DE1113508B - Relaisanordnung mit kleinem Eigenverbrauch, insbesondere fuer Distanz- oder Selektivschutz - Google Patents

Description

• Relaisanordnung mit kleinem Eigenverbrauch, insbesondere für Distanz- oder Selektivschutz Um in einer Anlage Wandler, insbesondere Spannungswandler(Spannungsteiler), sehr kleinerLeistung verwenden zu können, werden Schutzrelais mit sehr kleinem Eigenverbrauch benötigt. Dabei sollen Mittel in den Eingangsschaltungen der Relaisanordnungen, z. B. Distanz- oder Differentialrelais, vorgesehen sein, die ein Verstärken der gewonnenen Ausgangsmeßwerte ermöglichen, und zwar unter Verwendung vorzugsweise von Transistorstufen. Die üblichen Brückenschaltungen sind aber für diesen Zweck nur wenig geeignet. Wie Fig. 1 z. B. für eine normale Impedanzbrücke zeigt, bildet sich bei einem Phasenwinkel zwischen Strom J und Spannung E in der Brückenleitung 1 über das Drehspulrelais 2 ein starker 1.00-1-1z-Wechselstrom 3 mit einem nur geringen Gleichstromgehalt 3 a, der gemessen werden muß, aus. Ein an die Brückenschaltung angeschlossener Verstärker müßte ein Linearverstärker sein, und es müßte die Verstärkerausgangsgröße durch träge Drehspulrelais über die Zeit integriert werden, um den Gleichstromanteil auszuwerten. Um bei Verwendung von Transistorverstärkern eine gute Wirkung zu erzielen, müßte dafür gesorgt werden, daß die Meßgröße vor Erreichen des Meßpunktes klein, dagegen bei überschreiten des Meßpunktes (Kipp-Punktes) ein deutliches Ausgangssignal liefert und nicht erst aus einem Gemisch herausgesiebt werden muß.
• Der Gegenstand der Erfindung betrifft nun eine solche Relaisanordnung, insbesondere Distanz- oder Selektivschutzrelais, die von mindestens zwei Meßgrößen abhängig ist und bei der wenigstens eine Meßgröße nur eine kleine Leistung aufweist.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die Meßgröße mit der kleinen Leistung gleichgerichtet die Magnetisierungswicklung einer Transduktoranordnung speist und die andere bzw. anderen Meßgrößen als Wechselströme die Erregerwicklungen der Transduktoranordnung durchfließen und daß eine weitere Wicklungsgruppe (Ausgangswicklung) der Transduktoranordnung eine das Relais beeinflussende Impulsverstärkeranordnung steuert.
• Insbesondere kann die Ausgangswicklung des Transduktors einen ersten Kippverstärker in dem einen Sinne einen zweiten Kippverstärker im entgegengesetzten Sinne steuern, an deren Ausgänge das Relais angeschlossen ist.
• In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung einpolig dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
• Die Stromwicklungen 14 und 14a (Reihenschaltung) zweier gleichartiger Transduktoren 4 und 4 a ,verden nach Fig. 2 vom Wandlerstrom J (Klemme i, und i.,) erregt und erzeugen in den Ausgangswicklungen 7 und 8 bzw. 7 a und 8 a dem Strom proportionale Spannungen. Die hier an Stelle der sonst üblichen einen Wicklung vorgesehenen zwei Wicklungen sind jeweils an zugeordnete Kippverstärker, insbesondere Transistorverstärker, 5 und 5a angeschlossen, wobei die Wicklungen 7 und 7a sowie 8 und 8a in Reihe liegen und die Wicklungen 8, 8 a den Verstärker 5 a in entgegengesetzter Polung wie die Wicklungen 7 und 7a den Verstärker 5 steuern. Durch die Doppelwicklungen und die zwei Verstärker wird durcii den am Verstärker5a vorgenommenen Umtausch der Eingangsanschlüsse 9 a gegenüber 9 erreicht, daß man sofort ein Ansprechen auf beide Halbwellen des Wechselstromes erhält, ohne gesonderte Gleichrichter zwischenschalten zu müssen, was einen geringeren Spannungsverlust ergibt, da Gleichrichter durch ihren Schwellwert bekanntlich Spannung verbrauchen.
• Beispielsweise für eine Impedanzmessung wird die den Klemmen ei und e., zugeführte Netzspannung E im Gleichrichter 17 gleichgerichtet und durch. den Kondensator 18 geglättet. Sie speist die Wicklungen 13 und 13 a der Transduktoren 4 und 4 a. Die Durchflutungen der Wicklungen. 13 und - 13 a wirken denen der Wicklungen 7 und 8 bzw. 7a und 8 a entgegen, so daß in den in Reihe geschalteten Wicklungen 13 und 13 a keine vom Strom J herrührende Spannungen auftreten können. Um dies zu erreichen, kann man an Stelle zweier Transduktoren auch einen einzigen Transduktor verwenden und die Wicklungen in bekannter Weise auf den drei Stegen dieses Transduktor unterbringen.
• In Fig. 3 sind die magnetischen Vorgänge in einer solchen Schaltung gezeigt.
• JE ist der durch den Kondensator 18 leicht geglättete, der Wechselspannung E proportionale Erregerstrom aus dem Gleichrichter 17. Solange der Wechselstrom J mit seiner Amplitude 19 den Gleichstromvormagnetisierungsbetrag JF nicht überschreitet, findet praktisch keine Flußänderung d,-pldt statt. An den Wicklungen 7 und 8 bzw. 7a und 8 a entsteht daher keine Spannung. Wenn jedoch, wie in Fig. 3 bei 20 gezeigt, der Strom so groß wird, daß JE überwunden wird, so ändert sich (f, von positivem Wert sprunghaft nach dem negativen Wert und an den Wicklungen 7 und 8 bzw. 7a und 8 a erscheint eine Spannung, welche über die Verstärker 5 und 5 a das Relais 10 betätigt. Dieses Relais hat zwei Wicklungen 11 und 12, um vorteilhafterweise die Verstärker für die einzelnen Halbwellen elektrisch voneinander trennen zu können.
• Bei dieser unmittelbaren Zuführung der Netzspannung zu dem Gleichrichter 17 ist die Kennlinie der Einrichtung nach Fig. 2 ein Kreis in der R-X-Ebene. Das Relais ist also ein Impedanzrelais (Fig. 4).
• Um z. B. ein Konduktanzrelais nach Fig. 6 zu erhalten, kann gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung den Wicklungen 13 und 13 a die gleichgerichtete geometrische Differenz von Strom und Spannung zugeführt werden, die durch einen Zwischenwandler 6 in Fig. 5 hergestellt werden kann. Die vom Strom J durchflossene Wicklung 14 b liegt in Reihe mit den Wicklungen 14 und 14 a, wobei der Strom J der Klemme 12'" zugeführt wird. Die Spannung E wird an die Klemmen e 3 und e4 der Wicklung 15 gelegt. An der Wicklung 16 tritt bei ei und e. dann die besagte Differenz auf, die dem Gleichrichter 17 in Fig. 2 zugeführt wird.
• Es wird also nur ein einzigerGleichrichterbenötigt. Macht man den Einfluß des Stromes durch entsprechende Auswahl der Windungszahlen auch für die Spannungswicklung auf dem Wandler 6 geringer, bekommt man Zwischenwerte zwischen Fig. 4 und 6, d. h., man erhält um weniger als den vollen Radius verschobene Kreise.
• Wenn man Auslöseflächen wie in Fig. 8 schraffiert W Cr zeichnet erhalten will, muß man, wie in Fig. 7 gezeigt ist, einen zweiten Wandler 6' zum Wandler 6 parallel schalten und die Spannungs- oder Stromwicklung vertauscht anschließen.
• In Fig. 7 ist die Stromwicklung 14 b' parallel zu 14 b und die Differenzwicklung 16' parallel zu 16 geschaltet und die Spannungswicklungen 15 und 15 gegenparallel an die Klemmen e ', e4' gelegt. Die Klemmen ei und e , sind wiederum an den Gleichrichter 17 angeschlossen zu denken.
• Wird gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Spannung E über einen nicht dargestellten Kondensator oder Drossel den Klemmen ei, e2 bzw. e., e4 bzw. e.', e4' zugeführt, so werden die Achsen R, X in den Fig. 4, 6, 8 vertauscht.
• Ferner kann auch der Wandler 6 unmittelbar, der Wandler 6' über einen Kondensator von der Spannung beaufschlagt werden, wodurch man bestimmte erwünschte Auslöseflächen erhalten kann und wobei die beiden Kreise verschieden groß sein können. Derartige Auslöseflächen können insbesondere für bestimmte Anregerelais vorteilhaft sein. An Stelle von Strom- und Spannungskreisen als Meß,cTößen können zwei Stromgrößen, z.B. bei Differentialschutzschaltungen, oder zwei gleichartige Meßgrößen, z. B. Spannungsgrößen, verwendet werden.
• In gleicher Weise können auch noch weitere Meßgrößen über zusätzliche Gleichrichter zwecks Änderung der Kermlinie zur Wirkung gebracht werden. Selbstverständlich kann auch der Strom - gegebenenfalls über Zwischenwandler - gleichgerichtet werden und die Spannung als Wechselstromgröße zugeführt werden, wobei denn am Ausgangsrelais10 an Stelle eines Schließkontaktes ein öffnun,-,skontakt tritt.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Relaisanordnung, insbesondereDistanz-oder Selektivschutzrelais, die von mindestens zwei Meßgrößen abhängig ist und bei der wenigstens eine Meßgröße nur eine kleine Leistung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgröße mit der kleinen Leistung gleichgerichtet die Magnetisierungswicklung einer Transduktoranordnung speist und die andere bzw. anderen Meßgrößen als Wechselströme die Erregerwicklungen der Transduktoranordnung durchfließen und daß eine weitere Wicklungsgruppe (Ausgangswicklung) der Transduktoranordnung eine das Relais beeinflussende Impulsverstärkeranordnung steuert.
2. 2. Relaisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswicklung des Transduktors zwei Kippverstärker im einandei umgekehrten Sinne steuert, an deren Ausgänge das Relais angeschlossen ist. 3. Relaisanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei von den Meßgrößen beaufschlagte Transduktoren (4, 4a) mit je zwei gesonderten Ausgangswicklungen (7, 8 bzw. 7 a, 8 a) vorgesehen und die einander entsprechenden Ausgangswicklungen beider Transduktoren in Reihe geschaltet sind und daß die eine Reihenschaltung den ersten (5) und die zweite Reihenschaltung mit umgekehrter Polarität den zweiten Kippverstärker (5a) steuert, an deren Ausgänge das Relais (10) angeschlossen ist (Fig. 2). 4. Relaisanordnung nach Ansprach 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (10) zwei getrennte, sich unterstützende Erregerwicklungen (11, 12) hat, die jeweils an den Ausgang eines Verstärkers (5, 5 a) angeschlossen sind. 5. Relaisanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transduktoren (4, 4a) je eine Strom- und eine Spannungswicklung aufweisen, von denen beispielsweise die Stromwicklungen (14, 14a) in Reihenschaltung von Wechselstrom und die Spannungswicklungen (13, 13 a) in Reihenschaltung von Gleichspannung gespeist sind, derart, daß die, Durchflutungen beider Wicklungsgruppen einander entgegenwirken. 6. Relaisanordnung nach Anspruch3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genanntenWicklungen auf den drei Stegen eines einzigen Transduktorenkernes angeordnet sind. 7. Relaisanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, für Distanzschutz, dadurch gekennzeichnet, daß Netzstrom und Netzspannung über Zwischenwandler den Magnetisierungs- bzw. Erregerwicklungen des oder der Transduktoren als Gleich- bzw. Wechselstromgrößen zugeführt sind (Impedanzrelais). 8. Relaisanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6 für Distanzschutz, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der gleichgerichteten Wechselspannung die in einem zusätzlichen Zwischenwandler (6) gebildete geometrische Differenz aus Strom und Spannung nach Gleichrichtung den betreffenden Transduktormagnetisierungswicklungen (13, 13 a) zugeführt ist (Konduktanzrelais). 9. Relaisanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 6 für Distanzschutz, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter zusätzlicher Zwischenwandler (6') vorgesehen ist, dessen eine Wicklung (15) umgekehrt wie die entsprechende Wicklung (15) des ersten zusätzlichen Zwischenwandlers (6) an die Meßgröße angeschlossen und die entsprechenden anderen Wicklungen (14 b, 14 b') beider Wandler parallel geschaltet sind (Mischrelais) (Fig. 7). 10. Relaisanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzurichtende Meßgröße vor der Gleichrichtung einem phasendrehenden Glied (Kondensator oder Drossel) zugeführt ist. 11. Relaisanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Zwischenwandler (6') über ein phasendrehendes Glied, der andere (6) unmittelbar von der Meßgröße beaufschlagt ist (Anregerelais). 12. Relaisanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichartigeMeßgrößen, z. B. Spannung oder Strom, benutzt sind, insbesondere als Differentialschutz. 13. Relaisanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Meßgrößen gegebenenfalls über jeweils gesonderte zusätzliche Wandler zur Erregung der die Verstärker speisenden Transduktoren zugeführt sind.