Einrichtung zur selektiven Erfassung von Erdschlüssen, insbesondere von Erdschlusswischern Tritt in einem z. B. induktiv geerdeten Netz eine Erdberührung ein, bedeutet es für das gesamte Netz gebilde eine plötzliche Zustandsänderung, also einen Schaltvorgang. Die im Augenblick des Erdschlusses auf der Leitung herrschende Ladungsverteilung gleicht sich daher in Form einer Wanderwelle hoher Fre quenz aus.
Neben diesen schnell abklingenden Wan derwellen findet noch ein mittelfrequenter Umladevor- gang statt; dabei bilden die Netzkapazitäten und In- duktivitäten einen Schwingkreis, wobei aber die Pe- tersenspule noch nicht zur Wirkung kommt. Erst nach Beendigung der Umladevorgänge setzt der eigentliche stationäre Erdschluss ein, und die Petersenspule kom pensiert den kapazitiven Erdschlussstrom.
Es ist natürlich von grossem Interesse, gerade die wieder verschwindenden Lichtbogenerdschlüsse (Wi scher) festzustellen. Denn auf jeden Fall ist an einer Wischerstelle der Isolationspegel herabgesetzt. An dererseits ist es aber wichtig, dass das Ansprechen eines Rohrableiters keinen Erdschluss vortäuscht.
Die bisher verwendeten wattmetrischen Erdschluss- relais mit mechanischem Messwerk kann man grund sätzlich ohne zusätzliche schaltungstechnische Mass- nahmen nicht zur Wischererfassung verwenden. Es besteht nämlich die Gefahr, dass durch die mittel- frequenten Umladevorgänge die Kontakte fehlerhaft betätigt werden. So wird die Richtungsangabe nicht mehr eindeutig.
Nach einem Vorschlag des DBP 886.937 mit Zusatz 952.832 K1. 21c Gr. 685 ist dieser Nachteil durch ein schnell arbeitendes Richtungsre lais in Verbindung mit einem sich im Verhältnis zur Dauer der bei Erdschlüssen auftretenden Schwin- gungsvorgängen nur langsam aufladenden Kondensa tor, der seine Ladung beim ersten Ansprechen des Richtungsrelais an einen von zwei Steuerstromkreisen für weitere Schaltmittel abgibt, beseitigt worden.
Eine andere Lösung benutzt die Wanderwellen vorgänge zur selektiven Wischererfassung. Da aber die Grenzfrequenz der herkömmlichen Wandler unter halb der Wanderwellenfrequenz liegt, ist diese Va riante nicht ohne besondere Einrichtungen zur über tragung der herabtransformierten Wanderwellen an das Relais (z. B. Hochspannungsshunts) zu verwenden.
Es ist natürlich auch möglich, die Grösse der Um ladeströme selbst zu erfassen. Bei normalen Leitungen (keine Parallelleitungen, Sammelschienen oder ähnli chen) erhält man eine gewisse Selektivität, weil die Amplitude des Io-Stroms hinsichtlich der Entfernung von der Fehlerstelle abgestuft ist. Diese Messwerte können durch Fallbügelinstrumente festgehalten wer den. Die Auswertung der Anzeige ist aber schwierig, da immer mehrere Messwerte miteinander zu verglei chen sind.
Ausser der Variante, welche die Wanderwelle zum Richtungsentscheid benutzt, kann man auf keinem der vorgeschlagenen Lösungswege einen Erdschluss-Wi- scher von einem Wischer infolge des Ansprechens eines überspannungsableiters unterscheiden.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selek tiven Erfassung von Erdschlüssen, insbesondere von Erdschluss-Wischern, in einem Netz auf der Grund lage der mittelfrequenten Umladevorgänge, bei der in einem ersten oder zweiten Und-Gatter einer ersten Schaltungsanordnung kontaktlos die Polarität der durch eine polaritätsabhängige Impulsverlängererstufe in einem Rechteckimpuls umgewandelten ersten Halb welle des Umladestromes mit der Polarität der durch einen polaritätsabhängigen Schwellwertschalter in einen Impuls definierter Grösse umgeformten Unsym- metriespannung verglichen
wird; einem dritten Und- Gatter wird ausser dem Ausgangssignal des ersten bzw. zweiten Gatters das Ausgangssignal einer an den Überspannungsableiter der Station angekoppelten Kippstufe sowie das auf analoge Weise gewonnene Ausgangssignal einer am anderen Ende des Leitungs abschnittes liegenden zweiten, gleichen Schaltungsan ordnung zugeführt.
Das Prinzip der Einrichtung soll an Hand der Fig. 1-3 beispielsweise zunächst kurz erläutert werden. Es stellen dar: Fig. 1 Blockschaltbild der Schaltungsanordnung für Leitungsende 1. Es bedeuten: M1, 2; l', 2' - Impulsverlängererstufen M3;
M3' - Kippschaltung mit bestimmten Zeitverhalten S1, 2; 1', 2' - Schwellwertschalter t - Zeitglied Z - Zählschaltung V - RC-Glied A - Anzeigeschaltung 0 1, 2, 3; l',2',3' - Undgatter Die in der Beschreibung mit dem Index (') be zeichneten Baugruppen befinden sich am Leitungsen de 2 und sind in Fig. 1 nicht eingezeichnet, die ohne Index am Leitungsende 1.
Fig. 2 Kurvenverlauf in den charakteristischen Punkten der Schaltung, die durch römische Zahlen bezeichnet sind.
Fig. 3 Schaltbeispiel für einen zu schützenden Lei tungsabschnitt.
Der Richtungsentscheid wird wie folgt getroffen: Kontaktlos wird die Polarität der durch eine pola ritätsabhängige Impulsverlängererstufe (M1) bzw. (M2) in einen Rechteckimpuls umgewandelten ersten Halb welle des Umladestromes mit der Polarität der durch einen polaritätsabhängigen Schwellwertschalter (S1) bzw. (S2) in einen Impulse definierter Grösse umge formten Unsymmetriespannung in einem Und-Gatter (,a1) bzw.
($2) verglichen, und einem weiteren Und- Gatter (, & 3) wird ausser dem Ausgangssignal (-(, & l) des Gatters ( & l) bzw. ($2) das Ausgangssignal (yM3) der an den Überspannungsableiter der Station, induk tiv angekoppelten Kippstufe (M3) sowie das auf ana loge Weise wie (-(ü3) gewonnene Ausgangssignal (-(e3') der am anderen Ende des Leitungsabschnittes liegenden gleichen Schaltungsanordnung zugeführt.
Durch die beschriebene kontaktlose Schaltung ist es nun möglich, die Richtungsentscheide an beiden Leitungsenden miteinander zu vergleichen und einen Erdschluss-Wischer selektiv anzuzeigen.
Die Kippschaltungen (M3 bzw. M3') werden im mer dann ausgelöst, wenn der entsprechende Über spannungsableiter angesprochen hat (induktiv ange koppelt). Eine nähere Erläuterung der Einrichtung und ihrer Eigenschaften erfolgt an Hand des nachstehenden konkreten Beispiels.
Die z. B. positive Halbwelle des Umladevorganges löst M1 aus. Am Ausgang erscheint das Signal M1 und wird dem Eingang von 0 zugeführt. Ist gleich zeitig eine Uo-Spannung gleicher Polarität vorhanden, deren Grösse über dem Schwellwert von S1 liegt, gelangt an den Eingang von a1 noch das Signal ySl. Folgen zeitlich sehr kurze Wischer schnell aufeinander, ist Uo noch nicht genügend weit abgeklungen, und es könnte zu Fehlentscheiden kommen. Deshalb muss für die Dauer der ausschwingenden Uo-Spannung die Anzeige gesperrt werden. Dazu dient das Zeitglied t.
Nur wenn es nicht ausgelöst ist, liegt -(t an dem Ein gang von al an, und die Und -Bedingung (yM1, yS1 und yt vorhanden) ist erfüllt. Am Ausgang entsteht -(,a1. Über das RC-Glied V wird das Zeitglied t durch J angeregt. Nach einer äusserst kurzen Zeit, die kleiner als die Dauer der ersten Halbwelle des Umladevorganges sein muss, wird t ausgelöst und -(t verschwindet.
Jetzt ist für e1 und a2 die Undbe- dingung nicht mehr erfüllt, und es kann für die Ablauf zeit des Zeitgliedes t kein erneuter Richtungsentscheid erfolgen. Das Ausgangssignal von $1 (yal) gelangt auch an ä3.
Lag der Wischer innerhalb der Leitungs enden 1 und 2, wobei also die 1"-Ströme alle zur Erd- schlussstelle hin gerichtet sind (die Polarität von U. ist zum gleichen Zeitpunkt im ganzen Netz gleich), so ist für das Gatter al' bzw. a2' die Undbedingung bei entsprechender Polarität der Schwellwertschalter erfüllt. Das Ausgangssignal wird -a3' zugeführt.
Ist tatsächlich ein Wischer vorhanden gewesen, bleibt M3' in der Ausgangslage und an Ü3' ist die Undbe- dingung erfüllt. Das Ausgangssignal ya3' von $3' wird ,a3 zugeführt; dort ist jetzt die Undbedingung ebenfalls erfüllt, wenn der überspannungsableiter am Leitungsende 1 nicht angesprochen hat (M3 ist nicht gekippt). Das Ausgangssignal y0 von 33 bewirkt die Auslösung der Anzeige A und das Weiterzählen der Zählschaltung Z um einen Wert. Die Anzeige ist von Hand zurückzustellen.
Um die Störeinflüsse der Wanderwellen zu vermeiden, werden vorzugsweise Zwischenwandler geringer Grenzfrequenz verwendet.
Natürlich braucht nicht unbedingt der Entscheid der beiden Leitungsenden durch eine Fernübertragung verglichen zu werden. Ein Abfragen ist ebenfalls möglich.
Die beschriebene Schaltungsanordnung ist beson ders vorteilhaft für einen grossen Netzverband zu verwenden. Führt man sämtliche Entscheide der ein zelnen Relaiskombinationen in einer zentralen Stelle, beispielsweise auf einem Blindschaltbild, zusammen, in dem die Anzahl der Wischer als Ziffernanzeige im jeweiligen Leitungsabschnitt auftauchen, so ist es dann leicht möglich, Rückschlüsse hinsichtlich des Isola tionszustandes des Netzes zu ziehen. Durch eine bei spielsweise an den Schwellwertschalter S1 angeschlos sene Anzeigeschaltung E wird der Dauererdschluss signalisiert.
Der betroffene Leiterabschnitt wird durch die Wischeranzeige signalisiert, da der Anfangszu stand eines Dauererdschlusses ebenfalls von Umla- devorgängen begleitet ist.
Device for the selective detection of earth faults, in particular of earth fault wipers occurs in a z. B. an inductively grounded network an earth contact, it means a sudden change in state for the entire network, i.e. a switching process. The charge distribution prevailing on the line at the moment of the earth fault is therefore balanced out in the form of a high-frequency traveling wave.
In addition to these rapidly fading waves, there is also a medium-frequency reloading process; The network capacitances and inductances form an oscillating circuit, but the peter coil does not yet come into effect. The actual stationary earth fault does not set in until the recharging process has ended, and the Petersen coil compensates for the capacitive earth fault current.
It is of course of great interest to determine precisely the arc earth faults (Wi scher) that are disappearing again. In any case, the insulation level is reduced at a wiper point. On the other hand, it is important that the response of a pipe arrester does not simulate an earth fault.
The wattmetric earth fault relays with mechanical measuring units that have been used so far cannot be used for wiper detection without additional circuitry measures. This is because there is a risk that the medium-frequency recharging processes will incorrectly actuate the contacts. The directional information is no longer clear.
Based on a suggestion from DBP 886.937 with addition 952.832 K1. 21c Gr. 685 is this disadvantage due to a fast-working direction relay in conjunction with a capacitor that charges slowly in relation to the duration of the oscillation processes that occur in the event of earth faults, and which transfers its charge to one of two control circuits for further switching means when the direction relay is triggered for the first time, been eliminated.
Another solution uses the traveling wave processes for selective wiper detection. However, since the cut-off frequency of conventional converters is below half the traveling wave frequency, this variant cannot be used without special equipment to transmit the down-transformed traveling waves to the relay (e.g. high-voltage shunts).
Of course, it is also possible to determine the size of the recharging currents yourself. With normal lines (no parallel lines, busbars or the like) one obtains a certain selectivity because the amplitude of the Io current is graded with regard to the distance from the fault location. These measured values can be recorded by drop arm instruments. The evaluation of the display is difficult, however, since several measured values always have to be compared with one another.
With the exception of the variant that uses the traveling wave to decide the direction, none of the proposed approaches can distinguish an earth fault wiper from a wiper due to the response of a surge arrester.
The invention relates to a device for the selective detection of earth faults, in particular of earth fault wipers, in a network on the basis of the medium-frequency recharging processes, in which in a first or second AND gate of a first circuit arrangement the polarity of the contactless by a polarity-dependent pulse extender stage The first half-wave of the charge reversal, converted into a square pulse, is compared with the polarity of the asymmetry voltage converted into a pulse of a defined size by a polarity-dependent threshold switch
becomes; a third AND gate is fed in addition to the output signal of the first or second gate, the output signal of a trigger stage coupled to the surge arrester of the station and the analog output signal of a second, identical circuit arrangement located at the other end of the line section.
The principle of the device will first be briefly explained with reference to FIGS. 1-3, for example. The figures show: FIG. 1 a block diagram of the circuit arrangement for line end 1. The figures denote: M1, 2; l ', 2' - pulse stretcher stages M3;
M3 '- flip-flop with specific time behavior S1, 2; 1 ', 2' - threshold value switch t - timing element Z - counting circuit V - RC element A - display circuit 0 1, 2, 3; l ', 2', 3 '- and gate The assemblies marked in the description with the index (') are located at the end of the line de 2 and are not shown in FIG. 1, those without an index at the end of the line 1.
Fig. 2 Curve in the characteristic points of the circuit, which are indicated by Roman numerals.
Fig. 3 circuit example for a line section to be protected Lei.
The directional decision is made as follows: The polarity of the first half-wave of the recharging current, which is converted into a square pulse by a polarity-dependent pulse extender stage (M1) or (M2), with the polarity of the polarity-dependent threshold switch (S1) or (S2) becomes contactless. Asymmetry voltage converted into a pulse of a defined size in an AND gate (, a1) or
($ 2), and another AND gate (, & 3), in addition to the output signal (- (, & l) of the gate (& l) or ($ 2), the output signal (yM3) of the surge arrester of the station, inductively coupled flip-flop (M3) and the analogous way as (- (ü3) obtained output signal (- (e3 ') of the same circuit arrangement located at the other end of the line section).
With the contactless circuit described, it is now possible to compare the directional decisions at both ends of the line and to selectively display an earth fault.
The flip-flops (M3 or M3 ') are always triggered when the corresponding surge arrester has responded (inductively coupled). A more detailed explanation of the device and its properties is given using the following specific example.
The z. B. positive half-wave of the reloading process triggers M1. Signal M1 appears at the output and 0 is fed to the input. If a Uo voltage of the same polarity is present at the same time, the magnitude of which is above the threshold value of S1, the signal ySl is also applied to the input of a1. If very short wipers follow one another quickly, Uo has not yet subsided sufficiently, and wrong decisions could be made. Therefore the display must be blocked for the duration of the decaying Uo voltage. The timer t is used for this.
Only if it has not been triggered is - (t applied to the input of al, and the AND condition (yM1, yS1 and yt present) is fulfilled. The output produces - (, a1. Via the RC element V becomes the timer t is excited by J. After an extremely short time, which must be less than the duration of the first half-wave of the recharging process, t is triggered and - (t disappears.
Now the and condition is no longer met for e1 and a2, and no new directional decision can be made for the expiry time of the timer t. The output signal from $ 1 (yal) also arrives at ä3.
If the wiper was within the line ends 1 and 2, so the 1 "currents are all directed towards the earth connection point (the polarity of U. is the same in the entire network at the same time), then for the gate al 'or . a2 'fulfills the and condition with the corresponding polarity of the threshold value switch. The output signal is fed to -a3'.
If there was actually a wiper, M3 'remains in the starting position and the and condition is fulfilled at Ü3'. The output signal ya3 'from $ 3' is fed to a3; there the and condition is also fulfilled if the surge arrester at line end 1 has not responded (M3 has not tripped). The output signal y0 from 33 triggers the display A and the counting circuit Z continues to count by one value. The display must be reset manually.
In order to avoid the interference of the traveling waves, intermediate converters with a low cut-off frequency are preferably used.
Of course, the decision of the two line ends does not necessarily have to be compared by means of a remote transmission. Queries are also possible.
The circuit arrangement described is particularly advantageous to use for a large network. If all the decisions of the individual relay combinations are brought together in a central point, for example on a mimic diagram, in which the number of wipers appear as a numeric display in the respective line section, it is then easy to draw conclusions about the insulation status of the network. The permanent earth fault is signaled by a display circuit E connected to the threshold switch S1, for example.
The affected conductor section is indicated by the wiper display, since the initial state of a permanent earth fault is also accompanied by recharging processes.