DE1463137B2 - Distantrelais - Google Patents
DistantrelaisInfo
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- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/38—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
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- H02H3/40—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to ratio of voltage and current
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- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
- H02H7/30—Staggered disconnection
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Distanzrelais mit Signalgeneratoren, die Nachbildungen der vektoriellen
Größen von Strom und Spannungen einem Vergleichssystem zuführen, das bei vorbestimmten, sich durch
den Vergleich ergebenden Bedingungen eine Schutzfunktion auslöst. Bei einem bekannten Selektivschutzsystem
dieser Bauart werden während der ersten Halbwelle des Überstromes die Momentanwerte der
Spannungsabfälle an der Leitungsschleife und an der Nachbildung nach Art der vorgenannten Signalgeneratoren
einem Vergleichssystem zugeführt, welches in ausreichendem zeitlichem Abstand von den Polstellen
aus diesen Momentanwerten ein Entfernungsund ein Richtungskriterium für die Lage der Störstelle
bildet und das aus diesen beiden Kriterien die Entscheidung über die Auslösung des zugehörigen Schalters
trifft (deutsche Auslegeschrift 1 087 249). ■
Zweck dieser bekannten Anordnung ist es, schon innerhalb der ersten Halbwelle eines Kurzschlußstrom.es
die selektive Abschaltung einzuleiten. ·
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Distanzschutz zu schaffen, der an
beliebige Leistungsverhältnisse anpaßbar ist und eine Zeitstaffelung in mehreren Auslösezonen aufweist, so ·
daß beliebige Relaischarakteristiken in unterschiedlichen Distanzzonen erhalten werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Distanzrelais der eingangs genannten Bauart dadurch
gelöst, daß wenigstens zwei Paare von Signalgeneratoren vorgesehen sind, deren Ausgangsspannungsvektoren
entsprechend der gewünschten Relaischarakteristiken, in an sich bekannter Weise z. B. durch Einstellung
des Übersetzungsverhältnisses von im Strombzw. Spannungspfad liegenden Wandlern, Änderung
der Polarität oder Änderung der Impedanz der Bürde eines Wandlers, einstellbar sind und daß die Ausgangsspannungsvektoren
jedes Signalgeneratorpaares je einem Phasenwinkelkomparator zugeführt sind, deren
Ausgänge an einen dritten Phasenwinkelkomparator angeschlossen sind, dessen Ausgang unmittelbar mit
dem die Schutzfunktion durchführenden Leistungsschalter verbunden ist. ■
Dadurch, daß die Länge der von den Signalgeneratoren gelieferten Vektoren durch entsprechende
schaltungstechnische Maßnahmen innerhalb dieser Generatoren geändert werden, kann eine bequeme
Anpassung an unterschiedlichste Betriebsverhältnisse gewährleistet werden. Die (wenigstens) zwei parallelgeschalteten
Phasenwinkelkomparatoren erlauben in Verbindung mit dem ihnen nachgeschalteten Phasenwinkelkomparator
eine vielseitige Anpassung der durch die Lage und Größe der Spannungsvektoren bestimmten Bedingungen, unter denen eine selektive
sofortige oder zeitverzögerte Abschaltung erfolgt.
Eine unverzögerte selektive Abschaltung eines in einer Nahzone liegenden Fehlers wird dabei unmittelbar
durch das Äusgangssignal des nachgeschalteten Phasenwinkelkomparators bewirkt, wobei die Einstellung
der Signalgeneratoren und der vorgeschalteten Phasenwinkelkomparatoren so getroffen ist, daß dem
nachgeschalteten Phasenwinkelkomparator, der ein UND-Gatter aufweist, gleichzeitig von den beiden
Phasenwinkelkomparatoren Ausgangssignale geliefert werden.
Eine erste Zeitverzögerung kann gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung dadurch bewirkt
werden, daß ein zweiter Ausgang eines der von den Signalgeneratorpaaren gespeisten Phasenwinkelkomparatoren
über eine Zeitgeberstufe an einen weiteren Eingang eines Signalgenerators des anderen Signalgeneratorpaares
geschaltet ist.
Diese erste Zeitverzögerungsstufe wirkt demgemäß so auf einen der Signalgeneratoren eines anderen
Paares ein, daß der diesem Paar zugeordnete Phasenwinkelkomparator ein zweites Ausgangssignal erhält
und damit nunmehr unverzögert den Leistungsschalter zur Abschaltung veranlaßt.
Eine weitere Zeitverzögerung für eine noch ferner liegende Zone kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung dadurch erhalten werden, daß der weitere Ausgang des Phasenwinkelkomparators
über eine zweite Zeitgeberstufe an die Auslösestufe angeschaltet ist, wobei die zweite Zeitgeberstufe eine
größere Zeitverzögerung als die erste Zeitgeberstufe hat. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Distanzrelais,
F i g. 2 die Schaltung eines der Signalgeneratoren des Distanzrelais nach Fig. 1,
F i g. 3 ein Impedanzdiagramm, welches verschiedene typische Arbeitscharakteristiken des Relais erkennen
läßt.
Gemäß F i g. 1 sind an eine Leitung 10 des zu schützenden Netzes ein Stromwandler 11 und ein
Spannungswandler 12 angeschaltet. Der Stromwandler 11 speist einen Eingangskreis 13 und der Spannungswandler
12 einen Eingangskreis 14 für die innerhalb des Relais 15 angeordneten Signalgeneratoren 18, 19,
20, 21. Der Ausgang 16 führt die Auslösesignale des Distanzrelais einem Leistungsschalter 17 zu, der in der
Leitung 10 liegt und die Schutzabschaltung bewirkt.
Die von den Strom- und Spannungssignalen gespeisten Signalgeneratoren 18 bis 21 liefern Ausgangssignale,
die als Eingangssignale S1 bis S4 Phasenwinkelkomparatoren
22 bzw. 23 zugeführt werden, die einen Phasenvergleich der Eingangssignale durchführen. Der
Phasenwinkelkomparator 22 erzeugt ein Ausgangssignal für zwei Zeitgeberstufen immer dann, wenn der
Phasenwinkel zwischen seinen Eingangssignalen kleiner als 90° ist, d. h. beispielsweise immer dann, wenn die
dem Phasenwinkelkomparator 22 zugeführten Eingangssignale S1 und S2 den gleichen Richtungssinn
während einer Zeitspanne innerhalb einer Periode besitzen, die größer ist als ein Viertel dieser Periode.
Der andere Phasenwinkelkomparator 23, der von den Signalgeneratoren 20 bzw. 21 durch Signale S3 bzw. S4
gespeist wird, ist nur ein Koinzidenzdetektor, d. h., er arbeitet nach Art eines UND-Gatters.
Der Phasenwinkelkomparator 22 weist ein der Erzeugung eines Zwischensignals dienendes UND-Gatter
auf, dem eine Zeitgeberstufe folgt, die einen Eingang mit dem Zwischensignal gespeist wird. Die Zeitgeberstufe
verzögert das Zwischensignal um eine vorbestimmte Zeitspanne, so daß es zusammen mit dem
weiteren UND-Gatter wirksam ist, um die Breite des Zwischensignals zu überprüfen, so daß die durch
diese Stufe eingeführte Zeitverzögerung die tatsächlichen Phasenwinkel, die durch den Phasenwinkelkomparator
festgestellt werden, bestimmt. .
Der Zeitgeber 24 erzeugt nach Ablauf einer Verzögerungszeit T1 ein Signal, das dem Signalgenerator 21
zugeführt wird, und zwar gemäß einem Ausgangssignal des Phasenwinkelkomparators 22. Dieses vom Zeitgeber
24 gelieferte Signal beeinflußt den Ausgang des Signalgenerators 21. Der zweite Zeitgeber 25 erzeugt
ein Auslösesignal für den Leistungsschalter 17 nach Ablauf einer längeren Zeitverzögerung T2, und zwar
ebenfalls gemäß dem Ausgangssignal des Phasenwinkelkomparators 22. Wie erwähnt, erzeugt der
Phasenwinkelkomparator 22 ein von der Phasenbeziehung seiner Eingangssignale abhängiges Zwischensignal,
und dieses Zwischensignal wird zusammen mit dem Ausgang des Phasenwinkelkomparators 23 einem
weiteren Phasenwinkelkomparator 26 zugeführt. Der Phasenwinkelkomparator 26 ist in der gleichen Weise
aufgebaut wie der Phasenwinkelkomparator 22, und er erzeugt ein Auslösesignal für den Leistungsschalter 17
immer dann, wenn seine Eingangssignale den gleichen Richtungssinn über eine Zeitdauer beibehalten, die
größer oder gleich ist einer Viertelperiode.
F i g. 2 zeigt die Schaltung der Signalgeneratoren im einzelnen. Die Primärwicklungen der Transformatoren
27, 28 sind an die die Stromsignale bzw. Spann iingssignale
liefernden Kreise 13 bzw. 14 angeschaltet. Der Sekundärwicklung des Transformators 27 ist eine
Bürde 29 parallelgeschaltet. Hierzu in Reihe geschaltet ist die Sekundärwicklung des Transformators 28. An
die Ausgangsklemmen 30,31 ist die Ausgangsleitung 32
angeschlossen. Wenn V und / Spannung und Strom in der Leitung 10 sind und wenn Z der Impedanzwert
der Bürde 29 ist, dann wird das über die Leitung 32 laufende Signal einen Spannungsvektor (AV-BIZ1)
darstellen, wobei A und B Konstanten sind, die jeden Wert annehmen können mit der Ausnahme, daß A und
B nicht gleichzeitig Null sein können. Die Werte von A und B können eingestellt werden, indem die Zahl
ίο der Windungen der Wicklungen derTransformatoren27
und 29 geändert wird, und daß die Polarität ihrer Verbindung mit den Eingangskreisen 13, 14 entsprechend
gewählt wird. Der Impedanzwert der Bürde 29 wird ebenfalls so vorgewählt, daß die gewünschten Relaisbetriebscharakteristiken
erlangt werden, z. B. W, X und Ygemäß Fig. 3.
In F i g. 3 stellt der Kreis W die Anlaufcharakteristik
und eine Betriebscharakteristik einer Zone 3 des Relais dar. In gleicher Weise stellen die Kreise Y
und X eine Betriebscharakteristik einer Zone 1 bzw. einer Zone 2 dar.
' Die Kreischarakteristik W (Richtleitwert) wird dadurch
gebildet, daß die Eingangssignale S1 und S2,
wie oben erwähnt, verglichen werden und daß ein Ausgangssignal des Phasenwinkelkomparators 22
immer dann erzeugt wird, wenn der Phasenwinkel zwischen diesen Signalen einen 90"-Winkel überschreitet.
Die Charakteristik stellt eine zusammengesetzte Charakteristik dar, von der ein Teil durch die
Richtleitwertcharakteristik W begrenzt ist und eine kreisförmige Charakteristik enthält, die von den
Signalen S1 und dem modifizierten Signal S4 abgeleitet
ist und sie wird,außerdem durch Abschnitte AB und OC begrenzt, die von den Signalen S3, S4 (modifiziert)
bzw. S1, S3 abgeleitet werden. Diese Charakteristik Y
hängt von den dem Phasenwinkelkomparator 26 zugeführten Signalen ab, die einen Ausgang immer dann
erzeugen, wenn der Phasenwinkel zwischen dem Zwischensignal und dem Ausgang des Komparators 23
größer als 90° ist. Schließlich wird die Charakteristik X von einer weiteren zusammengesetzten Charakteristik
ähnlich der Charakteristik Y gebildet, jedoch stellen in diesem Falle die Kreischarakteristiken und
die Begrenzungsabschnitte DE, die von S1, S1 bzw.
S3, S4 abgeleitet werden, unterschiedliche Größen dar,
da S4 nunmehr unmodifiziert ist, und es wird wiederum
ein Ausgang am Phasenwinkelkomparator 26 immer dann auftreten, wenn der Phasenwinkel zwischen dem
Zwischensignal und dem Ausgang des Komparators 23 größer als 90° ist.
Nunmehr soll die Arbeitsweise des Relais im einzelnen betrachtet werden. Die Signalgeneratoren erzeugen
Ausgangssignale, die jeweils wie folgt von den Spannungsvektoren abhängen:
51 Signalgenerator 18, V
52 Signalgenerator 19, - V + IZ3 \θ3 - 4>L
53 Signalgenerator 20, IZ2 | S2 - 0L
S4. Signalgenerator 21, -FJa1 +IZ1 |O, -4>L
dabei ist α, = - 10°, S1 = 10°, B2 = 80°, β, = 45°,
und <PL ist der Phasenwinkel zwischen Spannung und
Strom.
Die Spannung des Systems wird als Bezugsvektor benutzt. Demgemäß repräsentiert
Z, |8O°
einen Impedanzvektor der Größe Z1 mit einem dem
kzugsvektor um 80' vorauseilenden Phasenwinkel,
η gleicher Weise stellt
-Fl-IO
.inen Spannungsvektor der Größe — V und einen
lern Bezugsvektor um 10" nacheilenden Phasenvinkel dar.
Wenn diese Werte vorhanden sind, wird das modiizierte
Signal, das durch den Signalgenerator 21 bei Empfang eines Signals vom Zeitgeber 24 erzeugt
vird. abhängig von
- KV 1-10 + /Z1 |10-eL,
AObei K eine Konstante ist, die das Verhältnis zwischen
diesen zwei Ausdrücken beeinflußt.
Wenn die wirksame Impedanz der Leitung innerhalb
Jer Charakteristik der Zone 1 liegt, besitzen das ^wischensignal. das vom Phasenwinkelkomparator 22
geliefert wird, und der Ausgang des Phasenwinkel- ;omparators 23 gleichzeitig den gleichen Richtungsinn
während einer Zeitdauer derart, daß der Phasenvinkelkomparator
26 ohne Verzögerung dem Leistungsschalter ein Auslösesignal zuführt. ·
Immer dann, wenn ein Ausgangssignal vom Phasen-•vinkelkomparator
22 erzeugt und den Zeitgebern 24· .ind 25 geliefert wird, dann läuft jeder der Zeitgeber an,
.ind seine Zeitgeberfunktion beginnt. So wird nach liner Zeitverzögerung von T1 ein Signal dem Signafienerator
21 zugeführt, um dessen Impedanzvektor Z1 zu ändern in einen Impedanzvektor Z2, so daß immer
dann, wenn die wirksame Impedanz innerhalb der Zone 2, aber nicht in der Zone 1, liegt, ein Auslösesignal
nach einer Zeitverzögerung erzeugt wird, die im wesentlichen gleich ist T1. Darauffolgend wird nach
einer längeren Zeitverzögerung T2 ein Auslösesignal
durch den Zeitgeber 25 erzeugt und dem Leistungsschalter 17 zugeführt, so daß ein Auslösesignal immer
dann erzeugt wird, wenn die wirksame Impedanz der
ίο Leitung innerhalb der Zone 3 des Relais liegt.
Die Phasenwinkelkomparatoren können als symmetrische oder asymmetrische Phasenwinkelkomparatoren
ausgebildet sein, und die Phasenwinkel, auf die diese Komparatoren ansprechen, können so festgelegt
werden, daß das Relais die gewünschte Gesamtbetriebscharakteristik erhält. Außerdem können Mittel
zur Modifizierung der Wellenform vorgesehen werden, um das Zwischensignal des Komparators 22 zu modifizieren
und die Betriebscharakteristik der Zone 1 und der Zone 2 zu beeinflussen, wobei jedoch die Zone 3
unverändert bleibt.
Es ist außerdem möglich, daß die Phasenwinkelkomparatoren
22 und 23 mehr als zwei Eingangssignale empfangen, und im allgemeinen Fall, wenn η Phasenwinkelkomparatoren
vorhanden sind, können n—l Zwischensignale in einem oder allen n-Phasenwinkelkomparatoren
zugeführt werden. Auf diese Weise lassen sich noch weitere Relaisbetriebscharakteristiken
erzeugen.
Das Patentbegehren ist nur auf die Gesamtheit der im Anspruch 1 enthaltenen Maßnahmen gerichtet, bei
- denen Paare von Signalgeneratoren vorgesehen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Distanzrelais mit Signalgeneratoren, die Nachbildungen der vektoriellen Größen von Strom und
Spannungen einem Vergleichssystem zuführen, das bei vorbestimmten, sich durch den Vergleich ergebenden
Bedingungen eine Schutzfunktion auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens zwei Paare von Signalgeneratoren (18, 19 bzw. 20, 21) vorgesehen sind, deren Ausgangsspannungsvektoren
entsprechend der gewünschten Relaischarakteristiken, in an sich bekannter Weise,
durch Einstellung des Übersetzungsverhältnisses von im Strom- bzw. Spannungspfad (13 bzw. 14)
liegenden Wandlern (27, 28), Änderung der Polarität oder Änderung der Impedanz der Bürde (29)
eines Wandlers (27), einstellbar sind und daß die Ausgangsspannungsvektoren jedes Signalgeneratorpaares
(18, 19 bzw. 20, 21) je einem Phasenwinkelkomparator (22 bzw. 23) zugeführt sind,
deren Ausgänge an einen dritten Phasenwinkelkomparator (26) angeschlossen sind, dessen Ausgang
unmittelbar mit dem die Schutzfunktion durchführenden Leistungsschalter (17) verbunden
ist.
2. Distanzrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Ausgang eines der
von den Signalgeneratorpaaren gespeisten Phasenwinkelkomparatoren (22) über eine Zeitgeberstufe
(24) an einen weiteren Eingang eines Signalgenerators (21) des anderen Signalgeneratorpaares
geschaltet ist.
3. Distanzrelais nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Ausgang
des Phasenwinkelkomparators (22) über eine zweite Zeitgeberstufe (25) an die Auslösestufe des Leistungsschalters
(17) angeschaltet ist, wobei die zweite Zeitgeberstufe (25) eine größere Zeitverzögerung
als die erste Zeitgeberstufe (24) hat..
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DE19651463138 Pending DE1463138B2 (de) | 1964-04-28 | 1965-04-27 | Distanzrelais |
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