DE68910244T2

DE68910244T2 - Abgeschirmte Spannungsmessanordnung für Drei-Phaseninstallation.

Info

Publication number: DE68910244T2
Application number: DE89116284T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Dupraz; Jean-Paul Moncorge
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2009-09-05
Also published as: ATE96548T1; FR2636434A1; US4943765A; CA1311801C; ES2046413T3; EP0358145A1; BR8904501A; FR2636434B1; EP0358145B1; DE68910244D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Spannungsmessung, die auf eine dreiphasige abgeschirmte Zelle anwendbar ist. In einer solchen Zelle sind die Geräte für die drei Phasen in einer gemeinsamen Hülle untergebracht. Will man Spannungsmessungen mit Hilfe von kapazitiven Teilern durchführen, dann wird die Spannungsmessung einer gegebenen Phase durch die Streukapazitäten aufgrund der anderen Phasen beeinflußt.
Dieser Umstand ist in Figur 1 dargestellt, wo die Bezugszeichen 1, 2 und 3 die Leiterschienen dreiphasigen abgeschirmten Anlage mit den Spannungen V1, V2 und V3 darstellen.
Die Kondensatoren C1, C'1; C2, C'2; C3, C'3 bilden die Kondensatoren der drei kapazitiven Teiler klassischer Bauart.
Die Spannungen v1, v2, v3 an den Kleben der Kondensatoren C'1, C'2 und C'3 stellen die Bilder der zu messenden Spannungen dar.
Die Spannungen v1, v2 und v3 sind nicht genau proportional zu V1, V2 und V3 aufgrund der Störkapazitäten C21, C31 für die Phase 1, C12, C32 für die Phase 2 und C13, C23 für die Phase 3.
In Wirklichkeit gelten für die gemessenen Spannungen v1, v2 und v3 folgende Gleichungen:
v1 : K1 V1 + K21 V2 + K31 V3
v2 : K21 V1 + K2 V2 + K32 V3
v3 : K31 V1 + K32 V2 + K3 V3
In der Druckschrift FR-A-2 221 737 ist eine Vorrichtung zur Messung der Spannungen einer Dreiphasenanlage beschrieben, die für jeden Leiter einen kapazitiven Teiler mit einem Hochspannungskondensator und einem Meßkondensator enthält.
Die Spannung an den Klemmen jedes der Meßkondensatoren gelangt an den Eingang eines Vorverstärkers, dessen Ausgang mit einem Verstärker verbunden ist. Der Ausgang jedes Vorverstärkers ist über Widerstände an den Eingang der beiden anderen Verstärker angeschlossen.
Durch geeignete Wahl der Werte der erwähnten Widerstände kann man am Ausgang der Verstärker Meßspannungen erhalten, deren Absolutwert von Störungen aufgrund der Streukapazitäten unabhängig sind. Diese Schaltung erlaubt aber nicht die gleichzeitige Regelung der Phase der Meßspannungen, da die Nullpunktregelung einer Phase den Nullpunkt der anderen Phasen beeinflußt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Spannungsmessung einer Dreiphasenanlage mit Hilfe von kapazitiven Teilern zu realisieren, bei der die Korrekturregelungen von wechselseitigen Induktanzen unabhängig von den drei Phasen sind.
Die vorliegende Erfindung hat also zum Gegenstand eine Vorrichtung zur Messung der Spannungen einer Dreiphasenanlage, insbesondere vom abgeschirmten Typ, die für jeden der Phasenleiter einen kapazitiven Teiler mit einem ersten Kondensator enthält, der einerseits an den Leiter und andererseits an einen zweiten mit Masse verbundenen Kondensator angeschlossen ist, wobei die Spannung jedes der zweiten Kondensatoren der Teller einerseits an den Eingang eines Inverters und andererseits über einen ersten Widerstand an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers angelegt ist, der auch über zweite und dritte Widerstände an die Ausgänge der Inverter der jeweils beiden anderen Phasen angeschlossen ist, wobei die zweiten und dritten Widerstände so gewählt werden, daß, wenn nur eine Phase unter Spannung ist, die Ausgangsspannungen der Operationsverstärker entsprechend den anderen Phasen Null werden, so daß die Ausgangsspannungen der Verstärker nach dieser Regelung proportional zu den Spannungen der Leiter werden.
Die Erfindung hat auch zum Gegenstand eine Vorrichtung zur Messung der Spannungen einer Dreiphasenanlage, insbesondere vom abgeschirmten Typ, die für jeden der Phasenleiter einen ersten Kondensator enthält, der einerseits an den Leiter und andererseits an einen mit einem zweiten Kondensator als Integrator geschalteten Operationsverstärker angeschlossen ist, wobei die Ausgangsspannung der als Integrator beschalteten Verstärker einerseits an den Eingang eines Inverters und andererseits über einen ersten Widerstand an den negativen Eingang eines anderen Operationsverstärkers angeschlossen ist, der außerdem über zweite bzw. dritte Widerstände mit den Ausgängen der Inverter der beiden anderen Phasen verbunden ist, wobei die Werte der zweiten und dritten Widerstände so gewählt werden, daß, wenn nur eine Phase unter Spannung ist, die Ausgangsspannungen der anderen Operationsverstärker entsprechend den beiden anderen Phasen Null werden, so daß die Ausgangsspannungen dieser anderen Verstärker nach dieser Regelung proportional zu den Spannungen der Leiter werden.
Vorzugsweise sind die Inverter als Inverter geschaltete Operationsverstärker.
Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Figur 2 zeigt ein Teilschema einer Variante.
Im oberen Teil der Figur 1 erkennt man das übliche Schaltbild einer Meßvorrichtung mit kapazitiven Teilern.
Jede der Spannungen v1, v2, v3 liegt am negativen Eingang eines Operationsverstärkers (I1, I2, I3), der aufgrund eines Eingangswiderstands des Werts R und eines Rückkopplungswiderstands desselben Werts als Inverter wirkt.
Die Spannung v1 wird auch über einen Widerstand des Werts R1 an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers A1 angelegt, der einen Rückkopplungswiderstand des Werts R'1 besitzt.
Außerdem ist der negativen Eingang des Verstärkers A1 mit dem Ausgang der Inverter I2 und I3 über Widerstände des Werts R21 bzw. R31 verbunden.
Mit S1 sei das Ausgangssignal des Verstärkers A1 bezeichnet.
Entsprechend wird die Spannung v2 über einen Widerstand mit dem Wert R2 an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers A2 angelegt, der einen Rückkopplungswiderstand des Werts R'2 besitzt.
Der negative Eingang des Verstärkers A2 ist auch an den Ausgang der Inverter I1 und I3 über Widerstände des Werts R12 bzw. R32 angeschlossen. Mit S2 wird das Ausgangssignal des Verstärkers A2 bezeichnet.
Schließlich wird die Spannung v3 über einen Widerstand des Werts R3 an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers A3 angelegt, der einen Rückkopplungswiderstand R'3 besitzt. Der negative Eingang des Verstärkers A3 ist auch an den Ausgang der Inverter I1 und I2 über Widerstände R13 bzw. R23 angesdhlossen. Mit S3 wird das Ausgangssignal des Verstärkers A3 bezeichnet.
Die Widerstände werden beispielsweise folgendermaßen bestimmt:
- Man setzt die Schiene 1 unter Spannung, während die Schienen 2 und 3 die Spannung Null besitzen. Der Wert R12 wird so festgelegt, daß das Signal S2 Null ist, und der Wert R13 wird so festgesetzt, daß das Signal S3 Null ist.
- Man beginnt dieselbe Operation mit der Schiene 2 als einziger spannungsführender Schiene, was die Festlegung der Widerstände R21 und R23 erlaubt, und dann mit der Schiene 3 als einziger spannungsführender Schiene, um die Werte R31 und R32 festzulegen.
Nach dieser Regelung gelten folgende Beziehungen:
S1 = k1 V1
S2 = k2 V2
S3 = k3 V3
Hierbei sind k1, k2 und k3 Konstante.
So wurden die Einflüsse der Streukapazitäten eliminiert.
Wegen der Verwendung der Inverterverstärker I1, I2, I3 kann man die oben beschriebene Schaltung verwenden und das gestellte Problem lösen.
Figur 2 zeigt eine Variante der Schaltung, in der der übliche kapazitive Teiler für jede Phase durch einen ersten Kondensator C1 bzw. C2 bzw. C3 in Reihe mit einem Operationsverstärker A'1, A'2 und A'3 gebildet wird, der als Integrator geschaltet ist, d.h. der zwischen seinem negativen Eingang und seinem Ausgang einen zweiten Kondensator C'1 bzw. C'2 bzw. C'3 besitzt. Die übrige Schaltung bleibt unverändert. So ergibt sich:
Allein durch die Hinzufügung der Integratorverstärker A'1, A'2, A'3 läßt sich die Spannung durch Verstärkung der Ströme i1, i2, i3 messen, die die Kondensatoren C1, C2, C3 durchfließen.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Spannungen einer Dreiphasenanlage, insbesondere vom abgeschirmten Typ, die für jeden der Phasenleiter (1, 2, 3) einen kapazitiven Teiler mit einem ersten Kondensator (C1, C2, C3) enthält, der einerseits an den Leiter (1, 2, 3) und andererseits an einen zweiten mit Masse verbundenen Kondensator (C'1, C'2, C'3) angeschlossen ist, wobei die Spannung (v1, v2, v3) jedes der zweiten Kondensatoren (C'1, C'2, C'3) der Teiler einerseits an den Eingang eines Inverters (I1, I2, I3) und andererseits über einen ersten Widerstand (R1, R2, R3) an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers (A1, A2, A3) angelegt ist, der auch über zweite (R21, R12, R13) und dritte Widerstände (R31, R32, R23) an die Ausgänge der Inverter (I1, I2, I3) der jeweils beiden anderen Phasen angeschlossen ist, wobei die zweiten und dritten Widerstände (R21, R12, R13; R31, R32, R23) so gewählt werden, daß, wenn nur eine Phase unter Spannung ist, die Ausgangsspannungen der Operationsverstärker (A1, A2, A3) entsprechend den anderen Phasen Null werden, so daß die Ausgangsspannungen der Verstärker (A1, A2, A3) nach dieser Regelung proportional zu den Spannungen der Leiter (1, 2, 3) werden.

2. Vorrichtung zur Messung der Spannungen einer Dreiphasenanlage, insbesondere vom abgeschirmten Typ, die für jeden der Phasenleiter (1, 2, 3) einen ersten Kondensator (C1, C2, C3) enthält, der einerseits an den Leiter (1, 2, 3) und andererseits an einen mit einem zweiten Kondensator (C'1, C'2, C'3) als Integrator geschalteten Operationsverstärker (A'1, A'2, A'3) angeschlossen ist, wobei die Ausgangsspannung (v1, v2, v3) der als Integrator beschalteten Verstärker (A'1, A'2, A'3) einerseits an den Eingang eines Inverters (I1, I2, I3) und andererseits über einen ersten Widerstand (R1, R2, R3) an den negativen Eingang eines anderen Operationsverstärkers (A1, A2, A3) angeschlossen ist, der außerdem über zweite (R21, R12, R13) bzw. dritte Widerstände (R31, R32, R23) mit den Ausgängen der Inverter (I1, I2, I3) der beiden anderen Phasen verbunden ist, wobei die Werte der zweiten und dritten Widerstände (R21, R12, R13; R31, R32, R23) so gewählt werden, daß, wenn nur eine Phase unter Spannung ist, die Ausgangsspannungen der anderen Operationsverstärker (A1, A2, A3) entsprechend den beiden anderen Phasen Null werden, so daß die Ausgangsspannungen dieser anderen Verstärker (A1, A2, A3) nach dieser Regelung proportional zu den Spannungen der Leiter (1, 2, 3) werden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inverter (I1, I2, I3) als Inverter geschaltete Operationsverstärker sind.