DE2338918A1 - Ausloesegeraet - Google Patents

Description

Licentia Patent-Yerwaltungs-GnibH.

6 Frankfurt/Kain, Theodor-Stern-Kai i

SGM-73/12 Frankfurt/Main den 26.7-1973

Em/gö

Auslösegerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Auslösegerät mit einem di/dt-Wandler zur Erfassung von Kurzschlußströmen in einer Gleichstromanlage, z.B. in einer Bahnanlage, zur Erzeugung eines Ausgangssignals für einen elektromagnetischen Auslöser. Der'elektromagnetische Auslöser dient zur Auslösung eines Schutzschalters. In Bahnanlagen kann es vorkommen, daß Kurz— schlußströme auftreten, die kleiner als die höchsten Betriebsströme sind. Die höchsten Betriebsströme sind Anfahrströme der Zuge« Kleine Kurzschlußströme treten auf in langen Auslauf erstrecken oder dann, wenn mehrere Streckenabschnitte

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durchgekuppelt und einseitig eingespeist werden. Da bei
gleichzeitiger Anfahrt mehrerer Züge der dabei auftretende
Stromanstieg di/dt größer werden kann als ein entfernter
Kurzschlußstrom, muß eine geeignete Methode herangezogen
werden, die zwischen einem derartigen Anfahrstrom und einem Eurzschlußstrom eindeutig und betriebssicher unterscheiden
kann."

Es ist eine Meßeinrichtung bekannt, die mittels eines di/dt-ITandlers arbeitet und.das vom Wandler kommende Signal einer auf einen Schwellwert einstellbaren Kippstufe zuführt« Über ein einstellbares Zeitglied wird dieser Vergleich während
der eingestellten Zeit dauernd wiederholt. Wird der Schwell— wert innerhalb dieser Zeit unterschritten, so erfolgt keine Auslösung. Ist der Schwellwert auch nach der eingestellten
Zeit überschritten, so erfolgt eine Auslösung. Bei diesem
bekannten Gerät erfolgt dann keine Auslösung, wenn die Stromänderung di/dt bei Kurzschlußströmen mit größer Stromsteil— hext innerhalb der eingestellten Zeit zu Null geworden ist, das heißt der Kurzschluß wird nicht weggeschaltet.

Eine andere bekannte Meßeinrichtung arbeitet mit der Stromhohe und gibt einen Auslöseimpuls abhängig von der Steilheit des Stromes nach'einer schaltungsbedingten Verzögerung ab.
Während bei größeren Stromsteilheiten die Verzögerung einen konstanten Wert von ca 50 ms aufweist, können bei kleinen
Stromsteilheiten die Verzogerungszeiten ein Mehrfaches dieser Zeit betragen, das heißt, die Anlage wird unnötig lange den Wirkungen des Kurzschlußstromes ausgesetzt.

Bei einer, weiteren bekannten Meßeinrichtung wird die Stromsteilheit des Kurzschlußstromes als Auslösekriterium verwendet. Dabei können jedoch Auslösungen bereits bei Anfahrströaen erfolgen. .

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile "bei bekannten Bauerten zu vermeiden und ein Auslösegerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das in der Lage ist, solche Kurzschlufiströine eindeutig land sicher zu erfassen, die kleiner sind als die auftretenden höchsten Eetriebsströnie. Diese Aufgabe wird bei einem Auslösegerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem 'Vandler ein Integrator nachgeschaltet ist, der die Sekuiidärspanmmgs impul se des Wandlers während einer vorgegebenen Zeit integriert·und daß dem Integrator ein Komparator. nachgeschaltet ist, der die Integrator-Ausgangsspannung mit einer einstellbaren Referenzspannung vergleicht und der ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Integrator-Ausgangsspannung größer ist als die eingestellte Referenzspannung. Dabei wird die Spannungsflache des von einem di/dt-Wandler kommenden Spannungsimpulses durch Integration der sekundären \7andlerspannung über der Zeit in eine dem Summenprodukt J Ct ~cti proportionale Spannung umgewandelt und mit der einstellbaren Referenzspannung des !Comparators verglichen. Die Referenzspannung dient dabei als Schwellwert für den Auslöseimpuls. Der Integrator besteht vorzugsweise aus einem Operationsverstärker mit gegengekoppeltem Kondensator. Dabei wird die Integrationszeit durch ein einstellbares Zeitglied festgelegt und dauert etwa 20 bis 60 ms. Fach dieser Zeit wird der Integrator auf Null zurückgestellt und für eine neue Integration freigegeben. Die Anregung des Zeitgliedes erfolgt gleichzeitig mit einem anstehenden "/andlerimpuls. Mit einem Auslösegerät gemäß der Erfindung werden sowohl Anfahrströme, die hohe Stromsteilheiten wie naheliegende Kurzschlußströme aufweisen können, als auch entfernt liegende Kurzschlußströme mit kleinen Stromsteilheiten unterschieden. Ebenfalls werden auch hohe Kurzschlußströme mit sehr kleiner Zeitkon-Btante erfaßt. Die Zeitverzögerung für den Auslöseimpuls kann maximal den Wert der eingestellten Zeit (ca 20 bis 60 ms) des

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Zeitgliedes erreichen. In den meisten Fällen wird im Störungsfall diese Zeit unterschritten. Ein v/eiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Auslösers ist seine schnelle '.Viederholbereitschaft durch annähernd unverzögertes Rücksetzen auf den : IJullzustand nach der eingestellten Zeit von ca 20 bis 60ms.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes gemäß der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Auslösegerätes. Fig. 2 zeigt in drei Bildern den Spannungsverlauf an drei verschiedenen Stellen. Fig. 3 zeigt ein Anfahroszillogramiu von zwei Wagenzügen einer U-Bahn. Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 4. 'Fig. 6 zeigt den Verlauf der sekundären V/andlerspannungen.

Gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1 enthält das Auslösegerät einen di/dt-Viandler 10 mit einer Bürde 11, einen Eingangsverstärker 12, einen rückstellbaren Integrator 13» einen Komparator 14- mit einer einstellbaren Referenzspannung und einen Ausgangsverstärker 15· Mit 16 ist ein Zeitglied (für niedrigen EingangsSpannungspegel und einstellbare Zeit für die maximale Integrierzeit) und mit 17 ein Komparator mit hohem Referenzspannungspegel bezeichnet. Bei einem derartigen Auslösegerät wird der Stromanstieg di/dt in Verbindung mit der Stromanstiegszeit zur Unterscheidung herangezogen. Der in dem di/dt-Wandler durch den Stromanstieg di/dt erzeugte sekundäre Spannungsimpuls wird über eine vorgegebene Zeit, z.B. 60 ms, integriert {fuL-cCC) und mit einem Referenzwert verglichen. Überschreitet d&sj*>u.-c{t diesen Referenzwert, so erfolgt der Ausbefehl für den Schalter. Da die Impulszeit bei einer Anfahrt wesentlich kleiner ist als bei einem entfernten Kurzschlußstrom, ergibt äi&sfct-cCt eine eindeutige Unterscheidung. Bei Kurzschlußströmen T^ ^ 2000 A, di/dt ^. 300 ms erfolgt eine unverzögerte Auslösung, das heißt die Integration und der Vergleich mit dem Referenzwert werden umgangen.

509807/0158 sad oriöinal

Ira einzelnen ergibt sich folgende Wirkungsweise: Ein vom di/dt-7/andler 10 kommendes Signal wird dem hochohmigen Eingangsverstärker 12 zugeführt. An seinem Ausgang erscheint dieses Signal invertiert und wird von dem nachgeschalteten Integrator 13 über die Zeit integriert. Am Ausgang des Integrators 13 erscheint ein Signal mit umgekehrtem Vorzeichen. Dieses Signal wird dem Komparator 14 zugeführt und mit einer einstellbaren Referenzspannung U_R ~ verglichen. Ist das Eingangssignal größer als die gewählte Referenzspannung, so erscheint am Ausgang des Koiaparators 14- ein Signal, das über den Ausgangsverstärker die Auslösung eines nicht dargestellten G-leichstromschalters einleitet. Das Zeitglied 16 wird bereits zum Zeitpunkt des Eintretens eines vom di/dt-Wandler 10 kommenden Signals angeregt. Das Zeitglied 16 dient zur Ansteuerung des Integrators 13· über eine vorauszubestimmende Zeit wird der Integrator 13 für die Integration freigegeben und nach Ablauf dieser Zeit wieder gesperrt. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jedem Eingangssignal. Der weitere Komparator 17 mit hohem Referenzspannungspegel dient zur unverzögerten Auslösung des Gleichstromschalters bei hohen Eingangssignalen. Die zeitabhängige Integration des Signals sowie der Vergleich mit e'iner Referenzspannung werden hierbei umgangen.

Fig. 2a zeigt den Verlauf des Stromes i und den Verlauf der Spannung u^. am Eingangsverstärker 12. Fig. 2b zeigt den Verlauf der Referenzspannung und den Verlauf des Stromes u~ am Integrator I3. Die ausgezogene Linie bezeichnet eine Spannung Up ι die kleiner ist als die Referenzspannung U_{R f} und die gestrichelt gezeichnete Linie zeigt eine Spannung ^» die größer ist als die Referenzspannung U_{R f}. Fig. 2c zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung u am Verstärker 15. Diese Spannung u

a el

ist gleich Null, wenn die Ausgangsspannung Up kleiner als die Referenzspannung U_R j> ist (s. ausgezogene Linie). Diese Ausgangsspannung erreicht einen bestimmten Wert,' wenn die Spannung u_o größer als die Referenzspannung ist. (s. die gestrichelt gezeichnete Linie).

'609807/0168 _BAD original

SGII-73/12 -6- 2 O J Ü 3 I ö

Fig. 3 zeigt ein Anfahroszillogramm von zwei "/agenzügen einer U-Bahn. Das mit einem Kreis umschlossene Gebiet ist in I¹Xg. 4-vergrößert dargestellt. Hierbei bedeutet die stark ausgezogene ges trichelte Linie den Anfahrstrom. Dieser Strom steigt von einer Grundlast ausgehend um 600 A an und bleibt dann konstant. Wie man sieht, beträgt der v/ert di/dt gleich 70 A/ms. Vergleichsweise ist ein stetig ansteigender Kurzschlußstrom eingezeichnet. Hierbei beträgt der ^T.Yerb di/dt gleich 30 A/ms. Der Anstieg hierbei ist also bedeutend kleiner. In J¹ig. 5 sind die zugehörigen sekundären Wandlerspannungen eingezeichnet. Die stark ausgezogene gestrichelte Linie gilt dabei für den Anfahrstrom und die schwach gezeichnete Linie für den Kurzschlußstrom.

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Claims (5)

1. Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH.

   G Frankfurt/Hain, Theodor-Stcrn-Kai 1

   -73/12 Frankfurt/Main den 26.7-1973

   Ein/gö

   Patentansprüche

   f1.)Auslösegerät mit einem di/dt-handler zur Erfassung von Kurzschlußströmen in einer Gleichstromanlage, z.B. in einer Bahnanlage, zur Erzeugung eines Ausgangssignals für einen elektromagnetischen Auslöser, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wandler (10) ein Integrator (13) nachgeschaltet ist, der die Sekundärspannungsimpulse (U_x.) des Wandlers (10) während einer vorgegebenen Zeit integriert und daß dem Integrator (13) ein Komparator (14) nachgeschaltet ist, der die Integrator-Ausgangsspannung (Up7 mit einer einstellbaren Referenzspannung (U ) vergleicht und der ein Ausgangssignal (u ) abgibt, wenn die Integrator-Ausgangsspannung (u~) größer ist als die eingestellte Referenzspannung (U_Ref·)·
2. 2. Auslösegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Integrator (13) vorgeschalteten Eingangsverstärker (12) und einen dem Komparator nachgeschalteten Ausgangsverstärker (15)·
3. 3· Auslösegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein einstellbares, von den Sekundär spannungsimpuls en (u^,) des Wandlers (10) angeregtes Zeitglied (16) zur Einstellung einer Integrationszeit des Integrators (13) von ca 20 bis 60 ms.

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   SGK-73/12 - / -
4. 4. Auslösegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator-(13) aus einem Gperationsverstarker mit gegengekoppelten Kondensator besteht.
5. 5. Auslösegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zeitunabhängiges Meßglied (17)» das dem Integrator (13) und Komparator (14) parallelgeschaltet ist und das bei hohen Wandlerausgangsimpulsen (u.) eine unverzögerte
   Auslösung herbeiführt. .

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