecting earth faults of the conductors in a electrical machine
EP2851692B1 (en) Insulation error detection system with branch-selective feed-in and selective isolation monitoring system, and method for determining a cross-link impedance between two subsystems
AT511807B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR ONLINE RECOGNITION OF STATE-OF-CHARGE INSULATION IN AN ELECTRICAL MACHINE
EP2331980B1 (en) Method and device for detecting short-circuits in the stator core of electric machines
DE19514698C1 (en) Procedure for taking a distance measurement
EP2808688A1 (en) Method for determining a parameter of an electrical network
EP3053176B1 (en) Method and apparatus for monitoring at least one electronic switching contact for a vehicle
DE102011076877A1 (en) Adaptive line filter
DE19819219C1 (en) Electrode line monitoring method for bipolar HV DC transmission installation
WO2018220223A1 (en) Method for detecting a contact fault in a photovoltaic system
DE102013012861A1 (en) Diagnostic method for electric machine of motor vehicle, involves determining impedance of coils of stator in angular positions, and stopping it on occurrence of electric error of respective coil
DE10253864A1 (en) Star connected stator virtual earth connection monitoring procedure for electrical machines uses difference processing with optimized digital filter of null voltage and coil current measurements
EP1972947A2 (en) Device for measuring the DC component superposed to an AC component of a current flowing in the conductors of AC railways
DE102017110955A1 (en) Detection of a protective conductor failure by means of active shielding
DE4418124C2 (en) Device for detecting insulation deterioration on power supply lines
EP3788388A1 (en) Sensor device and method for determining an alternating voltage
EP2329580B1 (en) Method and protective device for producing an error signal indicating a winding error in a transformer
DE4142471A1 (en) Monitoring one or more electrical conductors for short circuits - scanning time course of current(s) at measuring point(s), and storing results in digital form
DE102019132071B4 (en) Device for monitoring a supply network
DE102019126438A1 (en) Compensation device for leakage currents
DE10253865B4 (en) Method for the determination of electrical variables characterizing a polyphase electrical equipment
WO2003044545A1 (en) Method for the detection of an earth connection occurring in the vicinity of a neutral point in an electrical device, device for carrying out and application of said method
DE102011006098A1 (en) Device for detecting partial discharges in stator of e.g. generator, has adapter device measuring converted high-frequency signal, and evaluating device connected with adapter device and evaluating measured high-frequency signal

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee