DE1240169B

DE1240169B - Phase comparator

Info

Publication number: DE1240169B
Application number: DES81247A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Eckhard Born
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-09-03
Filing date: 1962-09-03
Publication date: 1967-05-11
Also published as: CH429896A; JPS415981B1

Description

Phasenkomparator Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Phasenkomparator zur Ermittlung der gegenseitigen Phasenlage von zwei aus Strömen und/oder Spannungen in Vergleichsschutz- oder Distanzschutzanlagen abgeleiteten Spannungen mittels ihrer überlappungszeit, in dem eine Spannung mit durch die jeweilige überlappungszeit bestimmter Amplitude, insbesondere eine Folge von Spannungsimpulsen, erzeugt wird und in einem Diskriminator ober- oder unterhalb einer einer vorbestimmten Überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen entsprechenden Amplitude der erzeugten Spannung eine Signal- und[oder Befehlsgabe ausgelöst wird.Phase comparator The subject matter of the invention is a phase comparator to determine the mutual phase position of two currents and / or voltages voltages derived in comparison protection or distance protection systems by means of their overlap time, in which a voltage with due to the respective overlap time A certain amplitude, in particular a sequence of voltage pulses, is generated and in a discriminator above or below a predetermined overlap time the amplitude of the generated voltage corresponding to the two derived voltages a signal and [or command is triggered.

In derartigen Phasenkomparatoren wird bekanntlich eine Spannung mit durch die jeweilige überlappungszeit bestimmter Amplitude, insbesondere eine Folge von Spannungsimpulsen, erzeugt. Dies zeigt schematisch F i g. 1; die beiden in ihrer gegenseitigen Phasenlage miteinander zu vergleichenden Spannungen sind mit p und q bezeichnet. Die beiden Spannungen p und q sind aus den Netzströmen und Netzspannungen abgeleitete Spannungen und daher ganz allgemein Funktionen der Netzspannung U und/oder des Netzstromes L In einer Koinzidenzstufe P werden Rechteckimpulse erzeugt, deren Dauer von der jeweiligen Überlappungszeit der Spannungen p und q abhängt. Diese Rechteckimpulse werden dann in einem Impulsformer S in Impulse, insbesondere Sägezahnimpulse, umgeformt, deren Amplitude infolge ihrer Abhängigkeit von der Dauer der Rechteckimpulse ebenfalls ein Maß für die überlappungszeit darstellt. In einem Amplitudendiskriminator A wird dann eine Signal- und7oder Befehlsgabe ausgelöst, wenn die Amplitude der dem Diskriminator zugeführten Impulse die einer vorbestimmten überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen entsprechende Größe besitzt.As is known, a voltage with an amplitude determined by the respective overlap time, in particular a sequence of voltage pulses, is generated in such phase comparators. This is shown schematically in FIG. 1; the two voltages to be compared with one another in their mutual phase position are denoted by p and q. The two voltages p and q are from electrical currents and line voltages derived voltages and thus generally functions of the system voltage U and / or the line current L In a coincidence stage P rectangular pulses are generated, the duration p of the respective overlap time of the voltages and q depends. These square-wave pulses are then converted into pulses, in particular sawtooth pulses, in a pulse shaper S , the amplitude of which, as a result of its dependence on the duration of the square-wave pulses, also represents a measure of the overlap time. In an amplitude discriminator A , a signal and / or command is triggered when the amplitude of the pulses fed to the discriminator has a magnitude corresponding to a predetermined overlap time of the two derived voltages.

In üblichen Distanzschutzeinrichtungen wird beispielsweise die überlappungszeit der Differenzspannung aus spannungs- und stromproportionaler Spannung einerseits und der spannungsproportionalen Spannung andererseits als Kriterium für die Auslösung der Schutzschaltung verwendet.In conventional distance protection devices, for example, the overlap time the difference voltage from voltage and current proportional voltage on the one hand and the voltage-proportional voltage on the other hand as a criterion for tripping the protection circuit is used.

Es ist einzusehen, daß die Schutzschaltung nur dann zuverlässig arbeitet, wenn eine genaue Erfassung der gegenseitigen Phasenlage der miteinander zu vergleichenden Spannungen, beispielsweise der mittels Wandlern abgeleiteten Spannungen, möglich ist. Eine Fehlerquelle in dieser Hinsicht sind die häufig mit dem Auftreten einer Störung, beispielsweise eines Kurzschlusses, verbundenen Einschwinggrößen. Ihr Einfluß auf die Ermittlung der gegenseitigen Phasenlage der beiden abgeleiteten Spannungen soll an Hand der F i g. 2 erläutert werden.It can be seen that the protective circuit only works reliably if an accurate detection of the mutual phase position of the voltages to be compared with one another, for example the voltages derived by means of converters, is possible. A source of error in this regard are the transient variables often associated with the occurrence of a fault, for example a short circuit. Their influence on the determination of the mutual phase position of the two derived voltages should be shown on the basis of FIG. 2 will be explained.

Die beiden abgeleiteten Spannungen, deren gegenseitige Phasenlage mittels ihrer überlappungszeit erfaßt werden soll, sind mit I und II bezeichnet. Im eingeschwungenen Zustand, d. h., wenn keine Einschwing'größe vorhanden oder eine ursprünglich vorhandene Einschwinggröße abgeklungen ist, wird die abgeleitete Spannung I durch die in F i g. 1 gestrichelt angedeutete, um die Bezugslinie 0 oszillierende Sinusschwingung wiedergegeben. Die Halbwellen dieser Sinusschwingung im positiven und negativen Gebiet, d. h. zu beiden Seiten der Bezugslinie 0, sind gleich groß, so daß die durch kleine Kreise angedeuteten Nulldurchgänge in gleichmäßigem Abstand aufeinanderfolgen.The two derived voltages, the mutual phase position of which is to be detected by means of their overlap time, are denoted by I and II. In the steady state, i. That is, if there is no transient variable or an originally existing transient variable has decayed, the derived voltage I is given by the voltage shown in FIG. 1 , indicated by dashed lines, reproduced sine wave oscillating about the reference line 0. The half waves of this sinusoidal oscillation in the positive and negative area, i. H. on both sides of the reference line 0, are of the same size, so that the zero crossings indicated by small circles follow one another at an even distance.

Diese abgeleitete Spannung 1 soll mit der darunter dargestellten abgeleiteten Spannung II hinsichtlich der geggenseitigen Phasenlage verglichen werden. Dabei ergeben sich während der positiven und negativen Halbwellen beider abgeleiteter Spannungen gleich lange Überlappungszeiten T, die bei der in diesem Fall angenommenen Störung unterhalb der für die Auslösung der Schutzschaltung erforderlichen Mindestzeit X liegen. Das bedeutet, daß die Störung außerhalb des Schutzbereiches der betrachteten Distanzschutzeinrichtung liegt. In F i g. 2 ist der Übersichtlichkeit wegen nur der Phasenvergleich für die positiven Halbwellen dargestellt.This derived voltage 1 is to be compared with the derived voltage II shown below with regard to the mutual phase position. During the positive and negative half-waves of both derived voltages, overlap times T of the same length result which, in the case of the fault assumed in this case, are below the minimum time X required for triggering the protective circuit. This means that the fault lies outside the protection area of the distance protection device under consideration. In Fig. 2, for the sake of clarity, only the phase comparison for the positive half-waves is shown.

Tritt nun infolge der Störung eine Einschwinggröße g auf, die nach einer e-Funktion abklingen möge, so oszilliert die die erste abgeleitete Spannung darstellende Sinusschwingung 1 nicht mehr um die ursprüngliche Bezugslinie 0, sondern um diese Einschwinggröße g als Bezugslinie. Für diese erste abgeleitete Spannung, ergibt sich daher jetzt der durch die Kurve I' an-edeutete Zeitverlauf. Bezeichnet man auch jetzt den im Positiven verlaufenden Teil dieser Schwingung als positive Halbwelle und den im Negativen verlaufenden Teil der Schwingung als negative Halbwelle, d. h. verwendet man als Trennungslinie für die beiden Halbwellen die ursprüngliche Bezugslinie 0, so sind beim Vorliegen einer Einschwinggröße g positive und negative Halbwellen nicht mehr 11leich groß. Dementsprechend folgen die Nulldurchgänge der abgeleiteten Spannung I' nicht mehr in gleichen Abständen in Richtung der Zeitachse 0 aufeinander, sondern ihre Abstände sind, wie die durch kleine Kreuze angedeuteten Punkte zeigen, insbesondere zu Beginn der Störung, d. h. bei großer Einschwinggröße g, stark verschieden. Der Vergleich der abgeleiteten Spannung I' mit der zweiten abgeleiteten Spannung 11, die keine Einschwinggröße aufweisen möge, liefert nunmehr überlappungszeiten T', r", rt, usw., die alle voneinander verschieden und zumindest teilweise größer sind als die der Entfernung der Störung tatsächlich entsprechenden überlappungszeiten T. Sie sind sogar teilweise größer als die zum Auslösen der Schutzschaltung erforderliche Überlappungszeit X, so daß es zum Fehlauslösen der Distanzschutzeinrichtung kommt, da eine außerhalb des Schutzbereiches auftretende Störung als innerhalb des Bereiches liegend angesehen wird. Da von einer Auslösung der Schutzschaltung im allgemeinen größere Teile eines Netzes mit einer Vielzahl von Verbrauchern betroffen werden, muß ein derartiges Fehlauslösen verhindert werden.If, as a result of the disturbance, a transient variable g occurs, which may decay according to an exponential function, then the sinusoidal oscillation 1 representing the first derived voltage no longer oscillates around the original reference line 0, but around this transient variable g as the reference line. The time curve indicated by curve I 'is therefore now obtained for this first derived voltage. The part of this oscillation running in the positive direction is now referred to as the positive half-wave and the part of the oscillation running in the negative direction as the negative half-wave, i.e. H. If the original reference line 0 is used as the dividing line for the two half-waves, positive and negative half-waves are no longer equal in size when a transient quantity g is present. Accordingly, the zero crossings of the derived voltage I 'no longer follow one another at the same intervals in the direction of the time axis 0 . H. with large transient magnitude g, very different. The comparison of the derived voltage I ' with the second derived voltage 11, which may not have any transient magnitude, now yields overlap times T', r ", rt, etc., which are all different from one another and at least partially greater than that of the actual distance of the disturbance corresponding overlap times T. In some cases, they are even greater than the overlap time X required to trigger the protective circuit, so that the distance protection device is incorrectly triggered, since a fault occurring outside of the protected area is considered to be within the area Generally larger parts of a network with a large number of consumers are affected, such false triggering must be prevented.

Es ist bekannt, diesen nachteiligen Einfluß der Einschwinggröße dadurch auszuschalten, -daß man die gegebenenfalls die Einschwinggröße enthaltende abgeleitete Spannung über eine aus einem Widerstand und einer Induktivität bestehende Leitungsnachbildung abgreift, an der die abgeleitete Spannung ohne das Gleichstromglied auftritt. Diese Schaltung erfüllt aber nur dann ihren Zweck, wenn das Verhältnis von Widerstand zu Induktivität an der Leitungsnachbildung genau mit dem entsprechenden Verhältnis der zu überwachenden Leitung übereinstimmt. Bekanntlich kann sich aber dieses Verhältnis ändern, wenn eine Störung auftritt und die Nachbildung eine gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße möglicht vollkommen unterdrücken soll, da beispielsweise ein Lichtbogen unterschiedliche ohmsche Widerstände RL haben kann. Eine entsprechende Angleichung des jeweiligen Verhältnisses von Widerstand zu Induktivität an der Leitungsnachbildung ist bestenfalls mit großem Aufwand und nur ungenau möglich. Aus diesem Grunde weist dieses bekannte, mit einer Leitungsnachbildung arbeitende Verfahren grundsätzlich den Nachteil auf, daß eine Berücksichtigung verschiedener Werte des Widerstandes RL nicht möglich ist.It is known that this disadvantageous influence of the transient magnitude thereby off, -that one derived the possibly containing the transient variable Voltage across a line simulation consisting of a resistor and an inductance taps, at which the derived voltage occurs without the DC link. These Circuit only fulfills its purpose if the ratio of resistance to inductance on the line simulation with exactly the corresponding ratio corresponds to the line to be monitored. As is well known, however, this relationship change when a malfunction occurs and the replica one that may occur Swinging variable should be suppressed as completely as possible, since, for example, an electric arc can have different ohmic resistances RL. A corresponding adjustment the respective ratio of resistance to inductance on the line simulation is at best possible with great effort and only imprecisely. Because of this, points basically this known method, which works with a line simulation the disadvantage that a consideration of different values of the resistance RL is not possible.

Diesen Mangel zeigt eine andere bekannte Anordnung nicht, bei der sowohl die negativen als auch die positiven Halbwellen der beiden zu vergleichenden elektrischen Größen getrennt für sich ausgewertet werden und ein Auslöseimpuls nur dann erzeugt wird, wenn beide Halbwellen für sich einer bestimmten Phasenbedingung genügen. Bei dieser Anordnung kann ein in bestimmten Grenzen variierender Lichtbogenwiderstand RL auftreten, ohne daß die Wirkungsweise der Schaltung beeinträchtigt wird. Während also bei der ersten beschriebenen Schaltungsanordnung sofort eine Auslösung erfolgen kann, je- doch die Gefahr einer Fehlauslösung besteht, ist bei dieser Schaltungsanordnung diese Gefahr vermieden, dafür muß aber das Ergebnis des Phasenvergleichs zumindest der positiven oder der negativen Halbwellen beider elektrischer Größen gespeichert werden. Die zuletzt beschriebene Anordnung weist vornehmlich den Nachteil auf, daß infolge der parallel verlaufenden Auswertung sowohl der negativen als auch der positiven Halbwellen ein sehr großer Aufwand an Schaltungselementen getrieben werden muß. Dies macht sich nicht nur in kostenmäßiger Hinsicht bemerkbar, sondern infolge der großen Zahl störungsanfälliger Schaltungselemente, wie Transistoren u. dgl., sinkt die Lebensdauer der Schutzschaltung, und die gerade bei einer überwachungseinrichtung unentbehrliche Betriebssicherheit ist nicht mehr gewährleistet.Another known arrangement does not show this deficiency, in which both the negative and the positive half-waves of the two electrical quantities to be compared are evaluated separately and a trigger pulse is only generated if both half-waves satisfy a certain phase condition. With this arrangement, an arc resistance RL which varies within certain limits can occur without the operation of the circuit being impaired. While tripping can take place immediately with the first described circuit arrangement, but there is a risk of false tripping, this risk is avoided in this circuit arrangement, but the result of the phase comparison of at least the positive or negative half-waves of both electrical quantities must be stored. The last-described arrangement primarily has the disadvantage that, as a result of the parallel evaluation of both the negative and the positive half-waves, a very large amount of circuit elements must be made. This is not only noticeable in terms of costs, but also as a result of the large number of fault-prone circuit elements such as transistors and the like, the service life of the protective circuit decreases and the operational reliability, which is essential for a monitoring device, is no longer guaranteed.

Die Nachteile dieser Verfahren vermeidet ein weiterer bekannter Phasenkomparator, bei dem zum Verhindern eines Fehlauslösens durch Einschwinggrößen Halbwellen einer einzigen Polarität züm Phasenvergleich dadurch herangezogen werden, daß entweder Schaltmittel hierfür die um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße verminderten Halbwellen bestimmen oder Schaltelemente hierfür Halbwellen einer vorgegebenen Polarität nur dann wirksam werden lassen, wenn ihre Dauer einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Dadurch, daß je- weils nur Halbwellen einer Polarität zum Phasenvergleich herangezogen werden, vermeidet dieser bekannte Phasenkomparator den großen Aufwand der anderen beschriebenen Lösungen. Dabei macht diese bekannte Anordnung von der überlegung Gebrauch, daß ein sofortiges Ansprechen der Schutzschaltung nur dann erforderlich ist, wenn der Störungsort so nahe liegt, daß infolge des geringen Leitungswiderstandes zwischen Generator und Störung ein gefährlich hoher Kurzschlußstrom fließen kann. Im Zusammenhang mit der Unterdrückung von Fehlauslösungen infolge von Einschwinggrößen interessiert vornehmlich der Grenzbereich des Schutzes, also gerade der Bereich, in dem bereits ein relativ großer Leitungswiderstand zwischen Generator und Störungsstelle den Strom begrenzt, so daß ohne weiteres einige Zeit bis zum Auslösen der Schutzschaltung verstreichen kann.The disadvantages of this method are avoided by a further known phase comparator, in which, to prevent false tripping by transient variables, half-waves of a single polarity are used for phase comparison in that either switching means for this purpose determine the half-waves reduced by the transient variable that may occur, or switching elements only then determine half-waves of a predetermined polarity Let them take effect if their duration does not exceed a predetermined value. Characterized in that in each case only half waves of one polarity are used for phase comparison, this known phase avoids the great expense of the other solutions described. This known arrangement makes use of the idea that an immediate response of the protective circuit is only required if the fault location is so close that a dangerously high short-circuit current can flow due to the low line resistance between the generator and the fault. In connection with the suppression of false tripping due to transient variables, the limit area of protection is of particular interest, i.e. precisely the area in which a relatively high line resistance between the generator and the point of failure limits the current so that some time can easily pass before the protection circuit triggers .

Die Erfindung macht ebenfalls von dieser Tatsache Gebrauch, geht jedoch einen anderen Weg, der den Vorteil eines noch geringeren Aufwandes und damit eine noch größere Betriebssicherheit besitzt. Erfmdungsgemäß wird bei einem Phasenkomparator der eingangs beschriebenen Art zum Verhindern eines Fehlauslösens durch Einschwinggrößen, sofern sie infolge einer Störung außerhalb des Schutzbereiches auftreten, zu Beginn jeder Störung unabhängig vom möglichen Auftreten einer Einschwinggröße die Amplitude der erzeugten Spannung durch einen Zeitkreis im der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung durch die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße entgegengesetzten Sinne beeinflußt.The invention also makes use of this fact, but it works another way that has the advantage of even less effort and thus a has even greater operational reliability. According to the invention, a phase comparator of the type described above to prevent false triggering due to transient variables, if they occur as a result of a fault outside the protection area, at the beginning the amplitude of each disturbance regardless of the possible occurrence of a transient variable the voltage generated by a time circuit in the cause of the false triggering Influence by the transient magnitude that may occur in the opposite direction Affects the senses.

Während also bei der zuletzt beschriebenen bekannten Lösung Zusatzeinrichtungen erforderlich sind, die eine Verzögerung der Auslösung nur dann bewirken, wenn eine Einschwinggröße auftritt, erfolgt bei der Erfindung unabhängig vom Auftreten einer Einschwinggröße stets durch einen Zeitkreis eine Beeinflussung der im Sägezahnimpulsformer erzeugten Spannung im Sinne eines Entgegenwirkens gegen die eventuelle Beeinflussung dieser Amplitude durch die Einschwinggröße. Daß hierbei die Zuverlässigkeit des Schutzes durch die Verzögerung der Auslösung im Fehlerfalle nicht verringert wird, geht aus der Tatsache hervor, daß beim Auftreten einer Störung innerhalb des überwachungsbereiches die überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen einen solchen Wert annimmt, daß die durch den erfindungsgemäßen Zeitkreis verursachte Beeinflussung des Auslösens praktisch unwirksam wird.So while in the last-described known solution additional devices are required that only cause a delay in tripping if a Settling size occurs, takes place in the invention regardless of the occurrence of a Settling quantity always influenced by a time cycle in the sawtooth pulse shaper generated tension in the sense of counteracting the possible influence this amplitude by the transient magnitude. That the reliability of the Protection by delaying tripping in the event of an error not is decreased is evident from the fact that when a failure occurs the overlap time of the two derived within the monitoring area Voltages assumes such a value that by the timing circuit according to the invention caused influencing of the release is practically ineffective.

Am günstigsten wirken die erfindungsgemäßen Maßnahmen verständlicherweise dann, wenn der Zeitkreis die Beeinflussung der Amplitude der im Impulsformer erzeugten Spannung im entgegengesetzten Sinne zumindest annähernd ebenso lange wie gegebenenfalls die zum Fehlauslösen Anlaß gebende Beeinflussung aufrechterhält. Das Optimum an Wirksamkeit ist dann erreicht, wenn durch die von dem Zeitkreis bewirkte Beeinflussung der Amplitude der erzeugten Spannung der zeitliche Verlauf der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung im entgegengesetzten Sinne nachgebildet wird.Understandably, the measures according to the invention have the most favorable effect when the timing circuit is influencing the amplitude of the generated in the pulse shaper Tension in the opposite sense at least approximately as long as it may be maintains the influence giving rise to false triggering. The optimum Effectiveness is achieved when it is influenced by the timing circuit the amplitude of the generated voltage the temporal course of the false triggering The influencing that gives rise to it is simulated in the opposite sense.

Nun treten im allgemeinen die Störungen beispielsweise in einem zu überwachenden Netz in verschiedenen Abständen von der Überwachungsstelle und mit unterschiedlicher Größe auf, so daß dementsprechend auch verschieden große Einschwinggrößen erzeugt werden, die ihrerseits die Amplitude der im Sägezahnimpulsformer erzeugten Spannung unterschiedlich stark beeinflussen. Da aber die Einschwinggrößen eine obere Grenze aufweisen bzw. ihre Einflußnahme auf die beiden abgeleiteten Spannungen begrenzt ist, wählt man zweckmäßigerweise die durch den Zeitkreis erfolgende Beeinflussung im Hinblick auf die größte zu erwartende Einschwinggröße.Now, in general, the disturbances occur in one, for example monitoring network at different distances from the monitoring point and with different sizes, so that accordingly also differently large transient sizes are generated, which in turn, the amplitude of the generated in the sawtooth pulse shaper Affect voltage to different degrees. But since the transient quantities have an upper one Have limit or their influence on the two derived voltages is limited is, one expediently selects the influencing that takes place through the time cycle with regard to the greatest anticipated transient magnitude.

Wie bereits eingangs bemerkt, wird in der Regel bei einem entsprechend dem in der F i g. 1 wiedergegebenen Blockschaltbild aufgebauten Phasenkomparator in einer KoinzidenzstufeP eine Folge von in ihrer Länge von der jeweiligen Überlappungszeit abhängigen Rechteckimpulsen erzeugt, die in einem Sägezahnimpulsformer S in eine Folge von Sägezahnimpulsen mit von der jeweiligen überlappungszeit abhängiger Amplitude umgeformt wird. In einem derartigen Phasenkomparator kann der erfindungsgemäße Zeitkreis in unterschiedlicher Weise angeordnet sein. Der erfindungsgemäße Zeitkreis kann beispielsweise dem Sägezahnimpulsformer zugeordnet sein; der Zeitkreis besitzt dann bei Ausnutzung der überlappungszeit der um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße vermehrten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Ermittlung ihrer gegenseitigen Phasenlage zweckmäßigerweise derart gewählte Zeitkonstanten, daß er sich während weniger Rechteckimpulse auflädt und dabei die Vorderflanken der Sägezahnimpulse verflacht, sich aber zwischen aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen nicht nennenswert entlädt.As already noted at the outset, in the case of a corresponding to the one shown in FIG. 1 reproduced block diagram constructed phase comparator in a coincidence stage P generates a sequence of rectangular pulses depending on the length of the respective overlap time, which is converted in a sawtooth pulse shaper S into a sequence of sawtooth pulses with an amplitude dependent on the respective overlap time. The timing circuit according to the invention can be arranged in different ways in such a phase comparator. The timing circuit according to the invention can, for example, be assigned to the sawtooth pulse shaper; When using the overlap time of the half-waves of the two derived voltages, which may have been increased by the transient magnitude that may occur, the time cycle has expediently chosen time constants to determine their mutual phase position so that it charges itself during fewer square pulses and thereby flattens the leading edges of the sawtooth pulses, but between successive square pulses does not discharge significantly.

Der Aufbau einer Anordnung, bei der der Zeitkreis dem Impulsformer zugeordnet ist, soll nun an Hand der F i g. 4 erläutert werden. In F i g. 3 ist die einfachste Form eines an sich bekannten Sägezahnimpulsformers dargestellt, die praktisch ein aus dem Widerstand R im Längszweig und dem Kondensator C im Querzweig bestehendes Integriernetzwerk bildet. Als Eingangsspannung U 1 dient die in der Koinzidenzstufe P gewonnene Rechteckspannung, wobei die Länge der Reckteckimpulse ein Maß für die überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen darstellt. Bei konstanter Amplitude der Rechteckimpulse ist die Spannung am Kondensator nur von der Dauer J t der Reckteckimpulse abhän-gig. Durch Integration entsteht aus den eingangsseitigen Rechtecken am Ausgang des Integriernetzwerkes als Spannung an dem Kondensator C eine Folge von Sägezahnimpulsen: U2 = ü (1 - e--1 1/1 mitr = R - C. The structure of an arrangement in which the timing circuit is assigned to the pulse shaper is now to be based on FIG . 4 will be explained. In Fig. 3 shows the simplest form of a sawtooth pulse shaper known per se, which practically forms an integrating network consisting of the resistor R in the series branch and the capacitor C in the shunt branch. The square-wave voltage obtained in the coincidence stage P is used as the input voltage U 1 , the length of the square-wave pulses being a measure of the overlap time of the two derived voltages. If the amplitude of the square-wave pulses is constant, the voltage across the capacitor depends only on the duration J t of the square-wave pulses . Through integration, the input-side rectangles at the output of the integrating network as a voltage on the capacitor C result in a sequence of sawtooth pulses: U2 = ü (1 - e - 1 1/1 with r = R - C.

In F i g. 4 ist der in F i g. 3 als Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäßen Maßnahmen angegebene Sägezahnimpulsformer durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Zeitkreises ergänzt, der unabhängig vom Auftreten einer Einschwinggröße die Amplitude der im Sägezahnimpulsformer erzeugten Spannung C, el im im der zum Fehlauslösen Anlaß gebenden Beeinflussung durch die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße entgegengesetzten Sinne beeinflußt. Dieser Zeitkreis ist durch den Kondensator C, den parallelliegenden Entladewiderstand R' und die zu beiden in Reihe liegende Diode D gebildet. Statt einer Diode kann auch ein anderes bekanntes Schaltungselement mit richtungsabhängigem Widerstandswert Verwendung finden. Man erkennt, daß beim Auftreten einer Störung, die durch das Eintreffen von Rechteckimpulsen gekennzeichnet ist, sich sowohl der Kondensator C als auch der Kondensator C infolge geeigneter Polung der Diode D aufladen. Der Zeitkreis besitzt eine derartige Zeitkonstante, daß er sich während weniger Rechteckimpulse auf den vollen Wert der Spannung dieser Impulse auflädt. Das bedeutet, wie im unteren Teil der F i g. 2 erkennbar ist, daß infolge der vergrößerten Zeitkonstante des gesamten Sägezahnimpulsformers für die Aufladung auf die Spannung U 1 eine längere Zeit erforderlich ist, d. h. die Vorderflanke der Sägezahnimpulse den Verlauf b hat, der flacher als in dem Fall a ist, in dem lediglich der Kondensator C aufgeladen werden muß. Das hat zur Folge, daß, obwohl im Fall a die Vorderflanke des Säaezahnes innerhalb der durch das Auftreten einer Einschwinggröße vergrößeiten Überlappungszeit die horizontale Gerade M, die den zum Auslösen einer Signal- und,'oder Befehlsgabe führenden Wert der Sägezahnamplitude darstellt, schneidet, so daß bei Fehlen des Zeitkreises die Auslösung erfolgt, im Fall b der Schnittpunkt S 1 der ansteigenden Flanke des Sä-ezahnes mit der abfallenden Flanke des Rechteckimpulses noch unterhalb des zur Auslösung erforderlichen Amplitudenwertes M liegt. Ein weiteres Ansteigen des Sägezahnes ist nicht möglich, da die Spannung U 1 im Gebiet rechts vom Punkt S 1 Null ist.In Fig. 4 is the one in FIG. 3 supplemented as an application example of the inventive measures specified Sägezahnimpulsformer by the inventive arrangement of a timing circuit which influences independently of the occurrence of a Einschwinggröße the amplitude of the voltage C, el produced in the Sägezahnimpulsformer in in the imaging to false tripping cause interference opposed by the possibly occurring Einschwinggröße sense. This time circuit is formed by the capacitor C, the discharge resistor R 'in parallel and the diode D in series with both of them. Instead of a diode, another known circuit element with a direction-dependent resistance value can also be used. It can be seen that when a disturbance occurs, which is characterized by the arrival of square-wave pulses, both the capacitor C and the capacitor C are charged due to the appropriate polarity of the diode D. The time circuit has such a time constant that it charges itself to the full value of the voltage of these pulses during a few square-wave pulses. This means, as in the lower part of FIG. 2 is seen that due to the increased time constant of the entire Sägezahnimpulsformers for charging to the voltage U 1, a longer time is required, d. H. the leading edge of the sawtooth pulses has the course b , which is flatter than in the case a, in which only the capacitor C has to be charged. As a result, although in case a the front flank of the sowing tooth intersects the horizontal straight line M, which represents the value of the sawtooth amplitude leading to the triggering of a signal and 'or command, within the overlap time increased by the occurrence of a transient variable, so that in the absence of the time circuit the triggering takes place, in case b the intersection point S 1 of the rising edge of the sowing tooth with the falling edge of the square pulse is still below the amplitude value M required for triggering. A further increase in the sawtooth is not possible because the voltage U 1 in the area to the right of point S 1 is zero.

Bei Störungsbeginn wird also nicht, wie bisher üblich, nur der in F i g. 4 mit C bezeichnete Kondensator aufgeladen, wobei die Aufladung gemäß Kurve a in F i g. 2 erfolgt, sondern infolge Parallelschaltung des Kondensators C in dem gemäß der Erfindung vorgesehenen Zeitkreis die Aufladung mit einer größeren Zeitkonstante gemäß Kurve b durcht' ereführt. Im Fall des ersten Rechteckimpulses mit der Dauer T' erfolgt die Aufladung ausschließlich nach Kurve b, d. h. mit der größeren Zeitkonstante.At the start of the fault, only the one shown in FIG. 4 , the capacitor labeled C is charged, the charging according to curve a in FIG . 2 takes place, but as a result of the parallel connection of the capacitor C in the time circuit provided according to the invention, the charging is carried out with a larger time constant according to curve b . In the case of the first rectangular pulse with the duration T ', the charging takes place exclusively according to curve b, i.e. H. with the larger time constant.

Im Fall des zweiten Rechteckimpulses 7" und der sich daran anschließenden weiteren Impulse erfolgt die Aufladung immer mehr nach Kurve a, da der Kondensator C immer mehr auf die volle an der ParalleIschaltung der Kondensatoren liegende Spannung aufgeladen wird und sich in den Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Rechteckimpulsen infolge Hochohmigkeit des Widerstandes R' zumindest nicht nennenswert entladen kann.In the case of the second rectangular pulse 7 " and the subsequent further pulses, the charging takes place more and more according to curve a, since the capacitor C is charged more and more to the full voltage on the parallel circuit of the capacitors and is in the pauses between successive square pulses as a result High resistance of the resistor R 'can at least not discharge significantly.

Diese dadurch praktisch hervorgerufene Verzögerung der vollen Wirksamkeit der Ladekurve a hat zur Folge, daß der KondensatorC im Fall des ersten Rechteckimpulses T' nicht auf den eingezeichneten Spannungswert S l' aufgeladen wird, sondern auf den niedrigeren SpannungswertSl. Während der Wert Sl' oberhalb des für die Erteilung eines Auslösesignals erforderlichen Spannungswertes M liegt, befindet sich der WertS1 noch unterhalb dieses kritischen Spannungswertes M.The result of this delay in the full effectiveness of the charging curve a, which is practically brought about, is that in the case of the first square pulse T 'the capacitor C is not charged to the indicated voltage value S l' , but to the lower voltage value S1. While the value Sl 'is above the voltage value M required to issue a trigger signal, the value S1 is still below this critical voltage value M.

Im Fall des zweiten Rechteckimpulses T" liegt an dem KondensatorC im Moment des Durchganges der hinteren Flanke dieses Rechteckimpulses die eingezeichnete SpannungS2. Würde nur der Kondensator C vorhanden sein, d. h. erfolgte die Aufladung in diesem Fall ausschließlich nach Kurve a, so ergäbe sich der EndspannungswertS2', der ebenfalls noch oberhalb der kritischen SpannungM liegt, so daß eine Fehlauslösung erfolgen würde. Dieser Spannungswert S2' ist aber kleiner als der Spannungswert S l', da infolge des Abklingens der Einschwinggröße g auch die Dauer des zweiten Rechteckimpulses und damit die zur Aufladung des Kondensators zur Verfüaung stehende Zeit kleiner als die entsprechende Größe bei dem ersten Rechteckimpuls ist.In the case of the second rectangular pulse T "is due to the capacitor C at the moment of the passage of the rear edge of this square pulse, the drawn SpannungS2. If only the capacitor C be present. E. Was the charge in this case solely by curve a, so would result ', so that a false triggering would occur, which is likewise still above the critical SpannungM. This voltage value S2' of the EndspannungswertS2 but smaller than the voltage value S l ', as a result of the decay of the Einschwinggröße g and the duration of the second pulse and so that the time available for charging the capacitor is smaller than the corresponding value for the first square pulse.

Bei den darauffolaenden Rechteckimpulsen ist infolge weiteren Abklingens der Einschwinggröße g ihre Dauer so klein geworden, daß sie unterhalb des zur Erzeugung des Auslösesignals erforderlichen Zeitwertes X liegt und demgemäß sämtliche unter ausschließlicher oder weitgehender Aufladung nach Kurve a erreichten Spannungswerte, im Fall des dritten Rechteckimpulses der Spannungswert SY, unterhalb des zur Auslösung erforderlichen Mindestwertes M liegen.In the case of the subsequent square pulses, as a result of the further decay of the transient variable g, their duration has become so short that they are below the time value X required to generate the trigger signal and accordingly all the voltage values achieved under exclusive or extensive charging according to curve a, in the case of the third square pulse the voltage value SY, are below the minimum value M required for tripping.

Man kann also sagen, daß bei dem an Hand der F i g. 2 dargestellten Verfahren die fälschliche Vergrößerung der Dauer der Rechteckimpulse infolge Auftretens der Einschwinggröße hinsichtlich ihres Einflusses auf die Spannung an dem Kondensator dadurch unwirksam gemacht wird, daß die Zeitkonstante dieser Aufladung so lange und in solchem Maße vergrößert wird, daß die am Ende jedes Rechteckimpulses an dem KondensatorC liegende Spannun- unterhalb des kritischen Spannungswertes M gehalten wird, sofern keine Störung im Auslösec bereich vorliegt. Erst dann, wenn die bei alleinigem Vorhandensein des Kondensators C am Ende der Impulse auftretende Spannung unterhalb des Wertes M liegt, erfolgt die Aufladung des Kondensators C zumindest im wesentlichen ausschließlich nach der Kurve a.One can therefore say that in the case of FIG. 2, the incorrect increase in the duration of the square-wave pulses as a result of the occurrence of the transient variable with regard to its influence on the voltage on the capacitor is rendered ineffective in that the time constant of this charge is increased so long and to such an extent that the at the end of each square pulse on the CapacitorC is kept below the critical voltage value M, provided that there is no fault in the tripping area. Only when the voltage occurring at the end of the pulses when the capacitor C is alone is below the value M, the capacitor C is charged at least essentially exclusively according to curve a.

F i g. 2 zeigt, daß die Auslösung bei einem Fehler mit Einschwinggröße schneller erfolgt als bei einem solchen ohne Einschwingen.F i g. 2 shows that tripping occurs faster in the case of a fault with a transient magnitude than in the case of a fault with no transient.

Man erkennt aus F i g. 2 ferner, daß die Beeinflussung der Amplitude der Sägezahnimpulse durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Zeitkreis im entgegengesetzten Sinne wirkt wie die Beeinflussung durch eine gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße, die durch die Linie g im oberen Diagramm der F i g. 2 veranschaulicht wird. Sowohl die Verlängerung der überlappungszeiten durch die Einschwinggröße und damit die Vergrößerung der Amplitude der Sägezahnimpulse als auch die Verringerung dieser Amplitude durch den Zeitkreis folgen in diesem Beispiel einer e-Funktion g bzw. h, wobei beide e-Funktionen entgegengesetztes Vorzeichen haben.It can be seen from FIG. 2 furthermore that the influencing of the amplitude of the sawtooth pulses by the timing circuit provided according to the invention acts in the opposite sense as the influencing by a possibly occurring transient quantity, which is indicated by the line g in the upper diagram of FIG. 2 is illustrated. In this example, both the extension of the overlap times due to the transient magnitude and thus the increase in the amplitude of the sawtooth pulses and the reduction of this amplitude due to the time cycle follow an e-function g or h, both e-functions having opposite signs.

Bei einem Phasenkomparator mit demselben Aufbau kann man den Zeitkreis auch der Koinzidenzstufe zuordnen. Auch in diesem Fall besitzt der Zeitkreis bei Ausnutzung der überlappungszeit der um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße vermehrten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Ermittlung ihrer gegenseitigen Phasenlage derart gewählte Zeitkonstanten, daß er sich während weniger Überlappungszeiten auflädt und die Erzeugung der Vorderflanken der Rechteckimpulse verzögert, sich aber zwischen aufeinanderfolgenden überlappungszeiten nicht nennenswert entlädt. Beispielsweise kann durch einen solchen Zeitkreis die Basisspannung eines Transistors oder die Gitterspannung einer Röhre entsprechend beeinflußt werden.With a phase comparator with the same structure, one can use the timing circuit also assign to the coincidence level. In this case, too, the time circle has at Utilization of the overlap time of the transient magnitude that may occur increased half-waves of the two derived voltages to determine their mutual Phase position so chosen time constants that it is less overlapping times charges and the generation of the leading edges of the square-wave pulses is delayed but does not discharge significantly between successive overlap times. For example, the base voltage of a transistor can be determined by such a timing circuit or the grid voltage of a tube can be influenced accordingly.

Weiterhin kann die Amplitude der in der Koinzidenzstufe erzeugten Rechteckimpulse in der Weise beeinflußt werden, daß der fälschlichen Veränderung der überlappungszeit der beiden abgeleiteten Spannungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Auslösung entgegengewirkt wird.Furthermore, the amplitude of the generated in the coincidence stage Square-wave pulses are influenced in such a way that the wrong change the overlap time of the two derived voltages in terms of their effect on the triggering is counteracted.

Zieht man in Abweichung von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die um die gegebenenfalls auftretende Einschwinggröße verminderten Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen zur Bestimmung der überlappungszeit heran, so muß der erfindungsgemäß vorgesehene Zeitkreis im entgegengesetzten Sinne wirken. Beispielsweise kann ein Zeitkreis, bestehend aus einem Kondensator mit vorgeschaltetem Widerstand, der einen mit der Temperatur steigenden Widerstandswert besitzt, Verwendung finden. Durch den Ladestrom erwärmt sich dieser Widerstand, so daß die Zeitkonstante infolge Vergrößerung des Wertes des Ladewiderstandes wächst. Dabei ist der Kondensator der ohnehin im Sägezahnimpulsformer vorhandene Kondensator.If one draws in deviation from the described embodiment the half-waves of the reduced by the transient magnitude that may occur two derived voltages to determine the overlap time, so must the timing circuit provided according to the invention act in the opposite sense. For example a timing circuit, consisting of a capacitor with an upstream resistor, which has a resistance that increases with temperature. This resistor is heated by the charging current, so that the time constant as a result The value of the charging resistor increases. The capacitor is the Any capacitor present in the sawtooth pulse shaper.

In allen diesen Fällen ist also bei dem geschilderten Beispiel eines Phasenkomparators mit Sägezahnimpulsformern die Amplitude der Sägezahnimpulse nicht nur von der überlappungsdauer der beiden abgeleiteten Spannungen, sondern auch von der seit dem Auftreten der Störung verflossenen Zeit abhängig. Diese Abhängigkeit ist dabei so gewählt, daß sie der Beeinflussung der Wirkungsweise des Phasenkomparators durch gegebenenfalls auftretende Einschwinggrößen entgegenwirkt.In all of these cases there is one in the example shown Phase comparator with sawtooth pulse formers does not reduce the amplitude of the sawtooth pulses only on the overlap duration of the two derived voltages, but also on depends on the time that has elapsed since the occurrence of the fault. This dependency is chosen so that it affects the mode of operation of the phase comparator counteracted by any transient variables that may occur.

Man kann auch beispielsweise, damit keine Zeit durch die Auswahl der Halbwellen einer bestimmten Polarität verlorengeht, sowohl für die positiven als auch für die negativen Halbwellen der beiden abgeleiteten Spannungen einen Phasenkomparator vorsehen und die Auslösung bei demjenigen Phasenkomparator als entscheidend ansehen, bei dem sie zuerst erfolgt.You can also, for example, not waste time choosing the Half-waves of a certain polarity are lost, both for the positive ones a phase comparator also for the negative half-waves of the two derived voltages and consider the triggering of the phase comparator as decisive where it occurs first.

Claims

Claims: 1. Phase comparator for determining the mutual phase position of two voltages derived from currents and / or voltages in comparative protective or distance protection systems by means of their overlap time, in which a voltage with an amplitude determined by the respective overlap time, in particular a sequence of voltage pulses, is generated and above a discriminator or below a predetermined overlap time of the two voltages derived corresponding amplitude of the voltage generated a signal and / or command input is triggered, d a d u rch g e - indicates that for preventing false triggering by Einschwinggrößen, provided they result a disturbance outside the protected area, at the beginning of each disturbance, regardless of the possible occurrence of a transient variable, the amplitude of the voltage generated by a time circuit in the influence that may cause the false triggering by the transient that may occur ng size is influenced in the opposite sense.

2. Phase comparator according to claim 1, characterized in that the time circuit maintains the influence in the opposite sense at least approximately as long as, if necessary, the influence giving rise to false triggering. 3. phase comparator according to claim 2, characterized in that. by influencing the amplitude of the generated voltage caused by the timing circuit, the time course of the influencing which gives rise to false triggering is simulated in the opposite sense. 4. Phase comparator according to claim 2 or 3, characterized in that the influencing is selected in the opposite sense with regard to the largest expected transient value. 5. Phase comparator according to one of claims 1 to 4, in which in a coincidence stage a sequence of rectangular pulses depending on the length of the respective overlap time is generated and is converted in a sawtooth pulse shaper into a sequence of sawtooth pulses with an amplitude dependent on the respective overlap time, characterized in that that the time circuit is assigned to the sawtooth pulse shaper and, when the overlap time is used, the half-waves of the two derived voltages, increased by the transient magnitude that may occur, have time constants selected in order to determine their mutual phase position in such a way that it is charged during fewer square-wave pulses and thereby flattens the leading edges of the sawtooth pulses, but does not discharge significantly between successive square-wave pulses. 6. Phase comparator according to one of claims 1 to 4, in which in a coincidence stage a sequence of rectangular pulses depending on the length of the respective overlap time is generated and is transformed in a sawtooth pulse shaper into a sequence of sawtooth pulses with an amplitude dependent on the respective overlap time, characterized in that that the time cycle is assigned to the coincidence stage and, when the overlap time is used, the half-waves of the two derived voltages, increased by the transient magnitude that may occur, have time constants selected in such a way to determine their mutual phase position that it is charged during fewer overlapping times and delays the generation of the leading edges of the square pulses , but does not noticeably discharge between successive overlapping times. 7. Phase comparator according to one of claims 5 and 6, characterized in that the timing circuit consists of the parallel connection of a capacitor with a large discharge resistance compared to the charging resistor in series with a circuit element with a direction-dependent resistor as a charging resistor. 8. Phase comparator according to one of claims 1 to 4, in which in a coincidence stage a sequence of rectangular pulses depending on the length of the respective overlap time is generated and is converted in a sawtooth pulse shaper into a sequence of sawtooth pulses with an amplitude dependent on the respective overlap time, characterized in that . that the timing circuit, when utilizing the overlap time of the half-waves of the two derived voltages reduced by the transient magnitude that may occur, consists of the parallel connection of a capacitor with a discharge resistor in series with a resistor with increasing resistance as the temperature increases. 9. The phase comparator of claim 8, characterized in 'that the capacitor of the timing circuit is formed by the already present in Sägezahnimpulsformer capacitor. 10. Arrangement with a phase comparator according to one of claims 1 to 4, characterized in that a phase comparator is provided for both the positive and the negative half-waves of the two derived voltages. Publications considered: German Auslegeschriften Nos. 1126 974, 1 105 044, 1 046 162.