DE1956526A1 - Activation circuit to protect an electrical system - Google Patents
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Description
Für den Schutz elektrischer Systeme, z.B. für Leitungen von Transformatoren, Maschinen oder dgl., lassen sich die an einer · bestimmten Stelle der Leitung fließenden Ströme und die dort vorhandene Spannung messen und abhängig von dem Über- bzw. Unterschreiten bestimmter kritischer Meßwerte kann das zu schützende System abgeschaltet oder - z.B. beim Distanzschutz eine Schutzeinrichtung zur Messung der Fehlerentfernung eingeschaltet werden, die dann ihrerseits entweder sofort oder nach Ablauf einer Yerzögerungszeit ein Ausschaltkommando zum Abschalten des zu schützenden elektrischen Systems abgibt.For the protection of electrical systems, e.g. for cables from transformers, machines or the like, the Measure the currents flowing at a certain point on the line and measure the voltage present there and, depending on the over- or The system to be protected can be switched off if certain critical measured values are not reached or - e.g. in the case of distance protection, a Protective device for measuring the fault distance are switched on, which in turn either immediately or after a delay time, a switch-off command for Disconnection of the electrical system to be protected.
Die einfachste Anregeschalturig besteht aus einem Überstromrelais, das bei Überschreiten eines bestimmten Stromwertes ein Ausgangssignal abgibt. Ein derartiges Überstromrelais besitzt die Vorteile, daß es einen Fehler sehr schnell feststellen kann und relativ einfach aufgebaut ist. Allerdings muß der Ansprechwert auf einen Wert eingestellt sein, der bei kurzzeitigen betriebsmäßigen Überlastungen noch nicht überschritten wird. Insbesondere bei dem Schutz einer Doppelleitung ist es notwendig, den Ansprechwert des ÜberStromauslösers auf einen Wert einzustelllen, der größer ist als der zweifache Nennstrom einer Leitung, da sonst beim Auftrennen einer Leitung der Doppelleitung durch die sich dann einstellende strommäßige Überlastung der zweiten Leitung auch diese abgeschaltet werden würde.The simplest starting circuit consists of an overcurrent relay, which emits an output signal when a certain current value is exceeded. Such an overcurrent relay has the advantages that it can detect errors very quickly and is relatively simple in structure. However, must the response value must be set to a value that will not be exceeded in the event of brief operational overloads will. Particularly when protecting a double line, it is necessary to set the response value of the overcurrent release to a The value to be set is greater than twice the nominal current of a line, otherwise the Double line due to the resulting current overload of the second line, this would also be switched off.
Es ist daher zur Anregung von Distanzschutzeinrichtungen bekannt, nicht nur den Strom in einer Leitung, sondern auch die Spannung der Leitung heranzuziehen, um den Überlastfall von einem J?ehlerfall unterscheiden zu können. Bei diesen bekannten Schaltungen ist die Anregung abhängig von dem Unterschreiten eines bestimmten Impedanzwertes, der durch Quotientenbildung von Strom undIt is therefore known to excite distance protection devices, not only the current in a line, but also the voltage the line to use to the overload case of a J? ehlerfall to be able to distinguish. In these known circuits, the excitation depends on whether the value falls below a certain value Impedance value obtained by forming the quotient of current and
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Spannung gebildet wird. Zusätzlich kann eine derartige Unterimpedanzanregeschaltung auch vom Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung abhängig gemacht werden, Damit läßt sich die Ansprechempfindlichkeit mit zunehmendem Leitungswinkel steigern, ohne daß die Gefahr eines JPehlansprechens bei Überlast besteht.Tension is formed. In addition, such an underimpedance excitation circuit can also be made dependent on the phase angle between current and voltage Increase the response sensitivity with increasing conduction angle without the risk of a faulty response in the event of an overload consists.
Da aber auch bei kurzzeitiger Überlastung einer Leitung mit dem doppelten ITennstrom und einer damit verbundenen geringen Spannungs absenkung die Impedanz relativ gering ist, muß eine derartige TJnterimpedanzanregeschaltung so eingestellt werden, daß sie im Bereich kleiner Ströme nur dann anspricht, wenn die Betriebsimpedanz unterschritten wird. However, there is also a short-term overload of a line with twice the rated IT current and the associated low voltage lowering the impedance is relatively low, such a TInterimpedanzanreschaltung must be set so that it is Range of low currents only responds when the operating impedance is not reached.
Außerdem bedingt die Quotientenbildung in einer TJnterimpedanzanregeschaltung wegen der dadurch nowendigen Glättungseinrichtungen, daß wesentlich mehr Zeit bis zum Ansprechen vergeht als dies bei einem einfachen Überstromrelais der Fall ist.In addition, the formation of quotients in a TInterimpedance pickup circuit is necessary because of the necessary smoothing devices that it takes considerably more time to respond than this is the case with a simple overcurrent relay.
Aufgabe der erfindungsgemäßen Anregeschaltxmg ist es, bei einfachem Aufbau ein schnelles Ansprechen bei großen Strömen und eine hohe Empfindlichkeit der Anregeschaltung für Fehler mit niedrigen Strömen (entfernter Kurzschlußfehler oder geringer Maschineneinsatz im Netz) zu errefchen.The task of the Anregeschaltxmg according to the invention is, with simple Build up a quick response with high currents and a high sensitivity of the excitation circuit for errors to achieve low currents (remote short-circuit fault or low machine use in the network).
Damit betrifft die Erfindung eine Anregeschaltung zum Schutz eines elektrischen Systems mit spannungs- und stromabhängigen Anregegliedern, die bei Überschreiten bestimmter, spannungsabhängig festgelegter Stromwerte ansprechen und nachgeschaltete Meldeeinrichtungen oder Leistungsschalter unmittelbar oder über eine oder mehrere Schutzeinrichtungen "beeinflussen. Das Haue besteht dabei darin, daß ein spannungsabhänglges und zwei auf verschiedene Überstromwerte eingestellte stromabhängige Anregeglieder vorgesehen und ausgangsseitig an die Eingänge einer logischen Schaltung angeschlossen sind, die aus einer die Ausgänge des spannungsabhängigen und des stromabhängigen Anregegliedes mit dem niedrigeren Uberstrosjwert verbindenden "Und" Yerknlipftrage schaltung und einer den Ausgang der ''Und11 Verknüpfungsschaltung mit dem Ausgang See st vorrangigen, 3-an größeren Überstromwert auf-The invention thus relates to an excitation circuit for the protection of an electrical system with voltage and current-dependent excitation elements which respond when certain, voltage-dependent, fixed current values are exceeded and influence downstream signaling devices or circuit breakers directly or via one or more protective devices voltage-dependent and two current-dependent exciter elements set to different overcurrent values are provided and are connected on the output side to the inputs of a logic circuit, which consists of an "and" circuit connecting the outputs of the voltage-dependent and current-dependent exciter element with the lower overcurrent value and one the output of the "and 11 Linking circuit with the See output st priority, 3-at higher overcurrent value on-
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weisenden Anregegliedes verbindenden "Oder" Verknüpfungsschaltung besteht.pointing stimulator connecting "Or" logic circuit consists.
Ein Ausführungs'beispiel der neuen Einrichtung ist in Figur 1 dargestellt* An der Primärwicklung eines Wandlers W2 liegt eine Phasenspannung U1 des zu schützenden Systems. In gleicher Weise fließt durch die Primärwicklung eines Wandlers W3 der zu der gleichen Phase zugehörige Strom 11, während die Primärwicklung eines Wandlers W1 von dem !fullstrom JO des Systems durchflossen wird. Die Sekundärwicklung des Wandlers W2 ist über eine Umschal te inrichtung U und einen Überstromauslöser ÜA an ein spannungsabhängiges Anregeglied UG1 angeschlossen. Dieses spannungsabhängige Anregeglied UG1 gibt immer dann ein Ausgangssignal ab, wenn ein bestimmter Spannungswert am Eingang überschritten wird.An exemplary embodiment of the new device is shown in FIG shown * A phase voltage U1 of the system to be protected is applied to the primary winding of a converter W2. In the same way the current I1 belonging to the same phase flows through the primary winding of a converter W3, while the primary winding of a converter W1 from which the full current JO of the system flows will. The secondary winding of the converter W2 is on via a switchover device U and an overcurrent release ÜA voltage-dependent excitation element UG1 connected. This voltage-dependent exciter UG1 always gives an output signal when a certain voltage value is exceeded at the input.
Die Sekundärwicklung des Wandlers TV3 liegt in Reihe zu zweijstromabhängigen Anregegliedern IGM und IG2. Von diesen ist das stromabhängige Anregeglied IG2 auf einen größeren Ansprechwert eingestellt als das stromabhängige Anregeglied IG1. Beide geben dann ein Ausgangssignal ab, wenn der jeweils zugehörige Ansprechwert durch den Eingangsstrom nicht überschritten ist.The secondary winding of the converter TV3 is in series with two current-dependent ones Suggest members IGM and IG2. Of these, the current-dependent exciter IG2 is set to a higher response value than the current-dependent excitation element IG1. Both then emit an output signal when the corresponding response value is not exceeded by the input current.
Der Ausgang des spannungsabhängigen Anregegliedes UGI und der Ausgang des stromabhängigen Anregegliedes IGI sind an die Eingänge eines NGR-G-atters N1 geführt. Der Ausgang dieses NOR-Gatters ist über den Eontakt des Überstromrelais ÜA an den Eingang eines Befehlsgebers B angeschlossen. Außerdem ist der Ausgang des stromabhängigen Anregegliedes IG2 mit dem größeren Ansprechwert über ein NOR-Gatter ΪΓ2 ebenfalls mit dem Eingang des. Befehlsgebers B verbunden.The output of the voltage-dependent exciter UGI and the output of the current-dependent exciter IGI are led to the inputs of an NGR-G-atters N1. The output of this NOR gate is connected to the input of a command generator B via the contact of the overcurrent relay ÜA. In addition, the output of the current-dependent exciter IG2 with the larger response value is also connected to the input of the command generator B via a NOR gate ΪΓ2.
Die Umsehalteinrichtung U, die hier als ein Heiais mit Umsehaltkontakt dargestellt ist, ißt an die Sekundärwicklung des Wandlers W1 angeschlossen unä wird eins Umschaltung vernehmen, wsan der Nullstrom einer? bestimmten Wsrt überschreitet. Bei einer Umschaltung der UmsGhaltei-.ri2lrf-.Tmg äurch einen flieJeiiüsK liulictiwiii 10 -vird dem ^amiungs^Dt^gigeii Anregeglisu 1131 eine Iz^.m-y^t U1 vorgetäuscht, so daß es schon bei einem geringerenThe changeover device U, which is shown here as a heater with a changeover contact, is connected to the secondary winding of the converter W1 and a changeover will be heard, wsan the zero current one? exceeds certain Wsrt. If the UmsGhaltei-.ri2lrf-.Tmg is switched over by a fleJeiiüsK liulictiwiii 10 - the ^ amiungs ^ Dt ^ gigeii Suggesteglisu 1131 a Iz ^ .my ^ t U1 is simulated, so that it is already with a lower
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Spannungsrüekgang der Spannung -TJ1 anspricht und kein Ausgangssignal mehr an das nachgeschaltete NOR-Gatter N1 abgibt. Ein besonderer Vorteil - besonders für entferntere Fehler — ergibt sich, wenn man der Umschalteinrichtung U eine Auswahlschaltung 'zur Auswahl des größten Phasenstromes und/oder der kleinsten Phasenspannung vorschaltet. Diese Auswahlschaltung betätigt dann die Umschalteinrichtung in der Phase mit dem größten Strom oder der kleinsten Spannung, so daß die Anregeschaltung in derjenigen Phase auf größere Empfindlichkeit umgeschaltet wird, in der das Vorhandensein eines Fehlers am wahrscheinlichsten ist.Voltage drop of voltage -TJ1 responds and no output signal gives more to the downstream NOR gate N1. A particular advantage - especially for more distant errors - results if the switching device U has a selection circuit for selecting the largest phase current and / or the smallest Upstream phase voltage. This selection circuit then actuates the switching device in the phase with the greatest current or the lowest voltage, so that the excitation circuit is switched to greater sensitivity in that phase, in which the presence of an error is most likely.
Die Auswahlschaltung kann dabei mit Differenz- oder Quotientenbildung arbeiten. Beispielsweise können polarisierte Relais mit zwei Wicklungen für die Phasen vorgesehen werden. Eine Wicklung läßt sich dann in einen Gleichstromkreis mit einem dem betreffenden Phasenstrom proportionalen Strom einschalten, während die andere Wicklung in einem Gleichstromkreis liegt, dessen Strom der Summe der drei Phasenströme proportional ist.The selection circuit can with difference or quotient formation work. For example, polarized relays with two windings can be provided for the phases. One winding can then be in a DC circuit with one of the Phase current switch on proportional current, while the other winding is in a direct current circuit, its Current is proportional to the sum of the three phase currents.
den Fall eines Kurzschlusses im Sekundärstromkreis des Spannungswandlers wird das Überstromrelais ansprechen. Hierdurch wird der Sekundärkreis des Wandlers W2 aufgetrennt, so daß das spannungsabhängige Anregeglied UG1 kein Ausgangssignal mehr abgibt. Um zu verhindern, daß hierbei durch Überschreiten des im stromabhängigen Anregeglied IG1 eingestellten Überstromwertes der Befehlsgeber B' eingeschaltet wird, liegt ein Kontakt des Überstromauslösers ÜA in Reihe zum Ausgang des NOR-Gatters N1. Bei aufgetrenntem Sekundärkreis des Wandlers V/2 kann also der Befehlsgeber B nur noch bei Überschreiten des Überstromwertes für das stromabhängige Anregeglied IG2 eingeschaltet werden.in the event of a short circuit in the secondary circuit of the Voltage converter will respond to the overcurrent relay. As a result, the secondary circuit of the converter W2 is separated, so that the voltage-dependent excitation element UG1 no longer emits an output signal. In order to prevent this by exceeding the im current-dependent exciter IG1 set overcurrent value of the command generator B 'is switched on, there is a contact of the Overcurrent release ÜA in series with the output of the NOR gate N1. If the secondary circuit of the converter V / 2 is disconnected, the command generator B can only operate if the overcurrent value is exceeded be switched on for the current-dependent exciter IG2.
Das NOR-Gatter N1 erhält also an beiden Eingängen im Normalzustand Signal. Erst wenn weder an dem Ausgang des spannungsabhängigen Anregegliedes UG1 noch an dem Ausgang des stromabhängigen Anregegliedes IG1 ein Ausgangssignal erscheint, wenn also eine bestimmte Grenzspannung der Spannung U1 unterschritten und ein bestimmter Grenzwert des Stromes 11 überschritten wird, entsteht ein Ausgangssignal an dem NOR-Gatter N1. Bei Über-The NOR gate N1 thus receives at both inputs in the normal state Signal. Only if neither at the output of the voltage-dependent exciter UG1 nor at the output of the current-dependent one Excitation member IG1 an output signal appears when the voltage U1 falls below a certain limit voltage and a certain limit value of the current 11 is exceeded, an output signal is produced at the NOR gate N1. In case of over-
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schreiten eines zweiten Stromwertes wird auch das Signal am stromabhängigen Anregeglied IG-2 verschwinden, so daß am Ausgangssignal des NOR-Gatters N2 ein Signal erscheint und unabhängig von dem spannungsabhängigen Anregeglied UG1 den Befehlsgeber einschaltet. If a second current value is reached, the signal at the current-dependent exciter IG-2 will also disappear, so that the output signal of the NOR gate N2 a signal appears and turns on the command generator independently of the voltage-dependent exciter UG1.
Die Ansprechcharakteristik der in Fig. 1 beschriebenen Schaltung ist in Mg. 2 dargestellt. Hier ist das Verhältnis der Spannung U1 zur Nennspannung Ujj auf der Ordinate und das Verhältnis des Stromes 11 zum Nennstrom I^ auf der Abszisse dargestellt. Es ist angenommen, daß der Ansprechwert des stromabhängigen Anregegliedes IG1, nämlich das Verhältnis des Stromes 11 zum Nennstrom Ijj, bei dem das stromabhängige Anregeglied IG1 gerade anspricht, den Wert 0,25 besitzt, während der entsprechende Ansprechwert des stromabhängigen Anregeliedes IG2 bei 2,2 liegt. Die sich dadurch ergebende Ansprechkennlinie K1 ist in Fig. 2 dargestellt. Durch entsprechende Wahl der Ansprechwerte für die Anregeglieder läßt sich immer der durch den Punkt P dargestellte kritische lastfall bei einer Doppelleitung, von der ein leitungsteil ausgefallen ist, so legen, daß mit Sicherheit keine Anregung erfolgt. Trotzdem ergibt sich durch den niedrigen Ansprechwert des stromabhängigen Anregegliedes IGM eine sehr große Empfindlichkeit bei kleinen Fehlerströmen, die bei auftretendem Fehler dann vorhanden sind, wenn zu einer °Ohwachlastzeit nur wenige Generatoren am Netz in Betrieb sind.The response characteristic of the circuit described in FIG. 1 is shown in Mg. Here is the ratio of tension U1 to the nominal voltage Ujj on the ordinate and the ratio of the Current 11 to the nominal current I ^ shown on the abscissa. It is assumed that the response value of the current-dependent exciter IG1, namely the ratio of the current I1 to the rated current Ijj, in which the current-dependent excitation element IG1 just responds, has the value 0.25, while the corresponding response value of the current-dependent control unit IG2 is 2.2. The response characteristic curve K1 resulting from this is shown in FIG. By appropriate selection of the response values for the Excitation members can always be the critical load case represented by point P for a double line, one of which is part of the line has failed, place it in such a way that there is definitely no excitation. Nevertheless, the low response value results of the current-dependent excitation element IGM has a very high sensitivity for small fault currents that occur when Errors are then present if only during a ° oh-wake-up load time few generators on the grid are in operation.
Darüber hinaus gewährleistet die alleinige Verwendung von spannungs- und stromabhängigen Anregegliedern und das Fehlen jeder Meßschaltung zur Quotientenbildung bzw. zur Berücksichtigung des Phasenwinkels, daß die Anregung, d.h. die Einschaltung des Befehlsgebers B, unmittelbar nach Auftreten des Fehlers erfolgen kann.In addition, the sole use of voltage and current-dependent excitation elements and the absence ensures each measuring circuit to form the quotient or to take into account the phase angle that the excitation, i.e. the activation of the command generator B, can take place immediately after the error occurs.
4 Patentansprüche
2 Figuren4 claims
2 figures
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