DE1211712B - Method for determining the impedance of an alternating current network in operation - Google Patents

Description

Verfahren zum Ermitteln des Scheinwiderstandes eines in Betrieb befindlichen Wechselstromnetzes Die Betreiber von Verteilungsnetzen für die Versorgung einer mehr oder weniger großen Gruppe von >Stromverbrauchern«, so gut wie die Elektrofachleute, die im Bereich der an diesen Verteilungsnetzen angeschlossenen Verbraucheranlagen tätig sind, werden immer wieder vor die Aufgabe gestellt, den sogenannten Schleifenwiderstand, d. h. den Widerstand der Strombahn zwischen der Spannungsquelle und einer interessierenden, von dieser mehr oder weniger entfernten Stelle des Verteilungsnetzes oder der Verbaucheranlage zu messen.Method for determining the impedance of an operating Alternating current network The operator of distribution networks for the supply of a more or less large group of> electricity consumers ", as good as the electrical specialists, those in the area of the consumer systems connected to these distribution networks are active, are repeatedly confronted with the task, the so-called loop resistance, d. H. the resistance of the current path between the voltage source and an interesting one, from this more or less distant point of the distribution network or the consumer installation to eat.

Da an diesen Anlagenteilen wegen der nicht zumutbaren Belästigung der übrigen Stromverbraucher nur während des Betriebes, d. h. »unter Spannung«, gemessen werden kann, bedient man sich seit vielen Jahren einer Meßmethode, die als Schleifenwiderstands-Meßmethode bekannt ist. Man mißt zunächst an der zu untersuchenden Stelle des Verteilungsnetzes oder der Verbraucheranlage mittels Voltmeter die eben anstehende Spannung UO'. Nachdem man nunmehr an der Meßstelle mit einem bekannten Widerstand RM das Netz belastet, mißt man mit dem Voltmeter die Spannung U1, die sich bei dieser Last einstellt. Because of these parts of the system because of the unreasonable annoyance the other electricity consumers only during operation, d. H. "undervoltage", can be measured, a measurement method has been used for many years, the known as the loop resistance measurement method. You first measure against the one to be examined Place the distribution network or the consumer system using a voltmeter pending voltage UO '. After you are now at the measuring point with a known Resistance RM loads the network, one measures with the voltmeter the voltage U1, the occurs with this load.

Die arithmetische Differenz aus UOS und U1 wird als der Spannungsfall JU des Netzes angesehen. The arithmetic difference between UOS and U1 is called the voltage drop JU of the network viewed.

Nunmehr wird mit RKS = U1 der sogenannte Kurzschlußwiderstand RKS errechnet.Now, with RKS = U1, the so-called short-circuit resistance RKS calculated.

Man kann jedes belastete Verteilungsnetz V als einen Vierpol ansehen, der gemäß Bild 1 gestaltet ist. Die Längswiderstände L kann man als feste Werte annehmen, die sich nur mit einer zu envartenden Netzerweiterung oder bei gestörten Netzschaltungen ändern. Der Quenviderstand Q stellt die Lasten des Netzes dar und ist eine stets veränderliche Größe, deren Veränderung und Größe dem Meßtechniker naturgemäß nicht bekannt sein wird und auf die er im allgemeinen, mindestens aber bei der Messung, keinen Einfluß nehmen kann. Die Widerstände können reell oder komplex sein. Every loaded distribution network V can be viewed as a quadrupole, which is designed according to Figure 1. The series resistances L can be fixed values assume that only with a network expansion to be expected or with disturbed Change network circuits. The quenching resistance Q represents the loads on the network and is a variable that is always changing, the change and size of which is a matter for the measurement technician naturally not be known and to which he will in general, but at least during the measurement, cannot have any influence. The resistances can be real or complex be.

In diesem Zusammenhang muß daher bemerkt werden, daß bei keiner bekannten Meßschaltung, ein, wenn auch nur für eine relativ kurze Zeit, fester Wert des Schleifenwiderstandes ermittelt werden kann. Um einen absolut sicheren Überblick über die »Kurzschlußergiebigkeit« eines Netzes zu erhalten, müßte man einmal ins leer laufende und das andere Mal ins maximal belastete Netz hineinmessen, was aber, wie vorstehend bemerkt, wegen der übrigen Stromverbraucher nicht möglich ist. Es kann also immer nur ein gewisser Richtwert gefunden werden. In this context it must therefore be noted that none of the known Measuring circuit, a fixed value of the loop resistance, even if only for a relatively short time can be determined. In order to have an absolutely reliable overview of the »short-circuit yield« To maintain a network, one would have to go to idle one time and the other time measure into the maximally loaded network, which, as noted above, is due to the rest Electricity consumer is not possible. So there can only be a certain one at a time Guideline can be found.

Dieser soll aber mit weitest möglicher Annäherung an die Istlage gefunden werden.However, this should be found as closely as possible to the actual situation will.

Verfährt man wie eingangs beschrieben, d. h., indem man zuerst eine Spannung ohne Meßlast mißt und dann eine Spannung, indem die Meßlast von Hand, beispielsweise durch einen Schalter an das Netz geschaltet wird, dann kann sich die Spannung durch Fremdlasten des übrigen Netzes inzwischen sehr stark verändert haben. Damit wird der Quotient U. immer gefälscht und damit ein falscher Wert für Rsrçs gefunden. Der Fehler kann so groß werden, daß dieser nicht mehr vernachlässigt werden darf, insbesondere dann, wenn bei der zweiten Teilmessung wegen der Abschaltung von Fremdlasten die Netzspannung am Meßort ansteigt. Dann wird ein viel zu kleiner Wert eines Schleifenwiderstandes gemessen, was beispielsweise bei der Überprüfung der ersten Nullungsbedingung nach den Bestimmungen des VDE 0100 vom November 1958 verhängnisvoll sein kann. Man könnte die zweite Teilmessung wiederholen und aus einer Reihe von Werten einen noch vertretbaren Mittelwert suchen. Aber auch diese Verfahrensweise bleibt sehr unsicher. If you proceed as described above, d. i.e., by first having a Measure voltage without test load and then measure a voltage by applying the test load by hand, for example is connected to the mains by a switch, then the voltage can pass through External loads on the rest of the network have changed significantly in the meantime. So that will the quotient U. was always falsified and thus a wrong value for Rsrçs was found. The error can become so big that it can no longer be neglected. especially if during the second partial measurement because of the shutdown of external loads the mains voltage increases at the measuring location. Then the value of a loop resistance becomes much too small measured what, for example, when checking the first zeroing condition the provisions of VDE 0100 from November 1958 can be disastrous. One could Repeat the second partial measurement and select an acceptable one from a series of values Find mean value. But this procedure also remains very insecure.

Es ist nun eine Zahl von Schaltungen bekannt, die diesen überstand begegnet. In diesen Schaltungen wird die An- und Abschaltung der Meßlast gewissermaßen automatisiert, und zwar mit Hilfe eines Ventils, beispielsweise eines Halbweggleichrichters. A number of circuits are now known to have survived this encountered. In these circuits, the switching on and off of the measuring load is to a certain extent automated, with the help of a valve, for example a half-wave rectifier.

Eine Meßlast wird in Reihe mit einem Ventil geschaltet, und diese Reihenschaltung wird an die zu untersuchende Netzstelle angeschlossen. Dabei wird während einer Halbwelle das Netz mit der Meßlast belastet und während der darauffolgenden Halbwelle von der Meßlast entlastet. Hierdurch gewinnt man je Periode ein Wertepaar U0,, Ul. Mittels geeigneter Meßeinrichtungen wird, wie schon bekannt, aus diesen Wertepaaren letzten Endes der Quotient Sgu dargestellt. Mit diesem Verfahren kann selbst in Netzen mit stark veränderlichen- Fremdlasten ein zufriedenstellender Mittelwert eines Schleifenwiderstandes gefunden werden.A measurement load is connected in series with a valve, and this Series connection is connected to the network point to be examined. It will the network is loaded with the test load during one half-wave and during the next Half-wave relieved of the measuring load. This is how you win per period a pair of values U0 ,, Ul. As already known, suitable measuring devices The quotient Sgu is ultimately represented from these value pairs. With this procedure can be a satisfactory even in networks with highly variable external loads Mean value of a loop resistance can be found.

Man hat sich abef-noch mit einer weiteren Einflußgröße auseinanderzusetzen. Abef, one has to deal with another influencing factor.

Sehr viele bekanntgewordene Meßschaltungen benutzen als Meßlastwiderstand einen ohmschen Widerstand. Wird an einem Freileitungsnetz mit beachtlichen Leiterabständen und damit beachtlichen induktiven Widerständen zu den ohmschen Leitungswiderständen gemessen, dann ist der tatsächliche Schleifenwiderstand des Netzes unter Umständen wesentlich größer als' der durch arithmetische Differenzbildung aus U0, und Ut errechnete Wert. Der Fehler ist um so größer, je kleiner die Meßlast ist. A great many measuring circuits that have become known use them as measuring load resistors an ohmic resistor. Used on an overhead line network with considerable conductor spacing and thus considerable inductive resistances to the ohmic line resistances measured, then the actual loop resistance of the network may be much greater than that calculated by arithmetic subtraction from U0 and Ut Value. The smaller the measurement load, the greater the error.

Diese Schaltungen können daher nicht zufriedenstellen. Es sind außerdem Schaltungen bekanntgeworden, bei denen induktive Meßlasten oder gemischte Meßlasten, teils induktive, teils ohmsche, benutzt werden. Die Schaltungen sind aber aufwendig wegen der teueren induktiven Widerstände, die zum Teil noch veränderlich gemacht sind.Therefore, these circuits cannot be satisfactory. There are also Circuits become known in which inductive measurement loads or mixed measurement loads, partly inductive, partly ohmic, can be used. However, the circuits are complex because of the expensive inductive resistances, some of which are still made variable are.

An sich liegt es auf der Hand, mit einer Meßlast zu arbeiten, die komplex und mit dem gleichen Verhältnis von Wirkwiderstand R und Blindwiderstand X zusammengesetzt werden kann, wie das Netz beschaffen ist, weil für diesen Fall eine arithmetische Differenzbildung aus U0, und Ur exakt möglich ist. In itself it is obvious to work with a measuring load that complex and with the same ratio of effective resistance R and reactance X can be put together, as the network is, because for this case an arithmetic difference formation from U0, and Ur is exactly possible.

Weitere Schaltungen enthalten Hoch- und Tiefpässe, die im Bereich technischer Grundfrequenzen einschließlich gewisser Oberwellen ebenfalls aufwendig sind.Other circuits contain high and low passes that are in the range technical fundamental frequencies including certain harmonics are also expensive are.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln des Scheinwiderstandes eines in Betrieb befindlichen Wechselstromnetzes, das auf der Messung der durch einen während einer der Netzspannungshalbwellen periodisch angeschalteten Meßlastwiderstand verursachten Netzspannungsabsenkung beruht, die in einer die Differenz der Scheitelwerte der verschiedenen Halbwellen bildenden Meßeinrichtung angezeigt wird. Erfindungsgemäß werden - unter Anwendung eines Differenzgalvanometers mit einem in dessen einem Triebpfad angeordneten Abgleichwiderstand mit geeichter Skala und unter an sich bekannter Anwendung eines auf zwei verschiedene Werte einstellbaren Meßwiderstandes - für beide Werte desselben diejenigen Werte des Abgleichwiderstandes eingestellt, bei denen das Galvanometer Null anzeigt, und daß die beiden Werte des Abgleichwiderstandes zusammen mit den zugehörigen Werten des Lastwiderstandes als Bestimmungsgrößen für den gesuchten Scheinwiderstand dienen. The invention relates to a method for determining the impedance an operating AC network based on the measurement of the through a measuring load resistor which is switched on periodically during one of the mains voltage half-waves caused mains voltage drop, which is the difference between the peak values the various half-wave forming measuring device is displayed. According to the invention - using a differential galvanometer with one in one Drive path arranged balancing resistor with calibrated scale and below per se known application of a measuring resistor that can be set to two different values - those values of the balancing resistor are set for both values of the same, in which the galvanometer shows zero, and that the two values of the balancing resistance together with the associated values of the load resistance as determinants for serve the desired impedance.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, mit geringem Aufwand und relativ kleinen ohmschen Meßlasten Meßergebnisse zu erzielen, die mit den Meßergebnissen sehr aufwendiger Meßschaltungen mindestens Schritt halten. The method according to the invention makes it possible with little effort and relatively small ohmic measurement loads to achieve measurement results that match the measurement results very complex measuring circuits at least keep pace.

Das Verfahren beruht darauf, daß für die Erzielung eines Meßergebnisses mindestens zweimal und mit verschieden großen Meßlasten gemessen wird. The method is based on the fact that to obtain a measurement result is measured at least twice and with measuring loads of different sizes.

Die Meßlast ist in bekannter Art mit einem Einwegventil es gemäß Bild 1, in Reihe geschaltet. Die Meßlast R1, R2 ist mit Hilfe eines von Hand zu be- tätigenden Schalters Sch im Maße R2 zu verändern.The measuring load is in a known way with a one-way valve according to the picture 1, connected in series. The measuring load R1, R2 can be adjusted manually with the help of a acting Switch Sch in the measure R2 to change.

Ist das Netz komplex, dann wird bei einer Teilmessung auf Grund der Meßlast Rl t R2 und des erhaltenen Spannungswertepaares nach der Differenzbildung ein Hilfswert des Schleifenwiderstandes gefunden, der kleiner sein wird als bei der zweiten Teilmessung und bei geschlossenem Schalter Sch und damit der Meßlast R.2, weil, wie schon geschildert, der Schleifenwiderstand um so genauer gemessen wird, je mehr der Meßlastwiderstand gegen Null hin verändert wird.If the network is complex, a partial measurement based on the Measurement load Rl t R2 and the pair of voltage values obtained after the difference is formed found an auxiliary value of the loop resistance that will be smaller than at the second partial measurement and with the switch Sch closed and thus the measuring load R.2, because, as already described, the loop resistance is measured all the more precisely the more the measuring load resistance is changed towards zero.

Diese beiden Hilfswerte werden nun gemäß B i 1 d 2 in einem Zeigerbild verwertet. Bei der ersten Teilmessung erhält man einen Zwischenwert rl. Die Zeiger für R,+R, und r1 werden zu einem Zeiger R1 t R2 t r1 vereinigt. Bei der zweiten Teilmessung erhält man r2. Dieser Zwischenwert wird vom Punkt aus auf r1 gelegt. Nun schlägt man um den PunktA des Bildes2 mit R1+R2+r1 als Radius einen Kreis. Alsdann schlägt man um den Punkt A1 mit R2tr2 als Radius einen zweiten Kreis. Dieser zweite Kreis schneidet den ersten Kreis im Punkt C. These two auxiliary values are now in accordance with B i 1 d 2 in a vector image recovered. The first partial measurement gives an intermediate value rl. The pointers for R, + R, and r1 are combined into a pointer R1 t R2 t r1. The second Partial measurement is obtained r2. This intermediate value is placed on r1 from the point. Now draw a circle around point A of image 2 with R1 + R2 + r1 as the radius. Then draw a second circle around point A1 with R2tr2 as the radius. This second one Circle intersects the first circle at point C.

Der Zeiger Rsi mit seinem Fußpunkt in B und der Zeigerspitze in C ist ein Maß für die tatsächliche Größe des Schleifenwiderstandes. Der Winkel ç ist ein Maß für den Verschlebungswinkel zwischen der Kurzschlußbahn und dem Kurzschlußstrom.The pointer Rsi with its base in B and the pointer tip in C is a measure of the actual size of the loop resistance. The angle ç is a measure of the displacement angle between the short-circuit path and the short-circuit current.

Anschließend wird die Schaltung nach Bild 1 näher erläutert, mit der man die Zwischenwerter und r2 für die Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht erhalten kann. Der in schon bekannten Schaltungen benutzte Meßlastwiderstand als ohmscher Widerstand mit in Reihe geschaltetem Halbwegventil ist der in Stufen veränderbare Widerstand R1,R2. Der Widerstand Rl kann mittels des Schalters Sch kurzgeschlossen werden. Die beiden Widerstände liegen mit dem Halbwellenventil V3 in Reihe. Mit dieser Einrichtung kann für die im Verfahren notwendigen zwei Teilmessungen mit dem Schalter Sch die Meßlast verändert werden. Then the circuit according to Figure 1 is explained in more detail, with which one is the intermediate value and r2 for performing the method according to the invention can easily get. The measuring load resistor used in already known circuits as an ohmic resistor with a half-way valve connected in series, it is in stages changeable resistance R1, R2. The resistor Rl can by means of the switch Sch be short-circuited. The two resistors are connected to the half-wave valve V3 in row. This device can be used for the two partial measurements required in the process the measuring load can be changed with the switch Sch.

Es sind Meßgeräte bekannt, bei denen auch mit zwei Meßlasten gemessen wird, jedoch aus anderem Grunde. Bei diesen Geräten wird für eine Vorprüfung zunächst eine sehr kleine Meßlast eingeschaltet. hierdurch wird, wenn die zu messende Schleife an sich in Ordnung ist, nur ein sehr kleiner Spannungsfall erwartet, der sich auf den Voltmetern dieser Geräte nur in einem auf der Skala angedeuteten Schutzbereich anzeigen darf. Liegt die Anzeige bei der Vorprüfung außerhalb dieses Schutzbereiches, dann muß die Prüfung abgebrochen werden. Laut Anweisung darf dann mit der zweiten, großen Meßlast nicht gemessen werden. Measuring devices are known in which measurements are also carried out with two measuring loads will, but for a different reason. In the case of these devices, a preliminary test is initially carried out a very small measuring load switched on. this will when the loop to be measured is in itself okay, only a very small voltage drop is expected, which is on the voltmeters of these devices only in a protection area indicated on the scale may display. If the indication during the preliminary test lies outside of this protection area, then the test must be aborted. According to the instruction, the second, large measuring load cannot be measured.

In der Schaltung gemäß B i l d 1 liegt parallel zum veränderlichen MeßlastzweigRl, R2, 173 der eigentliche MeßzweigR3-R4-R5-R^-Vl-V2-CI-CII mit einem anzeigenden Instrument J und seinen Pfaden 1 und II. In the circuit according to B i l d 1 is parallel to the variable MeßlastzweigRl, R2, 173 the actual measuring branchR3-R4-R5-R ^ -Vl-V2-CI-CII with one indicating instrument J and its paths 1 and II.

Der Meßzweigwiderstand R5 ist stetig veränderbar.The measuring branch resistance R5 can be changed continuously.

Das Maß r1 bzw. r2 der Veränderung wird an einer nicht dargestellten Skala angezeigt.The measure r1 or r2 of the change is based on a not shown Scale displayed.

Der eine Meßzweig besteht aus R5-V2-R3-CII-II, der andere aus R6-171-R4-C1-I. Beide Zweige sind parallel geschaltet. Das Haibwellenventil V2 ist in gleicher Durchlaßrichtung geschaltet wie das Ventil V3 im Zweig der Meßlast. C1 und C1I sind Ladekondensatoren. Sie haben die Halbwellenimpulse bei der Messung zu speichern und sind jeweils R3 + II und R4 + I parallelgeschaltet. Die Schaltungsteile der beiden Meßzweige stimmen bezüglich ihrer Daten und Wirkungen überein. One measuring branch consists of R5-V2-R3-CII-II, the other one of R6-171-R4-C1-I. Both branches are connected in parallel. The half-wave valve V2 is in the same flow direction switched like the valve V3 in the branch of the measuring load. C1 and C1I are charging capacitors. You have to save the half-wave pulses during the measurement and are each R3 + II and R4 + I connected in parallel. The circuit parts of the both Measurement branches agree with regard to their data and effects.

Die Messung erfolgt in der Weise, daß bei zunächst geöffnetem und danach bei geschlossenem Schalter Sch das Verteilungsnetz V während der einen Halbwelle der speisenden Wechselspannung belastet wird. Im Maße des Widerstandes von V fällt die Spannung in Durchlaßrichtung von 173 über RgR2-173. Es kommt auf jede der verschiedenen Halbwellen ein Spannungswertepaar U0,, U. Der Widerstand R5 wird nun so lange im Wert verändert, bis in den Meßzweigen gleiche Ströme fließen. Das Differenzgalvanometer J hat zwei Pfade I und II, die den Zeiger des Galvanometers J in entgegengesetzter Richtung drehen wollen. Sind die Ströme aber gleich, dann sind die Verstellkräfte auf den Zeiger gleich. The measurement is carried out in such a way that when the and then with the switch Sch closed, the distribution network V during one half-wave the feeding AC voltage is loaded. As the resistance of V falls the forward voltage of 173 across RgR2-173. It depends on each of the different Half-waves a voltage value pair U0 ,, U. The resistor R5 is now so long in Value changed until the same currents flow in the measuring branches. The differential galvanometer J has two paths I and II, which point the galvanometer J in opposite directions Want to turn direction. But if the currents are the same, then the adjustment forces are on the pointer the same.

Der Zeiger spielt auf eine Nullmarke ein. Das Maß der Verstellung an R5 ist ein Maß für den Zwischen wert des Schleifenwiderstandes des Vierpols. The pointer points to a zero mark. The degree of adjustment at R5 is a measure for the intermediate value of the loop resistance of the quadrupole.

Claims (1)

Patentanspruch: Verfahren zum Ermitteln des Scheinwiderstandes eines in Betrieb befindlichen Wechselstromnetzes, das auf der Messung der durch einen während einer der Netzspannungshalbwellen periodisch angeschalteten Meßlastwiderstände verursachten Netzspannungsabsenkung beruht, die in einer die Differenz der Scheitelwerte der verschiedenen Halbwellen bildenden Meßeinrichtung angezeigt wird, dadurch gekennz e i c h n e t, daß - unter Anwendung eines Differenzgalvanometers (J) mit einem in dessen einem Triebpfad (II) angeordneten Abgleichwiderstand (R5) mit geeichter Skala und unter an sich bekannter Anwendung eines auf zwei verschiedene Werte (Rl +R2; R2) einstellbaren Meßwiderstandes (Rl, R,) - für beide Werte desselben diejenigen Werte (r1, r2) des Abgleichwiderstandes (R5) eingestellt werden, bei denen das Galvanometer (J) Null anzeigt, und daß die beiden Werte (r1, r2) des Abgleichwiderstandes (R zusammen mit den zugehörigen Werten (R1 + R2, R2) des Lastwiderstandes (R1, R2) als Bestimmungsgrößen für den gesuchten Scheinwiderstand (Z) dienen. Claim: Method for determining the impedance of a operating AC network based on the measurement of the through a during one of the mains voltage half-waves periodically switched on measuring load resistors caused mains voltage drop, which is the difference between the peak values the various half-wave forming measuring device is displayed, thereby marked e i c h n e t that - using a differential galvanometer (J) with a in its one drive path (II) arranged balancing resistor (R5) with calibrated Scale and with the known application of one to two different values (Rl + R2; R2) adjustable measuring resistor (Rl, R,) - for both values of the same ones Values (r1, r2) of the balancing resistor (R5) can be set at which the galvanometer (J) indicates zero and that the two values (r1, r2) of the balancing resistor (R together with the associated values (R1 + R2, R2) of the load resistance (R1, R2) serve as determinants for the desired impedance (Z). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 910 313; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 760, 1067924, 1073621. Documents considered: German Patent No. 910 313; German Auslegeschriften No. 1 760, 1067924, 1073621.