(Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 423 951) Phasenvergleich-Schutzanordnung für eine elektrische Leitung Den Gegenstand des Hauptpatentes bildet eine Pha- senvergleich-Schutzanordnung für eine elektrische Lei tung, bei der an jedem Ende der zu schützenden Leitung beim Auftreten eines Fehlers die Phasendifferenz zwi schen einer aus den Leiterströmen an jeweils dem einen Ende der Leitung abgeleiteten, einphasigen Messgrösse und einer aus den Leiterströmen an jeweils dem anderen Ende der Leitung abgeleiteten und über eine Hochfre- quenzverbindung an das jeweils eine Ende der Leitung übertragenen,
einphasigen Vergleichsgrösse ermittelt wird und bei der bei einer einen inneren Fehler kennzeichnenden, vorgegebenen Phasendifferenz die zu schützende Leitung durch an ihren Enden angeordnete, über Schalteinrichtungen beeinflusste Leistungsschalter abgeschaltet wird und bei der jeder Schalteinrichtung eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, die beim Auftreten eines äusseren oder inneren Fehlers die bisher gesperrte Schalteinrichtung freigibt, worauf die Schalteinrichtung im Falle eines äusseren Fehlers nach einer vorgegebenen Zeit durch die Steuereinrichtung wieder gesperrt,
im Falle eines inneren Fehlers vor Eintreten dieser Sperrung durch eine sich in Abhängigkeit von der Phasendifferenz bildende Grösse zur Abgabe eines Auslösesignals veran- lasst wird, während im Falle eines während eines äusseren Fehlers zusätzlich auftretenden inneren Fehlers die nach der vorgegebenen Zeit wieder gesperrte Schalt einrichtung erneut durch die Steuereinrichtung freigege ben wird und die Abgabe eines Auslösesignals veranlas sen kann.
Bei der im Hauptpatent beschriebenen Phasenver- gleich-Schutzanordnung wird der Fehler mittels einer Einrichtung zur Messwertbildung erfasst, die eine ein phasige, pulsierende Ausgangsgrösse oder eine einphasi ge Wechselspannung erzeugt. Die Amplitude dieser Wechselspannung wird dazu verwendet, um das Auftre ten eines Fehlerstromes in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt zu ermitteln, und die Phasenlage dieser Wechselspannung wird dazu benutzt, um den Fehlerort festzustellen.
Wenn die Amplitude der von der Einrichtung zur Messwertbildung erzeugten, einphasigen Wechselspan nung einen Wert erreicht, der die Existenz eines Fehlers anzeigt, dann sendet die an jedem Ende des zu überwa chenden Leitungsabschnittes angeordnete Relaisanord nung eine Serie von Sperrsignalen aus, deren Phasenlage durch die Flussrichtung des Stromes am Ort der Relais anordnung bestimmt ist.
Der zu überwachende Leitungsabschnitt ist an bei den Enden mit einander ähnelnden Relaisanordnungen versehen, von denen jede auf die Fehlerströme anspricht, die an ihrem Einbauort fliessen; dabei sendet jede Relaisanordnung eine eigene, bezüglich der Phasenlage individuell bestimmte Reihe von Sperrsignalen aus. Die ausgesendeten Sperrsignale werden zwischen zwei oder mehreren Relaisanordnungen durch geeignete Mittel, beispielsweise über eine einen Leiter des zu überwachen den Leitungsabschnittes verwendende Trägerfrequenz verbindung, über eine besondere Drahtverbindung, die zwei Relaisanordnungen miteinander verbindet oder auch über eine Kurzwellenverbindung übertragen.
Wenn der Fehler innerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes auftritt, dann haben die Fehlerströ me an beiden Enden des zu überwachenden Leitungsab schnittes dieselbe Richtung (sie fliessen an beiden Enden des zu überwachenden Leitungsabschnittes in diesen hinein) und die Phasenlage der ausgesendeten Sperrsi gnale ist derart, dass die Relaisanordnungen die zugehö rigen Leistungsschalter betätigen, um den fehlerbehafte ten Leitungsabschnitt abzutrennen.
Liegt ein bezüglich des zu überwachenden Leitungsabschnittes äusserer Feh ler vor, dann haben die Fehlerströme an den beiden Enden des zu überwachenden Leitungsabschnittes entge gengesetzte Richtungen (sie fliessen an dem einen Ende in den zu überwachenden Leitungsabschnitt hinein und an dem anderen Ende aus dem zu überwachenden Leitungsabschnitt heraus), und die Phasenlage zwischen den ausgesendeten Sperrsignalen ist derart, dass die Relaisanordnungen die zugeordneten Leistungsschalter nicht auslösen.
In vielen Fällen arbeitet eine solche Phasenvergleich- Schutzanordnung zufriedenstellend; unter gewissen Um ständen jedoch, beispielsweise im Falle eines dreiphasi- gen Fehlers, lässt sich die Amplitude der einphasigen, von der Einrichtung zur Messwertbildung erzeugten Wechselspannung praktisch nicht mehr von derjenigen Amplitude dieser Wechselspannung unterscheiden, die bei hohen, aber zulässigen Lastströmen in der Einrich tung zur Messwertbildung erzeugt wird.
In einem sol chen Fall würde also die Phasenvergleich-Schutzanord- nung auch dann ansprechen, wenn überhaupt kein Fehler aufgetreten ist; der Sender jeder Relaisanordnung würde zu arbeiten beginnen, und es würden die von den Sendern ausgesendeten Signale an sich unnötigerweise zu den Empfängern der Relaisanordnungen übertragen wer den, um das Auslösen der zugeordneten Leistungsschal ter zu verhindern.
Diese an sich unnötige Übertragung der von den Sendern erzeugten Signale ist aus mehreren Gründen unerwünscht. Beispielsweise kann dadurch ein falsches Auslösen eines oder mehrerer Leistungsschalter verur sacht werden, wenn während der Übertragung der Signale irgendein Fehler in der Phasenvergleich-Schut- zanordnung selbst auftritt; ausserdem wird durch die an sich unnötige Übertragung der Signale eine Benutzung der Übertragungsmöglichkeiten für Zwecke der Übertra gung von Nachrichten oder von Betätigungssignalen zwischen den verschiedenen Relaisanordnungen verhin dert.
Diese Schwierigkeiten bei der Phasenvergleich- Schutzanordnung gemäss dem Hauptpatent lassen sich gemäss der Zusatzerfindung dadurch beseitigen, dass zusätzlich an jedem Ende der zu schützenden Leitung zwei Distanzrelais angeordnet sind, von denen das jeweils eine Distanzrelais einen zumindest die zu schüt zende Leitung einschliessenden Auslösebereich und das jeweils andere, an demselben Ende der Leitung angeord nete Distanzrelais einen ausserhalb der zu schützenden Leitung liegenden, sich an das jeweils selbe Ende der Leitung anschliessenden Auslösebereich aufweist,
und dass das erstgenannte Distanzrelais beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslösebereich sowohl die Steuereinrichtung zur Freigabe der Schalteinrichtung anreizt als auch die Übertragung der Messgrösse veran lasst, während das zweitgenannte Distanzrelais beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslö- sebereich nur die Übertragung der Messgrösse veran lasst.
Die gemäss der Zusatzerfindung verbesserte Phasen vergleich-Schutzanordnung ist in der Lage, einerseits sehr empfindlich auf das Auftreten von Fehlern in der zu schützenden Leitung zu reagieren und andererseits Fehl- auslösungen durch zulässige Lastströme zu vermeiden; in der verbesserten Phasenvergleich-Schutzanordnung werden die Relaisanordnungen also nur bei Fehlern in der zu schützenden Leitung betätigt.
Ausserdem kann die gemäss der Zusatzerfindung verbesserte Phasenvergleich-Schutzanordnung auch zur Überwachung solcher Leitungsabschnitte eingesetzt wer den, die mit Serienkondensatoren ausgerüstet sind. Eine solche Phasenvergleich-Schutzanordnung bleibt auch dann unbeeinflusst, wenn die Serienkondensatoren durch Funkenüberschlag an den Kondensatoren parallelliegen den Funkenstrecken während eines Fehlers abgeschaltet sind.
Eine Ausführungsform der Zusatzerfindung ist nach folgend an Hand der Figuren näher erläutert, von denen die Fig. 1 ein Blockschaltbild einer verbesserten Phasen vergleich-Schutzanordnung zeigt und die F!-. 2 und 3 Blockschaltbilder der verschiedenen Typen von Übertra- gungsleitungen darstellen, die mit einer Anordnung gemäss Fig. 1 überwacht werden können;
die Fig. 4a und 4b zeigen den Impedanzverlauf einer übertragungslei- tung mit Serienkondensatoren und in der Fig. 5 ist ein der Fig. 4b ähnliches Diagramm dargestellt, das den Auslösebereich der verschiedenen Distanzrelais wieder gibt.
In der Fig. 6 ist schematisch die Schaltung eines Distanzrelais dargestellt, das in der in der Fig. 1 dargestellten Schaltung verwendet werden kann, und die Fig. 7 zeigt einen Teil der verbesserten Phasenvergleich- Schutzanordnung mit den Kontakten der Distanzre lais.
Die Leitung 1 enthält, wie die Fig. 2 zeigt, einen ersten zu überwachenden Leitungsabschnitt A-B und einen zweiten zu überwachenden Leitungsabschnitt C-D. Der Leitungsabschnitt A-Bist an seinen mittels an den Orten A und B angeordneten Leistungsschaltern an Hauptversorgungsleitungen 1A und 1C angeschlos sen. Der zu überwachende Leitungsabschnitt C-Dsteht über an den Orten C und D angeordnete Leistungsschal ter mit den Hauptversorgungsleitungen 1C und 1D in Verbindung.
Die Leitung 1' der Fig. 3 ist bis auf die Kondensato ren 3 mit der in der Fig. 2 dargestellten Leitung identisch; die Kondensatoren 3 sind in dem zu überwa chenden Leitungsabschnitt AB' angeordnet, um eine induktive Kompensation zu erreichen, durch die dieser Leitungsabschnitt zur Übertragung grösserer Leistungen geeignet ist. Die Serienkondensatoren 3 sind in üblicher Weise mit Funkenstrecken 5 versehen, die bei ausseror- dentlich hohen, durch den Leitungsabschnitt AB' flies- senden Strömen überschlagen.
Die an den Orten A und B liegenden Leistungsschal ter 2A und 2B werden für sich durch je eine Relaisan ordnung 4 kontrolliert, die das Auftreten eines Fehlers in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt A -B erfas sen. Eine typische Relaisanordnung 4 ist in der Fig. 1 dargestellt; sie enthält eine Einrichtung 6 zur Messwert bildung, die in Abhängigkeit von dem Strom eine einphasige Wechselspannung erzeugt.
Bei einigen Feh lerfällen ist die Amplitude der von der Einrichtung 6 zur Messwertbildung gebildeten, einphasigen Wechselspan nung erheblich grösser als die Amplitude, die bei durch den zu überwachenden Leitungsabschnitt fliessenden Lastströmen von der Einrichtung 6 erzeugt wird. Bei diesen Fehlern wird die Amplitude der von der Einrich tung 6 zur Messwertbildung erzeugten Wechselspannung dazu verwendet, die Relais 16 und 18 zu betätigen, wie es im Hauptpatent beschrieben ist. Bei anderen Fehler fällen hingegen, beispielsweise bei einem dreiphasigen Fehler, kann die Amplitude der einphasigen Wechsel spannung niedriger sein als bei zulässigem Laststrom.
Um auch in diesen Fällen eine einwandfreie Fehlererfas sung zu ermöglichen, ist die Verwendung von Distanzre lais P und S vorgesehen. Zur Überwachung von Lei tungsabschnitten mit Serienkondensatoren ist mitunter der Einsatz eines dritten Distanzrelais R von Vorteil.
Die Distanzrelais P, R und S, die identisch aufgebaut und in üblicher Weise ausgeführt sein können, sind in der Fig. 6 schematisch dargestellt. Die Ausführung des Relais 7 ist in diesem Rahmen nur insofern von Bedeutung, als es beim Auftreten von Fehlern in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt erregt werden muss. Jedes Distanzrelais ist mit auf Fehler ansprechenden Betätigungsorganen 9 und 11 versehen, von denen jedes beim Auftreten eines dreiphasigen Fehlers oder eines Fehlers zwischen Phase und Phase innerhalb des Auslö- sebereiches der Distanzrelais normalerweise offene und normalerweise geschlossene Kontaktsätze 45 und 47 betätigt.
Die zum Arbeiten der Distanzrelais erforderli chen Ströme und Spannungen sind mittels Strom- und Spannungswandleranordnungen 8 und 13 gewonnen und den Strom- und Spannungseingängen 8a, 8b, 8c und 13a, 13b, 13c zugeführt. Um zu erreichen, dass die Ströme für die Distanzrelais P, R und S als auch für die Einrichtung 6 zur Messwertbildung von einer einzigen Stromwandleranordnung 8 abgeleitet werden können, sind die Distanzrelais mit Stromausgangsklemmen 8d, 8e, 8f ausgerüstet.
Wenn ein dreiphasiger Fehler innerhalb des Auslöse bereiches des Distanzrelais auftritt, dann wird sein Relais bzw. sein Betätigungsorgan 9 dazu veranlasst, die normalerweise offenen Kontakte des Kontaktsatzes 45 zu schliessen und die normalerweise geschlossenen Kon takte des Kontaktsatzes 45 zu öffnen. In ähnlicher Weise wird das Betätigungsorgan 11 bei einem Fehler zwischen Phase und Phase oder bei einem Fehler zwischen Phase- Phase-Erde, der innerhalb des Auslösebereiches des Distanzrelais auftritt, betätigt, wobei der Kontaktsatz 47 umgeschaltet wird.
Wie in der Fig. 7 dargestellt, sind die normalerweise geschlossenen Kontakte 21Sa und 21Pa des Kontaktsat zes 45 der Distanzrelais S und P in Reihe mit den normalerweise geschlossenen Kontakten 21Sb und 21Pb des Kontaktsatzes 47 der Distanzrelais S und P in Reihe mit den normalerweise geschlossenen Kontakten 16a des Relais 16 angeordnet.
Daher wird durch das Öffnen eines der normalerweise geschlossenen Kontakte 16a, 21Sa, 21Sb, 21Pa oder 21Pb die Klemme 132 von der negativen Klemme 80 abgetrennt, wodurch die Klemme 120 über die Leitung 121 ein positives Potential an den Sender 24 und den Tastkreis 22 anlegen kann. Der auf diese Weise eingeschaltete Sender 24 wird durch die Einrichtung 6 zur Messwertbildung der Steuerung durch den Tastkreis 22 in einer Weise unterworfen, die aus dem Hauptpatent bekannt ist.
Um die Schalteinrichtung 42 (Fig. 1) freizugeben, sind die normalerweise offenen Kontakte 21Pc, 21Pd des Distanzrelais P unter Mitwirkung des Relais 300 parallel zu den normalerweise offenen Kontakten 18a des Relais 18 angeordnet. Das Relais 300 wird erregt, um seine normalerweise offenen Kontakte 300a beim Schliessen der normalerweise offenen Kontakte 21Pc oder 21Pd des Distanzrelais P zu schliessen.
Dadurch werden die Kontakte 300a, die parallel zu den normaler weise offenen Kontakten 18a liegen, geschlossen, und die Steuereinrichtung 46 (Fig. 1) wird veranlasst, die Schalteinrichtung 42 der Kontrolle des Phasen-UND- Verknüpfungsgliedes 34 zu unterstellen. Um eine Zeit verzögerung zwischen dem Schliessen der Kontakte 21Pc und 21Pd und den Kontakten 300a zu erzielen, können mehrere Wege beschritten werden, beispielsweise kann, wie in der Fig. 7 dargestellt, ein Kondensator parallel zur Spule des Relais 300 angeordnet sein.
In der Fig. 4A sind an Hand eines R-X-Diagramms die Auslösebereiche der Distanzrelais dargestellt, wie sie im Rahmen der Zusatzerfindung Verwendung finden können. Die Auslösebereiche sind dargestellt für Relais, die an den Orten A und B des in der Fig. 3 dargestellten, zu überwachenden Leitungsabschnittes 1' mit Serienkon densatoren angeordnet sind. Die R- und X-Achsen des Diagramms sind aus der normalen Lage herausgedreht worden, um die Linie X-G, die die Impedanz der gesamten Leitung darstellt, in eine Lage zu bringen, in der sie waagerecht in der Figur erscheint.
Diese Drehung gestattet eine vereinfachte Darstellung der Auslöseberei- che der an den Orten C und D sowie an den Orten A und B angeordneten Distanzrelais. Die Serienkondensa toren 3 sind in der Nähe des Leistungsschalters am Orte B angeordnet, und zwar auf der Seite des Leistungsschal ters, die dem Ort A zugewendet ist. In dem in der Fig. 4A gezeigten Diagramm ist der Einfluss der Serienkon densatoren 3 durch die Strecke H-B wiedergegeben.
Wie dem R-X-Diagramm zu entnehmen ist, ist das am Orte A liegende Distanzrelais S derart eingestellt, dass es bei jedem dreiphasigen Fehler betätigt wird, der in dem Abschnitt der Linie X-G auftritt, der innerhalb des den Auslösebereich des Distanzrelais S darstellenden Kreises 21SA liegt.
Der Auslösebereich des Distanzrelais S umschliesst mindestens genauso viel des Leitungsab schnittes Y -Z wie der den Auslösebereich des Distanz relais P am Orte B wiedergebende Kreis 21PB. In ähnlicher Weise kann das Distanzrelais P am Orte A die Fehler erfassen, die innerhalb des Abschnittes der gesamten Leitung X-G auftreten, der innerhalb des Kreises 21PA liegt. Die Kreise 21PB, 21SB und 21RB bezeichnen die Abschnitte der gesamten Leitung X-G, die, wenn in ihnen ein dreiphasiger Fehler auftritt, eine Betätigung der Distanzrelais P, S oder R am Orte B bewirken.
Da das hauptsächliche Interesse den Abschnitten der Linie X-G mit den Kreisen gilt, die durch die Auslöse bereiche der Distanzrelais P, R und S beschrieben sind, lassen sich die Auslösebereiche, wie in der Fig. 4B gezeigt, durch Rechtecke darstellen, die entlang der Linie X-G angeordnet sind und eine Länge besitzen, die dem Auslösebereich des jeweiligen Distanzrelais oder der Länge des Leitungsabschnittes entspricht, den das entsprechende Distanzrelais überwacht. Diese Darstel lung vereinfacht die Figuren, ohne die Erklärung der Er findung zu beeinträchtigen.
In der Fig. 5 ist die gesamte Leitung X-G für den Fall dargestellt, dass die die Serienkondensatoren 3 schützenden Funkenstrecken 5 gezündet haben. Dieses Zünden macht die Serienkondensatoren 3 wirkungslos, so dass der Punkt B mit dem Punkt H zusammenfällt. Der Leitungsabschnitt C-D der Fig. 5 stellt den Leitungsabschnitt 1 der Fig. 2 dar und gibt die typische Einstellung der Auslösebereiche der Distanzrelais wie der.
Die übrigen Einzelheiten der verbesserten Phasen vergleich-Schutzanordnung lassen sich am besten an Hand der folgenden Beschreibung der Funktionsweise erklären.
Bei normalem, fehlerlosem Betrieb der Leitung 1 befinden sich die Relais 16 und 18 sowie die Distanzre lais P und S und, falls verwendet, auch das Distanzrelais R in ihrer kein Fehler anzeigenden Lage, wie es in der Fig. 7 dargestellt ist. Wenn ein genügend grosser Laststrom fliesst, dann wird dem Verzögerungsnetzwerk 38 eine von der Einrichtung 6 zur Messwertbildung erzeugte Wechselgrösse über den ersten Impulsformer 14 der Relaisanordnung 4 nach Fig. 1 und das Phasen UND-Verknüpfungsglied 34 zugeführt. Der Kondensa tor 148 des Verzögerungsnetzwerkes 38 wird abwech selnd geladen und entladen, was aber,
da die Schaltein richtung 42 durch die Steuereinrichtung 46 gesperrt ist, nicht zum Sperren des Transistors 170 der Schalteinrich tung 42 führt, und zwar auch dann nicht, wenn der Transistor 166 der Schalteinrichtung 42 etwas leitend ist. Die normalerweise geschlossenen Kontakte 16a des Relais 16, die normalerweise geschlossenen Kontakte 21Sa und 21Sb des Distanzrelais S und die normalerwei se geschlossenen Kontakte 21Pa und 21Pb des Distanz relais P bleiben geschlossen.
Dadurch ist die Leitung 121 direkt mit der negativen Leitung 83 verbunden, wodurch eine Erregung des Tastkreises 22 und ein Einschalten des Senders 24 unterbunden ist. Ausserdem wird der Transistor 114 des Tastkreises 22 leitend gehalten, und dadurch wird jede Beeinflussung des Senders 24 durch die Einrichtung 6 zur Messwertbildung verhindert.
Da die Wirkungsweise der Phasenvergleich-Schut- zanordnung bei den Fehlern bereits ausführlich im Hauptpatent beschrieben ist, bei denen die von der Einrichtung 6 zur Messwertbildung erzeugte einphasige Wechselspannung eine höhere Amplitude als bei grossen, zulässigen Lastströmen besitzt, ist im folgenden die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Phasenvergleich- Schutzanordnung nur für die Fälle beschrieben, in denen die Amplitude der einphasigen Wechselspannung bei einem dreiphasigen Fehler kleiner als bei zulässigen, jedoch fehlerfreien Lastbedingungen ist.
Ein solcher Fall tritt dann ein, wenn die Last, die über die gesamte Leitung übertragen wird, unter der maximalen Kapazität der Leitung liegt und wenn die Kapazität der Generatoren, die die Hauptversorgungslei tungen 1A, 1B und 1C speisen, kleiner ist als die, die bei Nennlast über die Leitung übertragen wird. In einem sol chen Fall wird sich die Spannung an einer oder mehreren der Hauptstromleitungen 1A, 1B und 1C wegen der Spannungsabfälle in den die Hauptversorgungsleitungen speisenden Strompfaden und/oder wegen der inneren Impedanz der Generatoren nicht den Nennwert errei chen.
Daher kann der in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt fliessende Strom auch dann, wenn in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt ein dreiphasi- ger Kurzschluss mit niedriger Impedanz auftritt, so klein sein, dass die Amplitude der einphasigen Wechselspan nung der Einrichtung 6 zur Messwertbildung beträcht lich kleiner ist als die Amplitude der Wechselspannung, die bei mehreren angeschlossenen Generatoren und einer grösseren über die Leitung übertragenen Leistung in der Einrichtung 6 gebildet wird.
In einigen Fällen ist es möglich, die Anregebedingungen der Relaisanordnungen jeweils dann zu ändern, wenn die Zahl der Generatoren, die die Leitungen versorgen, oder die Leistung verändert wird, die über den zu überwachenden Leitungsabschnitt fliesst; solche Massnahmen sind aber aus vielen Gründen unerwünscht. Daher wird die Relaisanordnung 4, falls die Relais 16 und 18 alle dreiphasigen Fehler erfassen können, was notwendig ist, falls der Leitungsabschnitt einwandfrei überwacht werden soll, auch bei zulässigen, fehlerfreien Lastbedingungen erregt.
Bei Fehlern zwischen Phase und Phase, die in der Nähe eines Endes des zu überwachenden Leitungsab schnittes, fern von dem Ort der Einrichtung 6 zur Messwertbildung auftreten, ist der Unterschied zwischen der Amplitude der einphasigen Wechselspannung der Einrichtung 6 zur Messwertbildung, die als Folge eines grossen Laststromes entsteht, und der Amplitude, die bei einem Fehlerstrom erzeugt wird, zu klein, um eine sichere Betätigung der Relais 16 und 18 bei einer einen Fehler anzeigenden Amplitude zu sichern, ohne dass eine Betätigung der Relais 16 und 1 8 bei schweren Lastströmen eintritt.
Um eine Betätigung dieser Relais bei derartigen Fehlern zu sichern, müsste in Kauf genommen werden, dass die Relais 16 und 18 auch bei grossen, fehlerlosen Lastströmen betätigt werden.
Eine Betätigung der Relaisanordnungen 4 infolge grosser Lastströme würde zwar, wenn kein Fehler auftritt, nicht zum Auslösen der zugeordneten Leistungs schalter führen, da die Betätigung einem äusseren Fehler entspricht, bringt aber die Sender unnötiger- und uner- wünschterweise zum Arbeiten.
Dies ist deshalb uner wünscht, weil erstens, da ständig ein Phasenvergleich stattfindet, ein Fehler in einem Teil der Trägerfrequenz- einrichtung zu einem sofortigen Auslösen an einem oder beiden Enden des zu überwachenden Leitungsabschnit tes führen kann, zweitens der Trägerfrequenzkanal nicht zu anderen Zwecken ausgenutzt werden kann und drittens eine fortwährende Übertragung von Signalen über längere Zeitabschnitt zu Interferenzerscheinungen mit Nachrichten in benachbarten der zugeordneten Einrichtungen führen kann.
Diese Schwierigkeiten lassen sich durch die Verwen dung von Distanzrelais vermeiden, die in Ergänzung zu den Relais 16 und 18 vorgesehen sind, wodurch die Relaisanordnung 4 in die Lage versetzt wird, zwischen einem dreiphasigen Fehler bei kleiner Last und schwerer zulässiger Last auf fehlerfreier Strecke zu unterscheiden. Um diese Vorteile bei einem Leitungsabschnitt mit Serienkondensatoren, beispielsweise bei dem Netzwerk 1 der Fig. 2 zu erreichen, enthält jede der an den Enden des zu überwachenden Leitungsabschnittes angeordneten Relaisanordnung ein Paar Distanzrelais P und S.
Eines der Distanzrelais P hat einen in Vorwärtsrich tung liegenden Auslösebereich und übernimmt, wenn es betätigt wird, die Funktion der Relais 16 und 18. Wie weiter unten näher erläutert wird, ist der Auslösebereich des Relais P derart gewählt, dass es nach Möglichkeit allein nur auf solche Fehler anspricht, die innerhalb des von ihm zu überwachenden Leitungsabschnittes auftre ten. Wenn der Fehler ausserhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes liegt, soll der zugeordnete Leistungs schalter nicht betätigt werden.
Wenn es möglich wäre, den Auslösebereich des Distanzrelais P in der beschriebenen Weise festzulegen, dann wäre überhaupt keine zusätzliche Schutzanordnung erforderlich. Es wäre dann unzweckmässig, den teueren und komplizierteren Phasenvergleichschutz zu verwen den. Da der Auslösebereich der Distanzrelais P aber nicht so genau eingestellt werden kann, muss der Auslösebereich des Distanzrelais ausreichend weit über das Ende des zu. überwachenden Leitungsabschnittes hinausreichen, um sicherzustellen, dass das Distanzrelais P mit Sicherheit auf jeden dreiphasigen Fehler anspricht, der innerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes auftritt.
Bei einer solchen Einstellung des Auslöseberei- ches der Distanzrelais P können von ihnen aber auch dreiphasige Fehler erfasst werden, die ausserhalb des zu schützenden Leitungsabschnittes liegen.
Um in diesem Falle ein unerwünschtes, fehlerhaftes Auslösen der Lei stungsschalter zu verhindern, sind Distanzrelais S vorge sehen, deren Auslösebereiche die an den zu überwachen den Leitungsabschnitt angrenzenden Leitungsabschnitte umfassen. So muss beispielsweise der Auslösebereich des Distanzrelais S am Ort D einen Bereich des Abschnittes E-F umfassen, der gleich oder grösser als der Abschnitt ist, der von dem Auslösebereich des Distanzrelais P am Ort C innerhalb des Leitungsabschnittes E-F umfasst wird.
Diese Verhältnisse sind in der Fig. 5 durch die Auslösebereiche wiedergegeben, die durch die Rechtecke 21SD und 21PC dargestellt sind.
Die Distanzrelais S bewirken nur ein Einschalten der Sender; die Schalteinrichtung 42 können sie nicht freige ben. Daher kann durch das der jeweiligen Relaisanord nung 4 zugeordnete Distanzrelais S der Leistungsschalter der jeweiligen Relaisanordnung nicht betätigt werden. Durch das Arbeiten des Senders werden die benachbar ten Relaisanordnungen mit einem den Fehlerort kenn zeichnenden Signal versorgt, wie eingangs beschrieben. Dieses Signal verhindert ein Auslösen der Leistungs schalter des Leitungsabschnittes C-D, wenn der Fehler innerhalb des Leitungsabschnittes E-Fliegt.
Wie oben bereits kurz angedeutet wurde, ist die erfindungsgemässe Phasenvergleich-Schutzanordnung auch zur Überwachung von Leitungen geeignet, die mit Serienkondensatoren ausgerüstet sind. Eine Leitung die ser Art ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Sind die Distanzrelais P und S an den Orten A und B wie beschrieben ausgebildet, dann ist es offensichtlich, dass das Distanzrelais P am Orte B, nachfolgend kurz mit Distanzrelais PB bezeichnet, nicht den Abschnitt H'-H des zu überwachenden Leitungsabschnittes AB umfasst und infolgedessen nicht bei einem dreiphasigen Fehler im Abschnitt H'-H betätigt wird.
Da es aus mancherlei Gründen unerwünscht ist, den den Auslöse bereich des Distanzrelais PB darstellenden Kreis 21PB so zu vergrössern, dass er den Abschnitt H'-H umfasst, ist ein zusätzliches Distanzrelais R am Orte B vorgesehen, das im folgenden kurz mit Distanzrelais RB bezeich net wird.
Das Distanzrelais RB ist im Hinblick auf die Erfassung von dreiphasigen Fehlern innerhalb des Krei ses 21RB eingestellt und derart angeordnet, dass es, wie in der Fig. 7 dargestellt, bei seiner Betätigung die Schalteinrichtung 42 der Relaisanordnung 4B (Relaisan ordnung 4 am Orte B) freigibt.
Beim Auftreten eines Fehlers im Abschnitt H'-H schaltet das Distanzrelais 21SB den Sender 24 der Relaisanordnung 4B ein, um ein Signal zu erzeugen, das zusammen mit dem Signal des Senders 24 der Relaisan ordnung 4A (betätigt durch das Distanzrelais PA) entscheidet, ob der Fehler innerhalb des zu überwachen den Leitungsabschnittes A-B liegt. Die Freigabe der Schalteinrichtung 42 der Relaisanordnung 4B durch das Distanzrelais RB versetzt die Relaisanordnung 4B in die Lage, den zugeordneten Leistungsschalter 2B zu öffnen oder auszulösen.
Die Schalteinrichtung 42 der Relaisan ordnung 4A wurde inzwischen durch das Distanzrelais PA bereits freigegeben, so dass, da der Fehler innerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes A-B liegt, die Leistungsschalter 2A öffnen können.
Ist ein Fehler innerhalb des Leitungsabschnittes C-H" des Abschnittes C-D aufgetreten, der ausser- halb des Leitungsabschnittes A -B liegt, dann läuft die Betätigung der Distanzrelais PA, RB und SB in der eben beschriebenen Weise ab;
da aber die Einrichtungen 6 zur Messwertbildung anzeigen, dass der Fehlerstrom am Orte A in den Leitungsabschnitt A-B hineinfliesst und am Orte B des Leitungsabschnittes A-B herausfliesst, folglich ein äusserer Fehler vorliegt, verhindern die Signale der Sender 24 an den Orten A und B eine Betätigung der Leistungsschalter 2A und 2B.
In den obigen Ausführungen ist angenommen wor den, dass die den Serienkondensatoren 3 parallelliegen den Funkenstrecken 5 nicht gezündet haben und dass die Impedanz des Leitungsabschnittes A-B den in der Fig. 4 dargestellten Verlauf aufweist. In vielen Fällen ist dies jedoch nicht der Fall, da die Funkenstrecken 5 wegen der Amplitude des Fehlerstromes überschlagen; der Impedanzverlauf des Leitungsabschnittes A-B nimmt dann die in der Fig. 5 dargestellte Gestalt an.
Die Betätigung der Relaisanordnungen 4A und 4B läuft zwar wie beschrieben ab, aber die Leitungsabschnitte der Leitung X-G" die von den Distanzrelais P, R und S überwacht werden, sind etwas unterschiedlich, wie das die Fig. 5 zeigt. Die Distanzrelais P, R und S, die den zu überwachenden Leitungsabschnitt A-B überwachen, müssen daher anders ausgelegt werden als die, die in Verbindung mit den Relais beschrieben worden sind, die den Abschnitt C-D überwachen, der keine Serienkon densatoren enthält.
Bevorzugte Einstellung der Distanzrelais P, R und S an den Orten A und B sind in der Fig. 4A dargestellt. Die Auslösebereiche der Distanzrelais RB, SB und SA sollen so eingestellt werden, dass der Kreis 21RB den Punkt H enthält, der Kreis 21PA den Kreis 21RB umfasst und der Kreis 21SA über den Kreis 21PB hinausgeht, wenn die Serienkondensatoren wirksam sind.
Die Auslösebereiche der Distanzrelais PA und PB sollen so gewählt sein, dass bei Überschlag der Funkenstrecken 5 der Kreis 21 PA den Kreis 21 RB und den Kreis 21 PB den Punkt A enthält.
Aus den obigen Ausführungen geht hervor, dass die Distanzrelais PC und PD auf Fehler ansprechen, die in dem Leitungsabschnitt H'-H auftreten, der ausserhalb des Leitungsabschnittes C-D liegt und auf bezüglich des Leitungsabschnittes C-Dinnere Fehler ansprechen.
Die Leistungsschalter 2C und 2D werden nicht betätigt, wenn der Fehler innerhalb des Leitungsabschnittes H'-H liegt; wegen der den Fehlerort erfassenden Einrichtungen 6 zur Messwertbildung und der von diesen Einrichtungen ausgehenden Steuerung der Sender zur Abgabe von Signalen, die zwischen den Relaisanord nungen 4C und 4D gewechselt werden, sprechen sie jedoch an, wenn der Fehler innerhalb des Leitungsab schnittes C-D auftritt.
(Additional patent to main patent no. 423 951) Phase comparison protection arrangement for an electrical line The subject of the main patent is a phase comparison protection arrangement for an electrical line, in which the phase difference between rule at each end of the line to be protected when a fault occurs a single-phase measured variable derived from the conductor currents at one end of the line and one derived from the conductor currents at the other end of the line and transmitted via a high-frequency connection to each end of the line,
single-phase comparison value is determined and in the case of a predetermined phase difference characterizing an internal fault, the line to be protected is switched off by circuit breakers arranged at its ends and influenced by switching devices and in which each switching device is assigned a control device that is assigned when an external or internal fault occurs releases the previously blocked switching device, whereupon the switching device is blocked again by the control device after a predetermined time in the event of an external fault,
in the case of an internal fault before this blocking occurs, a variable that forms depending on the phase difference causes a trigger signal to be issued, while in the case of an internal fault that also occurs during an external fault, the switching device is blocked again after the specified time is released by the control device and can cause the output of a trigger signal.
In the phase comparison protective arrangement described in the main patent, the fault is detected by means of a device for generating measured values, which generates a single-phase, pulsating output variable or a single-phase alternating voltage. The amplitude of this AC voltage is used to determine the occurrence of a fault current in the line section to be monitored, and the phase position of this AC voltage is used to determine the location of the fault.
When the amplitude of the single-phase alternating voltage generated by the device for measuring values reaches a value that indicates the existence of a fault, the relay arrangement at each end of the line section to be monitored sends a series of blocking signals, the phase of which depends on the direction of flow of the current is determined at the location of the relay arrangement.
The line section to be monitored is provided at the ends with relay arrangements that are similar to one another, each of which responds to the fault currents that flow at its installation location; each relay arrangement sends out its own series of blocking signals which are individually determined with regard to the phase position. The transmitted blocking signals are transmitted between two or more relay arrangements by suitable means, for example via a carrier frequency connection using a conductor of the line section to be monitored, via a special wire connection that connects two relay arrangements or also via a shortwave connection.
If the fault occurs within the line section to be monitored, the fault currents at both ends of the line section to be monitored have the same direction (they flow into the line section to be monitored) and the phase position of the transmitted blocking signals is such that the relay assemblies operate the associated circuit breaker to disconnect the faulty line section.
If there is an external fault with regard to the line section to be monitored, the fault currents at the two ends of the line section to be monitored have opposite directions (they flow into the line section to be monitored at one end and out of the line section to be monitored at the other end out), and the phase position between the transmitted blocking signals is such that the relay arrangements do not trigger the associated circuit breakers.
In many cases, such a phase comparison protection arrangement works satisfactorily; Under certain circumstances, however, for example in the case of a three-phase fault, the amplitude of the single-phase alternating voltage generated by the device for measuring value formation can practically no longer be distinguished from the amplitude of this alternating voltage that occurs at high but permissible load currents in the device to generate measured values.
In such a case, the phase comparison protection arrangement would also respond if no error at all occurred; the transmitter of each relay arrangement would begin to work, and the signals sent out by the transmitters would in themselves be unnecessarily transmitted to the receivers of the relay arrangements in order to prevent the associated circuit breaker from being triggered.
This transmission of the signals generated by the transmitters, which is in itself unnecessary, is undesirable for several reasons. For example, this can cause incorrect tripping of one or more circuit breakers if any fault occurs in the phase comparison protection arrangement itself during the transmission of the signals; In addition, the transmission of the signals, which is unnecessary in itself, prevents the use of the transmission options for the purpose of transmitting messages or actuating signals between the various relay arrangements.
These difficulties with the phase comparison protection arrangement according to the main patent can be eliminated according to the additional invention in that two distance relays are additionally arranged at each end of the line to be protected, of which one distance relay at least one tripping area including at least the line to be protected and each other distance relays located at the same end of the line have a trigger area located outside the line to be protected and adjoining the same end of the line,
and that the first-mentioned distance relay when a multi-phase error occurs in its tripping area both stimulates the control device to release the switching device and initiates the transmission of the measured variable, while the second-mentioned distance relay only causes the measured variable to be transmitted when a multi-phase error occurs in its tripping area leaves.
The phase comparison protection arrangement improved according to the additional invention is able, on the one hand, to react very sensitively to the occurrence of errors in the line to be protected and, on the other hand, to avoid false tripping due to permissible load currents; In the improved phase comparison protection arrangement, the relay arrangements are therefore only actuated in the event of faults in the line to be protected.
In addition, the phase comparison protection arrangement improved according to the additional invention can also be used to monitor those line sections that are equipped with series capacitors. Such a phase comparison protection arrangement remains unaffected even if the series capacitors are switched off due to arcing at the capacitors parallel to the spark gaps during a fault.
An embodiment of the additional invention is explained in more detail below with reference to the figures, of which FIG. 1 shows a block diagram of an improved phase comparison protection arrangement and FIG. 2 and 3 show block diagrams of the different types of transmission lines which can be monitored with an arrangement according to FIG. 1;
4a and 4b show the impedance curve of a transmission line with series capacitors, and FIG. 5 shows a diagram similar to FIG. 4b, which shows the tripping range of the various distance relays.
In Fig. 6 the circuit of a distance relay is shown schematically, which can be used in the circuit shown in Fig. 1, and Fig. 7 shows part of the improved phase comparison protection arrangement with the contacts of the distance relay.
As FIG. 2 shows, the line 1 contains a first line section A-B to be monitored and a second line section C-D to be monitored. The line section A-Bist is ruled out at its circuit breakers arranged at locations A and B on main supply lines 1A and 1C. The line section C-D to be monitored is connected to the main supply lines 1C and 1D via circuit breakers arranged at locations C and D.
The line 1 'of Fig. 3 is identical to the condensate Ren 3 with the line shown in Fig. 2; the capacitors 3 are arranged in the line section AB 'to be monitored in order to achieve an inductive compensation through which this line section is suitable for the transmission of greater powers. The series capacitors 3 are provided in the usual way with spark gaps 5 which flash over in the event of extraordinarily high currents flowing through the line section AB '.
The circuit breakers 2A and 2B located at the locations A and B are each controlled by a relay arrangement 4, which detect the occurrence of a fault in the line section A -B to be monitored. A typical relay arrangement 4 is shown in FIG. 1; it contains a device 6 for generating measured values, which generates a single-phase alternating voltage as a function of the current.
In some cases of error, the amplitude of the single-phase alternating voltage generated by the device 6 for measuring values is considerably greater than the amplitude generated by the device 6 when the load currents flowing through the line section to be monitored are used. In the case of these errors, the amplitude of the alternating voltage generated by the device 6 for measuring value formation is used to operate the relays 16 and 18, as described in the main patent. In the case of other faults, on the other hand, for example a three-phase fault, the amplitude of the single-phase AC voltage can be lower than with a permissible load current.
The use of distance relays P and S is provided to enable faultless error detection in these cases as well. The use of a third distance relay R is sometimes an advantage for monitoring line sections with series capacitors.
The distance relays P, R and S, which can be constructed identically and designed in the usual way, are shown schematically in FIG. In this context, the design of the relay 7 is only important insofar as it has to be excited when errors occur in the line section to be monitored. Each distance relay is provided with fault-responsive actuators 9 and 11, each of which actuates normally open and normally closed sets of contacts 45 and 47 when a three-phase fault or a phase-to-phase fault occurs within the tripping range of the distance relay.
The currents and voltages required to operate the distance relay are obtained by means of current and voltage converter assemblies 8 and 13 and fed to the current and voltage inputs 8a, 8b, 8c and 13a, 13b, 13c. In order to ensure that the currents for the distance relays P, R and S as well as for the device 6 for generating measured values can be derived from a single current transformer arrangement 8, the distance relays are equipped with current output terminals 8d, 8e, 8f.
If a three-phase fault occurs within the triggering range of the distance relay, then its relay or its actuator 9 is caused to close the normally open contacts of the contact set 45 and the normally closed contacts of the contact set 45 to open. In a similar manner, the actuator 11 is actuated in the event of a phase-to-phase fault or a phase-phase-earth fault occurring within the tripping range of the distance relay, the contact set 47 being switched over.
As shown in Fig. 7, the normally closed contacts 21Sa and 21Pa of the contact set 45 of the distance relays S and P are in series with the normally closed contacts 21Sb and 21Pb of the contact set 47 of the distance relays S and P in series with the normally closed contacts 16a of the relay 16 arranged.
Therefore, by opening one of the normally closed contacts 16a, 21Sa, 21Sb, 21Pa or 21Pb, the terminal 132 is separated from the negative terminal 80, whereby the terminal 120 can apply a positive potential to the transmitter 24 and the sensing circuit 22 via the line 121 . The transmitter 24, which is switched on in this way, is subjected to the control by the sensing circuit 22 through the device 6 for forming measured values in a manner which is known from the main patent.
In order to release the switching device 42 (FIG. 1), the normally open contacts 21Pc, 21Pd of the distance relay P are arranged in parallel with the normally open contacts 18a of the relay 18 with the assistance of the relay 300. The relay 300 is energized to close its normally open contacts 300a when the normally open contacts 21Pc or 21Pd of the distance relay P close.
As a result, the contacts 300a, which lie parallel to the normally open contacts 18a, are closed, and the control device 46 (FIG. 1) is caused to place the switching device 42 under the control of the phase AND logic element 34. In order to achieve a time delay between the closing of the contacts 21Pc and 21Pd and the contacts 300a, several paths can be followed, for example, as shown in FIG. 7, a capacitor can be arranged parallel to the coil of the relay 300.
In FIG. 4A, the tripping areas of the distance relays are shown on the basis of an R-X diagram, as they can be used in the context of the additional invention. The trigger areas are shown for relays which are arranged at the locations A and B of the line section 1 'to be monitored shown in FIG. 3 with serial capacitors. The R and X axes of the diagram have been rotated out of the normal position to bring the line X-G, which represents the impedance of the entire line, into a position in which it appears horizontally in the figure.
This rotation allows a simplified representation of the tripping areas of the distance relays arranged at locations C and D and at locations A and B. The series capacitors 3 are arranged in the vicinity of the circuit breaker at location B, on the side of the circuit breaker that faces the location A. In the diagram shown in Fig. 4A, the influence of the Serienkon capacitors 3 is shown by the route H-B.
As can be seen from the RX diagram, the distance relay S located at location A is set in such a way that it is actuated for every three-phase fault that occurs in the section of the line XG that lies within the circle 21SA representing the tripping range of the distance relay S. .
The tripping area of the distance relay S encloses at least as much of the line section Y -Z as the circle 21PB reproducing the tripping area of the distance relay P at location B. Similarly, the distance relay P at location A can detect the faults occurring within the portion of the entire line X-G which is within the circle 21PA. The circles 21PB, 21SB and 21RB denote the sections of the entire line X-G which, if a three-phase fault occurs in them, cause the distance relay P, S or R at location B to be actuated.
Since the main interest is in the sections of the line XG with the circles, which are described by the tripping areas of the distance relays P, R and S, the tripping areas, as shown in FIG. 4B, can be represented by rectangles along the line XG are arranged and have a length that corresponds to the tripping range of the respective distance relay or the length of the line section monitored by the corresponding distance relay. This presen- tation simplifies the figures without affecting the explanation of the invention.
In FIG. 5, the entire line X-G is shown in the event that the spark gaps 5 protecting the series capacitors 3 have ignited. This ignition renders the series capacitors 3 ineffective, so that point B and point H coincide. The line section C-D of FIG. 5 represents the line section 1 of FIG. 2 and gives the typical setting of the triggering ranges of the distance relays like that.
The other details of the improved phase comparison protection arrangement can best be explained with reference to the following description of the mode of operation.
In normal, faultless operation of the line 1, the relays 16 and 18 and the distance relay P and S and, if used, the distance relay R are in their position indicating no error, as shown in FIG. When a sufficiently large load current flows, the delay network 38 is supplied with an alternating variable generated by the device 6 for generating measured values via the first pulse shaper 14 of the relay arrangement 4 according to FIG. 1 and the phase AND logic element 34. The capacitor 148 of the delay network 38 is alternately charged and discharged, but what
since the Schaltein direction 42 is blocked by the control device 46, does not lead to the blocking of the transistor 170 of the Schalteinrich device 42, even if the transistor 166 of the switching device 42 is somewhat conductive. The normally closed contacts 16a of the relay 16, the normally closed contacts 21Sa and 21Sb of the distance relay S and the normally closed contacts 21Pa and 21Pb of the distance relay P remain closed.
As a result, the line 121 is directly connected to the negative line 83, whereby an excitation of the sensing circuit 22 and a switching on of the transmitter 24 is prevented. In addition, the transistor 114 of the sensing circuit 22 is kept conductive, and this prevents any influence on the transmitter 24 by the device 6 for generating measured values.
Since the mode of operation of the phase comparison protection arrangement is already described in detail in the main patent in which the single-phase AC voltage generated by the device 6 for measuring values has a higher amplitude than with large, permissible load currents, the mode of operation of the phase comparison according to the invention is described below - Protective arrangement only described for cases in which the amplitude of the single-phase AC voltage in the case of a three-phase fault is smaller than in the case of permissible but fault-free load conditions.
Such a case occurs when the load transmitted over the entire line is below the maximum capacity of the line and when the capacity of the generators feeding the main supply lines 1A, 1B and 1C is less than that of the is transmitted via the line at nominal load. In such a case, the voltage on one or more of the main power lines 1A, 1B and 1C will not reach the nominal value because of the voltage drops in the current paths feeding the main supply lines and / or because of the internal impedance of the generators.
Therefore, the current flowing in the line section to be monitored, even if a three-phase short circuit with low impedance occurs in the line section to be monitored, can be so small that the amplitude of the single-phase AC voltage of the device 6 for measuring value formation is considerably smaller than the amplitude of the alternating voltage that is formed in the device 6 when several generators are connected and a larger amount of power is transmitted via the line.
In some cases it is possible to change the activation conditions of the relay arrangements when the number of generators supplying the lines or the power that flows through the line section to be monitored is changed; however, such measures are undesirable for many reasons. Therefore, if the relays 16 and 18 can detect all three-phase faults, which is necessary if the line section is to be properly monitored, the relay arrangement 4 is also energized under permissible, fault-free load conditions.
In the case of errors between phase and phase that occur near one end of the line section to be monitored, far from the location of the device 6 for measuring value formation, the difference between the amplitude of the single-phase alternating voltage of the device 6 for measuring value formation is the result of a large Load current arises, and the amplitude that is generated in the event of a fault current is too small to ensure reliable actuation of the relays 16 and 18 in the event of an amplitude indicating an error, without actuation of the relays 16 and 18 in the event of heavy load currents.
In order to ensure that these relays are actuated in the event of such errors, it would have to be accepted that the relays 16 and 18 are actuated even with large, error-free load currents.
Actuation of the relay arrangements 4 as a result of large load currents would not trigger the associated power switch if no error occurs, since the actuation corresponds to an external error, but it brings the transmitter to work unnecessarily and undesirably.
This is undesirable because, firstly, since a phase comparison takes place continuously, a fault in part of the carrier frequency device can lead to an immediate triggering at one or both ends of the line section to be monitored, and secondly the carrier frequency channel cannot be used for other purposes and thirdly, a continuous transmission of signals over a longer period of time can lead to interference phenomena with messages in neighboring of the assigned facilities.
These difficulties can be avoided by using distance relays, which are provided in addition to the relays 16 and 18, whereby the relay arrangement 4 is enabled to distinguish between a three-phase fault with a small load and a heavy permissible load on a fault-free route . In order to achieve these advantages in the case of a line section with series capacitors, for example in the network 1 of FIG. 2, each of the relay arrangements arranged at the ends of the line section to be monitored contains a pair of distance relays P and S.
One of the distance relays P has a tripping area located in the forward direction and takes over the function of the relays 16 and 18 when it is actuated. As will be explained in more detail below, the tripping area of the relay P is selected so that it is only open if possible responds to errors that occur within the line section to be monitored. If the error is outside the line section to be monitored, the assigned circuit breaker should not be operated.
If it were possible to determine the tripping range of the distance relay P in the manner described, then no additional protection arrangement would be required at all. It would then be inexpedient to use the expensive and more complicated phase comparison protection. Since the tripping range of the distance relay P cannot be set so precisely, the tripping range of the distance relay must be sufficiently far beyond the end of the closed. line section to be monitored to ensure that the distance relay P responds with certainty to every three-phase error that occurs within the line section to be monitored.
With such a setting of the tripping range of the distance relays P, however, they can also detect three-phase errors that lie outside the line section to be protected.
In order to prevent undesired, erroneous triggering of the power switch in this case, distance relays S are provided, the triggering areas of which include the line sections adjacent to the line section to be monitored. For example, the tripping area of the distance relay S at location D must encompass an area of the section E-F that is equal to or larger than the section that is encompassed by the tripping area of the distance relay P at location C within the line section E-F.
These relationships are shown in FIG. 5 by the trigger areas which are represented by the rectangles 21SD and 21PC.
The distance relays S only cause the transmitter to be switched on; the switching device 42 they can not ben freige. Therefore, the circuit breaker of the respective relay arrangement cannot be actuated by the distance relay S assigned to the respective relay arrangement 4. As the transmitter works, the neighboring relay arrangements are supplied with a signal identifying the fault location, as described above. This signal prevents the circuit breaker of the line section C-D from being triggered if the fault occurs within the line section E-Flies.
As already briefly indicated above, the phase comparison protection arrangement according to the invention is also suitable for monitoring lines which are equipped with series capacitors. A line this type is shown in FIGS.
If the distance relays P and S at locations A and B are designed as described, then it is obvious that the distance relay P at location B, hereinafter referred to as distance relay PB for short, does not include the section H'-H of the line section AB to be monitored and consequently is not actuated in the event of a three-phase fault in section H'-H.
Since it is undesirable for various reasons to enlarge the area 21PB representing the triggering range of the distance relay PB so that it includes the section H'-H, an additional distance relay R is provided at location B, which is referred to below as distance relay RB net.
The distance relay RB is set with regard to the detection of three-phase faults within the circuit 21RB and is arranged in such a way that, as shown in FIG. 7, when it is actuated, the switching device 42 of the relay arrangement 4B (relay arrangement 4 at location B) releases.
When an error occurs in the section H'-H, the distance relay 21SB switches on the transmitter 24 of the relay arrangement 4B in order to generate a signal which, together with the signal from the transmitter 24 of the relay arrangement 4A (actuated by the distance relay PA), decides whether the fault lies within the line section AB to be monitored. The release of the switching device 42 of the relay arrangement 4B by the distance relay RB enables the relay arrangement 4B to open or trigger the associated circuit breaker 2B.
The switching device 42 of the relay arrangement 4A has already been released by the distance relay PA, so that since the fault is within the line section A-B to be monitored, the circuit breakers 2A can open.
If an error has occurred within the line section C-H ″ of the section C-D, which is outside the line section A -B, then the actuation of the distance relays PA, RB and SB takes place in the manner just described;
However, since the devices 6 for the formation of measured values indicate that the fault current flows into the line section AB at location A and flows out at location B of the line section AB, consequently an external error is present, the signals from the transmitters 24 at locations A and B prevent the Circuit breakers 2A and 2B.
In the above explanations it is assumed that the series capacitors 3 lying parallel to the spark gaps 5 have not ignited and that the impedance of the line section A-B has the course shown in FIG. In many cases, however, this is not the case because the spark gaps 5 flash over because of the amplitude of the fault current; the impedance curve of the line section A-B then assumes the shape shown in FIG.
The actuation of the relay arrangements 4A and 4B proceeds as described, but the line sections of the line XG ″ monitored by the distance relays P, R and S are somewhat different, as shown in FIG. 5. The distance relays P, R and S that monitor the line section AB to be monitored must therefore be interpreted differently than those that have been described in connection with the relays that monitor the section CD that does not contain any series capacitors.
Preferred setting of the distance relays P, R and S at locations A and B are shown in FIG. 4A. The trigger ranges of the distance relays RB, SB and SA should be set so that the circuit 21RB contains the point H, the circuit 21PA includes the circuit 21RB and the circuit 21SA extends beyond the circuit 21PB when the series capacitors are active.
The trigger ranges of the distance relays PA and PB should be selected so that when the spark gaps 5 flash over, circle 21 PA contains circle 21 RB and circle 21 PB contains point A.
From the above, it can be seen that the distance relays PC and PD respond to errors that occur in the line section H'-H that is outside the line section C-D and respond to errors with respect to the line section C-D.
The circuit breakers 2C and 2D are not operated if the fault is within the line section H'-H; however, because of the device 6 for measuring value formation that detects the location of the fault and the control of the transmitter for the delivery of signals that are switched between the relay arrangements 4C and 4D from these devices, they address when the fault occurs within the line section C-D.