CH412072A - Schnellimpedanzrelais - Google Patents

Description

      Schnellimpedanzrelais       Im Schweizer Patent 396175 wird ein     Schnellim-          pedanzrelais    vorgeschlagen, dem zur Bildung eines       Auslösekriteriums    die Spannung an der Leitungs  schleife und die Spannung an einer Vergleichsimpe  danz zugeführt und in dem die Differenzspannung ge  bildet wird. Im folgenden soll die Spannung an der  Leitungsschleife mit u, die Spannung an der Ver  gleichsimpedanz mit     u,    und die Differenzspannung       u"    - u mit     C#    u bezeichnet werden.  



  Bei der vorgeschlagenen     Anordnung    werden  die Polaritäten der genannten Spannungen oder  daraus abgeleiteter Grössen in jeder     Stromhalbwelle     nur innerhalb einer im folgenden mit to bezeichneten  Zeitspanne ausgewertet, in der der     Schleifenstrom    i und  dessen zeitliche Ableitung     di/dt    gleiches Vorzeichen  haben.  



  Der Vorteil eines derartigen     Schnellimpedanzrelais     ist darin zu sehen, dass es bereits bei Bruchteilen  einer Periode der zu überwachenden elektrischen  Grössen ein     Auslösekriterium    zu gewinnen gestattet,  ohne dass hierbei durch das Auftreten von Störimpul  sen eine nennenswerte Beeinträchtigung der Arbeits  weise auftritt.  



  Bei einer bevorzugten Ausführungsform des be  schriebenen     Schnellimpedanzrelais    wird ein     Auslöse-          befehl    nur dann nicht erteilt, wenn irgendwann inner  halb der Auswertezeit to entweder die Spannung u an  der Leitungsschleife oder die Differenzspannung Au  oder beide mindestens während eines vorgegebenen  Zeitintervalls ein anderes Vorzeichen als der     Schlei-          fenstrom    aufweisen. Eine derartige Anordnung besitzt  den Vorteil, dass beim Auftreten verlagerter Kurz-         Schlussströme    keine störende Ausweitung des Aus  lösegebietes des     Schnellimpedanzschutzes    auftritt.  



  Der     Erfindung        Fliegt    die Aufgabe zugrunde,     Mass-          nahmen    zur     Beeinflussung    des     Auslösegebietes    des       Schnellimpedanzschutzes    nach dem älteren Vorschlag  anzugeben.

   Dabei ist     beispielsweise    an Fälle gedacht,  in denen es erwünscht ist, eine Auslösung auch bei  Kurzschlüssen auf den Sammelschienen der Station, in  der das     Schnellimpedanzrelais    eingebaut ist, zu erhal  ten, obwohl dann die vom     Schnellimpedanzrelais    ge  messene Impedanz im dritten Quadranten der     Impe-          danzebene    Liegt und     somit    das durch die     Scheifenspan-          nung    u bestimmte     Richtungskriterium    eine     Auslösung     verhindern würde,

   zumal die beschriebene Anordnung  einen     ausserordentlich        scharfen    Richtungsentscheid  erlaubt, d. h. die Grenze des     Auslösegebietes    praktisch  durch den Ursprung der     Impedanzebene    geht.

   Die  Lösung dieser Aufgabe erfordert also eine Verschie  bung der     Auslösegebietsgrenze    um ein kleines Stück  in den dritten     Quadranten.    Dies wird     erfindungsge-          mäss    dadurch erreicht, dass dem     Schnellimpedanzre-          lais    neben der Spannung u an der Leitungsschleife die  zwei Spannungen     u"    und     u1    an zwei vom Leitungs  strom durchflossenen Vergleichsimpedanzen     Z"    und       Z1    zugeführt werden, und dass der     Auslösebefehil    am  Ende der Auswertezeit to nur dann nicht erteilt wird,

    wenn irgendwann innerhalb der Auswertezeit to we  nigstens .eine der Spannungen Au =     u.    - u und       Su    =     u1        -I-    u mindestens während eines vorgegebenen  Zeitintervalls ein anderes Vorzeichen aufweist als der       Schleifenstrom        i.     



  Die     Erfindung    ist tim folgenden anhand der Figuren  1 bis 3 näher erläutert, von denen die     Fig.    1 ein Aus-           führungsbeispiel    des     erfindungsgemässen        Schnellim-          pedanzrelais    zeigt, und die Figuren 2 und 3 mit dem       erfindungsgemässen        Schnellimpedanzrelais    erzielbare       Auslösegebiete    wiedergeben.  



       Fig.    1 zeigt eine einphasige, zweiseitig gespeiste  Leitung. 1 und 2 sind die beiden Kraftwerke, 3 und 4  zwei Unterstationen. Der Betrachtung wird der in der  Station 3 eingebaute Schutz zugrunde gelegt, der die  Leitungsstrecke bis zur     Station    4 schützen soll. Auf  dieser Leitungsstrecke trete ein Fehler 5 auf, wobei  für die allgemeinen Betrachtungen der Widerstand des  Fehlers     vernachlässigt    wird. Dann ist die Impedanz  zwischen dem Fehler und der Station 3 gegeben durch  die Leitungsimpedanz; bestehend aus der     ohmschen     Komponente R und der induktiven Komponente     wL.     Der Fehlerstrom i durchfliesst diese Impedanz und  ergibt in der Station 3 die     Schleifenspannung    u.

   Fer  ner durchfliesse der Fehlerstrom i noch eine Ver  gleichsimpedanz     Ra,        wL,    sowie eine Vergleichsimpe  danz     R1,        wLl,    die normalerweise auf der Sekundär  seite von Stromwandlern angeschlossen werden.

   Die       Spannungen    an diesen     Vergleichsimpedanzen    betra  gen     u,    und     u1.    Der     Schnellimpedanzschutz    nach dem  älteren Vorschlag wird nun erfindungsgemäss dadurch  abgewandelt,     dass    an Stelle der Spannung u für den  Richtungsentscheid eine Spannung 8u =     u1        -I-    u     ge-          mäss    folgender Beziehung verwendet wird:

    
EMI0002.0028     
    Für R <      -R1    und L <      -L1    hat die Spannung 8u  ein anderes Vorzeichen als     -i    und -
EMI0002.0032  
    Wird jetzt der     Auslösebefehl    im Strommaximum  nur dann nicht erteilt, wenn irgendwann innerhalb der  Auswertezeit to entweder die Spannung     /\u    oder die  Spannung     8u    oder beide während eines vorgegebenen  Zeitintervalls ein anderes Vorzeichen als der     Schlei-          fenstrom    aufweisen, so ergibt sich     ein        Auslösegebiet     gemäss der     Fig.    2,

   bei dem der charakteristische Punkt  der durch das Richtungskriterium gegebenen     Auslö-          segebietsgrenzen    aus dem Ursprung in den Endpunkt  des Zeigers     -Z1        (-R1,        -wLl)    gewandert ist. Damit  können auch     Sammelschienenkurzschlüsse    in der Sta  tion 3 durch den dort eingebauten Distanzschutz mit       erfasst    werden.  



  Ersetzt man bei der Bildung von     8u        u1    durch       (-u1),    so fällt der charakteristische Punkt sinngemäss  in den Endpunkt des Zeigers     Z1        (Rh        wLl).     



  Eine zweckmässige     Weiterbildung    des     Schnellim-          pedanzreIais    nach dem älteren Vorschlag ist dadurch  gekennzeichnet, dass das Zeitintervall für die Span  nung u an der Leitungsschleife     grösser    als das     Zeit-          intervall    für die     Differenzspannung        /\u    ist. Als Zah  lenwerte werden für das Zeitintervall für die Spannung  u der Bereich von 1,5 bis 1,7 ms und für das     Zeitin-          tervall    für die     Differenzspannung    Du der Bereich von  0,2 bis 0,6 ms genannt.

   Diese Massnahme dient der  sicheren Auslösung auch in dem Falle, dass in der    Nähe der Einbaustation des Schutzes ein     Lichtbo-          genkurzschluss    auftritt, der von beiden Seiten der Lei  tung gespeist wird und bei dem die beiden Speise  ströme eine Phasenverschiebung gegeneinander auf  weisen.     Zweckmässigerweise    werden auch bei der vor  liegenden     Erfindung    die Zeitintervalle t und t für  Au $u  die Spannungen Au und 8u verschieden gewählt.  



  Im folgenden wird ein weiterer Fall behandelt, der  Massnahmen zur Beeinflussung des     Auslösegebietes     erfordert.  



  Die praktischen Erfahrungen beim Bau eines       Schnellimpedanzrelais        gemäss    dem älteren Vorschlag  haben in Übereinstimmung mit der     Theorie    gezeigt,  dass die untere     Ansprechgrenze    des dort vorgesehenen  Nullverstärkers für die Differenzspannung Au zu  einer Vergrösserung des     Auslösegebietes        bei    kleinen  Strömen führt, so dass sich für Ströme J unterhalb des  Nennstromes     J"    beispielsweise     Auslösegebiete    nach       Fig.    3 ergeben.

   Durch Wahl der     Ansprechempfind-          lichkeit    der Nullverstärker, die für aus den Grössen  i und
EMI0002.0081  
   - gewonnene Spannungen vorgesehen sind,  kann man     erfindungsgemäss    die untere Stromgrenze,  bei der überhaupt noch ein     Auslösesignal    erzeugt wird,  beispielsweise auf     0,3fachen    Nennstrom festlegen;  damit ist auch die maximal mögliche Vergrösserung  des     Auslösegebietes    gegeben.  



  Durch die Vergrösserung des     Auslösegebietes    wird  eine Verkleinerung des Sicherheitsabstandes zur  nächsten Station hervorgerufen. Dies wird bei einer  zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung dadurch  vermieden, dass die     Vergleichsinduktivität    L" des  Abbildes stromabhängig verkleinert wird, so dass für  kleinere Ströme die Vergrösserung des     Auslösege-          bietes    mindestens teilweise kompensiert wird.

   Auf ein  fache Weise erreicht man das durch Aufbau der     Ver-          gleichsinduktivität        L"    aus einem     Eisenkern    mit Luft  spalt, wobei die Grösse des Luftspaltes und das  Eisen des Kernes so aufeinander abgestimmt sind,       dass    die Verminderung der     Permeabilität    des     Eisens     für kleine Ströme die Vergrösserung des     Auslösege-          bietes    in     L-Richtung    zumindest teilweise     kompensiert.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schnellimpedanzrelais, bei dem die Polaritäten der ihm zugeführten Spannungen in jeder Stromhalbwelle nur innerhalb einer Zeitspanne, während der der Schleifenstrom und dessen zeitliche Ableitung gleiches Vorzeichen haben, ausgewertet werden, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Schnellimpedanzrelais neben der Spannung u an der Leitungsschleife die zwei Spannungen u" und u1 an zwei vom Leitungsstrom durchflossenen Vergleichsimpedanzen Zo und Z1 zu geführt werden,

   und dass der Auslösebefehl am Ende der Auswertezeit t. nur dann nicht erteilt wird, wenn irgendwann .innerhalb der Auswertezeit to wenigstens eine der Spannungen Au = u" - u und 8 u = ul+u mindestens während eines vorgegebenen Zeitintervalls ein anderes Vorzeichen aufweist als der Schleifen strom i. UNTERANSPRÜCHE 1. Schnellimpedanzrelais nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Zeitinterval t für au die Spannung au grösser als das Zeitintervall t für ,'u die Spannung Du ist.

   2. Schnellimpedanzrelais nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass durch die Wahl der An sprechempfindlichkeit von für aus den Grössen i und - EMI0003.0007 gewonnene Spannungen vorgesehenen Nullver stärkern eine untere Stromgrenze festgelegt ist, unter halb der kein Auslösebefehl mehr erteilt wird.

   3. Schnellimpedanzrelais nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Induktivität der Ver gleichsimpedanz Z" derart stromabhängig ist, dass für kleine Ströme die Vergrösserung des Auslösegebietes mindestens teilweise kompensiert wird.