DE1513712B2 - Phasenvergleich-Schutzanordnung - Google Patents

Description

Patentansprüche:

1. Phasenvergleich-Schutzanordnung mit einer an jedem Ende des zu überwachenden Leitungsabschnittes vorgesehenen Meßeinrichtung mit einem Meßglied, das beim Auftreten eines Fehlers die Phasendifferenz zwischen einer aus den Leiterströmen an jeweils dem einen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten einphasigen Meßgröße und einer aus den Leiterströmen an jeweils dem anderen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten und über eine Hochfrequenzverbindung an das jeweils eine Ende des Leitungsabschnittes übertragenen einphasigen Vergleichsgröße ermittelt und bei einer einen inneren Fehler kennzeichnenden vorgegebenen Phasendifferenz ein Signal abgibt, und mit einer jedem Meßglied zugeordneten Schalteinrichtung, die auf das Signal des Meßgliedes ein Auslösesignal erzeugt, sowie mit einem jeder Schalteinrichtung nachgeordneten Leistungsschalter, der beim Auftreten eines Auslösesignals den Leitungsabschnitt an dem jeweiligen Ende abtrennt, die so ausgebildet ist, daß die Schalteinrichtung durch das Ausgangssignal einer Steuereinrichtung sperrbar oder freigebbar ist, daß ein Zeitverzögerungsrelais vorgesehen ist, das bei einem inneren oder einem äußeren Fehler anspricht und dadurch eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer Freigabe der Schalteinrichtung veranlaßt, daß die Meßeinrichtung ferner eine Verzögerungsschaltung aufweist, die beim Auftreten jedes möglichen Fehlers anläuft und nach ihrer Verzögerungszeit eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer erneuten Sperrung der Schalteinrichtung veranlaßt, und daß ein Verzögerungsglied vorgesehen ist, das bei einem während eines äußeren Fehlers zusätzlich auftretenden inneren Fehler nach seiner Verzögerungszeit auf die Verzögerungsschaltung derart einwirkt, daß von dieser Verzögerungsschaltung eine erneute Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer erneuten Freigabe der Schalteinrichtung veranlaßt wird, nach Patent 1513 708, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich an jedem Ende (B) des zu überwachenden Leitungsabschnittes (A-B) zwei Distanzrelais (P, S) angeordnet sind, von denen das jeweils eine Distanzrelais (P) einen zumindest den zu überwachenden Leitungsabschnitt (A-B) einschließenden Auslösebereich (21 PB) und das jeweils andere, an demselben Ende (B) des Leitungsabschnittes (A-B) angeordnete Distanzrelais (S) einen außerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes (A-B) liegenden, sich an jeweils dasselbe Ende (B) des Leitungsabschnittes anschließenden Auslösebereich (21 SB) aufweist, und daß das eine Distanzrelais (P) beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslösebereich (21 PB) sowohl die Steuereinrichtung (46) zur Freigabe der Schalteinrichtung (42) anreizt als auch die Übertragung der Vergleichsgröße veranlaßt, während das andere Distanzrelais (S) beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslösebereich (21 SB) nur die Übertragung der Vergleichsgröße veranlaßt.

2. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Distanzrelais (P) und der Steuereinrichtung (46) Verzögerungsmittel angeordnet sind, die die Freigabe der Schalteinrichtung (42) gegenüber dem Beginn der Übertragung der Vergleichsgröße verzögern.

3. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsmittel aus der Parallelschaltung eines Kondensators und einem Hilfsrelais (300) bestehen.

4. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem an einem Ende (B) mit Serien-Kondensatoren (3) und parallelliegenden Funkenstrecken (5) ausgerüsteten, zu überwachenden Leitungsabschnitt (A-B) an diesem Ende ein weiteres Distanzrelais (R) angeordnet ist, das einen außerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes (A-B) liegenden, sich an dieses Ende (B) anschließenden Auslösebereich (21 RB) aufweist.

5. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Distanzrelais (R) beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslösebereich (21 RB) die Steuereinrichtung (46) zur Freigabe der Schalteinrichtung (42) veranlaßt.

Der Gegenstand des Hauptpatents betrifft eine Phasenvergleich-Schutzanordnung mit einer an jedem Ende des zu überwachenden Leitungsabschnittes vorgesehenen Meßeinrichtung mit einem Meßglied, das beim Auftreten eines Fehlers die Phasendifferenz zwischen einer aus den Leiterströmen an jeweils dem einen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten einphasigen Meßgröße und einer aus den Leiterströmen an jeweils dem anderen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten und über eine Hochfrequenzverbindung an das jeweils eine Ende des Leitungsabschnittes übertragenden einphasigen Vergleichsgröße ermittelt und bei einer einen inneren Fehler kennzeichnenden vorgegebenen Phasendifferenz ein Signal abgibt, und mit einer jedem Meßglied zugeordneten Schalteinrichtung, die auf das Signal des Meßgliedes ein Auslösesignal erzeugt, sowie mit einem jeder Schalteinrichtung nachgeordneten Leistungsschalter, der beim Auftreten eines Auslösesignals den Leitungsabschnitt an dem jeweiligen Ende abtrennt, die so ausgebildet ist, daß die Schalteinrichtung durch das Ausgangssignal einer Steuereinrichtung sperrbar oder freigebbar ist, daß ein Zeitverzögerungsrelais vorgesehen ist, das bei einem inneren oder einem äußeren Fehler anspricht und dadurch eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer Freigabe der Schalteinrichtung veranlaßt, daß die Meßeinrichtung ferner eine Verzögerungsschaltung aufweist, die beim Auftreten jedes möglichen Fehlers anläuft und nach ihrer Verzögerungszeit eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer erneuten Sperrung der Schalteinrichtung veranlaßt, und daß ein Verzögerungsglied vorgesehen ist, das bei einem während eines äußeren Fehlers zu-

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sätzlich auftretenden inneren Fehler nach seiner Ver- die von den Sendern ausgesendeten Signale (Ver-

zogerungszeit auf die Verzögerungsschaltung derart gleichsgröße) an sich unnötigerweise zu den Empfän-

einwirkt daß von dieser Verzögerungsschaltung eine gern der Meßeinrichtungen übertragen werden um

erneute Änderung des Ausgangssignals der Steuer- das Auslösen der zugeordneten Leistungsschalter zu

einrichtung im Sinne einer erneuten Freigabe der 5 verhindern

Schalteinrichtung veranlaßt wird. Diese an sich unnötige Übertragung der Vergleichs-

Bei einer Phasenvergleich-Schutzanordnung gemäß größe ist aus mehreren Gründen unerwünscht Bei-

dem Hauptpatent wird in dem Meßglied neben der spielsweise kann dadurch ein falsches Auslösen eines

Auswertung der Phasenlage der einphasigen Meß- oder mehrerer Leistungsschalter verursacht werden

große bezüglich der der Vergleichsgröße zum Zwecke io wenn während der Übertragung der Vergleichsgröße

M» ■ -o^{meS Slgnals die} Amplitude der einphasi- irgendein Fehler in der Phasenvergleich-Schutzanord-

gen Meßgroße ausgenutzt, um das Auftreten eines nung selbst auftritt; außerdem wird durch die an sich

fenlerstromes in dem zu überwachenden Leitungs- unnötige Übertragung der Vergleichsgröße eine Be-

abschnitt zu ermitteln. nutzung der Ütertragungsmöglichkeiten für Zwecke

wenn die Amplitude der einphasigen Meßgröße 15 der Übertragung von Nachrichten oder von Betäti-

emen wert erreicht, der die Existenz eines Fehlers gungssignalen zwischen den verschiedenen Meßein-

anzeigt dann sendet die an jedem Ende des zu über- richtungen verhindert

wachenden Leitungsabschnittes angeordnete Meß- Diese Schwierigkeiten bei der Phasenvergleich-

emnchtung eine Serie von Sperrsignalen (Vergleichs- Schutzanordnung gemäß dem Hauptpatent lassen sich

grotfej aus, deren Phasenlage durch die Flußrichtung 20 gemäß der Zusatzerfindung dadurch beseitigen, daß

des stromes am Ort der Meßeinrichtung bestimmt zusätzlich an jedem Ende des zu überwachenden Lei-

»_n ... ,_JT tungsabschnittes zwei Distanzrelais angeordnet sind,

Der zu überwachende Leitungsabschnitt ist an bei- von denen das jeweils eine Distanzrelais einen zu-

den Enden mit einander ähnelnden Meßeinrichtun- mindest den zu überwachenden Leitungsabschnitt ein-

gen versehen, von denen jede auf die Fehlerströme 25 schließenden Auslösebereich und das jeweils andere,

anspricht die an ihrem Einbauort fließen; dabei sen- an demselben Ende des Leitungsabschnittes angeord-

det jede Meßeinrichtung eine eigene, bezüglich der nete Distanzrelais einen außerhalb des zu über-

rnasenlage individuell bestimmte Reihe von Sperr- wachenden Leitungsabschnittes liegenden, sich an je-

signaien (Vergleichsgroße) aus. Die ausgesendeten weils dasselbe Ende des Leitungsabschnittes anschlie-

sperrsignale werden zwischen zwei oder mehreren 30 ßenden Auslösebereich aufweist, und daß das eine

Meßeinrichtungen durch geeignete Mittel, beispiels- Distanzrelais beim Auftreten eines mehrphasigen

weise über eine einen Leiter des zu überwachenden Fehlers in seinem Auslösebereich sowohl die Steuer-

Leitungsabschnittes verwendende Trägerfrequenzver- einrichtung zur Freigabe der Schalteinrichtung an-

-Tf'_ß ^U· t^{me besondere} Drahtverbindung, die reizt als auch die Übertragung der Vergleichsgröße

zwei Meßeinrichtungen miteinander verbindet, oder 35 veranlaßt, während das andere Distanzrelais beim

auch über eine Kurzwellenverbindung übertragen. Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Aus-

wenn der Fehler innerhalb des zu überwachenden lösebereich nur die Übertragung der Vergleichsgröße

Leitungsabschnittes auftritt, dann haben die Fehler- veranlaßt. et

ströme an beiden Enden des zu überwachenden Lei- Die gemäß der Zusatzerfindung verbesserte Pha-

tungsabschnittes dieselbe Richtung (sie fließen an 40 senvergleich-Schutzanordnung ist in der Lage, einer-

beiden Enden des zu überwachenden Leitungsab- seits sehr empfindlich auf das Auftreten von Fehlern

scnmttes in diesen hinein), und die Phasenlage der in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt zu rea-

ausgesendeten Sperrsignale (Vergleichsgröße) bezug- gieren und andererseits Fehlerauslösungen durch zu-

¹¹P*¹ ^^{er e}.^mPhasigen Meßgröße ist jeweils derart, daß lässige Lastströme zu vermeiden; in der verbesserten

aie jyieieinnchtung die zugehörigen Leistungsschalter 45 Phasenvergleich-Schutzanordnung werden die Meß-

betatigt,umden fehlerbehafteten Leitungsabschnitt ab- einrichtungen also nur bei Fehlern in dem zu über-

zutrennen Liegt ein bezuglich des zu überwachenden wachenden Leitungsabschnitt betätigt.

Leitungsabschnittes äußerer Fehler vor, dann haben Außerdem läßt sich die gemäß der Zusatzerfindung

die £enierstrome an den beiden Enden des zu über- verbesserte Phasenvergleich-Schutzanordnung auch

wacnenden Leitungsabschnittes entgegengesetzte 50 zur Überwachung solcher Leitungsabschnitte einset-

«.icmungen (sie fließen an dem einen Ende in den zen, die mit Serienkondensatoren ausgerüstet sind,

zu überwachenden Leitungsabschnitt hinein und an Eine solche Phasenvergleich-Schutzanordnung bleibt

uem anderen tnde aus dem zu überwachenden Lei- auch dann unbeeinflußt, wenn die Serienkondensato-

der einphasigen Meßgroße und der übertragenen Ver- ren durch Funkenüberschlag an den Kondensatoren

tungsabsctautt heraus), und die Phasenlage zwischen 55 parallel liegenden Funkenstrecken während eines

gleichsgröße ist derart, daß die Meßeinrichtungen die Fehlers abgeschaltet sind,

zugeordneten Leistungsschalter nicht auslösen. Die Zusatzerfindung ist nachfolgend an Hand der

τ -τ,ΤΓ^{1 alIe}? ^{arbeitet eine solche} Phasenver- Figuren näher erläutert, von denen

gleich-Schutzanordnung zufriedenstellend; unter ge- Fig. 1 ein Blockschaltbild der verbesserten Pha-

wissen umstanden jedoch, beispielsweise im Falle 60 senvergleich-Schutzanordnung zeigt und

eines dreiphasigen Fehlers, läßt sich die Amplitude Fig. 2 und 3 Blockschaltbilder der verschiedenen

uer empnasigen Meßgroße praktisch nicht mehr von Typen von Übertragungsleitungen darstellen, die mit

Derjenigen Amplitude unterscheiden, die bei hohen, einer Anordnung gemäß Fig. 1 überwacht werden

aber zulässigen Lastströmen erzeugt wird. In einem können;

solchen Fall wurde also die Phasenvergleich-Schutz- 65 F i g. 4 A und 4 B zeigen den Impedanzverlauf einer I^ ü ^Uu,^g « ansprechen, wenn überhaupt Übertragungsleitung mit Serienkondensatoren, und in

Kein hehler aufgetreten ist; der Sender jeder Meßein- F i g. 5 ist ein der F i g. 4B ähnliches Diagramm dar-

nuuung wurde zu arbeiten beginnen, und es würden gestellt, das den Auslösebereich der gemäß der Zu-

und Spannungen sind mittels Strom- und Spannungswandleranordnungen 8 und 13 gewonnen und den Strom- und Spannungseingängen 8 a, Sb, 8 c und 13 a, 13 b 13 c zugeführt. Um zu erreichen, daß die 5 Ströme für die Distanzrelais P, R und S als auch für die Einrichtung 6 zur Meßwertbildung von einer einzigen Stromwandleranordnung 8 abgeleitet werden können, sind die Distanzrelais mit Stromausgangsklemmen Sd, Se, 8/ ausgerüstet.

Wenn ein dreiphasiger Fehler innerhalb des Auslösebereiches des Distanzrelais auftritt, dann wird sein Relais bzw. sein Betätigungsorgan 9 dazu veranlaßt, die normalerweise offenen Kontakte des Kontaktsatzes 45 zu schließen und die normalerweise ge

wachenden Leitungsabschnitt AB' angeordnet, um eine induktive Kompensation zu erreichen, durch die dieser Leitungsabschnitt zur Übertragung größerer

sehen, die bei außerordentlich hohen, durch den Leitungsabschnitt AB' fließenden Strömen überschlagen. Die an den Ortend und B liegenden Leistungssatzerfindung vorgesehenen Distanzrelais wiedergibt; in

F i g. 6 ist schematisch die Schaltung eines Distanzrelais dargestellt, das in der in der F i g. 1 dargestellten Schaltung verwendet werden kann, und

F i g. 7 zeigt einen Teil der verbesserten Phasenvergleich-Schutzanordnung mit den Kontakten der Distanzrelais.

Die Leitung 1 enthält, wie die F i g. 2 zeigt, einen
ersten zu überwachenden Leitungsabschnitt A-B und io
einen zweiten zu überwachenden Leitungsabschnitt
C-D. Der Leitungsabschnitt A-B ist an seinen mittels
an den Orten A und B angeordneten Leistungsschaltern an Hauptversorgungsleitungen 1A und 1C angeschlossen. Der zu überwachende Leitungsabschnitt 15 schlossenen Kontakte des Kontaktsatzes 45 zu öffnen. C-D steht über an den Orten C und D angeordnete In ähnlicher Weise wird das Betätigungsorgan 11 bei Leistungsschalter mit den Hauptversorgungsleitungen einem Fehler zwischen Phase und Phase oder bei IC und ID in Verbindung. einem Fehler zwischen Phase—Phase—Erde, der

Die Leitung 1' der F i g. 3 ist bis auf die Konden- innerhalb des Auslösebereiches des Distanzrelais aufsatoren 3 mit der in der F i g. 2 dargestellten Leitung 20 tritt, betätigt, wobei der Kontaktsatz 47 umgeschaltet identisch; die Kondensatoren 3 sind in dem zu über- wird.

Wie in der F i g. 7 dargestellt, sind die normalerweise geschlossenen Kontakte 215a und 21Pa des Kontaktsatzes 45 der Distanzrelais S und P in Reihe

Leistungen geeignet ist. Die Serienkondensatoren 3 25 mit den normalerweise geschlossenen Kontakten 21 Sb sind in üblicher Weise mit Funkenstrecken 5 ver- und 21 Pb des Kontaktsatzes 47 der Distanzrelais S

und P in Reihe mit den normalerweise geschlossenen Kontakten 16 a des Relais 16 angeordnet. Daher wird durch das Öffnen eines der normalerweise geschlosse-

schalter2y4 und IB werden für sich durch je eine 30 nen Kontakte 16a, 215a, 21Sb, 21Pa oder 21Pb die Meßeinrichtung 4 kontrolliert, die das Auftreten eines Klemme 132 von der negativen Klemme 80 abge-Fehlers in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt trennt, wodurch die Klemme 120 über die Leitung A-B erfassen. Eine typische Meßeinrichtung 4 ist in 121 ein positives Potential an den Sender 24 und den der Fig. 1 dargestellt; sie enthält eine Einrichtung 6 Tastkreis 22 anlegen kann. Der auf diese Weise einzur Meßwertbildung, die in Abhängigkeit von dem 35 geschaltete Sender 24 wird durch die Einrichtung 6 Strom eine einphasige Wechselspannung erzeugt. Bei zur Meßwertbildung der Steuerung durch den Tasteinigen Fehlerfällen ist die Amplitude der von der kreis 22 in einer Weise unterworfen, die aus dem Einrichtung 6 zur Meßwertbildung gebildeten ein- Hauptpatent bekannt ist.

phasigen Meßgröße erheblich größer als die Ampli- Um die Schalteinrichtung 42 (F i g. 1) freizugeben,

tude, die bei durch den zu überwachenden Leitungs- 40 sind die normalerweise offenen Kontakte 21Pc, 21Pd" abschnitt fließenden Lastströmen von der Einrich- des Distanzrelais P unter Mitwirkung des Relais 300 tung 6 erzeugt wird. Bei diesen Fehlern wird die Am- parallel zu den normalerweise offenen Kontakten 18 a plitude der von der Einrichtung 6 zur Meßwertbil- des Zeitverzögerungs-Relais 18 angeordnet. Das Redung erzeugten einphasigen Meßgröße dazu verwen- lais 300 wird erregt, um seine normalerweise offenen det, das Relais 16 und das Zeitverzögerungsrelais 18 45 Kontakte 300 a beim Schließen der normalerweise zu betätigen, wie es im Hauptpatent beschrieben ist. offenen Kontakte 21Pc oder 21Pd des Distanz-Bei anderen Fehlerfällen hingegen, beispielsweise bei relais P zu schließen. Dadurch werden die Kontakte einem dreiphasigen Fehler, kann die Amplitude der 300 a, die parallel zu den normalerweise offenen Koneinphasigen Meßgröße niedriger sein als bei zulässi- takten 18 a liegen, geschlossen, und die Steuereinrichgem Laststrom. Um auch in diesen Fällen eine ein- 5° tung46 (Fig. 1) wird veranlaßt, die Schalteinrichwandfreie Fehlererfassung zu ermöglichen, ist gemäß tung 42 der Kontrolle des Phasen-UND-Verknüpder Zusatzerfindung die Verwendung von Distanz- fungsgliedes 34 zu unterstellen. Um eine Zeitverzögerelais P und S vorgesehen. Zur Überwachung von rung zwischen dem Schließen der Kontakte 21Pc Leitungsabschnitten mit Serienkondensatoren ist mit- und 21 Pd und den Kontakten 300 α zu erzielen, könunter der Einsatz eines dritten Distanzrelais R von 55 nen mehrere Wege beschritten werden, beispielsweise Vorteil. kann, wie in der F i g. 7 dargestellt, ein Kondensator

Die Distanzrelais P, R und S, die identisch aufge- parallel zur Spule des Relais 300 angeordnet sein, baut und in üblicher Weise ausgeführt sein können, In der Fig. 4A sind an Hand eines R-X-D'ia-

sind in der F i g. 6 schematisch dargestellt. Die Aus- gramms die Auslösebereiche der Distanzrelais darführung des Relais 7 ist in diesem Rahmen nur inso- 60 gestellt, wie sie im Rahmen der Zusatzerfindung Verfern von Bedeutung, als es beim Auftreten von Feh- Wendung finden können. Die Auslösebereiche sind lern in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt er- dargestellt für Relais, die an den Orten A und B regt werden muß. Jedes Distanzrelais ist mit auf Feh- des in der F i g. 3 dargestellten, zu überwachenden ler ansprechenden Betätigungsorganen 9 und 11 ver- Leitungsabschnittes 1' mit Serienkondensatoren ansehen, von denen jedes beim Auftreten eines drei- 65 geordnet sind. Die R- und .Sf-Achsen des Diagramms phasigen Fehlers oder eines Fehlers zwischen Phase sind aus der normalen Lage herausgedreht worden, und Phase innerhalb des Auslösebereiches der Di- um die Linie X-G, die die Impedanz der gesamten Stanzrelais normalerweise offene und normalerweise Leitung darstellt, in eine Lage zu bringen, in der sie

tung 46 gesperrt ist, nicht zum Sperren des Transistors 170 der Schalteinrichtung 42 führt, und zwar auch dann nicht, wenn der Transistor 166 der Schalteinrichtung 42 etwas leitend ist. Die normaler-5 weise geschlossenen Kontakte 16 a des Relais 16, die normalerweise geschlossenen Kontakte 215a und 21 Sb des Distanzrelais S und die normalerweise geschlossenen Kontakte 21Pa und 21 Pb des Distanzrelais P bleiben geschlossen. Dadurch ist die Leitung

geschlossene Kontaktsätze 45 und 47 betätigt. Die
zum Arbeiten der Distanzrelais erforderlichen Ströme
waagerecht in der Figur erscheint. Diese Drehung
gestattet eine vereinfachte Darstellung der Auslösebereiche der an den Orten C und D sowie an den Orten A und B angeordneten Distanzrelais. Die Serienkondensatoren 3 sind in der Nähe des Leistungsschalters am Orte B angeordnet, und zwar auf der
Seite des Leistungsschalters, die dem Ort A zugewendet ist. In dem in der Fig. 4A gezeigten Diagramm io 121 direkt mit der negativen Leitung 83 verbunden, ist der Einfluß der Serienkondensatoren 3 durch die wodurch eine Erregung des Tastkreises 22 und ein Strecke H-B wiedergegeben. Einschalten des Senders 24 unterbunden ist. Außer-

Wie dem /?-X-Diagramm zu entnehmen ist, ist das dem wird der Transistor 114 des Tastkreises 22 leiam Orte A liegende Distanzrelais S derart eingestellt, tend gehalten, und dadurch wird jede Beeinflussung daß es bei jedem dreiphasigen Fehler betätigt wird, 15 des Senders 24 durch die Einrichtung 6 zur Meßwertder in dem Abschnitt der Linie X-G auftritt, der in- bildung verhindert.

nerhalb des den Auslösebereich des Distanzrelais S Da die Wirkungsweise der Phasenvergleich-Schutzdarstellenden Kreises 21SA liegt. Der Auslösebereich anordnung bei den Fehlern bereits ausführlich im des Distanzrelais S umschließt mindestens genauso Hauptpatent beschrieben ist, bei denen die von der viel des Leitungsabschnittes Y-Z wie der den Aus- 20 Einrichtung 6 zur Meßwertbildung erzeugte einphalösebereich des Distanzrelais P am Orte B wiederge- sige Meßgröße eine höhere Amplitude als bei großen, bende Kreis 21PB. In ähnlicher Weise kann das Di- zulässigen Lastströmen besitzt, ist im folgenden die stanzrelais P am Orte A die Fehler erfassen, die in- Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Phasenvernerhalb des Abschnittes der gesamten Leitung X-G gleich-Schutzanordnung nur für die Fälle beschrieauftreten, der innerhalb des Kreises 21PA liegt. Die 25 ben, in denen die Amplitude der einphasigen Meß-Kreise 21PB, 21 SB und 21RB bezeichnen die Ab- größe bei einem dreiphasigen Fehler kleiner als bei schnitte der gesamten Leitung X-G, die, wenn in zulässigen, jedoch fehlerfreien Lastbedingungen ist. ihnen ein dreiphasiger Fehler auftritt, eine Betätigung Ein solcher Fall tritt dann ein, wenn die Last, die

der Distanzrelais P, S oder R am Ort B bewirken. über die gesamte Leitung übertragen wird, unter der

Da das hauptsächliche Interesse den Abschnitten 30 maximalen Kapazität der Leitung liegt und wenn die der Linie X-G mit den Kreisen gilt, die durch die Kapazität der Generatoren, die die Hauptversor-Auslösebereiche der Distanzrelais P, R und S be- gungsleitungen IA, IB und IC speisen, kleiner ist schrieben sind, lassen sich die Auslösebereiche, wie als die, die bei Nennlast über die Leitung übertragen in der Fig. 4B gezeigt, durch Rechtecke darstellen, wird. In einem solchen Fall wird sich die Spannung die entlang der Linie X-G angeordnet sind und eine 35 an einer oder mehreren der Hauptstromleitungen IA, Länge besitzen, die dem Auslösebereich des jeweili- Iß und IC wegen der Spannungsabfälle in den die gen Distanzrelais oder der Länge des Leitungsab- Hauptversorgungsleitungen speisenden Strompfaden schnittes entspricht, den das entsprechende Distanz- und/oder wegen der inneren Impedanz der Generarelais überwacht. Diese Darstellung vereinfacht die toren nicht den Nennwert erreichen. Daher kann der Figuren, ohne die Erklärung der Erfindung zu beein- 40 in dem zu überwachenden Leitungsabschnitt fließende trächtigen. Strom auch dann, wenn in dem zu überwachenden

In der F i g. 5 ist die gesamte Leitung X-G für den Leitungsabschnitt ein dreiphasiger Kurzschluß mit Fall dargestellt, daß die die Serienkondensatoren 3 niedriger Impedanz auftritt, so klein sein, daß die schützenden Funkenstrecken 5 gezündet haben. Die- Amplitude der einphasigen Meßgröße der Einrichses Zünden macht die Serienkondensatoren 3 wir- 45 tung 6 zur Meßwertbildung beträchtlich kleiner ist kungslos, so daß der Punkt B mit dem Punkt H zu- als die Amplitude, die bei mehreren angeschlossenen

Generatoren und einer größeren über die Leitung übertragenen Leistung in der Einrichtung 6 gebildet wird. In einigen Fällen ist es möglich, die Anrege-50 bedingungen der Meßeinrichtung jeweils dann zu ändern, wenn die Zahl der Generatoren, die die Leitungen versorgen, oder die Leistung verändert wird, die über den zu überwachenden Leitungsabschnitt fließt; solche Maßnahmen sind aber aus vielen Grün-

Bei normalem, fehlerlosem Betrieb der Leitung 1 55 den unerwünscht. Daher wird die Meßeinrichtung 4, befinden sich das Relais 16 und das Zeitverzöge- falls das Relais 16 und das Zeitverzögerungsrelais rungsrelais 18 sowie die Distanzrelais P und S und, alle dreiphasigen Fehler erfassen können, was notfalls verwendet, auch das Distanzrelais R in ihrer wendig ist, falls der Leitungsabschnitt einwandfrei »kein Fehler« anzeigenden Lage, wie es in der Fig. 7 überwacht werden soll, auch bei zulässigen, fehlerdargestellt ist. Wenn ein genügend großer Laststrom 60 freien Lastbedingungen erregt.

fließt, dann wird dem Verzögerungsnetzwerk 38 die Bei Fehlern zwischen Phase und Phase, die in der

von der Einrichtung 6 zur Meßwertbildung erzeugte Nähe eines Endes des zu überwachenden Leitungseinphasige Meßgröße über den ersten Impulsformer abschnittes, fern von dem Ort der Einrichtung 6 zur 14 der Meßeinrichtung 4 nach F i g. 1 und über das Meßwertbildung auftreten, ist der Unterschied zwi-Phasen-UND-Verknüpfungsglied 34 zugeführt. Der 65 sehen der Amplitude der einphasigen Meßgröße, die Kondensator 148 des Verzögerungsnetzwerkes 38 als Folge eines großen Laststromes entsteht, und der wird abwechselnd geladen und entladen, was aber, Amplitude, die bei einem Fehlerstrom erzeugt wird, da die Schalteinrichtung 42 durch die Steuereinrich- zu klein, um eine sichere Betätigung des Relais

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sammenfällt. Der Leitungsabschnitt C-D der F i g. 5 stellt den Leitungsabschnitt 1 der F i g. 2 dar und gibt die typische Einstellung der Auslösebereiche der Distanzrelais wieder.

Die übrigen Einzelheiten der gemäß der Zusatzerfindung verbesserten Phasenvergleich-Schutzanordnung lassen sich am besten an Hand der folgenden Beschreibung der Funktionsweise erklären.

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und des Zeitverzögerungsrelais 18 bei einer einen abschnitte umfassen. So muß beispielsweise der Aus-Fehler anzeigenden Amplitude zu sichern, ohne daß lösebereich des Distanzrelais S am Ort D einen Beeine Betätigung der Relais 16 und 18 bei schweren reich des Abschnittes E-F umfassen, der gleich oder Lastströmen eintritt. Um eine Betätigung dieser Re- größer als der Abschnitt ist, der von dem Auslöselais bei derartigen Fehlern zu sichern, müßte in Kauf 5 bereich des Distanzrelais P am Ort C innerhalb des genommen werden, daß die Relais 16 und 18 auch Leitungsabschnittes E-F umfaßt wird. Diese Verhältbei großen, fehlerlosen Lastströmen betätigt werden. nisse sind in der F i g. 5 durch die Auslösebereiche Eine Betätigung der Meßeinrichtungen 4 infolge wiedergegeben, die durch die Rechtecke 21SD und großer Lastströme würde zwar, wenn kein Fehler auf- 21 PC dargestellt sind.

tritt, nicht zum Auslösen der zugeordneten Leistungs- io Die Distanzrelais S bewirken nur ein Einschalten schalter führen, da die Betätigung einem äußeren der Sender; die Schalteinrichtung 42 können sie Fehler entspricht, bringt aber die Sender unnötiger- nicht freigeben. Daher kann durch das der jeweiligen und unerwünschterweise zum Arbeiten. Dies ist des- Meßeinrichtung 4 zugeordnete Distanzrelais S der halb unerwünscht, weil erstens, da ständig ein Pha- Leistungsschalter der jeweiligen Meßeinrichtung senvergleich stattfindet, ein Fehler in einem Teil der 15 nicht betätigt werden. Durch das Arbeiten des Sen-Trägerfrequenzeinrichtung zu einem sofortigen Aus- ders werden die benachbarten Meßeinrichtungen mit lösen an einem oder beiden Enden des zu über- einem den Fehlerort kennzeichnenden Signal versorgt, wachenden Leitungsabschnittes führen kann, zweitens wie eingangs beschrieben. Dieses Signal verhindert der Trägerfrequenzkanal nicht zu anderen Zwecken ein Auslösen der Leistungsschalter des Leitungsausgenutzt werden kann und drittens eine fortwäh- 20 abschnittes C-D, wenn der Fehler innerhalb des Leirende Übertragung von Signalen über längere Zeit- tungsabschnittes E-F liegt.

abschnitte zu Interferenzerscheinungen mit Nachrich- Wie oben bereits kurz angedeutet wurde, ist die

ten in benachbarten oder zugeordneten Einrichtungen erfindungsgemäße Phasenvergleich-Schutzanordnung führen kann. auch zur Überwachung von Leitungen geeignet, die

Diese Schwierigkeiten lassen sich gemäß der Zu- 25 mit Serienkondensatoren ausgerüstet sind. Eine Leisatzerfindung durch die Verwendung von Distanz- tung dieser Art ist in den F i g. 3 und 4 dargestellt, relais vermeiden, die in Ergänzung zu den Relais 16 Sind die Distanzrelais P und S an den Orten A und B und 18 vorgesehen sind, wodurch die Meßeinrich- wie beschrieben ausgebildet, dann ist es offensichttung 4 in die Lage versetzt wird, zwischen einem drei- lieh, daß das Distanzrelais P am Orte B, nachfolgend phasigen Fehler bei kleiner Last und schwerer zuläs- 30 kurz mit »Distanzrelais PB« bezeichnet, nicht den siger Last auf fehlerfreier Strecke zu unterscheiden. Abschnitt H'-H des zu überwachenden Leitungs-Um diese Vorteile bei einem Leitungsabschnitt mit abschnittes AB umfaßt und infolgedessen nicht bei Serienkondensatoren, beispielsweise bei dem Netz- einem dreiphasigen Fehler im Abschnitt H'-H bewerk 1 der Fig. 2, zu erreichen, enthält jede der an tätigt wird. Da es aus mancherlei Gründen unden Enden des zu überwachenden Leitungsabschnit- 35 erwünscht ist, den den Auslösebereich des Distanztes angeordneten Meßeinrichtungen ein Paar Distanz- relais PB darstellenden Kreis 21PB so zu vergrößern, relais P und S. Eines der Distanzrelais P hat einen in daß er den Abschnitt H'-H umfaßt, ist ein zusätz- »Vorwärtsrichtung« liegenden Auslösebereich und liches Distanzrelais R am Orte B vorgesehen, das im übernimmt, wenn es betätigt wird, die Funktion der folgenden kurz mit »Distanzrelais RB« bezeichnet Relais 16 und 18. Wie weiter unten näher erläutert 40 wird. Das Distanzrelais RB ist im Hinblick auf die wird, ist der Auslösebereich des Relais P derart ge- Erfassung von dreiphasigen Fehlem innerhalb des wählt, daß es nach Möglichkeit allein nur auf solche Kreises 21RB eingestellt und derart angeordnet, daß Fehler anspricht, die innerhalb des von ihm zu über- es, wie in der F i g. 7 dargestellt, bei seiner Betätiwachenden Leitungsabschnittes auftreten. Wenn der gung die Schalteinrichtung 42 der Meßeinrichtung 4 B Fehler außerhalb des zu überwachenden Leitungs- 45 (Meßeinrichtung 4 am Orte B) freigibt, abschnittes liegt, soll der zugeordnete Leistungsschal- Beim Auftreten eines Fehlers im Abschnitt H'-H

ter nicht betätigt werden. schaltet das Distanzrelais 21B den Sender 24 der

Wenn es möglich wäre, den Auslösebereich des Meßeinrichtung 4 B ein, um ein Signal zu erzeugen, Distanzrelais P in der beschriebenen Weise festzu- das zusammen mit dem Signal des Senders 24 der legen, dann wäre überhaupt keine zusätzliche Schutz- 50 Meßeinrichtung 4 A (betätigt durch das Distanzrelais anordnung erforderlich. Es wäre dann unzweckmäßig, PA) entscheidet, ob der Feher innerhalb des zu überden teueren und komplizierteren Phasenvergleich- wachenden Leitungsabschnittes A-B liegt. Die Freischutz zu verwenden. Da der Auslösebereich der Di- gäbe der Schalteinrichtung 42 der Meßeinrichtung 4 B stanzrelais P aber nicht so genau eingestellt werden durch das Distanzrelais RB versetzt die Meßeinrichkann, muß der Auslösebereich des Distanzrelais aus- 55 tung 4 B in die Lage, den zugeordneten Leistungsreichend weit über das Ende des zu überwachenden schalter 2 B zu öffnen oder auszulösen. Die Schalt-Leitungsabschnittes hinausreichen, um sicherzustellen, einrichtung 42 der Meßeinrichtung 4 A wurde indaß das Distanzrelais P mit Sicherheit auf jeden drei- zwischen durch das Distanzrelais PA bereits freiphasigen Fehler anspricht, der innerhalb des zu über- gegeben, so daß da der Fehler innerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes auftritt. Bei einer 60 wachenden Leitungsabschnittes A-B liegt, die Leisolchen Einstellung des Auslösebereichs der Distanz- stungsschalter IA öffnen können, relais P können von ihnen aber auch dreiphasige Feh- Ist ein Fehler innerhalb des Leitungsabschnittes

ler erfaßt werden, die außerhalb des zu schützenden C-H" des Abschnittes C-D aufgetreten, der außer-Leitungsabschnittes liegen. Um in diesem Falle ein halb des Leitungsabschnittes A-B liegt, dann läuft die unerwünschtes, fehlerhaftes Auslösen der Leistungs- 65 Betätigung der Distanzrelais PA, RB und SB in der schalter zu verhindern, sind Distanzrelais S vorgese- eben beschriebenen Weise ab; da aber die Einrichhen, deren Auslösebereiche die an den zu über- tungen 6 zur Meßwertbildung anzeigen, daß der wachenden Leitungsabschnitt angrenzenden Leitungs- Fehlerstrom am Orte A in den Leitungsabschnitt A-B

hineinfließt und am Orte B des Leitungsabschnittes A-B herausfließt, folglich ein äußerer Fehler vorliegt, verhindern die Signale der Sender 24 an den Orten A und B eine Betätigung der Leistungsschalter 2 A und IB.

In den obigen Ausführungen ist angenommen worden, daß die den Serienkondensatoren 3 parallelliegenden Funkenstrecken 5 nicht gezündet haben und daß die Impedanz des Leitungsabschnittes A-B den in der F i g. 4 dargestellten Verlauf aufweist. In vielen Fällen ist dies jedoch nicht der Fall, da die Funkenstrecken 5 wegen der Amplitude des Fehlerstromes überschlagen; der Impedanzverlauf des Leitungsabschnittes A-B nimmt dann die in der F i g. 5 dargestellte Gestalt an. Die Betätigung der Meßeinrichtungen 4 A und 4 B läuft zwar wie beschrieben ab, aber die Leitungsabschnitte der Leitung X-G, die von den Distanzrelais P, R und S überwacht werden, sind etwas unterschiedlich, wie das die F i g. 5 zeigt. Die Distanzrelais P, R und S, die den zu überwachenden Leitungsabschnitt A-B überwachen, müssen daher anders ausgelegt werden als die, die in Verbindung mit den Relais beschrieben worden sind, die den Abschnitt C-D überwachen, der keine Serienkondensatoren enthält.

Bevorzugte Einstellungen der Distanzrelais P, R

und S an den Orten A und B sind in der Fig. 4A dargestellt. Die Auslösebereiche der Distanzrelais RB, SB und SA sollen so eingestellt werden, daß der Kreis 21RB den Punkt H enthält, der Kreis 21PA den Kreis 21RB umfaßt und der Kreis 21SA über den Kreis 21PB hinausgeht, wenn die Serienkondensatoren wirksam sind. Die Auslösebereiche der Distanzrelais PA und PB sollen so gewählt sein, daß bei Überschlag der Funkenstrecken 5 der Kreis

ίο 2XPA den Kreis 21RB und der Kreis 21PB den Punkt A enthält.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die Distanzrelais PC und PD auf Fehler ansprechen, die in dem Leitungsabschnitt H'-H auftreten, der

χ 5 außerhalb des Leitungsabschnittes C-D liegt und auf bezüglich des Leitungsabschnittes C-D innere Fehler ansprechen. Die Leistungsschalter 2 C und 2 D werden nicht betätigt, wenn der Fehler innerhalb des Leitungsabschnittes H'-H liegt; wegen der den Fehlerort erfassenden Einrichtungen 6 zur Meßwertbildung und der von diesen Einrichtungen ausgehenden Steuerung der Sender zur Abgabe von Signalen, die zwischen den Relaisanordnungen 4 C und 4 D gewechselt werden; sprechen sie jedoch an, wenn der Fehler innerhalb des Leitungsabschnittes C-D auftritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Phasenvergleich-Schutzanordnung mit einer an jedem Ende des zu überwachenden Leitungsabschnittes vorgesehenen Meßeinrichtung mit einem Meßglied, das beim Auftreten eines Fehlers die Phasendifferenz zwischen einer aus den Leiterströmen an jeweils dem einen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten einphasigen Meßgröße und einer aus den Leiterströmen an jeweils dem anderen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten und über eine Hochfrequenzverbindung an das jeweils eine Ende des Leitungsabschnittes übertragenen einphasigen Vergleichsgröße ermittelt und bei einer einen inneren Fehler kennzeichnenden vorgegebenen Phasendifferenz ein Signal abgibt, und mit einer jedem Meßglied zugeordneten Schalteinrichtung, die auf das Signal des Meßgliedes ein Auslösesignal erzeugt, sowie mit einem jeder Schalteinrichtung nachgeordneten Leistungsschalter, der beim Auftreten eines Auslösesignals den Leitungsabschnitt an dem jeweiligen Ende abtrennt, die so ausgebildet ist, daß die Schalteinrichtung durch das Ausgangssignal einer Steuereinrichtung sperrbar oder freigebbar ist, daß ein Zeitverzögerungsrelais vorgesehen ist, das bei einem inneren oder einem äußeren Fehler anspricht und dadurch eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer Freigabe der Schalteinrichtung veranlaßt, daß die Meßeinrichtung ferner eine Verzögerungsschaltung aufweist, die beim Auftreten jedes möglichen Fehlers anläuft und nach ihrer Verzögerungszeit eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer erneuten Sperrung der Schalteinrichtung veranlaßt, und daß ein Verzögerungsglied vorgesehen ist, das bei einem während eines äußeren Fehlers zusätzlich auftretenden inneren Fehler nach seiner Verzögerungszeit auf die Verzögerungsschaltung derart einwirkt, daß von dieser Verzögerungsschaltung eine erneute Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer erneuten Freigabe der Schalteinrichtung veranlaßt wird, nach Patent 1 513 708, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich an jedem Ende (B) des zu überwachenden Leitungsabschnittes (A-B) zwei Distanzrelais (P, S) angeordnet sind, von denen das jeweils eine Distanzrelais (P) einen zumindest den zu überwachenden Leitungsabschnitt (A-B) einschließenden Auslösebereich (21 PB) und das jeweils andere, an demselben Ende (B) des Leitungsabschnittes (A-B) angeordnete Distanzrelais (S) einen außerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes (A-B) liegenden, sich an jeweils dasselbe Ende (B) des Leitungsabschnittes anschließenden Auslösebereich (21 SB) aufweist, und daß das eine Distanzrelais (P) beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslösebereich (21 PB) sowohl die Steuereinrichtung (46) zur Freigabe der Schalteinrichtung (42) anreizt als auch die Übertragung der Vergleichsgröße veranlaßt, während das andere Distanzrelais (S) beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslösebereich (21 SB) nur die Übertragung der Vergleichsgröße veranlaßt.

2. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Distanzrelais (P) und der Steuereinrichtung (46) Verzögerungsmittel angeordnet sind, die die Freigabe der Schalteinrichtung (42) gegenüber dem Beginn der Übertragung der Vergleichsgröße verzögern.

3. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsmittel aus der Parallelschaltung eines Kondensators und einem Hilfsrelais (300) bestehen.

4. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem an einem Ende (B) mit Serien-Kondensatoren (3) und parallelliegenden Funkenstrecken (5) ausgerüsteten, zu überwachenden Leitungsabschnitt (A-B) an diesem Ende ein weiteres Distanzrelais (R) angeordnet ist, das einen außerhalb des zu überwachenden Leitungsabschnittes (A-B) liegenden, sich an dieses Ende (B) anschließenden Auslösebereich (21 RB) aufweist.

5. Phasenvergleich-Schutzanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Distanzrelais (R) beim Auftreten eines mehrphasigen Fehlers in seinem Auslösebereich (21 RB) die Steuereinrichtung (46) zur Freigabe der Schalteinrichtung (42) veranlaßt.

Der Gegenstand des Hauptpatents betrifft eine Phasenvergleich-Schutzanordnung mit einer an jedem Ende des zu überwachenden Leitungsabschnittes vorgesehenen Meßeinrichtung mit einem Meßglied, das beim Auftreten eines Fehlers die Phasendifferenz zwischen einer aus den Leiterströmen an jeweils dem einen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten einphasigen Meßgröße und einer aus den Leiterströmen an jeweils dem anderen Ende des Leitungsabschnittes abgeleiteten und über eine Hochfrequenzverbindung an das jeweils eine Ende des Leitungsabschnittes übertragenden einphasigen Vergleichsgröße ermittelt und bei einer einen inneren Fehler kennzeichnenden vorgegebenen Phasendifferenz ein Signal abgibt, und mit einer jedem Meßglied zugeordneten Schalteinrichtung, die auf das Signal des Meßgliedes ein Auslösesignal erzeugt, sowie mit einem jeder Schalteinrichtung nachgeordneten Leistungsschalter, der beim Auftreten eines Auslösesignals den Leitungsabschnitt an dem jeweiligen Ende abtrennt, die so ausgebildet ist, daß die Schalteinrichtung durch das Ausgangssignal einer Steuereinrichtung sperrbar oder freigebbar ist, daß ein Zeitverzögerungsrelais vorgesehen ist, das bei einem inneren oder einem äußeren Fehler anspricht und dadurch eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer Freigabe der Schalteinrichtung veranlaßt, daß die Meßeinrichtung ferner eine Verzögerungsschaltung aufweist, die beim Auftreten jedes möglichen Fehlers anläuft und nach ihrer Verzögerungszeit eine Änderung des Ausgangssignals der Steuereinrichtung im Sinne einer erneuten Sperrung der Schalteinrichtung veranlaßt, und daß ein Verzögerungsglied vorgesehen ist, das bei einem während eines äußeren Fehlers zu-