CH532857A - Verfahren und Einrichtung zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Verriegelung einer DifferentialschutzeinrichtungInfo
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Description
Verfahren und Einrichtung zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung an einem in einen Leitungszug geschalteten elektrischen Objekt zur Verhinderung eines unerwünschten Ansprechens der Differentialschutzeinrichtung bei einem äusseren Kurzschluss, wobei die dem Objekt zu- und abfliessenden Ströme getrennt summiert werden und daraus je ein Kontrollsignal gebildet wird, und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit in die Anschlusszweige des zu schützenden Objektes geschaltenen Zwischentransformatoren, einer Differentialauslöseschaltung und einer Phasenvergleichsschaltung, welche mehrere teilweise eine Abfallverzögerung aufweisende Relais sowie logische Schaltungen enthält. Es ist ein Verfahren zur Verriegelung einer Differentialeinrichtung und eine Einrichtung zu dessen Durchführung bekannt, die auf dem Vergleich der Richtungen der dem zu schützenden Objekt zufliessenden und von diesem abfliessenden Ströme, der getrennten Summierung dieser Ströme und der Bildung von zwei Kontrollsignalen, die auf das Auslöseglied der Schutzeinrichtung gegeben werden, beruht. Bekannt ist auch eine Vorrichtung zur Verriegelung eines Differentialschutzes, die ein Differentialauslöseglied, ein Verriegelungselement und eine aus in die Zweige der Schutzeinrichtung geschalteten Zwischentransformatoren, Gleichrichtern, Relais und logischen Elementen bestehende Phasenvergleichsschaltung enthält (siehe beispielsweise Urheberschein Nr. 182 217, Kl. 21c, 68/50, UdSSR) Bei dieser Einrichtung wird für den Phasenvergleich eine einpolige Gleichrichtung der Zweigströme der Schutzschaltung und eine Summierung der gleichgerichteten Ströme benutzt, wobei angenommen wird, dass die dem Objekt zufliessenden Ströme eine entgegengesetzte Phase wie die vom Objekt abfliessenden Ströme aufweisen. Bei Kurzschluss im Innern des Objekts, bei welchem die Ströme aller Anschlüsse dem Fehlerort zufliessen, weist der gleichgerichtete und summierte Strom stromlose Phasen auf, deren Grösse durch die Phasenverschiebung der Ströme in den Zweigen durch die Schutzeinrichtung bestimmt wird und die etwa einer Halbperiode gleich sind. Beim Vorliegen von stromlosen Pausen gibt die Phasenvergleichsschaltung ein Signal an den ersten Eingang einer ODER-Schaltung, deren zweiter Eingang ein Signal von einem Stromrelais erhält, so dass der Schutz anspricht. Bei Aussenkurzschluss weist der gleichgerichtete Strom keine stromlosen Pausen auf, so dass der Schutz nicht anspricht. Wie jedoch die Betriebspraxis derartiger Schutzeinrichtungen zeigte, können die Stromtransformatoren dieser Schutzeinrichtung im Laufe der ersten Halbperiode nach der Entstehung eines Aussenkurzschlusses gesättigt werden, was zum Auftreten von beträchtlichen stromlosen Pausen und demzufolge zum irrtümlichen Abschalten des zu schützenden Objektes führt. Ferner ist ein Stromrichtungsvergleichsschutz bekannt, der in die Zweige der Schutzeinrichtung geschaltete Zwischentransformatoren, ein Differentialanregeglied, eine Phasenvergleichsschaltung, bestehend aus Rechteckimpulsformen mit Rückstellverzögerung, die auf das Vorzeichen des Stromes (der Spannung) reagieren, logischen und integrierenden Elementen, mit deren Hilfe man zunächst getrennt die Rechteckimpulse summiert, die den positiven (zufliessenden) und negativen (abfliessenden) Halbwellen der den Schutzzweigströmen proportionalen Spannungen entsprechen, dann die beiden Rechteckimpulsfolgen summiert und die stromlosen Pausen misst, bei deren bestimmter Grösse die Abschaltung des zu schützenden Objektes gestattet ist, enthält. Dieser Schutz weist den gleichen Nachteil, wie der oben beschriebene Schutz auf, obwohl bei diesem zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des selektiven Ansprechens beim Arbeiten der Stromtransformatoren mit grossen Fehlern Rechteckimpulsformer mit Rückstellverzögerung benutzt werden. Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung ermöglicht, ein Verfahren zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung und eine Einrichtung zur Realisierung dieser Verriegelung anzugeben, bei welcher der Einfluss der Sättigung der Stromtransformatoren bei Kurzschlussbeginn auf die Ansprechselektivität der Differentialschutzeinrichtung ausgeschlossen ist. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass, falls beide Kontrollsignale gleichzeitig während einer bestimmten Zeitdauer einen bestimmten Wert überschreiten, ein Verriegelungssignal auf das Auslöseglied der Differentialschutzeinrichtung gegeben wird, wodurch das Abschalten des zu schützenden Objektes bei einem äusseren Kurzschluss verhindert wird. Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einem ansprechverzögerten Relais versehen ist, dessen Eingang über ein abfallverzögertes Relais und eine ODER-Schaltung mit auf die zu- und abfliessenden Ströme reagierenden Relais verbunden ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang einer ersten UND-NICHT-Schaltung verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer UND Schaltung, deren Eingänge ihrerseits an die Ausgänge der Relais gelegt sind, verbunden ist, wobei der Ausgang des abfallverzögerten Relais über einen Inverter an den ersten Eingang einer Speicherschaltung gelegt ist, während der zweite Eingang der Speicherschaltung mit dem Ausgang der ersten UND-NICHT-Schaltung und der Ausgang der Speicherschaltung mit dem ersten Eingang einer zweiten UND-NICHT Schaltung verbunden ist, deren zweiter Eingang am Ausgang der Differentialauslöseschaltung angeschlossen ist. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eingehend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 Blockschaltung der Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren, Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Ströme und Spannungen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 1 bei äusserem (a) und innerem (b) Kurzschluss. Das erfindungsgemässe Verfahren und die Einrichtung zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung wird an einem Objekt 1 mit drei Anschlüssen, deren Zahl verschieden sein kann, betrachtet. Aus Fig. list ersichtlich, dass in die Anschlusszweige des Objektes 1 in Reihe mit den Sekundärwicklungen der Stromtransformatoren 2 Primärwicklungen der Zwischentransformatoren 3 geschaltet sind, deren andere Enden der Wicklung miteinander verbunden und über die Primärwicklung eines Transformators 4 am Sternpunkt der Stromtransformatoren 2 angeschlossen sind. Die Sekundärwicklung des Trans. formators 4 ist mit den beiden Eingängen der Differentialaus löseschaltung 5 verbunden, deren Ausgang mit dem ersten Eingang einer UND-NICHT-Schaltung 6 verbunden ist. Die Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen der Zwischentransformatoren 3 sind an einen der Eingänge der Relais 7, 8 angeschlossen, die auf die zu- und abfliessenden Ströme reagieren, wobei das eine Ende dieser Wicklungen je über Gleichrichter 9 an den zweiten Eingang des Relais 7 und die andern Enden je über Gleichrichter 10 an den zweiten Eingang des Relais 8 gelegt sind. Die AUsgänge der Relais 7 und 8 sind mit der UND Schaltung 11 und der ODER-Schaltung 12 verbunden. Der Ausgang der ODER-Schaltung 12 ist an den Eingang eines sofort ansprechenden und verzögert abfallenden Relais 13 gelegt. Das durch das Relais 13 geschaltete Ausgangssignal betätigt das verzögert ansprechende Relais 14. Ausserdem ist der Ausgang des Relais 13 mit dem Eingang eines Inverters 16 verbunden. Der Ausgang der UND-Schaltung 11 ist an den ersten Eingang einer UND-NICHT-Schaltung 15 gelegt, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Relais 14 verbunden ist. Der Ausgang des Inverters 16 ist an den ersten Eingang einer Speicherschaltung 17 gelegt, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der UND-NICHT-Schaltung 15 verbunden ist. Der Ausgang der Speicherschaltung 17 ist an den zweiten Eingang der UND-NICHT-Schaltung 6 gelegt. Fig. I zeigt auch Widerstände 18 in Serie mit den Gleichrichtern 9 und 10, sowie mit Pfeilen angedeutet die Richtung der Primärströme i,. iii, ijil, der Sekundärströme i' i11, i'11 der Stromtransformatoren 2, des abfliessenden Stromes ia und des zufliessenden Stromes ib Die beschriebene Einrichtung zur Stromrichtungsvergleichschutzverriegelung beruht, wie auch die ähnlichen bekannten Einrichtungen, auf dem Vergleich der zu- und abfliessenden Ströme. Da bei einem äusseren Kurzschluss der abfliessende Strom gleich der Summe der zufliessenden Ströme, d. h. i, = i" + i", ist, summiert man getrennt die Sekundärströme i',, i"", i'", (Fig. 2a) und bildet aus diesen zwei Kontrollströme ia und ib. Dies wird mit Hilfe der Zwischentransformatoren 3 und der Relais 7, 8 realisiert. Die Relais 7, 8 sprechen bei Vorliegen von Kontrollströmen i, und ib einer bestimmten Grösse ieb die grösser als der Belastungsstrom ist, an. Bei einem Kurzschluss im Innern des Objektes 1 wird im Anfangsmoment ein Kontrollsignal und bei einem äusseren Kurzschluss werden zwei Signale fixiert, was gestattet, den Ort des Kurzschlusses (im oder ausserhalb des Objektes 1) zu bestimmen. Bei einem äusseren Kurzschluss gelangen die Ausgangssignale der Relais 7, 8 auf die Eingänge der UND Schaltung 11 und der ODER-Schaltung 12. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 12 wirkt auf das abfallverzögerte Relais 13, wobei das Ausgangssignal des Relais 13 auf den Eingang des Inverters 16 und auf den Eingang des ansprechverzögerten Relais 14 gelangt. Vom Ausgang des Relais 14 gelangt das Signal auf den einen Eingang der UND-NICHT Schaltung 15, deren anderer Eingang ein Signal vom Ausgang der UND-Schaltung 11 erhält. Somit ist wegen der Ansprechverzögerung t' des Relais 14 und der Abfallverzögerung t des Relais 13 ein Ansprechen der UND-NICHT-Schaltung 15 nur im Anfangsmoment des Kurzschlusses möglich. Ausserdem sichert die Abfallverzögerung t des Relais 13 die Zuführung von kontinuierlichen Signalen zum Inverter 16 und zur Speicherschaltung 17. Bei einem äusseren Kurzschluss erscheint am Ausgang der UND-NICHT-Schaltung 15 ein kurzzeitiger Spannungsimpuls, der als Triggerimpuls für die Speicherschaltung 17 wirkt. Da am Ausgang des Inverters 16 kein Signal vorliegt, wird die Speicherschaltung 17 umgeschalten, wodurch ein Verriegelungssignal auf den einen Eingang der UND-NICHT Schaltung 6 gegeben wird. Grosse Ungleichheitsströme können bei äusseren Kurzschlüssen ein Ansprechen der Differentialauslöseschaltung 5 hervorrufen, aber dies führt schon nicht mehr zum Abschalten des geschützten Objektes, da die UND-NICHT-Schaltung 6 bereits gesperrt ist. Nach dem Abschalten des äusseren Kurzschlusses erscheint am Ausgang des Inverters 16 ein Signal, das die Speicherschaltung 17 in den Ausgangszustand zurückschaltet und die Sperrung der UND-NICHT-Schaltung 6 aufhebt. Bei einem inneren Kurzschluss spricht im Anfangsmoment die ODER-Schaltung 12 an, die mit einer Verzögerung, die durch das Intervall zwischen den Kontrollsignalen des abfliessenden Stromes 1a und zufliessenden Stromes ib bestimmt wird, über die Relais 13, 14 das Ansprechen der UND-NICHT-Schaltung 15 bis zum Abschalten des Kurzschlusses verhindert. Im Verlaufe des Kurzschlusses gelangt also auf den Eingang der UND-NICHT-Schaltung 6 kein Verriegelungssignal, so dass beim Ansprechen der Auslöseschaltung 5 das zu schützende Objekt abgeschaltet wird. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung an einem in einen Leitungszug geschalteten elektrischen Objekt zur Verhinderung eines unerwünschten An **WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Claims (1)
- **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. überschreiten, ein Verriegelungssignal auf das Auslöseglied der Differentialschutzeinrichtung gegeben wird, wodurch das Abschalten des zu schützenden Objektes bei einem äusseren Kurzschluss verhindert wird.Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einem ansprechverzögerten Relais versehen ist, dessen Eingang über ein abfallverzögertes Relais und eine ODER-Schaltung mit auf die zu- und abfliessenden Ströme reagierenden Relais verbunden ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang einer ersten UND-NICHT-Schaltung verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer UND Schaltung, deren Eingänge ihrerseits an die Ausgänge der Relais gelegt sind, verbunden ist, wobei der Ausgang des abfallverzögerten Relais über einen Inverter an den ersten Eingang einer Speicherschaltung gelegt ist, während der zweite Eingang der Speicherschaltung mit dem Ausgang der ersten UND-NICHT-Schaltung und der Ausgang der Speicherschaltung mit dem ersten Eingang einer zweiten UND-NICHT Schaltung verbunden ist,deren zweiter Eingang am Ausgang der Differentialauslöseschaltung angeschlossen ist.Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eingehend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 Blockschaltung der Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung entsprechend dem erfindungsgemässen Verfahren, Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Ströme und Spannungen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 1 bei äusserem (a) und innerem (b) Kurzschluss.Das erfindungsgemässe Verfahren und die Einrichtung zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung wird an einem Objekt 1 mit drei Anschlüssen, deren Zahl verschieden sein kann, betrachtet.Aus Fig. list ersichtlich, dass in die Anschlusszweige des Objektes 1 in Reihe mit den Sekundärwicklungen der Stromtransformatoren 2 Primärwicklungen der Zwischentransformatoren 3 geschaltet sind, deren andere Enden der Wicklung miteinander verbunden und über die Primärwicklung eines Transformators 4 am Sternpunkt der Stromtransformatoren 2 angeschlossen sind. Die Sekundärwicklung des Trans.formators 4 ist mit den beiden Eingängen der Differentialaus löseschaltung 5 verbunden, deren Ausgang mit dem ersten Eingang einer UND-NICHT-Schaltung 6 verbunden ist. Die Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen der Zwischentransformatoren 3 sind an einen der Eingänge der Relais 7, 8 angeschlossen, die auf die zu- und abfliessenden Ströme reagieren, wobei das eine Ende dieser Wicklungen je über Gleichrichter 9 an den zweiten Eingang des Relais 7 und die andern Enden je über Gleichrichter 10 an den zweiten Eingang des Relais 8 gelegt sind.Die AUsgänge der Relais 7 und 8 sind mit der UND Schaltung 11 und der ODER-Schaltung 12 verbunden. Der Ausgang der ODER-Schaltung 12 ist an den Eingang eines sofort ansprechenden und verzögert abfallenden Relais 13 gelegt. Das durch das Relais 13 geschaltete Ausgangssignal betätigt das verzögert ansprechende Relais 14. Ausserdem ist der Ausgang des Relais 13 mit dem Eingang eines Inverters 16 verbunden. Der Ausgang der UND-Schaltung 11 ist an den ersten Eingang einer UND-NICHT-Schaltung 15 gelegt, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Relais 14 verbunden ist. Der Ausgang des Inverters 16 ist an den ersten Eingang einer Speicherschaltung 17 gelegt, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der UND-NICHT-Schaltung 15 verbunden ist. Der Ausgang der Speicherschaltung 17 ist an den zweiten Eingang der UND-NICHT-Schaltung 6 gelegt.Fig. I zeigt auch Widerstände 18 in Serie mit den Gleichrichtern 9 und 10, sowie mit Pfeilen angedeutet die Richtung der Primärströme i,. iii, ijil, der Sekundärströme i' i11, i'11 der Stromtransformatoren 2, des abfliessenden Stromes ia und des zufliessenden Stromes ib Die beschriebene Einrichtung zur Stromrichtungsvergleichschutzverriegelung beruht, wie auch die ähnlichen bekannten Einrichtungen, auf dem Vergleich der zu- und abfliessenden Ströme.Da bei einem äusseren Kurzschluss der abfliessende Strom gleich der Summe der zufliessenden Ströme, d. h. i, = i" + i", ist, summiert man getrennt die Sekundärströme i',, i"", i'", (Fig. 2a) und bildet aus diesen zwei Kontrollströme ia und ib. Dies wird mit Hilfe der Zwischentransformatoren 3 und der Relais 7, 8 realisiert. Die Relais 7, 8 sprechen bei Vorliegen von Kontrollströmen i, und ib einer bestimmten Grösse ieb die grösser als der Belastungsstrom ist, an.Bei einem Kurzschluss im Innern des Objektes 1 wird im Anfangsmoment ein Kontrollsignal und bei einem äusseren Kurzschluss werden zwei Signale fixiert, was gestattet, den Ort des Kurzschlusses (im oder ausserhalb des Objektes 1) zu bestimmen. Bei einem äusseren Kurzschluss gelangen die Ausgangssignale der Relais 7, 8 auf die Eingänge der UND Schaltung 11 und der ODER-Schaltung 12. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 12 wirkt auf das abfallverzögerte Relais 13, wobei das Ausgangssignal des Relais 13 auf den Eingang des Inverters 16 und auf den Eingang des ansprechverzögerten Relais 14 gelangt. Vom Ausgang des Relais 14 gelangt das Signal auf den einen Eingang der UND-NICHT Schaltung 15, deren anderer Eingang ein Signal vom Ausgang der UND-Schaltung 11 erhält.Somit ist wegen der Ansprechverzögerung t' des Relais 14 und der Abfallverzögerung t des Relais 13 ein Ansprechen der UND-NICHT-Schaltung 15 nur im Anfangsmoment des Kurzschlusses möglich.Ausserdem sichert die Abfallverzögerung t des Relais 13 die Zuführung von kontinuierlichen Signalen zum Inverter 16 und zur Speicherschaltung 17.Bei einem äusseren Kurzschluss erscheint am Ausgang der UND-NICHT-Schaltung 15 ein kurzzeitiger Spannungsimpuls, der als Triggerimpuls für die Speicherschaltung 17 wirkt. Da am Ausgang des Inverters 16 kein Signal vorliegt, wird die Speicherschaltung 17 umgeschalten, wodurch ein Verriegelungssignal auf den einen Eingang der UND-NICHT Schaltung 6 gegeben wird.Grosse Ungleichheitsströme können bei äusseren Kurzschlüssen ein Ansprechen der Differentialauslöseschaltung 5 hervorrufen, aber dies führt schon nicht mehr zum Abschalten des geschützten Objektes, da die UND-NICHT-Schaltung 6 bereits gesperrt ist.Nach dem Abschalten des äusseren Kurzschlusses erscheint am Ausgang des Inverters 16 ein Signal, das die Speicherschaltung 17 in den Ausgangszustand zurückschaltet und die Sperrung der UND-NICHT-Schaltung 6 aufhebt.Bei einem inneren Kurzschluss spricht im Anfangsmoment die ODER-Schaltung 12 an, die mit einer Verzögerung, die durch das Intervall zwischen den Kontrollsignalen des abfliessenden Stromes 1a und zufliessenden Stromes ib bestimmt wird, über die Relais 13, 14 das Ansprechen der UND-NICHT-Schaltung 15 bis zum Abschalten des Kurzschlusses verhindert. Im Verlaufe des Kurzschlusses gelangt also auf den Eingang der UND-NICHT-Schaltung 6 kein Verriegelungssignal, so dass beim Ansprechen der Auslöseschaltung 5 das zu schützende Objekt abgeschaltet wird.PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Verriegelung einer Differentialschutzeinrichtung an einem in einen Leitungszug geschalteten elektrischen Objekt zur Verhinderung eines unerwünschten Ansprechens der Differentialschutzeinrichtung bei einem äusseren Kurzschluss, wobei die dem Objekt zu- und abfliessenden Ströme getrennt summiert werden und daraus je ein Kontrollsignal gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass, falls beide Kontrollsignale (ia, ie) gleichzeitig während einer bestimmten Zeitdauer einen bestimmten Wert überschreiten, ein Verriegelungssignal auf das Auslöseglied der Differentialschutzeinrichtung gegeben wird, wodurch das Abschalten des zu schützenden Objektes bei einem äusseren Kurzschluss verhindert wird.PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Pa tentanspruch 1, mit in die Anschlusszweige des zu schützen den Objekts geschaltenen Zwischentransformatoren, einer Differentialauslöseschaltung und einer Phasenvergleichs schaltung, welche mehrere teilweise eine Abfallverzögerung aufweisende Relais sowie logische Schaltungen enthält, da durch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einem an sprechverzögerten Relais (14) versehen ist, dessen Eingang über ein abfallverzögertes Relais (13) und eine ODER-Schaltung (12) mit auf die zu- und abfliessenden Ströme reagierenden Relais (7, 8) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang einer ersten UND-NICHT-Schaltung (15) verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang einer UND-Schaltung (11), deren Eingänge ihrerseits an die Ausgänge der Relais (7, 8) gelegt sind, verbunden ist,wobei der Ausgang des abfallverzögerten Relais (13) über einen Inverter (16) an den ersten Eingang einer Speicherschaltung (17) gelegt ist, während der zweite Eingang der Speicher schaltung (17) mit dem Ausgang der ersten UND-NICHT Schaltung (15) und der Ausgang der Speicherschaltung (17) mit dem ersten Eingang einer zweiten UND-NICHT-Schal tung (6) verbunden ist, deren zweiter Eingang am Ausgang der Differentialauslöseschaltung (5) angeschlossen ist.
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