DE1463137A1 - Elektrisches Schutzrelais - Google Patents

Description

• ~Elektrisches Schutzrelais

  Die .i:riinciun; b:zicht sich auf elelrtriäche Schutzrelais.

  .min -emäß der @rfit=dun@; auN(;ebilde tes @@elais ur.ifaßt erste

  und z,eite homparatorsn, die jeweils dazu dienen, mehrere j#in-

  ju@.;@:@ign:le zu empfangen und zu vergleichen, vrobci jedes Ein-

  tn@Lsi;nal zu einer anderen vektoriellen Größe proportional

  ist, die sich nach den elel:trisehen Ledingunen in eine: elek-

  trischen System richtet, das durch das Helais beschützt werden

  soll; der erste Komparätor ist so ausgebildet, daß er ein erstes

  Aus`;angs:ignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Bezie-

  hung zwischen seinen Ein@üngssignalen erzeugt, die anzeigt, daß

  ein elektrischer Fehler innerhalb einer vorbestimmten ersten

  Zone aufe;etreten ist, wobei die auf einem Scheinvriderstands-

  diagramm dar:estellt wird, und wobei der erste homparator fer-

  ner so aus@@ebildet ist, daß er gleichzeitig ein erstes mittleres

  Signal erzeugt, das sich nach der augenblichlichen .Beziehung

  zwischen seinen Eingangssignalen richtet, um den zweiten Kom-

  parator zu beeinflussen; der zweite homparator ist so ausgebil-

  det, daß er das zweite Ausgangssignel in Abhängigkeit von

  einE:r vorbestimmten je:"ziehun" z;5iischen seinen van;:@;@i;n@:,len

  und der! erwähnten ersten mittleren -i4 t, ";r-lches an-

  zeigt, daß ein Fehler innerhalb ein::r zweiten vorbestimmten

  Zone at!ff;#-,-treten ist, vvie es auf einem )'clieinv""iders-L@indsdiai,)ramm

  dargestellt wird; ferner sind Bemaß der @@r@'in@iun;7"it-tel vorge-

  sehen, um ein ;Dteuersignäl immer dann zu er@.#eu@en, trenn die

  erster. oder z-,reitenu@:@«nssignale auftreten, um das Auslösen

  eines i'£u,(,schalters in dem elekty-ischen 2ysterii einzuleiten.

  Gemäß einem i.;erl-,r!al der Erfindung kann cer z":reite 11;orapa-

  rator ein z-ueites mittleres 3igilal erzeugen, das sic! nach der

  au-enblicklicnen Jeziehun; z isc#ien seinen Ein_j-#nz,ssi#;nalen rich-

  tet, um den ersten Lomparator zu beeinflussen.

  Gewäß einom @;,reiteren @:.erkmal der Zrfinduncbann !i!indestens

  einer der Lompara Loren als unsymmetrischer Phaen:ainkelkompara-

  tor oder als #lLm f litudenli.omparator @@u:;jebildet sein.

  Gemäß einem weiteren -.@er@rral der i@rfindun"kann das @@e-

  lais einen ernten Zeiteber zum i#;mpfanäen des er--ton AusZan`s-

  signals umfa:@sen, mittels dessen in Abhängigkeit von dem ersten

  AusGäntüsignal nach Ablauf einer ersten Zeitspunne ein 'ioc?ifi-

  zierunc.,ssi@nal erzeugt wird, mittels dessen eines cler @in.;@=:ns-

  signäle des z@@;eiten Komparators modifiziert wird, so daß auf

  diese ;leise praktisch die erwähnte zweite Zone in einer vorbe-

  stimmten rieise wodifiziert wird.

  '' Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Relais

  .weite r'`einen zweiten Zeitgeber umfassen, der das erste Ausgangs-

  Signal zugeführt wird, und mittels dessen in Abhängigkeit von

  dem-, ersten Au";angssignal nach Ablauf einer zweiten Zeitspanne

  aas 82teuersignal erzeugt wird, so daß das Relais immer dann zur

  .;ir)-uäi"- kommt, v.:enn ein 'ehler in der erwähnten ersten Zone

  auftritt, um nach Ablauf einer zweiten Zeitspanne das Steuer-

  signal zu erzeugen.

  Weitere .t;inzelheiten und Vorteile der Erfindzunf#I ergeben

  sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

  an Hand der Zeichnungen.

  hig. 1 zeigt schematisch die Anordnun` und Schaltung des'

  @.@telais.

  Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Signalgenerators, der

  einen i3estandteil des Relais bildet.

  Fig. 3 is u ein Schein;Yiderstandsdiagramr_i, aus dem die

  3etriebscharakteristiken des Relais ersichtlich sind.

  Gemäß Fig. 1 ist eine Zeitung 10 eines elchtrischen Netzes über einen Stromtransformator 11 und einen Spünnungstransformator 12 mit Eingangskreisen 13 bzw. 14 verbunden, damit einem Relais 15 Signale zugeführt werden können, die sich nach dem Strom und der Spannung in der Netzleitung 10 richten. Ein Relaisau-Jangskreis 16 führt die durch das nelais 15 erzeugten Auslösesignale einem Ausschalter 17 zu, der in die Netzleitung 10 eingeschaltet ist.
• Signalgeneratoren 18 bis 21, die durch Signale gespeist werden, welche den Eingangskreisen 13 und 14 entnommen werden, liefern gingangssignale für Phasenwinkelkomparatoren 22 und 23, die gemäß Fig. 1 so .geschaltet sind, daß ihnen diese Eingangssignale zugeführt werden, und daß sie die Phasen der Signale ver@lcicheno Der 2hasenkomparator 22 ist ist so aus.@-ebildet, daß er ein Ausangssignal für Zeit, eher 24 und 25 immer da_tn . erzeugt, wenn der Phasenwinkel zwischen den ihm zueführten Eingangssignalen kleiner ist als 900, d.h. immer dann, wenn die dem Phasenkomparator zugeführten Eingangssignale gleichzeitig das gleiche Vorzeichen haben, und zriar während einer Zeitspanne, die länger ist als ein Viertel der Zeitperiode des dem System zugeführten c@echselstrom.
• Der Zeitgeber 24 ist so angeordnet, daß er ein Signal für den 8ignEilgenerator 21 nach Ablauf einer Verzögerungszeit T1 in Abhängigkeit davon erzeug;, daß dem Komparator 22 ein Ausgangssignal zugeführt-wird. Entsprechend ist der Zeitgeber 25 so angeordnet, daß er ein Auslösesignal für den Ausschalter 17 nach Ablauf einer Zeitspanne T2 in Abhängigkeit davon erzeugt, daß dem Komparator 22 ein Ausgangssignal zugeführt wird. Jeder der Phasenkomparatoren 22 und 23 erzeugt ein mittleres Signal bzwo ein Zwischensignal, das sich nach der Phasenbeziehung der zugehörigen Eingangssignale richtet und einem weiteren Phasenkomparator 26 zugeführt wird Der Komparator 26 erzeugt ein Auslösesignal für den Ausschalter 17 immer dann, wenn Zwischensignale der Komparatoren 22 und 23 gleichzeitig das gleiche Vorzeichen haben, und zwar während einer Zeitspanne, die länger ist als ein Viertel der Zeitperiode des dem System zugeführten @1;echselstroms oder gleich einem Viertel dieser Zeitperiode.
• Gemäß Fi-: 2 sind die Primärwicklungen von Transfor,natoren 27 und. 28 an die Eingangskreise 13 und 14 angeschlossen. Die Sekundärwicklung des Transformators 27, mit der ein Scheinwiderstand 29 parallelgeschaltet ist, ist über die Ile@_@r@@en 30 und 31 finit der Sekundärwicklung des anderen Transformators 28

  in -'Leihe geschaltet. Dine Leitun 32 führt das an den klemmen 30

  und 31 erscheinende Signal dem Komparator 22 zu. Ist V die

  :pannunG und I der Strom in der ldetzlei-tun,#und Z der 'Jert des

  Sc-iein@.,iderL-iLandes 29, so ist das in der Leitung 32 erscheinen-

  de jignul ein Spannungsvektor (AV - BIZ1); hierin find A und ß

  _onutanten, die joden beliebigen Wert annehmen können, übgesehen

  davon, dciß A und B nicht gleichzeiti gleich T"ull sein können.

  Die ,lerte von A und 3 können dadurch eingestellt iierden, daß man

  die Zahl der *;`:inaun@ren der :yicklungen der Trdnsfor!Jatoren e27

  und 28 und die Folarität ihrer Verbindungen mit den Eingangs-

  kreisen 13 und 14 entsprechend wählt. Der Scheim.riderstandswert

  des ;3caeine.:iders'Landes 29 wird ebenfalls so vorgewählt, daß sich

  ein bestimmter Sollwert ergibt, der zu der gewiin:;chten 3etriebs-

  charakteri2tik des helais führt, z.:3. derart, daß sich die in

  Fi#,;. 3 dargestellten Charakteristiken Z1, Z2 und Z3 ergeben.

  In Fig. 3 bezeichnet der Kreis IN die Ausgangscharakteri-

  stik, und eine Betriebscharakteristik des Relais für eine dritte

  Zone. Entsprechend gelten dia Charakteristiken X und Y für die

  Letriebscharakteristik des helais entsprechend einer ersten

  bzw. einer zweiten Zone. Auf die Form bzir. Ausbildung dieser

  aJetriebscharakteristiken wird im folgenden näher eingegangen.

  ;Jährend des .betriebs erzeugen die Signalgeneratoren Aus--

  gangssignaleg die sich jeweils wie folgt nach den Spannungavek-

  toren richten:

  (S1) Signalgenerator 18.,V

  (32) Signaigerierator 19;- V + 17,3

  (S3) Signalgerierator 20: 1Z2 102 -h

  (S4) J'igrial: enerator 21# - V #-1 + I?1 , 81 -

  Hierin ist G.1 = -10o; 81 = 100; 82 = 80o; 83 = 450, und 0 ist

  der @häsen@.infel zi:@:i-chen V und I.

  Die i@pL« inun@; des elektrischen :@ ystenis wird als J@ezugs-

  vektor 5--nutzt. üomit repräsentiert Z1 einen '';chein,::.-ider-

  st:indsvcktor der :3röf#e Z1 bei einerii dem Jezulyve'-,tor um 800

  "vorauseilenden" :I,liusem..@inlel. In der z;-leic=ien .ei--#e repräsen-

  tiert =V einen .;pa_:nun..;ivel@toz° der Größe -V, der dem '3e-

  zu",-svektor uni eincri :Lh@äsen-.:#.;inkel von -10o nacheilt.

  Das Signal, das durch den 3ign::ilg@nerator 21 beim .win-

  treffen eines jignuls von dem ;(,eit;eber 25 erzeugt wird, wird

  dann abhängig von

  'Denn der wirksat:ie Sc aein,viderstand der Netzleitung in:zer-

  halb der Charakteristik der ersten Zone liegt, haben die ?;vi-

  schensignale der homparatoren 22 und 23 gleichzeitig das gleiche

  Vorzeichen, und z:-rar während einer Molchen Zeitspanne, daß der

  Komparator 216 die Zufuhr eines Auslösesignals zu dem Ausschal-

  ter 17 ohne jede Verzögerung einleitet.

  Imm-r dann, wenn der Komparator 22 den Zeitgebern 24 und

  25 ein Aus@;an@,osinal zuführt, werden diese Zeitgeber eingeschal-

  tet, um den betreffenden Zeitsteuervoraneinzuleiten. Nach

  #D C>

  einer Verzögerung T1 erscheint an dem Signalgenerator 21 ein .

  Signal, um Z1 so zu ändern, daß sich der Vert Z2 ergibt, damit

  immer dannt wenn der wirksame Scheintividerstand innerhalb der

  zweiten Zone, jedoch nicht innerhalb der ersten Zone liegt, ein

  Auslösesignal erzeugt wirdp nachdem eine Zeitspanne abgelaufen

  ist, die im wesentlichen gleich T1' ist.
• -Nach Ablauf einer längeren Zeitspanne T2 erzeugt der Zeitgeber 24 ein Auslösesignal für den Ausschalter 17, so daß ein Auslösesignal immer dann erzeugt wird, wenn der wirksame Scheinwiderstand der Zeitung nach Ablauf der Zeitspanne T2 innerhalb der, dritten Zone des nelais liegt.
• Die in 3 wiedergegebene Betriebscrlarakteristik des hclais @aird wie folgt ermittelt: Die Linie AB ist ein Teil einer l@elaisbetriebscharakteristik, die auf die Phasenkomparatorsignale S3 und S4 zurückzuführen ist und bewirkt, daß ein Ausgan#;jsi@cnal immer dann erzeugt wird, wenn der Phasenwinkel zwischen S2 und S@ größer ist als 900; die Linie OC ist ein Teil einer Charakteristik, die auf ähnliche Phasenverleich:;signale S1 und S3 zurückzuführen ist; es ist ersichtlich, daß vier Charakteristiken von sechs möglichen Charakteristiken verwendet werden, um die gewünschten Betriebscharakteristiken zu erhalten. Der Kreis VV ist die Charakteristik, welche durch den Phasenvergleich bezüglich der Signale S1 und S2 entsteht, und die dazu führt, daß ein Ausgangssignal immer dann erzeugt i,Tird, wenn der rhasen:rinlcel zwischen S1 und S2 größer ist als 900.
• Bei einer abgeänderten Ausbildungsform kann man Mittel zum Modifizieren der :@ellenform vorsehen, mittels deren das Signal modifiziert wird, das der Komparator 22 dem Komparator 26 zuführt, um die Betriebeeharakteristik der ersten Zone und der zweiten Zone des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeisl)iele zu beeinflussen, während die dritte Zone unverändert bleibt. Es sei bemerkt, daß es sich bei den Iiomparatoren um -symmetrische Phasernainkelkomparatoren oder um unsyi-iinetrische Phasenwinkelkomparatoren oder aber um Amplitudenkomparatoren handeln kann. Lie Phasenwinkel oder Amplituden, auf welche diese Komparatoren ansprechen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, können nach Bedarf sö ausgebildet und angeordnet werden, daß sich ein Relais mit der gewünschten Gesamtbetriebscharakteristik ergibt.
• Es sei bemerkt, daß es möglich ist, den Komparatoren 22 und 23 mehr als zwei Eingangssignale zuzuführen, und daß es in dem allgemeinen Fall, in dem n Komparatoren vorhanden sind, möglich ist, beliebigen oder sämtlichen Komparatoren der n Komparatoren (n - 1) Zwischensignale zuzuführen. Auf diese :eise lassen sich komplexe Relaisbetriebscharakteristiken erzielen.

Claims (1)

1. P .A. T E N T A N S P R Ü C H E D 1. Elektrisches ichutzrelais, g e k e n n z e i c h e t durch erste und zweite Komparatoren, denen jeweils mehrere l#ingun;::sinale zugeführt werden können, um durch die Kompara- toren verzlichen zu werden, wobei jedes i@inz-..angssignal proper- tional zu einer anderen Größe ist, die sich nach den elektrischen 3edingungen in einem durch das iLclais zu schützenden elektrischen bystem richtet, wobei der erste Y'ompa- rator so angeordnet ist, daß er ein erstes Ausgangssignal in' Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beziehung z-%,vischen seinen Eingangssignülen erzeugt, die anzeigt, daß ein elektrischer. @'eiiler innerhalb einer vorbestimmten ersten Zone auietreten ist, die auf einem Scheinuiderstandsdiagramm dargestellt ist, und @ooez ü-@r ei;@i:a ;.omp:ra-tor so angaordnet ist, daß er gleich- zeitig ein erstes U;ischen@;ignal erzeug-1-, das sich nach einer au enblicklichen Jeziehunb seiner Eingangssignale richtete um den zweiten homparator zu beeinflussen, und wobei der zweite Kompa- rator so an#cordnet ist, daß er das zweite Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten -ceziehung zj;ischen seinen 1;ing4ngssigndlen und dem erwähnten ersten Zwischensignal erzeugt= die anzeigt, daß ein Fehler innerhalb einer zweiten vorbestimm- ten Zone aufgetreten ist, die auf einem Scheinwiderstandsdia- gramm dargestellt ist, sowie durch rlittel, um ein Steuersignal immer dann zu erzeugen, wenn die ersten oder zweiten Ausgangs-' signale vorhanden sind, um das Auslösen eines Ausschalters in dem elektrischen System einzuleiten. 2: Llektrisclles dchtitzreldi:3 nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der z::eite L=omparator ein zweites Z;iischenignal erzeugt, das sich nach einer au;enblick- lichen 3eziehunz@Yischen seinen .,eingangs Signalen richtet und dazu dient, den ersten E-omparator zu beeinflu,;sen. 3. Elei-.trisehes Schutzrelais nach Anspruch 1 oder 2, da- durch g e k .e n n z e i c h n e t , daß mindestens einer der Komparatoren ein unsyi:lmetrischer @hasen;inkell_omn@arator oder ein Amplitudenkomparator ist. ¢. Elektrisches Schutzrelais nach Anspruch 1 oder 3, da- durch e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens einer der Komparatoren ein Amplitudenkomparator ist. 5. Elektrisches Schutzrelais n,@ch Anspruch 1 bis 4., g e - k e n n z e i c h n e t durch einen 'ersten Zeitgeber zum Em- pfangen des ersten Aus;angssibnals, wobei der erste zeitgeber in Abhängigkeit von dem ersten Ausgang. :;ignal nach Ablauf ei- . ner ersten Leitspanne ein Signal erzeugt, um eines der Eingangs- Signale für den zweiten Komparator zu modifizieren, wodurch praktisch die erwähnte zweite Zone in einer vorbestimrüten YVeise modifiziert wird. 6. Llektrisches Schutzrelais nach Anspruch 5, g e k e n n - z e i c h n e t durch einen zweiten Zeitgeber zum Lmpfangen des ersten Ausgangssignals, wobei der zweite Zeitgeber in Abhängig- keit von dem ersten Ausgangssignal nach Ablauf einer zweiten Zeitspanne das Steuersignal erzeugt, so daß das Relais immer dann zur Wirkung kommt, wenn ein Fehler in der erwähnten ersten Zone auftritt, um das Steuersignal nach Ablauf einer zweiten Zeit- spanne zu erzeugen.