DE2061128A1

DE2061128A1 - Detektoranordnung zur Feststellung der eventuellen Saettigungszeit eines Stromwandlers

Info

Publication number: DE2061128A1
Application number: DE19702061128
Authority: DE
Inventors: Alain Chiffert
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1970-12-11
Publication date: 1971-06-16
Also published as: SE366435B; GB1330187A; FR2070638A5; US3678377A; CH533838A

Description

Detektoranordnung zur Feststellung der
eventuellen Sättigungszeit eines Stromwandlers

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, mit welcher augenblid&ich diejenigen Abschnitte der Sinuskurve des in
der Sekundärwicklung eine3 Stromwandlers fliessenden Stroms festgestellt werden können,während denen sich der Stromwandler im Sättigungszustand befindet, und die ein kennzeichnendes Logiksignal abgibt, welches jedem der beiden möglichen Zustände des Stromwandlers entspricht. Es hat sich nämlich als notwendig herausgestellt, insbesondere für die Folgeregelung der Detektoranoranungen für Fehler auf der Leitung, zuvor zu überprüfen, ob die von diesen Detektoranordnungen vorgenommenen Messungen nicht in
Zeitpunkten erfolgt sind, in denen der oder die Stromwandler gesättigt sind.

Bekanntlich entsteht nämlich im Augenblick der Entstehung eines Fehlers auf einer Leitung eine aperiodische Stromkomponente , die sich dem Leitungsstrora überlagert und daher den Primärwicklungen der Stromwandler zugeführt wird, die dadurch in die Sättigung gehen können, insbesondere dann, wenn ein Fehler auf einer bereits belasteten Leitung entsteht, Wenn Messungen zur Feststellung des Leitungs-

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fehlers durchgeführt werden, sind diese Messungen offensichtlich vo11kommeη falsch, wenn ein Stromwandler während der Messung in der Sättigung ist.

Das Ziel de? Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, (nit der dieser Nachteil beseitigt wird und insbesondere erreicht wird, dass die Messungen der Fehlerdetektoranordnungen stets dann erfolgen, wenn die Stromwandler nicht gesättigt sind.

Zu diesemZweck enthält die erfindungsgemässe Detektoranordnung' einen Detektor für den durch die Sekundärwicklung des Stromwandlers fliessenden Strom, einen Verstärker, der Rechtecksignale erzeugt, welche die Zeitpunkte anzeigen, in denen der Strom zu Null wird, eine erste Differenzierschaltung, die an den Verstärker angeschlossen ist und die Rechtecksignale differenziert, eine zweite Differenzierschaltung, die einerseits an die Sekundärwicklung des Stromwandler und andrerseits an eine von der ersten Differenzierschaltung gesteuerte Abtastschaltung angeschlossen ist, so daß>Abtastwerte der Ableitungen de3 Stroms in jedem der Zeitpunkte, in denen der Strom in der Sekundärwicklung zu Null wird, erhalten werden, zwei gegensinnig parallel an die Abtastschaltung angeschlossene Vergleichsschaltungen, welche die Abtastwerte der Ableitung in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, in denen der Sekundärstrom Null ist, derart vergleichen, daß^sie kein Ausgangssignal abgeben, wenn die beiden Abtastwerte die gleiche Größe haben, während die eine oder die andere Vergleichsschaltung ein Signal abgibt, wenn die beiden aufeinanderfolgenden Abtastwerte verschieden sind, so daß die positive oder negative Richtung der eventuellen Sättigung des Stromwandler festgestellt wird, eine an die Ausgänge der Vergleichsschaltungen angeschlossene Logikschaltung und einen an die zweite Differenzierschaltung angeschlossenen Detektorverstärker zur Peststellung des Vorzeichens der

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Ableitung "des Stroms, dessen Ausgang derart mit der Logik schaltung verbunden ist, daß diese einen ersten Logikzustand erscheinen läßt, wenn Übereinstimmung zwischen dem Vorzeichen der Ableitung und einem der beiden Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen besteht, und einen zweiten Logikzustand, wenn keine Übereinstimmung . besteht, wodurch festgestellt wird, ob sich der Stromwandler im Sättigungszustand befindet oder nicht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

n Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Pig.1 Diagramme zur Darstellung der Erscheinungen, die beim Vorhandensein eines aperiodischen Stroms in einem Stromwandler auftreten,

Eg.2 ein Prinzipschema zur Erläuterung, der Erfindung,

Pig.3 das Schaltbild eines praktischen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Anordnung und

F ig.4 Diagramme zur Erläuterung der Winkungsweise der Schaltung von Pig.3.

Fj.g.1 zeigt die Sinuskurve Ip, die den normalen Strom in der Primärwicklung eines Stromwandler beim normalen Betrieb darstellt, sowie eine positive aperiodische Gleichstromkomponente ¹On) ^Qie erscheint, wenn ein Fehler auf der Leitung auf-

^aP,
tritt, an welche die Primärwicklung des betreffenden Strom*? wandlers angeschlossen ist. Die aperiodische Komponente könnte offensichtlich auch negativ statt positiv sein, es

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OFBGINAL

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soll zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung nachstehend angenommen werden, daß. es sich um eine positive Komponente handelt. D_urch das Erscheinen der aperiodischen Komponente I wird offensichtlich die Form des Primärstroms verändert, und die Kurve I zeigt diese Form, welche die aperiodische Komponente berücksichtigt.

Da ein Stromwandler ein Gerät ist, in welchem Hysterese-Erscheinungen .stattfinden., wird der Strom in der Sekundärwicklung nicht augenblicklich beeinflusst, sondern erst dann, wenn ein sogenannter Magnet is ierungs strom erscheint, der in Fig.1 bei Iu dargestellt ist. Dieser Magnetisierungsstrom erscheint nach Ablauf einer veränderlichen Zeit, beispielsweise der Zeit t.., und dann wird die Form des Stroms in der Sekundärwicklung des Stromwandler verändert, wie durch die Kurve I„ dargestellt ist, so daß dieser Strom nicht mehr den Strom I in der Primärwicklung wiedergibt. Insbesondere sind die Zeiten, in denen der Sekundärstrora Null ist, von den Zeitpunkten verschieden, in denen der Primärstrom Null ist, wobei der Strom I_ für verhältnismäßig lange Zeiten Null.sein kann.

Die Sättigung des Stromwandlers hängt offensichtlich von seiner Belastung ab, und diese Sättigung kann, je nach dem Vorzeichen der aperiodischen Komponente, in der Richtung + B oder in der Richtung -B „ auftreten.

In dem angenommenen Fall einer positiven aperiodischen Komponente, bei welcher die Sättigung in der Richtung +B

UJcI λ

auftritt, ist zu erkennen, daß,in der Zeit t^, in welcher die erste Komponente des MagnetisierungsStroms I ja erscheint, der Strom in der Sekundärwicklung plötzlich auf Null abfällt, worauf der Anstieg sehr klein ist, weil der Stromwandler dann gesättigt ist. Es wurde festgestellt, daß an den Punkten

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I ρ »ι Ι! [ ι

■■■.'·.■ 2-06 Π 28

und Ig₂» an denen man die negative Ableitung ^ bzw. die positive Ableitung ώγ hat, der Betrag der negativen Ableitung kleiner als der Betrag der positiven Ableitung ist. Man kann also schreiben: "

Ferner wurde festgestellt, daß bei einer positiven aperiodischen Komponente der Transformator dann nicht gesättigt ist, wenn die Ableitung positiv ist.

Bei einer negativen aperiodischen Komponente und unter den gleichen Bedingungen, wenn also der Strom I₃ an den Punkten I_e1 und I__o durch Null geht, ist in gleicher Weise derBetrag der positiven Ableitung dann größer als der Betrag der negativen Ableitung, so daß geschrieben werden kann:

ÜI > lüi (2)

wobei in diesem lall der Stromwandler nicht gesättigt ist, wenn die Ableitung ^ negativ ist.

Wenn dagegen die Beträge der Ableitung an den Punkten I₃₁ und I_S2 gleich sind, ist der Stromwandler selbst beim Vorhandensein einer aperiodischen Komponente nicht gesättigt, unabhängig davon, ob diese positiv oder negativ ist.

Zur Feststellung dieser Kennzeichen wird erfindungsgemäß der Zeitpunkt festgestellt, an dem der Stromwandler in die Sättigung geht, d.h. der Zeitpunkt t.j, und man bestimmt andrerseits die Richtung der Sättigung, d.h. die positive oder negative Richtung der aperiodischen Komponente des Sekundärstroms.Wenn die Richtung der Sättigung bekannt ist,

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OHtOlNAL D

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so wird es danu möglich, mit ^üilfe des Vorzeichens der Ableitung des Sekundärstroms die Zeitpunkte festzustellen, während denen der Strmwandler während des Vorhandenseins der aperiodische». Komponente nicht gesättigt ist.

Mit anderen Worten wird geprüft, ob die Beziehungen (1) oder(2) bestehen. Wenn die Beziehung (1) gilt, wird geprüft, ob die Ableitung positiv ist, und man weiß dann, daß der Stromwandler während der gesamten Zeit, in der diese Ableitung positiv ist, nicht gesättigt ist. Wenn dagegen die Beziehung (2) besteht, wird das Vorzeichen der Ableitung überprüft, und man weiß dann, daß der Stromwandler während der ganzen Zeit, in der diese Ableitung negativ ist, nicht gesättigt ist.

Man verwendet das Vorzeichen der Ableitung sowie die Bestimmung der Zeitpunkte , in denen der Strom in der Sekundärwicklung Null wird, zur Steuerung eines Relais, beispielsweise mit Hilfe einer Logikschaltung, die einen Logikzustand O erscheinen läßt, wenn der Stromwandler nicht gesättigt ist, und einen Logikzustand 1 während der Zeiten, in denen der Stromwandler gesättigt ist, wie durch die letzte Kurve von Fig.1 dargestellt ist.

Zur praktischen Anwendung der Erfindung wird in der in Pig.2 dargestellten Weise vorgegangen. Man stellt in der Anordnung A am Ausgang der Sekundärwicklung S des Stromwandlers T den Sekundärstrom I_ fest, und man ertnittelt andrerseits in der Anordnung B am Ausgang der Sekundärwicklung die Ableitung |4 . In einer zweiten Zeit stellt man in der A_nordnung C die Zeiten fest, infenen der Strom I_ Null ist.

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Die Feststellung jedes Zeitpunktes, in welchem der Strom Null ist, macht es mit Hilfe einer von der Anordnung C gesteuerten Abtastanordnung D möglich, Abtastwerte der Ableitung |4 , beispielsweise in Form von Spannungsimpulsen zu erhalten.Die so erhaltenen Abtastwerte, die abwechselnd positiv und negativ sind, werden dann in Vergleichsanordnungen E₁ und Ep verglichen, die jeweils auf die Richtung der aperiodischen Komponente ansprechen, so > daß diese Vergleichsanordnungen dann in der Lage sind, zu einer Logikschaltung F Informationen zu liefern, die erkennen lassen, ob eine aperiodische Komponente vorhanden ist oder nicht, so wie die Richtung, in welcher der Stromwandler gesättigt ist oder in die Sättigung zu gehen sucht, daß heisst in der Richtung +B^₃₃ oder in der Richtung -B_fflax. Zusätzlich ist eine Anordnung G- vorgesehen, die am Ausgang der die Ableitung des Stroms I_ bildenden Anordnung B das Vorzeichen dieser Ableitung feststellt, und diese Anordnung G-liefert eine Information, die zugleich mit der von einer der Vergleichsanordnungen E₁ und E« gelieferten Information berücksichtigt wird. Die Logikschaltung F liefert ihrerseits zu einem Relais H eine Information, die beispielsweise O ist, wenn die Anordnung E₁ eine Information liefert, die das Vorhandensein einer aperiodischen Komponente erkennen läßt, wobei aber gleichzeitig das Vorzeichen der Ableitung positiv ist.Hagegen gibt die logikschal tu ng 3? eine Information des Zustande 1 ab, wenn diese Ableitung im gleichen Pail negativ ist. Wenn dagegen eine Information von der Vergleichsanordnung E« kommt, die also anzeigt, daß eine aperiodische Komponente besteht, welche den Stromwandler in aer Richtung -^_max ia die Sättigung zu bringen sucht, gibt die Logikschaltung F ein Signal des Zustande O ab, wenn das Vorzeichen der Ableitung negativ ist, und ein Signal des Zustande 1, wenn dieses Vorzeichen positiv ist. Wenn keine der Vergleichsanordnungen E₁' und E₂ eine Information liefert, erzeugt die Logikschaltung stets ein Signal

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des Zustande O, unabhängig von dem Vorzeichen der Ableitung.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung, welche die soeben beschriebenen Massnahraen durchführt. An den Kreis der Sekundärwicklung S des Stromwandlers T ist parallel eine G-egeninduktivität M₁ angeschlossen, die auf einem. Widerstand R₁ arbeiten, an dessen Klemmen eine Spannung Vn₁ besteht, > welche den durch die Sekundärwicklung S des Stromwandlers T fliessenden Strom I wiedergibt. Die Kurve I von Fig.4 zeigt diese Spannung Vn₁T Die Spannung V^₁ wird einem Hochverstärkenden Verstärker 1 zugeführt, der bewirkt, daß die

I) Spannung V_R1 verstärkt wird, wenn sie von Null verschieden

ist ,so daß eine R_echteckspannung erhalten wird, wie durch die Kurve II von Fig^4 dargestellt ist. Der .Ausgang des Verstärkers 1 ist mit einer Gegeninduktivität M₂ mit zwei Sekundärwicklungen M'g und M¹¹^ verbunden, welche jeweils eine Gruppe von Transistoren T₁, Tp ^Dzw· T,, T, speisen, die gegensinnig geschaltet sind und einen sogenannten "Zerhacker" 4 bilden, d.h. eine elektronische Schaltung, welche die Abtastung einer Spannung ermöglicht, wenn ihre aktiven Schaltungselemente, im vorliegenden Pail die Transistoren T₁ bis T, durch Impulse geöffnet werden, welche von den Sekundärwicklungen MA und M"p kommen. Die Gegeninduktivität Mg bildet nämlich praktisch eine

™ Differenzierschaltung für die rechteckige Ausgangs spannung

des Verstärkers 1, so daß die Sekundärwicklungen MA und M"« spitze Impulse abgeben, wie durch die Kurve III von Fig.2 dargestellt ist, wobei die steilen Flanken dieser Impulse den Zeitpunkten entsprechen, in denen die Rechteckspannung. der Kurve II durch Null geht, also auch den Zeitpunkten, in denen der Strom I in der Sekundärwicklung zu Null wird.

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" ⁹ "V 2Q61128

Der Kreis der Sekundärwicklung S des Stromwandlers QJ ist ausserdem in Serie mit der Primärwicklung einer Gegeninduktivität M, geschaltet. Man erhält daher an der Sekundärwicklung dieser Gegeninduktivität eine Spannung, die die -Ableitung ~| dee Stroms I_g wiedergibt. Die Sekundärwiß&ung der Gegeninduktivität M^ ist mit einem schwach verstärkenden Verstärker 2.verbunden, der über einen Leiter 3 an die Kollektoren der Transistoren T₁ und T, des vorstehend beschriebenen Zerhackers angeschlossen ist. .

Da die die Ableitung des Stroms I_ darstellende Spannung . ätn die Eingänge des Zerhackers angelegt ist, und der Zerhacker durch die Impulse geöffnet wird, die von der den Strom I wiedergebenden Rechteckspannung abgeleitet sind, also in den Zeitpunkten, in denen dieser Strom in der Sekundärwicklung S des Stromwandlers Null ist, liefert der Zerhacker an seinem Ausgangsleiter 5 Signale, wie sie durch die Kurve IV von Fig.4 dargestellt sind. Diese Signale sind Abtastwerte der .Ableitung ττ des Stroms I in den Zeitpunkten, in denen dieser Strom I₈ selbst Null ist. Durch gleichzeitige Betrachtung der Kurven IV und I von Fig.4 ist folgendes zu erkennen: Während der Zeit t^ , die' dem Auftreten des an Hand von Fig.1 beschriebenen Magnetisierungsstroms I u vorangeht, und in welcher der Stromwandler wegen seiner Hysteresis noch nicht gesättigt ist, erhält man die Abtastwerte a , a^, die abwechselnd positiv und negativ sind und die gleiche Amplitude haben. Dagegen erhält man vom Erscheinen des ersten Übermagnetisierungsstroms Iu an Abtastwerte_va₂, a, usw., die wie zuvor abwechselnd positiv und negativ sind, aber, verschiedene Amptituden haben.In dem angenommenen Fall einer positiven aperiodischen Magnetoierungs komponente haben die Abtastwerte mit positiven Vorzeichen die grössere Amplitude.

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Die Abtastwerte der Kurve IV werden den Eingängen von zwei Verstärkersn 6 und 7 zugeführt, die gegensinnig geschaltet sind, d.h., daß , wie- in der Zeichnung dargestellt ist, ein Leiter 5a mit dem Eingang e₂ des Verstärkers 6 verbunden ist dessen Eingang e. an Masse liegt, während ein Leiter 5b mit dem Eingang e- des Verstärkers 7 verbunden ist, dessen Eingang eg an Masse liegt. Die beiden Leiter 5a und 5b sind gemeinsam an den Ausgangsleiter 5 des Zerhackers 4 angeschlossen.

Die positiven Abtastwerte a, a₂ ... der K_urve IV werden W somit durch den Verstärker 6 verstärkt, wodurch die in

der Kurve V dargestellten Abtastwerte a¹ , a'p... erhalten werden. In entsprechender Weise werden die negativen Abtastwerte a^, a,... der fcurve IV vom Verstärker 7 verstärkt, der an seinem Ausgang Abtastwerte mit umgekehrtem Vorzeichen, also positive Abtastwerte a¹., a'-z abgibt, wie im Diagramm VI dargestellt ist. Der Ausgang des Verstärkers 6 ist über Leiter 8 und 9 mit zwei Kurzzeitspeichern 10 bzw. 11 verbunden, von denen jeder außer den Anschlußwiderständen eine Diode 12 zur Unterdrückung der negativen Komponente, eine Rücksperrdiode 13 und einen Speicherkondensator 14 enthält. In entsprechender Weise k ist der Ausgang des Verstärkers 7 über Leiter 8a , 9a

mit zwei Kurzzeitspeichem10a bzw. 11a verbunden. Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß ein positiver Abtastwert,beispielsweise der Abtastwert a¹ der Kurve V, gleichzeitig in den Kurzzeitspeichern 10 und 11 gespeichert wird, und daß ein ursprünglich negativer Abtastwert, wie der Abtastwert a'.., der aber durch den Verstärker 7 positiv gemacht worden ist, gleichzeitig in den Kurzzeitspeichern 10a uod 11a gespeichert wird. Die Speicher 10 und 10a sind mit der Anode 15a bzw. dem Gitter 15g eines programmierbaren Transistors 15 verbunden, und die Kurzzeitapeicher 11 und 11a sind

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mit dem Gitter I6g bzw. der Anode I6a eines zweiten programmierbären Transistors 16 verbunden. Aus vorstehender Beschreibung ist zu erkennen, daß die Anode 15a des programmierbaren Transistors 15 nacheinander von den gespeicherten Probewerten aV, a¹ ρ ··· der Kurve V von Fig.4 gesteuert wird, während die Anode 16a des. programmierbaren Transistors 16 nacheinander von den gespeicherten Abtast werte η a ^, a', ... der Kurve VI von Fig. 4 gesteuert wird. In gleicher Weise werden die im Kurzzeitspeicher 10a gespeicherten Abtastwerte nacheinander an das Gitter 15g des programmierbaren Transistors 15 angeschlossen, und die im Kurz Zeitspeicher 11 gespeicherten Abtastwerte werden an das Gitter 16g des programmierbaren Transistors 16 angelegt. Unter Bezugnahme auf die Kurve IV von Fig.4t die dem angenommenen 3?all einer positiven aperiodischen Komponente entspricht, »krü auf diese Weise erreicht, dass im Zeitpunkt t^ der Abtastwert a^ vom Verstärker 6 verstärkt und in der Form a¹« im Speicher 10 sowie im Speicher 11 gespeichert wird.

Wenn der Strom in der Sekundärwicklung S des Stromwandlers T erneut durch Hull geht, entnimmt der 2er hacker 4 aus der von der Gegenioduktivität M, stammenden Ableitung den Abtastwert a«, und dieser Abtastwert wird im Umkehrverstärker 7 verstärkt und im Vorzeichen geändert, worauf er in der Form a¹, in den Speichern 10a und 11a gespeichert wird.

Da der Abtastwert a'g eine größere Amplitude als der Abtastwert a¹, hat und dieser Abtastwert a'₂ ^{an c}^^e Anode 15a des programmierbaren Transistors 15 angelegt wird, macht dieser Abtastwert den Transistor stromführend, der dann einen Impuls an seiner Katode 15k abgibt.

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Dagegen empfängt der programmierbare Transistor 16 an seiner Anode 16a einen Impuls, dessen Amplitude kleiner als diejenige des seinem Gitter zugeführten Impulses ist, so daß dieser Transistor nicht stromführend gemacht wird und kein Impuls an seiner Katode 16k erscheint.

Der Ausgang des hochverstärkenden Verstärkers 1 ist ferner über einen Leiter 17 und eine Abzweigung 17a dieses Leiters mit zwei löschschaltungen 18 and 18a verbunden. Diese Löschschaltungen enthalten Kreiss 19, 19a mit sehr kleiner Zeit konstante, die insbesondere kleiner als die Zeit ist, während der der Zerhacker 4 von den abgeleiteten Impulsen der Kurve III von Fig.4 geöffnet wird. Die Löschschaltung 18 ist über Leiter 20, 20a mit den Kurzzeitspeichern 10 und 10a verbunden, und die Löschschaltung 18a ist über Leiter 21 und 21a mit den Kurzzeitspeichern 11 und 11a verbunden. Die Löschschaltingen haben die Aufgabe, die Transistoren 22, 22a bzw. 23, 23a zu öffnen, und diese Transistoren ermöglichen im geöffieten Zustand die Entladung der Kondensatoren 14, welche die Kurzzeitspeichergl·iederbilden.

In der beschriebenen Weise öffnet ttie !löschschaltung die Transistoren 22 und 22a beispielsweise dann, wenn sie einen negativen Impuls von dem hochwerstärkenden Verstärker 1 empfängt, und zwar während der zuvor angegebenen sehr kurzen Zeit. Wenn beispielsweise wie zuvor angenommen wird, daß der Abtastwert a^f gespeichert werden soll, ist zu erkennen, daßii auf diese Weise zuvor die Speicher 10 und 10a dadurch^löscht werden, dass die Transistoren 22, 22a durch den vom Verstärker 1 kommenden und durch die Zeitkonatante des Kreises 19 begrenzten sehr kurzen Impuls stromführend gemacht werden. Auf die gleiche Weise werden die Speicher 10a,

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'11a vor der Speicherung des Abtastwertes a¹, gelöscht, weil die Transistoren 23, 23a von der Löschschaltung 18a geöffnet werden, welche durch den nächsten vom hochverstärkenden Verstärker 1 abgegebenen undzeitlich durch die Zeitkonstante des Kreises 19a begrenzten Impuls erregt wird. Die gleiche Arbeitsweise wiederholt sich offensichtlich für die folgenden Impulse, so daß jedesmal nur die beiden zu vergleichenden Abtastwerte der Ableitungen gespeichert und von den vier Speichern den beiden programmierbaren Transistoren 15 und 16 in der zuvor beschriebenen Weise zugeführt werden,Die von der Katode 15fe kommenden Informationen bedeuten, daß die zuvor angegebene Beziehung (1) erfüllt ist. Wenn dagegen die Informationen von der Katode 16k abgegeben würden, wäre die zuvor angegebene Beziehung (2)· erfüllt.

Bekanntlich arbeiten programmierbare Transistoren wie Analogverstärker, und sie geben im stromführenden Zustand Impulse ab.

Die Zeichnung zeigt, dass der programmierbare Transistor mit einer Schwellenwertschaltung 24 verbunden isb, die wie ein Kurzzeitspeicher arbeitet, und daß der programmierbare Transistor 16 mit einer zweiten Schwellenwertschaltung 24a verbunden ist. Die Schwellenwertschaltung 24 enthält einen Transistor 25, der parallel zu einem Kondensator 26 im Stromkreis einer Zenerdiode. 27 liegt, die so geschaltet ist, daß sie eine Vorspannung zu einem Ausgangstransistor 28 liefern kann, dessen Kollektor über einen leiter 29 mit dnera Transistor 30 verbunden ist. Die Schwellenwertschaltung 24a enthält die gleichen Bestandteile, zu deren Bezugszeichen der Index a hinzugefügt ist, und der Kollektor des Transistors 28a ist mit der Basis eines Transistors JOa verbunden, der, ebenso wie der Transistor 30, einen Bestandteil der Logikschaltung F bildet.

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Bei dem betrachteten Beispiel stammen die Impulse von desr. programmierbaren Transistor 15» und sie öffnen daher den Transistor 25 in Zeitintervallen, die so nahe beieinander liegen,daß tier Ableitung 26 nicht bis auf eine Spannung aufgeladen werden kann, die dem Schwellenwert entspricht, bei dem die Zenerdiode 28 leitend wird. Demzufolge ist der Transistor 28 gesperrt, und der Transistor 30 ist geöffnet.

Die Schwellenwertschaltung 24a empfängt dagegen keine Impulse von dem programmierbaren Transistor .16,und demfc zufolge ist der Kondensator 26a aufgeladen, die Zener-

diode 27a ist stromführend , der Transistor 28 ist geöffnet und der Transistor 30a ist gesperrt*

In der Logikschaltung F genügt es nicht, daß der Transistor 30 geöffnet ist, damit am Ausgang 31 das Signal des Zustands 1 abgegeben wird, das anzeigt, daß der Stromwandler T in der Richtung +B_me_ gesättigt ist. Wie nämlich am Beginn der

ED Cl Λ

Beschreibung erläutert wurde, muiß auch das Vorzeichen der Ableitung des Stroms I₃ geprüft werden. Zu diesem Zweck ist der schwachverstärkende Verstärker 2, der eine die Ableitung des Stroms I wiedergebende Spannung liefert, über den Zerhacker 4 führenden Leiter 3 mit einem Verstärker " 32 verbunden. Der Verstärker 32 ist ein logischer Analogverstärker, und er liefert an seinem Ausgang positive oder negative Rechtecksignale, die den Vorzeichen der seinem Eingang zugeführten Ableitung . entsprechen.

Wenn angenommen wird, daß der Verstärker 32 ein positiver Signal liefert, bedeutet dies, daß die Ableitung.· positiv ist , und demzufolge wird in diesem Fall ein Transistor geöffnet, dessen Kollektor mit der Basis eines Transistors 34 verbunden ist, der in Serie mit dem Transistor 30 geschaltet ist. Da der Transistor 33 geöffnet ist, ist der

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Transistor 34 gesperrt, und demzufolge erscheint ein Zustand 1 am Kollektor des Transistors 30, also auch am Ausgang 31, der die Erregung des Relais H von Pig.2 steuert. Wenn dagegen das Vorzeichen der Ableitung . negativ ist, ist der Transistor 33 gesperrt, und demzufolge ist der Transistor 34 geöffnet. Auf diese Weise bewirkt der Transistor 30, der in der aavor be schrie be nen-· Weise durch die vom programmierbaren Transistor 15 abgegebenen' Impulse geöffnet worden ist, daß der durch den Transistor fließende Strom über den Transistor 34 nach Maße abgeleitet wird, was dem Vorhandensein einer aperiodischen Komponente in der Primärwicklung des Stromwandlers 1 entspricht, deren Stärke nicht ausreicht, um den Stromwandler in die Sättigung zubringen, was insbesondere dann eintritt, wenn die Sekundärwicklung nur schwach belastet ist. Es ist zu bemerken, daß der eine Sättigung des Stromwandlers kennzeichnende Zustand 1 nur für die Zeit aufrecht erhalten wird, in der vom programmierbaren Transistor 15 stammende Impulse vorhanden sind, denn sobald diese Impulse aufhören, wird die Schaltung 24 geöffnet, und der Transistor 30 wird gesperrt«

Wenn die'Impulse von dem programmierbaren Transistor kämen, wenn also die aperiodische Komponente den Stromwandler in der Richtung -B in die Sättigung zu bringen suchte, wäre der Transistor 28a der Schwellenwertschaltung 24a nicht geöffnet, und der Transistor 30a wabe geöffnet, um zu versuchen, einen Zustand 1 am Ausgang 31 herzustellen. Ein Zustand 1 könnte jedoch am Ausgang 31 nur dann hergestellt werden, wenn der Transistor 33 nicht geöffnet wäre, d.h. bei einem positiven Vorzeichen der Ableitung· , r.

Das Relais H, das in Abhängigkeit von dem einen bew. dem. anderen der beiden Zustände gesteuert wird, welche die Iiogikschaltung P !annehmen kann, kann in verschiedener Weise

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verwendet werden, Ina besondere dazu, Messungen zur Bestimmung eines Leitungsfehlers während der Zeitpfcrioden au verhindern, in denen der Stromwandler T gesättigt ist. Messungen, die während der Sättigungsperiode durchgeführt werden, würden nämlich zu falschen Ergebnissen führen.

Patentansprüche

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Claims

Pate η: ta ns prüche

M JDetektoranordnung zur Festsellung der eventuellen Sättigungszeiten eines Stromwandlers, gekennzeichnet durch einen Detektor für den durch die Sekundärwicklung des Strom-• wandlers fliessenden Strom, einen Verstärker, der Rechtecksignale erzeugt, welche die Zeitpunkte anzeigen, in denen der Strom zu Full" wird, eine erste Differenzierschaltung, die an den Verstärker angeschlossen ist und die Rechtecksignale differenziert, eine zweite Differenzisrschaltung, die einerseits an die Sekundärwicklung des Stromwandlers und andrerseits an eine von der ersten Differenzierschaltung gesteuerte Abtastschaltung angeschlossen ist, so daß Abtastwerte der Ableitung des Stroms in jedem der Zeitpunkte, in denen der Strom in der Sekundärwicklung zu Null wird, erhalten werden, zwei gegensinnig parallel an die Abtastschaltung angeschlossene Vergleichs schaltungen, welche die Abtastwerte der Ableitung ., in zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, in denen der Sekundärstrom Hull ist, derart vergleichen, daß sie kein Ausgangssignal abgeben, wenn die beiden Abtastwerte die gleiche Größe haben, während die eine oder die andere Vergleichsschaltung ein Signal abgibt, wenn die beiden aufeinanderfolgenden Abtastwerte verschieden sind, so daß die positive oder negative Richtung der eventuellen Sättigung des Stromwandlers festgestellt wird, eine an die Ausgänge der Vergleichsschaltungen angeschlossene Logikschaltung, und einen an die zweite Differenzierschaltung angeschlossenen Detektorverstärker zur Peststellung des Vorzeichens der Abgeleiteten des Stroms, dessen Ausgang derart mit der Logikschaltung verbunden ist, daß diese einen ersten Logikzustand erscheinen läßt, wenn Übereinstimmung zwischen dem Vorzeichen der AbJ,eXtung und einem der Ausgangs signale der Vergleichsschaltungen besteht, und einen zweiten Logik-

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zustand , wenn keine Übereinstimmung besteht, wodurch festgestellt wird, ob sich der Stromwandler im Sättigungszustand befindet oder nicht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Gruppen von je zwei gegensinnig geschalteten Transistoren, von denen der eine Transistor jeder Gruppe mit der zweiten Differenzierschaltung verbunden ist und jede der beiden Transistorgruppen mit je einer von zwei Sekundärwicklungen einer Gegeninduktivität verbunden ist, welche die erste Differenzierschaltung darstellt, so daß die abwechselnd

* positiven und negativen Ableitungen, die von dieser ersten

Differenzierschaltung gebildet werden, wenn der in der Sekundärwicklung des Stromwandler fließende Strom zu Null wird, die beiden Transistorgruppen abwechselnd stromführend machen, wobei diese an ihrem gemeinsamen Ausgang Abtastwerte abgeben, deren Dauer derjenigen der Ableitungen der ersten Differenzierschaltung entspricht und deren Amplitude und Vorzeichen der von der zweiten Differenzierschaltung stammenden Ableitung des Strome entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Differenzierschaltung durch einen schwach verstärkenden Verstärker gebildet ist, so daß die -fron der

W zweiten Differenzierschaltung gebildete Ableitung des in der

Sekundärwicklung des Stromwandlers fließenden Stroms getreu wiedergegeben wird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß; die zweite Differenzierschaltung durch eine in Serie mit der Sekundärwirkung geschalteten Gegeninduktivität gebLldet ist.

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Anordnung nach einem der A_nsprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichsschaltungen jeweils einen Verstärker enthalten, deren Eingänge umgekehrt mit dem Ausgang der Abtastschaltung verbunden sind, daß der Ausgang jedes Verstärkers mit zwei Speicherschaltungen verbunden ist, und daß eine Speicherschaltung jedes der beiden Verstärker mit einem programmierbaren Transistor und die zweite Speicherschaltung jedes Verstärkers mit einem zweiten programmierbaren Transistor derart verbunden * sind, daß die von der Abtastschaltung abgegebenen Abtastwerte der Ableitung zunächst von den Verstärkern in Signale gleichen Vorzeichens umgewandelt werden, dann zwei aufeinanderfolgende Signale, in den mit dem betreffenden Verstärker verbundenen Speichern gespeichert werden und die gespeicherten Signale dann jeweils von den programmierbaren Transistoren derart verglichen werden, daß nur einer von diesen ein Signal abgibt, wenn die ihm zugeführten Signale so beschaffen sind, daß sie ihn aktivieren, wobei der das Signal abgebende Transistor anzeigt, ob der Stromwandler in positiver Richtung oder in negativer Richtung in die Sättigung zu gehen sucht, wodurch zugleich das Vorhandensein einer positiven oder negativen aperiodischen Komponente angezeigt wird, die dem in der Primärwicklung des Stromwandlers fließenden Stroms überlagert ist·

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des die Rechtecksignale erzeugenden Verstärkers zwei Iiöschschaltungen· angeschlossen sind, daß die eine Löschschaltung auf positive impulse und die andere Löschschaltung auf negative Impulse anspricht, und daß die Löschschaltungen jeweils mit einer der beiden Speicherschaltungen jeder Vergleichsschaltung verbunden sind und Zeitkonstanten haben, die merklich kürzer als die zeitliche Dauer der von der Abtastschaltung abgegebenen Abtastwerte der Ableitungen sind, so daß die Speicher der

1 0 9 8 2 5 / U 5 5

Vergleichsschaltungen am Beginn jedes von ihnen durchgeführten Vergleichszyklus während einer Zeit gelöscht werden, die viel kurzer als, die Zeit ist, während der die zu vergleichenden Abtastwerte zu ihnen übertragen werden.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet , durch zwei Schwellenwertschaltungen, von denen jede eine Zener-Diode enthält, die einen Transistor steuert, dessen stromführender bzw. gesperrter Zustand einen der logischen Zustände der Logikschaltung voreinstellt, und daß jede Schwellenwertschaltung ferner einen vor der Zener-Diode liegenden Kondensator enthält, dessen Aufladung durch einen Transistor gesteuert wird, dem die gegebenenfalls von dem einen bzw. von dem anderen programmierbaren Transistor der beiden Vergleichsschaltungen abgegebene Impulse derart zugeführt werden, daß dieselmpulse die Aufladung des Kondensators der Schwellenwertschaltung verhindern und dadurch während des Vorhandenseins der Impulse den Ausgangstransistor der Schwellenwertschaltung sperren, damit ein zugeordneter Torschaltungstransistor der Logikschaltung geöffnet wird.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Ausgang der zweiten Differenzierschaltung angeschlossene Detektorverstärker ein Analogverstärker ist, der Impulse bildet, deren Vorzeichen dem Vorzeichen der von der zweiten Differenzierschaltung gebildeten Ableitung entspricht und daß der Ausgang dieses Analogverstärkers mit einem Torschaltungstrans istor der liogikschaltung derart verbunden ist, daß die Logikschaltung in Abhängigkeit von dem Logikzustand, der von dem einen bzw. dem anderen von den Schwellenwertschaltungen gesteuerten Torschaltungstransistor vorbereitet wird, in einen der beiden möglichen Logikzustände gebracht wird.

109825/1455

ORIGINAL INSPECTED

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