DE3631167A1 - Verfahren zum erzeugen eines ausloesesignals in abhaengigkeit von der groesse und der dauer eines ueberstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Auslösesignals in Abhängigkeit von der Größe und der Dauer eines Überstromes, bei dem

• a) eine aus dem Überstrom abgeleitete, gleichgerichtete Meß­ größe abgetastet wird und die abgetasteten Meßwerte in entsprechende digitale Werte umgeformt werden,
• b) die digitalen Werte einer vorgegebenen Funktion entspre­ chend gewichtet und aufsummiert werden und bei einem ober­ halb eines vorliegenden Vergleichswertes liegenden Summen­ wert das Auslösesignal gebildet wird,
• c) die Aufsummierung vor Bildung des Auslösesignals rückgängig gemacht wird, wenn der Überstrom für eine Zeit eine vorgegebene Schwelle unterschreitet,
• d) die digitalen Signale des jeweils letzten, mindestens eine Halbperiode des Überstromes entsprechenden Zeitraumes ge­ speichert werden,
• e) ein Vergleich aller jeweils gleichzeitig gespeicherten digitalen Werte untereinander vorgenommen wird und
• f) auf einen bei dem Vergleich ermittelten höchsten gespeicher­ ten Wert mit einer unterhalb der vorgegebenen Schwelle liegenden Größe die Aufsummierung rückgängig gemacht wird, nach Patent .... (Patentanmeldung P 35 22 738.9).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartiges Verfahren so weiterzubilden, daß Meldesignale erzeugt werden, die stets eindeutig und damit unabhängig von einem im Überstrom ggf. vorhandenen, abklingenden Gleichstromglied Auskunft darüber geben, ob gerade die Erzeugung eines Auslöse­ signals im Gange ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß

• g) bei einem bei dem Vergleich erstmals ermittelten höchsten gespeicherten Wert mit einer oberhalb der vorgegebenen Schwelle liegenden Größe während einer von diesem Zeitpunkt zählenden, fest eingestellten Zeit mit einer nahezu der Periodendauer des Überstromes entsprechenden Zeitdauer untersucht, ob der jeweils gespeicherte höchste Wert ständig oberhalb der vorgegebenen Schwelle liegt;,
• h) bei Vorliegen dieser Bedingung werden Meldesignale erzeugt, es wird die vorgegebene Schwelle auf ein tieferes Niveau abgesenkt, und bei einem nachfolgenden Unterschreiten dieses Niveaus durch den jeweils höchsten gespeicherten Wert vor der Bildung des Auslösesignals werden die Meldesignale zurückgenommen, und es wird die Aufsummierung rückgängig gemacht.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß Meldesignale stets erst dann erzeugt werden, wenn nach Beginn des Vorganges des Erzeugens eines Auslösesignals und damit beim Überschreiten der vorgegebe­ nen Schwelle des Überstromes festgestellt worden ist, daß es sich im jeweiligen Falle tatsächlich um einen Überstrom und nicht um einen durch ein abklingendes Gleichstromglied vorübergehend erhöhten Strom handelt. Es werden also somit beispielsweise im Falle eines zunächst als Überstrom erkann­ ten Stromwertes, der jedoch tatsächlich nur durch ein abklin­ gendes Gleichstromglied hervorgerufen worden ist, Meldesignale nicht erzeugt; demzufolge wird dann - weil es zur Bildung eines Auslösesignales in einem solchen Falle gar nicht kommen kann - auch bei einer Beobachtungsperson nicht der falsche Ein­ druck erweckt, daß der Vorgang der Bildung des Auslösesignals tatsächlich abläuft. Ein weiterer Vorteil des erfindungsge­ mäßen Verfahrens besteht darin, daß bei relativ kleinen Über­ strömen sichergestellt ist, daß die Meldesignale unter der Wirkung des abklingenden Gleichstromgliedes nicht inter­ mittierend auftreten, weil durch ein Absenken der Ansprech­ schwelle sicher gestellt ist, daß die Meldesignale bei einem tatsächlichen Überstrom ständig abgegeben werden. Ein Einfluß des Absenkens des Niveaus der vorgegebenen Schwelle auf die Bildung des Auslösesignals ist dadurch ohne weiteres kompen­ sierbar, daß dies bei der Bildung des Summenwertes im Hinblick auf den Vergleichswert berücksichtigt wird.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Fig. 1 der Kurvenverlauf eines durch ein Gleichstromglied verlagerten Überstromes nach Gleichrichtung gezeigt, in

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und es sind in

Fig. 3 u.a. in Diagrammform die Zeitverläufe eines Meldesignals und des Auslösesignals wiedergegeben.

In Fig. 1 ist der gleichgerichtete Strom J über der Zeit t aufgetragen, und zwar nach erfolgter Gleichrichtung mittels einer Gleichrichteranordnung 1, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist dadurch eine Meßgröße M gebildet, die durch ein abklingendes Gleichstromglied G verlagert ist, wodurch sich der in der Fig. 1 gezeigte Verlauf der Meßgröße M ergibt. Dabei ist in dem dargestellten Diagramm ein derartiger Verlauf der Meßgröße M gewählt, daß diese nur in ihrer ersten Halbwelle oberhalb einer vorgegebenen Schwelle S verläuft. In Fig. 1 ist ferner das abgesenkte Niveau N der Schwelle eingezeichnet. Bei der dargestellten Meßgröße M ergibt sich also, daß infolge der Verlagerung des Stromes J die erste Halbwelle mit ihrem Scheitelwert oberhalb der vorgegebenen Schwelle S liegt, die zweite Halbwelle mit ihrem Scheitelwert unterhalb des abgesenkten Niveaus N und die folgenden beiden eingezeichneten Halbwellen im Bereich zwischen der vorgegebe­ nen Schwelle S und dem abgesenkten Niveau N mit ihren Scheitelwerten liegen.

Bei einem derartigen Verlauf des Stromes J bzw. der aus ihm abgeleiteten Meßgröße M ergibt sich, daß zum Zeitpunkt t 1 die Meßgröße M die vorgegebene Schwelle S überschreitet, woraufhin die in Fig. 2 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wiedergegebene Schaltungsanordnung durch eine nicht dargestellte Anregungsschaltung zu arbeiten beginnt. Dabei wird durch eine Abtasteinrichtung 2 in beispielsweise einem Takt von 1,333 ms die Meßgröße M abgetastet, wobei die Abtastung durch einen Taktgenerator 3 gesteuert wird. Die abgetasteten Werte werden einem Analog-Digital-Umsetzer 4 zugeführt, an dessen Ausgang 5 sowohl ein Funktionsgene­ rator 6 als auch ein Schieberegister 7 angeschlossen sind. Dieses Schieberegister 7 ist mit 8 Speicherplätzen versehen, so daß in ihm abgetastete Meßwerte jeweils eines Zeitraumes gespeichert sind, der etwas mehr als der Halbperiode des Überstromes entspricht, wenn die Netzfrequenz 50 Hz beträgt. An das Schieberegister 7 ist eine Vergleichsanordnung 8 angeschlossen, die den jeweils höchsten gespeicherten Wert im Schieberegister 7 erfaßt.

Dem Funktionsgenerator 6 ist ein Addierer 9 nachgeordnet, dem eine Grenzwertstufe 10 nachgeordnet ist. Die Grenzwert­ stufe 10 ist so eingestellt, daß sie ein Auslösesignal Z an ihrem Ausgang erzeugt, wenn in dem Addierer ein Summier­ wert erreicht ist, der einem vorgegebenen Vergleichswert entspricht.

Mit der insoweit beschriebenen Anordnung nach Fig. 2 wird also beginnend mit dem Zeitpunkt t 1 eine Addition von Impulsen des Funktionsgenerators 6 im Addierer 9 vorgenommen. Es ist damit die Erzeugung eines Auslöseimpulses (vgl. dies­ bezüglich auch das obere Diagramm in Fig. 3) eingeleitet.

Gleichzeitig mit dem Überschreiten der vorgegebenen Schwelle S durch die Meßgröße M zum Zeitpunkt t 1 wird über einen Ausgang 11 einer weiteren Grenzwertstufe 12, die der Ver­ gleichsanordnung 8 nachgeordnet ist, eine Zeitstufe 13 gesetzt. Diese Zeitstufe 13 ist so eingestellt, daß sie nach Anregung (also vom Zeitpunkt t 1 an) fast eine Periode des Überstromes läuft. Das Anlaufen der Zeitstufe 13 setzt dabei voraus, daß die weitere Grenzwertstufe 12 an ihrem Eingang 14 einen durch die Vergleichsanordnung 8 festgestellten höchsten gespeicherten Wert ermittelt, der oberhalb der Schwelle S liegt, was bei dem angenommenen Verlauf der Meßgröße M zum Zeitpunkt t 1 der Fall ist.

Die Zeitstufe 13 läuft nur dann ab, wenn während ihrer ganzen Ablaufzeit am Eingang 14 der weiteren Grenzwertstufe 12 ein Wert oberhalb der vorgegebenen Schwelle S ansteht. Andernfalls wird von der weiteren Grenzwertstufe 12 an ihrem Ausgang 15 ein Reset-Signal erzeugt, das sowohl den Addierer 9 als auch die Zeitstufe 13 zurücksetzt. Ist dies der Fall, dann wird am Ausgang 16 der Zeitstufe 13 ein Signal nicht erzeugt und daraufhin eine nachgeordnete Einrichtung 17 zur Erzeugung von Meldesignalen nicht betätigt.

Diese Verhältnisse stellen sich bei der in Fig. 1 dargestell­ ten Meßgröße M dar, weil nach Ünterschreiten der vorgegebenen Schwelle S zum Zeitpunkt t 2 bis zum Ablauf der Zeitstufe 13 von der Vergleichsanordnung 8 kein höchster gespeicherter Wert erfaßt werden kann, der oberhalb der vorgegebenen Schwelle S liegt; in allen 8 Speicherstellen des Schieberegi­ sters 7 befinden sich zwischenzeitlich nämlich nur Werte, die unterhalb der Schwelle S liegen. Die Anordnung 17 zur Erzeu­ gung von Meldesignalen spricht also in erwünschter Weise trotz zunächst erfolgenden Überschreitens der vorgegebenen Schwelle S durch die Meßgröße M während der ersten Halbwelle in erwünschter Weise nicht an; es werden keine Meldesignale erzeugt und damit in erwünschter Weise Fehlinformationen vermieden.

Überschreitet jedoch die Meßgröße M in der zweiten Halbwelle die Schwelle S, dann werden von der Vergleichsanordnung 8 auch nach dem Zeitpunkt t 2 für eine ausreichende Zeit stets höchste gespeicherte Werte erfaßt, die oberhalb der vorgege­ benen Schwelle S liegen. In diesem Falle kann die Zeitstufe 13 mangels eines Reset-Signals am Ausgang 15 der weiteren Grenz­ wertstufe 12 ablaufen und an ihrem Ausgang 16 ein Signal B erzeugen, auf das hin die Einrichtung 17 zur Erzeugung der Meldesignale anspricht. Gleichzeitig wird durch das Signal B am Ausgang 16 der Zeitstufe 13 die weitere Grenzwertstufe 12 hinsichtlich ihrer Ansprechschwelle auf ein unterhalb der vorgegebenen Schwelle S liegendes Niveau N (vgl. Fig. 1) abgesenkt. Dies bedeutet, daß die Einrichtung 17 auch dann angesprochen bleibt, wenn infolge Rauschens oder anderer Störsignale bei verhältnismäßig kleinen Überströmen die Meß­ größe M nach unten absinkt. Es wird auf diese Weise ein inter­ mittierender Betrieb der Einrichtung 17 vermieden.

In Fig. 3 ist im unteren Diagramm die Größe des Über­ stromes über der Zeit aufgetragen, wobei mit S wiederum die vorgegebene Schwelle und mit N das abgesenkte Niveau bezeich­ net ist. Dabei ist hinsichtlich des Stromverlaufs angenommen, daß dieser nach Abklingen des Gleichstromgliedes im Bereich zwischen der vorgegebenen Schwelle S und dem abgesenkten Niveau N verläuft. Anhand der Fig. 3 ist zu erkennen, daß zum Zeitpunkt t 1, d.h. bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle S nicht nur die Zählung von Impulsen im Addierer 9 beginnt, sondern auch der Zeitablauf der Zeitstufe 13. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Verlauf des Überstromes J ergibt sich dann zum Zeitpunkt t 4 ein Ansprechen der Einrichtung 17 zur Erzeugung der Meldesignale. Außerdem erfolgt zum Zeitpunkt t 4 ein Absenken des Niveaus (vgl. zweites Diagramm von oben). Ergibt sich im Addierer 9 der vorgegebene Summierwert, dann wird zum Zeitpunkt t 5 das Auslösesignal erzeugt. Dieses Auslösesignal führt zu einer Unterbrechung des Stromes und damit zu einem Verschwinden der Meßgröße M, woraufhin dann auch die Einrichtung 17 zur Erzeugung der Meldesignale abgeschaltet wird.

Deutlich zu erkennen ist in Fig. 3, daß während des ganzen Zeitraumes von der Anregung der Einrichtung 17 zum Zeitpunkt t 4 an bis zum Verschwinden des Auslösesignals, also während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Ein­ richtung 17 zur Erzeugung von Meldesignalen angesprochen war und demzufolge eindeutig darüber Auskunft gegeben hat, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Auslöse­ signals im Ablaufen war.

Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, daß die Fig. 2 im wesentlichen nur zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens gewählt worden ist; das Verfahren gemäß der Erfindung wird nämlich bevorzugt unter Einsatz eines Mikrocomputers durchgeführt, in dem sämtliche in Fig. 2 dargestellte Bau­ steine integriert sind.

Claims (2)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Auslösesignals (Z) in Ab­ hängigkeit von der Größe und der Dauer eines Überstromes (J), bei dem

• a) eine aus dem Überstrom (J) abgeleitete, gleichgerichtete Meßgröße (M) abgetastet wird und die abgetasteten Meßwerte in entsprechende digitale Werte umgeformt werden,
• b) die digitalen Werte einer vorgegebenen Funktion entsprechend gewichtet und aufsummiert werden und bei einem oberhalb eines vorliegenden Vergleichswertes liegenden Summenwert das Auslösesignal gebildet wird,
• c) die Aufsummierung vor Bildung des Auslösesignals (Z) rück­ gängig gemacht wird, wenn der Überstrom (J) für eine Zeit eine vorgegebene Schwelle (S) unterschreitet,
• d) die digitalen Werte des jeweils letzten, mindestens einer Halbperiode des Überstromes (J) entsprechenden Zeitraumes gespeichert werden,
• e) ein Vergleich aller jeweils gleichzeitig gespeicherten digitalen Werte untereinander vorgenommen wird und
• f) auf einen bei dem Vergleich ermittelten höchsten gespeicherten Wert mit einer unterhalb der vorgegebenen Schwelle (S) liegenden Größe die Aufsummierung rückgängig gemacht wird, nach Patent ...... (Patentanmeldung P 35 22 738.9),

dadurch gekennzeichnet, daß

• g) bei einem bei dem Vergleich erstmals ermittelten höchsten gespeicherten Wert mit einer oberhalb der vorgegebenen Schwelle (S) liegenden Größe während einer von diesem Zeit­ punkt (t 1) zählenden, fest eingestellten Zeit (t 1- t 4) mit einer nahezu der Periodendauer des Überstromes ent­ sprechenden Zeitdauer untersucht wird, ob der jeweils gespeicherte höchste Wert ständig oberhalb der vorgegebe­ nen Schwelle (S) liegt, daß
• h) bei Vorliegen dieser Bedingung Meldesignale erzeugt werden und die vorgegebene Schwelle (S) auf ein tieferes Niveau (N) abgesenkt wird und daß
• i) bei einem nachfolgenden Unterschreiten dieses Niveaus (N) durch den jeweils höchsten gespeicherten Wert vor der Bildung des Auslösesignales die Meldesignale zurückge­ nommen und die Aufsummierung rückgängig gemacht wird.