DE2337314A1

DE2337314A1 - Messglied zur erfassung der energierichtung in einem leistungsnetz

Info

Publication number: DE2337314A1
Application number: DE19732337314
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Jaeger; Klaus Dipl Ing Koehler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-07-23
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1975-02-06
Also published as: JPS5042350A; DE2337314B2; DE2337314C3

Description

Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz, welchem Meßglied ein Speicherglied zugeordnet ist, das bei SpannungsZusammenbruch an der Meßstelle eine der Netzspannung proportionale Größe an das Meßglied abgibt.

Meßglieder zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz sind insbesondere für selektiv arbeitende Netzschutzeinrichtungen erforderlich. Um Pehlabschaltungen zu vermeiden, muß bei derartigen Netzschutzeinrichtungen die Energierichtung genau erfaßt werden. Die Energierichtung wird durch Strom- und Spannungsmessungen ermittelt. Schwierigkeiten ergeben sich bei der Energierichtungsbestimmung, wenn in der Nähe der Meßstelle ein Kurzschluß auftritt und somit an der Meßstelle nur noch eine sehr kleine Spannung vorhanden ist. Der Bereich, in dem wegen der zu kleinen Spannung keine eindeutige Richtungsbestimmung mehr möglich ist, wird als tote Zone der Richtungsmessung bezeichnet.

Um eine solche tote Zone bei der Richtungsmessung auszuschalten, ist es aus dem Siemens-Prospekt "Vielzweck-Distanzschutz R1Z23b^M bekannt, dem Richtungsmeßglied des Distanzschutzrelais ein Speicherglied zuzuordnen, welches bei einem Spannungszusammenbruch die Spannungsversorgung des Meßgliedes übernimmt. Dieses bekannte Speicherglied enthält einen aus Induktivität und Kapazität bestehenden und auf die Netzfrequenz abgestimmten Schwingkreis. Die Größe eines solchen Schwing-

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kreises wird durch die für das Ansprechen des Richtungsmeßgliedes notwendige Leistung und durch die Zeitdauer, in welcher die Spannung mit einer entsprechenden Amplitude für das Richtungsmeßglied zur Verfügung stehen muß, bestimmt. Eine große Leistung des Richtungsmeßgliedes und eine lange Zeitdauer für das Anstehen der Spannung erfordern eine entsprechend große Induktivität und Kapazität für den Schwingkreis des Speichergliedes. In einem solchen Falle erfordert das Speicherglied einen sehr hohen Aufwand. Wenn dann zusätzlich die Spannung zur Richtungsbestimmung noch mehrphasig benötigt wird, ist der Einsatz derartiger Speicherglieder wirtschaftlich kaum noch vertretbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz zu schaffen, bei dem der Aufwand für das Speicherglied unabhängig von der Leistung des Richtungsmeßgliedes und der Länge der Zeitdauer, für die eine der Spannung proportionale Größe zur Verfügung stehen muß, ist. Darüber hinaus soll das Speicherglied einen möglichst einfachen Aufbau aufweisen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Meßglied der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß ein die Koinzidenzzeit von mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckimpulsen messendes Meßglied vorgesehen und diesem als Speicherglied eine astabile Kippstufe zugeordnet ist, deren Taktfrequenz gleich der Frequenz der Hetzspannung ist und deren Ausgangsimpulse mit der Netzspannung synchronisiert sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Synchronisation zwischen den Ausgangsimpulsen der astabilen Kippstufe und der Netzspannung dadurch erreicht, daß der Kollektor eines in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerten Eingangstransietors über eine Entkopplungsdiode mit der Basis des einen Transistors der astabilen Kippstufe verbunden und im Emitterkreis dieses Transistors eine Kompensationsdiode

angeordnet ist.

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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausftihrungsbeispieles eines Speichergliedes wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.

Mit U1 ist die Sekundärspannung eines an das Leistungsnetz angeschlossenen Spannungswandlers bezeichnet. Über die Reihenschaltung zweier Widerstände R1 und R2 ist die Sekundärspannung U1 an die Basis eines Eingangstransistors T1 gelegt. Durch eine zwischen den beiden Widerständen R1 und R2 ange- schlossene Zenerdiode Z wird die an die Basis des Eingangstransistors T1 angelegte Sekundärspannung stabilisiert. Mit seinem Emitter ist der Eingangstransistor T1 an die gemeinsame Potentialschiene der Sekundärspannung U1 und einer GIeichspannungsqueHe U2 angeschlossen. Über einen Kollektorwiderstand R3 liegt der Kollektor des Eingangstransistors T1 an der anderen Potentialschiene der Gleichspannungsquelle U2.

An die beiden Potentialschienen der Gleichspannungsquelle U2 ist eine astabile Kippstufe angeschlossen. Diese astabile Kippstufe besteht aus zwei Transistoren T2 und T3, deren Kollektoren jeweils über einen Kollektorwiderstand R4 bzw. R5 an die eine Potentialschiene der Gleiehspannungsquelle U2 angeschlossen sind. Die Basen der beiden Transistoren T2 und T3 sind jeweils über einen einstellbaren Basiswiderstand R6 bzw. R7 an die gleiche Potentialschiene der GIeichspannungsquelle angeschlossen. Die Basen der beiden Transistoren T2 und T3 sind jeweils über einen Kondensator G1 und C2 mit dem Kollektor des jeweils anderen Transistors der astabilen Kippstufe verbunden. Über eine Entkopplungsdiode D1 ist ferner der Kollektor des Eingangstransistors T1 mit der Basis des Transistors T2 der astabilen Kippstufe verbunden. Der Emitter dieses Transistors ist über eine Kompensationsdiode D2 an die entsprechende Potentialschiene der Gleichspannungsquelle U2 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors C3 der astabilen Kippstufe bildet den Ausgang A des Speichergliedes.

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Der Ausgang A des Speichergliedes 1st mit dem Spannungseinpang eines in der Zeichnung nicht dargestellten elektronischen Richtungsmeßgliedes verbunden. Solche Richtungsmeßglieder sind an sich bekannt. Sie bestimmen die Energierichtung durch eine Winkelmessung zwischen Strom und Spannung. Hierzu werden die Strom- und Spannungshalbwellen in Rechteckimpulse umgeformt. Das elektronische Richtungsmeßglied mißt dann die Koinzidenzzeit zwischen den mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Pechteckimpulsen. Die Koinzidenzzeit ist ein Maß für den Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung.

Die Taktfrequenz des Speichergliedes nach der Erfindung ist auf die Netzfrequenz, z.B. 50 Hz, abgestimmt. Der Eingangstransistor T1 wird durch die Gekundärspannung U1 in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuert. Über die zwischen dem Kollektor des Eingangstransistors T1 und der Basis des Transistors T2 der astabilen Kippstufe angeordnete Entkopplungsdiode D1 wird die astabile Kippstufe mit der Netzspannung synchronisiert. Ansonsten arbeitet die astabile Kippstufe im Takt ihrer eingestellten Taktfrequenz. Bei einem Spannungszusammenbrucn bleiben lediglich die vom Eingangstransistor T1 über die Entkopplungsdiode D1 an die astabile Kippstufe abgegebenen Synchronisierungsimpulse aus. Da die astabile Kippstufe mit der Netzspannung synchronisiert ist, sind die nach einem SpannungsZusammenbruch der astabilen Kippstufe abgegebenen Impulse nach wie vor phasengleich zu der Netzspannung. Das Richtungsmeßglied erhält somit über den Ausgang A des Speichergliedes auch nach einem SpannungsZusammenbruch eine der Netzspannung proportionale Größe und vermag somit die Energierichtung eindeutig zu bestimmen.

Der Aufbau des beschriebenen Speichergliedes ist unabhängig von der für das Richtungsmeßglied erforderlichen Leistung. Außerdem vermag dieses Speicherglied nahezu beliebig lange eine der Netzspannung proportionale Größe zu liefern. Der

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technische Aufwand für das beschriebene Speicherglied ist selbst gegenüber einem einfachen Schwingkreis noch sehr gering.

2 Patentansprüche 1 Figur

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Claims

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Patentansprüche

J Meßglied zur Erfassung der Energierichtung in einem elektrischen Netz, welchem Meßglied ein Speicherglied zugeordnet ist, das bei SpannungsZusammenbruch an der Meßstelle eine der Netzspannung proportionale Größe an das Meßglied abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Koinzidenzzeit von mit den Strom- und Spannungshalbwellen synchronisierten Rechteckimpulsen messendes Richtungsmeßglied vorgesehen und diesem als Speicherglied eine astabile Kippstufe (R4 bis R7, C1, C2, T2, 13) zugeordnet ist, deren Taktfrequenz gleich der Frequenz der Netzspannung ist und deren Ausgangsimpulse mit der Netzspannung synchronisiert sind.
2. Meßglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor eines in Abhängigkeit von der Netzspannung gesteuerten Eingangstransistors (T1) über eine Entkopplungsdiode (D1) mit der Basis des einen Transistors (T2) der astabilen Kippstufe verbunden und im Emitterkreia dieses Transistors (T2) eine Kompensationsdiode (D2) angeordnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED