DE2446706A1 - Einrichtung zur ueberwachung zweier elektrischer groessen - Google Patents
Einrichtung zur ueberwachung zweier elektrischer groessenInfo
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Description
pni—1LZZJp=^=I—·
PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 9O
AG 3-4202 P/be
1. Tokyo Denryoku Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan
2. Kabushiki Kaisha Meidensha, Tokyo, Japan
Einrichtung zur überwachung zweier elektrischer Größen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur überwachung
einer ersten im wesentlichen sinusförmigen elektrischen Größe mit einer ersten Periode und einer zweiten im wesentlichen
sinusförmigen elektrischen Größe mit einer zweiten Periode, die im wesentlichen gleich der ersten Periode ist,
mit zwei auf Austastimpulse einer vorbestimmten Austastperiode ansprechenden Austastern zur Erzeugung erster und zweiter
diskreter Signale an einzelnen durch die Austastimpulse festgelegten Austastpunkten, wobei die ersten und zweiten
diskreten Signale die Austastwerte der ersten und zweiten elektrischen Größen jeweils repräsentieren. Bei den elektrischen
Größen kann es sich beispielsweise um elektrische Ströme, Spannungen und Ladungen handeln. Die Einrichtung ist
insbesondere zur überwachung eines elektrischen Netzsystems
verwendbar.
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Ein Überwachungssteuersystem für ein elektrisches Netzsystem
muß mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, da Netzsysteme immer größer und umfangreicher und komplizierter im Aufbau werden
und die übertragenen Spannungen immer höher werden. Auf der anderen Seite ist es bereits bekannt, daß die Digitaltechnik
bei der überwachung von Wechselstromgrößen in einem solchen überwachungssteuersystem vorzuziehen ist. Die Gründe dafür
sind in der Patentanmeldung P 23 44 921 beschrieben. Für einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit ist es erwünscht, ein
Steuersignal von einem überwachungssteuersystem von einer kleinen Anzahl von Analog- oder Digitalaustastwerten von den
elektrischen Größen herzuleiten. Zusätzlich ist es bisher erforderlich, die Austastimpulse an verschiedenen Punkten eines
Überwachungssteuersystems zu synchronisieren. Diese Notwendigkeit entfällt durch die Erfindung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Überwachung
elektrischer Wechselstromgrößen unter Verwendung einer kleinen Anzahl von Austastwerten der jeweiligen Größen zu schaffen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs
beschriebenen Art so auszubilden, daß im wesentlichen sinusförmige elektrische Größen einer gemeinsamen Frequenz oder
Periode unter Verwendung von nur drei aufeinanderfolgenden Austastwerten jeder der elektrischen Größen überwacht werden können.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, bei der es in bestimmten Fällen nicht erforderlich ist, die elektrische Größenaustastung
synchron auszuführen.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur überwachung einer ersten im wesentlichen sinusförmigen elektrischen Größe mit
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einer ersten Periode und einer zweiten im wesentlichen sinusförmigen
elektrischen Größe mit einer zweiten Periode, die annähernd bzw. normalerweise im wesentlichen gleich der ersten
Periode ist, mit zwei auf Austastimpulse einer vorbestimmten Austastperiode ansprechenden Austastern zur Erzeugung erster
und zweiter diskreter Signale an einzelnen durch die Austastimpulse
festgelegten Austastpunkten, wobei die ersten und zweiten diskreten Signale die Austastwerte der ersten und zweiten
elektrischen Größen jeweils repräsentieren, gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Recheneinheit
zur Durchführung vorbestimmter Rechenschritte mit den an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten von jeder der elektrischen
Größen erhaltenen diskreten Signalen zur Erzeugung eines ersten resultierenden Signals, welches eine Variable repräsentiert,
die unabhängig ist von der Zeit und von den Phasenverhältnissen zwischen den Austastimpulsen und den jeweiligen
elektrischen Größen, und eine Entscheidungsschaltung, die auf ein einen vorbestimmten Wert der Variablen repräsentierendes
Referenzsignal und auf das erste resultierende Signal zur Erzeugung eines zweiten resultierenden Signals zur Verwendung
bei der Überwachung der elektrischen Größen anspricht, vorgesehen sind.
Die Erfindung ist auf elektrische Wechselstromgrößen anwendbar. Es werden insbesondere sinusförmige elektrische Größen gemeinsamer
Periode als Paare behandelt. Mit der Erfindung wird es möglich, von nur drei aufeinanderfolgenden Austastungen von jedem
Paar von im wesentlichen sinusförmigen elektrischen Größen einer gemeinsamen Periode eine Variable abzuleiten, die als
Gleichstrom-Austastwert oder als effektiver Austastwert bezeichnet werden kann, wobei das Wort "effektiv" hier verwendet wird
wie beim "Effektivwert" eines elektrischen Wechselstroms oder einer elektrischen Wechselspannung. Die Variable kann allein
durch die Scheitel- oder Effektivwerte der jeweiligen elektri-
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sehen Größen, die Phasendifferenz zwischen den elektrischen
Größen und die Austastperiode bestimmt werden. Es ist daher mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung möglich, einen der
Scheitelwerte und die Phasendifferenz zu messen, wenn die beiden anderen bekannt sind. In diesem Zusammenhang sei gesagt,
daß der Begriff "Überwachung" hier in einer weitgehenden Bedeutung
zu verstehen ist. Wenn die ersten und zweiten Perioden differieren, dann zeigt das erste resultierende Signal diese
/bzw. normalerweise Tatsache an. Der Ausdruck "annähernd/im wesentlichen gleich"
im vorhergehenden Absatz wird deshalb verwendet, um zum Ausdruck zu bringen, daß die Einrichtung zur überwachung jeder
Differenz zwischen der ersten und der zweiten Periode verwendbar ist. Sind zwei elektrische Wechselstromgrößen einer gemeinsamen
Grundfrequenz nicht sinusförmig sondern haben höhere Harmonische oder Gleichstromkomponenten, dann kann ein Filter
verwendet werden, um ein Paar von im wesentlichen sinusförmigen elektrischen Größen abzuleiten, wodurch die ursprünglichen
elektrischen Wechselstromgrößen mit ausreichender Genauigkeit überwacht werden können. Die Verwendung eines Filters oder anderer
Frequenzwandlereinrichtungen ist auf zwei elektrische Wechselstromgrößen mit zu .Grundfrequenzen gehörigen Harmonischen
anwendbar. Im Fall von mehr als zwei elektrischen Wechselstromgrößen kann eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Einrichtungen
verwendet werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm mit zwei sinusförmigen elektrischen Größen einer gemeinsamen Periode und Austastwerten
davon zur Beschreibung des Grundprinzips, auf dem die Erfindung basiert;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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Fig. 3 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung; und
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Figur 1 werden die Grundsätze, auf denen die Erfindung basiert, zuerst an einfachen Beispielen beschrieben.
Zwei sinusförmige elektrische Größen a und b gemeinsamer Frequenz f werden dargestellt durch:
t a = Asinu/t -
! b = Bsin(v^t + θ) ,
worin <<o = 2rtf, A und B die Scheitelwerte oder Amplituden der
jeweiligen elektrischen Größen.und t und θ die Zeit und die Phasendifferenz zwischen den elektrischen Größen darstellen.
Es wird jetzt angenommen, daß die elektrischen Größen zur Verwendung einer einzigen Austast- oder Taktpulsfolge einer Austastperiode
oder eines Intervalls φ zu einer wahlweisen Bezugszeit T und an individuellen Austast- oder Taktpunkten T + ijzS
(i = ..., -1, O, 1, ...) ausgetastet werden. An drei aufeinanderfolgenden
Austastpunkten erhaltene Teilgrößen werden dann dargestellt als:
ja. = Asin(u;T - φ)
Ib-1 = Bsin(^T + θ - φ) ,
Ib-1 = Bsin(^T + θ - φ) ,
\ bQ = Bsin(u;T + θ) ,
{a.j = Asin(uJT + φ)
b1 = Bsin(toT + θ + φ) ,
b1 = Bsin(toT + θ + φ) ,
worin "a. und b. ein Teilgrößenpaar von dem Austastpunkt T + χφ
darstellen. Produkte der einzelnen Austastpaare sind: a.b = k[cos0 - cos (2^T + 6)cos20 - sin(2u;T + 6)sin20j, (1)
aobo = K[cos0 - cos (2ccT + O)J, (2)
und a-jb., = Kfcose - cos(2~T + 6)cos20 + sin(2u/T + e)sin2jZ$], (3)
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worin K = AB/2 ist. Aus den Gleichungen (1) bis (3) folgt:
a^b^ + a-jb.j - 2aobocos20 = 2ABcos6sin20 (4) .
Aus den Gleichungen (1) und (3) ergibt sich:
a« - a. =-2Asin0cos (<υΤ,
b_i ~ bi =-2Bsin^cos (ujt + θ) ,
und (a_.j - a.,) (b_., - b.,) = 4Ksin2jo[cos0 + cos (2u>T + 6)J (5).
Unter Verwendung der Gleichungen (2) und (5) ergibt sich: (a_1 - a-jHb^ - b1) + 4aQbosin20 = 4ABcos0sin20 (6).
Es ist ersichtlich, daß die rechten Seiten der Gleichungen (4) und (6) unabhängig von der Zeit t sind und daß die Gleichungen
(4) und (6) für jede Gruppe von drei aufeinanderfolgenden Austastpaaren
unabhängig von der Bezugszeit T gelten, d.h. das Phasenverhältnis zwischen der Austastpulsfolge und jeder der
elektrischen Größen. Aus der physikalischen Betrachtung der oben erhaltenen Gleichungen ist erkennbar, daß es bei Verwendung
eines Paares von Austastgrößen, wie a2 und b_„ und entsprechend
a2 - a. und b_2 - bQ, die an verschiedenen Austastpunkten
erhalten werden anstelle eines Paares von jedem Austastpunkt, und bei Verwendung von verschiedenen Austastimpulsfolgen
ohne Phasenrelation zwischen ihnen aber mit einer gemeinsamen Austastperiode, d.h. Austastimpulsen, die Austastpunkte
T + i$ und T, + i0 definieren, wobei T und T, wahlweise Be-
<ä D a JJ
zugszeiten darstellen, auch möglich ist, einen Punktfrequenzaustastwert
(d.c. sample) oder effektiven Austastwert zu erhalten, obwohl der Austastwert oder die Variable jetzt ferner von
den Phasendifferenzen zwischen den Austastpunkten und den Austastimpulsfolgen abhängt. Auf jeden Fall wird die Variable gemäß
den linken Seiten der Gleichungen (4) und (6) durch algebraisches Summieren von höchstens fünf Termen gebildet. Darüber
hinaus wird einer der fünf Terme durch ein Produkt von drei Faktoren
aus zwei Teilgrößen und einer Konstanten bestimmt, während jeder der übrigen Terme durch ein Produkt von zwei Teilgrößen gegeben
ist. Die Konstante kann 1 sein.
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Wird eine einzige im wesentlichen sinusförmige elektrische Größe a betrachtet, dann werden die Gleichungen (4) und (6) zu
a_.,2 + a.,2 - 2a0 2cos2jz5 = 2A2sin2jzS (7)
und U-1 - a.,)2 + 4a0 2sin2(o = 4A2sin2)6 (8),
weil θ = O ist. Auf der anderen Seite werden die Gleichungen
(4) und (6) einfacher, nämlich
a_1b_1 + a.^ - aQb0 = (ABcos6)/2 (9)
und (a. - a.j)(b , -^1) + aQb0 = ABcose (10),
wenn die Austastperiode 30 in Termen des Phasenwinkels der
elektrischen Größen ist, d.h. 1/12 der Periode 1/f der elektrischen
Größen. Zur Überwachung von elektrischen Wechselstromgrößen und bei der Steuerung eines elektrischen Netzsystems
zum Schutz desselben und für andere Zwecke ist eine 30 -Austastperiode
in Bezug auf die Genauigkeit und die Übertragungskapazität eines Gliedes zwischen einem Punkt, an dem jede Teilgröße erzeugt wird, und einem Ort, an dem die Teilgrößen verarbeitet
werden, besonders zweckmäßig. Wenn die elektrischen Größen in 15°-Austastintervallen ausgetastet werden, was bei
einer Überwachungssteuerung eines elektrischen Netzsystems nicht selten ist, dann kann jeder andere 15°-Intervallteilwert
verwendet werden, wie sie als die Teilwerte in den Gleichungen 09) und (10) verwendet werden. Die Gleichungen (7) und (8) werden
einfach:
a_.,2 + aT 2 - a0 2 = A2/2 (11)
und (a_1 - a.,)2 + aQ 2 = A2 (12),
wenn die einzelne elektrische Größe a in 30°-Austastintervallen ausgetastet wird.-Praktische Anwendungen von Gleichungen (7),
(8), (11) und (12) werden später im Zusammenhang mit einer Anordnung
gemäß einer zweiten in Figur 3 beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
Im folgenden wird insbesondere auf Figur 2 Bezug genommen. In
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dieser Figur ist eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zum Unterscheiden der Richtungen oder Polaritäten eines elektrischen Wechselstromes, der durch
eine Übertragungsleitung 10 fließt, in Bezug auf eine elektrische Wechselspannung auf der Leitung 10 gezeigt, die einen
Stromwandler 11, welcher auf den elektrischen Strom zum Ableiten eines im wesentlichen sinusförmigen Stromsignals a einer
Frequenz gleich der Grundfrequenz des Stromes ansticht, eine Spannungseinrichtung 12, die auf die Spannung zum Ableiten
eines im wesentlichen sinusförmigen Spannungssignals b der
obengenannten Frequenz anspricht, und Analog-Digital-Wandler schaltungen 13 und 14, die auf Austastimpulse einer vorbestimmten
Periode φ von einer Austastimpulsquelle (nicht gezeigt) zum Austasten von Strom- und Spannungssignalen ansprechen
und die Strom-und Spannungs-Analog-Austastwerte in Strom- und Spannungs-Digital-Austastwerte a.und b. umwandeln,
aufweist. Die Anordnung weist ferner ein Multiplizierglied zum Errechnen eines ersten Produktes a.b. eines Paares von
Strom- und Spannungs-Digital-Teilgrößen als Antwort auf jeden Austastimpuls und zum Multiplizieren jedes ersten Produktes
mit einem erhaltenbleibenden Faktor 2cos2^ zum Erzeugen eines
zweiten Produkt es^ 2a.b^οο^Ζφ, ein Addier-Subtrahierglied 17,
welches auf die Austastimpulse zum Halten der ersten und zweiten Produkte und zum Berechnen an jedem Austastpunkt von der
algebraischen Summa a_1b_. + a^b,. - 2aQbQCOs 2φ auf der linken
Seite der Gleichung (4) anspricht, und einen Diskriminator oder ein Entscheidungsglied 18, welches auf das Vorzeichen jeder
algebraischen Summe zum Liefern eines Diskriminator- oder Entscheidungssignals an eine Ausgangsklemme 19 anspricht, auf.
Durch das Diskriminierungssignal wird es möglich, die Stromrichtung zu überwachen. Wenn es erwünscht ist, einen nichtgezeigten
Leistungsschalter in Betriebsstellung zu schalten, wenn der Strom eine gegenüber der Spannung entgegengesetzte
Polarität besitzt, dann kann das Diskriminierungssignal eines bestimmten Pegels über die Ausgangsklemme 19 einer nichtgezeigten
Betätigungsschaltung für den Leistungsschalter zum Ausschalten desselben zugetihrt werden. Der Diskriminator 18 kann einen
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2
Referenzpegel 2ABcos60sin φ in Bezug auf die Scheitel- oder Effektivwerte von Strom und Spannung und einen vorbestimmten Wert θη der Phasendifferenz θ zwischen diesen zur Erzeugung eines Diskriminatorsignals eines bestimmten Pegels für den Fall, wenn die Phasendifferenz den vorbestimmten Wert übersteigt, beibehalten.
Referenzpegel 2ABcos60sin φ in Bezug auf die Scheitel- oder Effektivwerte von Strom und Spannung und einen vorbestimmten Wert θη der Phasendifferenz θ zwischen diesen zur Erzeugung eines Diskriminatorsignals eines bestimmten Pegels für den Fall, wenn die Phasendifferenz den vorbestimmten Wert übersteigt, beibehalten.
Es wird weiter auf Figur 2 Bezug genommen. Es ist erkennbar, daß das Addier-Subtrahierglied 17 durch Zeit- oder Taktimpulse
betreibbar ist, die unabhängig von den Austastimpulsen sind, die in den Analog-Digital-Waridlerschaltungen. 13 und 14 verwendet
werden. Die Multiplizier- und Addier-Subtrahierglieder 16 und 17 können eine arithmetische Einheit eines elektronischen
Digitalcomputers sein. Ferner kann der Diskriminator 18 Teil eines Computers sein. Der Computer kann eine Hochgeschwindigkeitsdatenverarbeitungseinheit
78 sein, wie sie in der obengenannten Patentanmeldung beschrieben ist. Alternativ dazu können
das Multiplizierglied 16 und das Addier-Subtrahierglied 17 eine der Zentraleinheiten C-., C2, ... sein, wie sie in der Patentanmeldung
P 24 30 715.1 beschrieben sind, während der Diskriminator
18 eine besondere darin beschriebene »Zentraleinheit Cr sein kann. Die Glieder 16 bis 18 können ein elektronischer
Analogcomputer sein, wenn anstelle von Digitalaustastwerten Analogaustastwerte verarbeitet werden. Das Diskriminatorsignal
eines bestimmten Pegels kann in Übereinstimmung mit seiner Verwendung als Steuer- oder Alarmsignal bezeichnet werden. Wird
der obengenannte Referenzpegel auf 2ABsin φ eingestellt, dann
ist es möglich, ein die Phasendifferenz θ repräsentierendes Signal zu erzeugen, indem die algebraische Summe durch den Referenzpegel
dividiert und der arc cos des Quotienten im Diskriminator oder in der Entscheidungsschaltung 18 wie hierin genannt
errechnet wird. Es ist leicht erkennbar, daß in dieser Ausführungsform nur die Analog-Digitalumwandlung ausgeführt ist, weil
das in vielen Fällen vorzuziehen ist. Zusätzlich ist zu erwähnen,
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daß die die Austastwerte repräsentierenden Signale, die Produkte, die algebraische Summe usw. zur Abkürzung der Beschreibung
nur durch die dadurch repräsentierten Werte bezeichnet sind.
In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung zum
Feststellen eines fehlerhaften Problems in einer übertragungsleitung
10 durch überwachen eines dahindurch fließenden elektrischen Wechselstromes an Punkten neben den beiden Enden der
Leitung 10 gezeigt. Die Anordnung weist einen ersten Stromwandler 11, welcher auf den Strom in der Nähe des einen Endes der
Leitung 10 zum Herleiten eines im wesentlichen sinusförmigen Signals al ' einer Periode gleich der Grundperiode des Stromes
anspricht, einen zweiten Stromwandler 21, welcher auf den Strom
in der Nähe des anderen Leitungsendes zum Herleiten eines zweiten im wesentlichen sinusförmigen Signals av derselben Periode
anspricht, Analog-Digitalwandler 13 und 14 der im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Art zum
Erzeugen erster und zweiter Strom-Digital-Austastwerte a.
(2)
und a. und ein Subtrahierglied 26 zum Errechnen einer Differenz
zwischen den ersten und zweiten Austastwerten von jedem Austastpunkt zur Erzeugung eines Stromdifferenz-Digitalaustastwertes
a. auf. Das Subtrahierglied kann in einem elektronischen Digital- oder auch Analogcomputer enthalten sein.
Es ist hier zu sagen, daß die Stromdifferenz-Digitalaustastwerte eine einzelne elektrische Größe an den entsprechenden
Austastpunkten repräsentieren und daß die einzelne elektrische Größe im wesentlichen sinusförmig ist. Die einzelne elektrische
Größe kann als ein Differenzstrom bezeichnet werden. Es folgt jetzt, daß die Gleichung (7), (8), (11) oder (12) auf die Stromdifferenz
-Austastwerte anwendbar ist. Folglich weist die Anordnung gemäß der zweiten Ausführungsform ferner ein Multiplizierglied
16 ähnlich dem im Zusammenhang mit der ersten Ausführungs-
2 form beschriebenen zur Bildung der Quadrate a^ und der Produkte
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2a. cos2j6, ein Addier—Subtrahierglied 17 der bereits beschriebenen
Art zum Berechnen der algebraischen Summe
2 2 2
a* + a1 - 2an cos2jo an jedem Austastpunkt und einen Diskriminator
oder eine Entscheidungsschaltung 18 der beschriebenen Art zum Liefern eines Alarmsignals an eine Ausgangsklemme
19 für den Fall, daß die algebraische Summe nicht null
ist, auf. Im Zusammenhang mit den rechten Seiten der Gleichungen (8), (9), (11) und (12) ist jetzt zu verstehen, daß A den
Scheitelwert des Differenzstromes repräsentiert, der dann
gleich null sein soll, wenn kein Fehler auf der Übertragungsleitung
10 auftritt. Es ist ferner zu verstehen, daß bei Verwendung von Austastwerten, die an verschiedenen Austastpunkten
von einer einzelnen elektrischen Größe abgeleitet werden, anstelle der in den Gleichungen (8), (9), (11) und (12) verwendeten
Austastwerte eine Amplitude A erhalten wird,/Zweimal
so groß ist wie die der originalen elektrischen Größe, wenn die Differenz zwischen den an 180°-Intervallen abgeleiteten
Austastwerten berechnet wird.
In Figur 4 ist eine Anordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zum Diskriminieren zwischen den Richtungen
eines elektrischen Wechselstromes a, der durch eine Übertragungsleitung
10 fließt, in Bezug auf eine elektrische Wechselspannung b der Leitung 10 gezeigt. Diese weist einen Stromwandler
11, eine Spannungseinrichtung 12 und Analog-Digital-Wandler 13 und 14 auf, die alle im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform
beschrieben worden sind. Die Anordnung gemäß der
,erstes dritten Ausführungsform der Erfindung weist ferner ein/auf die
Austastimpulse ansprechendes Subtrahierglied 31 zum Halten der Strom-Digital-Austastwerte a. und zum Ableiten einer Stromdifferenz
a_1 - a1 an' jedem Austastpunkt, ein zweites Subtrahierglied
32 für ein entsprechendes Ableiten einer Spannungsdifferenz b- - b.., ein Multiplizierglied 33 zum Erzeugen eines ersten
Produktes (a- - a^)(b_- - b^) an jedem Austastpunkt, ein
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. . 24A6706
auf die Austastimpulse ansprechendes Multiplizierglied 34 zum Halten der Strom- und Spannungs-Digital-Austastwerte für
eine Austastperiode φ, das ferner auf einen dadurch festge-
2
haltenen Faktor 4sin φ anspricht, um ein zweites Produkt
haltenen Faktor 4sin φ anspricht, um ein zweites Produkt
2
4aob_sin φ jedesmal bei der Erzeugung des ersten Produktes
4aob_sin φ jedesmal bei der Erzeugung des ersten Produktes
(a. - a.)(b_1 - b..) zu erzeugen, ein Addierglied 35 zur Erzeugung
einer Summe (a* - a-)(b_1 - b-) + 4aob_sin φ entsprechend
der linken Seite der Gleichung (6) und einen Diskriminator oder eine Entscheidungsschaltung 18 der im Zusammenhang
mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Art zum
Liefern von beispielsweise einem Steuersignal an eine Ausgangsklemme 19, wenn die Summe kleiner ist als ein Bezugspegel
4ABcos60sin φ, der hierbei festgehalten wird, auf. Wie besc
!rieben können die Glieder 31 bis 35 und 18 entweder ein
elektronischer Digitalcomputer oder, falls anstelle von Digitalaustastwerten Analogaustastwerte verarbeitet werden, ein
elektronischer Analogcomputer sein.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die in dem Multiplizierglied 16 verwendeten Faktoren in Übereinstimmung
mit der verwendeten Austastperiode angepaßt werden können. Dem Diskriminator- oder Entscheidungsglied 18 kann ein einstellbarer
Referenzpegel eingegeben werden. Es kann auch ein Paar von Austastimpulsquellen ohne Synchronisation zwischen denselben
für die jeweiligen Analog-Digital-Wandler 13 und 14 verwendet werden.
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Claims (15)
1. Tokyo Denryoku Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan
2. Kabushiki Kaisha Meidensha, Tokyo, Japan
Patentansprüche
ί 1j) Einrichtung zur Überwachung einer ersten im wesentlichen
sinusförmigen elektrischen Größe mit einer ersten Periode und einer zweiten im wesentlichen sinusförmigen elektrischen Größe
mit einer zweiten Periode, die im wesentlichen gleich der ersten Periode ist, mit zwei auf Austastimpulse einer vorbestimmten
Austastperiode ansprechenden Austastern zur Erzeugung erster und zweiter diskreter Signale an einzelnen durch die
Austastimpulse festgelegten Austastpunkten, wobei die ersten und zweiten diskreten Signale die Austastwerte der ersten und
zweiten elektrischen Größen jeweils repräsentieren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Recheneinheit zur Durchführung vorbestimmter
Rechenschritte mit den an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten von jeder der elektrischen Größen erhaltenen
diskreten Signalen zur Erzeugung eines ersten resultierenden Signals, welches eine Variable repräsentiert, die unabhängig
ist von der Zeit und von den Phasenverhaltnissen zwischen den
Austastimpulsen und den jeweiligen elektrischen Größen,
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und eine Entscheidungsschaltung (18), die auf ein einen vorbestimmten
Wert der Variablen repräsentierendes Referenzsignal und auf das erste resultierende Signal zur Erzeugung eines
zweiten resultierenden Signals zur Verwendung bei der Überwachung der elektrischen Größen anspricht, vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austastimpulse zu einer einzelnen Austastimpulsfolge gehören
und die drei aufeinanderfolgenden Austastpunkte durch drei aufeinanderfolgende Impulse der Austastimpulsfolge definiert
werden, wobei die Variable allein durch die Scheitelwerte der ersten und zweiten elektrischen Größen, die Phasendifferenz
zwischen den ersten und zweiten elektrischen Größen und die Austastperiode bestimmt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Rechenschritte
a_ik_i + ai^i ~ 2aobQcos20 sind,
worin a*, aQ und a.. die Austastwerte der ersten elektrischen
Größe repräsentieren, die an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten erzeugt werden, b*, b~ und b.. die Austastwerte der
zweiten elektrischen Größe repräsentieren, die an den letztgenannten drei Austastpunkten erzeugt werden, und φ die Austastperiode
repräsentiert,
2 und daß die Variable gleich 2AEcosesin φ mit A und B als den
Scheitelwerten der ersten und zweiten elektrischen Größen und θ als der Phasendifferenz ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Rechenschritte
Ca-1 - al)(b_1 - b-i) + 4aobQsin2|z5 sind,
wobei a_*, aQ und a.. die Austastwerte der ersten elektrischen
Größe repräsentieren, die an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten erzeugt werden, b*, bQ und b1 die Austastwerte der zwei-
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ten elektrischen Größe repräsentieren, die an den letztgenannten
drei Austastpunkten erzeugt werden, und φ die Austastperiode
repräsentiert, und daß die Variable durch den Ausdruck 4ABcos6sin φ mit A und B als den Scheitelwerten der ersten und
zweiten elektrischen Größen und θ als der Phasendifferenz gegeben
ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aüstastglieder die diskreten Signale mit einer Austastperiode erzeugen, die gleich 1/12 der ersten
Periode ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorbestimmten Rechenschritte
a_1b_- + a-b- - aobQ sind,
wobei a ,* aQ und a- die Austastwerte der ersten elektrischen
Größe.iepräsentieren, die an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten
erzeugt werden, und b«, b_ und b- die Austastwerte
der zweiten elektrischen Größe repräsentieren, die an den letztgenannten drei Austastpunkten erzeugt werden, und daß
die Variable gleich (ABcos0)/2 mit A und B als den Scheitelwerten der ersten und zweiten elektrischen Größen und θ als
der Phasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten elektrischen Größe ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Rechenschritte durch
<a-i - ai)(b-i - bi>
+ aobo
gegeben sind, wobei a*, aQ und a.. die Austastwerte der ersten
elektrischen Größe repräsentieren, welche an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten erzeugt werden, und b*, bQ und b^ die
Austastwerte der zweiten elektrischen Größe repräsentieren, die an den letztgenannten drei Austastpunkten erzeugt werden, und
daß die Variable durch ABcose mit A und B als den Scheitelwerten
der ersten und zweiten elektrischen Größen und θ als der Phasen-
509821/0642
-ffc.
differenz zwischen der ersten und der zweiten elektrischen Größe gegeben ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite elektrische Größe von einer einzelnen
elektrischen Größe an verschiedaienörtern, an denen die einzelne
elektrische Größe überwacht wird, hergeleitet wird, und daß die Recheneinheit ein Subtrahierglied, das auf die ersten
und zweiten diskreten Signale zur Ableitung von Differenzen zwischen den Austastwerten der ersten elektrischen Größe, die
an aufeinanderfolgenden der Austastpunkte erzeugt werden, und den Austastwerten der zweiten elektrischen Größe, die an aufeinanderfolgenden
der Austastpunkte erzeugt werden, repräsentierenden diskreten Differenzsignalen anspricht, und eine Addier-Subtrahier-Multiplizier-Einrichtung
(16,17) zur Durchführung der vorbestimmten Rechenschritte mit den diskreten Differenzsignalen,
die an aufeinanderfolgenden Austastpunkten hergeleitet sind, zur Er-zeugung des ersten resultierenden Signales,
aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Austastimpulse Impulse einer einzelnen Austastimpulsfolge
sind und daß das Subtrahierglied (26) ein eine Differenz zwischen den Austastwerten der ersten und zweiten elektrischen
Größen, die an jedem der Austastpunkte erzeugt werden, repräsentierendes diskretes Differenzsignal herleitet, wobei die
Variable allein durch die Scheitelwerte der ersten und zweiten elektrischen Größen und die Austastperiode bestimmt wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Rechenschritte durch
PP ρ
a_^ + a^ - 2ag cos2jz5
bestimmt sind, wobei a ., aQ und a^ die Differenz zwischen
den Austastwerten der ersten und zweiten elektrischen Größen, die an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten erzeugt werden,
und φ die Austastperiode repräsentieren, und daß die Variable
509821/0642
2 2
gegeben ist durch 2A sin φ mit A als dem Scheitelwert des im wesentlichen sinusförmigen Signals, dessen Momentanwerte an den Austastpunkten durch die diskreten Differenzsignale repräsentiert werden.
gegeben ist durch 2A sin φ mit A als dem Scheitelwert des im wesentlichen sinusförmigen Signals, dessen Momentanwerte an den Austastpunkten durch die diskreten Differenzsignale repräsentiert werden.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorbestimmten Rechenschritte durch
2 2 2
(a « - a^) + 4aQ sin φ
(a « - a^) + 4aQ sin φ
bestimmt sind, wobei a_.. , a^ und a.. die Differenzen zwischen
den Austastpunkten der ersten und zweiten elektrischen Größen, die an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten erzeugt werden,
und φ die Austastperiode repräsentieren, und daß die Variable 2 2
durch 4A sin φ mit A als dem Scheitelwert eines im wesentlichen
sinusförmigen Signals, dessen Momentanwerte an den Austastpunkten durch die diskreten Differenzsignale repräsentiert
werden,'gegeben ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Austastglieder die diskreten Signale mit einer Austastperiode erzeugen, die gleich 1/12 der ersten Periode ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Austastimpulse Impulse einer einzelnen Austastimpulsfolge sind und daß das Subtrahierglied ein eine Differenz zwischen
den Austastwerten der ersten und zweiten elektrischen Größen, die an jedem der Austastpunkte erzeugt werden, repräsentierendes
diskretes Differenzsignal ableitet, wobei die Variable allein durch den Scheitelwert des im wesentlichen sinusförmigen
Signals bestimmt wird, dessen Momentanwerte an den Austastpunk-
/diskreten
ten durch die/Differenzsignale repräsentiert werden.
ten durch die/Differenzsignale repräsentiert werden.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die vorbestimmten Rechenschritte durch
bestimmt-sind, wobei a. , aQ und a.^ die Differenzen zwischen
509821/06A2
den Austastwerten der ersten und zweiten elektrischen Größen, die an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten erzeugt werden,
repräsentieren, und daß die Variable gegeben ist durch
2
A /2, wobei A den Scheitelwert des 1( liehen sinusförmigen Signals angibt.
A /2, wobei A den Scheitelwert des 1( liehen sinusförmigen Signals angibt.
2
A /2, wobei A den Scheitelwert des letztgenannten im wesent-
A /2, wobei A den Scheitelwert des letztgenannten im wesent-
15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Rechenschritte durch
bestimmt sind, wobei a*, aQ und a., die Differenzen zwischen
den Austastwerten der ersten und zweiten elektrischen Größen, die an drei aufeinanderfolgenden Austastpunkten erzeugt wer-
2 den, repräsentieren, und daß die Variable durch A gegeben ist,
wobei A den Scheitelwert des letztgenannten im wesentlichen sinusförmigen Signals darstellt.
509821 / 0 6 Λ 2
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| JP48110856A JPS624929B2 (de) | 1973-10-01 | 1973-10-01 | |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| DE2446706C3 DE2446706C3 (de) | 1979-01-18 |
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| FR (1) | FR2246878B1 (de) |
| GB (1) | GB1467080A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2638812A1 (de) * | 1975-08-30 | 1977-03-10 | Tokyo Shibaura Electric Co | Relais-schutzeinrichtung fuer ein elektrisches energiesystem |
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| US3795008A (en) * | 1972-04-12 | 1974-02-26 | B Kolsrud | Method for the discrete sampling of co-related values of two or more variables |
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- 1974-10-01 GB GB4256574A patent/GB1467080A/en not_active Expired
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|---|---|
| CA1009306A (en) | 1977-04-26 |
| GB1467080A (en) | 1977-03-16 |
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| DE2446706C3 (de) | 1979-01-18 |
| FR2246878A1 (de) | 1975-05-02 |
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| FR2246878B1 (de) | 1977-03-25 |
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