Anordnung zur synchronen Betätigung von Tastschaltern. Wenn zwischen den Einspeisestellen eines Versorgungsgebietes keine Steuerleitungen bestehen, so können an diesen Einspeisestel- len vorhandene Tastschallter zwecks kurzzei tiger Unterbrechung der Netzspannung und Aussendung von Fernsteuerimpulsen zu einer synchronen Betätigung dadurch angereizt werden,
dass an einer geeigneten Stelle des Netzes eine vorübergehende Erdpunktver- lagerung vorgenommen wird. Zu diesem Zweck wird über einen Widerstand an einer beliebigen Stelle des Netzes, zum Beispiel des Hochspannungsnetzes, ein Erdschluss im pulsmässig ein- oder mehrmals hergestellt entsprechend der Impulsfolge,
die für die Unterbrechungen der Netzleiter seitens der Tastschalter und für die Steuerung der im Netz verteilten Empfangsrelais erforderlich ist. Je nach der Grösse des verwendeten Wi derstandes steigt die Sternpunkterdspannung auf verschiedene Werte innerhalb mehrerer Perioden des Netzwechselstromes an.
In einem vollständig kompensierten Netz ergibt sich zum Beispiel bei einem Endwert der Verlagerungsapanung von 32% der Leiter- Sternpunktspannung eine Anstiegdauer von etwa 12 Perioden für den Anstieg nach einer Egponentialfunktion. Diese Zeit ist im Ver gleich zu der Unterbrechungszeit der Tast- schalter von 2 bis 3 Perioden ausserordent lich lang.
Infolgedessen wäre die Möglich keit gegeben, dass die verschiedenen im Netz angeordneten Tastschalter zu verschiedenen Zeiten betätigt werden, das heisst es würde sich eine unzulässige zeitliche Streuung der Tastschalterbetätigung ergeben. Dieser Man gel wird gemäss der Erfindung dadurch be seitigt, dass an den Aufstellungsorten der Tastschalter Schaltmittel vorgesehen sind, die nur bei steilem Anstieg der Sternpunkt erdspannung ansprechen und den Tastschal- ter betätigen.
Als Schaltmittel dienen vor zugsweise Relais, die in später an Hand der Figuren erläuterter Weise mit die Ansprech- zeit beeinflussenden Mitteln, wie Gleichrich tern, Kondensatoren, Drosselspulen oder Wi derständen so zusammengeschaltet sind, dass sie bei einem eindeutig bestimmten Span nungswert ansprechen und eine gleich grosse Verzögerungszeit. besitzen. Sie sind so bemes sen, dass sie die volle Erdschlussspannung, das heisst die Leiter-Sternpunktspannung dauernd aushalten, die beim natürlichen Erdschluss auftritt.
Die zeitliche Streuung des Ansprechens dieser Relais erreicht ein Minimum, wenn die Spannung rechteckfömig, also sprunghaft auf den Endwert ansteigt. Tatsächlich steigt sie aber nach einer Exponentialfunktion an, so dass es zweckmässig ist, die Relais bei 1/3--1j2 der Endspannung ansprechen zu las sen, da bis zu diesem Wert die Anstiegs geschwindigkeit relativ gross ist.
Der Verlauf der Spannungskurve erfolgt nach der Gleichung
EMI0002.0014
Der zeitliche Differentialquotient ist durch die Gleichung
EMI0002.0015
gegeben, der zur Zeit t = 0 den Höchstwert erreicht. Zur Zeit <I>t - T</I> erreicht die Span nung den Wert U = 0.63 . Uo. Die @Steil- heit beträgt in diesem Falle
EMI0002.0021
also rund<B>37%</B> der Anfangssteilheit. Legt man daher die Anspruchspannung für die zur Betätigung der Tastschalter dienenden Relais auf 0,3-0,5 .
Uo fest, so isst die Anstiegs geschwindigkeit günstig, das heisst höher als 40% der maximal möglichen Anstiegsge schwindigkeit.
Zur Erzielung einer exakten Arbeitsweise dieser Relais ist es ferner zweckmässig, die Sternpunkterdspannung vorzugsweise mittels einer Vollwe@ggleichrichterschaltunggleich- zurichten und als Relais ein hochempfind- liches Telegraphenrelais zu verwenden.
Die- ses betätigt seinerseits Zwischenrelais, die den Auslösekreis der Tastschalter steuern.
In .den Abb. 1 bis 6 sind Ausführungs beispiele für Schaltungen gemäss der Erfin dung nebst Kurvendarstellungen zur Erläu terung der Arbeitsweise gegeben.
In Abb. la liegt an den beiden rechts dar gestellten Klemmen eine stabilisierte Gleich spannung U,;, an den beiden linken Klemmen die durch Gleichrichtung gewonnene Stern- punkterdspannung LT,. Die beiden Ventilzel len 1 und 2 sind a geneinandergeschaltet. So lange die stabilisierte Spannung Uk über- wiegt, fliesst durch das Relais oder Kontakt messgerät 3 kein Strom.
Überwiegt dagegen die gleichgerichtete Sternpunkterdspannung Ue, so fliesst durch das Relais 3 Strom und bringt es zum Ansprechen. Die Höhe der sta bilisierten Gleichspannung wird auf 1j3-112 der Endspannung Uo bemessen, die nach Abb. 1b durch den Endzustand der Exponen- tiailfunktion gegeben ist.
Ist der Spannungs anstieg im Schnittpunkt der beiden Span nungen Uk und Ue hinreichend gross, so ist der Spannungsabfall im Relais 3 vernach- lässigbar, der einen vorübergehenden Span nungsrückgang am Knotenpunkt 4 ver ursacht.
Gemäss Abb. 2 verläuft .die Sternpunkt erdspannung Ue, abgesehen von der durch Uns mmetrie und dergleichen; bedingten Dauerspanung Us nach einer Exponential- funktion. Die zeitliche Anderungsgeschwin- digkeit ist durch die gestrichelte Kurve ge geben.
Man kann daher eine Schaltung gemäss Abb. 2a vorsehen, wobei in den Kreis des Gleichrichters 1 ein Kondensator 5 ge schaltet ist.. Dieser nimmt demnach einen Strom auf, der dem Verlauf des zeitlichen Differentialquotienten entspricht. Das Re lais oder Kontaktmessgerät 3 kann demnach in Reihe mit diesem Kondensator oder gemäss Abb. 2b parallel zu einem Widerstand 6 ge schaltet werden.
Wird das Relais ails polarisiertes Relais ausgebildet, so schliesst es, sofern .der zeit liche Differentialquotient positiv ist, einen Arbeitskontakt und öffnet diesen, wenn der zeitliche Differentialquotient die Haltespan nung unterschreitet. Nach Abschaltung des Erdschlusses wird der zeitliche Differential quotient negativ und veranlasst nun erst recht die Öffnung des. Arbeitskontaktes.
Der Vorteil der Anordnung besteht darin, dass der Strom im Relais zur Zeit to unver- zögert seinen Höchstwert erreicht, wodurch die Ansprechverzögerung auf den geringst- möAichen Wert herabgesetzt wird. Bei einem Dauererdschluss wird das, Relais.
nicht überlastet, weil der zeitliche Differentiail- quotient der Erdspannung Null ist.
Beider Anordnung nach Abb. 3 wird ein polarisiertes Relais, das zwei Wicklungen be sitzt, mit der einen Wicklung W2 an eine stabilisierte Gleichspannung UI;, mit der andern Wicklung Wi an die gleichgerichtete Sternpunkterdspannung Ue gelegt. Der Ar beitskontakt dieses Relais wird geschlossen, sobald die Spannung U8 überwiegt. Die An ordnung entspricht im wesentlichen der nach Abb. ja.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel Abb. 4 liegt an dem Potentiometer Pi die gleichgerichtete Sternpunkterdspannung Ue, am Potentiometer P2 die stabilisierte Gleich spannung U;
. An die beiden Potentiometer ist über Widerstände Bi und R2 ein polari siertes Relais R angeschlossen. Über dieses Relais fliesst bei Überwiegen der Sternpunkt erdspannung U0 ein Strom im Sinne des von oben nach unten eingezeichneten Pfeils, der das Ansprechen des, Relais bewirkt.
Der Strom hat die umgekehrte Richtung, wenn die stabilisierte Gleichspannung U; über wiegt, so da-ss in diesem Fall ein Ansprechen des Relais nicht erfolgt. Bei den bisher be schriebenen Anordnungen liegt eine gewisse Schwierigkeit darin, die verwendeten Kon densatoren und Gleichrichter so abzustim men, da,ss die erste Ableitung im Augenblick des Auftretens einer Sternpunkterdspannung eine praktisch senkrecht ansteigende und scharf einsetzende Spitze aufweist.
Man er hält vielmehr mitunter eine abgeschliffene ]Kurve, die nicht unbedingt ein sicheres An- sprechen der Auslöserelais der Tastschalter gewährleistet.
Es ist daher unter Umständen zweck mässiger, für den genannten Zweck eine be sondere Relaisanordnung vorzusehen. Diese Anordnung ist so getroffen, @dass die bei einem zu Steuerzwecken vorgenommenen Erdschluss auftretende Sternpunkterdspan- nung über einen Fünfsehenkelwandler die Ansprechwicklung eines Telegraphenrelais beeinflusst,
die .die Umlegung eines Wechsel kontaktes dieses Relais. bewirkt und dadurch einen Selbsthaltekreis schliesst. Durch die Umlegung des Wechselkontaktes werden zwei weitere abfallverzögerte Relais abge schaltet, von denen das eine eine kürzere, das andere eine längere Abfallzeit besitzt als die Dauer des Erdschlusses.
In den Abbildungen 5 und 6 ist dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung schema tisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. 5 ,die grundsätzliche Schaltung .der Relaisanord nung, Abb. 6 zeigt ein Zeitdiagramm der Schaltvorgänge der entsprechenden Relais.
Vorausgesetzt ist also, dass an mehreren Stellen;, vorzugsweise an den: Einspeisestel- len eines Elektrizitätsversorgungsgebietes T.astschalter vorhanden sind, die zwecks Aus- sendung von Fernsteuerimpulsen durch kurz zeitige Unterbrechung der Netzleitungen be tätigt werden müssen, und zwar derart, dass ,die Betätigung aller Tastsch.aRer unterein- ander vollkommen synchron erfolgt.
Zur Be einflussung dieser Tastschalter ist bereits vorgeschlagen worden, an einer zentraalen Kommandostelle einen unvollkommenen Erd- schluss über einen Widerstand einzuleiten. Die dadurch eintretende vorübergehende Ver lagerung des Erdpunktes wird an allen Stel len, an denen sich Tastschalter befinden, durch Fünfschenkelwanäler aufgenommen.
Am vierten und fünften Schenkel eines sol chen Wandlers tritt in diesem Fall eine Sternpunkterdspannung auf, die der Anord nung gemäss Abb. 5 an den Klemmen 1 und 2 zugeführt wird. Diese Spannung beeinflusst die Ansprechwicklung E' eines Telegraphen relais, das ausserdem noch eine Haltewick- hing E" besitzt. Dieses Relais besitzt einen Wechselkontakt e.
Die Anordnung enthält ferner zwei abfallverzögerte Relais H und G, deren Abfallzeiten. so gewählt sind, dass die Abfallzeit von H stets kürzer, die Abfall zeit von G stets länger ist als die Dauer des zu Steuerzwecken vorgenommenen Erd- schlusses. Diese Relais besitzen Kontakte. die mit entsprechenden kleinen Buchstaben bezeichnet sind. Ausserdem ist das Aus.löse- relais F vorhanden, das auf den zugehörigen Ta.stschalter einwirkt und dessen kurzzeitige Betätigung bei jedem eingeleiteten Erdschluss bewirkt.
Im Ruhezustand befinden ..ich sämtliche Kontakte der Relaisanordnung in der ge zeichneten Stellung. Demnach sind die Re lais H und G erregt, das Telegraphenrelais ist abgefallen, weil seine Haltewicklung E" an dem Wechselkontakt e abgeschaltet ist. In dem Zeitdiagramm der Abb. 6 sind die Erregungszeiten der verschiedenen Relais durch starke Striche angedeutet, die Abfall zeiten durch gestrichelte Linien. Im Zeit punkt t" tritt nun ein zu Steuerzwecken vor genommener unvollkommener Erdschluss auf.
Dies bedeutet, dass am vierten und fünften Schenkel des _N'andlers eine Sternpunkterd- spannung auftritt, die über die Klemmen 1, 2 und einen Kondensator C der Anspreehwick- lung E' des Telegraphenrelais zugeführt wird. Dieses Relais legt daher urverzögert. seinen Wechselkontakt e um und hält sieh nunmehr durch die Wicklung E" selbst.
Die Umlegung des Wechselkontaktes e hat die Wirkung, dass sofort das Auslöserelais F er regt wird und den Tastschalter betätigt. Die Umlegung des Wechselkontaktes hat ausser dem die Wirkung, dass die beiden abfallver zögerten Relais H und G stromlos werden.
Die Abfallverzögerung des Relais H ist dabei so gewählt. d ass das Auslöserelais genügend Zeit hat, um den Tastschalter zu betätigen. Nach einiger Zeit (in der Abb. 6 gestrichelt) fällt also das Relais H ah und schaltet dadurch das Auslöserelais F ab, welches zu dieser Zeit den Tastschalter bereits betätigt hat.
Gleichzeitig wird über den Kontakt V das bereits stromlose Relais G abgeschaltet, wel- ehes voraussetzungsgemäss eine längere Ab fallzeit besitzt.
Im Zeitpunkt ti ist nun der Erdschluss beendet, und kurz nachher im Zeitpunkt 62 fällt das Relais G ab und unter bricht mittels seines Kontaktes g den @Strom- kreis der Selbsthaltewicklung E" des Tele graphenrelais.
Dieses Relais fällt also im 0 0- e ielien Zeitpunkt ab, legt seinen Wechsel kontakt in die gezeichnete Stellung zurück und schaltet dadurch das Relais H wieder ein. Infolgedessen werden auch die Kontakte h' und h" geschlossen, von denen der erste wirkungslos ist, der zweite dagegen das Re lais G erneut zum Ansprechen bringt.
Damit ist der Ausgangszustand wieder hergestellt und die Anordnung zur Aufnahme einer neuen Erdpunktverlagerung wieder bereit.
In allen Fällen muss man den zu Steuer zwecken vorgenommenen Erdschluss eine ge wisse Zeit andauern lassen. Das Relais G ist nun notwendig, um eine zweite Einwirkung auf das Auslöserelais F und damit. auf den Tastschalter zu vermeiden.
Würde nämlich im Augenblick der Abschaltung doer Wick lung E" der Erdschluss noch bestehen, so hätte dies über die Ansprechwicklung E' eine nochmalige Betätigung der Relaisanordnung und des Auslöserelais F bezw. des Tastschal- ters zur Folge. Die Zeit, während welcher der Erdschluss andauert, muss also zwischen den Abfallzeiten der Relais H und G liegen.
Im übrigen liegen alle Abfallzeiten in der Grössenordnung von Bruchteilen einer Se kunde. Die Anordnung ist aus üblichen Ele menten aufgebaut und in jeder Beziehung betriebssicher.
Arrangement for the synchronous actuation of pushbutton switches. If there are no control lines between the feed-in points of a supply area, the pushbuttons present at these feed-in points can be stimulated to operate synchronously for the purpose of briefly interrupting the mains voltage and sending remote control pulses.
that a temporary relocation of the earth point is carried out at a suitable point in the network. For this purpose, a resistance to earth is created at any point in the network, for example the high-voltage network, one or more times according to the pulse sequence,
which is necessary for the interruption of the line conductors on the part of the pushbutton switch and for the control of the receiving relays distributed in the network. Depending on the size of the resistor used, the neutral point earth voltage rises to different values within several periods of the mains alternating current.
In a fully compensated network, for example, with a final value of the displacement pan of 32% of the conductor neutral point voltage, a rise time of around 12 periods results for the rise according to an egponential function. This time is extraordinarily long in comparison to the interruption time of the pushbutton switches of 2 to 3 periods.
As a result, it would be possible for the various pushbutton switches arranged in the network to be actuated at different times, that is to say there would be an inadmissible temporal spread of the pushbutton actuation. According to the invention, this deficiency is eliminated in that switching means are provided at the installation sites of the pushbutton switches, which respond to the earth voltage and actuate the pushbutton switch only when the neutral point rises steeply.
The switching means are preferably relays, which are interconnected in the manner explained later with reference to the figures with means that influence the response time, such as rectifiers, capacitors, inductors or resistors so that they respond at a clearly defined voltage value and one is the same large delay time. have. They are dimensioned in such a way that they can withstand the full earth fault voltage, i.e. the phase-neutral point voltage, which occurs with natural earth faults.
The time spread of the response of these relays reaches a minimum when the voltage rises in a square shape, i.e. suddenly, to the final value. In fact, however, it increases according to an exponential function, so that it is advisable to let the relays respond at 1 / 3--1j2 of the final voltage, as the rate of increase is relatively high up to this value.
The course of the voltage curve follows the equation
EMI0002.0014
The time differential quotient is given by the equation
EMI0002.0015
given, which reaches the maximum value at time t = 0. At the time <I> t - T </I> the voltage reaches the value U = 0.63. Uo. In this case the @ slope is
EMI0002.0021
i.e. around <B> 37% </B> of the initial steepness. If one sets the claim voltage for the relays used to operate the pushbutton switches to 0.3-0.5.
Uo fixed, so the rate of increase eats cheap, i.e. higher than 40% of the maximum possible rate of increase.
In order to achieve an exact operation of these relays, it is also expedient to rectify the neutral point earth voltage, preferably by means of a full wave rectifier circuit, and to use a highly sensitive telegraph relay as the relay.
This in turn actuates intermediate relays that control the trigger circuit of the pushbutton switch.
In .den Fig. 1 to 6 there are exemplary embodiments for circuits according to the invention, along with graphs to explain how they work.
In Fig. La there is a stabilized DC voltage U,; at the two terminals shown on the right, and the neutral point earth voltage LT, obtained by rectification at the two left terminals. The two Ventilzel len 1 and 2 are connected to each other a. As long as the stabilized voltage Uk predominates, no current flows through the relay or contact measuring device 3.
On the other hand, if the rectified neutral point earth voltage Ue predominates, current flows through relay 3 and makes it respond. The level of the stabilized direct voltage is measured at 1j3-112 of the final voltage Uo, which is given by the final state of the exponential function according to Fig. 1b.
If the voltage increase at the intersection of the two voltages Uk and Ue is sufficiently large, the voltage drop in relay 3, which causes a temporary voltage drop at node 4, is negligible.
According to Fig. 2, the star point earth voltage Ue runs, apart from that caused by unsmmetry and the like; conditional permanent voltage Us according to an exponential function. The rate of change over time is given by the dashed curve.
One can therefore provide a circuit as shown in Fig. 2a, wherein a capacitor 5 is connected in the circuit of the rectifier 1. This accordingly takes up a current which corresponds to the course of the time differential quotient. The relay or contact measuring device 3 can therefore be switched in series with this capacitor or in parallel with a resistor 6 according to Fig. 2b.
If the relay is designed as a polarized relay, it closes a normally open contact, provided the time differential quotient is positive, and opens it when the time differential quotient falls below the holding voltage. After the ground fault has been switched off, the time differential is quotiently negative and now more than anything causes the opening of the normally open contact.
The advantage of the arrangement is that the current in the relay immediately reaches its maximum value at time to, whereby the response delay is reduced to the lowest possible value. In the event of a permanent earth fault, the relay becomes.
not overloaded because the time differential quotient of the earth voltage is zero.
In the arrangement according to Fig. 3, a polarized relay that has two windings is placed, with one winding W2 connected to a stabilized direct voltage UI; with the other winding Wi connected to the rectified neutral point earth voltage Ue. The working contact of this relay is closed as soon as the voltage U8 predominates. The arrangement essentially corresponds to that according to Fig. Yes.
In the further exemplary embodiment Fig. 4, the rectified neutral point earth voltage Ue is applied to the potentiometer Pi, and the stabilized direct voltage Ue is applied to the potentiometer P2;
. A polarized relay R is connected to the two potentiometers via resistors Bi and R2. If the neutral point earth voltage U0 predominates, a current flows through this relay in the sense of the arrow drawn from top to bottom, which causes the relay to respond.
The current has the opposite direction when the stabilized direct voltage U; overweighs, so that in this case the relay does not respond. In the arrangements described so far, there is a certain difficulty in matching the capacitors and rectifiers used in such a way that the first derivative at the moment when a neutral point earth voltage occurs has a practically vertically rising and sharp point.
Rather, it sometimes holds a smooth curve which does not necessarily guarantee that the trigger relays of the pushbutton switches respond reliably.
It is therefore sometimes more appropriate to provide a special relay arrangement for the purpose mentioned. This arrangement is made in such a way that the star-point earth voltage that occurs in the event of an earth fault for control purposes affects the response winding of a telegraph relay via a five-legged converter.
the. the assignment of a changeover contact of this relay. causes and thereby closes a self-holding circle. By moving the changeover contact, two more drop-out delayed relays are switched off, one of which has a shorter drop-out time and the other a longer drop-out time than the duration of the earth fault.
In Figures 5 and 6, this embodiment of the invention is shown schematically, namely Fig. 5, the basic circuit .der Relaisanord voltage, Fig. 6 shows a timing diagram of the switching operations of the corresponding relays.
It is therefore a prerequisite that at several points;, preferably at the: Infeed points of an electricity supply area T. push-button switches are available that have to be actuated by briefly interrupting the power lines for the purpose of sending remote control pulses, in such a way that All pushbuttons are operated completely synchronously with one another.
In order to influence this pushbutton switch, it has already been proposed to initiate an imperfect earth fault via a resistor at a central command post. The resulting temporary displacement of the earth point is included in all Stel sources, where there are pushbuttons, by five-legged walls.
In this case, a neutral point earth voltage occurs on the fourth and fifth legs of such a converter, which is fed to terminals 1 and 2 of the arrangement according to FIG. This voltage influences the response winding E 'of a telegraph relay, which also has a holding winding E ". This relay has a changeover contact e.
The arrangement also contains two drop-out delayed relays H and G, their drop times. are chosen so that the release time of H is always shorter and the release time of G is always longer than the duration of the earth fault made for control purposes. These relays have contacts. which are marked with corresponding small letters. In addition, there is the trip relay F, which acts on the associated pushbutton switch and causes it to be activated briefly with every earth fault.
In the idle state, all contacts of the relay arrangement are in the position shown. Accordingly, the relays H and G are energized, the telegraph relay has dropped out because its holding winding E ″ on the changeover contact e is switched off Lines. At the time point t ", an imperfect ground fault, taken for control purposes, now occurs.
This means that on the fourth and fifth legs of the _N'andler a neutral point ground voltage occurs, which is fed to the response winding E 'of the telegraph relay via terminals 1, 2 and a capacitor C. This relay therefore sets with an initial delay. its changeover contact e and now see through the winding E "itself.
The relocation of the changeover contact e has the effect that the trigger relay F is excited immediately and the pushbutton is actuated. The relocation of the changeover contact also has the effect that the two relays H and G are de-energized.
The dropout delay of the relay H is chosen in this way. that the trip relay has enough time to operate the pushbutton switch. After some time (dashed in Fig. 6) the relay H ah drops and thereby switches off the trigger relay F, which at this time has already operated the pushbutton switch.
At the same time, the already de-energized relay G is switched off via contact V, which, according to the requirements, has a longer fall time.
At time ti the earth fault is now over, and shortly afterwards at time 62 the relay G drops out and, by means of its contact g, interrupts the circuit of the self-holding winding E "of the telegraph relay.
This relay drops out at 0 0- e ielien point in time, puts its changeover contact back into the position shown and thereby switches relay H on again. As a result, the contacts h 'and h "are also closed, of which the first is ineffective, while the second brings the relay G to respond again.
The initial state is thus restored and the arrangement is ready again to accommodate a new shift in the earth point.
In all cases, the ground fault made for control purposes must be allowed to last for a certain time. The relay G is now necessary to have a second action on the trip relay F and thus. to avoid the push button switch.
If the earth fault were to persist at the moment the winding E ″ was switched off, this would result in repeated actuation of the relay arrangement and the trigger relay F or the pushbutton switch via the response winding E '. The time during which the earth fault persists , must therefore lie between the release times of relays H and G.
Otherwise, all fall times are on the order of fractions of a second. The arrangement is made up of the usual elements and is reliable in every respect.