CH619570A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Distanzschutzeinrich- 50 gleichzeitig mit der Endstufeneinschaltung wirksam werdende,

tung für eine elektrische Leitung mit einer Anwurfschaltung, bleibende Endstufenmodifikation im vorgenannten Sinne vor-

die eine auf mindestens ein vorgegebenes Fehlerkriterium genommen werden. Andererseits ist es u. U. zweckmässig, ansprechende Anregungsschaltung umfasst, und mit mindestens diese Modifikation nur für einen Teil der Zeitdauer der Endstu-

einer Messschaltung, deren Kennlinien in der komplexen Impe- feneinschaltung wirksam zu machen, insbesondere mit einer danzebene zwischen mehreren Distanz-Auslösegrenzen 55 Verzögerung gegenüber der Endstufeneinschaltung, so dass umschaltbar sind. Diese Kennlinienumschaltung der Mess- beide Funktionsarten für eine Auswertung verfügbar sind,

schaltung bzw. der in dieser enthaltenen Distanzmesssysteme Eine bedeutende Weiterbildung der Erfindung kennzeich-

entspricht dem allgemein bekannten Staffelschutz, bei dem die net sich dadurch, dass eine Überwachungsschaltung mit einer

Distanz-Auslösegrenzen und damit die Zonengrenzen auf der ersten Vergleichslogik vorgesehen ist, die eingangsseitig an zu schützenden Leitung für das Ansprechen bzw. Nichtanspre- 60 einen Ausgang der Anwurfschaltung sowie an einen Ausgang chen der Messschaltung nach aufeinanderfolgenden Zeitinter- der Messschaltung angeschlossen ist und im Falle des Anspre-

vallen stufenweise erweitert werden, bis ein Ansprechen der chens der Anregeschaltung in Verbindung mit einem Nichtan-

Messschaltung mit Erzeugung eines Auslösesignals erfolgt. Das sprechen der Messsystemanordnung ein Fehlfunktionssignal

Auslösesignal, welches eine Abschaltung des fehlerbehafteten erzeugt. Eine solche, praktisch äusserst wichtige Funktions-

Leitungsabschnitts bewirkt, ist dabei abhängig vom Vorhan- 6s Überwachung der Endstufe wird durch den Ausschluss des Last-

densein eines Anregesignals von der Anwurfschaltung, d. h. bereichs möglich, weil ohne diesen Ausschluss, d. h. bei einer davon, dass der Fehler noch nicht von einer anderen Schutzsta- Ansprechmöglichkeit der Messschaltung im Lastbereich, die tion abgeschaltet und damit beseitigt worden ist. Auf diese Signalkombination Ansprechen der Anregung mit Nichtan-

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sprechen der Messschaltung im Fall einer fehlerhaften Anregung mit gleichzeitigem Vorliegen eines zulässigen, zum Ansprechen eines Messsystems ausreichenden Lastzustandes durch das an sich korrekt ansprechende Messsystem verhindert wird. Der Ausschluss des Lastbereiches aus dem Auslöse- 5 gebiet ermöglicht dagegen ein sicheres Fehlfunktionssignal im Falle einer fehlerhaften Anregung bei einwandfreier Messschaltung sowie im Falle eines fehlerhaften Ansprechens eines Messsystems bei korrekter Nichtanregung. Die dazu komplementären Fehlerkombinationen lassen sich durch gegensinnige 10 Negation und wiederum UND-Verknüpfung der Anregung und des Messsystemausgangs kontrollieren.

Die Erfindung wird weiter anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Hierin zeigt: 15

Fig. 1 die Richtungs-Auslösegrenzen in der komplexen Impedanzebene für eine erfindungsgemässe Distanzschutzeinrichtung,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Distanzschutzeinrichtung zur Verwirklichung von Auslöse- 20 grenzen gemäss Fig. 1 sowie mit einer Überwachungsschaltung,

Fig. 3 die Kennlinien einer anderen Ausführungsform der Erfindung in der komplexen Impedanzebene mit Ausschluss des Lastbereiches durch Umschalten einer Referenzimpedanz 25 und

Fig. 4 eine entsprechende Darstellung der Kennlinien einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit nullpunktsymmetrisch umschaltbarem Richtungs-Auslösegebiet in der komplexen Impedanzebene. 30

Fig. 1 zeigt die Richtungs-Auslösegrenzen Gi und G2 eines üblichen Distanzschutz-Messsystems in der komplexen Impedanzebene mit der Reaktanzachse jX und der Resistanzachse R. Solche Auslösegrenzen können z. B. dadurch verwirklicht werden, dass die Phasendifferenz zwischen einem in bekannter 35 Weise gebildeten Leitungs-Impedanzvektor Zk und einem Bezugsimpedanzvektor Zr bestimmt und mit vorgegebenen, bezüglich Zr voreilenden bzw. nacheilenden Grenzwert-Pha-senwinkeln ai bzw. a2 verglichen wird. Es ergibt sich so ein Auslösegebiet innerhalb des stumpfen Winkels zwischen den Aus- 40 lösegrenzen Gi und G2, während auf der anderen Seite dieser Grenzen das schraffiert angedeutete Nichtauslösegebiet liegt. Ein in Fig. 1 schraffiert angedeuteter Lastbereich ZL befindet sich dabei in üblicher Weise innerhalb dieses Auslösegebietes. Wird nun statt des Grenzwert-Phasenwinkels a2 der darge- 45 stellte Winkel a3 verminderter Grösse für die Überwachung der voreilenden Phasendifferenz von Zk gegenüber Zr eingeführt, so ergibt sich eine neue Auslösegrenze G3, welche den Lastbereich ZL ausschliesst. Ein innerhalb dieses Lastbereiches liegender Leitungs-Impedanzvektor Zko führt dann nicht mehr 50 zu einem Ansprechen des Messsystems, welches durch Fehlen eines Anregesignals zu sperren wäre, um eine Fehlauslösung zu vermeiden. Die Umschaltung vom Winkel a2 auf dem Winkel ai kann dabei zugleich mit der Einschaltung der Endstufe oder auch danach mit einer vorgegebenen Verzögerung vorgenom- 5r> men werden, so dass beide Auslösegrenzen G2 und G3 für gesonderte Auswertungen verfügbar sind.

Die Distanzschutzeinrichtung nach Fig. 2 zur Verwirklichung des vorgenannten Funktionsprinzips umfasst eine an eine Dreiphasenleitung L angeschlossene Strom- und Span- t>o nungs-Messwandleranordnung MW, die entsprechend umgeformte und aufbereitete Messsignale für die Anregung an eine Anwurfschaltung AW sowie an eine Messschaltung MS liefert. Erstere umfasst eine Anregeschaltung AWr, welche eine Überwachung der Messsignale nach vorgegebenen Fehlerkriterien 65 durchführt, z. B. nach dem bekannten Überstrom- oder Unterspannungs-Kriterium, und bei Fehlerdetektion eine nachfolgende Auswahlschaltung AWw aktiviert. Letztere wird ebenfalls mit den Messsignalen beaufschlagt und detektiert die Art des vorliegenden Fehlers, wonach eine Schalteinrichtung AWs die Messsignale in einer der Fehlerart angepassten Kombination einer in der Messschaltung MS enthaltenen Messsystemanordnung MSm zuführt und damit die Messschaltung anwirft. Es folgt nun die übliche, zeitlich gestaffelte Fehler-Distanzbestimmung in der Messsystemanordnung, wobei eine ebenfalls von der Anregeschaltung AWr angeworfene Staffel-Zeitschaltung MSz das stufenweise umschalten der Auslösegrenzen der Messsystemanordnung bewirkt. Wenn ein Messsystem in einer dieser Auslösezonen anspricht, so ergibt sich am Ausgang von MSm ein Auslösesignal, das zusammen mit dem Anregesignal von AWr eine UND-Logik MSL ansteuert. Aus einer Überwachungsschaltung UW führt zwecks Verbesserung der Funktionssicherheit eine Speisequellenüberwachung UWq der UND-Logik MSL ein weiteres Gültigkeitskriterium zu. Wenn alle Eingänge von MSL bejahend angesteuert sind, ergibt sich ein wirksames Auslösesignal für die Fehlerabschaltung am Ausgang Ao.

Für eine gegebenenfalls verzögerte Umschaltung der Endstufen-Auslösegrenzen ist innerhalb der Überwachungsschaltung UW eine zusätzliche Zeitschaltung UWz vorgesehen, die von einem der Endstufeneinschaltung zugeordneten Freigabeausgang Ae der Staffel-Zeitschaltung MSz angestossen wird und die erwähnte Umschaltung nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung über einen besonderen Eingang VS der Messsystemanordnung MSm hervorruft. Es kann so vorgegangen werden, dass beim Einschalten der Endstufe zunächst die den Extremlastbereich ausschliessende Auslösegrenze aktiviert wird und danach eine den Lastbereich einschliessende, ungerichtete oder gerichtete Endstufeneinstellung. Es ergibt sich dann zunächst ein mit Sicherheit nicht durch einen Extremlast-zustand verursachtes Auslösesignal, allerdings mit eingeschränktem Auslösebereich, und sodann ein Auslösesignal über den ganzen, ursprünglich vorgesehenen Auslösebereich. Die Auswertung kann je nach Anwendungsfall durch geeignete Speicherung bzw. logische Verknüpfung der aufeinanderfolgenden Auslösesignale erfolgen. Grundsätzlich gilt gleiches auch für die umgekehrte Reihenfolge mit anfänglich unmodifi-zierter und sodann durch Ausschluss des Extremlastbereiches modifizierter Auslösegrenze.

Eine erste Überwachung auf Fehlfunktion wird bei einer Auslösegrenzeinstellung der Endstufe unter Ausschluss des Lastbereiches vorgenommen, und zwar gegebenenfalls nach entsprechender Freigabe vom Ausgang der Zeitschaltung UWz, durch eine UN D-Vergleichslogik UWLi. Letztere erhält über entsprechende Eingänge ein Anregesignal von AWr sowie das verneinte Ansprechsignal von MSm und liefert dem-gemäss an einem Überwachungs- oder Alarmausgang Ai ein Fehlfunktionssignal im Falle einer fehlerhaften Anregung bei korrektem Nichtansprechen der Messsystemanordnung sowie fehlerhaftem Nichtansprechen der Messsystemanordnung in Verbindung mit einer korrekten Anregung.

Eine zweite UND-Vergleichslogik UWL2 mit entsprechendem Überwachungs- oder Alarmausgang A2 erhält an entsprechenden Eingängen das bejahte Ansprechsignal von MSm bzw. das verneinte Anregesignal von AWr. An A2 entsteht also ein Fehlfunktionssignal, wenn bei korrekter Nichtanregung ein fehlerhaftes Ansprechen eines Messsystems oder bei korrektem Ansprechen eines Messsystems ein Ausfall der Anregung vorliegt. Die Signifikanz dieses Fehlfunktionssignals ist nicht an den Anschluss des Lastbereiches vom Auslösegebiet der Endstufe gebunden.

Im übrigen kann die Abhängigkeit der Vergleichslogik UWLi vom Ausgang der Zeitschaltung UWz entfallen, wenn während der gesamten Endstufeneinschaltung eine den Extremlastbereich ausschliessende Auslösegrenze im Messsystem wirksam ist. Dies ist durch die Strichlierung der Verbin-

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düng zwischen UWz und UWLi angedeutet. Für die Koppelung der Überwachung mit der Endstufeneinstellung als solcher ist in der Schaltung nach Fig. 2 ein eigener Freigabeeingang Ef der Vergleichslogik UWLi vorgesehen, der ebenso wie der Anstosseingang von UWZ an den bereits erwähnten Ausgang Ae der Staffelzeitschaltung MSz angeschlossen ist.

In dem Diagramm der Fig. 3 ist eine weitere Möglichkeit der Auslösegrenzenumschaltung für die Endstufe angedeutet. Während die ursprüngliche Auslösegrenze G2, welche den Extremlastbereich ZL einschliesst, ebenso wie die Auslösegrenze Gi durch Phasenwinkelüberwachung einer - hier nicht mehr dargestellten - Leitungsimpedanz gegenüber der Referenzimpedanz Zr verwirklicht wird, ergibt sich die modifizierte Auslösegrenze Gä, welche den Extremlastbereich ausschliesst, mittels einer gemäss Pfeil Pr gegenüber der ursprünglichen Referenzimpedanz Zr phasenverschobenen Referenzimpedanz Zro, wobei zur Aufrechterhaltung der Auslösegrenze Gi der Phasenwinkel zwischen Zro und Gi verkleinert ist. Dadurch ergibt sich die erforderliche Phasenverschiebung der Auslösegrenze G3 gegenüber G2 entsprechend Pfeil Pg.

Ausserdem sind in Fig. 3 verschiedene, in zeitlicher Staffelung eingeschaltete Reaktanz- und Resistanz-Auslösegrenzen XRi bis XR4 angedeutet. Ausgehend von XRi erfolgt bei jeder Staffelumschaltung der Übergang zur nächst weiteren Auslösegrenze gemäss den Pfeilen pi bis p4, wobei die letztgenannte Umschaltung zur Endstufe mit ins Unendliche verlagerter, d. h. unwirksamer Reaktanz- und Resistanz-Auslösegrenze führt.

Bei der Ausführung nach Fig. 4, ebenfalls eine Kennliniendarstellung in der komplexen Impedanzebene, erfolgt eine Umschaltung zwischen zueinander nullpunktsymmetrischen Auslösegebieten, die zwischen den Grenzen Gì, G3 einerseits und G10, G30 andererseits liegen. Der Übergang zwischen die-5 sen beiden Auslösegebieten kann auf einfache Weise durch 180°-Phasenverschiebung der Referenzimpedanz Zr nach -Zr oder aber durch entsprechende Phasenverschiebung der Leitungsimpedanz Zk nach -Zk verwirklicht werden. Der Übergang bedeutet im übrigen eine entsprechende Transformation 10 des Lastbereiches ZL in den Bereich ZLo. Beide Bereiche sind durch die entsprechenden Auslösegenzen G3 bzw. G30 ausgeschlossen.

Diese Umschaltung kann in einer Schaltungsanordnung 15 gemäss Fig. 2 mittels der Zeitschaltung UWz vorgenommen werden, d. h. mit einer vorgegebenen Verzögerung At nach Einschalten der Endstufe der Messsystemanordnung. In dem Zeitintervall zwischen der Endstufeneinschaltung und der Umschaltung ist dann das der einen Leistungsrichtung 20 zugeordnete Auslösegebiet wirksam und in dem auf die Umschaltung folgenden Zeitintervall, also ebenfalls innerhalb der Endstufeneinschaltung, dass der entgegengesetzten Leistungsrichtung zugeordnete Auslösegebiet. Es ergeben sich also auf einfache Weise zwei zueinander komplementäre Rich-25 tungsdetektionen, die für besondere Überwachungs- oder Schutzzwecke ausgenutzt werden können, insbesondere jedoch auch die in manchen Fällen erwünschte Funktion einer ungerichteten Endstufe verwirklichen können.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE Weise wird erreicht, dass von mehreren Schutzstationen, deren

   1. Distanzschutzeinrichtung für eine elektrische Leitung, maximale Auslösebereiche einen bestimmten Leitungs- oder mit einer Anwurfschaltung, die eine auf mindestens ein vorge- Netzbereich überdecken, immer diejenige zuerst anspricht, gebenes Fehlerkriterium ansprechende Anregeschaltung bezüglich deren der Fehler innerhalb der zu der betreffenden umfasst, und mit mindestens einer Messschaltung, deren Kenn- 5 Station nächsten Zonengrenze liegt. Dadurch wird eine Minilinien in der komplexen Impedanzebene zwischen mehreren misierung des durch die Abschaltung betroffenen Leitungs-Distanz-Auslösegrenzen umschaltbar sind, dadurch gekenn- oder Netzbereiches und eine möglichst rasche Abschaltung zeichnet, dass für die Endstufe der Messschaltung (MS) mit der erreicht.

   weitesten Auslösezone eine Auslösegrenze (G>) vorgesehen ist, In der Endstufe einer Messschaltung bzw. eines Messsy-

   ausserhalb deren der Lastbereich (ZL) der Leitung liegt. 10 stems sind die Auslösegrenzen, welche in der komplexen

   2.Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch Impedanzebene die Reaktanzachse bzw. die Resistanzachse gekennzeichnet, dass eine Überwachungsschaltung (UW) mit schneiden (Reaktanz- bzw. Resistanzgrenze), im allgemeinen einer ersten Vergleichslogik (UWLi) vorgesehen ist, die ein- ins Unendliche hinausgeschoben, so dass - sofern vorhanden -gangsseitig an einen Ausgang der Anwurfschaltung (AW) nur die durch den Koordinaten-Nullpunkt gehenden oder die-sowie an einen Ausgang der Messschaltung (MS) angeschlos- 15 sen mit geringem Abstand passierenden Auslösegrenzen eines sen ist und im Falle des Ansprechens der Anregeschaltung Richtungsgliedes (Richtungsgrenzen) wirksam bleiben. Reak-(AWr) in Verbindung mit einem Nichtansprechen eines Mess- tanz-, Resistanz- und Richtungsgrenzen können im übrigen in systems (MSm) der Messschaltung (MS) ein Fehlfunktionssig- einem einheitlichen, geometrisch definierten Linienzug vernai (Ai) erzeugt. einigt sein, z. B. bei den bekannten Messschaltungen mit kreis-
2. 3. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 20 förmiger Kennlinie, also im Gegensatz zu den ebenfalls bekann-dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungsschaltung ten polygonalen Kennlinien, bei denen die vorgenannten Gren-(UW) mit einer zweiten Vergleichslogik (UWL2) vorgesehen zen je für sich durch einen Geradenabschnitt verwirklicht sind, ist, die eingangsseitig an einen Ausgang der Anwurfschaltung Bei Messschaltungs-Endstufen ohne Richtungsglied (unge-(AW) sowie an einen Ausgang der Messschaltung (MS) ange- richtete Endstufen), die also eine blosse Freigabe oder Durchschossen ist und im Falle eines Nichtansprechens der Anrege- 25 schaltung des Anregesignals als Auslösesignal bewirken, und Schaltung (AWr) in Verbindung mit einem Ansprechen eines . auch bei den bekannten Endstufen mit üblichem Richtungs-Messsystems (MSm) der Messschaltung (MS) ein Fehlfunk- glied führen extreme, aber tatsächlich noch zulässige Belastun-tionssignal (A2) erzeugt. gen nur dann nicht zu einer Fehlauslösung, wenn die Anre-
3. 4. Distanzschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 geschltung - d. h. das fehlerdetektierende Glied der Anwurf-bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung (MS) 30 schaltung - genügend genau und zuverlässig zwischen solchen wenigstens ein Messsystem (MSm) mit einem Richtungsglied Extremlastzuständen und Kurzschlüssen als echten Fehlern aufweist, welches in der Endstufe zwischen zwei zueinander unterscheiden kann. Die Wahrscheinlichkeit von Fehlauslösun-wenigstens annähernd nullpunktsymmetrischen den Lastbe- gen kann daher bei den bekannten Schaltungen nur bedingt reich jeweils abschliessenden Auslösebereichen (Gì, G3 bzw. und mit vergleichsweise hohem Schaltungsaufwand vermin-G10, G30) umschaltbar ist. 35 dert werden.
4. 5. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer gekennzeichnet, dass ein eingangsseitig mit der Auslösegren- Distanzschutzeinrichtung, die sich ohne wesentlichen Schal-zenumschaltung (MSz) der Messschaltung (MS) und ausgangs- tungsaufwand durch erhöhte Sicherheit gegen Fehlauslösun-seitig mit wenigstens einem Messsystem (MSm) der Messschal- gen auszeichnet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Auf-tung C^IS) in ein Steuerverbindung stehendes Zeitschaltwerk 40 gäbe kennzeichnet sich durch die im Patentanspruch 1 angege-(UWz) vorgesehen ist, welches mit einer Verzögerung benen Merkmale. Danach wird durch einfache Einführung gegenüber der Endstufeneinschaltung eine zusätzliche einer den Lastbereich ausschliessenden Auslösegrenze in der Umschaltung wenigstens einer Auslösegrenze des Messsy- Endstufe eine Fehlauslösung praktisch vollständig vermieden, stems (MSm) auslöst. Diese Ausbildung der Endstufe kann bei ohnehin vorhandenem

   45 Richtungsglied durch eine einfache Modifikation der Auslöse-grenzenumschaltung und bei ungerichteten Endstufen durch Beibehaltung eines entsprechenden Kennlinienabschnitts aus einer vorangehenden Auslösegrenzeneinstellung erreicht werden. Es kann in diesem Zusammenhang grundsätzlich eine