DE1177729B

DE1177729B - Arrangement for the transmission of information about malfunctions or unusual operating conditions of current consumers which are at high potential to earth and are fed via isolating transformers

Info

Publication number: DE1177729B
Application number: DEB66356A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Zur Nieden
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1962-03-15
Filing date: 1962-03-15
Publication date: 1964-09-10

Description

Anordnung zur Übertragung von Informationen über Störungen oder außergewöhnlichen Betriebszuständen von auf hohem Potential gegen Erde befindlichen, über Isoliertransformatoren gespeisten Stromverbrauchern Elektrische Geräte werden oft auf hohem Potential gegen Erde betrieben. Als Beispiel seien die Hilfseinrichtungen von Stromrichteranlagen für eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung erwähnt. Dabei befinden sich z. B. die Stromrichtergefäße auf hohem Potential gegen Erde. Die Energie wird den erforderlichen Hilfseinrichtungen, wie Zünd- und Erregereinrichtung, Vakuumpumpen u. dgl. in diesen Fällen über Isoliertransformatoren zugeführt. Die Hauptgeräte wie auch die Hilfseinrichtungen sind in ihrer ordnungsgemäßen Funktion zu überwachen. Dabei kann es sich um die Überwachung und Meldung von Temperaturen, Druck-, Strom- oder Spannungswerten handeln. Abweichungen von zulässigen Werten dieser Größen sollen durch auf Erdpotential befindliche Meßgeräte angezeigt werden.Arrangement for the transmission of information about malfunctions or exceptional Operating states of those at high potential to earth via isolating transformers powered electricity consumers Electrical devices are often at high potential against Earth operated. The auxiliary devices of power converter systems are an example mentioned for high voltage direct current transmission. There are z. B. the converter vessels at high potential to earth. The energy will be required Auxiliary devices such as ignition and excitation devices, vacuum pumps and the like in these Cases fed through isolating transformers. The main devices as well as the auxiliary devices are to be monitored in their proper function. This can be the Monitoring and reporting of temperatures, pressure, current or voltage values. Deviations from permissible values of these quantities should be caused by those at ground potential Measuring devices are displayed.

Dies ist möglich durch gesonderte Isoliertransformatoren, die z. B. beim Ansprechen einer auf Potential befindlichen Überwachungseinrichtung die auf hohem Potentialliegende Wicklung des Isoliertransformators an eine Hilfsspannung legen, so cbaß an der auf Erdpotential liegenden Wicklung dieses Isoliertransformators angeschlossene Signal- oder Meldeeinrichtungen betätigt werden.This is possible through separate isolating transformers, which, for. B. when a monitoring device at potential responds to the High potential winding of the isolation transformer to an auxiliary voltage place, so cbaß on the winding of this isolating transformer which is at ground potential connected signaling or reporting devices are operated.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Meldungen nach Erdpotential durch Lichtstrahl und auf Erdpotential befindliche lichtempfindliche Geräte (Fotoelemente) zu übertragen.Another possibility is to use the messages according to earth potential by light beam and light-sensitive devices (photo elements) located at ground potential transferred to.

Sollen nun mehrere Meldungen von Hochspannungspotential nach Erde getrennt übertragen werden, so ist für jede Meldung eine besondere Anordnung nach obergenannten Ausführungen notwendig. Selbst wenn nur eine einzige Sammelmeldung erfolgt, sind die obergenannten Ausführungen wegen der erforderlichen Isolierstrecken sehr aufwendig.Should now several messages from high voltage potential to earth are transmitted separately, a special arrangement is required for each message the above-mentioned statements are necessary. Even if only a single group message takes place, the above statements are due to the required insulating distances very expensive.

Es ist andererseits bekannt, zum Schutz elektrischer Schaltungselemente gegen unzulässige, beispielsweise durch einen Überstrom oder eine zu hohe Spannung hervorgerufene, anomale Betriebszustände einen Widerstand oder eine Impedanz dem Schaltungselement parallel zu fischalten. Hierbei ist es auch möglich, fest angeschlossene, selbsttätig spannungsabhängig oder stromabhängig sich ändernde Widerstände zu verwenden.On the other hand, it is known to protect electrical circuit elements against impermissible, for example due to an overcurrent or too high a voltage caused, abnormal operating conditions a resistance or an impedance dem To fish circuit element in parallel. It is also possible to use permanently connected, to use automatically voltage-dependent or current-dependent changing resistances.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art dient ein nichtlinearer, spannungsabhängig sich ändernder Widerstand, der einer Strecke eines steuerbaren Halbleiterventils, beispielsweise eines Transistors, parallelgeschaltet ist, dazu, im Zuge dieser Strecke eine das Halbleiterventil nicht belastende Stromerhöhung zu bewirken, die zum Ansprechen einer üblichen in Reihe geschalteten Sicherung führt. Bei einer anderen bekannten Anordnung für Wechselstrom-Netzanschlußgeräte ist zum Schutz eines in: der Netzzuleitung liegenden Schaltteiles, beispielsweise eines Eisenwasserstoffwidenstandes, gegen die Einwirkung ungewollter, zu hoher Netzspannungen eine Eisendrossel Du der Reihenschaltung dieses Schaltteiles und des zu betreibenden Netztransformators des Gerätes parallel geschaltet, so daß bei Anschluß einer zu hohen Netzwechselspannung eine überhöhte Stromaufnahme stattfindet, ,die ein Ansprechen der üblicherweise in Reihe geschalteten Sicherung zur Folge hat.In a known arrangement of this type, a non-linear, voltage-dependent changing resistance, that of a path of a controllable Semiconductor valve, for example a transistor, is connected in parallel, to In the course of this route, a current increase that does not burden the semiconductor valve to cause which leads to the response of a conventional series-connected fuse. In another known arrangement for AC power supply devices is for Protection of a switching part lying in: the power supply line, for example one Ferrous hydrogen resistance, against the effects of unwanted, excessively high mains voltages an iron choke Du of the series connection of this switching part and the one to be operated Mains transformer of the device connected in parallel, so that when one is connected to high AC voltage, excessive current consumption takes place, which causes a response which usually results in a series-connected fuse.

Bei einer weiteren bekannten Anordnung ist zum Schutz eines Stromverbrauchers gegen unzulässige Erwärmung ein kontaktgebender Wärmefühler, beispielsweise ein Bimetallstreifen, vorgesehen, der bei Kontaktbetätigungvinen künstlichen Fehlerstrom auslöst, durch welchen ,die Abschaltung des Stromverbrauchers eingeleitet wird.Another known arrangement is to protect a power consumer a contact-making heat sensor, for example a Bimetal strip, provided, the artificial fault current when the contact is actuated triggers, by which the shutdown of the power consumer is initiated.

Die Überwachung von sauf hohem Potential befindlichen, über Isoliertransformatoren aus einem Niederspannungsnetz .gespeisten Stromverbrauchern, insbesondere von Hilfseinrichtungen für Hochspannungsstromrichter, wird nach der Erfindung gegenüber den vorerwähnten Einrichtungen dadurch auf einfache Weise zweckmäßig gestaltet, daß die zur Speisung der Stromverbraucher ohnehin erforderlichen Isoliertransformatoren gleichzeitig für die erforderliehen Meldungen ausgenutzt werden. Außerdem wird von der Zuschaltung von zusätzlichen Belastungsimpedanzen zweckdienlich Gebrauch gemacht. Die Erfindung besteht darin, daß die Übertragung der Informationen über die gleichen Isoliertransformatoren erfolgt, über die die Speisung der Stromverbraucher bzw. der Hilfseinrichtungen stattfindet, in der Weise, daß den Stromverbrauchern bzw. Hilfseinrichtungen Überwachungseinrichtungen und Schaltmittel zugeordnet sind, die beim Auftreten abnormaler Betriebszuätände der Stromverbraucher bzw. Hilfseinrichtungen dem oder den Isoliertransformatoren auf der auf hohem Potential befindlichen Seite derselben eine zusätzliche Belastungsimpedanz solcher Größe zuschalten, daß dadurch die primäre Stromaufnahme des oder der Isoliertransformatoren in einer von betriebsmäßigen Änderungen der Stromaufnahme abweichenden Weise geändert wird, und daß Meß- bzw. Meldegeräte vorgesehen sind, welche auf die durch Zuschalten einer Zusatzimpedanz bedingten Änderungen -der Stromaufnahme ansprechen.The monitoring of high potentials via isolating transformers Electricity consumers fed from a low-voltage network, in particular from auxiliary equipment for high-voltage converters, is according to the invention compared to the aforementioned Facilities thereby designed in a simple manner expediently that the for feeding the electricity consumer already required isolation transformers at the same time can be used for the required reports. In addition, the connection expediently made use of additional load impedances. the Invention consists in the transmission of information about the same Isolation transformers takes place, via which the power consumers or the auxiliary equipment takes place in such a way that the electricity consumers or Auxiliary equipment monitoring equipment and switching means are assigned that in the event of abnormal operating conditions of the electricity consumers or auxiliary equipment the isolating transformer (s) on the high potential side the same to connect an additional load impedance of such a size that thereby the primary current consumption of the isolating transformer (s) in one of operational Changes in the current consumption are changed in a different manner, and that measuring resp. Signaling devices are provided, which are activated by connecting an additional impedance related changes - address the current consumption.

In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.In FIG. 1 is an embodiment of the invention schematically shown.

Aus einem normalen Drehstromnetz 1 mit den Phasenleitern R, S, T und dem Nulleiter Mp wird die zum Betriebe der Hilfseinrichtungen eines nicht gezeichneten Hochspannungsstromrichters erforderliche Energie auf ein Hilfsnetz 3 (R', S', T', Mp') über drei in Stern geschaltete Isoliertransformatoren 2 oder auch über einen Drehstromisoliertransformator mit voneinander unabhängigen Magnetflüssen jeder Phase (Fünfschenkeltransformatoren) übertragen. Das Potential des Hilfsnetzes 3 gegen Ende entspricht beispielsweise dem Kathodenpotential des betreffenden Stromrichters oder Stromrichtergruppe. An das Hilfsnetz 3 sind die Stromrichterhilfseinrichtungen, wie Erregung, Vakuumpumpen, Vakuummeßeinrichtung, Anodenheizung u. dgl. zum Teil einphasig auf die drei Phasen verteilt und zum Teil dreiphasig angeschlossen, was durch die Geräte 4, 5, 6, 7, 8 angedeutet ist.From a normal three-phase network 1 with the phase conductors R, S, T and the neutral conductor Mp, the energy required to operate the auxiliary equipment of a high-voltage converter (not shown) is transferred to an auxiliary network 3 (R ', S', T ', Mp') via three in star switched isolating transformers 2 or via a three-phase isolating transformer with mutually independent magnetic fluxes of each phase (five-limb transformers). The potential of the auxiliary network 3 towards the end corresponds, for example, to the cathode potential of the relevant converter or converter group. The auxiliary power converter devices, such as excitation, vacuum pumps, vacuum measuring devices, anode heating and the like, are partly single-phase distributed over the three phases and partly three-phase connected to the auxiliary network 3, which is indicated by the devices 4, 5, 6, 7, 8.

Den Hilfseinrichtungen sind überwachungseinrichtungen zugeordnet. In F i g. 1 möge beispielsweise bei der Hilfseinrichtung 4 des Hochspannungsstromrichters die zu überwachende Größe eine Temperatur sein. Diese Temperatur werde durch ein nicht gezeichnetes Überwachungsorgan, beispielsweise ein Kontaktthermometer, erfaßt. Dieses Kontaktthermometer wird beim Erreichen der kritischen Temperatur über den ebenfalls nicht eingezeichneten Hilfskreis das Schaltorgan 9 zum Ansprechen gebracht und die Zusatzimpedanz 13 zwischen Phase T' und Mp' eingeschaltet. Die Einschaltung dieser Impedanz 13 bewirkt eine Änderung der Stromaufnahme in der Zuleitung T zum Transformator 2. Die geänderte Stromaufnahme der Phase T wird über Wandler 20 durch das Meldeorgan 17 erfaßt, wodurch durch einen nicht eingezeichneten Hilfskreis die Meldung an eine zentrale Beobachtungsstelle geleitet wird oder auch ein sofortiger Auslösebefehl auf einen Schalter gegeben wird.Monitoring devices are assigned to the auxiliary devices. In Fig. 1, for example, in the auxiliary device 4 of the high-voltage converter, the variable to be monitored may be a temperature. This temperature is recorded by a monitoring element (not shown), for example a contact thermometer. When the critical temperature is reached, this contact thermometer is activated via the auxiliary circuit, which is also not shown, and the additional impedance 13 is switched on between phases T ' and Mp'. The switching on of this impedance 13 causes a change in the current consumption in the supply line T to the transformer 2. The changed current consumption of phase T is detected via converter 20 by the signaling element 17, whereby the message is sent to a central monitoring station or also through an auxiliary circuit (not shown) an immediate trip command is given to a switch.

Wie F i g. 1 weiterhin erkennen läßt, sind der vorerwähnten und den weiteren Hilfseinrichtungen überwachungsein.richtungen zugeordnet, die bei 9, 10, 11, 12 angedeutet sind. Beim Ansprechen einer dieser Überwachungseinrichtungen wird durch deren Kontakt eine zusätzliche Belastungsimpedanz 13, 14, 15 mit einer Phase des Hilfsnetzes verbunden. Je nach der Zusammengehörigkeit der Hilfsbetriebe können dabei mehrere Überwachungseinrichtungen die Einschaltung einer gemeinsamen Zusatzimpedanz bewirken. Im dargestellten Beispiel schalten die überwachungseinrichtungen 9 und 10, die z. B. etwa die ordnungsgemäße Funktion der Vorvakuumpumpe und der Hochvakuumpumpe überwachen, bei einer Störung in einer dieser Pumpen die Zusatzimpedanz 13 der Phase T'-Mp' zu. Like F i g. 1 further shows, the aforementioned and the other auxiliary devices are assigned monitoring devices, which are indicated at 9, 10, 11, 12. When one of these monitoring devices responds, their contact connects an additional load impedance 13, 14, 15 to a phase of the auxiliary network. Depending on how the auxiliaries belong together, several monitoring devices can switch on a common additional impedance. In the example shown, the monitoring devices 9 and 10, which z. B. monitor the proper functioning of the backing pump and the high vacuum pump, in the event of a fault in one of these pumps, the additional impedance 13 of the phase T'-Mp ' .

Bei anderen Störungen werden mit den anderen Phasen des Hilfsnetzes entsprechende Zusatzimpedanzen 14, 15 verbunden. Die Einschaltung einer Zusatzimpedanz kann je nach Bedarf auch über Transformatoren erfolgen, wie ein solcher bei 16 dargestellt ist.In the event of other disturbances, corresponding additional impedances 14, 15 are connected to the other phases of the auxiliary network. An additional impedance can also be switched on via transformers as required, as is shown at 16.

Die Zusatzimpedanzen sind so bemessen, daß die Einschaltung einer derselben eine Änderung des aus dem Netz 1 von der betreffenden Isoliertransformatorphase aufgenommenen Stromes bewirkt. die sich deutlich von den betriebsmäßig vorkommenden Anderungen dieses Stromes unterscheidet. In die Primäranschlüsse der Isoliertransformatoren sind Meldegeräte, z. B. Stromrelais 17, 18, 19, gegebenenfalls über Stromwandler 20, 21, 22 eingeschaltet, welche bei entsprechender Einstellung bei Einschaltung einer Zusatzimpedanz in der betreffenden Phase ansprechen und eine geeignete Signalanlage in Tätigkeit setzen.The additional impedances are dimensioned in such a way that switching on one of them causes a change in the current drawn from the network 1 by the relevant insulating transformer phase. which differs clearly from the operationally occurring changes in this current. Signaling devices, e.g. B. current relays 17, 18, 19, optionally switched on via current transformers 20, 21, 22 , which respond with the appropriate setting when switching on an additional impedance in the relevant phase and set a suitable signal system in action.

In Verbindung mit den Überwachungsgeräten 9, 10, 11 können Zeitrelais 23, 24, 25 vorgesehen sein, welche die Einschaltung einer Zusatzirnpedanz 13, 14, 15 nach kurzer Zeit wieder unterbrechen, so daß die Isoliertransformatoren nur sehr kurzzeitig durch die Zusatzimpedanzen belastet werden und wegen dieser Belastung nicht besonders stark bemessen zu wenden brauchen.In connection with the monitoring devices 9, 10, 11, timing relays 23, 24, 25 can be provided, which the activation of an additional impedance 13, 14, 15 interrupt again after a short time, so that the isolating transformers only very are temporarily loaded by the additional impedances and because of this load do not need to turn excessively.

Mit der dargestellten Anordnung können drei verschiedene Meldungen von den auf hohem Potential befindlichen Überwachungseinrichtungen auf die auf Erdpotential befindliche Signalanlage ohne besondere Übertragungsorgane sicher übertragen werd.With the arrangement shown, three different messages from the monitoring devices that are at high potential to those at ground potential existing signal system is safely transmitted without special transmission organs.

Die Zahl der übertragbaren Meldungen ist jedoch nicht auf drei beschränkt. Sie kann durch Weiterentwicklungen des Erfindungsgegenstandes noch erhöht werden. Zunächst können durch verschiedene Überwachungseinrichtungen Zusatzimpedanzen verschiedener Ohmzahl derselben Phase zugeschaltet werden, so daß dadurch verschieden starke Stromänderungen in der betreffenden Anschlußleitung des Netzes 1 entstehen.However, the number of messages that can be transmitted is not limited to three. It can be increased by further developments of the subject matter of the invention. First of all, additional impedances of different types can be achieved by means of different monitoring devices Ohm number of the same phase can be switched on, so that differently strong current changes arise in the relevant connection line of the network 1.

Durch entsprechende, auf verschiedene Stromstärken eingestellte, an den gleichen Stromwandler angeschlossene Relais können dann verschiedene Signale ausgelöst werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, verschiedenartige Impedanzen, nämlich Induktivitäten, Kapazitäten oder Wirkwiderstände zuzuschalten, die in der betreffenden primären Anschlußleitung Stromänderungen verschiedener Phasenlage bewirken, durch welche verschiedene, nur auf induktive oder nur auf kapazitive Blindleistung oder nur auf Wirkleistung ansprechende wattmetrische Relais betätigt werden können.By corresponding, adjusted to different amperages, on Relays connected to the same current transformer can then send different signals to be triggered. Another possibility is to use different types of impedances, namely to switch on inductances, capacitances or resistances that are in the relevant primary connection line cause current changes of different phase positions, by which different, only on inductive or only on capacitive reactive power or only wattmetric relays that respond to active power can be operated.

Bei Anlagen zur Energieübertragung durch hochgespannten Gleichstrom mit Stromrichtern können sich die Gefäße einer Stromrichtergruppe auf hohem Potential einer Gruppe befinden, während die einzelnen Gefäße der Gruppe erheblich unterschiedliches Potential gegeneinander aufweisen. In solchen Fällen kann die Erfindung in der Weise verwirklicht werden, daß die Meldung über zwei hintereinandergeschaltete Isoliertransformatoren bzw. Isoliertransformatorgruppen erfolgt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in F i g. 2 dargestellt, wobei soweit .möglich die gleichen Bezugszeich:en verwendet sind wie in F i g. 1.In systems for energy transmission using high-voltage direct current With converters, the vessels of a converter group can be at high potential a group, while the individual vessels of the group are considerably different Show potential against each other. In such cases the invention can work in the manner be realized that the message via two isolating transformers connected in series or isolation transformer groups. An embodiment of this type is shown in FIG. 2, the same reference numerals as far as possible are used as in FIG. 1.

Hier wird die Energie für die Hilfseinrichtungen der Stromrichter zunächst über die Isoliertransformatoren 2 auf ein Hilfsnetz 26 mit den Leitern R", S", T", Mp" übertragen, .das etwa auf dem mittleren Potential einer Gefäßgruppe liegt. Von hier aus erfolgt die Übertragung durch weitere Isoliertransformatoren, wie bei 27 dargestellt, auf die Potentiale der einzelnen Gefäße. Die Meldung fehlerhafter Betriebszustände erfolgt grundsätzlich in der gleichen Weise wie .im Beispiel der F i g. 1.Here the energy for the auxiliary devices of the converters is first transmitted via the insulating transformers 2 to an auxiliary network 26 with the conductors R ", S", T ", Mp", which is approximately at the mean potential of a group of vessels. From here, the transmission takes place through further isolating transformers, as shown at 27, to the potentials of the individual vessels. The reporting of faulty operating states is basically carried out in the same way as in the example in FIG. 1.

Als Beispiel für die Verwendung verschiedenartiger Zusatzimpedanzen sind mit 10 und 112 überwachungsgeräte bezeichnet, die beim Ansprechen entweder eine induktive, 13', oder eine kapazitive Zusatzimpedanz 14' mit den Leitern T'-Nlp' verbinden. Anden Stromwandler 20 in der primären Anschlußleitung der Phase T sind zwei Relais 17 und 17' angeschlossen, von denen das eine auf zusätzliche induktive, das andere auf kapazitive Stromaufnahme anspricht.As an example for the use of various additional impedances are denoted by 10 and 112 monitoring devices that respond to either an inductive, 13 ', or a capacitive additional impedance 14' with the conductors T'-Nlp ' associate. And the current transformers 20 are in the primary T phase lead two relays 17 and 17 'connected, one of which is connected to additional inductive, the other responds to capacitive power consumption.

Die Relais 17 und 17' können dabei als wattmetrische Relais ausgebildet sein. Die dazu erforderlichen Spannungsanschlüsse der Relais sind der übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet. Statt dessen kann die Ansprechempfindlichkeit der Relais nur für Ströme bestimmter Phasenlage auch mit anderen bekannten Mitteln, z. B. Phasen-Diskriminatoren, erreicht werden.The relays 17 and 17 'can be designed as wattmetric relays be. The voltage connections of the relays required for this are for the sake of clarity not drawn for the sake of Instead, the sensitivity of the relay only for currents of a certain phase position also with other known means, e.g. B. phase discriminators, can be achieved.

Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Stromrichteranlagen für hochgespannten Gleichstrom beschränkt. Die Erfindung kann vielmehr auch in ;anderen Fällen, z. B. der Übermittlung und Rückmeldung von Signalen über Hochspannungsleitungen mit Vorteil benutzt wenden.The application of the invention is not to power converter systems for high voltage direct current limited. Rather, the invention can also be used in others Cases, e.g. B. the transmission and feedback of signals over high-voltage lines turn used with advantage.

Claims

Claims: 1. Arrangement for the transmission of information about Malfunctions or unusual operating conditions from at high potential, against Earth-based power consumers, in particular for high-voltage converters certain auxiliary equipment, the supply of which via isolating transformers from a Low-voltage alternating current network takes place, on this information, evaluating signaling devices, which are at low potential to earth, d a - characterized by, that the information is transmitted via the same isolating transformers, via which the power consumer or auxiliary equipment is supplied, in such a way that the power consumers or auxiliary devices monitoring devices wild switching means (9, 10, 11, 12) are assigned, which when abnormal operating conditions occur the power consumer or auxiliary equipment to the isolating transformer (s) an additional load impedance on the side of the same which is at high potential (13, 14, 15) of such a size that the primary power consumption of the or the isolation transformers in one of operational changes in power consumption is changed in a different manner, and that measuring or. Signaling devices (17, 18, 19) provided which are due to the changes caused by switching on an additional impedance address the current consumption.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by Time relays (23, 24, 25) through which the switching on of an additional impedance in each case is interrupted again after a short time.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that when using three-phase with a neutral connection operated isolating transformers with mutually independent magnetic fluxes each Phase the additional impedances between .einem phase conductor and the neutral conductor the side of the isolating transformer (s) that is at high potential can be switched on are and that the measuring or signaling devices in the connections of the isolating transformer (s) to the phase conductors of the three-phase network (1) are switched on.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized by the use of after Type and / or number of ohms of different additional impedances. Considered publications: German Auslegeschrift No. 1050 912; German patents No. 761464, 828 881.