DE2120361A1

DE2120361A1 - Distanzschutzanordnung

Info

Publication number: DE2120361A1
Application number: DE19712120361
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Phys 1000 Berlin M H02h 7 22 Born
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-04-22
Filing date: 1971-04-22
Publication date: 1972-11-02
Also published as: FR2134024B1; DE2120361C3; IT951847B; JPS4740031A; FR2134024A1; JPS5223055B2; GB1390195A; DE2120361B2; SE385524B; CH534445A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einer statischen Entfernungsstufen-Umsehaltung versehene Distanzschutzanordnung, bei der aus einem Vergleich einer dem Strom im zu überwachenden Hetz proportionalen Spannung mit der Spannung Im zu überwachenden Netz proportionalen weiteren Spannungen gewonnene Differenzspannungen zur Erzeugung eines Auslösesignals herangezogen werden,

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 292 726 1st ein mehrstufiges elektronisches Distanzrelais bekannt, bei dem die aus dem Hetzstrom und aus der Netzspannung abgeleiteten Meßgrößen gleichgerichtet werden; zum Zwecke der Stufenumschaltung werden Abgriffe an einem aus Widerständen aufgebauten Teiler mittels Transistoren kurz geschlossen. Dies hat den Nachteil, daß nur gleichgerichtete Ströme umgeschaltet werden können, was eine Einschränkung bei der Wahl der Auslöseberelch—Kennlinie des Distanzschutzes zur Folge hat. Außerdem wird bei diesem bekannten elektronischen Distanzrelais die Meßgenauigkeit, insbesondere Im Bereich kleiner Amplituden der Meßgrößen, durch die temperaturabhängige und nichtlineare Restspannung der kurzschließenden Transistoren störend beeinflußt.

Man könnte daran denken, mehrsyst einige Distanzschutzanordnungen ohne Stufenumsehaltung zu schaffen, indem für die Schnellstufe und für die Reservestufen jeder Phase getrennte Meßeinrichtungen vorgesehen sind, und zwar bis zu 18 Meßeinrichtungen. Diese Geräte könnten kontaktlos und ohne Einschränkung bezüglich des Meßverfahrens und der Keßgenauigkeit arbeiten, jedoch wäre der damit verbundene hohe Aufwand nicht vertretbar.

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Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Distanzschutzanordnung mit möglichst geringem Aufwand zu schaffen, "bei der eine Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit der Distanzschutzanordnung durch die Entfernungsstufen-Umschaltung nicht eintritt.

Bei einer Distanzschutzanordnung der eingangs erwähnten. Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungs^emäß

für jede Entfernungsstufe ein Verstärker vorgesehen/ dem jeweils eine der Differenzspannungen zugeführt wird; jedem Verstärker ist ein Koinzidenzglied nachgeordnet, das mit jeweils mindestens einem Eingangsanschluß an einen Zeit- ^ geber angeschlossen ist, wobei alle Koinzidenzglieder ausgangs seitig mit' einer Auswerteschaltung verbunden sind.

Der Aufbau und die Beschaltung der Koinzidenzglieder richtet .sich maßgeblich nach der Zahl der gewünschten Entfernungsstufen sowie nach dem Verfahren, nach dam die Distanzschutz an Ordnung arbeitet. Wird eine Distanzsschutzanordnung mit zwei Entfernungsstufen angestrebt, dann sind die Koinzidenzglieder vorzugsweise als UND-Gatter ausgebildet, die mit jeweils einem Eingangsanschluß an unterschiedliche Ausgänge des Zeitgebers angeschlossen sind.

Bei mehr als zwei Entfernungsstufen hingeben sind die Koinzidenzglieder mit jeweils zwei Eingangsanschlussen an unterschiedliche Ausgänge verschiedener Zeitgeber angeschlossen und enthalten eine derartige Diodenanordnung, daß nur bei unterschiedlicher Ansteuerung der mit den Zeitgebern verbundenen Eingangsanschlüsse und bei gleichzeitigem Potential Null an weiteren Eingangsanschlussen der Koinzidenzglieder ein Ausgangsimpuls abgegeben wird.

Die Erfindung ist insbesondere bei den Distanzschutzanordnungen mit Vorteil einsetzbar, die nach dem Phasenvergleichsprinzip arbeiten, also einen Koinzidenzzeitflächenschutz darstellen, wie er beispielsweise aus den deutschen Patent-

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Schriften 1 150 439 und 1 169 018 bekannt ist. In diesem Falle ist an eine der Spannung im zu überwachenden Netz proportionale Hilfsspannung vorteilhafterweise ein weiterer Verstärker angeschlossen, der ausgangsseitig mit jeweils einem Eingangsanschluß der Koinzidenzglieder verbunden ist; die Auswerteschaltung enthält in diesem Falle vorteilhafterweise ein die Ausgangsgröße der Koinzidenzglieder integrierendes Glied und eine Grenzwertstufe, die bei einem einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden Wert der integrierten Spannung ein Auslösesignal erzeugt.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Distanzschutzanordnung mit den Teilen dargestellt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Bedeutung sind. In der Fig. 2 sind Ausführungen von Koinzidenzgliedern abgebildet, wie sie bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Distanzschutzanordnung für mindestens drei Entfernungsstufen Verwendung finden können.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel v/ird eine dem Netzstrom proportionale Meßgröße J₁ über einen Zwischenübertrager ZWi kleiner Leistung geführt und erzeugt an einem Leitungsabbild Z^ eine der für die Entfernungsmessung benötigten Spannungen J₂.Zj,. Eine der Netzspannung proportionale Meßgröße IL· wird ebenfalls über einen Zwischenübertrager ZWu kleiner Leistung geführt, der beispielsweise an seiner Sekundärwicklung W₂ Anzapfungen a.. bis a_n für die Anpassung an die zu überwachende Leitungsstrecke besitzt. An den Anzapfungen der Sekundärwicklung W₂ können demzufolge der Netzspannung proportionale Spannungen k_n.Up abgenommen werden.

Die Spannungen k_n· U₂ und die Spannung Jo· ²W- ⁵^ Leitungsabbild Zjj bilden Differenzspannungen Jp'²N " ^n'^2* ^{die den} Verstärkern VJj und VJJ zugeführt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verstärker Vi eingangsseitig mit der Anzapfung k^ verbunden, so daß an seinem Eingang eine

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Differenzspannung J₂.Z^ - ^.U₂ ansteht. Der weitere Verstärker Vi¹ ist eingangs s ei tig an eine Anzapfung k-^ der Sekundärwicklung W₂ angeschlossen, so daß er mit einer Differenzspannung J₂.Z^- - k-, .U₂ angesteuert wird. Da die Verstärker Vi und VL¹ als Begrenzer arbeiten, entstehen an ihren Ausgängen zu den Eingangsspannungen"phasengetreue, rechteckförmige Spannungen nahezu konstanter, d.h. von der Amplitude der Eingangsspannungen unabhängiger Amplitude.

Der Zwischenübertrager ZWu besitzt eine weitere Sekundärwicklung w-z, mittels der eine der Netzspannung proportionale Hilfsspannung IL₅ erzeugt wird. Mit dieser Hilfsspannung U, wird ein weiterer Verstärker V^ gesteuert, der ebenfalls eine rechteckförmige Ausgangsspannung konstanter Amplitude erzeugt.

Die rechteckförmigen Ausgangsspannungen der Verstärker VJ und VL¹ werden über jeweils einen Eingangs ans chluß zwei Koinzidenzgliedern zugeführt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als UND-Gatter UG₁ und UG₂ ausgebildet sind. An weitere Eingangsanschlüsse beider UND-Gatter UG₁ und UG₂ ist der v/eitere Verstärker Vj₁ angeschlossen. Jeweils ein weiterer Eingangsanschluß der UND-Gatter UG₁ und UGp ist über Leitungen L1 und L2 mit einem in der Fig. 1 nicht dargestellten Zeitgeber verbunden, der vorteilhafterweise kontaktlos arbeitet. Über Dioden D1 und D2 sind die beiden UND-Gatter UG^ und UG₂ mit einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Auswerteschaltung verbunden.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Distanzschutzanordnung sind die Steuereingänge der UND-Gatter UG. und UG₂ in der Weise wirksam, daß nur jeweils eines der beiden Gatter nach Ablauf der Zeit t. bzw. t₂ Ausgangsimpulse an die Auswerteschaltung abgeben kann. In dem Zeitintervall nach dem Auftreten eines Fehlers, in dem die abgelaufene Zeitdauer kleiner als t. und kleiner t₂ ist, sind beide UND-Gatter UG₁ und

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p blockiert; Ausgangsimpulse können nicht auftreten. In der Zeitspanne, die sich durch die Formel t^t-^tp beschreiben läßt, ist nur das UND-Gatter UG.. freigegeben, so daß von dort Ausgangsimpulse zur Auswerteschaltung gelangen können. Nach dem Zeitpunkt tp ist dagegen nur das UND-Gatter UGp freigegeben.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Distanzschutzanordnung werden nur Meßgrößen mit konstanter Amplitudem umgeschaltet, so daß eine Beeinflussung der Meßgenauigkeit durch die Umschaltung vermieden wird.

Die Erfindung ist nicht auf das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt sich auch bei den Distanzschutzanordnungen anwenden, bei denen mehr als zwei Entfernungsstufen vorgesehen sind. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 ändert sich dann die Zahl der Verstärker und die der Koinzidenzglieder sowie der Aufbau dieser Schaltungsglieder. In der Fig. 2 sind drei Koinzidenzglieder dargestellt, wie sie bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Distanzschutzanordnung für mehr als drei Entfernungsstufen erforderlich sind. Diese Koinzidenzglieder sind in ähnlicher Weise wie in der Fig. 1 gezeigt eingangs-.seitig mit jeweils einem Verstärker verbunden sowie gemeinsam an einen weiteren Verstärker zur Gewinnung einer Hilfsspannung angeschlossen. In der Fig. 2 ist daher auf die Darstellung der Zwischenübertrager und der Verstärker verzichtet, und es sind nur die Koinzidenzglieder gezeigt.

Die Koinzidenzglieder G1 bis G3 sind gleich aufgebaut. Jedes Koinzidenzglied ist an einer Anschlußklemme K mit Pluspotential verbunden; über V/lderstände R1, R2 und R3 ist eine Verbindung zu Schaltungspunkten S1, S2 und S3 geschaffen, die mit Anodenan3chlüssen von jeweils drei Dioden D3, D4 und D5 bzw. D6, D7 und D8 verbunden sind. Die Kathodenanschlüsse der Dioden D3 bis D5 sind mit Steuereingängen St1, St2 und St3 verbunden. Der Steuereingang St1 ist mit einer in eine Recht-

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eckspartnung umgeformten Differenzspannung beaufschlagt, die im vorliegenden Fall mit 4U^ bezeichnet ist. An dem Steuereingang St2 ist eine ebenfalls in eine Rechteckspannung umgeformte Spannung ÜV angeschlossen, welche die mit der Spannung U, nach Pig.. 1 vergleichbare Hilfsspannung darstellt. An den Steuereingang St3 ist ein Ausgang eines nicht dargestellten Zeitgebers angeschlossen, bei dem beispielsweise zu einem Zeitpunkt t. das Ausgangspotential U^₁ von Plus nach Masse M wechselt. ,' ·

Die Dioden .D6 bis D8 des Koinzidenzgliedes G1 sind mit ihren .Kathodenanschlüssen miteinander verbunden und an die Basis eines Transistors T angeschlossen. Über eine Diode D9 ist P der Ausgang des.Koinzidenzgliedes G1 mit einem Steuereingang St4 verbunden. Der Steuereingang St4 ist mit einem Ausgang eines weiteren Zeitgebers verbunden, dessen Ausgangspotential U. 2 nach Ablauf "der Zeit tp nach Beginn eines Fehlers von Plus nach Masse M wechselt. Der Transistor T ist über einen Widerstand R4 mit Pluspotential verbunden; an einem Ausgang A1 können Ausgangsimpulse abgenommen und einer nicht dargestellten Auswerteschaltung zugeführt werden. Am Ausgang A1 des Koinzidenzgliedes G-1 kann also nur im Zeitintervall t.^t-^tp über den Widerstand R4 ein Plussignal anstehen und an die Auswertesehaltung v/eitergeleitet werden.

Die Koinzidenzglieder G2 und G3 sind genauso aufgebaut wie das Koinzidenzglied G1, jedoch sind ihre den Steuer^eingängen St1, St3 und St4 des Koinzidenzgliedes G1 entsprechenden Eingänge St5, St?, St8 sowie St9, St11, St12 mit Größen AU^ bzw. ^J Uo sowie mit dem Ausgangspotential U. ρ» U.-z und U.. weiterer Zeitgeber beaufschlagt. Den Steuereingängen St6 und St1O wird ebenso wie dem Eingang St2 die rechteckförmige Hilfsspannung U^ zugeführt.Am Ausgang des Koinzidenzgliedes G2 kann also nur im Zeitintervall tp^t^t.* ein Plussignal anstehen und an die Aus wertes chaltung weitergeleitet werden. Gleiches gilt für das Koinzidenzglied G'3 im Zeitintervall t, -^t 4Lt..

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Aus der Fig. 2 ist nämlich ersichtlich, daß. am Ausgang A1 des Koinzidenzgliedes G1 nur dann ein Pluspotential ansteht, wenn t^ ^t ^t₂ und Sig(^lU₄) =0 und Sig(U₅) = 0 ist. .

Die Ausgangsspannung ist Null,

wenn t*Z-t*

oder tjt₂

oder SIgMU₄) = 1 oder Sig(U₅) = 1

In gleicher V/eise läßt sich bezüglich des Koinzidenzgliedes G2 feststellen, daß an dem Ausgang A2 dieses Gatters ein Pluspotential ansteht, wenn tp 4= t

und Sig(/4Ug) = 0 und SIg(U₅) = 0 ist.

Demgemäß ergibt sich ein Ausgangspotential O,

wenn t-^tp

oder t7t,

oder Sig(^U₆) = 1 oder Sig(U₅) = 1

Ähnlich ist am Ausgang A3 des Koinzidenzgliedes G3 Pluspotential

dann vorhanden,

wenn t^-^t-^lt, und Sig(^Ug) = 0 und Sig(U₅) =0

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Nullpotential liegt am Ausgang A3 des Gatters G3 vor, wenn oder t^t. oder Sig(idU₈) =1 oder Sig(U₅) =

Mit der Erfindung wird eine Distanzschutzanordnung vorgeschlagen» die eine Umschaltung der Entfernungsstufen mit verhältnismäßig geringem Aufwand ohne Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit durchzuführen gestattet. Die Erfindung ist dabei mit besonderem Yorteil bei den Distanzschutzanordnungen anwendbar, die ein- oder mehrsystemig sind und nach dem Phasenvergleich- oder Phasenfolgeverfahren arbeiten.

2 Figuren 6 Ansprüche

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Claims

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Patentans prüche

μ.J Mit einer statischen Entfernungsstufen-Umschaltung versehene Distanzschutzanordnung, bei der aus einem Vergleich einer dem Strom im zu überwachenden Netz proportionalen Spannung mit der Spannung im zu überwachenden Netz proportionalen weiteren Spannungen gewonnene Differenzspannungen zur Erzeugung eines Auslösesignals herangezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Entfernungsstufe ein Verstärker vorgesehen ist, dem Jeweils eine der Differenzspannungen zugeführt wird, daß jedem Verstärker ein Koinzidenzglied nachgeordnet ist, das mit jeweils mindestens einem Eingangsanschluß an einen Zeitgeber angeschlossen, und daß alle Koinzidenzglieder ausgangsseitig mit einer Auswerteschaltung verbunden sind.
2. Distanzachutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzglieder bei zwei Entfernungsstufen als UND-Gatter ausgebildet sind, die mit jeweils einem Eingangsanschluß an unterschiedliche Ausgänge des Zeitgebers angeschlossen sind.
3. Distanzschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koinzidenzglieder bei mehr als zwei Entfernungsstufen mit jeweils zwei Eingangsanschlussen an unterschiedliche Ausgänge verschiedener Zeitgeber angeschlossen sind und eine derartige Diodenanordnung enthalten, daß bei unterschiedlicher Ansteuerung der mit den Zeitgebernverbundenen Eingangsanschlüsse und bei gleichzeitigem Potential Null an den anderen Eingangsanschlussen der Koinzidenzglieder ein Ausgangsimpuls abgegeben wird.
4. Distanzschutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an eine der Spannung im zu überwachenden Netz proportionale Hilfsspannung ein

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weiterer Verstärker angeschlossen ist, der ausgangsseitig mit jeweils einem Eingangsanschluß der Koinzidenzglieder verbunden ist.
5. Distanzschutz anordnung nach Anspruch 4₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung ein die Ausgangsgröße" der Koinzidenzglieder integrierendes Glied und eine Grenzwertstufe enthält, die bei einein einen vorgegebenen Grenzwert überschreitenden frert der integrierten Spannung ein Auslösesignal erzeugt. - . . .
6. Distanzschutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker als

w Begrenzer wirken.

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