DE1113977B

DE1113977B - Relay protection with independent times

Info

Publication number: DE1113977B
Application number: DEA34023A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adolf Kolar
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1960-02-08
Filing date: 1960-02-20
Publication date: 1961-09-21
Also published as: CH376565A

Description

Staffelschutz mit unabhängigen Zeiten Die Erfindung betrifft einen Stufenschutz mit unabhängiger Zeit für elektrische Netze, bei dem eine Selektivabschaltung durch verschieden eingestellte Auslösezeiten erreicht wird.Relay protection with independent times The invention relates to a Step protection with independent time for electrical networks with selective disconnection is achieved by differently set trigger times.

Solche Stafelschutzsysteme werden vorwiegend für mehrere hintereinanderliegende Stichleitungen angewendet. Die der Speisequelle am nächsten liegenden Leitungen erhalten dann höhere Auslösezeiten als die weiter entfernten. Tritt nun ein Fehler auf der am weitesten entfernt liegenden Leitung auf, so wird diese mit kurzer Zeit abgeschaltet. Die der Speisequelle näher liegenden Leitungen haben höhere Auslösezeiten, so daß ihre Schutzrelais nicht zur Auslösung gelangen können. Es wird also nur die fehlerhafte Leitung abgeschaltet. Die Fig:1 zeigt eine solche Anordnung. Es sind dort mehrere Stichleitungen hirntereinandergeschaltet, welche von einer Speisequelle 11 gespeist werden. Die zwischen den Stichleitungen liegenden Stationen sind mit 1 bis 10 bezeichnet. Jede Stichleitung besitzt ein unabhängiges Überstromzeitrelais. Diese Relais sind auf die Auslösezeiten t1 bis t" eingestellt. Hierbei muß tlo > t9 > . . . > t, sein. Diese Anordnung hat nun den Nachteil, daß die Auslösezeiten in der Nähe der Speisequelle sehr groß sind. Nimmt man eine Staffelzeit von 0,5 Sekunden an, beginnend mit t1 = 0,5 Sekunden, so würde die Auslösezeit tlo bereits 5 Sekunden betragen. Es ist also gerade an den Stellen, wo der Kurzschlußstrom hoch ist, die Auslösezeit am längsten.Such panel protection systems are mainly used for several stub lines lying one behind the other. The lines closest to the supply source then receive longer tripping times than those further away. If an error occurs on the line that is furthest away, it will be switched off after a short time. The lines closer to the supply source have longer tripping times so that their protective relays cannot trip. So only the faulty line is switched off. Figure 1 shows such an arrangement. There are several stub lines connected one behind the other, which are fed by a supply source 11. The stations between the stub lines are labeled 1 to 10. Each branch line has an independent overcurrent time relay. These relays are set to the tripping times t1 to t ". Here tlo>t9>...> T,. This arrangement now has the disadvantage that the tripping times in the vicinity of the supply source are very long 0.5 seconds, starting with t1 = 0.5 seconds, the tripping time tlo would already be 5 seconds.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man Ausführungen vorgeschlagen, welche die Auslösezeiten verkleinern, ohne die Selektivität zu verschlechtern. Man kann Distanzrelais vorsehen, bei denen die Auslösezeit mit der Entfernung des Fehlers, von der Einbaustelle wächst. Ist also der Fehler in der Nähe des Einbauortes dieser Relais, so ist dessen Auslösezeit klein, ist er weiter entfernt, so erhöht sich automatisch die Auslösezeit. Diese Anordnung ist wohl ausreichend, erfordert aber einen hohen Aufwand, insbesondere muß an sämtlichen Stationen 1 bis 10 ein Spannungswandler vorhanden sein, welcher die Anlage wesentlich verteuert. Auch die Relais selbst sind komplizierter als die einfachen überstromrelais. Solche Anordnungen werden daher nur bei wertvollen Hochspannungsleitungen verwendet. In Mittelspannungsnetzen, .also Überlandnetzen mit Freileitungen oder Kabelnetzen in Städten hat sich daher die Verwendung von Distanzrelais nur dort durchgesetzt, wo sie unbedingt notwendig sind. Bei Stichleitungen werden sie nur selten verwendet.In order to avoid this disadvantage, designs have been proposed which reduce the tripping times without impairing the selectivity. Man can provide distance relays in which the tripping time increases with the removal of the fault, grows from the place of installation. So if the fault is in the vicinity of the installation location this Relay, its tripping time is short, if it is further away, it increases automatically the tripping time. This arrangement is sufficient, but requires a lot of effort, in particular a voltage converter must be installed at all stations 1 to 10 be available, which makes the system much more expensive. Even the relays themselves are more complicated than the simple overcurrent relays. Such arrangements will be therefore only used for valuable high-voltage lines. In medium voltage networks, .also overland networks with overhead lines or cable networks in cities has therefore become the use of distance relays only enforced where they are absolutely necessary are. They are only rarely used with stub lines.

Man hat vorgeschlagen, die Staffelzeiten von unabhängigen Überstromrelais dadurch zu verkürzen; daß man ihnen zwei Auslösezeiten zuordnet, und zwar eine höhere und eine kürzere. Die kürzere Auslösezeit wird dann freigegeben, wenn die nachfolgende Leitung keinen Strom führt, also nur dann; wenn der Fehler unmittelbar auf der zu dem Relais gehörenden Leitung liegt. Tritt also beispielsweise hinter der Station 5 ein Fehler auf, so führt die Leitung hinter der Station 4 keinen Strom. Das Relais mit der Auslösezeit t5 besitzt eine zweite Auslösezeit, welche nur dann zur Wirkung kommt, wenn auf der Leitung 4 kein Strom vorhanden wäre. Um dies zu ermöglichen, muß man Hilfsleitungen verwenden, welche von einer Station bis zur anderen gehen. Diese Anordnung wird hierdurch ebenfalls stark verteuert, insbesondere, wenn längere Entfernungen zwischen den Stationen vorhanden sind. Deshalb ist diese Maßnahme nur dort verwendet worden, wo die Stationen auf demselben Gelände liegen, also beispielsweise bei Eigenbedarfsanlagen von Kraftwerken.It has been suggested that the grading times of independent overcurrent relays thereby shortening; that they are assigned two release times, and a higher one and a shorter one. The shorter tripping time is released when the following Line carries no current, so only then; if the error is immediately on the to line belonging to the relay. For example, step behind the station 5 if an error occurs, the line behind station 4 is not carrying any power. The relay with the release time t5 has a second release time, which only then takes effect comes when there would be no power on line 4. In order to make this possible, one must use auxiliary lines which go from one station to the other. This also makes this arrangement much more expensive, especially if it is longer There are distances between stations. So this measure is only been used where the stations are on the same site, for example in the case of auxiliary systems of power plants.

Man hat nun insbesondere bei Freileitungsnetzen bereits die Kurzabschaltung eingeführt- Hierbei wird jede Leitung erst kurzzeitig abgeschaltet und dann sofort wieder eingeschaltet. Ist der Fehler inzwischen verschwunden, so bleibt die Leitung in Betrieb, ist er noch vorhanden, so wird ein zweites Mal endgültig abgeschaltet. Bei Verwendung solcher Einrichtungen für Kurzabschaltung ist es möglich, bei der ersten Abschaltung auf eine Selektivität zu verzichten, da durch die nachfolgende Wiedereinschaltung nur eine ganz kurze Stromunterbrechung auftritt. Bei der ersten Abschaltung wird dann die Kurzzeitauslösung durchgeführt bei allen Fehlern, welche nicht nur auf der Leitung auftreten, in die der Schutz eingebaut ist, sondern auch auf weiter entfernt liegenden Netzteilen. Man nennt dies bekanntlich die Übergreifschaltung. Nach der ersten Abschaltung darf die Kurzzeitaus-Lösung nur dann wirken, wenn der Fehler innerhalb etwa 801% der zugehörigen Leitungslänge liegt.There is now a short shutdown, especially in overhead line networks Introduced - Each line is switched off briefly and then immediately switched on again. If the error has disappeared in the meantime, the line remains in operation, if it is still there, it is switched off for a second time. When using such devices for short disconnection, it is possible for the first shutdown to forego a selectivity, because of the subsequent Restart only a very brief power interruption occurs. In the first Shutdown, the short-term release is then carried out at all Errors that do not only occur on the line in which the protection is built is, but also on more distant power supplies. It is known as this the overlap circuit. After the first switch-off, the short-term release may be used only take effect if the fault is within approx. 801% of the associated cable length lies.

Bei der kurzen Ausschaltzeit wird der normale Betrieb kaum beeinträchtigt. Auch angeschlossene Motoren fallen hierbei nicht außer Tritt. Diese für den Impedanzschutz bekannte Einrichtung könnte auch beim unabhängigen Überströmschutz verwendet werden. Dann würde wohl bei der ersten Abschaltung die Auslösezeit kurz sein, aber bei der endgültigen Abschaltung würde dann wieder die hohe Ausschaltezeit in der Nähe der Einspeisestellen notwendig sein.Normal operation is hardly affected by the short switch-off time. Connected motors do not fall out of step here either. This for impedance protection known device could also be used with independent overflow protection. Then the tripping time would probably be short with the first shutdown, but with the final shutdown would then again be close to the high shutdown time Feed points may be necessary.

Dieser Nachteil kann nun aber bei Verwendung von Leitungen, bei denen mindestens eine mit Kurzschaltung versehen ist, erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß die Leitungen zu Gruppen zusammengefaßt sind, wobei die Auslösezeiten der ersten Abschaltung innerhalb jeder Gruppe gleich, die erste Auslösezeit jeder Gruppe als Ganzes gestaffelt sind und die Auslösezeit der zweiten Abschaltung innerhalb jeder Gruppe für sich und getrennt von den Auslösezeiten der anderen Gruppen gestaffelt ist.This disadvantage can now, however, when using lines in which at least one is provided with a short circuit, thereby avoided according to the invention that the lines are combined into groups, with the tripping times the first shutdown within each group is the same, the first tripping time is the same for each Group as a whole are staggered and the tripping time of the second shutdown within each group separately and separately from the trigger times of the other groups is.

Die Fig. 2 erläutert ein Beispiel des Erfindungsgedankens. Es sind wieder zehn Stationen 1 bis 10 dargestellt, welche von der Speisequelle 11 einseitig gespeist werden. Die Leitungen sind schutztechnisch in Gruppen zusammengefaßt. Die Kreise ohne Kreuz stellen einen Schutz ohne und die Kreise mit Kreuzen einen Schutz mit Kurzabschaltung dar. Im. Beispiel sind also vier Gruppen vorhanden, nämlich die von der Station 1 abgehende Leitung, die von den Stationen 2 und 3, 4 bis 6 und 7 bis 10 abgehenden Leitungen. Die ersten Auslösezeiten sind innerhalb dieser Gruppen jeweils gleich. Bei der ersten Gruppe ist sie t1, bei der zweiten t2, bei der dritten t3, bei der vierten t4. Innerhalb der Gruppen sind die Auslösezeiten der zweiten Abschaltung jeweils von t1 an gestaffelt. In der ersten Gruppe ist nur t1 vorhanden (keine Kurzabschaltung). In der zweiten Gruppe besitzt der Schutz der von der Station 3 abgehenden Leitung eine endgültige Auslösezeit von t1, in der dritten Gruppe sind die Auslösezeiten t1 und t2, in der vierten Gruppe t1 bis t3 vorhanden. FEerbeimuß t4> t3> t2>ti sein. Die Wirkungsweise ist nun folgende: Liegt der Fehler hinter der Station 1, so wird mit der Auslösezeit t1 abgeschaltet. Da alle übrigen Auslösezeiten größer sind, erfolgt keine weitere Abschaltung, auch keine erste Abschaltung. Liegt der Fehler hinter der Station 2, so lösen die Relais in 2 und 3 zunächst mit der Auslösezeit t2 aus. Das Relais in 3 schaltet aber wieder zu. Da nun die von 2 abgehende Leitung abgeschaltet bleibt, ist der Fehler verschwunden, die von 3 abgehende Leitung kann also wieder zugeschaltet werden. Eine endgültige Abschaltung erfolgt nicht. Liegt aber der Fehler auf der von. der Station 3 abgehenden Leitung, so schaltet das Relais in 3 zunächst ebenfalls mit der Auslösezeit t2 ab. Der Fehler verschwindet aber dann. noch nicht, wenn er sich nicht von selbst löscht, so daß nach der Wiedereinschaltung eine zweite Abschaltung mit t1 notwendig ist. Die gesamte Abschaltzeit ist dann t2+ti+t,wobei t die an sich nur einige cs betragende Pausenzeit zwischen der Wiedereinschaltung und der zweiten Abschaltung ist. Die gesamte Auslösezeit ist praktisch in diesem Fall etwa so groß wie t3 für die Anordnung nach Fig. 1. Eine Verkürzung der Auslösezeiten zeigt sich erst bei der nächsten Gruppe. Liegt der Fehler nämlich hinter der Leitung 6, so schaltet das Relais mit der Zeit t3 ab, dann wieder ein und schließlich mit der Auslösezeit t2 zum zweiten Male ab. Die gesamte Auslösezeit ist dann abgesehen von der Pausenzeit t3 + t2, also um eine Stufe kürzer als bei der Anordnung nach Fig. 1, wo sie t6 sein würde. Noch größer wird der Zeitgewinn bei einem Fehler hinter der Station 10, wo die Gesamtauslösezeit t4 -f- t3 ist, also um drei Staffelzeiten geringer als bei der bekannten Ausführung. Statt 5 Sekunden beträgt die Auslösezeit im ungünstigsten Falle also nur 3,5 Sekunden. Noch deutlicher wird der Vorteil der Anordnung, wenn man den Generator 11, welcher auch eine weiter vorgeschaltete Leitung sein kann, mit in Betracht zieht. Dieser würde die Auslösezeit t5 erhalten können, bei der bekannten Ausführung müßte er aber t11 haben, d. h., es ergibt sich ein Gewinn von sechs Staffelzeiten.Fig. 2 illustrates an example of the inventive concept. There are again ten stations 1 to 10 shown, which are fed from the supply source 11 on one side. The lines are grouped in terms of protection. The circles without a cross represent protection without and the circles with crosses a protection with short disconnection up to 10 outgoing lines. The first trigger times are always the same within these groups. In the first group it is t1, in the second t2, in the third t3, in the fourth t4. Within the groups, the tripping times of the second switch-off are staggered from t1. In the first group there is only t1 (no short shutdown). In the second group, the protection of the outgoing line from station 3 has a final tripping time of t1, in the third group the tripping times t1 and t2, in the fourth group t1 to t3. FEerbeimust be t4> t3>t2> ti. The mode of operation is now as follows: If the fault is behind station 1, it is switched off with the tripping time t1. Since all other tripping times are longer, there is no further shutdown, not even an initial shutdown. If the fault is behind station 2, the relays in 2 and 3 initially trip with the tripping time t2. The relay in 3 switches on again. Since the outgoing line from 2 remains switched off, the error has disappeared, so the line outgoing from 3 can be switched on again. There is no final shutdown. But if the error lies in that of. the station 3 outgoing line, the relay in 3 also switches off with the trigger time t2. The error then disappears. not yet if it does not clear itself, so that a second shutdown with t1 is necessary after restarting. The total switch-off time is then t2 + ti + t, where t is the pause time, which is only a few cs, between the restart and the second switch-off. In this case, the total tripping time is practically as large as t3 for the arrangement according to FIG. 1. A shortening of the tripping times is only evident in the next group. If the fault is behind line 6, the relay switches off at time t3, then on again and finally off for the second time at tripping time t2. The total tripping time is then apart from the pause time t3 + t2, that is to say one step shorter than in the arrangement according to FIG. 1, where it would be t6. The gain in time is even greater in the event of a fault behind station 10, where the total release time is t4 -f-t3, that is to say three graduation times less than in the known embodiment. In the worst case, the trigger time is only 3.5 seconds instead of 5 seconds. The advantage of the arrangement becomes even clearer if the generator 11, which can also be a line connected further upstream, is also taken into account. This would be able to receive the tripping time t5, but in the known version it would have to have t11, ie there is a gain of six graduation times.

Man kann die beschriebene Anordnung auch bei Ringleitungen oder in vermaschten Netzen verwenden, wo die gegenläufige Staffelung benutzt wird. Bierbei müssen die Überstromzeitrelais mit Richtungsgliedern versehen werden, welche die Auslösung nur in einer Leistungsrichtung freigeben. Diese Anordnungen sind an sich bekannt, so daß sie nicht näher beschrieben zu werden brauchen. Es soll nur darauf aufmerksam gemacht werden, daß auch bei gegenläufiger Staffelung die vorgeschlagene Anordnung eine Verkürzung der Auslösezeiten in der Nähe der Einspeisestellen ermöglicht.The arrangement described can also be used for ring lines or in Use meshed networks where the opposite graduation is used. Beer at the overcurrent time relays must be provided with directional elements, which the Release tripping in one power direction only. These arrangements are in themselves known, so that they do not need to be described in detail. It's just supposed to attention should be drawn to the fact that the proposed Arrangement enables the tripping times to be shortened in the vicinity of the feed-in points.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung ist eine Verkürzung der Auslösezeiten ohne besondere zusätzliche Mittel, wenn in den Netzen Einrichtungen mit Kurzabschaltung vorgesehen sind.The advantage of the proposed arrangement is a shortening of the Tripping times without special additional resources if in the networks facilities with short shutdown are provided.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Overcurrent protection with independent tripping times when used in networks with several stub lines one behind the other, from which <some are provided with a short break, characterized in that the lines are grouped together, the tripping times of the first Shutdown within each 'group. the same, the first trigger times of each group are staggered as a whole, and the tripping times of the second shutdown within each group individually and separately from the triggering times of the other groups are.

2. Relay protection according to claim 1, characterized in that from the to one Group combined lines the most subordinate no short disconnection owns.

3. Graduated protection for ring networks and meshed networks according to claim 1, characterized characterized in that directional links are provided. Considered publications: German patent specification No. 897 584.