DE2246276A1

DE2246276A1 - Schutzeinrichtung fuer transformatoren gegen stoerungen

Info

Publication number: DE2246276A1
Application number: DE2246276A
Authority: DE
Inventors: James Albert Sykes
Original assignee: Unisearch Ltd
Current assignee: Unisearch Ltd
Priority date: 1971-09-24
Filing date: 1972-09-21
Publication date: 1973-03-29
Also published as: DE2246276B2; JPS4848938A; US3754163A; JPS5417425B2; GB1400054A; DE2246276C3

Description

CL

Patentanwalt Dipl.-Phys.Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr.21-22 Tel. 29 84 62 ^^;

B 5781

UNISEARCH LIMITED, of University of New South Wales, Barker Street, Kensington, New South Wales / Australien

Schutzein richtung für Transformatoren gegen Störungen.

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Transformatoren gegen Störungen mit Mitteln zum Messen des Stromes in jeder der Wicklungen des Transformators und Mitteln zum Vergleichen der gemessenen Ströme, wodurch ein Meßwert für einen Differenzstrom erhalten wird. Insbesondere ist die Erfindung gerichtet auf eine Schutzvorrichtung für elektrische Leistungstransformatoren.

Der wirkungsvollste und am weitesten verbreitete Schutz für Transformatoren gegen Störungen ist der Vergleichsschutz. Hierbei wird

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ein Differenzstrom der sich aus der Differenz der gemessenen Stromwerte der Eingangs- und Ausgangsströme des Transformators ergibt, fortlaufend von einem Relais Überwacht, wobei Korrekturen bezüglich des Transformationsverhältnisses berücksichtigt werden.

Diese Schutzmethode beruht auf der Hypothese, daß eine wesentliche Höhe des Differenzstromes das Vorhandensein einer Störung im Transformator anzeigt. Es ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, da während

was ' * " ^;' ■

der Sättigung des Transformators/eine ganz normale zulässige und zeitweise auftretende Bedingung ist (Magnetisierungsspitzen), hohe Werte des Differenzstromes auftreten. Es ist notwendig zu verhindern, daß die Schutzeinrichtung ausgelöst wird, wenn der Transformator bei diesen Betriebszuständen arbeitet.

Bei der Anwendung von Vergleichsschutzeinrichtungen wurden verschiedene Lösungswege angegeben, um den Betrieb der Schutzeinrichtungen ' während der Magnetisierungsspitzen zu verhindern. Ein den bis jetzt bekanntgewordenen Schutzmethoden gemeinsames Merkmal besteht darin, daß eine Verzögerung bei ihrer Inbetriebnahme auftritt, da es notwendig ist zuwarten bis bestimmte Charakteristiken des Differenz stromes offenkundig geworden sind. Erst dann kann bestimmt werden, ob es sich um eine Magnetisierungsspitze oder um eine Störung handelt. Meistens ist im ersten Zyklus des Anwachsens des Differenzstromes kein feststellbarer Unterschied zwischen dem Anwachsen, welches aus einer Magnetisierungsspitze oder aus einer Störung des Transformators resultiert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Schutzeinrichtung anzugeben, welche das Auftreten von Störungen in Transformatoren anzeigt.

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Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Mittel, gelöst. Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung ist nicht nur auf die Erfassung von Charakter istischen Eigenschaften des Differenzstromes allein gerichtet. Es benutzt vielmehr sowohl die Messung der Transformatorspannung als auch Strommessungen um die Sättigung des Transformator kernes aufzuzeigen. Diese ist nämlich ein charakteristisches Merkmal für eine Magnetisierungsspitze. Hierdurch wird die Verzögerung, welche den herkömmlichen Vergleichsschutzmethoden anhaftet, vermieden und es wird ein rascherer Betrieb der Schutzeinrichtung erzielt.

Zur Erläuterung der Erfindung sind Zeichnungen beigefügt, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es. zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild, welches eine vollständige Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung darstellt, die bei einem Einphasentransformator zur Anwendung kommt;

Fig. 2 ein Schaltbild der Einrichtung B₁;

Fig. 3 ein Schaltbild der Einrichtung B₂;

Fig. 4 ein Schaltbild der Einrichtung B,;

Fig. 5 ein Schaltbild der Einrichtung B₄;

Fig. 6 ein Schaltbild der Einrichtung B₅;

Fig. 7 ein Schaltbild der Einrichtung B_g;

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Fig. 8 ein Schaltbild der Einrichtung B„; · Fig. θ ein Schaltbild einer zusätzlichen Einrichtung B₀. welche

mit der Schaltung in der Flg. 1 verbunden werden kann, um eine veränderbare Bezugsspannung zu erzeugen;

Fig. 10 ein Schaltbild eines zusätzlichen Filters zur Filterung der Spannung, welche den Primär strom darstellt;

Fig. 11 ein Schaltbild, welches die Strommessung in einem Drehstromtransformator darstellt und _it

Fig. 12 ein Schaltbild zur genauen Abschätzung der Klemmenspannung des Transformators.

Das System wird angewendet: bei einem Transformator Tr mit einer Primärwicklung P, die die Klemmen T₁ und T₂ aufweist und mit einer Sekundärwicklung S, welche die Klemmen'T₃ und T₄ aufweist.

Stromwandler ,CT₁, CT. und Nebenschlußwiderstände Sh₃₁ und Sh. stellen Mittel zur Messung der Ströme in den Transformatorwicklungen P und S dar. Der Stromwandler CT₁ und der Nebenschlußwider stand

* ■ Μ

Sh. erzeugen eine Spannung zwischen den Klemmen T₅ und T«, welche proportional ist zum augenblicklichen Wert des Stromes, der in der Primärwicklung P des Transformators fließt. Der Stromwandler CT, und der Nebenschlußwiderstand Sh₂ erzeugen eine Spannung zwischen den Klemmen T₁₇ und Tg, welche proportional ist zum augenblicklichen Wert des Stromes, der in der Sekundärwicklung des Transformators fließt. Die Stromwandler und die Nebenschlußwiderstände sind so verschaltet, daß die Spannung an der Klemme 5 positiv ist bezüglich der Spannung an der Klemme 6, wenn die Richtung des Stromes so ist, daß

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er an der Klemme T₁ in die Wicklung P einfließt und daß die Spannung an der Klemme T positiv ist.bezüglich der Spannung an der Klemme T«, wenn die Richtung des Stromes so ist, daß er in die Wicklung S an der Klemme T₃ einfließt. ,

Ein Spannungswandler, VT, der die Spannung an einer der Transfer ma torwicklungen mißt, ist wie dargestellt verschaltet. Der Spannungswandler VT erzeugt eine Spannung zwischen den Klemmen T_g und T₁₀, die proportional ist zum augenblicklichen Wert der Spannung ,die zwischen den Klemmen T₁ und T„ der Primärwicklung-P herrscht. Die Verschaltung ist so getroffen, daß die Spannung an der Klemme T₉ positiv ist bezüglich der Spannung an der Klemme T₁₀ wenn die Spannung an der Klemme T₁ positiv ist bezüglich der. Spannung an der Klemme T„. .

Eine Meßeinrichtung B₁, welche den Wert des Differenzstromes mißt, ist wie dargestellt verschaltet und soll später im einzelnen beschrieben werden. Die Spannung, welche proportional zum Primärstrom ist, erreicht B₁ an einem Klemmenpaar T₁₁ und T₁₃. Die Spannung, welche proportional zum Sekundärstrom ist, erreicht B₁ an einem Klem- menpaar T₁₃ und T.,,. Die Ausgangsspannung, welche an Klemmen T₁₅ und T₁₆ an der Meßeinrichtung B₁ erscheint, ist proportional zum augenblicklichen Wert des Differenzstromes.

Eine Schätzeinrichtung, welche die Meßwerte des Primär r und Sekundärstromes verwendet, schätzt einen zu erwartenden Wert für die Spannung an den primären Klemmen des Transformators ab Und ist in der dargestellten Weise verschaltet. Eine eingehende Beschreibung dieser Einrichtung erfolgt später. Die Spannung, welche proportional siüm Primärstrom ist, erreicht B« an einem Klemmenpaar Τ-,» undT_la. Die

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Spannung, welche proportional zum Sekundär strom 1st, erreicht B„ an einem Klemmenpaar T₁ g und T,q. Die Spannung, welche an den Ausgangsklemmen Tg₁ und T₃₂ der Einrichtung B„ erscheint, ist proportional zum erwarteten Wert der Spannung zwischen den Klemmen T₁ und Tgdes Transformators.

Eine Einrichtung B« zur Best' imung des Unterschiedes zwischen der gemessenen Primärspannung und dem erwarteten Wert der Primärspannung ist, wie beschrieben, verschaltet und wird im einzelnen später beschrieben. Die Spannung, welche proportional zum gemessenen Wert der Primär spannung ist, erreicht die Einrichtung B₃ an dem Klemmenpaar T23 und T₂₄. Die Spannung, welche proportional ist zum erwarteten Wert der Primärspannungierreicht die Einrichtung B₃ am Klemmenpaar Tn₅ und T₂₆- Die Spannung, welche zwischen den Ausgangsklemmen T₂₇ und T₃₈ der Einrichtung B« erscheint, ist proportional zum augenblicklichen Wert der Differenz zwischen der gemessenen Primär spannung und dem erwarteten Wert der Primärspannung. Diese Differenz zwischen dem gemessenen und erwarteten

oder Spannungsdifferenz

Wert der Primärspannung wird im folgenden als Spannungafe hler/bezeichnet. Eine Anzeigeeinrichtung B₄ zeigt an, wenn die Größe des Spannungefehlers eine vorbestimmte Bezugsspannung übersteigt. Diese Einrichtung ist, wie dargestellt, verschaltet und wird im einzelnen später beschrieben. Die Spannung, welche proportional zum Spannungsfehler ist, erreicht die Einrichtung B₄ am Klemmenpaar T«g und T₃₀. Die Spannung, welche den Bezugswert darstellt, erreicht die Einrichtung B₄ am Klemmenpaar To₁ und T₃₂. Die Spannung, welche an Ausgangsklemmen T₃₃ und T₃₄ der Einrichtung B₄ erscheint, hat einen konstanten Wert, solange die Größe des Spannungsfehlers geringer ist als der Referenzspannungswert und besitzt einen zweiten konstanten Wert wenn die Größe des Spannungefehlers größer ist als der Referenzspannungswert. Dieser Ausgang ist demnach ein logischer Ausgang.

I¹

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Die Kef er^nzspannung f Ur die Einrichtung B₄ wird von einer Batterie und einem Spannungsteiler D₁ geliefert.

Eine weitere Anzeigeeinrichtung B- zeigt an sobald die Größe des Differenzstromes einen bestimmten Bezugswert übersteigt. Diese Einrichtung ist wie dargestellt verschaltet und wird später beschrieben. Die Spannung, welche proportional zum Differenzstrom ist, erreicht die Einrichtung B₅ an einem Klemmenpaar T₃₅ und T_gg. Die Spannung, welche den Bezugswert darstellt, erreicht die Einrichtung BL an einem Klemmenpaar T₃₇ und T₃₈. Die Spannung, welche an den Ausgangsklemmen T₃₉ und T₄Q der Einrichtung B₅ erscheint, hat einen konstanten Wert,wenn die Größe des Differenzstromes geringer ist als der Bezugswert und einen zweiten konstanten Wert, wenn die Größe des Differenz-Stromes größer ist als der Bezugswert, das bedeutet, daß dieser Ausgang ein logischer Ausgang ist. Die Bezugsspannung für die Einrichtung B₅ wird von der Batterie Ba₁ und dem Spannungsteiler Dg geliefert.

Eine Einrichtung B_ß zur Erzeugung eines Signales, welches die Abschaltung der Zufuhr zum Transformator einleitet, d.h. eines Ausschaltsignales, ist wie dargestellt verschaltet und soll später beschrieben werden. Das logische Signal, welches von der Einrichtung B₄ kommt, erreicht die Einrichtung B« an einem Klemmenpaar T₄₁ und T₄«. Das logische Signal von der Einrichtung B₅ erreicht die Einrichtung Bg an einem Klemmenpaar T₄₃ und T₄₄. Die Ausgangsspannung, welche zwischen Klemmen T₄- und T₄« der Einrichtung B« erscheint, hat einen ersten konstanten Wert, welcher anzeigt, daß der Transformator immer dann abgeschaltet werden soll, wenn sowohl die Größe des Spannungsfehlers als auch der Strom gleichzeitig ihre entsprechenden Bezugsgrößen überschreiten und einen zweiten konstanten Spannungswert, welcher anzeigt, daß bei allen anderen Gegebenheiten der Transformator nicht abgeschaltet werden soll.

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Die Abschaltung der Zufuhr vom Transformator wird vom Schaltkreis B- dann bewirkt, wenn die Einrichtung B- die erforderliche Abschaltung anzeigt. Der Schaltkreis B„ wird später noch beschrieben. Die Abschaltung erfolgt über eine Spule Co, eine Leitung L und einen Schalter S₁.

Die Einrichtung wird auf folgende Art und Weise betrieben:

Die Schätzeinrichtung B- kalkuliert die erwartete Klemmenspannung aufgrund folgender Gleichung:

Ih dieser Gleichung bedeuten:

V₁ « Primärspannung

L s Primärstrom

i„ β Sekundärstrom

R₁ = Widerstand der Primärwicklung

L₁₁ = Eigeninduktivität der Primärwicklung

L₁₂ - Gegeninduktivität

ρ zeigt die Differenz bezüglich der Zeit an.

Die Werte der Induktivitäten L₁« und L₁ „ werden von der Höhe der Magnetflußdichte, welche im Kern des Transformators herrscht, beeinflußt. Es kann daher kein Satz von -konstanten Werten für die Induktivitäten gebildet werden, welche ein Modell für die Arbeltsweise des Transformators über seinen gesamten Betriebsbereich hin darstellen. Die Werte der Induktivität, welche in der Einrichtung B₂ ausgewählt werden, stellen den Betrieb des Transformators dar, wenn dessen Kern gesättigt ist. Der Wert der erwarteten Spannung, welche

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von der Einrichtung B₀ erzeugt wird, ist folglich etwa gleich dem Wert der gemessenen Spannung wennr der Differenzstrom groß ist aufgrund der Tatsache, daß die Flußdichte im Transformatorkern über dem Sättigungswert ist, was während eines Teiles eines jeden Zyklus erfolgt, wenn der Transformator einer Magnetisierungsspitze unterliegt. Obgleich nun die Einrichtung B₅ anzeigt, daß die Größe des Differenzstromes zu hoch ist, erzeugt die Einrichtung Β« kein Ausschaltsignal, da die Einrichtung-B₄ anzeigt, daß der Spannungsfehler noch zu gering ist.

Für den Fall, daß der Differenzstrom gering ist, weil die Flußdichte im Kern geringer ist als die Sättigungshöhe, was während des normalen eingeschwungenen Betriebes des Transformators oder während eines Teiles jedes Zyklus ,wenn der Transformator einer Magnetisierungs-r spitze unterliegt, der Fall ist, unterscheidet sich der Wert der erwarteten Spannung, welche von der Einrichtung B„ erzeugt wird, wesentlich vom gemessenen Spannungswert, da die Einrichtung B„ den Transformator bei diesen Betriebszuständen nicht genau darstellt. Hieraus resultiert, daß die Einrichtung B. anzeigt, daß die Größe des Spannungs-

ist - ^%

fehlers größer/als der Bezugswert. Nichtsdestoweniger erzeugt jedoch die Einrichtung B« kein Ausschaltsignal, da die Einrichtung B₅ anzeigt, daß die Größe des Differenz stromes geringer ist als sein Bezugswert.

Wenn nun eine Störung im Transformator auftritt, ist der Differenzstrom groß. Weiterhin ist ebenfalls der Spannungsfehler groß, da'die Einrichtung B« kein genaues Bild des gestörten Transformators wiedergibt. Aufgrund dessen erzeugt die Einrichtung B„ ein Ausschaltsignal, -. da die Einrichtung B₄ anzeigt, daß die Größe des Spannungsfehlers größer ist als der Bezugswert und die Einrichtung .B- anzeigt, daß die Größe des Differenzstromes größer ist als der Bezugswert.

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- ία -10

Im einzelnen sollen nun die verschiedenen Baueinheiten der erf indüngsgemäßen Einrichtung beschrieben werden. Es handelt steh hierbei jedoch um Ausführungsbeispiele.

Einzelheiten der Einrichtung B₁

Die Einrichtung B₁ zur Messung des Wertes des Differenz ströme θ ist in der Figur 2 dargestellt. Diese Einrichtung bedient sich eines LM 307-Funktionsverstärkers in integrierter Bauweise, der als invertierender Summierverstärker angeordnet ist. Die Eingänge an den Klemmenpaaren T₁₁, T₁₂ und T₁₄, T₁₃ werden proportional zu den Widerstandsverhältnissen R./R. und R,/R„ addiert. Das Minus der Summe der Eingänge erscheint am Ausgangsklemmenpaar T₁-, T₁-.

Einzelheiten der Einrichtung B„

Die Einrichtung B. ist Inder Figur 3 dargestellt. Sie bedient eich LM307-Funktionsverstärker in integrierter Bauweise. Einer dieser Verstärker ist als Differenziergerät D₁ ausgebildet und errechnet den Kern -Pi₁ in der Gleichung 1. Das Differenzier gerät D- errechnet -pi,. Der Verstärker UGI errechnet -i aus I₁. Der invertierende Summierverstärker ISA addiert -pij, -pi« und -L und zwar in den Verhältnissen die zur genauen Abbildung des gesättigten Transformators notwendig sind. Es erscheinen daher die Parameter R₁, L₁₁ und L₁₂ in der Gleichung 1, welche durch die Verhältnisse R./R,, RiZR₁ und R-/R, gebildet werden.

Einzelheiten der Einrichtung B₃ .

Die Einrichtung B₃ ist in der Figur 4 dargestellt. Sie'benutzt einen

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LM307-Funktionsverstärker in integrierter Bauweise, der als invertierender Summierverstärker mit Einheitsverstärkung arbeitet. Die Widerstände R_f R< und R₂ besitzen die gleichen Werte, so daß die ' Ausgangsspannung am Klemmenpaar Tj,,,, T_OQ die negative Summe der beiden Eingangsspannungen an den Klemmenpaaren T₃₄, T₃₃

^T25' ^T26 ^1St' .

Einzelheiten der Einrichtung B_A

Die Einrichtung B₄ ist in der Figur 5 dargestellt und benützt drei LM3 07-Funktionsverstärker in integrierter Bauweise. Zwei dieser Funktionsverstärker sind als ein doppelseitiger Grenzdetektor angeordnet und einer ist als invertierender Verstärker mit Einheitsverstärkung verschaltet. Der Ausgang des doppelseitigen Grenzdetektors, der zwischen den Klemmen T₃₃ und T₃₄ erscheint, ist eine Spannung, welche einen Wert von etwat4v aufweist, wenn die Eingangsspannung an den Klemmen T₃₉ und T₃₃ zwischen den Grenzspannungen der Spannung Vref und -Vref liegt. Diese Referenzspannungswerte sind zwischen die Klemmen T₃₁ und T₃₂ und an den invertierenden Verstärker mit Einheitsverstärkungsgrad gelegt. Die Spannung zwischen den Klemmen T₃₃ und T₃₄ fällt auf einen Wert von etwa Null, wenn die Eingangsspannung an den Klemmen Τ™ und T₃₂ außerhalb der Grenzspannungswerte liegt.

Einzelheiten der Einrichtung B₅

Die Einrichtung B- ist in der Figur 6 dargestellt und identisch mit der Einrichtung B. .

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Einzelheiten der Einrichtung Bg

Die Einrichtung B_ß ist in der Figur 7 dargestellt und benützt ein Eingangs-Oder-Gatter (F yuL 991428) in integrierter Bauweise. Die Eingangsspannung an der Klemme T₄₃, welche mit A bezeichnet ist, und die Spannung an der Klemme T₄₁, welche mit B bezeichnet ist, sowie die Ausgangsspannung an der Klemme T₄₅, welche mit F bezeichnet ist, sind durch folgende Boolische Gleichung miteinander | verknüpft, ■,

^r A ₊ B

d.h. daß ein positiver logischer Ausgang verwendet wird, wobei eine positive Spannung "richtig" anzeigt und eine Spannung von Null "falsch" anzeigt.

Einzelheiten der Einrichtung B₇

Die Einrichtung B₇ ist in der Figur 8 dargestellt. Sie liefert die Spannung um die Spule Co des Schalters S^ zu betreiben, wenn vom Transformator ein Ausschaltsignal benötigt wird. Das Ausschaltsignal von den Klemmen T₄₅ und T₄,, der Einrichtung B_ß erreicht die Einrichtung B₇ an den Klemmen T₄₇ und T₄₈. Dieses Signal gelangt durch einen Impulsübertrager PT an das Gatter des Thyristors Th. Wenn der Schalter S₀ geschlossen ist zündet das Gattersignal den Thyristor und bewirkt, daß die Spannung von der Gleichspannungsquelle Ba, an die Spule Co über die Klemmen T₄« und Tgg gelegt wird.

Der Betrieb der Vorrichtung ist in der Figur 1 dargestellt und kann durch Hinzufügung eines oder mehrerer Geräte, die im folgenden beschrieben werden, modifiziert werden.

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Eine zusätzliche Einrichtung Bg ist in der Figur 9 dargestellt. Diese Einrichtung kann dazu benützt werden, daß sie eine veränderbare Bezugsspannung für die Einrichtung B. liefern kann, so daß die feste Bezugsspannung, welche von Ba^, und D₁ geliefert wird, ersetzt wird.

Die veränderliche Bezugsspannung ist eine Funktion des Dlfferenzstro-. mes des Transformators. Die Spannung an den Klemmen T^g und T^g der Einrichtung B₅ stellt den Differenzstrom dar und erreicht die Einrichtung Bg an den Klemmen T₅₁ und T₅₃* Die Ausgangsspannung der Einrichtung B_g, welche zwischen den Klemmen T₅₃ und T₅₄ erscheint, wird an die Klemmen T₃₁ und T₃₂ der Einrichtung B₄ anstelle der Spannungszufuhr von D^, wie es in der Figur 1 dargestellt ist, gelegt. -

Einzelheiten der Einrichtung B„

Die Einrichtung B₀ ist in der Figur 9 dargestellt und benützt vier OA5-

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Dioden und einen LM307-Funktionsverstärker in integrierter Bauweise, der als Vollweggleichrichter ausgebildet ist. Die Ausgangsspannung des Vollweggleichrichters wird an einen stückweise linearen Zweikreis-Funktionsgeber, der ebenfalls als LM307-Funktionsverstärker ausgebildet sein kann, gelegt.

Die Einrichtung Bg arbeitet in der Weise, daß der Wert der Bezugsspannung (an den Klemmen T₅₃, T₅₄) sich erhöht, wenn die Größe der Spannung, welche den Differenz strom darstellt, sich erniedrigt. Die exakten Werte der Widerstände in der Figur 9 hängen von den Transformator-Parametern ab.

Wenn es notwendig ist, unerwünschte hohe Frequenzanteile im. den Spannungen, welche die gemessene Primärspannung darstellen, zu

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beseitigen, können jede dieser Spannungen, welche bei der Messung des Primärstromes und bei der Messung des Sekundärstromes sich ergeben, so behandelt werden, daß sie ein Tiefpaßfilter durchlaufen. Die Filterung jeder dieser Spannungen erfolgt in der gleichen Weise und in der Figur 10 ist eine zusätzliche Einrichtung dargestellt, welche diese Filterung durchführt. In der Figur 10 wird die Filterung der Spannung, welche den Primärstrom darstellt, gezeigt.

Die Spannung, welche von den Einrichtungen CT. und Sh. in der Fig. erzeugt wird, gelangt durch eine aktive Filterschaltung, welche alle Frequenzkomponenten über 500 Hz dämpft. Die aktive Filterschaltung benutzt einen LM307-Funktionsverslärker in integrierter Bauweise, der als Tiefpaßfilter zweiter Ordnung angeordnet ist. Nachdem die Spannung, welche den Primärstrom darstellt, durch das aktive Filter hindurchgegangen ist, gelangt sie an die Einrichtungen B^ und B« in der Figur 1.

Die Spannung, welche von CT₂ und Sh₂ in der Figur 1 erzeugt wird, repräsentiert den Sekundärstrom des Transformators. Auch diese Spannung gelangt durch ein Filter, welches deminder Figur 10 gleicht, bevor sie zu den Einrichtungen B₁ und B„ in der Figur 1 gelangt.

Die Spannung, welche von VT in der Figur 1 gebildet wird, repräsentiert die Primärspannung am Transformator. Sie gelangt durch ein Filter, das dem in der Figur 10 gezeigten Filter gleicht, bevor si€ zur Einrichtung B₃ Inder Figur 1 gelangt.

Zum Schutz eines Dreiphasentransformators, dessen Wicklungen Δ -förmig verschaltet sind, wie es in der Figur 11 dargestellt ist, ist die Messung der Leitungsströme L, i_ und i_, mittels der Stromwandler CT*, CTg und CTq ungenügend um Ströme L₁ i„ und i„ zuzu-

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lassen, welche zum Schutz benötigt werden.

Es wird daher eine zusätzliche Einrichtung benötigt, welche einen Stromwandler enthält, der so angeordnet ist, daß er irgendeinen der benötigten Ströme I₁, i„, I₃ mißt. In der Figur 11 ist dargestellt, wie der Stromwandler CT₁ den Strom I₁ mißt. Die beiden anderen Ströme L· und i«,. welche zum Schutz benötigt werden, werden durch Summation der CT-Ausgänge ermittelt gemäß den Gleichungen:

¹S " ¹I ^{+ 1}C

Die Genauigkeit bei der Abschätzung der Klemmenspannung (Ausgang der Einrichtung B₀ in der Figur 1) wird verbessert, wenn die Werte der Koeffizienten L₁₁ und L^₀ Inder Gleichung sich wie der Differenzstrom ändern, so daß das eigentliche physikalische Verhalten des Transformators präziser dargestellt wird.

Die Figur 12 zeigt im einzelnen diese zusätzliche Einrichtung. Die Spannungen, welche pL und pi« darstellen, werden von Differenzier geräten , wie sie bei der Beschreibung der Einrichtung B„ dargestellt wurden, erreicht. Die Spannung, welche die Differenzströme darstellt, d.h. die Spannung an den Klemmen T₁₅, T₁₆ der Einrichtung B₁ in der Figur 1 wird ebenfalls benötigt. Zwei Funktionsgeber i^ (i_d) und f„ (i,) haben als Eingangsspannungswert eine Spannung, welche den Differenzstrom darstellt.

Der Ausgang von fj (i^) ist eine Spannung, welche den Koeffizienten L₁₁ in der Gleichung 1 darstellt. Der Ausgang von f„ (i,) ist eine Spannung, welche den Koeffizienten L₁₂ in der Gleichung 1 darstellt.

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Zwei analoge Multiplizier schaltungen M₁ und M„ werden dann zur Multiplizierung von L₁₁ mit pL und zur Multiplizierung von L₁- mit pi„ verwendet, um die Terme Inder Gleichung 1, nämlich L₁₁PL und L₁ „pi, zu erhalten.

Die Erzeugung des Terme R₁ i und die Summierung dieser drei Terme, welche die Gleichung 1 darstellen, wird durch einen invertierenden Summierverstärker erzielt, wie er im Zusammenhang mit der Einrichtung B„ beschrieben wurde.

Der verbesserte Schutz kann in der Form eines digitalen Computerprogrammes verwendet werden.

Hierbei werden alle Eingänge (Spannungen an den Klemmenpaaren T., T_ß; T„, Tg und Tg, T₁₀) in regelmäßigen Abständen abgetastet, von der analogen in die digitale Form gebracht und dann im Gedächtnis speicher eines digitalen Computers gespeichert.

Alle Vorgänge in den Einrichtungen B₁ bis B_ß sind im digitalen Computer in der Form eines Computerprogrammes enthalten. Der Computer ahmt hierbei die Arbeitsweise der Einrichtungen B₁ bis Bg nach, wobei er ein Abschaltsignal an einem Klemmenpaar, welches die Klemmen T₄-, Τ.« in der Figur 1 ersetzt, vorsieht, wenn dies erforderlich ist.

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Claims

Patentansprüche

1, Schutzeinrichtung für einen Transformator gegen Störungen mit Mitteln zum Messen des Stromes in jeder der Wicklungen des Transformators und Mitteln zum Vergleichen der gemessenen Ströme, wodurch ein Meßwert für einen Differenzstrom erhalten wird, gekennzeichnet durch Mittel zur Messung der Spannung an den Klemmen der einen Wicklung des Transformators, Mitteln zur Abschätzung des Spannungswertes an den Klemmen dieser einen Wicklung des Transformators aus den gemessenen Stromwerten der Wicklungen, Mitteln zur Festlegung der Größe des Unterschiedes dieser gemessenen Spannung und dem abgeschätzten Spannungswert, Mitteln zum Vergleich der Größe dieser Spannungsdifferenz und einer Bezugsspannung und zur Erzeugung eines Ausgahgssignales, welches anzeigt, ob diese Spannungsdifferenz kleiner oder größer als die Bezugsspannung ist, Mitteln zum Vergleichen der Größe des Differenzstromes mit einem Bezugswert und zur Erzeugung eines Ausgangssignales, welches anzeigt, ob die Größe des Wertes des Differenzstromes kleiner oder größer ist als der Bezugswert, Mittel zum Kombinieren der Ausgänge der zwei letztgenannten Mittel, welche ein Signal erzeugen^ das den Transformator abschaltet, für den Fall, daß die Größe des Differenzstromes und die Größe der Spannungsdifferenz die entsprechenden Bezugsspännungen gleichzeitig übersteigen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Abschätzung des Spannungswertes an den Klemmen der einen Windung des Transformators so ausgestaltet sind, daß sie die Abschätzung auf der Basis der Sättigung des Transformator kernes durchführen.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, welche die Bezugsspannung liefern,die mit der Spannungsdifferenz verglichen wird, so ausgestaltet sind, daß der Bezugswert der Spannung eine Funktion des Differenzstromes ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Abschätzung des Spannungswertes an den Klemmen der einen Wicklung des Transformators Schaltungselemente enthält, welche Spannungen erzeugen, die die Größen der Eigeninduktivität dieser einen Wicklung und der Gegeninduktivität des Transformators darstellen, wobei diese Spannungen vom Differenzstrom abhängen.

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Leers e i t e