AT220693B - - Google Patents

Description

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  Schaltungsanordnung zum Vergleich von Messgrössen vorzugsweise zum
Schutz von Hochspannungsleitungen 
Die Erfindung bezieht sich besonders auf eine Schutzeinrichtung für Hochspannungsleitungen. Eine derartige Einrichtung ist nötig, um Hochspannungsleitungen und Starkstromanlagen vor Schaden durch Feh- ler und Kurzschlüsse zu schützen. Bei einem bekannten Schutzverfahren wird zu diesem Zweck die Pha- senlage des Leitungsstromes an beiden Enden der Hochspannungsleitung miteinander verglichen. Bei fehler- freier Leitung oder bei einem ausserhalb des betreffenden Leitungsabschnitts liegenden Fehler ist die Pha- senlage der Ströme an beiden Leitungsenden gleich,   d. h.   die Polarität des Stromes ist zu gleichen Zeitpunkten an beiden Enden der Leitung gleich.

   Ein Fehler oder Kurzschluss auf der Leitung hat zur Folge, dass die Phasenlage der Leitungsströme bis zu 1800 voneinander abweicht, d. h., dass die Polarität des Stromes zu bestimmten Zeitpunkten an beiden Enden der Leitung verschieden ist. Aus dem Phasenunterschied wird ein Kriterium abgeleitet, das zur Abschaltung der Leitung dient. Dieses Schutz verfahren setzt voraus, dass die Phasenlage der Ströme unverfälscht jeweils von einem Ende der Leitung zum entgegengesetzten
Ende übertragen wird. Hiezu ist für jede Übertragungsrichtung ein hochwertiger Übertragungskanal erforderlich, da ständig eine veränderliche Grösse genau übertragen werden muss. 



   Damit nicht kleine Phasenunterschiede, die   z. B.   bei grossen Entfernungen durch Phasendrehungen längs der Leitung entstehen können, schon zu einer Abschaltung der Leitung   führen,   sind Einrichtungen erforderlich, die erst bei Phasenunterschieden bestimmter Mindestgrösse die Abschaltung der Leitung bewirken. 



   Die Schaltungsanordnung zum Schutz von Hochspannungsleitungen durch Vergleich der Stromphasen an den Leitungsenden und Abschalten der Leitung bei Phasenunterschieden bestimmter Mindestgrösse gemäss der Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten derartigen Anordnungen. Insbesondere wird die Störempfindlichkeit sowie die erforderliche Bandbreite für die Übertragung herabgesetzt und die Abschaltung der Leitung in allen Störungsfällen schnell bewirkt.

   Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass an beiden Leitungsenden Schaltmittel vorgesehen sind, die aus einer mit dem Leitungsstrom am jeweiligen Leitungsende in fester Phasenbeziehung stehenden Wechselspannung Rechteckimpulse bestimmter Impulsdauer ableiten und zum jeweils andern Leitungsende gegebenenfalls in Form amplituden- und bzw.

   oder frequenzmodulierter Schwingungen übermitteln, wo Auswerteschaltmittel vorgesehen sind, die den empfangenen, gegebenenfalls demodulierten Impulsen Abtastimpulse sehr kurzer Impulsdauer überlagern, die aus der   mildern Leitungsstrom   an diesem Leitungsende in fester Phasenbeziehung stehenden Wechselspannung abgeleitet werden, bei Phasengleichheit an beiden Leitungsenden in der Mitte der empfangenen   Im-   pulse liegen und nur dann Auslöseschaltmittel betätigen und die Abschaltung der Leitung bewirken, wenn sie mit den übermittelten Impulsen nicht koinzident sind. Störungen auf dem Übertragungsweg können sich also nur auswirken, wenn sie während der Dauer   derAbtastimpulse   auftreten. Da die Dauer dieser Abtastimpulse sehr kurz ist, ergibt sich ein Höchstmass an Sicherheit. 



   Vorteilhaft werden die Impulse einer Übertragungsrichtung gegenüber den Impulsen der andern Obertragungsrichtung phasenverschoben und nur ein Übertragungskanal für beide Übertragungsrichtungen benutzt. Hiedurch wird die erforderliche Bandbreite um die Hälfte verringert. 



   Bei Mehrphasensystemen lässt sich vorteilhaft durch Mischen der einzelnen Stromphasen eine einzige Vergleichsspannung bilden, die nur bei Störungen auf der Leitung   z. B. über   eine Oberstromanregung zur 

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 Phasenauswertung herangezogen wird. In diesem Falle werden Impulse über den Übertragungskanal nur bei Auftreten von Störungen übertragen. Während der übrigen Zeit kann der Übertragungskanal für die Übertragung anderer Nachrichten ausgenützt werden. 



   Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert. 



   Fig.   l   zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung zur Überwachung eines Drehstromsystems. Am Eingang E wird eine durch Mischen der einzelnen Stromphasen gewonnene Wechselspannung nur bei Störungen auf der Leitung zugeführt. Der Verlauf dieser Spannung ist in Fig. 2, Zeile 1, dargestellt. Sie wird einem Amplitudenbegrenzer B zugeführt, der auf einen bestimmten Wert.   z. B.   



  0, 5 Volt, begrenzt und an seinem Ausgang die in Fig. 2, Zeile 2 dargestellte Spannung an die Kippstufe K abgibt. Diese gibt an ihrem Ausgang die in Fig. 2, Zeile 3 dargestellten Rechteckimpulse mit einem Tastverhältnis 1   : 1   ab. Diese Impulse werden einerseits der monostabilen Kippstufe KM1 zugeführt, die von   jedernegativenFlanke füreine bestimmte   Zeit   ausgelöst wird. Die Ausgangsspannung   der monostabilen Kippstufe KM1 ist in Fig. 2, Z. 4, dargestellt. Die Impulsdauer der von der monostabilen Kippstufe   KM   abgegebenen Impulse ist einstellbar, z. B. durch Verändern der Zeitkonstante, und entspricht den zulässigen Phasenunterschieden   zwischen den Strömen an beiden Leitungsenden.

   Beiden in Fig. 2, Zeile 4,   dargestellten Impulsen wurde ein zulässiger Phasenunterschied von   $ 4SO   angenommen, was bei einer Frequenz von 50 Hz 
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 durch während der Impulsdauer für die vom Generator G zugeführten Schwingungen durchlässig wird, die über den Übertragungskanal UK zum andern Leitungsende übertragen werden. Dort gelangen sie über das Empfangs- filter F, den Verstärker V, die Gleichrichterschaltung Gr und den Tiefpass TP an den Eingang der monostabilen
Kippstufe KM3. 



   Für die   andere Übertragungsrichtung wird am Eingang E'eine   durch Mischen der einzelnen Strompha- sen an diesem Leitungsende gewonnene Wechselspannung zugeführt, die gegenüber der entsprechenden
Wechselspannung am andern Leitungsende um 180  phasenverschoben ist und die ebenfalls nur bei Störun- gen auf der Leitung wirksam wird. Durch die Verschiebung um 1800 wird eine Verschachtelung der   Impul-   se beider   Übertragungsrichtungen   erreicht, und für die Übertragung nur ein Übertragungskanal benötigt. 



   Der Verlauf dieser Wechselspannung ist in Fig. 2, Zeile 6 dargestellt. Sie wird in dem Begrenzer B'be- grenzt (Fig.      Zeile 7), in der Kippstufe K'in Rechteckimpulse umgewandelt   (Fig. 2,   Zeile 8) und steuert die monostabile Kippstufe KM1', die an ihrem Ausgang Impulse bestimmter einstellbarer Impulsdauer ab- gibt (Fig. 2, Zeile 9). Die Schwingungen des Generators   G'werden   durch diese Impulse in der Modulator- schaltung M'amplitudenmoduliert und über den Übertragungskanal UK zum andern   Leitungsende über-   tragen, wo sie über das Empfangsfilter F', den Verstärker V', die Gleichrichterschaltung   Gr'und   den
Tiefpass TP'der monostabilen Kippstufe   KM3'zugeführt   werden. 



   Die Ausgangsspannung der Kippstufe K steuert ausserdem eine monostabile Kippstufe KM2. Der Kontakt a sei zunächst als offen angenommen. Diese monostabile Kippstufe KM2 wird ebenfalls nur durch bestimmte Polaritätsänderungen,   z. B.   durch positive Impulsflanken, ausgelöst und gibt an ihrem Ausgang Abtastimpulse sehr kurzer Dauer mit einstellbarer Verzögerung ab. Diese Impulse sind in Fig. 2, Zeile 5 dargestellt. Sie werden den vom andern Leitungsende gesendeten, in Fig. 2, Zeile 9 dargestellten Impulsen überlagert. Die Verzögerung der Impulse nach   Fig. 2,   Zeile 5 ist einstellbar und so gewählt, dass die Abtastimpulse bei Phasengleichheit zwischen den Strömen an beiden Leitungsenden genau in der Mitte der vom ändern Leitungsende empfangenen Impulse liegen.

   Die mit der Übertragung verbundene geringe Laufzeit wird dadurch mit berücksichtigt. Der überlagerte Spannungsverlauf, der sich durch Kombination der Spannungsverläufe nach Fig. 2, Zeile 9 und Fig. 2, Zeile 5 ergibt, ist in Fig. 2, Zeile 11 dargestellt. Falls die Abtastimpulse nicht-mit den empfangenen Impulsen koindizent sind, wird die monostabile Kippstufe   KM3'ausgelöst,   deren Ausgangsspannung in Fig. 2, Zeile 12 dargestellt ist. Sie steuert das abfallverzögerte Relais RL'. Den entsprechenden Spannungsverlauf zeigt   Fig. 2,   Zeile 13. 



   Am andern Leitungsende ist ebenfalls eine monostabile Kippstufe KM2'vorgesehen, die in völlig analoger Weise von der Kippstufe K'gesteuert wird und die in Fig. 2, Zeile 10 dargestellten Abtastimpulse sehr kurzer Dauer und einstellbarer Verzögerung abgibt, die bei Phasengleichheit an beiden Leitungsenden genau in der Mitte der vom   andem   Leitungsende empfangenen, in   Fig. 2,   Zeile 4 dargestellten Impulse liegen. Den Verlauf der überlagerten Spannung zeigt Fig. 2, Zeile 15. Diese Spannung dient zur Steuerung der monostabilen Kippstufe KM3, deren Ausgangsspannung   Fig. 2,   Zeile 15 zeigt. Sie steuert das abfallverzögerte Relais RL. Den entsprechenden Spannungsverlauf zeigt Fig. 2, Zeile 16. 



   In Fig. 2 sind verschiedene   Störungs fälle dargestellt.   Zunächst ist der Fall angenommen, dass an beiden Leitungsenden keine Störung im Leitungsnetz registriert wird. Demzufolge wird an den Eingängen E und E'keine Wechselspannung zugeführt. Zur Zeit tl tritt nun ausserhalb des geschützten   Leitungsabschnit--   tes eine Störung auf, die zwar zu   Phasen-und Amplitudenänderungen   des Stromes führt, die jedoch an 

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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 4> 2,Mindestgrösse, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Leitungsenden Schaltmittel vorgesehen sind, die aus einer mit dem Leitungsstrom am jeweiligen Leitungsende in fester Phasenbeziehung stehenden Wechselspannung Rechteckimpulse bestimmter Impulsdauer ableiten und zum jeweils andem Leitungsende, gegebenenfalls in Form amplituden-und bzw.

   oder frequenzmodulierter Schwingungen übermitteln, wo Auswerteschaltmittel vorgesehen sind, die den empfangenen, gegebenenfalls demodulierten Impulsen Abtastimpulse sehr kurzer Impulsdauer überlagern, die aus der mit dem Leitungsstrom an diesem Leitimgsende in fester Phasenbeziehung stehenden Wechselspannung abgeleitet werden, bei Phasengleichheit an beiden Leitungsenden in der Mitte der empfangenen Impulse liegen und nur dann Auslöseschaltmittel betätigen und die Abschaltung der Leitung bewirken, wenn sie mit den übermittelten Impulsen nicht koinzident sind.

   2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der zum jeweils ändern Leitungsende übermittelten Impulse den als noch zulässig erachteten Phasenunterschieden zwischen den Strömen an beiden Leitungsenden entspricht und die Abtastung durch je einen in der Mitte der empfangenen Impulse liegenden Abtastimpulse erfolgt.

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Leitungsstrom am jeweiligen Leitungsende in fester Phasenbeziehung stehende Wechselspannung mit Hilfe eines Begrenzers (B, B') und einer von diesem gesteuerten Kippstufe (K, K') zunächst in eine Rechteckspannung umgewandelt wird und zur Steuerung einer ersten monostabilen Kippstufe (KM1, KMl') dient, die Impulse mit bestimmter, den als zulässig erachteten Phasenunterschieden entsprechender Impulsdauer formt.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste monostabile Kippstufe (KM1, KM1') nur von Polaritätsänderungen bestimmter Richtung der. ihr zugeführten Rechteckspannung ausgelöst wird.

   5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung der Kippstufe (K, K') auch einer zweiten monostabilen Kippstufe (KM2, KM2') zugeführt wird, die nur von Polaritätsänderungen bestimmter Richtung ausgelöst wird und die mit einer solchen Verzögerung in die stabile Lage zurückkehrt, dass die von ihr abgegebenen und den vom jeweils andern Leitungsende empfangenen Impulsen überlagerten Abtastimpulse sehr kurzer Impulsdauer bei Phasengleichheit an beiden Leitungsenden in der Mitte dieser Impulse liegen.

   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den vom andern Leitungende empfangenen Impulse überlagerten Abtastimpulse einer dritten monostabilen Kippstufe (KM8 " KM3) zugeführt werden und diese nur dann für einen zum sicheren Ansprechen und Halten eines nachgeschalteten Auslöseorgans, z. B. eines abfallverzögerten Relais (RL, RL') ausreichenden Zeitraum auslösen, wenn sie mit den empfangenen Impulsen nicht koinzident sind, bzw. wenn keine Impulse empfangen werden.

   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum jeweils andem Leitungsende übermittelten Impulse ein Verhältnis Impulsdauer zu Impulspause von 1 : 1 aufweisen und die Abtastung durch je zwei bei Phasengleichheit an beiden Leitungsenden in der Mitte der empfangenen Impulse liegende Abtastimpulse erfolgt, deren Abstand von den Vorderflanken bzw. von den Rückflanken der empfangenen Impulse den als noch zulässig erachteten Phasenunterschieden zwischen den Strömen an beiden Leitungsenden entspricht.

   8. Schaltungsanordnung nach den Ansprilchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastimpulse erst nach einem von den Einschwingvorgängen bestimmten Zeitraum nach Beginn der Störung auftreten oder wirksam werden, z. B. durch Sperren des Eingangs der zweiten monostabilen Kippstufe (KM2, KM2') während dieses Zeitraumes (Kontakt a, a').

   9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse einer Übemagmgsrichtung gegenüber den Impulsen der andern Ohertragungsrichtung vorzugsweise um 1800 phasenverschoben sind und beide über einen Übertragungskanal übertragen werden.

   10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Stromphasen abgeleitete Wechselspannung an einem Leitungsende gegenüber der andern mit entgegengesetzter Polung zugeführt wird und die erste monostabile Kippstufe (KM1, KM1') durch Polaritätsänderungen einer Richtung (z. B. positiver Richtung) und die zweite monostabile Kippstufe (KM2, KM2') durch Polaritätsänderungen der andern Richtung (negativer Richtung) auslösbar ist.

   1l. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, vorzugsweise zur Überwachung von Dreh- itromsystemen, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Leitungsstrom In fester Phasenbeziehung stehende Wechselspannung durch geeignetes Mischen der einzelnen Stromphasen gewonnen wird und vorzugsweise nur bei Störungen auf der Leitung zum Phasenvergleich herangezogen wird. <Desc/Clms Page number 5>

   12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskanal während der Übertragungspausen für die Übertragung anderer Nachrichten ausgenutzt wird.