DE949582C - Arrangement for the monitoring of power amplifiers and for automatic switching to a replacement amplifier - Google Patents

Description

Anordnung zur Überwachung von Kraftverstärkern und. zur automatischen Umschaltung auf einen Ersatzverstärker Die Erfindung bezieht sich auf die Überwachung von Kraftverstärkern, insbesondere von MeB-verstärkern, die in Verbindung mit kapazitiven Spannungsteilern in Höchstspannungsnetzen zum Betrieb von Meßgeräten, Zählern, Distanzschutzrelais u. dgl. verwendet werden. Von solchen MeB-verstärkern wird nicht nur eine hohe Genauigkeit gefordert, sondern im Hinblick auf die Wichtigkeit der über den Verstärker betriebenen Geräte absolute Betriebssicherheit. Deshalb müssen diese Verstärker mit einer Überwachungseinrichtung und einer automatischen Ersatzschaltung ausgerüstet sein. Derartige Einrichtungen sind bereits in mannigfaltiger Art bekannt, jedoch sind die bekannten Einrichtungen aus verschiedenen Gründen nicht für den vorliegenden Zweck geeignet.Arrangement for monitoring power amplifiers and. to the automatic Switching to a backup amplifier The invention relates to monitoring of force amplifiers, especially of MeB amplifiers that are used in conjunction with capacitive Voltage dividers in extra high voltage networks for the operation of measuring devices, counters, distance protection relays and the like can be used. Such MeB amplifiers not only achieve a high level of accuracy required, but with regard to the importance of the amplifier operated Devices absolute operational reliability. Therefore, these amplifiers must be equipped with a monitoring device and an automatic backup circuit. Such facilities are already known in many ways, but the known devices are not suitable for the present purpose for various reasons.

Im Hinblick darauf, dä,B an den Verstärker Schatzrelais mit zum Teil sehr kurzer Ansprechzeit angeschlossen sind, spielt die Umschaltzeit bei der Wahl der geeigneten Ersatzschaltung eine ausschlaggebende Rolle. Es gibt zwar bereits Ersatzschaltungen, bei denen die Umschaltung vom Betriebsgerät auf das Ersatzgerät relaislos erfolgt und demnach keine merkbare Umschaltzeit auftritt. Derartige Schaltungen sind aber nur anwendbar, wenn jedem Betriebsverstärker ein Ersatzverstärker fest zugeordnet ist, wobei in der Regel der Ersatzverstärker zumindest eingangsseitig dem Betriebsverstärker dauernd parallel geschaltet ist.With a view to that, B to the amplifier treasure relay with part are connected with a very short response time, the switching time plays a role in the selection the suitable equivalent circuit plays a decisive role. There is already Replacement circuits in which the switchover from the operating device to the replacement device takes place without a relay and therefore no noticeable switchover time occurs. Such circuits but are only applicable if each operational amplifier has a replacement amplifier fixed is assigned, the replacement amplifier at least on the input side as a rule is continuously connected in parallel to the operational amplifier.

Die in Hoch- und Höchstspannungsnetzen an kapazitive Spannungsteiler angeschlossenen Meßverstärker erfordern aber wegen ihrer hohen Leistungsabgabe und den für die Betriebsfrequenz von 5o Hz sehr hohen Genauigkeitsanforderungen einen beträchtlichen Aufwand, so daß es wirtschaftlich nicht tragbar wäre, jedem Verstärker einen Ersatzverstärker zuzuordnen. Es muß also in vorliegendem Falle für mehrere Betriebsverstärker ein gemeinsamer Ersatzverstärker vorgesehen werden. Die für einen solchen Fall bekannten Überwachungsschaltungen unter Verwendung üblicher Relais imAnodenkreis oder an ähnlichen geeigneten Stellen der Verstärkerschaltung genügen jedoch den zeitlichen Anforderungen in vorliegendem Fall nicht.In high and extra high voltage networks on capacitive voltage dividers connected measuring amplifiers require but because of their high power output and the very high accuracy requirements for the operating frequency of 50 Hz considerable expense so that it would not be economically viable to use any amplifier assign a replacement amplifier. So in the present case it must be for several A common replacement amplifier can be provided for operational amplifiers. The one for one In such a case, known monitoring circuits using conventional relays in the anode circuit or at similar suitable points in the amplifier circuit are sufficient but not the time requirements in the present case.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überwachungs- und Umschalteeinrichtung zu schaffen, die den hier gestellten hohen Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Umschaltzeit, gerecht wird.The object of the invention is to provide a monitoring and switching device to create the high demands made here, especially with regard to the switchover time.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Kompensationskreis eine der Eingangsspannung des Verstärkers und eine seiner Ausgangsspannung proportionale Wechselspannung, die im Normalbetrieb des Verstärkers mit Hilfe eines Phasen- und Amplitudenregelgliedes einander gleichgemacht sind, gegeneinandergeschaltet und an die eine Diagonale einer Gleiehrichterbrücke gelegt sind, in deren anderer Diagonale ein hochempfindliches, schnell arbeitendes Relais angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in that in a compensation circuit one of the input voltage of the amplifier and one proportional to its output voltage AC voltage, which in normal operation of the amplifier with the help of a phase and Amplitude control element are made equal to each other, switched against each other and on which a diagonal of a rectifier bridge is placed, in the other diagonal a highly sensitive, fast working relay is arranged.

Es ist zwar bereits bekannt, für die Überwachung von Röhrenkreisen eine dem Röhrenstrom und eine der Ausgangsspannung proportionale Spannung zu erzeugen, beide gleichzurichten und zur Kompensation zu bringen, um eine Störungsanzeige zu bewirken. Diese Anordnung ist aber für den hier vorliegenden Zweck schon deshalb nicht brauchbar, weil die vorherige Gleichrichtung der zu vergleichenden Wechselspannung eine beträchtliche Verzögerung der Ansprechzeit zur Folge hat. Demgegenüber weist die Erfindung den Vorteil auf, daß im Kompensationskreis die Wechselspannungen direkt kompensiert werden, so daß bei einem Wechselstromfluß ;in der Gleichrichterbrücke das in der Diagonale liegende Relais nach spätestens 1/4 Periode ansprechen kann.Although it is already known for monitoring tube circles to generate a voltage proportional to the tube current and a voltage proportional to the output voltage, rectify both and bring them to compensation in order to display a fault cause. However, this arrangement is already there for the purpose at hand not usable because the previous rectification of the alternating voltage to be compared results in a considerable delay in response time. In contrast, points the invention has the advantage that the alternating voltages are directly in the compensation circuit be compensated, so that with an alternating current flow; in the rectifier bridge the relay lying in the diagonal can respond after 1/4 period at the latest.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel an Hand der Schaltskizze näher beschrieben werden. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen in Verbindung mit einem kapazitiven Spannungswandler verwendeten Meßverstärker zur Durchführung von Messungen und Überwachungsaufgaben an Höchstspannungsnetzen. Dabei ist jeder Phase ein solcher Meßverstärker zugeordnet, und zweckmäßig wird den einem Drehstromsystem zugeordneten drei Meßverstärkern gemeinsam ein Reserveverstärker zuggeordnet, der bei Bedarf automatisch an die Stelle eines der drei Verstärker tritt. Bei einer solchen Anordnung ist es selbstverständlich, daß bei einer Störung auch eine Alarmierung erfolgt, damit der Ersatzverstärker so schnell als möglich wieder den übrigen Verstärkern als Reserve zur Verfügung steht.In the following, an embodiment is to be based on the circuit diagram are described in more detail. The embodiment relates to one in conjunction measuring amplifier used with a capacitive voltage converter for implementation of measurements and monitoring tasks on extra-high voltage networks. Everyone is there Phase is assigned to such a measuring amplifier, and it is expedient to use a three-phase system assigned three measuring amplifiers together a reserve amplifier is assigned to the automatically takes the place of one of the three amplifiers if necessary. At a With such an arrangement, it goes without saying that an alarm will also be issued in the event of a fault takes place so that the replacement amplifier as soon as possible back to the remaining amplifiers is available as a reserve.

In der Schaltung ist nur der Verstärker selbst in seiner .üblichen symbolischen Darstellung und die Kompensationsschaltung für seine Überwachung gezeigt. Die von dem Überwachungsrelais gesteuerten Umschah- und Alarmstromkreise sowie sonstige Stromkreise mit Hilfsrelais, die zur Speicherung des Schaltzustandes und zur Sperrung des belegten Reserveverstärkers gegen eine weitere Belegung erforderlich sind, wurden nicht dargestellt, da sie ohne weiteres von jedem Schaltungsfachmann auf verschiedenste Weise realisiert werden können.In the circuit, only the amplifier itself is in its usual way symbolic representation and the compensation circuit for its monitoring shown. The switching and alarm circuits controlled by the monitoring relay and others Circuits with auxiliary relays for storing the switching status and for blocking of the occupied reserve amplifier are required against a further assignment not shown, as they are readily available by every circuit expert Way can be realized.

In dem Schaltbild ist mit Cl, C2 der kapazitive Spannungsteiler bezeichnet, der einerseits an eine Phase der Hochspannungsleitung angeschlossen ist, andererseits an Erde liegt. An dem niederspannungsseitigen Kondensator wird die Eingangsspannung für den Meßverstärker MV abgenommen, an dessen Ausgang die Belastung L, bestehend aus Meßgeräten, Zählern und Relais, angeschlossen ist. Parallel zu den Eingangsklemmen liegt ein weiterer kapazitiver Spannungsteiler, bestehend aus den Kapazitäten C3, C4, der zur Bildung einer geeigneten Vergleichswechselspannung für den Kompensationskreis dient.In the circuit diagram, the capacitive voltage divider is denoted by Cl, C2, which on the one hand is connected to a phase of the high-voltage line, on the other hand is on earth. The input voltage is applied to the capacitor on the low-voltage side for the measuring amplifier MV removed, at the output of which the load L, consisting from measuring devices, counters and relays, is connected. In parallel with the input terminals there is another capacitive voltage divider, consisting of the capacitances C3, C4, which is used to form a suitable comparison AC voltage for the compensation circuit serves.

Da es bei dem Meßverstärker zur Erzielung der gewünschten Meßgenauigkeit auf sehr genaue Einhaltung des Teilverhältnisses Cl : C2 ankommt, wird vorteilhaft der Teiler C.IC4 in die Kapazität C2 mit eingeeicht.Since it is with the measuring amplifier to achieve the desired measurement accuracy very precise compliance with the partial ratio Cl: C2 is important, is advantageous the divider C.IC4 is calibrated into the capacitance C2.

Die Ausgangsspannung des Verstärkers wird außer der Belastung noch über ein Regelglied R zur Einstellung von Amplitude und Phase und einen Trenn- und Anpassungsübertrager U dem Kompensationskreis zugeführt. Die auf der Sekundärseite des übertragers Ü auftretende Wechselspannung U2 und die am Kondensator C3 abgenommene Wechselspannung U1 werden so gewählt, daß sie einander annähernd gleich sind. Sie sind in dem Kompensationskreis gegeneinandergeschaltet, so daß an den Diagonalpunkten der Gleichrichterbrücke nur ihre Differenz wirksam wird. Mit Hilfe des Regelgliedes R wird die Spannung U2 nach Betrag und -Phase so eingeregelt, daß sie im Normalbetrieb des Verstärkers völlig mit der Spannung U1 übereinstimmt. In der das Relais enthaltenden anderen Brückendiagonale fließt somit bei Normalbetrieb kein Strom, außerdem wird auch dem kapazitiven Teiler C.IC4 keine Leistung entnommen.In addition to the load, the output voltage of the amplifier is also fed to the compensation circuit via a control element R for adjusting amplitude and phase and an isolating and matching transformer U. The alternating voltage U2 occurring on the secondary side of the transformer U and the alternating voltage U1 taken from the capacitor C3 are selected so that they are approximately equal to one another. They are connected against one another in the compensation circuit, so that only their difference is effective at the diagonal points of the rectifier bridge. With the aid of the control element R, the voltage U2 is regulated according to its magnitude and phase so that it corresponds completely to the voltage U1 during normal operation of the amplifier. In the other bridge diagonal containing the relay, no current flows during normal operation, and no power is drawn from the capacitive divider C.IC4.

Wenn der Verstärker gestört ist, wird die Spannung U2 kleiner, der Differenzstrom fließt durch das Relais, welches hochempfindlich ist, damit es schon bei kleinen Änderungen des Verstärkungsgrades anspricht und außerdem spätestens nach 1/4 Periode des Meßwechselstromes, d. h. in dem gewählten Ausführungsbeispiel mit einem mit Netzwechselstrom von 50 Hz betriebenen Meßv erstärker nach 5 msec, anspricht. Relais mit solch großer Empfindlichkeit sind allgemein bekannt; geeignet hierfür sind beispielsweise die üblichen Telegrafenrelais. Auch andere bekannte Relaistypen mit Ansprechzeiten von 2 bis 3 msec sind ohne weiteres verwendbar. Beim Ansprechen des Relais wird einerseits ein Alarmkreis geschlossen, andererseits ein schnell wirkendes Umschaltschütz betätigt, das den gestörten Verstärker ab- und den Ersatzverstärker einschaltet.If the amplifier is disturbed, the voltage U2 is lower, the differential current flows through the relay, which is highly sensitive so that it responds even to small changes in the gain and also after 1/4 period of the measuring alternating current at the latest, ie in the selected embodiment with a measuring amplifier operated with mains alternating current of 50 Hz responds after 5 msec. Relays with such great sensitivity are well known; The usual telegraph relays, for example, are suitable for this. Other known relay types with response times of 2 to 3 msec can also be used without further ado. When the relay responds, an alarm circuit is closed on the one hand, and a fast-acting changeover contactor is actuated on the other hand, which switches off the faulty amplifier and switches on the backup amplifier.

Die Schaltung der obenerwähnten Hilfsrelaisstromkreise kann in verschiedener Weise ausgebildet sein, je nachdem, ob die überwachungseinrichtung dem Meßweg oder dem Verstärker zugeordnet ist.The circuit of the above-mentioned auxiliary relay circuits can be in different Manner, depending on whether the monitoring device or the measuring path assigned to the amplifier.

Da der Ersatzverstärker mehreren Betriebsverstärkern gemeinsam zugeordnet ist, ist es unbedingt notwendig, daß er im: Bedarfsfalle auch betriebsbereit ist. Deshalb muß auch dieser Verstärker dauernd überwacht werden. Hierzu kann man eine ebensolche Überwachungseinrichtung verwenden, wie sie vorstehend für die Betriebsverstärker beschrieben ist. Die erforderliche Eingangsspannung für den Ersatzverstärker kann man hierbei dem Ausgangskreis eines der Betriebsverstärker oder auch direkt dem örtlichen Wechselstromnetz gleicher Frequenz entnehmen.Since the replacement amplifier is assigned to several operational amplifiers in common is, it is absolutely necessary that it is ready for operation in case of need. Therefore this amplifier must also be monitored continuously. You can use a Use the same monitoring device as described above for the operational amplifiers is described. The required input voltage for the replacement amplifier can one here to the output circuit of one of the operational amplifiers or directly to the Take the local alternating current network of the same frequency.

Die Erfindung ist nicht auf den beschriebenen An`,v endungsfall beschränkt, sondern kann immer dann mit Vorteil verwendet werden, wenn man aus irgendwelchen Gründen mehreren Betriebsverstärkern gemeinsam einen Ersatzverstärker zuordnen muß.The invention is not limited to the use case described, but can always be used to advantage if you get out of any For reasons, several operational amplifiers must jointly assign a replacement amplifier.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Überwachung von Kraftverstärkern, insbesondere Meßverstärkern in Hochspannungsnetzen in Verbindung mit kapazitiven Spannungswandlern, und zur automatischenUmschaltung auf einenErsatzverstärker ;im Störungsfalle, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kompensationskreis eine der Eingangsspannung des Verstärkers und eine seiner Ausgangsspannung proportionale Wechselspannung, die im Normalbetrieb des Verstärkers mit Hilfe eines Phasen- und Amplitudenregelgliedes einander gleich gemacht sind, gegeneinandergeschaltet und an die eine Diagonale einer Gleichrichterbrücke gelegt sind, in deren anderer Diagonale ein hochempfindliches schnell arbeitendes Relais angeordnet ist. PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for monitoring power amplifiers, in particular measuring amplifiers in high-voltage networks in connection with capacitive voltage converters, and for automatic switching to a replacement amplifier; in the event of a failure, characterized in that in a compensation circuit one of the input voltage of the amplifier and an alternating voltage proportional to its output voltage, which in the Normal operation of the amplifier with the help of a phase and amplitude control element are made equal to each other, connected to one another and to which a diagonal of a rectifier bridge are placed, in the other diagonal of which a highly sensitive, fast-working relay is arranged. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Eingangsspannung proportionale Wechselspannung an einem den Eingangsklemmen des Verstärkers parallel geschalteten kapazitiven Spannungsteiler abgenommen wird. 2. Arrangement according to Claim 1, characterized in that the AC voltage proportional to the input voltage at a capacitive voltage divider connected in parallel to the input terminals of the amplifier is removed. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Spannungsteiler in den die Meßspannung für den Verstärker liefernden kapazitiven Teiler eingeeicht ist. q.. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Ausgangsspannung proportionale Wechselspannung vom Ausgangskreis des Verstärkers direkt abgenommen und dem Kompensationskreis über das Regelglied und einem Trenn- und Anpassungsübertrager zugeführt wird. $. Anordnung nach Anspruch 1 bis q., gekennzeichnet durch die Verwendung eines schnell arbeitenden Relais mit einer Eigenzeit von weniger als 1/4 Periode der Meßwechselspannung. 6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsrelais bei seinem Ansprechen einen Alarmkreis schließt und gleichzeitig ein schnell wirkendes Umschaltschütz betätigt. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch weitere vom Überwachungsrelais abhängige Hilfsrelais zur Speicherung des eingetretenen Schaltzustandes und zur Sperrung des Ersatzverstärkers gegen weitere Belegung. B. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in gleicher Weise bei dem Ersatzverstärker zur dauernden Überwachung seiner Betriebsbereitschaft angewendet ist. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Überwachung des Ersatzverstärkers benötigte Eingangsspannung dem Ausgangskreis eines Betriebsverstärkers bzw. dem örtlichen Wechselstromnetz entnommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 896 o61; Fernmeldetechn. Zeitschrift (FTZ) 195 z, H. 7, S.3o5 bis 3o7.3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the capacitive voltage divider is calibrated in the capacitive divider supplying the measuring voltage for the amplifier. q .. Arrangement according to claim 1, characterized in that the alternating voltage proportional to the output voltage is taken directly from the output circuit of the amplifier and fed to the compensation circuit via the control element and an isolating and matching transformer. $. Arrangement according to Claims 1 to q., Characterized by the use of a fast-working relay with an operating time of less than 1/4 period of the measuring alternating voltage. 6. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that the monitoring relay closes an alarm circuit when it responds and at the same time actuates a fast-acting changeover contactor. 7. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized by further auxiliary relays dependent on the monitoring relay for storing the switching state that has occurred and for blocking the replacement amplifier against further occupancy. B. Arrangement according to claim 1 to 5, characterized in that it is used in the same way in the replacement amplifier for permanent monitoring of its operational readiness. 9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the input voltage required for monitoring the replacement amplifier is taken from the output circuit of an operational amplifier or the local alternating current network. Considered publications: German Patent No. 896 061; Telecommunications Journal (FTZ) 195 z, issue 7, pp.3o5 to 3o7.