CH413984A - Richtungsglied für Schutzrelais - Google Patents

Description

      Richtungsglied        für    Schutzrelais    In der     Relaisschutztechnik    ist es namentlich zum       Selektivschutz    von Leitungen und Sammelschienen  erforderlich, sowohl den     absoluten    Betrag des Stroms  (oder der Impedanz)     als    auch die Stromrichtung ge  genüber einer Bezugsgrösse zu erfassen.

       Als        letztere     dient     normalerweise    die     Spannung    an der     Messstelle.     Da die Richtung, in welcher der Strom ein     Richtungs-          glied        durchfliesst,    von der relativen Lage zwischen       Messort    und Fehlerstelle abhängt, gewährleistet mei  stens     die    Beachtung dieser Tatsache die Selektivi  tät der Relaisauslösung.  



  Die vorliegende     Erfindung    bezieht sich auf ein  Richtungsglied für Schutzrelais und ist dadurch ge  kennzeichnet, dass ein Element zur Erfassung der  Polarität des     Spannungsaugenblickswertes    und     ein     weiteres     Element    zur Erzeugung eines Impulses in  der Nähe des     Stromnulldurchganges    an ein Und Tor  geschaltet sind.  



  Auf solche Weise wird die     Funktion    des     Rich-          tungsgliedes    von der     Stromwandlersättigung    unab  hängig, es bleibt also auch bei Verwendung von ge  wöhnlichen Stromwandlern für     beliebig    hohe Kurz,       schlussströme    arbeitsfähig.  



  In der Zeichnung sind     Ausführungsbeispiele    des  Erfindungsgegenstandes schematisch wiedergegeben.       Fig.1        -stellt    ein     Element    dar, mit welchem die  Polarität des     Spannungsaugenblickswertes    erfasst  wird.  



       Fig.    2 bezieht sich auf ein weiteres Element, wel  ches in der Nähe des     Stromnulldurchganges    einen  Impuls erzeugt.  



       Fig.    3 zeigt ein Und Tor.  



       Fig.    4 veranschaulicht ein     Zeitelement.     



  An Hand der     Fig.5    und 6 wird die Wirkungs  weise der     erfindungsgemässen    Anordnung erläutert.  In sämtlichen Darstellungen sind gleiche Teile  mit denselben Bezugszeichen     versehen.       In     Fig.    1 ist mit 1 ein Spannungswandler, mit     E2     der     Emitter,        mit        B2    die Basis,     mit        C2    der     Kollektor          eines    ersten     Transistors    2     bezeichnet.    3 sind Schutz  dioden,     R1,

          R2,        Rg,    R4     Widerstände.    0 bedeutet das  Nullpotential, - die negative     Klemme    einer Speise  spannungsquelle.  



  In     Fig.    2 stellt 4     einen    Stromwandler dar, 5 einen  zweiten     Transistor        mit    den Elektroden E5,     B5,        C5.     Ferner sind Widerstände     R5,        Ro,        R7    sowie ein erster  Kondensator 6     vorgesehen.     



       Fig.3        gibt    ein Und-Tor wieder. Dieses     enthält     einen     dritten        Transistor    7 mit den Elektroden E7,       B7,        C7    und Widerstände     R8,        R9,    Rio, R11.  



  Das Zeitelement gemäss     Fig.    4 besteht aus einem  vierten, fünften und     sechsten        Transistor    8, 9, 10,  mit den entsprechenden Elektroden, aus einem zwei  ten Kondensator 11 und Widerständen     R12    bis     R18.     



  Die     Wirkungsweise    der     erfindungsgemässen    An  ordnung geht aus folgendem     hervor:     Es sei     angenommen,    dass die positive Halbwelle  des Augenblickswertes u der Spannung     (Fig.5a)     einem     negativen    Potential der Basis B2 des ersten       Transistors    2 entspreche.

   Nach     überschreitung        eines     bestimmten     Wertes    von<I>u</I> wird 2 leitend, so dass     C2     das     Nullpotential        aufweist.        Fig.    5b zeigt den Ver  lauf des     Kollektorpotentials.        C2    in     Funktion    der Zeit  t.

   Während der negativen     Spannungshalbwelle    sowie  eines der Schwellenspannung des Transistors 2 ent  sprechenden Teils der positiven     Spannungshalbwelle     weist     C2    ein negatives     Potential    auf, da der Tran  sistor in diesem Bereich gesperrt bleibt. Die Schutz  dioden 3, welche eine höhere     Schwellenspannung     als der Transistor     besitzen,    begrenzen zusammen mit  dem     Widerstand        R2    den     Basisstrom.     



       Nimmt    man ferner an, dass positive Werte des  Stroms ein negatives Potential der Basis     B5    des zwei  ten     Transistors    5 bedingen, so leitet     dieser,    und das      Potential eines     Kolletors    C5 wird     gleich    Null.

   Ver  läuft ein     Kurzschlussstrom    i, der beispielsweise eine       Gleichstromkomponente    enthält,     gemäss        Fig.5a,    so  gelten die     Kollektorpotentiale        C5    nach     Fig.5c.    Bei  gesperrtem Transistor 5 weist die linke     Platte    des  Kondensators 6     negatives        Potential,    die rechte Null  potential auf.

   Wird nun der     Transistor    leitend,     so     hält der Kondensator 6 seine Spannung kurzzeitig  aufrecht, wodurch die Klemme A     ein    positives Po  tential     erhält.    Der     zugehörige    Spannungsverlauf A'  kann     Fig.    5d entnommen werden. Die in     Fig.    2     dar-          gestellten    Dioden 3 begrenzen wiederum     zusammen     mit dem Widerstand     R5    den Basisstrom des Tran  sistors.  



  Der Kollektor     C2    des ersten     Transistors    2     (Fig.1)          steht    mit der Klemme D des Und-Tores     (Fig.    3), die       Klemme    A des Kondensators 6     (Fg.2)    mit der       Und-Tor-Klemme    E in Verbindung. Der über den  Widerstand Rio     fliessende    Strom genügt, um den       Transistor    7 voll     auszusteuern.    Der Kollektor C7  liegt dann auf Nullpotential.

   Solange die Potentiale       E    bzw.<I>A'</I> und<I>D' bzw.</I>     C2'    gleich     Null    oder nega  tiv sind, bleibt der Transistor 7 leitend und damit       C7    = 0. Dies gilt auch dann, wenn E positives, D  negatives     Potential        besitzt,    da bei entsprechender  Bemessung der     Widerstände    R8 und     R9    an Punkt F  ein negatives Potential auftritt. Weist hingegen die  Klemme D     Nullpotential,    die Klemme E positives  Potential auf,     iso    gilt letzteres auch für den Punkt  F. Der Transistor 7 sperrt daher, und     C7    wird ne  gativ.

   Den zeitlichen Verlauf des     Kollektorpotentials     von Transistor 7 gibt     Fig.5e    wieder.  



  Am Ausgang des Und-Tores erscheint also nur       dann    ein Signal, wenn der Strom während der posi  tiven Halbwelle der     Spannung    ebenfalls positive       Werte    annimmt. Man könnte     selbstverständlich    die  Anordnung auch derart schalten, dass das Und Tor  anspricht, wenn der Strom     während    der negativen       Spannungshalbwelle    positiv     wird.    Auf jeden Fall  aber unterbleibt ein Signal, wenn der     Fehler    eine  andere Lage gegenüber der     Messstelle    aufweist, da  der dort fliessende Strom um 180  im Vergleich zum       Messstrom    phasenverschoben ist.

       Fig.6    lässt diese       Verhältnisse        erkennen.    Mit I und<B>11</B> sind     zwei    Strom  quellen,     mit    F' ist eine     Fehlerstelle        bezeichnet.    Das       Richtungsglied        r1        wird:    vom Strom     ü    in entgegenge  setzter     Richtung    durchflossen wie das Richtungsglied       r2    vom Strom     i2.     



  Die Basis     Bs    des.     vierten        Transistors    8 vom Zeit  element gemäss     Fig.4    steht mit dem Ausgang a     des     Und-Tores in Verbindung.     Falls    dauernd a = 0 ist,  bleibt der Transistor 8 infolge der leicht negativen Vor  spannung seines     Emitters        E8    gesperrt.

   Das     Potential     der Basis     B9    liegt dann etwas tiefer als das Potential  von     Eo,    so dass der     Transistor    9 Strom     führt.    Der       Transistor    10 bleibt hingegen gesperrt, weil     Eio    ge  genüber     Bio    negativ vorgespannt ist. Die Ausgangs       spanneng    u' des     Zeitelementes    weist folglich den  Wert     Null    auf.

   Nimmt nun aber der Ausgang a des  Und-Tores kurzzeitig negative     Werbe    an     (Fig.5e),       so wird der Transistor 8 ausgesteuert, der Konden  sator 11     geladen,    der Transistor 9 gesperrt und der  Transistor 10 stromführend. Es erscheint also eine       Augangsspannung    u', die bei     endsprechender    Bemes  sung des Kondensators 11     während    mindestens einer  Periode     betehen    bleibt, wenn der Transistor 8 wie  der sperrt. Auf solche Weise lässt sich ein Pulsieren  von u' vermeiden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Richtungsglied für Schutzrelais, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Element zur Erfassung der Polarität des Spannungsaugenblickswertes, (u) und ein weiteres Element zur Erzeugung eines Impulses in der Nähe des Stromnulldurchganges, an ein Und Tor geschaltet sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Richtungsglied nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Erfassung der Polarität des Spannungsaugenblickswertes (u) einen Spannungswandler (1) aufweist, dessen eine Sekun därklemme mit dem Emitter (E") eines ersten Tran sistors (2) verbunden ist, während die andere Sekun därklemme über zwei Widerstände (R1, R2) zur Transistorbasis (B2) führt und Schutzdioden (3) einer seits an dem Emitter (E2),

   anderseits an der Verbin- dungsklemme zwischen den beiden genannten Wider ständen (R1, R2) liegen und dass ferner sowohl der Kollektor (C2) als auch die Basis (B2) des ersten Transistors (2) über Widerstände (R4, R3) mit der negativen Klemme einer Speisespannungsquelle in Verbindung .stehen.

   2. Richtungsglied nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur Erzeugung eines Impulses in der Nähe des Stromnulldurchgan- ges einen Stromwandler (4) aufweist, dessen eine Sekundärklemme mit dem Emitter (E5) eines zwei ten Transistors (5) verbunden ist, während die an dere Sekundärklemme über einen Widerstand (R5) zur Transistorbasis (B5) führt und Schutzdioden (3)

   an den Stromwandler-Sekundärklemmen liegen und d'ass ferner der Kollektor (C5) des zweiten Transistors (5) mit der negativen Klemme einer Speisespan nungsquelle über einen Widerstand (R6) und mit dem Nullpotential (0) über einen ersten Kondensator (6) .sowie einen weiteren Widerstand (R7) in Verbindung steht.

   3. Richtungsglied nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das UND-Tor einen dritten Transistor (7) aufweist, dessen Basis (B7) über einen Widerstand (R9) mit dem Kollektor (C2) des ersten Transistors (2) und über einen weiteren Widerstand (R8) mit dem an den Kollektor (C5) des zweiten Transistors (5) geschalte ten ersten Kondensator (6)

   verbunden ist und dass ferner sowohl der Kollektor (C7) als auch die Basis (B7) des dritten Transistors (7) über Widerstände (R11, Rio) zur negativen Klemme der Speisespan nungsquelle führen. 4.

   Richtungsglied nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitelement einen vierten Transistor (8) auf weist, dessen Basis (B$) mit dem Kollektor (C7) des dritten Transistors (7) verbunden ist und der Kollek tor (C8) des vierten Transistors (8) sowohl mit einem zweiten Kondensator (11) als auch mit der Basis (B9) eines fünften Transistors (9) in Verbindung steht, welche über einen Widerstand (R12)

   zur nega tiven Klemme der Speisespannungsquelle führt, wäh- rend der Kollektor (C9) des fünften Transistors (9) wiederum an die Basis (Blo) eines sechsten Transi stors (10) und über einen weiteren Widerstand (R13) an die negative Klemme der Speisespannungsquelle angeschlossen ist und auch der Kollektor (Clo) des sechsten Transistors (10) über einen Widerstand (R14)

   an der negativen Klemme der Speisespannungs- quelleliegt und dass ferner die Emitter (E8, E9, Elo) des vierten, fünften und sechsten Transistors (8, 9, 10) an aufeinanderfolgendeVerbindungsklemmen von Widerständen (R18, R17, Rio, R15) geschaltet ;sind, welche in, Reihe an der Speisespannung liegen.