DE1049964B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21 c 68/50

INTERNAT. KL. H 02 d

PATENTAMT

A 29241 VIIIb/21 c

Oi 12. AP R IL 1958

BEKANNTMACHUNG
DBR ANMELDUNG
UKB AUS&ABE DER
AÜSLEGESCHRIFT:

5. FEBEUAR 1959

Die Erfindung betrifft eine Distanzschutzeinrichtung mit Verwendung von. Elektronenröhren oder Transistoren, bei welcher durch Umformung· der Kurvemfo-rm der Meßgrößen ein Kriterium für die Auslösung erhalten wird.

Die Schittzwirktmg der Distanzrelais für Leitungen liegt darini,, daß die Impedanz, zwischen Fehlerstelle u-Bd Einbautort des Relais gemessen wird, je weiter der Fehler emtfemt Hegt, am so größer wird die Imp,e.dana. Der¹ Schute soll man den Schalter awsiösen, wenn die Impedanz. Heiner alsi die impedanz; der ganzen Leitung¹ osder wenigstens des größten· Teiles der Leitung' ist. Dies ist der Sefartzbereich- des Relais. Liegt der Feitier innerhalb, dieser beiden Pekte der Leitungen,, so soll der Sehalter ausgelöst werden; liegt er atffißerhalb» so uunfi die Auslösung: gesperrt: oder erhöh* werde». Die Impedanz, bis- zur Fehlerstelle kann mmtri auf verschiedene Weise gemessen; werden. Man ■vergleicht beispielsweise, die SpaMirang U am der¹ Εΐη-baustelle des Schrates mit diem Spannungsabfall /Z₀ an. einer Ersatziimpediaaz: Z₀, welch« gleich der Impedanz des Schutzbereiches, abgesehen «rai dfen Überseteuagm der Strom- und¹, SparanungswandTerj ist. Maa bildet da-nm die DiJfeEenzspaarmng; U—Z₀=A-U. Ist ELuaBu die Ratfermangf bis- zmv Fehter-süeM« Meiner als der Sehuitzbereiich', so ist die Impedanz des LeituiTgssfcüekes. zwischen dem EinbaaooFt des· Schtttees und der Fehlerstelle Z. ebenfalls, kleiner als die Ersatzdmp-ed-artzE Z₀. Die. Spaontmg; an der Eirrbausiselle U ist dann / - Z und! damit eberufalls kleiner als: / · Z₀. A U ist dann negativ. Liegt der Fehler außerhalb des Sebutzb.er-eicbes,, so.· ist. AU positiv.. Die Differ-enzspaiiinning wechselt alsa das \forz:eichen·, j« nechdemv dfo- die Fehlerstelle: inmearhalb oder außerhalb des- S'efratzböteidies liegt, Die DifEerenzspatmurog AU kann nsran mit einer weiterem SpaniMfig,, welche, als^; Bezugs&pⁱsn-ηια·η§ Ug, bezeiiehnet wirdi, vergleichen.. Die Ptraseia-l'age voioi A Uj zhj der BezEtitgsspamwnung· U_B: ist¹ dann ein Kennzeichen dafür;, ob der, Schutz- aruslösen oder s-perreit naiufi,. D»iesj ist. iru Fig;. 1 d'airg?ästell:t.. Soffl; amsgelöst werdeni,. so kat: Δ U dfe mit ausgezogener Liiaie' dargesiaellte Richtung. Soll aber· nicht asusgelost werden:,, so· ha& A U d$& gestr-kh-elt däüges-tel'te Richtung;;. Je. nach: Wahl, der B«zugsäpannu.ng! U_B- ergibt sida der Wimkdia. Man, liaaau hierfür zweckwräß-ig 3$mh dem rOTküeii Winkeii nehm««..

Ms? ist mam: bekannt, diesen Vergleich m^cham-schdfljiffliu IndnAtinnsmaßwerke dur-eheufühcren, welche z-.weis Spülen besitzen,., von denen dfe eine- durch dfe-Bezag,aspaniMimg,. die andere, duirch die DMeFenzspanrgespeiat \Mirdi_ Die Scheibe; odter Trommel¹ des smeßwettkEs darehr sicBt·, dann je nach der Fehieuliage; Un₁ der- einen ©xtec amdenem M'icfetu-ng»; In; der i Ridsttoag- schideßt- sie; den Auslosekosrtakt, in Distanzsdiutzeinrichfung durch. Impulsvergleidi

Anmelder:

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie._r Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E.. Sommerfeld» Patentanwalt, Müncmea. 23^ Etaiätttstr. 6

Beanspruchte Priorität: Schweiz vom 27. März 1958

Dr.-Ihg. Georg, Vaßadis,. Baden (SchweizJ, ist als Erfinden genannt warden.

der anderen eTrtwed^:er gar keinen; oder den· Sperrkontakt; "' ■ '.

Man- kann· man d'iesen Veargleicit aoien· mit Hilfe νση^; Eliektroneniröhren' od'er Transistgren durchführen., liier.fü'r sind mehrere Verfahren !bekanntgeworden:. Man hat beispielsweise dfe Momenfanwerte' der Spacic-n<u-ng und: des·· Spannungsabfalles auf der Ersstzfmpe^u daiTi verglich'en. D¥e Auslosung' wird, freigegeben«, wenn die Morraentanwerte'der Differenz von.Span-' ntängsabfall a-ui der Ersatzfmpedanz und' der¹ Spfaai^ nu.ng· aim Fehfero-rt negativ sind'. Als B'ezugsspaainung hat man hierbei die Spannung¹ an·, der Fehferstelle' selbst gewählt. Es. wircP der Winfei zwischen? dieser Spannung¹ vmd der Differenzspann-u-ng' dadtech gertressens daß^; die· Bezugsspaniamig" iw Irnptilse otwgewandelt wird ia«d die Difrerenzspanrrang' sinusiofr·* roig bfeibt.. Fällt η«ια· die Riefottmg¹' der Iraptttse¹. fflit dter betreffenden- Halbwelle der Snwfsktrrve; zusammen:,, so· wird ausgelöst; umgekehrt- gesperrt. Die ImpOrl'sspannnngkann hierbei mit einer Gki'dispanntmg sas VoFspaHjnttng· kombiniert werden.

Bei dieser Anordnung" hängt zwar- das=. K'rrtermitr der Auslösung^ mir wenige voti See absoferferr GrSffe der Spannung ab·, sörrdern von dem· Wi-rrkeii z-wfsdierr Impu-fs¹- und⁷' Sinusspaiinung. Die 'v^eTwemfting· der: Siiiusspannuiag' hat aber den· WaeftterJ,. da-ff in. der ECäle' dies IvFuIMurehganges ate Ämp&udie.· so· Mem wiVd'„ daß eine genaue MeSsimg twc&t meist. moglTcic i?st. Hierdurch' können; axt dert- t5BergangssteTfeH_i; also^ d^esnr Nid tinerwünschte "v^erzögieraiigett. tmtl

auftreten¹-. Der Berei'cfiv wo- dfar

809 748/356

3 4

Schutz unwirksam ist; ist /dadurch verhältnismäßig Man führt die Rechteckspannung dem Gitter einer breit. In diesem Bereich hängt er von der Amplitude Torschaltung zu, welche den Anodenstrom freigibt, der Sinuskurve ab. Bei großer Amplitude ist er wegen Fällt nun der Impuls in die eine Zeitspanne hinein, der großen Steilheit der Kurve kleiner als bei kleiner . wo Anodenstrom fließt, so wird er hindurchgelassen, Amplitude. Es ist also ' eine völlige Unabhängigkeit 5 und es entsteht eine Impulsspitze am Ausgang. Liegen von der Amplitude mit dieser Methode nicht zu er- aber die Impulse gerade in den Zeiten, wo keine Erreichen-, regerspannung vorhanden ist, so entstehen keine Im-

Dieser Nachteil soll durch die Erfindung beseitigt ■· pulse am Ausgang. Die Impulse werden dann beiwerden, so daß die Arbeitsweise genauer wird. Es . spielsweise einem monostabilen Multivibrator zugewird erfindungsgemäß vorgeschlagen, von den Span- io führt, also einer Kippschaltung, bei welcher der einer nungen die eine mittels ,-Amplitudenbegrenzer und Röhre oder einem Transistor zugeführte Impuls, eine Rechteckwandler in eine ,Rechteckkurve, die andere zweite Röhre oder ein zweiter Transistor zum Kippen darüber hinaus über Differenzierglieder in Impulse gebracht wird und dadurch ein Dauersignal erzeugt, umzuwandeln, welche die Auslösung bewirken, wobei Dieses Signal wird dann über schnell wirkende Relais die Rechteckspannung in einer Torschaltung je nach 15 oder Stromtore dem auszulösenden Schalter zugeführt. der Phasenlage die Impulse-durchläßt oder zurückhält. Auch Leistungstransistoren können hierfür verwendet

Es wird also die 'Sinusform der ursprünglichen werden. Die Hilfsrelais können hierbei durch Transi-Meßgröße zunächst begrenzt, so daß eine Trapezform stören betätigt werden, um unabhängig von der entsteht. Diese wird durch Rechteckwandler in eine Schalterart zu bleiben.

Rechteckform umgewandelt. Diese Form ist praktisch 20 Man kann auch die Meßspannung in Impulse umunabhängig von der Amplitude der ursprünglichen wandeln und die Bezugsspannung in der Rechteck-Sinusform. Sie hat steile Flanken, so daß der Über- form belassen. In diesem Falle müßte die Bezugsspangang vom negativen zum. positiven Teil praktisch nung die Freigabe oder Sperrung der Multivibratoren momentan erfolgt. Dadurch ist es möglich, den Unter- veranlassen. Das durch den Multivibrator erzeugte schied von Sperren und' Durchlassen der Impulse in 25 Signal braucht nur so lange bestehen zu bleiben, bis einem kürzesten Zeitraum zu ermöglichen. Auch der _: der Schalter einwandfrei ausgeschaltet hat, damit die Impüls-selbst wird erst durch die Rechteckform er- ganze Einrichtung möglichst schnell wieder betriebszeugt, so daß er spitzer wird und eine geringere Breite bereit wird. Das Signal muß mindestens so lange aufweist. Hierdurch wird eine genauere und empfind- dauern, daß es von einem Impuls zum anderen reicht, lichere Arbeitsweise des ganzen Distanzschutzes er- 30 damit ein Dauersignal entstehen kann und außerdem reicht. "' auch ein einziger Impuls bereits dazu ausreicht, die

In den Fig. 2 und 3 ist die Arbeitsweise in Form Auslösung zu bewirken. Die Beendigung des Signals eines Kastenschaltbildes mit den zugehörigen Dar- erfolgt dadurch, daß gleichzeitig ein Kondensator über Stellungen der Kurvenformen gezeigt. Als Beispiel ist einen Widerstandll aufgeladen wird. Die an dem hierbei' angenommen, daß die Bezugsspannung U_B in 35 Kondensator entstehende Spannung wächst dadurch Impulse und die Meßspannung A U in eine Rechteck- an und wird dann an das Gitter der Multivibratorenform umgewandelt wird. Von der Sammelschiene 1 röhre oder des Transistors gegeben, so daß dieser gewird der Leitungsabzweig,2 mit dem Schalter 3 ge- sperrt wird und zurückkippt.

speist. Die Meßgrößen! U^= U — /Z₀ wird mit Hilfe Der Vorteil dieser Anordnung ist die außerordent-

des Spannungswandlers 4, des Stromwandlers 15 und 40 lieh schnelle Wirkungsweise des Schutzes, welcher beder Hilfsimpedanz Z₀ gebildet. Beide Kurven sind reits durch den ersten Impuls die Auslösung bewirken sinusförmig; Ihre Phasenlage für Auslösung und Sper- kann. Die Auslösezeit kann dadurch ein Bruchteil rung ist in der Fig. 3 dargestellt. Man erkennt, daß einer Halbperiode betragen. Außerdem ergibt sich AU bei Auslösung der Bezugsspannung U_B vor-, bei eine große Genauigkeit, da die Freigabe oder Sper-Sperrung (A U') nacheilt. In den Begrenzern 5 wird 45 rung der Stromtore' durch die Rechteckkurve prakdie Sinuskurve in eine angenäherte Trapezform um- tisch unverzögert erfolgt und es keine Übergangsgewandelt. Ein solcher Begrenzer ist ein Verstärker, zeiten gibt.

der bereits bei verhältnismäßig geringen Amplituden Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, daß durch

gesättigt ist. Hierdurch ist die Amplitude der Trapez- die schnelle Arbeitsweise das Relais auch schon bei form praktisch unabhängig, von der Amplitude der 50 Einschwingvorgängen ansprechen kann. Besonders das Sinusform. Der Begrenzer 5besitzt außerdem ein Ver- Gleichstromglied kann hierbei innerhalb der ersten Stärkerglied, welches die-sinusförmige Spannung so Halbwelle insofern Schwierigkeiten bereiten, als weit verstärkt, daß sie schön bei sehr kleiner Ampli- durch die Verlagerung der Sinusschwingung die positude in den Sättigungsbereich des Begrenzers ge- tiven und negativen Impulse nicht symmetrisch sind langt. Die so erhaltene Trapezform wird in einen 55 und eine falsche Richtung vortäuschen können. Es Rechteckwandler 6, welcher "ebenfalls mit einem Ver- können also entgegengesetzte Impulse auftreten, als stärker zusammengebaut ■ ist, in eine Rechteckform dem richtigen Wert der Meßgrößen entspricht. Daher umgewandelt. Dies geschieht durch weitere Verstär- ist es zweckmäßig, die Auslösung während der Einkung der Trapezkurve und'einem weiteren Sättigungs- Schwingvorgänge zu sperren. Zu diesem Zweck wird glied. Dann wird die rechteckförmige Spannung durch 60 vorgeschlagen, eine Einschaltsperre vorzusehen, eine Einweggleichrichteranordnung 7 geleitet, derart, welche in Fig. 4 dargestellt ist. Beim Eintritt des daß die beiden entgegengesetzt gerichteten Teile der Fehlers entsteht eine plötzliche steile Stromänderung. Kurve getrennt und in gleicher-Richtung am Ausgang Diese kann dazu benutzt werden, um einen weiteren erscheinen. Die so erhaltenen' beiden rechteckförmigen monostabilen Multivibrator 13 zu kippen, welchem Teile der Bezugsspannung--werden nun durch ein 65 eine an dem Widerstand 12 abgegriffene Spannung zu-Differenzierglied 8, beispielsweise ein Widerstands- geführt wird. Dem Widerstand 12 wird der Netzstrom kondensatorglied, geleitet¹.UDann werden die zugehö- zugeführt, so daß seine Spannung diesem proportiorigen Impulse der Bezugss£>annung und der recht- nal ist. Durch den Multivibrator wird ein Impuls ereckigen Hälften der Meßspannung einer- Torschal- zeugt, welcher auf ein weiteres Gitter des für die Aus-•tung 9. zugeführt und ddff ■ miteinander verglichen. 70 lösung verwendeten Multivibrators IO gegeben wird.

Dieser wird dann gesperrt. Die Zeit der Sperrung kann von einem Widerstandskondensatorglied 14 eingestellt werden. Man macht sie so groß, daß die größtmögliche Dauer des Gleichstromgliedes im Einschwingvorgang berücksichtigt wird. Sie ist in der Regel bei Leitungen kleiner als eine Halbperiode, so daß die Arbeitszeit des Schutzes nicht wesentlich beeinträchtigt wird.

Claims (13)

Patentansprüche: ίο

1. Distanzschutzeinrichtung durch Phasenvergleich zweier Spannungen, von denen die eine als Bezugsspannung mit der Differenz einer anderen Spannung und dem Spannungsabfall an einer Leitungsnachbildung als Meßspannung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spannung mittels Amplitudenbegrenzer und Rechteckwandler in eine Rechteckkurve, die andere Spannung darüber hinaus über Differenzierglieder in Impulse umgewandelt werden, welche die Auslösung bewirken, wobei die Rechteckspannung ih einer Torschaltung in bekannter Weise je nach der Phasenlage die Impulse durchläßt oder zurückhält.

2. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung in Impulse, die Meßspannung in eine Rechteckspannung umgewandelt wird, welche in Torschaltungen je nach der Phasenlage der Rechteckspannung die Impulse durchläßt oder zurückhält.

3. Distanzschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung in eine Rechteckspannung, die Meßspannung in Impulse umgesetzt wird und dann in Torschaltungen je nach der Phasenlage der Impulsspannung die Impulse durchgehen oder zurückgehalten werden.

4. Distanzschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine in Rechteckform umgewandelte Meß- und Bezugsspannung durch Strom tore auf je zwei die beiden Halbwellen führende Kreise aufgeteilt und dann getrennt auf je eine Torschaltung gegeben wird, wobei die eine Spannung vorher in Impulse umgewandelt wird.

5. Distanzschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Torschaltung durchgelassenen Impulse auf einen monostabilen Multivibrator gegeben werden, in welchem durch den Impuls ein mindestens eine halbe Periode dauerndes Signal entsteht, welches die Auslösung des zugehörigen Schalters veranlaßt.

6. Distanzschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal so lange bestehenbleibt, daß die Ausschaltung bereits bei nur einem einzigen Impuls einwandfrei erfolgt.

7. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Fehlereintritt zunächst die Auslösung in einem Bereich kleiner als eine halbe Periode vergrößert wird.

8. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten des Fehlers durch ein Differenzierglied die Eingangsspannung differenziert wird und der dadurch entstehende Impuls auf ein zweites Gitter des monostabilen Multivibrators gegeben wird, so daß der Auslöseimpuls während dieser Zeit unwirksam ist.

9. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkippzeit des Multivibrators für den Zusatzimpuls kleiner ist als diejenige des Hauptimpulses.

10. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterauslösung durch mechanische schnell wirkende Relais erfolgt.

11. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterauslösung durch Stromtore erfolgt.

12. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromtore aus Leistungstransistoren bestehen.

13. Distanzschutzeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsrelais über einen Leistungstransistor geschaltet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 009 274.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 809 748/356 1.59